JP7237042B2 - 流体供給ユニット及びこれを有する基板処理装置 - Google Patents

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Description

本発明は流体供給ユニット及びこれを有する基板処理装置に係る。
一般的に半導体素子はウエハのような基板から製造する。具体的に、半導体素子は蒸着工程、フォトリソグラフィー工程、蝕刻工程等を遂行して基板の上部面に微細な回路パターンを形成して製造される。
基板は前記の工程を遂行しながら、前記回路パターンが形成された上部面に各種異物質が汚染されることによって、異物を除去するために洗浄工程を遂行することができる。
最近には、基板を洗浄する工程に超臨界流体が使用される。一例によれば、洗浄工程はイソプロピルアルコール（ｉｓｏｐｒｏｐｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ；以下、ＩＰＡ）を通じて基板の上部面を洗浄した後、二酸化炭素（ＣＯ２）を超臨界状態に基板の上部面に供給して基板に残っているＩＰＡを除去する方式に進行されることができる。
このような洗浄装置で二酸化炭素を供給するための配管（二酸化炭素供給ラインにはコンデンサ（ｃｏｎｄｅｎｓｅｒ）とポンプ、そして基準圧力以上の二酸化炭素を排出するためのリリーフバルブが設置される。このような洗浄装置をセッティングする過程又は試験運転の過程で異常止めが発生されれば、二酸化炭素供給ラインのオンオフバルブが閉めながら、瞬間的な圧力上昇する現象が発生するようになる。二酸化炭素供給ライン内の瞬間的な圧力が上昇する時、リリーフバルブが作動するようになり、この時、リリーフバルブ内のベローズ破損及び工程汚染の可能性が高くなることができる。
韓国特許公開第１０－２０２０－０００１４８１号公報
本発明の目的は超臨界流体の供給ラインでの圧力ハンティング現象を抑制することができる流体供給ユニット及びこれを有する基板処理装置を提供するにある。
本発明の目的はここに制限されなく、言及されないその他の目的は下の記載から当業者に明確に理解されるべきである。
本発明の一側面によれば、基板を処理する処理空間を有する工程チャンバーと、前記処理空間に流体を供給する流体供給ユニットと、を含み、前記流体供給ユニットは、前記処理空間と連結されて、前記処理空間に供給される流体が流れる供給管と、前記供給管に設置されて前記流体に流動圧を提供するポンプと、前記ポンプと前記工程チャンバーとの間に設置されて前記流体内の圧力を外部に排出するベントラインと、前記ベントラインに設置されて前記ベントラインを開閉するリリーフバルブと、前記ベントラインが前記供給管から分岐される分岐点と前記ポンプとの間に設置され、前記ポンプと前記分岐点との間に位置した前記供給管の横断面より広い横断面を有するレジャーバーと、を有する基板処理装置が提供されることができる。
また、前記レジャーバーは配管形状を有することができる。
また、前記レジャーバーは両端が前記供給管の横断面と同一であり、中央に行くほど、その横断面が広くなるラグビーボール形状を有することができる。
また、前記流体は超臨界状態の流体である。
また、前記レジャーバーには流体の圧力ハンティング現象を抑制するための慣性を有する慣性用流体が貯蔵されていることができる。
本発明の他の側面によれば、流体が流れる供給管と、前記供給管に設置されて前記流体に流動圧を提供するポンプと、前記ポンプ後段に設置されて前記流体内の圧力を外部に排出するベントラインと、前記ベントラインに設置されて前記ベントラインを開閉するリリーフバルブと、を含み、前記供給管は前記ポンプと前記ベントラインが前記供給管から分岐される分岐点との間に設置され、前記供給管内の圧力変動を緩和させるように前記供給管の横断面より広い横断面を有する流路拡大管を含む流体供給ユニットが提供されることができる。
また、前記流体は超臨界状態の流体である。
また、前記流路拡大管には流体の圧力ハンティング現象を抑制するための慣性を有する慣性用流体が貯蔵されていることができる。
また、前記流路拡大管は両端が前記供給管の横断面と同一であり、中央に行くほど、その横断面が広くなるラグビーボール形状を有することができる。
本発明の一実施形態によれば、超臨界流体の供給ラインでの圧力ハンティング現象を抑制することができる。
本発明の効果が上述した効果によって限定されることはなく、言及されなかった効果は本明細書及び添付された図面から本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に明確に理解されることができる。
本発明の一実施形態による基板処理システムを概略的に示す平面図である。 図１の液処理装置の一実施形態を概略的に示す図面である。 図１の洗浄装置の一実施形態を概略的に示す図面である。 図３に図示されたレジャーバーを示す図面である。 レジャーバーの他の例を示す図面である。
以下、本発明の実施形態を添付された図面を参照してさらに詳細に説明する。本発明の実施形態は様々な形態に変形することができ、本発明の範囲が以下の実施形態に限定されることと解釈されてはならない。本実施形態は当業界で平均的な知識を有する者に本発明をさらに完全に説明するために提供されることである。したがって、図面での要素の形状はより明確な説明を強調するために誇張されたことである。
図１は本発明の一実施形態による基板処理システムを概略的に示す平面図である。
図１を参照すれば、基板処理システムはインデックスモジュール１０、処理モジュール２０、そして制御器３０を含む。一実施形態によれば、インデックスモジュール１０と処理モジュール２０は一方向に沿って配置される。以下、インデックスモジュール１０と処理モジュール２０が配置された方向を第１の方向９２とし、上部から見る時、第１の方向９２と垂直になる方向を第２方向９４とし、第１の方向９２及び第２方向９４と全て垂直になる方向を第３方向９６とする。
インデックスモジュール１０は基板Ｗが収納された容器８０から基板Ｗを処理モジュール２０に搬送し、処理モジュール２０で処理が完了された基板Ｗを容器８０に収納する。インデックスモジュール１０の長さ方向は第２方向９４に提供される。インデックスモジュール１０はロードポート１２（ｌｏａｄｐｏｒｔ）とインデックスフレーム１４を有する。インデックスフレーム１４を基準にロードポート１２は処理モジュール２０の反対側に位置される。基板Ｗが収納された容器８０はロードポート１２に置かれる。ロードポート１２は複数が提供されることができ、複数のロードポート１２は第２方向９４に沿って配置されることができる。
容器８０としては前面開放一体型ポッド（Ｆｒｏｎｔ Ｏｐｅｎ Ｕｎｉｆｉｅｄ Ｐｏｄ：ＦＯＵＰ）のような密閉用容器が使用されることができる。容器８０はオーバーヘッドトランスファー（Ｏｖｅｒｈｅａｄ Ｔｒａｎｓｆｅｒ）、オーバーヘッドコンベア（Ｏｖｅｒｈｅａｄ Ｃｏｎｖｅｙｏｒ）、又は自動案内車両（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇｕｉｄｅｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ）のような移送手段（図示せず）や作業者によってロードポート１２に置かれることができる。
インデックスフレーム１４にはインデックスロボット１２０が提供される。インデックスフレーム１４内には長さ方向が第２方向９４に提供されたガイドレール１４０が提供され、インデックスロボット１２０はガイドレール１４０上で移動可能に提供されることができる。インデックスロボット１２０は基板Ｗが置かれるハンド１２２を含み、ハンド１２２は前進及び後進移動、第３方向９６を軸とした回転、そして第３方向９６に沿って移動可能に提供されることができる。ハンド１２２は複数が上下方向に離隔されるように提供され、ハンド１２２は互いに独立的に前進及び後進移動することができる。
処理モジュール２０はバッファユニット２００、搬送装置３００、液処理装置４００、そして洗浄装置５００を含む。バッファユニット２００は処理モジュール２０に搬入される基板Ｗと処理モジュール２０から搬出される基板Ｗが一時的に留まる空間を提供する。液処理装置４００は基板Ｗ上に液を供給して基板Ｗを液処理する液処理工程を遂行する。洗浄装置５００は基板Ｗ上に残留する液を除去する乾燥工程を遂行する。搬送装置３００はバッファユニット２００、液処理装置４００、そして洗浄装置５００との間に基板Ｗを搬送する。
搬送装置３００はその長さ方向が第１の方向９２に提供されることができる。バッファユニット２００はインデックスモジュール１０と搬送装置３００との間に配置されることができる。液処理装置４００と洗浄装置５００は搬送装置３００の側部に配置されることができる。液処理装置４００と搬送装置３００は第２方向９４に沿って配置されることができる。洗浄装置５００と搬送装置３００は第２方向９４に沿って配置されることができる。バッファユニット２００は搬送装置３００の一端に位置されることができる。
一例によれば、液処理装置４００は搬送装置３００の両側に配置し、洗浄装置５００は搬送装置３００の両側に配置し、液処理装置４００は洗浄装置５００よりバッファユニット２００にさらに近い位置に配置されることができる。搬送装置３００の一側で液処理装置４００は第１の方向９２及び第３方向９６に沿って各々ＡＸＢ（Ａ、Ｂは各々１又は１より大きい自然数）配列に提供されることができる。また、搬送装置３００の一側で洗浄装置５００は第１の方向９２及び第３方向９６に沿って各々ＣＸＤ（Ｃ、Ｄは各々１又は１より大きい自然数）が提供されることができる。上述したことと異なりに、搬送装置３００の一側には液処理装置４００のみが提供され、その他側には洗浄装置５００のみが提供されることができる。
搬送装置３００は搬送ロボット３２０を有する。搬送装置３００内には長さ方向が第１の方向９２に提供されたガイドレール３４０が提供され、搬送ロボット３２０はガイドレール３４０上で移動可能に提供されることができる。搬送ロボット３２０は基板Ｗが置かれるハンド３２２を含み、ハンド３２２は前進及び後進移動、第３方向９６を軸とした回転、そして第３方向９６に沿って移動可能に提供されることができる。ハンド３２２は複数が上下方向に離隔されるように提供され、ハンド３２２は互いに独立的に前進及び後進移動することができる。
バッファユニット２００は基板Ｗが置かれる複数のバッファ２２０を具備する。バッファ２２０は第３方向９６に沿って相互間に離隔されるように配置されることができる。バッファユニット２００は前面（ｆｒｏｎｔ ｆａｃｅ）と背面（ｒｅａｒ ｆａｃｅ）が開放される。前面はインデックスモジュール１０と対向する面であり、背面は搬送装置３００と対向する面である。インデックスロボット１２０は前面を通じてバッファユニット２００に接近し、搬送ロボット３２０は背面を通じてバッファユニット２００に接近することができる。
図２は図１の液処理装置４００の一実施形態を概略的に示す図面である。図２を参照すれば、液処理装置４００はハウジング４１０、カップ４２０、支持ユニット４４０、液供給ユニット４６０、そして昇降ユニット４８０を有する。ハウジング４１０は大体に直方体形状に提供される。カップ４２０、支持ユニット４４０、そして液供給ユニット４６０はハウジング４１０内に配置される。
カップ４２０は上部が開放された処理空間を有し、基板Ｗは処理空間内で液処理される。支持ユニット４４０は処理空間内で基板Ｗを支持する。液供給ユニット４６０は支持ユニット４４０に支持された基板Ｗ上に液を供給する。液は複数の種類に提供され、基板Ｗ上に順次的に供給されることができる。昇降ユニット４８０はカップ４２０と支持ユニット４４０との間の相対高さを調節する。
一例によれば、カップ４２０は複数の回収筒４２２、４２４、４２６を有する。回収筒４２２、４２４、４２６は各々基板処理に使用された液を回収する回収空間を有する。各々の回収筒４２２、４２４、４２６は支持ユニット４４０を囲むリング形状に提供される。液処理工程が進行する時、基板Ｗの回転によって飛散される処理液は各回収筒４２２、４２４、４２６の流入口４２２ａ、４２４ａ、４２６ａを通じて回収空間に流入される。一例によれば、カップ４２０は第１回収筒４２２、第２回収筒４２４、そして第３回収筒４２６を有する。第１回収筒４２２は支持ユニット４４０を囲むように配置され、第２回収筒４２４は第１回収筒４２２を囲むように配置され、第３回収筒４２６は第２回収筒４２４を囲むように配置される。第２回収筒４２４に液を流入する第２流入口４２４ａは第１回収筒４２２に液を流入する第１流入口４２２ａより上部に位置され、第３回収筒４２６に液を流入する第３流入口４２６ａは第２流入口４２４ａより上部に位置されることができる。
支持ユニット４４０は支持板４４２と駆動軸４４４を有する。支持板４４２の上面は大体に円形に提供され、基板Ｗより大きい直径を有することができる。支持板４４２の中央部には基板Ｗの背面を支持する支持ピン４４２ａが提供され、支持ピン４４２ａは基板Ｗが支持板４４２から一定距離離隔されるようにその上端が支持板４４２から突出されるように提供される。支持板４４２の縁部にはチャックピン４４２ｂが提供される。チャックピン４４２ｂは支持板４４２から上部に突出されるように提供され、基板Ｗが回転される時、基板Ｗが支持ユニット４４０から離脱されないように基板Ｗの側部を支持する。駆動軸４４４は駆動器４４６によって駆動され、基板Ｗの底面中央と連結され、支持板４４２をその中心軸を基準に回転させる。
一例によれば、液供給ユニット４６０は第１ノズル４６２、第２ノズル４６４、そして第３ノズル４６６を有する。第１ノズル４６２は第１液を基板Ｗ上に供給する。第１液は基板Ｗ上に残存する膜や異物を除去する液である。第２ノズル４６４は第２液を基板Ｗ上に供給する。第２液は第３液によく溶解される液である。例えば、第２液は第１液に比べて第３液にさらによく溶解される液である。第２液は基板Ｗ上に供給された第１液を中和させる液である。また、第２液は第１液を中和させ、同時に第１液に比べて第３液によく溶解される液である。一例によれば、第２液は水である。第３ノズル４６６は第３液を基板Ｗ上に供給する。第３液は洗浄装置５００で使用される超臨界流体によく溶解される液である。例えば、第３液は第２液に比べて洗浄装置５００で使用される超臨界流体によく溶解される液である。一例によれば、第３液は有機溶剤である。有機溶剤はイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）液である。一例によれば、超臨界流体は二酸化炭素である。第１ノズル４６２、第２ノズル４６４、そして第３ノズル４６６は互いに異なるアーム４６１に支持され、これらのアーム４６１は独立的に移動されることができる。選択的に、第１ノズル４６２、第２ノズル４６４、そして第３ノズル４６６は同一なアームに装着されて同時に移動されることができる。
昇降ユニット４８０はカップ４２０を上下方向に移動させる。カップ４２０の上下移動によってカップ４２０と基板Ｗとの間の相対高さが変更される。これによって、基板Ｗに供給される液の種類に応じて処理液を回収する回収筒４２２、４２４、４２６が変更されるので、液を分離回収することができる。上述したことと異なりに、カップ４２０は固定設置され、昇降ユニット４８０は支持ユニット４４０を上下方向に移動させることができる。
図３は図１の洗浄装置５００の一実施形態を概略的に示す図面である。一実施形態によれば、洗浄装置５００は超臨界流体を利用して基板Ｗ上の液を除去する。洗浄装置５００はボディー５２０、支持体（図示せず）、流体供給ユニット６００、そして遮断プレート（図示せず）を有する。
ボディー５２０は洗浄工程が遂行される処理空間５０２を提供する。ボディー５２０は上体５２２（ｕｐｐｅｒ ｂｏｄｙ）と下体５２４（ｌｏｗｅｒ ｂｏｄｙ）を有し、上体５２２と下体５２４は互いに組み合わせて上述した処理空間５０２を提供する。上体５２２は下体５２４の上部に提供される。上体５２２はその位置が固定され、下体５２４はシリンダーのような駆動部材５９０によって昇下降されることができる。下体５２４が上体５２２から離隔されれば、処理空間５０２が開放され、この時、基板Ｗが搬入又は搬出される。工程を進行する時には下体５２４が上体５２２に密着されて処理空間５０２が外部から密閉される。洗浄装置５００はヒーター５７０を有する。一例によれば、ヒーター５７０はボディー５２０の壁内部に位置される。ヒーター５７０はボディー５２０の内部空間内に供給された流体が超臨界状態を維持するようにボディー５２０の処理空間５０２を加熱する。処理空間５０２の内部は超臨界流体による雰囲気が形成される。
支持体（図示せず）はボディー５２０の処理空間５０２内で基板Ｗを支持する。支持体（図示せず）は固定ロード（図示せず）と載置台（図示せず）を有する。固定ロード（図示せず）は上体５２２の底面から下に突出さっるように上体５２２に固定設置される。固定ロード（図示せず）はその長さ方向が上下方向に提供される。固定ロード（図示せず）は複数に提供され、互いに離隔されるように位置される。固定ロード（図示せず）は、これらによって囲まれた空間に基板Ｗが搬入又は搬出される時、基板Ｗが固定ロード（図示せず）と干渉しないように配置される。各々の固定ロード（図示せず）には載置台（図示せず）が結合される。載置台（図示せず）は固定ロード（図示せず）の下端から固定ロード（図示せず）によって囲まれた空間に向かう方向に延長される。上述した構造によって、ボディー５２０の処理空間５０２に搬入された基板Ｗはその縁領域が載置台（図示せず）上に置かれ、基板Ｗの上面の全体領域、基板Ｗの底面の中で中央領域、そして基板Ｗの底面の中で縁領域の一部は処理空間５０２に供給された洗浄流体に露出される。
流体供給ユニット６００はボディー５２０の処理空間５０２に洗浄流体を供給する。一例によれば、洗浄流体は超臨界状態に処理空間５０２に供給されることができる。これと異なりに、洗浄流体はガス状態に処理空間５０２に供給され、処理空間５０２内で超臨界状態に相変化されることができる。
一例によれば、流体供給ユニット６００は流体供給源６１０、供給ライン６２０、ポンプ６３０、ベントライン６４０、リリーフバルブ６４２、レジャーバー６５０、開閉バルブ６６０を含むことができる。
供給ライン６２０の一端は流体供給源６１０と連結される。供給ラインは流体供給源から超臨界状態の二酸化炭素が提供されることができる。供給ライン６２０はメーン供給ライン６２２、上部分岐ライン６２４、そして下部分岐ライン６２６を含むことができる。
上部分岐ライン６２４と下部分岐ライン６２６はメーン供給ライン６２２から分岐される。上部分岐ライン６２４は上体６２２に結合されて支持体５４０に置かれる基板Ｗの上部で洗浄流体を供給する。一例によれば、上部分岐ライン６２４は上体５２２の中央に結合される。下部分岐ライン６２６は下体５２４に結合されて支持体５４０に置かれる基板Ｗの下部で洗浄流体を供給する。一例によれば、下部分岐ライン６２６は下体５２４の中央に結合されることができる。下体５２４には排気ユニット５５０が結合される。下部分岐ライン６２６が下体５２４の中央に結合される場合、排気ユニット５５０の排気ポートは下体５２４の中央から偏向されるように位置されることができる。ボディー５２０の処理空間５０２内の超臨界流体は排気ユニット５５０を通じてボディー５２０の外部に排気される。
ポンプ６３０はメーン排気ライン６２２に設置されて流体に流動圧を提供する。ベントライン６はメーン供給ライン６２２から上部分岐ライン６２４と下部分岐ライン６２６が分岐される地点とポンプ６３０との間に設置されて流体内の圧力を外部に排出することができる。リリーフバルブ６４２はベントライン６４０に設置され、メーン供給ライン６２２上の流体圧力が既設定圧力以上に上昇する場合、ベントライン６４０を開放できるように提供される。開閉バルブ６６０はメーン供給ライン６２２上に設置されて流体の供給を制御する。
レジャーバー６５０はベントライン６４０がメーン供給ライン６２２で分岐される分岐点とポンプ６３０との間に設置される。
図４は図３に図示されたレジャーバーを示す図面である。
図３及び図４を参照すれば、レジャーバー６５０はメーン供給ライン６２２の横断面より広い横断面を有する流路拡大配管の形状を有する。一例として、レジャーバー６５０には流体の圧力ハンティング現象を抑制するための慣性を有する慣性用流体が貯蔵されることができる。例えば、慣性用流体は二酸化炭素が含まれた液体である。レジャーバー６５０はメーン供給ライン６２２の横断面より広い横断面を有することによって、設備の異常止めの時、メーン供給ライン６２２内の圧力ハンティングをレジャーバー６５０に貯蔵された慣性用流体の慣性を通じて抑制することによって、リリーフバルブ６４２の破損及び汚染可能性を防止することができる。また、ポンプ６３０側のメーン供給ライン６２２での圧力ハンティングが発生された場合、流体がレジャーバー６５０の広い空間に流入されながら、圧力ハンティングが緩和されることができる。
図５はレジャーバーの他の例を示す図面である。
図５に図示されたレジャーバー６５０ａはメーン供給ライン６２２と連結される両端６５２ａ、６５２ｂはメーン供給ライン６２２の横断面と同一であり、レジャーバー６５０ａの中心に行くほど、だんだんその横断面が広くなるラグビーボール形状を有することにその特徴がある。このようなラグビーボール形状のレジャーバー６５０ａは流体が流入されて拡散される時、矢印のようにその流れが円滑に行われることができる。
以上の詳細な説明は本発明を例示することである。また、前述した内容は本発明の好ましい実施形態を例として説明することであり、本発明は多様な他の組合、変更、及び環境で使用することができる。即ち、本明細書に開示された発明の概念の範囲、前述した開示内容と均等な範囲及び／又は当業界の技術又は知識の範囲内で変更又は修正が可能である。前述した実施形態は本発明の技術的思想を具現するための最善の状態を説明することであり、本発明の具体的な適用分野及び用途で要求される多様な変更も可能である。したがって、以上の発明の詳細な説明は開示された実施状態に本発明を制限しようとする意図ではない。添付された請求の範囲は他の実施状態も含むこととして解析されなければならない。
４００ 液処理装置
４１０ ハウジング
４２０ カップ
４４０ 支持ユニット
５００ 洗浄装置
６００ 液供給ユニット
６１０ 流体供給源
６２０ 供給ライン
６３０ ポンプ
６４０ ベントライン
６５０ レジャーバー
６６０ 開閉バルブ

Claims (9)

  1. 基板を処理する装置において、
    基板を処理する処理空間を有する工程チャンバーと、
    前記処理空間に流体を供給する流体供給ユニットと、
    を含み、
    前記流体供給ユニットは、
    前記処理空間と連結されて、前記処理空間に供給される流体が流れる供給管と、
    前記供給管に設置されて前記流体に流動圧を提供するポンプと、
    前記ポンプと前記工程チャンバーとの間に設置されて前記流体内の圧力を前記装置の外部に排出するベントラインと、
    前記ベントラインに設置されて前記ベントラインを開閉するリリーフバルブと、
    前記ベントラインが前記供給管で分岐される分岐点と前記ポンプとの間に設置され、前記ポンプと前記分岐点との間に位置した前記供給管の横断面より広い横断面を有する流路拡大管と、
    を有する、
    基板処理装置。
  2. 前記流路拡大管は、配管形状を有する、請求項１に記載の基板処理装置。
  3. 前記流路拡大管は、両端が前記供給管の横断面と同一であり、中央に行くほど、その横断面が広くなる、請求項１に記載の基板処理装置。
  4. 前記流体は、超臨界状態の流体である、請求項１に記載の基板処理装置。
  5. 前記流路拡大管には、流体の圧力ハンティング現象を抑制するための慣性を有する慣性用流体が貯蔵され、
    前記慣性用流体は、二酸化炭素が含まれた液体である、
    請求項１に記載の基板処理装置。
  6. 流体供給ユニットにおいて、
    流体が流れる供給管と、
    前記供給管に設置されて前記流体に流動圧を提供するポンプと、
    前記ポンプ後段に設置されて前記流体内の圧力を前記流体供給ユニットの外部に排出するベントラインと、
    前記ベントラインに設置されて前記ベントラインを開閉するリリーフバルブと、
    を含み、
    前記供給管は、
    前記ポンプと前記ベントラインが前記供給管から分岐される分岐点の間に設置され、前記供給管内の圧力変動を緩和させるように前記供給管の横断面より広い横断面を有する流路拡大管
    を含む、
    流体供給ユニット。
  7. 前記流体は、超臨界状態の流体である、請求項６に記載の流体供給ユニット。
  8. 前記流路拡大管には、流体の圧力ハンティング現象を抑制するための慣性を有する慣性用流体が貯蔵され、
    前記慣性用流体は、二酸化炭素が含まれた液体である、
    請求項６に記載の流体供給ユニット。
  9. 前記流路拡大管は、両端が前記供給管の横断面と同一であり、中央に行くほど、その横断面が広くなる、請求項６に記載の流体供給ユニット。
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