JP7330234B2 - 基板処理装置及び方法 - Google Patents

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Description

本発明は基板を処理する装置及び方法に関り、さらに詳細には超臨界流体を利用して基板を処理する基板処理装置及び方法に係る。
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、洗浄工程、乾燥固定、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。
一般的に洗浄工程はケミカルが基板に供給して基板の上の異物質を除去するケミカル処理、純水を基板に供給して基板上に残留するケミカルを除去するリンス処理、そして基板上に残留する純水を除去する乾燥処理を含む。
基板の乾燥処理のために超臨界流体が使用される。一例によれば、基板の上の純水を有機溶剤で置換した後、高圧チャンバー内で超臨界流体を基板の上部面に供給して基板上に残っている有機溶剤を超臨界流体に溶解させて基板から除去する。有機溶剤としてイソプロピルアルコール（ｉｓｏｐｒｏｐｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ；以下、ＩＰＡ）が使用される場合、超臨界流体としては臨界温度及び臨界圧力が相対的に低く、ＩＰＡがよく溶解される二酸化炭素（ＣＯ２）が使用される。
超臨界流体を利用した基板の処理は次の通りである。基板が高圧チャンバー内に搬入されれば、高圧チャンバー内に超臨界状態の二酸化炭素が供給されて高圧チャンバーの内部を加圧し、その後、超臨界流体の供給及び高圧チャンバー内の排気を繰り返しながら、超臨界流体で基板を処理する。そして、基板の処理が完了されれば、高圧チャンバーの内部を排気して減圧する。
図１は従来の超臨界を利用した基板処理装置５を示す。図１を参照すれば、従来の超臨界を利用した基板の乾燥工程では、基板Ｗが置かれる処理空間５０に流体供給ユニット５６が超臨界流体を供給する。
流体供給ユニット５６は、メーン供給ライン５８とメーン供給ライン５８から分岐される上部供給ライン５９、そして下部供給ライン５７を有する。上部供給ライン５９は上部チャンバー５２に連結され、下部供給ライン５７は下部チャンバー５４に連結される。
一般的に上部供給ライン５９又は下部供給ライン５７を通じて処理空間５０に超臨界流体を供給した後に各上部供給ライン５９又は下部供給ライン５７を空ける。又は、必要によって、上部供給ライン５９又は下部供給ライン５７の中でいずれか１つを通じて処理空間５０に超臨界流体を供給し、残りの１つは空になった状態になる。高温の超臨界流体が供給されない供給ライン５７、５９は自然冷却される。
その後に、空いた状態の供給ライン５７、５９に超臨界流体を供給する時に、冷却された供給ライン５７、５９によって超臨界流体の温度が工程温度に到達しないまま処理空間５０に供給される。また、空いた状態の供給ライン５７、５９に提供された配管にパーティクルが発生して処理空間５０の内部にパーティクルが流入される。
国際特許公開ＷＯ２０１２／００１３５８３Ａ１号公報
本発明の一目的は超臨界流体を利用して基板を処理する時に超臨界流体を適合な工程温度に調節して供給する基板処理装置及び方法を提供することにある。
本発明の一目的は超臨界流体を利用して基板を処理する時に流体供給ユニットで発生されるパーティクルを最小化する基板処理装置及び方法を提供することにある。
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。
本発明は基板を処理する装置を提供する。一実施形態において、基板処理装置は、内部に基板を処理する処理空間を提供する工程チャンバーと、工程チャンバーに流体を供給する流体供給ユニットと、工程チャンバー内の流体を排気する排気ラインを含む排気ユニットと、を含み、流体供給ユニットは、流体が貯蔵される供給タンクと、供給タンクと工程チャンバーを連結する供給ラインと、供給ラインの第１地点で供給ラインから分岐される分岐ラインと、流体供給ユニットを制御する制御器と、を含み、制御器は、工程チャンバー内に流体が供給される直前に、流体が供給ラインから分岐ラインを通じてドレーンされるように流体供給ユニットを制御することができる。
一実施形態において、第１地点は工程チャンバーと隣接するように提供されることができる。
一実施形態において、分岐ラインは排気ラインに連結されることができる。
一実施形態において、制御器は、流体が工程チャンバー内に供給される直前に、供給ライン内の流体が安定化状態になる時まで流体が分岐ラインを通じてドレーンされるように流体供給ユニットを制御することができる。
一実施形態において、安定化状態は、第１地点付近の流体の温度が工程チャンバー内で基板を処理する工程温度に到達した状態であり得る。
一実施形態において、安定化状態は、第１地点付近で流体内にパーティクルが既設定量以下に存在する状態であり得る。
一実施形態において、流体供給ユニットは、工程チャンバーの上部に連結される第１供給ラインと、工程チャンバーの下部に連結される第２供給ラインと、を有し、分岐ラインは第２供給ラインから分岐されることができる。
一実施形態において、流体供給ユニットは、第２供給ラインに設置されて流体を加熱する第１ヒーターをさらに含み、分岐ラインは第２供給ラインで第１ヒーターより下流で分岐されることができる。
一実施形態において、第１供給ラインには第２ヒーターが設置され、第１ヒーターと第２ヒーターの加熱温度は互いに異なりに設定されることができる。
一実施形態において、流体供給ユニットは、第２供給ラインに第１ヒーターと第１地点との間に設置される第１バルブと、第１供給ラインに設置されて工程チャンバーに供給される流体供給の可否と供給流量を調節する上部供給バルブと、第２供給ラインに設置されて工程チャンバーに供給される流体供給の可否と供給流量を調節する下部供給バルブと、分岐ラインに設置されて供給ラインドレーンの可否とドレーン流量を調節する第２バルブと、排気ラインに設置されて処理空間排気の可否と排気流量を調節する排気バルブと、をさらに含むことができる。
一実施形態において、制御器は、処理空間に基板が搬入された後に、処理空間の圧力が第１圧力になる時まで流体が第２供給ラインを通じて工程チャンバーの内部に供給されるように下部供給バルブを制御することができる。
一実施形態において、制御器は、工程チャンバーに供給される流体の温度が第１温度になるように第１ヒーターと下部供給バルブを制御することができる。
一実施形態において、制御器は、流体が第２供給ラインを通じて工程チャンバーの内部に供給される前に、第１地点付近の流体の温度が第１温度になる時まで第２供給ライン内の流体が分岐ラインを通じてドレーンされるように第１ヒーター、第１バルブ、及び第２バルブを制御することができる。
一実施形態において、制御器は、流体が第２供給ラインを通じて工程チャンバーの内部に供給される前に、第１地点付近の流体内にパーティクルが既設定量以下に存在する時まで第２供給ライン内の流体が分岐ラインを通じてドレーンされるように第１ヒーター、第１バルブ、及び第２バルブを制御することができる。
一実施形態において、工程チャンバーは超臨界流体を利用して工程を遂行する高圧工程チャンバーであり得る。
また、一実施形態において、基板処理装置は、内部に基板を処理する処理空間を提供する工程チャンバーと、工程チャンバーに流体を供給する流体供給ユニットと、工程チャンバー内の流体を排気する排気ラインを含む排気ユニットと、を含み、流体供給ユニットは、流体が貯蔵される供給タンクと、供給タンクと工程チャンバーの上部を連結し、工程チャンバーに供給される流体供給の可否と供給流量を調節する上部供給バルブが設置される第１供給ラインと、供給タンクと工程チャンバーの下部を連結し、工程チャンバーに供給される流体供給の可否と供給流量を調節する下部供給バルブが設置される第２供給ラインと、第２供給ラインの第１地点で供給ラインから分岐され排気ラインと連結され、第２バルブが設置される分岐ラインと、流体供給ユニットを制御する制御器と、を含み、第２供給ラインは、流体を加熱する第１ヒーターと、第１ヒーターと下部供給バルブとの間に設置される第１バルブと、をさらに含み、制御器は、工程チャンバー内に流体が供給される直前に、流体が第２供給ラインから分岐ラインを通じてドレーンされるように流体供給ユニットを制御し、第１地点は第１バルブと下部供給バルブとの間に工程チャンバーと隣接するように提供されることができる。
一実施形態において、制御器は、流体が第２供給ラインを通じて工程チャンバーの内部に供給される前に第１地点付近の流体の温度が第１温度になる時まで第２供給ライン内の流体が分岐ラインを通じてドレーンされるように下部供給バルブ、第１ヒーター、第１バルブ、及び第２バルブを制御することができる。
また、本発明は基板処理方法を提供する。一実施形態で基板処理方法は、超臨界流体で基板を処理する方法において、工程チャンバー内の処理空間に超臨界流体を供給する供給ラインをドレーンさせるドレーン段階と、ドレーン段階の後に処理空間に超臨界流体を供給して処理空間を第１圧力まで加圧する加圧段階と、処理空間内で超臨界流体で基板を処理する処理段階と、を含むことができる。
一実施形態において、加圧段階で超臨界流体は第１温度に供給され、ドレーン段階は、供給ライン内超臨界流体の温度が第１温度になる時まで供給ラインをドレーンさせることができる。
一実施形態において、基板の処理は有機溶剤が残留した基板を乾燥させる処理であり得る。
本発明の一実施形態によれば、超臨界流体を利用して基板を処理する時に超臨界流体を利用して基板を処理する時に超臨界流体を適合な工程温度に調節して供給することができる。
本発明の一実施形態によれば、超臨界流体を利用して基板を処理する時に流体供給ユニットで発生されるパーティクルを最小化することができる。
本発明の効果が上述した効果によって限定されることではなく、言及されない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べきである。
一般的な基板処理装置を概略的に示す断面図である。 本発明の一実施形態による基板処理装置を概略的に示す平面図である。 図２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２の超臨界装置の一実施形態を概略的に示す図面である。 本発明の一実施形態に係る流体供給ユニットを概略的に示す図面である。 本発明の一実施形態に係る基板処理方法の順序図を示す。 本発明の基板処理方法が遂行される間に時間に応じるチャンバーの内部の圧力変化を示すグラフである。 本発明の一実施形態に係る基板処理方法を順番に示す図面である。 本発明の一実施形態に係る基板処理方法を順番に示す図面である。 本発明の一実施形態に係る基板処理方法を順番に示す図面である。 本発明の一実施形態に係る基板処理方法を順番に示す図面である。
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して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２は本発明の一実施形態による基板処理装置を概略的に示す平面図である。図２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（図示せず）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は複数に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、そして超臨界装置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。超臨界装置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、そして超臨界装置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と超臨界装置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。超臨界装置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、超臨界装置５００は搬送装置３００の両側に配置し、液処理装置４００は超臨界装置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の一側で超臨界装置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、その他側には超臨界装置５００のみが提供されることができる。
搬送チャンバー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、後面は搬送装置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３は図２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３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、昇降ユニット４８０、及び制御器４０を有する。制御器４０は液供給ユニット４６０、支持ユニット４４０、及び昇降ユニット４８０の動作を制御する。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前処理液は各回収筒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に液が流入する第２流入口４２４ａは第１回収筒４２２に液が流入する第１流入口４２２ａより上部に位置され、第３回収筒４２６に液が流入する第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。
チョクピン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は駆動部材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液は超臨界装置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液に比べて超臨界装置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）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前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４は図２の超臨界装置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、超臨界装置５００は超臨界流体を利用して基板Ｗ上の液を除去する。一実施形態によれば、基板Ｗ上の液はイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）である。超臨界装置５００は超臨界流体を基板上に供給して基板Ｗ上のＩＰＡを超臨界流体に溶解させて基板ＷからＩＰＡを除去する。
超臨界装置５００は工程チャンバー５２０、流体供給ユニット６００、支持ユニット５８０、駆動部材５９０そして排気ユニット５５０を含む。
工程チャンバー５２０は超臨界工程が遂行される処理空間５０２を提供する。工程チャンバー５２０は第１ボディー５２２と第２ボディー５２４を有し、第１ボディー５２２と第２ボディー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。一例で、第１ボディー５２２は第２ボディー５２４の上部に提供される。第１ボディー５２２が第２ボディー５２４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。
一例で、第１ボディー５２２には第１供給ライン５４２が連結される第１吐出ホール５２５が形成されることができる。第１吐出ホール５２５を通じて処理空間５０２に流体が供給されることができる。一例で、第２ボディー５２４には第２供給ライン５６２が連結される第２吐出ホール５２６と、排気ライン５５２が連結される排気ホール５２７が形成されることができる。
工程進行する時には第１ボディー５２２と第２ボディー５２４が密着されて処理空間５０２が外部から密閉される。工程チャンバー５２０の壁内部にはヒーター５７０が提供される。ヒーター５７０は工程チャンバー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工程チャンバー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。
支持ユニット５８０は工程チャンバー５２０の処理空間５０２内で基板Ｗを支持する。工程チャンバー５２０の処理空間５０２に搬入された基板Ｗは支持ユニット５８０に置かれる。一例によれば、基板Ｗはパターン面が上部に向かうように支持ユニット５８０によって支持される。一例で、支持ユニット５８０は第２吐出ホール５２６より上部で基板Ｗを支持する。
駆動部材５９０は工程チャンバー５２０が開放位置又は閉じ位置に移動されるように第１ボディー５２２及び第２ボディー５２４の中でいずれか１つを昇下降させる。一例で、駆動部材５９０はシリンダーで提供されることができる。ここで、開放位置は第１ボディー５２２及び第２ボディー５２４が互いに離隔される位置であり、閉じ位置は互いに対向する第１ボディー５２２及び第２ボディー５２４の密着面が互いに密着される位置である。即ち、開放位置で処理空間５０２は外部から開放され、閉じ位置で処理空間５０２が閉じられる。一例で、駆動部材５９０は第１ボディー５２２又は第２ボディー５２４の中でいずれか１つを昇降又は下降させる。
また、第２ボディー５２４には排気ユニット５５０が結合される。工程チャンバー５２０の処理空間５０２内の超臨界流体は排気ユニット５５０を通じて工程チャンバー５２０の外部に排気される。排気ユニット５５０は、排気ライン５５２そして排気バルブ５５２１を含む。排気バルブ５５２１は、排気ライン５５２に設置されて処理空間５０２排気の可否と排気流量を調節する。
流体供給ユニット６００は工程チャンバー５２０の処理空間５０２に基板処理のための超臨界流体を供給する。図５は本発明の一実施形態に係る流体供給ユニット６００を概略的に示す図面である。図５を参照すれば、流体供給ユニット６００は、供給タンク５１０、供給ライン５４２、５６２、そして分岐ライン５８２を有する。
供給タンク５１０は流体供給源（図示せず）と連結されて流体供給源（図示せず）から二酸化炭素が供給されて貯蔵する。供給ライン５４２、５６２は、供給タンク５１０と工程チャンバー５２０を連結する。供給ライン５４２、５６２は第１供給ライン５４２と第１供給ライン５４２を有する。一例で、第１供給ライン５４２は工程チャンバー５２０の上部に連結され、第２供給ライン５６２は工程チャンバー５２０の下部に連結される。一例によれば、第１供給ライン５４２は第２ボディー５２４の上部中央に結合され、第２供給ライン５６２は第２ボディー５２４の下部中央に結合される。
第１供給ライン５４２には、第２ヒーター５４２１、第１フィルター５４２３、上部供給バルブ５４２７、そして第１センサー５４２５が設置される。第２ヒーター５４２１は供給タンク５１０から工程チャンバー５２０に供給される流体が超臨界状態になるように二酸化炭素を加熱する。第１フィルター５４２３は第２ヒーター５４２１を通過した流体内部のパーティクルを濾過する。上部供給バルブ５４２７は供給タンク５１０から工程チャンバー５２０に供給される流体供給の可否と供給流量を調節する。第１センサー５４２５は工程チャンバー５２０に供給される流体が基板を超臨界処理するための適合な温度に到達したか否かを測定する。
一例で、第１供給ライン５４２と第２供給ライン５６２はフレキシブルチューブ５６２１によって連結されることができる。フレキシブルチューブ５６２１は、第１ボディー５２２又は第２ボディー５２４が昇下降される時に、第１供給ライン５４２と第２供給ライン５６２が短絡されることを防止する。
第２供給ライン５６２には、第１ヒーター５６２２、第２センサー５６２３、第２フィルター５６２４、第１バルブ５６２５、下部供給バルブ５６２８、そして第３センサー５６２７が設置される。第１ヒーター５６２２は供給タンク５１０から工程チャンバー５２０に供給される流体が超臨界状態になるように二酸化炭素を加熱する。第２センサー５６２３は第１ヒーター５６２２を通過した流体が基板を超臨界処理するための適合な温度に到達したか否かを測定する。第２フィルター５６２４は第１ヒーター５６２２を通過した流体内部のパーティクルを濾過する。第１バルブ５６２５は第２供給ライン５６２に第１ヒーター５６２２と第１地点６０１との間に設置される。下部供給バルブ５６２８は供給タンク５１０から工程チャンバー５２０に供給される流体供給の可否と供給流量を調節する。第３センサー５６２７は工程チャンバー５２０に供給される流体が基板を超臨界処理するための適合な温度に到達したか否か、又は工程チャンバー５２０に供給される流体内部にパーティクル量が既設定量以下であるか否かを測定する。
分岐ライン５８２は供給ラインの第１地点６０１で供給ライン５４２、５６２から分岐される。一例で、分岐ライン５８２は第２供給ライン５６２で分岐される。分岐ライン５８２は第２供給ライン５６２で第１ヒーター５６２２より下流で分岐される。したがって、分岐ライン５８２に流れる流体は第１ヒーター５６２２によって加熱された流体である。一例で、分岐ライン５８２は第２地点６０２で排気ライン５５２に連結される。したがって、分岐ライン５８２を通じてドレーンされる流体は排気ライン５５２を通じて外部に流出されることができる。第１地点６０１は第２供給ライン５６２で工程チャンバー５２０と隣接するように提供される。したがって、第１ヒーター５６２２によって加熱された流体が工程チャンバー５２０と隣接する配管まで加熱した後に分岐ライン５８２を通じてドレーンされることができる。分岐ライン５８２は第２バルブ５８２１、逆流防止バルブ５８２３を含む。第２バルブ５８２１は分岐ライン５８２上の流体供給の可否又は供給流量を調節する。逆流防止バルブ５８２３は、分岐ライン５８２内の流体が逆流しなく、排気ライン５５２に流れることができるようにする。
排気ライン５５２は、第１排気バルブ５５２１、第２排気バルブ５５２３、排気センサー５８２３をさらに含む。第１排気バルブ５５２１は処理空間５０２から流体の排気される流体排気の可否又は排気流量を調節する。第２排気バルブ５５２３は、第２地点６０２より下流に提供されて排気ライン５５２又は分岐ライン内の流体ドレーンの可否を調節する。排気センサー５８２３は処理空間５０２から排気される流体の流量又は温度等を測定する。
以下、図６乃至図１１を参照して本発明の基板処理方法に対して説明する。制御器は本発明の基板処理方法を遂行するために基板処理装置を制御する。
以下では、本発明に係る基板乾燥方法に関して上述した超臨界装置５００を利用して説明する。超臨界流体を利用して洗浄工程の後に残っているイソプロピルアルコールのような残留液を除去する基板乾燥方法に係る。但し、これは説明を容易にするためのものに過ぎないので、基板乾燥方法は上述した超臨界装置５００以外にもこれと同一又は類似な他の装置を利用して遂行されることができる。また、本発明に係る基板乾燥方法はこれを遂行するコード又はプログラムの形態にコンピュータ読出し可能記録媒体に格納されることができる。
図６は本発明の一実施形態に係る基板処理方法の順序図を示す図面であり、図７は本発明の基板処理方法が遂行される間に時間に応じる工程チャンバー５２０の内部圧力の変化を示すグラフであり、図８乃至図１１は各々本発明の一実施形態に係る基板処理方法を順番に示す図面である。
図６を参照すれば、本発明の基板処理方法は、ドレーン段階（Ｓ１０）、加圧段階（Ｓ２０）、処理段階（Ｓ３０）、そして減圧段階（Ｓ４０）を含む。
図８を参照すれば、ドレーン段階（Ｓ１０）の前に専属基板を処理し、第１供給ライン５４２と第２供給ライン５６２を空ける。したがって、各供給ラインは自然冷却される。供給ラインが自然冷却される間に供給ラインの内部にパーティクルが発生する。したがって、後続の基板を処理するために各供給ラインに流体を供給する時に、流体は工程温度にまだ達しない状態に処理空間５０２に供給される。また、供給ライン内部のパーティクルが処理空間５０２に流入される。したがって、ドレーン段階（Ｓ１０）で、工程チャンバー５２０内に流体が供給される直前に、供給ライン内の流体をドレーンさせる。一例で、図８に図示されたように、ドレーン段階（Ｓ１０）で第２供給ライン５６２内の流体を分岐ライン５８２を通じてドレーンさせる。
ドレーン段階（Ｓ１０）の間に、分岐ライン５８２を通じて第２供給ライン５６２内の流体がドレーンされながら、第１ヒーター５６２２から第１地点６０１の間に提供される配管が加熱される。ドレーン段階（Ｓ１０）は、第１地点６０１の付近の流体が安定化状態になる時まで続ける。一例で、安定化状態は、第１地点６０１の付近の流体の温度が工程チャンバー５２０内で基板を処理する工程温度に到達した状態である。選択的に、安定化状態は、第１地点６０１の付近で流体内にパーティクルが既設定量以下に存在する状態である。又は、安定化状態は、第１地点６０１の付近の流体の温度が工程チャンバー５２０内で基板を処理する工程温度に到達し、第１地点６０１の付近で流体内にパーティクルが既設定量以下に存在する状態である。したがって、第２供給ライン５６２を通じて処理空間５０２に供給される流体は工程温度に到達した状態であり、パーティクルが除去された状態である。
ドレーン段階（Ｓ１０）が進行される間に処理空間５０２に基板が搬入される。選択的に、ドレーン段階（Ｓ１０）が進行される前に処理空間５０２に基板が搬入されることができる。一例で、第１ボディー５２２と第２ボディー５２４が離隔された状態で、上面にＩＰＡが残留した基板Ｗを処理空間５０２に搬入する。基板Ｗはパターン面が上部に向かうように支持ユニット５８０に置かれる。基板Ｗが処理空間５０２に搬入されれば、第１ボディー５２２が駆動部材５９０によって下降して第１ボディー５２２と第２ボディー５２４は互いに密着されて工程チャンバー５２０を密閉させる。第１ボディー５２２と第２ボディー５２４が閉じ位置になれば、加圧段階（Ｓ２０）で、処理空間５０２に超臨界流体が供給されて処理空間５０２を加圧する。
図９を参照すれば、加圧段階（Ｓ２０）で、超臨界状態の二酸化炭素を処理空間５０２に供給して既設定圧力である第１圧力Ｐ１まで処理空間５０２を加圧する。一例で、加圧段階（Ｓ２０）は第２供給ライン５６２を通じて処理空間５０２の下部で流体を工程チャンバー５２０の内部に供給する。流体供給ユニット６００が基板Ｗの底面に超臨界流体を供給し、支持ユニット５８０が吐出ホールより上部で基板Ｗを支持することによって、流体が供給される過程で基板Ｗのパターン面に加えられる衝撃が最小化される長所がある。一例で、工程チャンバー５２０に供給される流体の温度は、ドレーン段階（Ｓ１０）で第１地点６０１の付近の流体の温度と同一に設定されることができる。
その後に、処理段階（Ｓ３０）で、処理空間５０２に供給された超臨界流体で基板を乾燥する。図１０を参照すれば、処理段階（Ｓ３０）で第１供給ライン５４２を通じて処理空間５０２の上部で流体を工程チャンバー５２０の内部に供給する。処理空間５０２の下部で流体を供給し、その後に上部で流体を供給することに応じて、処理空間５０２の内部で超臨界流体がよく混在される。処理空間５０２の内部には、基板のパターン面に発生されるダメージを減少させるために超臨界流体が基板のパターン面に直接供給されることを防止するための遮断板等が提供されることができる。
処理段階（Ｓ３０）は、供給過程と排気過程を含む。供給過程で第１供給ライン５４２を通じて流体を工程チャンバー５２０の内部に供給する。排気過程で排気ライン５５２を通じて処理空間５０２内の流体を排気する。排気過程は、処理空間５０２の圧力が第２圧力Ｐ２になる時まで遂行される。第２圧力Ｐ２は第１圧力Ｐ１より低い圧力である。第２圧力Ｐ２は、二酸化炭素の臨界圧力よりは高い圧力を維持するように成される。供給過程は、処理空間５０２の圧力が第３圧力Ｐ３になる時まで遂行される。第３圧力Ｐ３は第２圧力Ｐ２より高い圧力である。一例で、第３圧力Ｐ３は第１圧力Ｐ１と類似に提供されることができる。一例で、供給過程で処理空間５０２に供給される超臨界流体は加圧段階（Ｓ２０）で処理空間５０２に供給される超臨界流体と温度が異なりに提供されることができる。
供給過程が進行されて一定量のＩＰＡが超臨界状態の二酸化炭素に溶解されれば、さらに以上ＩＰＡは二酸化炭素に溶解されない。したがって、一定量のＩＰＡが溶解された二酸化炭素を処理空間５０２で排気する排気過程を遂行し、その後、新しい超臨界状態の二酸化炭素を処理空間５０２に供給する供給過程を遂行してＩＰＡが二酸化炭素に継続的に溶解されるようにする。このような排気過程と供給過程は繰り返して遂行される。
図１１を参照すれば、減圧段階（Ｓ４０）で、基板の処理を完了した後、処理空間５０２を排気する。一例によれば、減圧は処理空間５０２の内部の常圧又はこれと類似な圧力になる時まで行われる。減圧段階（Ｓ４０）が完了すると、工程チャンバー５２０を開放する開放段階が遂行され、工程チャンバー５２０が開放されれば、基板が処理空間５０２から搬出される。
上述した例では、分岐ライン５８２は第２供給ライン５６２から分岐されることと説明した。しかし、他の例で分岐ライン５８２は第１供給ライン５４２から分岐されて処理段階（Ｓ３０）が遂行される前にドレーン段階（Ｓ１０）を遂行することができる。選択的に、分岐ライン５８２は第１供給ライン５４２と第２供給ライン５６２に各々提供されることができる。
上述した例では、加圧段階（Ｓ２０）で基板の下部に超臨界流体が供給され、処理段階（Ｓ３０）で基板の上部に超臨界流体が供給されることと説明した。しかし、加圧段階（Ｓ２０）と処理段階（Ｓ３０）の全ての基板の上部に超臨界流体が供給されることができる。又は、加圧段階（Ｓ２０）と処理段階（Ｓ３０）の全てが基板の下部に超臨界流体が供給されることができる。又は、加圧段階（Ｓ２０）で基板の上部に超臨界流体が供給され、処理段階（Ｓ３０）で基板の下部に超臨界流体が供給されることができる。
本発明によれば、処理空間５０２に超臨界流体を供給する前に、超臨界流体を供給する供給ラインをドレーンさせて処理空間５０２に供給される流体の温度が工程温度に設定される長所がある。したがって、工程時間の間に流体の温度の均一性を向上させて工程の信頼性を高める効果がある。
また、本発明によれば、処理空間５０２に超臨界流体を供給する前に、超臨界流体を供給する供給ラインをドレーンさせて処理空間５０２に供給される流体の内部にパーティクルが除去される長所がある。
以上の詳細な説明は本発明を例示するものである。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様々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解析されなければならない。
５０２ 処理空間
５２０ 工程チャンバー
５２２ 第１ボディー
５２４ 第２ボディー
５４２ 第１供給ライン
５５０ 排気ユニット
５６２ 第２供給ライン
５８２ 排気ライン
６００ 流体供給ユニット

Claims (18)

  1. 基板を処理する装置において、
    内部に基板を処理する処理空間を提供する工程チャンバーと、
    前記工程チャンバーに流体を供給する流体供給ユニットと、
    前記工程チャンバー内の流体を排気する排気ラインを含む排気ユニットと、を含み、
    前記流体供給ユニットは、
    前記流体が貯蔵される供給タンクと、
    前記供給タンクと前記工程チャンバーを連結する供給ラインと、
    前記供給ラインの第１地点で前記供給ラインから分岐される分岐ラインと、
    前記流体供給ユニットを制御する制御器と、を含み、
    前記流体供給ユニットは、
    前記工程チャンバーの第１部分に連結される第１供給ラインと、
    前記工程チャンバーの第２部分に連結される第２供給ラインと、を含み、
    前記制御器は、
    前記工程チャンバー内に前記流体が供給される直前に、前記供給ライン内の前記流体が安定化状態になる時まで前記流体が前記供給ラインから前記分岐ラインを通じてドレーンされるように、かつ
    前記安定化状態に到達した後に、前記流体が前記第２供給ラインを通じて前記工程チャンバー内に供給されるように、
    前記流体供給ユニットを制御する、基板処理装置。
  2. 前記制御器は、
    前記流体が前記第２供給ラインを通じて供給された後に、前記流体が前記第１供給ラインを通じて前記工程チャンバー内に供給されるように、
    前記流体供給ユニットを制御する、請求項１に記載の基板処理装置。
  3. 前記流体供給ユニットは、
    前記第２供給ラインに設置されて前記流体を加熱する第１ヒーターと、
    前記第２供給ラインの前記第１ヒーターと前記第１地点との間に設置される第１バルブと、
    前記分岐ラインに設置されて前記流体の前記供給ラインからのドレーンの可否とドレーン流量を調節する第２バルブと、
    をさらに含み、
    前記分岐ラインは、前記第２供給ラインで前記第１ヒーターより下流で分岐される、
    請求項１又は２に記載の基板処理装置。
  4. 前記制御器は、
    前記流体が前記第２供給ラインを通じて前記工程チャンバーの内部に供給される前に、
    前記第１地点付近の前記流体の温度が第１温度になる時まで前記第２供給ライン内の前記流体が前記分岐ラインを通じてドレーンされるように、
    前記第１ヒーター、前記第１バルブ、及び第２バルブを制御する、
    請求項３に記載の基板処理装置。
  5. 前記第１温度は、前記工程チャンバー内で前記基板を処理する工程温度である、
    請求項４に記載の基板処理装置。
  6. 前記制御器は、
    前記流体が前記第２供給ラインを通じて前記工程チャンバーの内部に供給される前に、前記第１地点付近の前記流体内にパーティクルが既設定量以下に存在するときまで前記第２供給ライン内の前記流体が前記分岐ラインを通じてドレーンされるように、
    前記第１ヒーター、前記第１バルブ、及び第２バルブを制御する、
    請求項３に記載の基板処理装置。
  7. 前記第１地点は、前記工程チャンバーと隣接するように提供され、かつ
    前記分岐ラインは、前記排気ラインに連結される、
    請求項１に記載の基板処理装置。
  8. 前記第１部分は、工程チャンバーの上部であり、
    前記第２部分は、工程チャンバーの下部である、
    請求項１に記載の基板処理装置。
  9. 前記第１供給ラインには第２ヒーターが設置され、前記第１ヒーターと前記第２ヒーターの加熱温度は、互いに異なるように設定される、請求項３に記載の基板処理装置。
  10. 前記流体供給ユニットは、
    前記第１供給ラインに設置されて前記工程チャンバーに供給される前記流体の供給の可否と供給流量を調節する上部供給バルブと、
    前記第２供給ラインに設置されて前記工程チャンバーに供給される前記流体の供給の可否と供給流量を調節する下部供給バルブと、
    前記排気ラインに設置されて前記処理空間の排気の可否と排気流量を調節する排気バルブと、
    をさらに含む請求項３に記載の基板処理装置。
  11. 前記制御器は、
    前記処理空間に前記基板が搬入された後に、
    前記処理空間の圧力が第１圧力になる時まで前記流体が前記第２供給ラインを通じて前記工程チャンバーの内部に供給されるように前記下部供給バルブを制御する請求項１０に記載の基板処理装置。
  12. 前記制御器は、
    前記工程チャンバーに供給される前記流体の温度が第１温度になるように前記第１ヒーターと前記下部供給バルブを制御する請求項１１に記載の基板処理装置。
  13. 前記工程チャンバーは、超臨界流体を利用して工程を遂行する高圧工程チャンバーである請求項１乃至請求項１２のいずれかの一項に記載の基板処理装置。
  14. 基板を処理する装置において、
    内部に基板を処理する処理空間を提供する工程チャンバーと、
    前記工程チャンバーに流体を供給する流体供給ユニットと、
    前記工程チャンバー内の流体を排気する排気ラインを含む排気ユニットと、を含み、
    前記流体供給ユニットは、
    前記流体が貯蔵される供給タンクと、
    前記供給タンクと前記工程チャンバーの第１部分を連結し、前記工程チャンバーに供給される前記流体の供給の可否と供給流量を調節する上部供給バルブが設置される第１供給ラインと、
    前記供給タンクと前記工程チャンバーの第２部分を連結し、前記工程チャンバーに供給される前記流体の供給の可否と供給流量を調節する下部供給バルブが設置される第２供給ラインと、
    前記第２供給ラインの第１地点で前記供給ラインから分岐され、前記排気ラインと連結され第２バルブが設置される分岐ラインと、
    前記流体供給ユニットを制御する制御器と、を含み、
    前記第２供給ラインは、
    前記流体を加熱する第１ヒーターと、
    前記第１ヒーターと前記下部供給バルブとの間に設置される第１バルブと、をさらに含み、
    前記制御器は、
    前記工程チャンバー内に前記流体が供給される直前に、前記第２供給ライン内の前記流体が安定化状態になる時まで前記流体が前記第２供給ラインから前記分岐ラインを通じてドレーンされるように、かつ
    前記安定化状態に到達した後に、前記流体が前記第２供給ラインを通じて前記工程チャンバー内に供給されるように、
    前記流体供給ユニットを制御し、
    前記第１地点は、前記第１バルブと前記下部供給バルブとの間に前記工程チャンバーと隣接するように提供される基板処理装置。
  15. 前記制御器は、
    前記流体が前記第２供給ラインを通じて前記工程チャンバーの内部に供給される前に前記第１地点付近の前記流体の温度が第１温度になる時まで前記第２供給ライン内の前記流体が前記分岐ラインを通じてドレーンされるように前記下部供給バルブ、前記第１ヒーター、前記第１バルブ、及び前記第２バルブを制御する請求項１４に記載の基板処理装置。
  16. 超臨界流体で基板を処理する方法において、
    工程チャンバー内の処理空間に前記超臨界流体を供給する供給ラインをドレーンさせるドレーン段階と、
    前記ドレーン段階の後に前記処理空間に超臨界流体を供給して前記処理空間を第１圧力まで加圧する加圧段階と、
    前記処理空間内で前記超臨界流体で基板を処理する処理段階と、を含み、
    流体供給ユニットは、
    前記工程チャンバーの第１部分に連結される第１供給ラインと、
    前記工程チャンバーの第２部分に連結される第２供給ラインと、を含み、
    前記ドレーン段階は、
    前記供給ライン内の前記超臨界流体が安定化状態になる時まで行われ、
    前記加圧段階において、前記第２供給ラインが前記超臨界流体を前記工程チャンバー内に供給する、
    基板処理方法。
  17. 前記加圧段階で前記超臨界流体は、第１温度に供給され、
    前記ドレーン段階は、
    前記供給ライン内の前記超臨界流体の温度が前記第１温度になる時まで前記供給ラインをドレーンさせる請求項１６に記載の基板処理方法。
  18. 前記基板の処理は、有機溶剤が残留した前記基板を乾燥させる処理であり、
    前記基板の処理において、前記処理空間の加圧後に前記第１供給ラインが前記超臨界流体を前記工程チャンバー内に供給する、
    請求項１６又は請求項１７に記載の基板処理方法。
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