KR100557247B1

KR100557247B1 - 맥동 유체를 제공하기 위한 장치 및 방법

Info

Publication number: KR100557247B1
Application number: KR1020007010889A
Authority: KR
Inventors: 제롬 씨. 바톤
Original assignee: 더 리젠츠 오브 더 유니버시티 오브 캘리포니아
Priority date: 1998-03-30
Filing date: 1999-03-22
Publication date: 2006-03-07
Also published as: EP1082182A1; CN1127381C; CN1295503A; WO1999049996A1; EP1082182A4; CA2326810A1; KR20010074464A; AU3545899A; JP2002509800A

Abstract

압력용기(54)에 맥동 유체를 제공하는 시스템이 제공된다. 본 시스템은 맥동 유체를 위한 적어도 하나의 저장조(10, 12); 저장조(10, 12)를 적어도 하나의 펌프(24)에 연결시키는 밸브가 있는 도관(14, 16, 20); 펌프(24)로부터, 유체의 유동을 연속적으로 또는 간헐적으로 밸러스트 탱크(36, 38, 40)로 향하게 할 수 있는 제어 밸브(28)를 갖는 하나 이상의 밸러스트 탱크(36, 38, 40)로 연결되고 제어밸브(28)를 갖는 도관(26); 밸러스트 탱크(36, 38, 40) 각각으로부터, 도관(42, 44, 46)으로부터의 유체를 맥동 유체와 접촉해야 할 물질이 그 유체와 접촉되어 있는 고압 처리 용기(54)로 주입하는 제어 밸브(48) 및 인젝션 밸브(50)로 연결된 도관(42, 44, 46)을 포함한다. 공정 유체를 재순환시키기 위해, 고압 처리용기(54)로부터의 도관(60, 64)이 세퍼레이터 용기(66), 제2 처리용기 또는 저장용기에 연결될 수 있다.

Description

맥동 유체를 제공하기 위한 장치 및 방법{Apparatus and method for providing pulsed fluids}

본 출원은 1998년 3월 30일자 출원된 미국 가특허출원 제60/079,918호 및 제60/079,919호의 이익을 주장한다.

본 발명은 맥동 유체를 제공하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 이는 초임계 맥동 유체(pulsed supercritical fluids)를 초임계 유체로 처리될 코팅 표면에 제공하는데 특히 유용하다.

본 발명은 미국 에너지부와의 계약번호 W-7405-ENG-36에 의거하여 정부 지원 하에 이루어졌다. 정부는 본 발명에 대하여 소정의 권리를 갖는다.

표면의 처리를 위하여 또는 용해 물질을 그 표면으로부터 제거하기 위하여 유체를 표면에 전달하는 것을 필요로 하는 과학 및 산업상의 공정이 많이 있다. 이들 중 일부의 어플리케이션에서는 유체가 유체의 고압 스트림과 저압 스트림이 교대하는 맥동식으로 전달될 필요가 있다. 또 일부 어플리케이션에서 유체는 표면이 유체와 접해 있는 동안에 초임계상(supercritical phase)으로 있어야 한다.

본 발명에 따른 장치의 사용이 특히 적당한 일 실시예는 동일 날짜로 출원된, 집적회로나 다른 전자 부품의 제조에 사용되는 기판에서 포토레지스트 물질을 제거하는데 사용되는 특정 유체의 발명에 대한 특허출원서에 기재되어 있다.

보통 반도체칩이나 마이크로칩으로 불리는 집적회로의 제조 중에는, 여러 번 반복되는 사진 식각 공정이 이용된다. 이러한 제조 공정에서 실리콘산화막(silicon dioxide), 실리콘질화막(silicon nitride) 또는 금속과 같은 전기적 전도성 장벽층인 전기적 전도성 이온 주입(implant) 게이트가 먼저 열 산화, 화학 증착, 스퍼터링, 이온 주입(ion implantation)이나 진공 증착(vacuum evaporation) 등 여러 공정 중에서 무엇이든 적당한 공정에 의해 실리콘이나 비화갈륨(gallium arsenide) 웨이퍼와 같은 기판에 증착된다.

전기적 전도성 장벽층의 형성 또는 증착 후에 포토레지스트 물질은, 액체 포토레지스트 물질을 웨이퍼의 표면에 고르게 분포하게 하기 위한 웨이퍼의 회전을 포함하지만 이것으로 한정되지는 않는 적당한 수단에 의해 웨이퍼에 도포된다.

일반적으로 포토레지스트 물질이 도포된 웨이퍼는 그 후 "소프트 베이크(soft bake)"나 프리베이크(prebake) 단계에서 가열되어, 기판 표면 및/또는 장벽층에 대한 포토레지스트 물질의 부착을 개선하고, 전체적으로 중합체인 포토레지스트 물질로부터 용매(solvent)를 제거한다.

포토레지스트 물질이 장벽층에 소프트 베이크된 후에, 소프트 베이크된 포토레지스트 물질이 도포된 웨이퍼의 부분들은 포토마스크에 의해 정해지는 원하는 패턴으로 고강도의 자외선과 같은 고에너지 빛에 선택적으로 노출된다. 그리고 나서 고에너지 빛에 노출되었던 포토레지스트 물질의 부분들을 현상하기 위해 현상제가 이용된다.

양(positive)의 포토레지스트 물질이 이용될 때는, 포토레지스트 물질의 현상된 부분들은 빛에 노출 및 현상에 의해 용해되고 나서 씻겨 나가므로, 장벽층이 코팅된 웨이퍼의 노출된 부분과 나머지 노출 안되고 현상이 안된 포토레지스트 물질층 아래에 있는 장벽층으로 코팅된 웨이퍼의 다른 부분이 남는다.

역으로 음(negative)의 포토레지스트 물질이 이용될 때는, 포토레지스트 물질의 현상 안된 부분들은, 장벽층이 코팅된 기판의 선택된 부분을 원하는 패턴으로 노출시키기 위하여 선택적으로 제거된다.

포토레지스트의 패턴이 일단 웨이퍼 상에서 안정되면, 포토레지스트 물질을 고밀화시키고(densify) 단단하게 하여 장벽층에 대한 부착을 개선하기 위해 웨이퍼가 "하드 베이크된다(hard baked)." 노출된 기판 및/또는 장벽 물질은 그 후 장벽층으로 어떤 물질이 사용되었느냐에 따라 여러 적합한 방법 중 어느 것에 의해 에칭(제거)된다. 습식 화학 에칭, 건식 에칭, 플라즈마 에칭, 스퍼터 에칭 또는 반응성 이온 에칭 공정이 이용될 수 있다. 에칭 공정이 포토레지스트에 의해 보호되지 않는 장벽 물질을 제거하여, 드러난 웨이퍼의 부분과 장벽층 및 웨이퍼의 표면에 대한 에칭 공정으로부터 아래의 장벽층을 보호하는 포토레지스트 물질의 적층 코팅을 갖는 웨이퍼 부분들이 모두 남는다.

포토레지스트 물질로 도포된 장벽층 물질의 패턴을 표면에 갖는 웨이퍼는 그리고 나서, 하드 베이크된 포토레지스트 물질을 장벽층 물질의 남아있는 패턴으로부터 제거하기 위한 적극적 단계(aggressive step)에서 처리된다. 이는 전통적으로 할로겐화 탄화수소, 황산과 과산화 수소의 혼합물 또는 수산화물과 활성제의 고 알칼리성 혼합물 등의 용매 세정제를 이용하여 행해졌다. 이들 솔벤트 혼합물의 사용은 바람직하지 못한 대량의 액체 폐기물 스트림을 생성한다.

하드 베이크된 포토레지스트 물질이 제거된 후에, 마지막 단계에서 패턴이 있는 표면층을 갖는 기판은 탈이온수(deionized water)로 세척되어 포토레지스트 물질 제거 솔벤트의 모든 흔적(trace)이 물의 표면으로부터 제거된다. 이러한 사진 식각 공정은 다양한 패턴의 전기적 전도성 장벽층 물질의 층을 원하는대로 기판 상에 생성하는데 필요한 만큼 반복되어, 흔히 대량의 오염된 폐수 스트림을 생성한다.

바람직하지 못한 폐수 스트림의 양을 줄이기 위해 포토레지스트 물질을 효과적으로 제거할 수 있는 방법에 대한 요구가 있다.

보다 일반적으로는 맥동 유체를 이들 맥동 유체로 처리될 반응 사이트나 표면에 제공하기 위한 장치와 방법에 대한 요구가 있고, 보다 구체적으로는 초임계 맥동 유체를 초임계 유체로 처리될 표면에 제공하기 위한 장치 및 방법에 대한 요구가 있다.

그러므로 맥동 유체를 그 유체로 처리될 반응 사이트나 표면에 제공하기 위한 장치와 방법을 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.

집적회로나 회로 기판, 광 도파관 및 평판 디스플레이 등의 전자 부품의 제조에 사용되는 포토레지스트 물질을 제거하기 위한 장치와 방법을 제공하는 것이 본 발명의 또 다른 목적이다.

본 발명의 부가적인 목적, 장점 및 새로운 특징들은 후술하는 설명에서 부분 적으로 개시되며, 일부는 속행되는 심사시에 당해 기술의 숙련자에게 명백해질 것이며, 또는 본 발명의 실시에 의해 알 수 있을 것이다. 본 발명의 목적과 장점은 첨부 도면에 의해 구체적으로 지적된 수단 및 그 조합을 이용하여 실현되고 달성될 수 있다. 첨부된 청구범위는 본 발명의 정신과 범위 내에서의 모든 변경과 변형을 포함하도록 되어있다.

전술한 목적 및 다른 목적을 달성하기 위해, 그리고 본 발명의 목적에 따라 본 명세서에서 실시되고 넓게 개시된 바와 같이, 맥동 유체를 용기나 반응 사이트에 제공하기 위한 수단은 맥동될 펄스를 위한 적어도 하나의 저장조, 저장조와 펌핑 수단을 연결시키는 밸브가 있는 도관, 펌핑 수단으로부터, 유체의 유동을 연속적으로 또는 간헐적으로 각각의 밸러스트 탱크로 향하게 할 수 있는 제어밸브를 갖는 하나 이상의 밸러스트 탱크로 연결되고 하나 이상의 제어밸브를 갖는 도관, 각각의 밸러스트 탱크로부터, 밸러스트 탱크 각각으로부터의 도관으로부터 유체를 맥동 유체와 접촉할 물질이 유체와 접해있는 고압 처리용기로 주입하기 위한 제어 및 인젝션 밸브로 연결되는 도관을 포함한다.

처리 유체를 재순환시키기 위해, 고압 처리용기로부터의 도관은 단일 또는 다중 유닛 세퍼레이터 용기, 제2 처리용기 또는 저장용기에 연결될 수 있다. 도관들이 세퍼레이터 용기, 제2 처리용기 또는 저장용기로부터 제공될 수 있으므로, 처리 유체는 공정 중에 재사용하기 위해 저장조로 되돌아가거나 또는 다른 용도로 안내될 수 있다.

본 명세서에 포함되어 그 일부를 구성하는 첨부 도면은 본 발명의 실시예들을 도시하며, 실시예에 대한 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명한다.

도1은 기판 상의 포토레지스트 물질을 농축 상태의 유체와 농축 상태의 유체 변형제의 혼합물과 접촉시키기 위해 채용되는 본 발명의 장치에 대한 개략도이고,

도2는 맥동 유체를 압력용기에 제공하기 위한 본 발명의 장치에 대한 개략도이다.

맥동 유체를 반응 사이트에 또는 맥동 유체로 처리될 물질의 표면에 제공하기 위한 장치가 발명되었다.

본 발명에 따른 장치는, 적어도 하나의 유체 저장조, 각각의 저장조와 펌핑 수단을 연결시키는 밸브가 있는 도관, 펌핑 수단으로부터, 유체의 유동을 연속적으로 또는 간헐적으로 각각의 밸러스트 탱크로 향하게 할 수 있는 제어밸브를 갖는 하나 이상의 밸러스트 탱크로 연결되고 제어 밸브를 갖는 도관, 각각의 밸러스트 탱크로부터, 밸러스트 탱크로부터의 도관으로부터 유체를 처리될 반응 사이트나 물질이 유체와 접해있는 처리용기로 주입하기 위한 제어 및 인젝션 밸브로 연결된 도관을 포함한다. 부가적으로, 하나 이상의 밸러스트 탱크로 연결되는 제어밸브로부터 처리용기로 직접 연결되는 도관이 있어, 밸러스트 탱크를 우회하여 여러 공급원료 유체의 오직 하나의 유동 또는 유체 또는 유체 혼합물의 비맥동 직접 유동(direct unpulsed flow)을 처리용기로 안내하는 수단을 제공한다.

초임계 맥동 유체로 하는 처리가 필요하다면, 예를 들면 초임계 맥동 유체 혼합물이 포토레지스트 물질을 기판 표면으로부터 제거하기 위해 사용될 때, 고압을 생성 및 유지할 수 있는 고압 처리용기와 펌프가 사용될 수도 있다.

원한다면, 처리될 반응 사이트나 물질에서 픽업된 오염원은 물론 공급원료 유체나 유체 혼합물은 단순히 공정으로부터 분리 안내되어 필요에 따라 처리, 저장 또는 운반될 수 있다.

처리 유체를 재순환시키기 위해, 처리용기로부터의 도관은 세퍼레이터 용기, 다중 유닛 세퍼레이터 용기 또는 직렬 연결된 하나 이상의 세퍼레이퍼 용기에 연결될 수 있다. 세퍼레이터 용기에서, 오염 물질이 있는 처리 유체와 유체 혼합물은 원하는 제품, 경제적 요인 및 장비, 공간 및 기술 능력에 따라 여러 방법으로 처리될 수 있다.

예를 들면, 본 장치가 포토레지스트 물질로 코팅된 기판에 대해 농축상 유체와 농축상 유체 변형제의 초임계 혼합물을 맥동시키기 위해 사용되면, 처리 방법의 다른 선택을 위해 적어도 세 개의 다른 세퍼레이터 용기 구성이 이용될 수 있다.

제1 시나리오에서는, 포토레지스트 물질이 더 이상 용해되지 않고 침전되는 값으로 온도와 압력을 조절하는 동안에 혼합물을 담기 위해 단일 세퍼레이터 용기가 이용될 수 있다. 나머지 농축상 유체와 농축상 유체 변형제는 함께 재순환될 수 있다.

제2 시나리오에서는, 초임계 농축상 유체가 농축상 유체 변형제와 포토레지스트 물질의 혼합물을 따라 비등하는 값으로 압력을 내리고 온도를 올리는 동안에 혼합물을 담기 위해 세퍼레이터 용기나 세퍼레이터 용기의 구역(compartment)이 이용될 수 있다. 농축상 유체(기체 상태로 있음)는 액체로 재응결되어 공정에서 재이용된다. 농축상 유체 변형제와 포토레지스트 물질은 그리고 나서 또 다른 용기나 단일 세퍼레이터 용기의 구역에서 분리될 수 있다.

현재 바람직한 제3 시나리오에서는, 우선 혼합물의 온도와 압력을 조절하여 포토레지스트 물질이 더 이상 용해되지 않고 침전되도록, 그리고 나서 제2 장치에서 농축상 유체가 압력의 감소와 온도의 증가에 의해 농축상 유체 변형제를 떠나 비등되도록, 다중 유닛 세퍼레이터 용기가 이용된다.

포토레지스트 물질의 제거를 위해 본 장치를 사용하는 전술한 예에서 필요한 것처럼, 용해된 포토레지스트 물질을 분리하고, 깨끗해진 농축상 유체 변형제를 본 발명의 장치에 재사용하기 위해 농축상 유체 변형제를 되돌려 보내거나 또는 다른 목적으로 농축상 유체 변형제를 안내하기 위한 수단에 농축상 유체 변형제를 보낼 수 있는 도관이 제공된다.

또 이 예에서, 증발된 초임계 유체를 콘덴서로 안내하여 응축시킨 후 세정된 농축상 유체 변형제를 본 발명의 장치에 재사용하기 위하여 농축상 유체 저장조로 되돌려 보내거나 또는 다른 목적으로 다른 곳으로 안내하기 위한 수단으로서, 필요에 따라 도관이 마련된다.

일반적으로 필요한 밸러스트 탱크의 수는 간단히 탱크 선택을 교대로 하여 필요한 어느 때든 가압된 유체의 믿을만한 소스를 즉시 제공함으로써 그 과정이 가능한 한 계속 효율적으로 되기에 충분한 수이다.

하나 이상의 실시예가 반응 사이트나 표면에 접촉하기 위해 맥동 유체의 사용을 필요로 하는 거의 모든 어플리케이션에 사용될 수 있긴 하지만, 본 장치는 전기적 전도성 장벽층과 집적회로 및 회로판을 포함하는 전자 부품의 제작 중에 예열되고, 선택적으로 감광 노출 및 현상되고, 에칭되고 하드 베이크된 포토레지스트 물질로 코팅된 기판으로부터 하드 베이크된 포토레지스트 물질을 제거하는데 특히 유용하다.

집적회로와 회로판을 제작하는데 보통 사용되는 사진 식각 공정의 최종 단계가 시작될 때, 전도성 장벽 물질과 사진 식각의 에칭 단계 중에 전도성 장벽 물질을 보호하는 하드 베이크된 포토레지스트 물질의 적층 패턴이 기판 상에 남는다. 본 발명에 따라, 하드 베이크된 포토레지스트 물질은 본 발명의 장치와 방법을 이용하여 적어도 하나의 농축상 유체와 적어도 하나의 농축상 유체 변형제의 혼합물의 펄스와 접촉함으로써 제거된다.

액체 상태의 농축상 유체가 기동 부품(starting component)으로 가장 편리하게 사용되지만, 본 예제의 목적을 위해서는 유체를 초임계상으로 유지하여 동시에 (밀도에서) 액체처럼, 그리고 (확산도에서) 기체처럼 행동하기에 충분히 높은 압력과 온도, 그리고 농축상 유체 변형제를 용해할 수 있는 압력과 온도의 적용을 받는다. 필요한 압력과 온도는 어떤 농축상 유체가 사용되느냐에 따라 달라진다.

일반적으로 본 발명의 용도로 유용한 농축상 유체는 선택된 변형제가 포토레지스트 물질을 효과적으로 제거하기에 충분한 양으로 용해되는 그러한 유체이다. 그러한 유체로는 이산화탄소, 아르곤, 헬륨, 질소, 에탄, 메탄, 프로판과 부탄을 포함하는데 이것들로 제한되지는 않는다. 현재 가장 바람직한 것은 이산화탄소인데, 이는 불연성과 무독성을 가지며, 쉽게 임계 상태에 도달할 수 있으며, 그리고 에테르에 대해 뛰어난 솔벤트이기 때문이다.

선택된 양의 변형제를 용해하기에 충분하고 제거될 포토레지스트 물질의 영역에 접하기에 적당한 농축상 유체의 양이 필요하다.

비교적 높은 비등점, 높은 극성, 낮은 독성 및 생분해성 때문에 농축상 유체 변형제로서 현재 일반적으로 바람직한 것은 다음[식1]의 기능군을 갖는 고리 화합물과 다음 [식2]의 기능군을 갖는 에테르이다:

[식1]

[식2]

.

일반적으로 현재 바람직한 농축상 유체 변형제는 다음 [식3] 및 [식4] 내에서 에테르를 포함하지만, 이것으로 제한되지는 않는다:

[식3]

[식4]

.

여기서, R₁, R₂, R₃와 R₄는 수소군, 1개에서 10개까지의 탄소원자를 갖는 탄화수소군, 할로겐, 및 1개에서 10개까지의 탄소 원자를 갖는 할로겐화 탄화수소군에서 선택된 치환기(substituents)이며, R₁, R₂, R₃와 R₄ 각각은 동일 또는 다른 치환기이다.

고리형 에테르는 열린 사슬형 에테르에서 나타나는 것보다 입체 장애의 가능성이 적기 때문에 일반적으로 더 유용한 것으로 여겨진다.

현재 바람직한 농축상 유체 변형제는 프로필렌 카보네이트(propylene carbonate)(1,3-디옥살란-2-1,4-메틸), 에틸렌 카보네이트(ethylene carbonate), 부틸 카보네이트(butyl carbonate), 이황화디메틸(dimethyl sulfoxide) 및 감마-부 티롤아세톤(gamma-butyrolacetone)(2,4-디옥살란-3-1)을 포함하지만 이것들로 한정되지는 않는다.

선택된 농축상 유체에서 완전히 용해될 수 있는 농축상 유체 변형제는, 농축상 유체에서 완전한 용해성이 단일 단계로 농축상 유체와 함께 처리되는 표면으로부터 변형제 전부의 제거를 용이하게 하므로 특히 유용하다.

포토레지스트 물질의 제거에 필요한 정도까지 포토레지스트 폴리머에서의 화학 결합을 분리하는데 충분한 농축상 유체 변형제의 양이 필요하다.

농축상 유체 변형제가 실질적으로 초임계 유체에서 완전히 용해될 때 단일 초임계상으로 머무는 솔벤트 용액이 형성된다.

초임계상의 단일 솔벤트를 형성하는 농축상 유체와 농축상 유체 변형제의 혼합은 초임계 단일상 유체를 초임계상으로 유지하기에 충분한 온도와 압력을 유지하면서 선택된 양의 각 성분을 결합시킴으로써 준비된다. 넓은 범위의 압력과 온도가, 성분들의 선택에 따라 성분들을 초임계 단일상으로 유지하는데 이용될 수 있다. 예를 들면 이산화탄소가 농축상 유체로 선택되고, 프로필렌 카보네이트가 농축상 유체 변형제로 선택되면, 농축상 유체와 농축상 유체 변형제에 대해 적어도 1080psi의 압력과 적어도 31℃의 온도가 필요하다.

전기적 전도성 장벽 물질과 하드 베이크된 포토레지스트 물질의 패턴 코팅을 갖는 기판은 우선 침지 기간 내에 선택된 비례 양의 선택된 조성 성분에 접촉될 수 있다. 침지 기간 중에 코팅된 기판은 유체 혼합물을 초임계상으로 유지하기에 충분한 온도와 압력에서 정지된 초임계 유체에 침윤된다.

그리고 나서 코팅된 기판은, 유체를 초임계상으로 유지하는 온도에서 초임계 유체 혼합물의 연속 압력 구동 펄스에 의해 접촉된다. 압력 시퀀스는 일반적으로, 처리될 코팅된 기판과 접촉한 유체의 압력이 낮지만 여전히 상승된 압력으로 떨어지도록 허용되는 기간에 의해 간헐적으로(intersticially) 나오는 고압의 유체 펄스이다. 현재 바람직한 고압 유체 펄스는 일반적으로, 용해된 또는 연화된 포토레지스트 물질을 제거하기에 충분한 힘이 있는 코팅된 기판에 접촉시키기 위해 약 550psi 내지 약 10,500psi의 범위에 있다. 현재 더 바람직한 것은, 사용되는 솔벤트 용액 성분 및 채용되는 온도에 따라 약 1,500psi 내지 약 5,000psi의 범위에 있는 고압의 유체 펄스이다. 농축상 유체로 이산화탄소를, 농축상 유체 변형제로 프로필렌 카보네이트를 사용할 때 현재 가장 바람직한 것은 약 2,000psi 내지 약 4,000psi의 범위에 있는 고압의 유체 펄스이다.

침지 기간 중에, 침지 기간이 채용되면 고압 용기가 단순히 포토레지스트 물질 제거 유체로 채워질 때 압력은 약 500psi 내지 약 10,000psi의 범위에서 유지된다.

저압 접촉 주기 중에, 포토레지스트 물질 제거 유체는 일반적으로 약 500psi 내지 약 10,000psi 범위의 압력에 있다. 현재 더 바람직한 것은 약 1,100psi 내지 약 2,000psi 범위의 압력에 있는 저압 주기의 유체이다.

침지 기간과 저압 접촉 주기들 중에, 변형된 초임계 유체는 하드 베이크된 포토레지스트 물질이 연화되어 기판 상의 전기적 전도성 장벽층으로부터 분리되게 한다.

고압 맥동 시간 중에 코팅된 기판에 접촉해 있는 초임계 처리 유체의 압력이 크게 증가할 때, 연화되어 분리된 포토레지스트 물질은 용해되어, 초임계 처리 유체에 의해 코팅된 기판으로부터 씻겨진다.

본 장치를 이용하면 포토레지스트 물질이 종래의 웨이퍼 산업 표준과 일치하거나 더 나은 수준으로 제거된 후에, 남아있는 변형제를 제거하기 위해 기판은 비변형 초임계 유체로 최종적으로 린스된다.

코팅된 기판으로부터 포토레지스트 물질을 제거하기 위해 채용된 3개의 밸러스트 탱크를 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 장치의 예가 도1에 개략적으로 도시되어 있다.

도1을 참조하면 별도의 저장조(10, 12)는 농축상 유체와 농축상 유체 변형제 각각을 위하여 제공된다. 이들 저장조는 또 이들 성분을 위한 장기 저장 설비로 기능할 수 있다. 대안으로 농축상 유체와 농축상 유체 변형제의 혼합물을 담기 위한 단일 저장조가 이용될 수 있다.

도관(14)은 농축상 유체 저장조를 제어밸브(18)에 연결시킨다. 제어밸브(18)는 도관(16)을 통해 농축상 유체 변형제 저장조(12)로부터 분배되는 농축상 유체 변형제의 양에 비례하는 선택된 농축상 유체의 양을 제어밸브(18)로 흐르게 한다. 제어밸브(18)는 도관(20)에 의해 고압 펌프(24)에 연결된다. 제어밸브(14)는 또 시스템을 비변형 농축상 유체로 플러쉬(flush)하거나 최종 린스하는 것이 바람직할 때 사용하기 위하여 비변형 농축상 유체를 도관(20)으로 분배할 목적으로 이용될 수 있다.

고압 펌프(24)는 원하는 유체 압력을 생성하고 고체 유동을 생성할 능력을 갖는다.

처리될 웨이퍼는 적당한 수단에 의해 고압 처리용기(54) 내에 위치하여 유지된다. 예를 들면, 웨이퍼는 브라켓에 의해 고압 처리용기(54)에 현가 지지된 선반에 부착될 수 있다. 웨이퍼는 유체의 펄스는 제거될 포토레지스트 물질 상에 직접 충격을 주도록 위치한다.

고압 처리용기(54)는 웨이퍼를 고압 처리용기(54) 내에 위치하고 고압 처리용기(54)로부터 웨이퍼를 제거하기 위해 이격되고 감압된다.

제1 침지(soaking) 단계는 포토레지스트 물질을 연화시켜 용해를 시작하도록 채용되기도 한다. 침지 단계를 채용하는 것이 바람직하다면 고압 펌프(24)는 제어밸브(18)에 의해 분배된 비례 양을 갖는 농축상 유체와 농축상 유체 변형제의 혼합물을 도관(56)을 통해 직접 고압 처리용기(54)로 펌핑하는데 이용된다. 고압 처리용기(54)는 솔벤트 혼합물을 초임계상으로 유지하기에 충분히 높은 온도와 압력에서 유지된다.

그러한 침지 단계에서, 웨이퍼는 제거될 포토레지스트 물질을 연화 및/또는 전체적인 분해를 위해 약 30초 내지 약 10분의 범위에서 소정 시간 동안 고압 처리용기(54) 내의 정지된 초임계 혼합물에 침지하도록 허용된다.

그리고 나서 고압 펌프(24)는 도관(26)을 통해 농축상 유체와 농축상 유체 변형제의 선택된 혼합물을, 3개 도관(30, 32, 34) 각각을 통해 농축상 유체와 농축상 유체 변형제의 혼합물의 소정 부분을 연속적으로 또는 간헐적으로 방출할 수 있 는 제어밸브(28)로 펌핑하기 위해 채용된다. 제어밸브(28)의 세 개의 다른 접점은 전자적으로 작동되어 세 개 도관(30, 32, 34) 각각으로 방출된 혼합물의 압력을 제어한다.

세 개의 도관(30, 32, 34)은 세 개의 밸러스트 탱크(36, 38, 40)와 각각 연결된다. 일반적으로, 적어도 하나의 밸러스트 탱크는 완전히 가압되는 것이 바람직하며, 압력은 적어도 하나의 다른 밸러스트 탱크로부터 유체를 다중 포트 제어밸브(48)로 가게 함으로써 해제된다. 다중 포트 제어밸브(48)는 인젝션 밸브(50)와 도관(52)을 통해 고압 처리용기(54)로 유체를 주입하게 된다.

예를 들어 여전히 도1을 참조하면, 가압 유체가 도관(30)으로부터 밸러스트 탱크(36)로 들어와 밸러스트 탱크(36)를 가압할 때, 밸브(48)는 밸러스트 탱크(36)로부터 도관(42)을 폐쇄한다. 반면에 이와 동시에 밸러스트 탱크(38)로부터의 가압 유체는, 밸러스트 탱크(38)로부터의 가압 유체가 인젝션 밸브(50)를 지나 고압 처리용기(54)로 주입되게 하는 다중 포트 제어밸브(48) 도관(44)을 통해 방출된다. 이 예에서, 밸러스트 탱크(40)는 다중 포트 제어밸브(48)에 대한 연결 도관(46)이 가압 중에 폐쇄된 상태에서 도관(34)으로부터의 유체에 의해 가압 유지될 수 있다. 대안으로, 고압 처리용기(54)로 들어가는 유체의 펄스에 바람직한 간격과 압력을 생성하기 위한 압력의 필요 여부에 따라, 유체는 인젝션 밸브(50)를 통해 고압 처리용기(54)로 주입되도록 도관(46)을 통해 밸러스트 탱크(40)로부터 다중 포트 제어밸브(48)로 방출될 수도 있다.

초임계 유체 혼합물은 포토레지스트 물질이 코팅된 기판의 표면 전체에 대해 저압 펄스와 교대로 고압 펄스로 펌핑된다. 본 장치가 사용될 때 압력 펄스의 길이는 고압 처리용기(54) 내의 압력과 균형을 이루기 위해 압력 펄스를 분배하는 밸러스트 탱크의 압력의 양을 줄이는데 필요한 시간이다.

고압 처리용기(54)에서 기판 상에 포토레지스트 물질을 접촉시키는데사용되었던 유체 혼합물은 그리고 나서 고압 처리용기(54) 내의 웨이퍼에 대한 유체 혼합물의 매번의 펄스 후에 고압 처리용기(54)로부터 안내된다. 이는 도관(60)의 제어밸브(62)를 개방하고, 고온 처리용기(54) 내의 압력이 침지 기간의 압력 수준으로 다시 내려갈 때까지 고압 처리용기(54) 내에 축적된 압력을 해제함으로써 달성된다.

포토레지스트 물질이 코팅된 기판은 포토레지스트 물질의 완전한 제거를 가능케 하는 충분한 기간 동안 고압 처리용기 내에서 단일 위상의 초임계 솔벤트 혼합물의 펄스로 처리된다. 펄스의 압력, 온도, 속도와 용적 및 농축상 유체와 농축상 유체 변형제의 비례 양에 따라, 일반적으로 적어도 1분 이상의 시간이 필요하다. 다른 요인이 최적화된다면 약 30분 이상의 시간은 일반적으로 필요치 않다.

고압 처리용기(54)로부터 이러한 압력 해제와 함께, 밸브(62)를 갖는 도관(60)을 통해 고압 처리용기(54)로부터 안내되는 유체 혼합물은 도관(64)에 의해 세퍼레이터 용기(66)로 이송된다.

세퍼레이터 용기(66)는 농축상 유체를 용해된 포토레지스트 물질을 갖는 농축상 유체 변형제로부터 분리하기 위해, 그리고 또 원한다면 용해된 포토레지스트 물질을 농축상 유체 변형제로부터 분리하기 위해 필요한 적절한 구성으로 형성될 수 있다. 유용한 세퍼레이터 용기(66)의 일례는 세퍼레이터 용기(66)의 3개 구역(66a, 66b, 66c) 각각에 대한 열을 별도로 제어하는 수단을 갖는 3단의 다단 분리장치이다.

이러한 세퍼레이터 용기의 예에서, 다단 분리장치(66)의 제1 구역(66a)은 용해된 포토레지스트 물질을 포함하는 초임계 유체 혼합물을 예열하는데 이용된다. 온도가 농축상 유체와 농축상 유체 변형제의 단상 혼화성 혼합물(single phase miscible mixture)이 포토레지스트 물질을 "비등"시키도록 충분히 높은 온도로 올라간 후에, 그 혼합물은 분리장치의 제2 구역(66b)으로 지나간다.

분리장치(66)의 제2 구역(66b)에서, 압력은 포토레지스트 물질을 농축상 유체와 농축상 유체 변형제의 단상 혼화성 혼합물로부터 침전시키도록 충분히 제어된다. 포토레지스트 물질은, 단상의 혼화성 혼합물이 감소된 압력의 용액에 포토레지스트 물질을 유지하지 못하기 때문에 농축상 유체와 농축상 유체 변형제의 혼화성 혼합물로부터 침전된다.

그리고 나서 다단 분리장치(66)의 제3 구역(66c)은 농축상 유체 변형제로부터 농축상 유체를 분리하는데 이용된다. 제3 구역(66c)에서 온도 및/또는 압력은 두 유체의 증기 압력의 차이에 의해 두 유체가 두 개의 상으로 분리되도록 여전히 더 제어된다.

어떤 농축상 유체가 선택되느냐에 따라, 세퍼레이터 용기(66)는 약 0℃ 내지 약 100℃ 범위의 온도에서 유지된다. 예를 들면 농축상 유체로서 이산화탄소를, 그리고 농축상 유체 변형제로서 프로필렌 카보네이트를 사용할 때, 세퍼레이터 용 기(66)는 약 0℃ 내지 약 25℃ 범위의 온도에서 유지된다. 다단 세퍼레이터 용기가 사용될 때, 이 단계는 세퍼레이터 용기(66)의 제1 구역(66a)에서 달성된다.

압력의 감소는 농축상 유체 혼합물의 초임계 또는 아임계(subcritical) 성분이 도관(68)을 통해 가스로서 세퍼레이터 용기(66)를 분리 및 이탈하게 한다. 도관(68)은 기체상 유체를 기체상 유체가 액화되는 콘덴서(70)로 안내한다. 액화된 농축상 유체는 필요할 때 원한다면 본 공정에 재사용하기 위해 도관(72)을 통해 농축상 유체 저장조(10)로 다시 돌아갈 수 있다. 대안으로 농축상 유체는 리액터 루프로부터 제거될 수 있다.

용해된 또는 기계적으로 운반된 포토레지스트 물질을 농축상 유체 변형제로부터 분리하기 위한 수단(66b)이 세퍼레이터 용기(66)에 결합될 수 있다. 이 예에서, 포토레지스트 물질이 제거된 농축상 유체 변형제는 원한다면 도관(78)을 통해서 농축상 유체 변형제 저장조(12)로 반송된다. 분리된 포토레지스트 물질은 어느 것이라도 도관(74)에 의해 분리된 포토레지스트 물질을 수집하기 위한 수단(76)으로 안내된다. 대안으로, 용해된 포토레지스트 물질이 있는 농축상 유체 변형제는 분리장치(66)로부터 펌핑되어, 원격장치로 분리하기 위하여 리액터 루프로부터 제거될 수 있다.

코팅된 기판을 충분한 수의 유체 혼합물의 펄스로 처리하여 포토레지스트를 제거한 후에, 비변형 유체에 의한 기판 웨이퍼의 최종 린스는, 농축상 유체 저장조(10)로부터 비변형 농축상 유체를 펌핑하여 "3방향" 밸브(28)를 통해, 밸러스트 탱크를 우회하는 이격 도관(58)을 통해, 다중 포트 제어밸브(48)로 직접 보 내 고압 처리용기(54)로 주입함으로써 이루어진다.

본 장치와 공정을 이용하면 전기적 전도성 패턴을 갖는 기판을 탈이온수로 세척하여 유기 용제와 황산염의 모든 흔적이 웨이퍼 표면에서 확실히 제거하기 위한 마지막 단계가 불필요하다. 초임계 공정 유체 용액은 농축상 유체 변형제가 초임계 유체에서 완전히 용해되기 때문에 어떠한 농축상 유체 변형제도 남기지 않는다.

본 발명에 따른 장치와 방법은 본 장치를 통해 펌핑될 수 있는 유체의 펄스 압력, 용적, 온도, 시간 및 시퀀스의 적용범위가 넓어서 다양한 어플리케이션에 적합하거나 또는 쉽게 변형된다.

실험예 1

본 발명의 작동 능력을 예시하기 위하여 단일 밸러스트 유체 펄스를 제공하는 장치에 대한 실험이 이루어졌다. 본 실험예에서 기재된 실험을 위해 장비는 도2의 개략도에 도시된 방식으로 설정되었다.

반도체칩 웨이퍼의 실리콘 기판으로부터 포토레지스트 물질을 제거하기 위해 이산화탄소가 농축상 유체로, 프로필렌 카보네이트가 농축상 유체 변형제로 이용되었다.

H.P. Gas Products, Inc.에 의해 표준 크기 A의 사이펀 실린더 형태로 공급되는 5% 프로필렌 카보네이트와 95% 이산화탄소의 혼합물이 프로필렌 카보네이트와 이산화탄소 저장조(11)로부터의 공급 재료로 이용되었다. 사이펀 실린더 내의 압력은 실온에서 대략 900psi였는데, 내용물을 액체 형태로 유지하기에 충분하였다.

프로필렌 카보네이트와 이산화탄소 저장조(11)는 도관(13)에 의해 ISCO™260D 주입 펌프(15)에 의해 연결되고, 계속해서 이 펌프는 도관(17)에 의해 밸러스트 탱크(21)로 쓰여지는 Whitey™304L-HDF4 1000cc 고압 샘플 실린더에 연결된다. 주입 펌프(15)와 밸러스트 탱크(21) 사이의 도관(17)은 압력 릴리이프 밸브(19)를 갖는다.

밸러스트 탱크(21)의 하류측에는 1/4"의 외경을 갖는 스테인리스 튜빙 도관(23)이 밸러스트 탱크(21)를, 세정 용기(27)로 쓰이도록 변형된 DUR-O-LOK™급속 개방 고압 필터 하우징에 연결시킨다. C.F. Technologies에 의해 제작된 DUR-O-LOK™ 하우징은 압력 릴리이프 포트의 추가 및 특수 웨이퍼 유지 구조를 위한 매인점(tie-down points)을 허용하기 위해 용기 내부를 가공함으로써 변형된다. 변형된 용기는 A.S.M.E. Code, Sec. VIII, Div. 1 표준을 충족시키기 위해 재인증되었다.

위치결정 고정구(positioning fixture)는 세정 용기(27)에서 실리콘 웨이퍼를 유지하도록 설계되었다. 웨이퍼 위치결정 고정구는 내부에 장착된 웨이퍼를 갖는 제2 디스크를 받아들이도록 카운터보어된 대략 2인치 직경의 강철 디스크였다.

세정 용기(27)의 활성 용적은 대략 320cc였다.

도관(23)을 통하는 세정 용기(27)로 입력되는 고압은 농축상 유체 혼합물이 실리콘 웨이퍼의 표면으로 직접 주입되도록 설정되었다.

고전력 히터(29), 열전쌍(31), 압력 벤트 밸브(35) 및 압력 릴리이프 밸브(35)는 세정용기(27)로 쓰이기 위해 변형된 급속 고압 필터 하우징 상에 설치 되었다.

세정 용기(27)를 서지 탱크(41)로 사용하기 위해 변형된, Autoclave Engineers에 의해 생산된 고압 필터 하우징과 연결시키기 위한 도관(37)으로서, 고압 튜빙(304 스텐레스강으로 된 단단한 튜빙과 Swagelok™탄성 테플론 보어 스텐레스 오버브레이디드 튜빙)이 이용되었다. 정밀 마이크로미터 벨로우즈 니들 밸브(39)가 도관(37)에 설치되어 임계점 위에서 세정 용기(27)의 압력을 유지하면서 세정용기(27)로부터 초과 압력의 방출을 제어한다.

서지 탱크(41)로 쓰이도록 변형된 고압 필터 하우징은 2리터 용량을 가지고, 세정 용기(27)로부터 압력의 충분한 팽창을 허용했다.

밸브가 있는 도관(43)은 서지 탱크(41)를 워터 버블러(47)로 쓰이도록 고쳐진 5리터 탱크에 연결시켜, 서지 탱크(41)로부터 방출되는 기체상 혼합물로부터 프로필렌 카보네이트를 끌어들인다. 도관(49)은 워터 버블러(47)로부터 세정된 이산화탄소를 안내하여 대기로 방출되게 하였다. 용해된 프로필렌 카보네이트가 있는 물은 필요에 따라 워터 버블러(47)로부터 제거되었다.

이러한 실험을 위해 가압이 시작되기 전에, 밸러스트 탱크(21)와 세정 용기(27)는 50℃로 예열되었다. 두 개의 가변 전압 트랜스포머가 사용되어 밸러스트 탱크(21)와 세정 용기(27)의 온도를 각각 제어하였다.

이산화탄소와 프로필렌 카보네이트의 혼합물은 시스템에 유입되어 고압 주입 펌프(15), 밸러스트 탱크(21)와 세정 용기(27)를 채우도록 허용되었다. 그 결과 압력은 대략 900psi였고, 채우는데 약 2분이 걸렸다.

일단 채우기가 완료되면, 고압 주입 펌프(15)가 세정 용기(27)와 밸러스트 탱크(21)를 대략 1100psi로 올리는데 사용되었으며, 이 값은 임계 압력이다. 그리고 나서 밸러스트 탱크(21)와 세정 용기(27) 사이의 밸브(25)는 폐쇄되었고, 펌프(15)가 밸러스트 탱크(21)를 대략 1600psi까지 가압하기 위해 약 5분 동안 동작되었다. 이 5분의 기간이 세정 용기(27)에서 이용되는 "웨이퍼 침지 시간"이다.

일단 밸러스트 탱크(21)가 1600psi로 가압되면, 밸브(25)가 개방되어 압력을 세정 용기(27)로 방출하였다. 밸러스트 탱크(21)(1600psi)와 세정 용기(27)(1100psi)에서의 이러한 압력차가 이산화탄소와 프로필렌 카보네이트 농축상 유체 혼합물이 고압과 고속으로 웨이퍼에 직접 스프레이되게 하였고, 그럼으로써 웨이퍼로부터 포토레지스트 물질을 제거하였다. 포토레지스트 물질은 이산화탄소와 프로필렌 카보네이트 농축상 유체 혼합물에서 용해되는 것으로 믿어졌었다.

밸러스트 탱크(21)와 세정 용기(27)의 압력은 균형이 되도록 허용되어, 대략 1400psi로 같아졌다. 밸러스트 탱크(21)와 세정 용기(27)의 압력이 균형을 이룬 후에, 하류의 마이크로미터 벨로우즈 밸브(39)가 밸러스트 탱크(21)와 세정 용기(27)의 압력이 1100psi로 떨어지게 하기에 충분한 시간(약 1분) 동안 개방되었다.

그리고 나서, 마이크로미터 벨로우즈 밸브(39)와 밸러스트 탱크(21)와 세정 용기(27)의 밸브(25)가 폐쇄되었다. 마이크로미터 벨로우즈 밸브(39)와 밸러스트 탱크(21)와 세정 용기(27)의 밸브(25)가 폐쇄된 상태에서, 고압 주입 펌프(15)가 재가동되어, 밸러스트 탱크(21)를 재가압하고 세정 용기(27)에서 실리콘 웨이퍼 전 체에 걸쳐 또 다른 가압 펄스로 전술한 절차를 반복하였다. 그 절차는 총 3번 반복되었다.

세 번의 가압 펄스가 완료된 후에, 전체 시스템은 감압되고 실리콘 웨이퍼를 지지한 특수 고정구가 세정 용기(27)로부터 제거되고 탈이온화되고 여과된 물로 린스되었다.

실리콘 웨이퍼의 분석은 실질적으로 모든 포토레지스트 물질이 유체 펄스에 의해 웨이퍼로부터 제거되었다는 것을 보여주었다.

본 발명의 생산 공정 및 제조품이 예시를 위하여 상세히 기술되었지만 그것으로 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다. 본 특허는 본 발명의 정신과 범위 내에서의 모든 변경과 변형을 포함할 것이다.

본 발명에 따른 장치와 공정은 표면에 대해서 또는 표면 전체에 걸쳐 유체를 맥동시키고자 하는 모든 어플리케이션을 위해, 특히 특정 솔벤트에 용해된 물질을 제거하기 위해 표면에 대해 또는 표면 전체에 걸쳐 초임계 유체를 맥동시킬 목적으로 채용될 수 있다.

본 발명에 따른 장치와 공정은 전자 부품, 특히 반도체칩과 웨이퍼를 생산하는 동안에 금속 기판과 비금속 기판 모두로부터 포토레지스트 물질을 제거하는데 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 장치와 공정은 또 광 도파관과 평판 디스플레이 생산 등의 포토레지스트 물질의 마스킹을 필요로 하는 다른 생산 공정에서의 어플리케이션에 사용될 수 있다.

Claims

맥동 유체를 처리용기에 제공하기 위한 장치에 있어서,

(a) 맥동될 유체를 위한 적어도 하나의 저장조,

(b) 상기 저장조와 펌핑 수단을 연결시키는 밸브가 있는 적어도 하나의 도관,

(c) 상기 펌핑 수단으로부터, 유체의 유동을 연속적으로 또는 간헐적으로 하나 이상의 밸러스트 탱크 각각으로 향하게 할 수 있는 제어밸브를 갖는 하나 이상의 밸러스트 탱크로 연결되고 제어밸브를 갖는 적어도 하나의 도관, 및

(d) 상기 각각의 밸러스트 탱크로부터, 상기 하나 이상의 밸러스트 탱크로부터의 도관으로부터 유체를 맥동 유체와 접촉할 물질이 유체와 접해있는 처리용기로 주입하기 위한 제어 및 인젝션 밸브로 연결되는 도관을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서,

상기 적어도 하나의 도관은 맥동될 유체를 위한 상기 적어도 하나의 저장조를 상기 처리용기에 직접 연결시켜, 유체를 상기 하나 이상의 밸러스트 탱크를 우회하여 직접 상기 처리용기로 도입하기 위한 수단을 제공하는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서,

상기 처리용기는 고압 처리용기이고, 상기 펌핑 수단은 고압을 생성 및 유지할 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
제3항에 있어서,

상기 고압은 유체를 초임계 상태로 유지하도록 충분히 높은 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서,

상기 처리용기는 도관에 의해 상기 처리용기로부터 하류에 있는 저장용기와 연결되는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서,

상기 처리용기는 도관에 의해 상기 처리용기로부터 하류에 있는 적어도 하나의 추가 처리용기와 연결되는 것을 특징으로 하는 장치.
제6항에 있어서,

상기 적어도 하나의 추가 처리용기는 세퍼레이터이고, 상기 적어도 하나의 추가 처리용기를 맥동될 유체를 위한 상기 저장조와 연결시키는 적어도 하나의 도관과, 맥동될 유체와 다른 물질을 상기 적어도 하나의 추가 처리용기로부터 안내하 기 위한 적어도 하나의 도관을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제7항에 있어서,

상기 세퍼레이터는 냉각장치와 압력을 감소시키기 위해 조정될 수 있는 밸브와 연결되는 것을 특징으로 하는 장치.
제6항에 있어서,

상기 적어도 하나의 추가 처리용기는 두 개의 별도 구역을 가지며, 제1 구역은 냉각장치와 압력을 감소시키기 위해 조정될 수 있는 밸브와 연결되고, 또 상기 제1 별도 구역으로부터의 가스 방출을 수용하는 응축용기로의 도관과 연결되고, 제2 구역은 액체와 고체 물질을 담을 수 있는 구역인 것을 특징으로 하는 장치.
제6항에 있어서,

상기 적어도 하나의 추가 처리용기는 제1 별도 구역을 갖는 다중 유닛 세퍼레이터 용기이고,

상기 제1 별도 구역은 냉각 장치와 내부의 압력을 감소시키기 위해 조정될 수 있는 밸브를 갖고 제2 별도 구역과 유체 연결되고,

상기 제2 별도 구역은 그 안에 들어있는 유체의 부분들을 비등시키기 위해 연결되는 히터를 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
제10항에 있어서,

상기 제2 별도 구역은 도관에 의해 맥동될 유체를 위한 상기 적어도 하나의 저장조에 연결되고, 또 다른 도관에 의해 상기 제2 별도 구역으로부터 비등되지 않은 유체 및 고체를 안내하도록 연결되는 것을 특징으로 하는 장치.
제9항에 있어서,

상기 콘덴서는 도관에 의해 맥동될 유체를 위한 상기 저장조에 연결되어 맥동될 유체를 위한 상기 저장조에 대해 응축된 유체의 재순환을 가능하게 하는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서,

두 개의 밸러스트 탱크를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서,

세 개의 밸러스트 탱크를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서,

맥동될 유체를 위한 상기 저장조는 온도 조절기와 맥동될 유체를 위한 상기 저장조 내의 압력을 유지시키는 수단과 연결되는 것을 특징으로 하는 장치.
제15항에 있어서,

상기 온도 조절기와 압력 유지 수단은 그 내부에 초임계상의 유체를 담는 것을 가능하기에 충분한 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서,

맥동될 유체를 위한 두 개의 이격된 저장조를 가지며, 각각의 저장조는 밸브가 있는 도관에 의해 상기 펌핑 수단에 연결되는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서,

상기 저장조를 펌핑 수단에 연결시키는 상기 적어도 하나의 밸브가 있는 도관 상에 미리 프로그램 가능한 제어장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서,

상기 펌핑 수단으로부터 상기 하나 이상의 밸러스트 탱크로의 제어 밸브가 있는 상기 적어도 하나의 도관 상에 미리 프로그램 가능한 제어장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서,

밸러스트 탱크 각각으로부터 상기 제어 및 인젝션 밸브로의 도관 상에 미리 프로그램 가능한 제어장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제2항에 있어서,

유체를 상기 처리용기로 직접 도입하기 위한 상기 수단에 미리 프로그램 가능한 제어장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제6항에 있어서,

상기 처리용기로부터 하류에 있는 상기 적어도 하나의 추가 처리용기로의 상기 도관 상에 밸브와 미리 프로그램 가능한 제어장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제7항에 있어서,

상기 적어도 하나의 추가 처리용기를 맥동될 유체를 위한 상기 저장조와 연결시키는 상기 적어도 하나의 도관 상에 밸브와 미리 프로그램 가능한 제어장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제9항에 있어서,

상기 제1 별도 구역으로부터의 기체 배출을 수용하기 위한 상기 응축 용기로의 상기 도관 상에 밸브와 미리 프로그램 가능한 제어장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제11항에 있어서,

맥동될 유체를 위한 상기 적어도 하나의 저장조로의 상기 도관 상에 밸브와 미리 프로그램 가능한 제어장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제12항에 있어서,

맥동될 유체를 위한 상기 저장조로의 상기 도관 상에 밸브와 미리 프로그램 가능한 제어장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제17항에 있어서,

상기 펌핑 수단으로의 상기 밸브가 있는 도관으로의 상기 도관 상에 밸브와 미리 프로그램 가능한 제어장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
처리될 물질의 표면 상에 유체를 맥동시키는 방법에 있어서,

(a) 펌프에 연결된 저장조에 가압된 처리 유체를 담는 단계,

(b) 상기 가압된 처리 유체를 하나 이상의 밸러스트 탱크로 펌핑하는 단계,

(c) 상기 하나 이상의 밸러스트 탱크 중 하나로부터의 상기 처리 유체를 처리될 물질이 위치한 처리용기로 방출하는 단계,

(d) 상기 하나 이상의 밸러스트 탱크 중 하나와 상기 처리용기 내의 압력이 균등해진 후에, 처리 유체가 상기 처리용기로부터 안내되는 단계,

(e) (d)단계 후에 상기 하나 이상의 밸러스트 탱크 중 하나로부터 상기 처리 유체의 다른 펄스가 상기 처리용기로 방출되는 단계, 및

(f) 상기 하나 이상의 밸러스트 탱크 중 하나와 상기 처리용기 내의 압력이 균등해진 후에, 처리 유체가 상기 처리용기로부터 안내되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제28항에 있어서,

상기 (e)단계에서 상기 하나 이상의 밸러스트 탱크 중 하나는 상기 (c)단계에서 상기 하나 이상의 밸러스트 탱크 중 하나로부터의 상기 처리 유체 방출과 동시에 상기 처리 유체로 채워지고 가압되는 것을 특징으로 하는 방법.
제28항에 있어서,

상기 처리용기로부터 안내된 상기 처리 유체가 세퍼레이터로 안내되는 것을 특징으로 하는 방법.
상기 30항에 있어서,

상기 세퍼레이터로부터의 상기 처리 유체의 기체 부분이 상기 저장조로 다시 재순환되는 것을 특징으로 하는 방법.
제28항에 있어서,

상기 처리 유체가 상기 저장조에서는 초임계상으로 그리고 상기 밸러스트 탱 크에서는 농축상으로 유지되는 것을 특징으로 하는 방법.
처리될 물질의 표면 상에서 유체를 맥동시키는 방법에 있어서,

(a) 펌프에 연결된 두 개 이상의 저장조에 가압된 둘 이상의 유체를 담는 단계,

(b) 상기 처리 유체를 혼합하여 혼합물을 형성하고 상기 혼합물을 가압하에 하나 이상의 밸러스트 탱크로 펌핑하는 단계,

(c) 상기 하나 이상의 밸러스트 탱크 중 하나로부터 상기 처리 유체 혼합물을 처리될 물질이 위치한 처리용기로 방출하는 단계,

(d) 상기 하나 이상의 밸러스트 탱크 중 하나와 상기 처리용기에서의 압력이 균등해진 후에 처리 유체 혼합물이 상기 처리용기로부터 안내되는 단계,

(e) 상기 하나 이상의 밸러스트 탱크 중 하나로부터의 상기 처리 유체 혼합물의 다른 펄스가 상기 처리용기로 방출되는 단계, 및

(f) 상기 하나 이상의 밸러스트 탱크 중 하나와 상기 처리용기에서의 압력이 균등해진 후에 상기 처리 유체 혼합물이 상기 처리용기로부터 안내되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제33항에 있어서,

상기 처리 유체는 상기 하나 이상의 밸러스트 탱크 중의 하나로 펌핑되기 전에 혼합되는 것을 특징으로 하는 방법.
제33항에 있어서,

상기 처리 유체는 상기 하나 이상의 밸러스트 탱크 중의 하나로 별도로 펌핑되는 것을 특징으로 하는 방법.
제33항에 있어서,

상기 처리 유체는 동시에 도관으로 펌핑되어 상기 하나 이상의 밸러스트 탱크 중 하나로 도입되기 전에 혼합물을 형성하는 것을 특징으로 하는 방법.
제33항에 있어서,

상기 (e)단계에서 상기 하나 이상의 밸러스트 탱크 중 하나는 상기 (c)단계에서 상기 하나 이상의 밸러스트 탱크 중 하나로부터의 상기 처리 유체 방출과 동시에 상기 처리 유체로 채워지고 가압되는 것을 특징으로 하는 방법.
제33항에 있어서,

상기 처리용기로부터 안내된 상기 처리 유체는 세퍼레이터로 안내되는 것을 특징으로 하는 방법.
제38항에 있어서,

상기 세퍼레이터로부터의 상기 처리 유체의 기체 부분은 상기 저장조로 다시 재순환되는 것을 특징으로 하는 방법.
제33항에 있어서,

상기 처리 유체가 상기 저장조에서는 초임계상으로 그리고 상기 밸러스트 탱크에서는 농축상으로 유지되는 것을 특징으로 하는 방법.