KR101073379B1 - 기판안치부의 상, 하 이동이 가능한 초임계 유체를 사용하는 기판 처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 초임계 이산화탄소 등의 초임계 유체를 사용하여 반도체소자 제조의 재료인 웨이퍼(wafer) 등의 기판을 처리하는 장치에 관한 것이다.
본 발명의 기판 처리장치는, 기판이 삽입되어 위치될 수 있고 초임계 유체가 공급되고 배출되며, 공급되는 초임계 유체가 초임계 상태를 유지할 수 있도록 압력유지구조를 갖는 기판처리공간을 형성하는 베이스몸체; 및 상기 베이스몸체의 하부에 위치되어 있고, 기판처리공간 내로 공급된 기판이 안치되는 기판안치부를 기판처리공간의 상, 하로 이동시킬 수 있도록 되어 있되 유체나 가스를 피스톤의 상부나 하부로 공급하여 피스톤을 상, 하로 움직여주는 실린더 구조를 통해 기판안치부를 상, 하로 이동시킬 수 있도록 되어 있는 기파안치부이동수단(150);를 갖는다.
본 발명에 의하면, 기판안치부에 기판을 신속하고 용이하게 안치시킬 수 있고, 기판을 로봇암 등을 통해 자동으로 공급하는 것도 가능하도록 구현할 수 있는 특징이 있다.

Description

기판안치부의 상, 하 이동이 가능한 초임계 유체를 사용하는 기판 처리장치{WAFER PROCESSING APPARATUS}

본 발명은 초임계 이산화탄소 등의 초임계 유체를 사용하여 반도체소자 제조의 재료인 웨이퍼(wafer) 등의 기판을 처리하는 장치에 관한 것이다.

초임계 유체(Supercritical Fluid)는 임계점(critical point) 즉, 임계 온도(criticaltemperature) 및 임계 압력(critical pressure) 이상에 존재하는 물질의 상태로 기체와 액체의 중간 성격을 갖는 유체로서, 액체에 상응하는 밀도를 가지며 또한 기체에 해당하는 투과성을 나타낸다.

초임계 유체는 미세한 온도, 압력 변화에도 밀도가 크게 변하므로 용해되는 정도를 쉽게 조절할 수 있으며, 기체 및 액체와는 다른 고유의 특성을 가지고 있다.

즉, 초임계 유체는 용매와 용질 분자 사이의 상호작용에 관련된 용해(dissolution), 기질(matrix)로부터 용질을 분리해 내는 능력과 밀접한 연관성을 갖는 밀도(density) 등의 측면에서는 액체의 특성을 나타내며, 기질 투과성과 관련이 있는 높은 확산도(diffusivity), 낮은 표면 장력(surface tension) 등은 기체의 성질을 갖는다.

이산화탄소는 다른 물질에 비해 초임계 상태로 만들기 위한 임계 온도 및 임계 압력이 낮고, 인체에 무해하며, 환경 친화적이고 비용 면에서 저렴한 장점으로 인해 널리 사용되고 있는 실정이다.

초임계 유체는 특정 물질의 분리, 추출, 정제를 위한 용도로 사용되어 왔다.

또, 최근에는 반도체 제조를 위한 식각 공정 후 식각 공정에 사용된 물질이나 기타 이물질을 제거(웨이퍼 등의 기판에서 제거)할 목적으로 사용되고 있기도 하다.

그런데 종래기술에서 초임계 유체를 사용하여 기판 처리작업을 하기 위해서는 기판처리공간에 기판을 안치시켜 놓고 덮개를 볼팅 등의 방법으로 결합하여 기판처리공간을 닫힌 상태로 만들어야 하고, 이로 인하여 기판처리작업에 상당한 시간이 소요되는 문제점이 있었다.

덮개를 볼팅 등의 방법으로 결합하여 기판처리공간을 닫힌 상태로 만들어야 했던 이유는 초임계 유체 상태를 유지하면서 기판처리작업에 사용되도록 하기 위해서는 기판처리공간을 고압의 상태로 만들어야 하고, 이로 인하여 덮개의 견고한 결합력이 요구되었기 때문이다.

한편, 종래에는, 단순히 초임계 상태를 유지할 수 있도록 된 기판처리공간에 웨이퍼 등의 기판을 안치시켜 놓고, 기판처리공간으로 초임계 유체를 공급하며, 공급된 초임계유체가 외부로 배출되도록 하는 방법만으로 이물질 제거 등의 기판처리 작업을 수행하였다.

이로 인하여 이물질 제거 등이 신속하게 이루어지지 못하고, 이물질 제거 등의 기판처리 효과도 기대에 미치지 못하는 문제점이 있었다.

종래기술의 또 다른 문제점으로서, 초임계 유체를 사용한 분리, 추출, 정제 기술분야나 세정을 위한 기술분야 등에서 초임계 유체와 약액(목적 달성을 위한 약품)을 혼합하는 공정이 요구되는데 종래에는 초임계 유체와 약액을 혼합조 내에 함께 투입시켜 놓고 정체시켜 약액과 초임계 유체가 반응하여 초임계 유체와 약액의 혼합이 이루어지도록 하는 방법을 사용하였다.

물론, 혼합기에 의해 초임계 유체와 약액이 뒤섞이도록 하여 반응이 촉진되도록 하는 경우도 있다.

그러나 종래의 혼합방식은, 초임계 유체와 약액을 균일하고 정량적으로 혼합하기 어려운 문제점과 혼합에 소요되는 시간이 긴 문제점이 있었다.

또, 초임계 유체와 약액의 지속적인 혼합이 이루어지는 것이 아니라 특정 공간에서 혼합된 양을 모두 사용한 후에 다시 혼합을 위한 공간으로 초임계 유체와 약액을 투입하여 혼합해야 하는 문제점도 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하려는 것으로서, 더욱 상세하게는 기판처리공간의 기판안치부에 기판을 용이하고 신속하게 위치시킬 수 있고, 기판을 로봇암 등을 통해 자동으로 공급하는 것도 가능하도록 구현할 수 있으며, 기판처리공정 중에 기판처리공간이 고압의 상태에 놓이도록 할 수도 있는 기판 처리장치를 제공하려는데 목적이 있다.

또, 기판처리공간에 위치된 기판을 초임계 상태가 유지되는 고압의 조건에서 강제로 회전시켜 이물질 제거 등의 기판 처리작업이 신속하게 이루어지고, 이물질 제거 등의 기판처리 효과도 우수하도록 하려는 목적도 있다.

본 발명에서는 기판처리공간 내로 공급된 기판이 안치되는 기판안치부를 기판처리공간의 상, 하로 이동시킬 수 있도록 되어 있되 유체나 가스를 피스톤의 상부나 하부로 공급하여 피스톤을 상, 하로 움직여주는 실린더 구조의 기판안치부를 통해 움직여 줄 수 있도록 하여 기판안치부에 기판을 신속하고 용이하게 안치시킬 수 있고, 기판을 로봇암 등을 통해 자동으로 공급하는 것도 가능하도록 한다.

또, 기판처리공간에 초임계 유체를 공급 및 배출시켜 초임계 유체가 기판처리공간을 경유하도록 하며, 초임계 상태가 유지되는 기판처리공간 내에 위치된 기판을 마그네드라이브를 사용하여 회전시킬 수 있도록 함으로써 기판처리 작업이 신속하게 이루어지고, 이물질 제거 등의 기판처리 효과도 우수하도록 한다.

이러한 본 발명의 기판 처리장치는, 기판이 삽입되어 위치될 수 있고 초임계 유체가 공급되고 배출되며, 공급되는 초임계 유체가 초임계 상태를 유지할 수 있도록 압력유지구조를 갖는 기판처리공간을 형성하는 베이스몸체를 갖는다.

또, 상기 베이스몸체의 하부에 위치되어 있고, 기판처리공간 내로 공급된 기판이 안치되는 기판안치부를 기판처리공간의 상, 하로 이동시킬 수 있도록 되어 있되 유체나 가스를 피스톤의 상부나 하부로 공급하여 피스톤을 상, 하로 움직여주는 실린더 구조를 통해 기판안치부를 상, 하로 이동시킬 수 있도록 되어 있는 기판안치부이동수단(150)을 갖는다.

본 발명의 기판 처리장치는, 기판처리공간 내로 공급된 기판이 안치되는 기판안치부를 기판처리공간의 상, 하로 이동시킬 수 있도록 되어 있되 유체나 가스를 피스톤의 상부나 하부로 공급하여 피스톤을 상, 하로 움직여주는 실린더 구조의 기판안치부를 통해 움직여 줄 수 있도록 되어 있으므로 기판안치부에 기판을 신속하고 용이하게 안치시킬 수 있고, 기판을 로봇암 등을 통해 자동으로 공급하는 것도 가능하도록 구현할 수 있는 특징이 있다.

본 발명에 있어서, 기판처리공간에 초임계 유체를 공급 및 배출시켜 초임계 유체가 기판처리공간을 경유하도록 할 수 있으며, 초임계 상태가 유지되는 기판처리공간 내에 위치된 기판을 마그네드라이브를 사용하여 회전시킬 수 있도록 되어 있는 경우 기판처리 작업을 더욱 신속하게 실시할 수 있고, 이물질 제거 등의 기판처리 효과도 우수한 특징이 있다.

도 1은 본 발명의 기판 처리장치를 전체적으로 도시한 단면 개략도
도 2는 본 발명의 기판 처리장치를 전체적으로 도시한 사시도
도 3은 본 발명의 구성요소인 회전체, 마그네드라이브, 압력유지수단을 설명하기 위한 개략도
도 4는 1개의 약액공급수단을 갖는 본 발명의 구성요소인 초임계약액혼합장치를 도시한 개략도
도 5는 2개의 약액공급수단을 갖는 본 발명의 구성요소인 초임계약액혼합장치를 도시한 개략도

이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다.

그러나 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일 예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.

본 발명은 초임계 유체를 사용하여 웨이퍼(wafer) 등의 기판에서 이물질 제거작업 등을 수행하는 기판 처리장치에 관한 것이다.

따라서 본 발명의 기판 처리장치는, 종래의 초임계 유체를 사용한 기판 처리장치에서와 같이 기판(1)이 삽입되어 위치될 수 있고 초임계 유체가 공급되고 배출되며, 공급되는 초임계 유체가 초임계 상태를 유지할 수 있도록 압력유지 구조로 되어 있는 기판처리공간(101)을 형성하는 베이스몸체(100)를 포함하여 구성된다.

이러한 베이스몸체(100)의 구조는 종래기술을 통해 이미 공지된 것이므로 이 부분에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

그런데 본 발명은 기판처리공간(101) 내의 기판안치부(110a)에 기판을 용이하고 신속하게 위치시킬 수 있고, 기판을 로봇암 등을 통해 자동으로 공급하는 것도 가능하도록 구현할 수 있도록 하려는 목적을 갖는다.

물론, 상기와 같은 목적을 달성하면서도 기판처리공정 중에 기판처리공간이 고압의 상태에 놓이도록 할 수도 있어야 한다.

상기와 같은 목적은 기판처리공간(101) 내로 공급된 기판(1)이 안치되는 기판안치부(110a)를 기판처리공간(101)의 상, 하로 이동시킬 수 있도록 구현하면 달성될 수 있다.

구체적인 예로 설명하면, 기판안치부(110a)를 기판처리공간(101)의 상, 하로 이동시킬 수 있는 기판안치부이동수단(150)을 더 구비하면 기판을 기판처리공간(101)에 자동으로 공급하는 것이 가능하다.

더욱 구체적인 예로서, 자동화를 위한 로봇암을 통해 웨이퍼 등의 기판을 잡아서 이동시킬 수 있다.

로봇암을 통해 웨이퍼 등의 기판을 잡고서 이동시키는 기술은 이미 널리 알려져 있으며, 널리 사용되고 있다.(일반적으로 원판형의 기판 가장자리를 잡고 기판을 이동시킴)

그런데 로봇암을 통해 기판처리공간(101)으로 투입된 기판이 기판안치부(110a)의 상부에 안정적으로 안치되어야 하고, 로봇암이 기판안치부(110a) 방향으로 이동됨에 있어 회전체(110)에 영향을 받지 않아야 한다.

이를 위해서는 기판안치부(110a)가 상, 하로 이동될 필요성이 있는 것이다.

즉, 로봇암을 통해 기판이 기판처리공간(101)으로 유입된 상태에서 기판안치부(110a)가 상부로 이동되면서 기판안치부(110a)의 상부에 기판이 접촉되어 안치되고, 로봇암은 기판처리공간(101)의 외부로 자연스럽게 빠져나간다.

이후, 기판처리공간(101)의 기판투입구(102)를 차단하고, 초임계 유체를 기판처리공간(101)으로 공급 및 배출시켜 초임계 유체가 기판처리공간(101)을 경유하게 되고 기판안치부(110a)를 형성하고 있는 회전체(110)가 회전되면서 기판의 오염물질 등이 기판에서 분리되어 배출되도록 한다.(초임계 유체를 사용하면서 기판안치부(110a)가 회전되도록 하는 기술은 본 발명에서 최초로 제시되는 기술임)

이러한 기판처리공정을 완료한 후 기판투입구(102)가 개방되고 로봇암이 기판처리공간(101)으로 들어온 후 기판안치부(110a)가 하강되고, 로봇암이 기판을 잡고서 작업이 완료된 기판을 배출하며, 기판안치부(110a)는 하부로 더욱 이동된다.

이후 기판처리공간(101)에서 기판처리작업을 시행할 새로운 기판이 기판처리공간(101)으로 투입되고, 기판안치부(110a)가 다시 상승하여 기판이 회전체(110)의 상부에 안치되는 작업이 반복되도록 하는 것이다.

상기와 같은 기판안치부이동수단(150)은 다양한 형태로 구현될 수 있으나 유압이나 공압을 사용하는 실린더구조(유체나 가스를 피스톤의 상부나 하부로 공급하여 피스톤을 상, 하로 움직여 주는 구조)로 구현하는 것이 기판안치부(110a)의 흔들림이 방지되고 부드러운 이동이 가능하여 바람직하다.(기판처리공간(101)이 고압의 상태에 놓이기 때문에 인력을 사용하는 방식은 사용이 어려움)

구체적으로 설명하면, 베이스몸체(100)의 하부에 위치되어 있고, 기판처리공간(101) 내로 공급된 기판(1)이 안치되는 기판안치부(110a)를 기판처리공간(101)의 상, 하로 이동시킬 수 있도록 되어 있되 유체나 가스를 피스톤(151, 152)의 상부나 하부로 공급하여 피스톤(151, 152)을 상, 하로 움직여주는 실린더 구조를 통해 기판안치부(110a)를 상, 하로 이동시킬 수 있도록 된 형태로 구현하는 것이다.

물론, 기판안치부(110a)의 상, 하 이동을 안내하는 가이드(131)에 의해서 기판안치부(110a)가 슬라이딩 이동되도록 하는 것이 더욱 바람직하다.

첨부된 도면은 기판처리공간(101)의 하부를 형성하는 하부형성체(103)와 상기 하부형성체(103)에 회전 가능하게 결합되어 있는 회전체(110) 및 회전체(110)의 상부에 위치된 기판안치부(110a)가 기판처리공간(101)의 상, 하로 함께 이동하도록 되어 있고, 상, 하 이동은 상, 하로 세워진 봉 형태의 가이드(131)에 의해서 가이드되어 슬라이딩 이동되도록 된 구조이다.

로봇암을 통한 기판의 자동 투입을 위해서는 기판처리공간(101)으로 기판을 투입할 수 있도록 기판투입구(102)가 요구되고, 기판투입구(102)를 개방하거나 차단할 수 있는 수단이 요구되는데 별도의 투입구차단체(104)에 의해 기판투입구(101)가 차단되거나 개방되도록 할 수 있다.

물론, 첨부된 도면에서와 같은 하부형성체(103)가 기판처리공간(101)을 형성하는 내벽에 밀착된 상태로 상, 하 이동되는 구조이어서 하부형성체(103)가 설정된 지점까지 하강하면 기판처리공간(101)이 개방되고, 하부형성체(103)가 상승하면 기판처리공간(101)이 서서히 차단되면서 설정된 지점까지 상승하면 기판처리공간(101)이 완전히 차단되는 형태로 구현할 수도 있다.

기판 처리과정에서는 기판처리공간(101)으로 유입된 초임계 유체가 초임계 상태를 유지하도록 하기 위해 기판처리공간(101)이 고압의 상태가 되므로 기판안치부(110a) 방향으로 고압이 가해진다.

따라서 기판안치부이동수단(150)은 초임계 유체의 초임계 상태 유지를 위한 압력과 동일하거나 큰 압력에 받쳐줄 수 있는(견딜 수 있는) 구조이어야 한다.

기판안치부이동수단(150)은 상기와 같은 고압을 받쳐줄 수 있도록 함에 있어서는 한 개의 피스톤을 통해 압력을 받쳐주도록 하는 것보다 복수 개의 피스톤을 통해 고압을 받쳐주도록 하는 것이 바람직하다.

즉, 기판처리공간에 가해지는 압력이 290bar 라고 할 때 상부에 위치된 피스톤(151)과 하부에 위치된 피스톤(152)이 받쳐주는 압력의 합이 최소 290bar 이상이 되도록 하는 것이다.(300bar 정도가 바람직함)

구체적으로 설명하면, 기판안치부이동수단(150)은 상, 하로 간격을 두고 위치되어 있는 상부의 피스톤(151)과 하부의 피스톤(152)을 갖도록 한다.

또, 하부의 피스톤(152) 하부에 위치된 바닥면과 하부의 피스톤(152) 사이에 유체나 가스를 공급하면 하부의 피스톤(152)이 상부로 이동되고, 상부의 피스톤(151)과 하부의 피스톤(152) 사이에 유체나 가스를 공급하면 상부의 피스톤(151)이 상부로 이동할 수 있도록 한다.

또, 상부의 피스톤(151)을 통해 받쳐줄 수 있는 압력(150bar 정도로 설정할 수 있음)과 하부의 피스톤(152)을 통해 받쳐줄 수 있는 압력(150bar 정도로 설정할 수 있음)의 합(300bar 정도)은 기판처리공간(101)으로 공급되는 초임계 유체가 초임계 상태를 유지할 수 있는 압력(290bar)보다 크거나 같도록 하는 것이다.

본 발명에 있어서, 이물질 제거 등의 기판 처리작업이 신속하게 이루어지고, 이물질 제거 등의 기판처리 효과도 우수한 구조를 갖도록 하는 것이 바람직하다.

이를 위하여 본 발명에서는 기판처리공간(101)에 초임계 유체를 공급 및 배출시켜 초임계 유체가 기판처리공간(101)을 경유하도록 하면서 초임계 상태가 유지되는 기판처리공간(101) 내에 위치된 기판(1)을 회전시키는 구조를 안출하였다.

즉, 초임계 유체와 접촉되고 있는 기판(1)을 회전시켜 줄 경우 단순히 기판(1)이 유동되는 초임계 유체와 접촉되어 있도록 하는 것보다 기판(1)에 부착된 오염물질의 분리효과를 향상시키는 결과 및 오염물질의 분리가 신속하게 이루어지는 결과를 가져오는 것이다.

그런데 기판처리공간(101)이 초임계 상태로 유지될 수 있는 조건 즉, 기판처리공간(101)으로 유입된 초임계 유체가 초임계 상태를 유지하는 조건은 기판처리공간(101)이 고압의 상태로 유지되는 조건일 때 가능하다.

따라서 고압의 조건이 유지되고 있는 기판처리공간(101) 내의 기판을 회전시켜 주어야 하며, 기판의 회전 과정에서도 기판처리공간(101) 내의 압력이 급격하게 저하되는 것이 방지될 수 있어야 한다.

본 출원의 발명자는 오랜 연구와 노력 끝에 마그네드라이브를 사용하여 기판을 회전시켜 주는 구조를 안출하였다.

마그네드라이브는 자력을 사용하여 외측자석의 내측에 위치된 내측회전자석을 회전시켜 주는 방식, 즉 비접촉방식으로 외측자석의 내측에 위치된 물체(내측회전자석과 결합된 물체까지)를 회전시켜 줄 수 있는 구조이다.(마그네드라이브를 사용한 물체의 회전방식은 이미 다양한 산업분야에서 사용되고 있는 기술임)

따라서 본 발명의 기판 처리장치는, 기판처리공간(101)에 위치되어 기판을 안치시킬 수 있도록 되어 있는 기판안치부(110a)가 상단부에 형성되어 있으며, 하부는 전술한 베이스몸체(100)의 하부를 향해 연장되어 있되 베이스몸체(100)의 내측에 회전 가능하게 위치되어 있는 축 형태의 회전체(110)를 갖도록 구현할 수 이다.

또, 내측회전자석(121)은 상기 회전체(110)에 결합되어 있고, 외측자석(122)은 상기 내측회전자석(121)의 외측에 위치되어 있으며, 전기에너지를 공급받아 상기 내측회전자석(121)이 회전됨으로써 회전체(110)가 회전되도록 할 수 있는 마그네드라이브(120)를 갖도록 구현할 수 있다.

마그네드라이브(120)를 사용한 회전방식은 비접촉 회전방식이기 때문에 고압이 유지되는 공간에 놓인 물체를 회전시켜 줄 수 있을 뿐만 아니라 고압의 공간에 놓인 물체의 회전시 압력의 변화를 발생시키지 않는다.

마그네드라이브를 사용한 회전구조는 이미 널리 공지된 것이므로 이 부분의 일반적 구조 등에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

본 발명에 있어서, 기판처리공간(101) 내의 압력이 설정된 압력보다 높을 경우 기판처리공간(101) 내의 초임계 유체를 배출하여 기판처리공간(101) 내의 압력이 설정된 압력이 되도록 하는 압력유지수단(140)을 더 구비할 수 있다.

이러한 압력유지수단(140)은 소정의 공간이 설정된 압력을 유지하도록 하기 위해 다양한 산업분야에 사용되고 있는 공지의 압력유지수단(140)의 형태로 구현할 수 있다.

그러나 과도한 압력을 서서히 배출하여 압력을 설정된 압력으로 만들 수 있는 구조로 구현하는 것이 기판의 움직임과 손상을 방지할 수 있어 바람직하다.

또, 압력을 낮추기 위해 배출되는 초임계 유체와 함께 이물질 등이 함께 배출될 수 있는 구조로 구현하는 것이 바람직하다.

첨부된 도면은 기판처리공간(101) 내의 압력이 설정된 압력보다 높은 경우 회전체(110)의 하부에 위치된 압력조절용 실린더(141)가 회전체(110)를 상부로 밀어줌으로써 회전체(110)의 하부에 위치된 압력배출구(142)가 개방되어 초임계 유체와 함께 이물질도 압력배출구(142)로 함께 배출되도록 된 구조이다.

이러한 구조는 초임계 유체가 기판으로부터 멀어져 있는 압력배출구(회전체(110)의 하부에 위치된 압력배출구(142))를 통해 배출되므로 회전체(110)에 위치된 기판이 상부로 움직이는 등의 현상이 없고, 이물질의 배출도 원활하게 이루어진다.

한편, 본 발명의 베이스몸체(10)에 구비된 기판처리공간(101)으로 초임계 유체가 유입됨에 있어 기판처리작업을 위한 약액과 초임계 유체가 고르게 혼합된 후 유입되도록 하기 위한 초임계약액혼합장치가 더 구비된 형태로 구현할 수 있다.

이러한 초임계약액혼합장치는 다양한 형태로 구현할 수 있으나 혼합률 등을 고려할 때 도 4 및 도 5와 같은 형태로 구현하는 것이 좋다.

도 4 및 도 5는 초임계약액혼합장치만을 도시한 도면이며, 이러한 초임계약액혼합장치를 경유한 초임계(약액이 혼합된 초임계)가 전술한 기판처리공간으로 공급되어 유입되는 것이다.

첨부된 도면에서의 초임계약액혼합장치는, 공급되는 초임계 유체와 약액이 유입되어 저장되는 복수 개의 혼합저장탱크(10)를 갖는다.

또, 각각의 혼합저장탱크(10)에 연결되어 각각의 혼합저장탱크(10)에 저장된 초임계유체와 약액이 순환되는 경로를 형성하는 순환배관(20)을 갖는다.

또, 혼합저장탱크(10)에 저장된 초임계 유체와 약액이 순환배관(20)을 따라 순환되도록 하는 순환펌프(30)를 갖는다.

또, 순환배관(20) 상에 설치되어 순환배관(20)을 따라 순환되는 초임계유체와 약액이 혼합되도록 하는 제1라인믹서기(40)를 갖는다.

즉, 본 발명에서는, 혼합저장탱크(10)에 저장된 초임계 유체와 약액을 순환펌프(30)와 순환배관(20)을 통해 반복적으로 순환시켜 초임계 유체와 약액의 균일한 혼합상태를 확보할 수 있도록 하는 것이다.

또, 구비된 복수 개의 혼합저장탱크(10) 중 균일한 혼합이 이루어진 초임계 유체와 약액의 혼합물이 저장되어 있는 특정 혼합저장탱크에서 초임계 유체와 약액의 혼합물이 외부로 공급되는 과정에서도 초임계 유체와 약액이 균일하게 혼합되지 않은 혼합저장탱크에서는 초임계 유체와 약액이 순환펌프(30)와 순환배관(20)을 통해 순환을 반복함으로써 혼합이 이루어져 공급 준비상태가 되도록 하는 것이다.

상기와 같은 순환펌프(30)는 고압이면서 밀도가 낮은 초임계 유체를 이동시킬 수 있는 것이어야 하며, 공지의 고압용 원심펌프를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 제1라인믹서기(40)는 배관을 경유하는 2종류 이상의 유체를 혼합할 수 있는 형태의 것으로서 이러한 라인믹서기는 이미 널리 공지된 것이므로 구체적인 설명은 생략한다.

본 발명의 장치는 복수 개의 혼합저장탱크(10) 중 특정 혼합저장탱크(10)에 저장된 혼합물(초임계 유체와 약액의 혼합물)을 공급할 수 있도록 하는 것이므로 공급되는 초임계 유체와 약액이 복수 개의 혼합저장탱크(10) 중 특정 혼합저장탱크로 공급되도록 할 수 있는 수단이 필요하다.

또, 복수 개의 혼합저장탱크(10) 중 특정 혼합저장탱크에 저장된 초임계 유체와 약액의 혼합물을 외부로 공급하기 위한 수단도 요구된다.

이러한 이유로 본 발명의 장치에는, 초임계 유체와 약액이 복수 개의 혼합저장탱크(10) 중 어느 하나의 혼합저장탱크(10)로 공급되도록 하는 탱크공급제어밸브(50)가 구비된다.

또, 복수 개의 혼합저장탱크(10) 중 어느 하나의 혼합저장탱크에 저장된 초임계 유체와 약액의 혼합물이 사용을 위해 외부로 공급되도록 하는 외부공급제어밸브(60)를 갖는다.

유체의 흐름을 제어하는 밸브의 구조는 다양한 형태의 것이 제시되어 있으므로 탱크공급제어밸브(50)나 외부공급제어밸브(60)에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

다만, 각종 센서와 연결되어 있어 센서의 감지 데이터에 근거하여 각종 구성요소를 제어하는 제어기(도시하지 않음)를 갖는 구조의 것일 때 상기 탱크공급제어밸브(50)나 외부공급제어밸브(60)는 전자제어가 가능한 밸브(솔레노이드 밸브 등)의 형태로 구현되는 것이 바람직하다.

상기 제어기는 컴퓨터의 중앙처리장치나 각종 전자기기의 제어기에 해당하는 구성요소이다.

본 발명에 있어서, 초임계 유체와 약액이 혼합저장탱크(10)로 함께 공급되는 경로 상에 위치되어 혼합저장탱크(10)로 공급되는 초임계 유체와 약액이 혼합된 후 혼합저장탱크(10)로 공급되도록 하는 제2라인믹서기(70)를 더 구비하는 것이 바람직하다.

이것은 혼합저장탱크(10)가 비교적 큰 저장공간을 가질 수밖에 없고, 이러한 조건에서는 초임계 유체와 약액이 혼합저장탱크(10) 내의 저장공간에서 상 분리된 형태로 존재될 수 있어 순환배관(20)에 약액과 초임계 유체가 고르게 유입되지 못하는 현상이 발생될 수 있기 때문이다.

따라서 초임계 유체와 약액이 혼합저장탱크(10)로 공급될 때 동일한 배관을 따라 함께 공급되도록 하고, 함께 공급되는 경로 상에 제2라인믹서기(70)를 설치해서 초임계 유체와 약액의 일부 혼합이 이루어진 상태로 혼합저장탱크(10)에 공급되도록 하는 것이다.

상기와 같은 제2라인믹서기(70)의 형태는 제1라인믹서기(40)의 형태와 동일한 것일 수 있다.

본 발명에 있어서, 도 5와 같이 초임계 유체와 혼합을 위해 공급되는 약액이 적어도 2종류이고, 각각의 약액을 공급받아 저장하도록 각각의 약액에 대응되어 있는 혼합저장탱크(10)가 복수 개인 형태로 구현할 수도 있다.

즉, 공급되는 약액의 종류가 다를 때 각각의 약액이 초임계 유체와 혼합되어 저장되는 혼합저장탱크(10)가 복수 개 구비된 형태가 되도록 하는 것이다.

도 5는 초임계 유체가 저장되어 있는 초임계유체저장탱크(80)가 복수 개 구비된 형태인데 이러한 구조는 성질이 다른 초임계 유체가 존재하는 경우에 더욱 바람직하다.

즉, 어느 하나는 초임계 이산화탄소가 저장되는 것이고, 다른 하나는 이산화탄소가 아닌 초임계 유체가 저장되는 조건일 때 사용할 수 있는 것이다.

다른 예로서, 어느 하나는 순수한 초임계 유체가 다른 하나는 상대적으로 순도가 낮은 초임계 유체가 저장되는 구조일 수 있는 것이다.

본 발명의 초임계 유체 혼합장치는, 혼합저장탱크(10)로 공급되는 초임계 유체의 공급량과 약액의 공급량을 조절하면 초임계 유체와 약액을 균일하고 정량적으로 혼합할 수 있는 구조이다.

본 발명의 초임계유체 혼합물을 공급하는 방법은, 전술한 초임계 유체 혼합장치를 사용하여 초임계 유체와 약액을 혼합한 후 사용을 위해 외부로 공급하되 혼합저장탱크(10)에 저장된 초임계 유체와 약액을 순환펌프(30)와 순환배관(20)을 통해 순환을 반복하여 초임계 유체와 약액의 균일한 혼합상태를 확보한 후 외부로 공급하는 방법이다.

또, 균일한 혼합이 이루어진 초임계 유체와 약액의 혼합물이 저장되어 있는 혼합저장탱크(10)에서 초임계 유체와 약액의 혼합물이 외부로 공급되는 과정에서도 초임계 유체와 약액이 균일하게 혼합되지 않은 또 다른 혼합저장탱크(10)가 존재할 경우 균일한 혼합이 이루어지지 못한 초임계 유체와 약액이 순환펌프(30)와 순환배관(20)을 통해 순환을 반복하면서 혼합이 이루어져 공급 준비상태가 되도록 하는 방법이다.

미설명 부호 90은 약액공급수단이다.

1. 기판
10. 혼합저장탱크 20. 순환배관
30. 순환펌프 40. 제1라인믹서기
50. 탱크공급제어밸브 60. 외부공급제어밸브
70. 제2라인믹서기 80. 초임계유체저장탱크
90. 약액공급수단
100. 베이스몸체 101. 기판처리공간
102. 기판투입구 103. 하부형성체
104. 투입구차단체 110. 회전체
110a. 기판안치부 120. 마그네드라이브
121. 내측회전자석 122. 외측자석
130. 회전체상하이동수단 131. 가이드
140. 압력유지수단 141. 실린더
142. 압력배출구

Claims (6)

1. 삭제
2. 삭제
3. 초임계 유체를 사용하여 웨이퍼(wafer) 등의 기판으로부터 이물질 제거 등의 기판처리 작업을 수행할 수 있도록 된 기판 처리장치에 있어서,
   기판(1)이 삽입되어 위치될 수 있고 초임계 유체가 공급되고 배출되며, 공급되는 초임계 유체가 초임계 상태를 유지할 수 있도록 압력유지 구조를 갖는 기판처리공간(101)을 형성하는 베이스몸체(100);
   상기 베이스몸체(100)의 하부에 위치되어 있고, 기판처리공간(101) 내로 공급된 기판(1)이 안치되는 기판안치부(110a)를 기판처리공간(101)의 상, 하로 이동시킬 수 있도록 되어 있되 유체나 가스를 피스톤(151 또는 152)의 상부나 하부로 공급하여 피스톤(151 또는 152)을 상, 하로 움직여주는 실린더 구조를 통해 기판안치부(110a)를 상, 하로 이동시킬 수 있도록 되어 있는 기판안치부이동수단(150);
   상단부에 상기 기판안치부(110a)가 형성되어 있고, 하부는 상기 베이스몸체(100)의 하부를 향해 연장되어 있되 베이스몸체(100)의 내측에 회전 가능하게 위치되어 있는 축 형태의 회전체(110);
   내측회전자석(121)은 상기 회전체(110)에 결합되어 있고, 외측자석(122)은 상기 내측회전자석(121)의 외측에 위치되어 있으며, 전기에너지를 공급받아 상기 내측회전자석(121)이 회전되어 회전체(110)가 회전되도록 할 수 있는 마그네드라이브(120);
   상기 회전체(110)를 기판처리공간(101)의 상, 하로 이동시킬 수 있는 회전체상하이동수단(130); 및
   상기 기판처리공간(101) 내의 압력이 설정된 압력보다 높을 경우 회전체(110)의 하부에 위치된 압력조절용 실린더(141)가 회전체(110)를 상부로 밀어줌으로써 회전체(110)의 하부에 위치된 압력배출구(142)가 개방되어 기판처리공간(101) 내의 초임계 유체와 함께 이물질도 압력배출구(142)로 함께 배출하여 기판처리공간(101) 내의 압력이 설정된 압력이 되도록 하는 압력유지수단(140);을 포함하여 구성된, 기판안치부의 상, 하 이동이 가능한 초임계 유체를 사용하는 기판 처리장치.
   
4. 제 3항에 있어서,
   상기 기판안치부이동수단(150)은 상, 하로 간격을 두고 위치되어 있는 상부의 피스톤(151)과 하부의 피스톤(152)을 가지며, 하부의 피스톤(152) 하부에 위치된 바닥면과 하부의 피스톤(152) 사이에 유체나 가스를 공급하면 하부의 피스톤(152)이 상부로 이동되고, 상부의 피스톤(151)과 하부의 피스톤(152)의 사이에 유체나 가스를 공급하면 상부의 피스톤(151)이 상부로 이동할 수 있으며, 상부의 피스톤(151)을 통해 받쳐줄 수 있는 압력과 하부의 피스톤(152)을 통해 받쳐줄 수 있는 압력의 합은 기판처리공간으로 공급되는 초임계 유체가 초임계 상태를 유지할 수 있는 압력보다 큰 것을 특징으로 하는, 기판안치부의 상, 하 이동이 가능한 초임계 유체를 사용하는 기판 처리장치.
   
5. 제 3항 또는 제 4항에 있어서,
   상기 베이스몸체(10)에 구비된 기판처리공간(101)으로 초임계 유체가 유입됨에 있어 기판처리작업을 위한 약액과 초임계 유체가 고르게 혼합된 후 유입되도록 하기 위한 초임계약액혼합장치가 더 구비된 것을 특징으로 하는, 기판안치부의 상, 하 이동이 가능한 초임계 유체를 사용하는 기판 처리장치.
   
6. 제 5항에 있어서,
   상기 초임계약액혼합장치는
   공급되는 초임계 유체와 약액이 유입되어 저장되는 복수 개의 혼합저장탱크(10);
   상기 각각의 혼합저장탱크(10)에 연결되어 각각의 혼합저장탱크(10)에 저장된 초임계유체와 약액이 순환되는 경로를 형성하는 순환배관(20);
   상기 혼합저장탱크(10)에 저장된 초임계 유체와 약액이 순환배관(20)을 따라 순환되도록 하는 순환펌프(30);
   상기 순환배관(20) 상에 설치되어 순환배관(20)을 따라 순환되는 초임계유체와 약액이 혼합되도록 하는 제1라인믹서기(40);
   초임계 유체와 약액이 복수 개의 혼합저장탱크(10) 중 어느 하나의 혼합저장탱크로 공급되도록 하는 탱크공급제어밸브(50);
   상기 복수 개의 혼합저장탱크(10) 중 어느 하나의 혼합저장탱크에 저장된 초임계 유체와 약액의 혼합물이 사용을 위해 외부로 공급되도록 하는 외부공급제어밸브(60); 및
   초임계 유체와 약액이 상기 혼합저장탱크(10)로 함께 공급되는 경로 상에 위치되어 혼합저장탱크(10)로 공급되는 초임계 유체와 약액이 혼합된 후 혼합저장탱크(10)로 공급되도록 하는 제2라인믹서기(70);를 포함하여 구성되며,
   초임계 유체와 혼합을 위해 공급되는 약액이 적어도 2종류이고, 각각의 약액을 공급받아 저장하도록 각각의 약액에 대응된 혼합저장탱크(10)가 복수 개인 것을 특징으로 하는, 기판안치부의 상, 하 이동이 가능한 초임계 유체를 사용하는 기판 처리장치.
   

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