KR102119402B1 - 기판처리장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판처리장치에 대한 것으로서, 보다 상세하게는 초임계유체를 이용하여 기판에 대한 처리공정을 수행하는 기판처리장치에 있어서 챔버를 밀폐시키는 오링의 손상을 방지하여 수명을 연장시킬 수 있는 기판처리장치에 대한 것이다.

Description

기판처리장치 {Substrate processing apparatus}
본 발명은 기판처리장치에 대한 것으로서, 보다 상세하게는 초임계유체를 이용하여 기판에 대한 처리공정을 수행하는 기판처리장치에 있어서 챔버를 밀폐시키는 오링의 손상을 방지하여 수명을 연장시킬 수 있는 기판처리장치에 대한 것이다.
일반적으로 반도체 웨이퍼(이하, 웨이퍼라고 함)의 표면에 LSI(Large scale integration)와 같이 고집적 반도체 디바이스를 제작하는 경우 웨이퍼 표면에 극미세 패턴을 형성할 필요가 있다.
이러한 극미세 패턴은 레지스트를 도포한 웨이퍼를 노광, 현상, 세정하는 각종 공정 등을 통해 레지스트를 패터닝하고, 이어서 상기 웨이퍼를 에칭함으로써 웨이퍼에 레지스트 패턴을 전사하여 형성될 수 있다.
그리고 이러한 에칭 후에는 웨이퍼 표면의 먼지나 자연 산화막을 제거하기 위해 웨이퍼를 세정하는 처리가 행해진다. 세정처리는 표면에 패턴이 형성된 웨이퍼를 약액이나 린스액 등의 처리액 내에 침지하거나, 웨이퍼 표면에 처리액을 공급함으로써 실행된다.
그런데, 반도체 디바이스의 고집적화에 따라 세정처리를 행한 후 처리액을 건조시킬 때, 레지스트나 웨이퍼 표면의 패턴이 붕괴되는 패턴 붕괴가 발생하고 있다.
이러한 패턴 붕괴는, 도 7에 도시된 바와 같이 세정 처리를 끝내고 웨이퍼(W) 표면에 남은 처리액(14)을 건조시킬 때, 패턴(11, 12, 13) 좌우의 처리액이 불균일하게 건조되면, 패턴(11, 12, 13)을 좌우로 인장하는 표면장력으로 인해 패턴(11, 12, 13)이 붕괴되는 현상에 해당한다.
전술한 패턴 붕괴를 일으키는 근본원인은 세정처리 후의 웨이퍼(W)를 둘러싸는 대기 분위기와 패턴 사이에 잔존하는 처리액과의 사이에 놓인 액체/기체 계면에서 작용하는 처리액의 표면장력에 기인한다.
따라서, 최근에는 기체나 액체와의 사이에서 계면을 형성하지 않는 초임계 상태의 유체(이하, '초임계유체'라 함)를 이용하여 처리액을 건조시키는 처리 방법이 주목받고 있다.
도 8의 압력과 온도의 상태도에서 온도 조절만을 이용하는 종래기술의 건조방법에서는 반드시 기액 공존선을 통과하므로, 이때에 기액 계면에서 표면장력이 발생하게 된다.
이에 반해, 유체의 온도와 압력 조절을 모두 이용하여 초임계상태를 경유하여 건조하는 경우에는 기액 공존선을 통과하지 않게 되어, 본질적으로 표면장력 프리의 상태로 기판을 건조시키는 것이 가능해진다.
도 8을 참조하여 초임계유체를 이용한 건조를 살펴보면, 액체의 압력을 A에서 B로 상승시키고, 이어서 온도를 B에서 C로 상승시키게 되면 기액 공존선을 통과하지 않고 초임계상태 C로 전환된다. 또한, 건조공정이 종료된 경우에는 초임계유체의 압력을 낮추어 기액 공존선을 통과하지 않고 기체 D로 전환시키게 된다.
그런데, 전술한 바와 같이 초임계유체를 이용한 처리장치의 경우 챔버 내부의 압력을 유체의 임계압력 이상의 압력으로 유지해야 하므로 챔버의 기밀을 유지하기 위하여 오링 등의 실링수단을 채용하게 된다.
이러한 오링 등의 실링수단을 이용하는 경우 챔버 내부의 고압 환경 및 초임계유체의 높은 침투성으로 인해 오링의 손상 및 파손이 발생할 수 있다.
즉, 높은 침투성을 가지는 초임계유체가 챔버와 오링 사이의 간격으로 침투할 수 있으며, 이때 오링의 이탈 또는 용해로 인해 오염물이 축적될 수 있다. 또한, 외부 오염물이 수송되어 손상부위에 축적되는 현상도 유발될 수 있다. 이 경우, 기판에 대한 처리공정이 반복됨에 따라 상기 오링의 오염이 심화되어 오링의 손상 및 파손을 가속시킬 수 있다.
나아가, 챔버 내부의 고압 환경에서 급속 감압을 실시하는 경우에 오링의 손상 및 파손을 유발할 수 있다.
도 9의 (A)에 도시된 바와 같이 오링(20)의 내부에는 제조상의 결함 또는 다양한 요인으로 인해 공극(22)이 형성될 수 있다. 이 경우, 챔버 내부의 압력이 상승하면 오링(20)에 압력이 가해지고, 도 9의 (B)에 도시된 바와 같이 높은 침투성을 가진 초임계유체가 오링(20) 내부의 공극(22)으로 침투하게 된다.
이러한 상태에서 챔버 내부의 공정이 종료되어 챔버 내부의 압력이 낮아지게 되면 상기 오링(20) 내부에 침투한 초임계 상태의 유체가 기체 상태로 전환되면서 내부 응력이 상승하게 된다. 내부 응력이 상승함에 따라 도 9의 (C)에 도시된 바와 같이 오링(20) 내부에 균열 등이 발생하여 오링(20)의 손상 및 파손을 가속시킬 수 있다.
초임계유체를 이용한 챔버에서 오링의 파손 및 손상은 쉽게 감지하기 힘들 뿐 아니라, 오링의 손상으로 인해 오링의 교체 등의 작업을 수행하는 경우에 기판처리장치의 가동을 정지하게 되는데, 이는 기판처리장치의 생산효율(throughput)을 현저히 떨어뜨리는 요인이 된다.
또한, 초임계유체의 높은 침투성과 고압의 성질 등으로 인해 실링수단으로 오링을 구비하는 경우에 다양한 성질이 요구된다. 예를 들어, 높은 침투성을 가지는 초임계유체에 의해 처리공정을 수행하고 급속 감압 등을 거치는 경우에도 파티클 발생을 최대한 억제할 수 있는 초임계내성이 요구될 수 있다. 또한, 상기 초임계유체의 상대적으로 높은 압력을 견디면서 변형을 최소화하여 실링을 유지할 수 있는 내압성이 요구될 수 있다.
이 경우, 오링이 전술한 초임계내성과 내압성을 모두 가지도록 제작되어야 한다. 그런데, 오링의 요구되는 성질, 즉 상기 초임계내성과 내압성을 모두 가지는 재질은 구하기 어려울 뿐만 아니라, 요구하는 성질을 모두 만족하는 재질을 제작하기 위해서는 비용이 현저히 비싸서 기판처리장치의 단가를 높이는 요인으로 작용할 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 초임계유체를 이용하여 기판을 처리하는 기판처리장치에 사용되는 오링의 손상 및 파손을 방지하고 상기 오링의 수명을 연장시킬 수 있는 기판처리장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 오링을 중심으로 내외의 압력차이를 줄임으로써 상기 오링의 변형 정도를 줄여 손상 및 파손을 방지할 수 있는 기판처리장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 기능적으로 분리된 둘 이상의 오링을 구비하여 오링에 소용되는 비용을 낮출 수 있는 기판처리장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 본 발명의 목적은 제1 챔버부와 상기 제1 챔버부의 개구부를 밀폐하는 제2 챔버부를 구비하며, 상기 제1 챔버부와 제2 챔버부 사이에 초임계유체를 이용하여 기판에 대한 처리공정을 수행하는 수용공간을 제공하는 챔버, 상기 제1 챔버부와 제2 챔버부 사이에 배치된 둘 이상의 오링, 상기 둘 이상의 오링 사이에 형성되어 이웃하는 오링을 서로 연통시키는 버퍼공간으로 추가유체를 공급하여 상기 챔버 내부의 압력 이상의 압력을 유지하도록 하는 보조공급포트 및 상기 버퍼공간에서 상기 추가유체를 배출하는 보조배출포트를 구비하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치에 의해 달성된다.
여기서, 상기 둘 이상의 오링은 상기 챔버의 외측을 향해 순차적으로 배치된 초임계내성의 제1 오링과, 내압성의 제2 오링을 포함할 수 있다.
이때, 상기 버퍼공간으로 공급된 상기 추가유체는 액체 또는 기체 상태일 수 있다.
또한, 상기 버퍼공간으로 공급된 상기 추가유체의 압력은 상기 챔버 내부의 압력에 대해 100% 내지 120%에 해당할 수 있다.
한편, 상기 챔버 내부로 메인유체를 공급하는 메인유체공급부와, 상기 보조공급포트로 추가유체를 공급하는 추가유체공급부를 더 구비할 수 있다.
이때, 상기 추가유체공급부에서 상기 버퍼공간으로 공급되는 상기 추가유체는 상기 메인유체공급부에 의해 상기 챔버 내부로 공급되는 메인유체와 동일하며 액체 또는 기체 상태로 공급될 수 있다.
나아가, 상기 추가유체공급부에서 상기 버퍼공간으로 공급되는 상기 추가유체는 상기 메인유체공급부에 의해 상기 챔버 내부로 공급되는 메인유체와 상이할 수 있다.
한편, 상기 추가유체는 상기 메인유체와 비교하여 임계온도 또는 임계압력이 더 높을 수 있다.
또한, 상기 메인유체공급부는 상기 챔버 내부로 상기 메인유체를 공급하는 메인공급포트와 연결되는 메인공급유로를 구비하고, 상기 추가유체공급부는 상기 메인공급유로에서 분기되어 상기 보조공급포트와 연결되는 보조공급유로를 더 구비할 수 있다.
한편, 상기 추가유체공급부는 상기 보조공급포트와 인접한 상기 보조공급유로에 필터부를 더 구비하여, 상기 버퍼공간과 연결된 상기 보조공급포트를 통해 추가유체가 역류하여 상기 추가유체 내의 파티클이 상기 메인공급유로로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
전술한 구성을 가지는 본 발명에 따르면, 챔버의 외측을 향해 복수개의 오링유닛을 순차적으로 배치하고, 상기 오링유닛 사이의 버퍼공간에 추가유체를 공급함으로써 상기 오링유닛의 내외의 압력차이를 줄임으로써 상기 오링유닛의 변형 정도를 줄여 상기 오링유닛의 손상 및 파손을 방지하고 상기 오링유닛의 수명을 늘릴 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 둘 이상의 오링을 구비하는 경우에 각 오링의 기능을 분리하여 오링에 소용되는 비용을 현저히 낮출 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리장치에서 챔버의 내부구성을 도시한 측단면도,
도 2는 상기 챔버에서 일 실시예에 따른 오링을 도시한 일부 확대도,
도 3은 상기 챔버에서 다른 실시예에 따른 오링을 도시한 일부 확대도,
도 4는 종래기술에 따른 오링과 백업링의 일부 확대단면도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리장치의 전체구성을 도시한 개략도,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판처리장치의 구성을 도시한 개략도,
도 7은 종래기술에 따라 기판 상부의 패턴을 건조시키는 경우에 패턴이 붕괴되는 상태를 개략적으로 도시한 도면,
도 8은 초임계유체를 이용한 처리공정에서 유체의 압력 및 온도 변화를 도시한 상태도,
도 9는 종래기술에 따라 초임계유체를 사용한 장치의 오링의 변화를 도시한 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 기판처리장치의 구조에 대해서 상세하게 살펴보도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리장치(1000)에서 챔버(100)의 내부구성을 도시한 측면 단면도이고 도 2는 상기 챔버(100)에서 오링을 도시한 일부 확대도이다.
본 발명에 따른 기판처리장치(1000)는 초임계유체를 이용하여 기판(W)에 대한 처리공정을 수행하게 된다. 여기서, 초임계유체란 물질이 임계상태, 즉 임계온도와 임계압력을 초과한 상태에 도달하면 형성되는 상에 해당한다. 이러한 초임계유체는 분자밀도는 액체에 가까우면서도 점성도는 기체에 가까운 성질을 가지게 된다. 따라서, 초임계유체는 확산력, 침투력, 용해력이 매우 뛰어나 화학반응에 유리하며, 표면장력이 거의 없어 미세구조에 계면장력을 가하지 아니하므로, 반도체소자의 건조공정 시 건조효율이 우수할 뿐 아니라 패턴 붕괴현상을 회피할 수 있어 매우 유용하게 이용될 수 있다.
본 발명에서 초임계유체로는 이산화탄소(CO2)가 사용될 수 있다. 이산화탄소는 임계온도가 대략 31.1℃이고, 임계압력이 7.38Mpa로 비교적 낮아 초임계상태로 만들기 쉽고, 온도와 압력을 조절하여 그 상태를 제어하기 용이하며 가격이 저렴한 장점이 있다.
또한, 이산화탄소는 독성이 없어 인체에 무해하고, 불연성, 비활성의 특성을 지니게 된다. 나아가, 초임계상태의 이산화탄소는 물이나 기타 유기용매와 비교하여 대략 10배 내지 100배 정도 확산계수(diffusion coefficient)가 높아 침투성이 매우 우수하여 유기용매의 치환이 빠르고, 표면장력이 거의 없어 건조공정에 사용하기 유리한 물성을 가진다. 뿐만 아니라, 건조공정에 사용된 이산화탄소를 기체상태로 전환시켜 유기용매를 분리해 재사용하는 것이 가능하여 환경오염의 측면에서도 부담이 적다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 기판처리장치(1000)는 제1 챔버부(120)와 상기 제1 챔버부(120)의 개구부를 밀폐하는 제2 챔버부(110)를 구비하며, 상기 제1 챔버부(120)와 제2 챔버부(110) 사이에 초임계유체를 이용하여 기판(W)에 대한 처리공정을 수행하는 수용공간(125)을 제공하는 챔버(100), 상기 제2 챔버부 (110)와 제1 챔버부(120) 사이에 배치된 둘 이상의 오링(311, 320), 상기 둘 이상의 오링(311, 320) 사이에 형성되어 이웃하는 오링을 서로 연통시키는 버퍼공간(123)으로 추가유체를 공급하여 상기 버퍼공간(123)의 내부의 압력이 상기 챔버(100) 내부의 압력 이상의 압력을 유지하도록 하는 보조공급포트(412) 및 상기 버퍼공간(123)에서 상기 추가유체를 배출하는 보조배출포트(420)를 구비할 수 있다.
위와 같은 구성에 의하여, 예를 들어 상기 챔버(100) 내부에서 공정이 진행 중일 때, 상기 버퍼공간(123)의 내부 압력은 상기 챔버(100) 내부의 공정압력 이상일 수 있다.
상기 챔버(100)는 초임계유체를 이용하여 상기 기판(W)에 대한 건조공정 등과 같은 처리공정을 수행하는 수용공간(125)을 제공하는 제1 챔버부(120)와, 상기 제1 챔버부(120)의 개구부를 밀폐하는 제2 챔버부(110)를 구비할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 챔버부(120)는 챔버몸체의 역할을 하며, 상기 제2 챔버부(110)는 챔버리드의 역할을 할 수 있다. 또한, 도면에서는 상기 제1 챔버부(120)에 상기 수용공간(125)이 형성된 것으로 도시되지만, 이에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 상기 제2 챔버부의 내측에 수용공간이 형성되고, 상기 제2 챔버부의 개구부에 상기 제1챔버부가 연결될 수 있다.
상기 제1 챔버부(120)의 내부의 수용공간(125)에는 상기 기판(W)이 안착되어 지지되는 기판지지부(200)를 구비할 수 있다.
이 경우, 상기 기판(W)에 대한 처리공정을 수행하기에 앞서서 상기 제2 챔버부(110)를 개방시키고 상기 제1 챔버부(120) 내측의 기판지지부(200)에 기판(W)을 안착시킨다. 이어서, 상기 제2 챔버부(110)에 의해 상기 제1 챔버부(120)의 개구된 상부를 밀폐하여 상기 챔버(100)를 밀폐시키게 된다.
예를 들어, 상기 제1 챔버부(120)는 상기 수용공간(125)이 형성되는 본체(124)와, 상기 본체(124)의 개구부에서 외측을 향해 절곡되어 형성된 플랜지부(122)가 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 플랜지부(122)가 상기 제2 챔버부(110)의 하면에 접촉하여 연결될 수 있다. 예를 들어, 볼트 또는 클램프 등의 체결수단(미도시)에 의해 상기 제2 챔버부(110)를 상기 플랜지부(122)에 견고하게 고정할 수 있다.
한편, 상기 제2 챔버부(110)에는 상기 수용공간(125)으로 메인유체를 공급하는 메인공급포트(132)가 형성될 수 있다. 상기 수용공간(125)에서 상기 메인유체는 상기 챔버(100) 내부의 압력 상태에 따라 기체, 액체 또는 초임계상태로 존재할 수 있다.
상기 메인공급포트(132)는 도면에서는 상기 제2 챔버부(110)에 형성된 것으로 도시되지만, 이에 한정되지는 않으며 상기 제1 챔버부(120)에 형성될 수도 있다. 상기 메인유체는 초임계유체 중에 적절하게 선정될 수 있으며, 예를 들어 이산화탄소(CO2)로 선정될 수 있다. 또한, 상기 본체(124)에는 메인배출포트(150)가 형성되어 상기 기판(W)에 대한 처리공정이 완료된 경우에 상기 수용공간(125)의 유체를 배출할 수 있다.
한편, 전술한 바와 같이 상기 기판(W)에 대한 공정 중에 상기 챔버(100)의 내부는 상기 메인유체를 초임계상태로 전환시킬 수 있는 임계압력 이상의 압력으로 유지되어야 한다. 따라서, 상기 제2 챔버부(110)와 제1 챔버부(120)를 체결하는 경우에 상기 제2 챔버부(110)와 상기 제1 챔버부(120) 사이를 실링하여 상기 챔버(100) 내부의 압력을 유지할 수 있는 실링수단을 구비하게 된다.
앞서 살펴본 바와 같이, 초임계유체의 높은 침투성과 고압의 성질 등으로 인해 상기 제2 챔버부(110)와 제1 챔버부(120) 사이에 실링수단으로 오링을 구비하는 경우에 다양한 성질이 요구된다.
예를 들어, 높은 침투성을 가지는 초임계유체에 의해 처리공정을 수행하고 급속 감압 등을 거치는 경우에도 파티클 발생을 최대한 억제할 수 있는 초임계내성이 요구될 수 있다. 또한, 상기 초임계유체의 상대적으로 높은 압력을 견디면서 변형을 최소화하여 실링을 유지할 수 있는 내압성이 요구될 수 있다. 이 경우, 상기 오링은 전술한 초임계내성과 내압성을 모두 가지도록 제작되어야 한다. 그런데, 오링의 요구되는 성질, 즉 상기 초임계내성과 내압성을 모두 가지는 재질은 구하기 어려울 뿐만 아니라, 요구하는 성질을 모두 만족하는 재질을 제작하기 위해서는 비용이 현저히 비싸서 기판처리장치의 단가를 높이는 요인으로 작용할 수 있다.
또한, 오링이 초임계내성을 가지도록 제작된다고 하여도 기판에 대한 처리공정이 종료되고 감압을 하는 경우에 오링의 내부로 침투한 초임계유체가 기체로 전환되면서 부피가 상대적으로 커지게 되어 상기 오링이 손상 또는 파손될 수 있다. 특히, 오링과 초임계유체의 접촉면적, 또는 상기 초임계유체에 노출되는 오링의 노출면적이 넓을수록 상기 초임계유체의 침투에 의한 손상 등으로 상기 오링의 수명이 짧아질 수 있다.
이와 같이 오링이 손상 또는 파손되는 경우에 오링의 손상 또는 파손 여부를 쉽게 알 수 없게 된다. 나아가 오링의 수명이 짧아지게 되어 상기 오링을 교체하는 경우에 시간 및 비용이 많이 소요될 수 있다. 또한, 이러한 오링의 교체 등은 기판처리장치의 가동율을 떨어뜨려 생산효율(throughput)을 현저히 저하시키게 된다.
본 발명에서는 전술한 문제점을 해결하기 위하여 오링을 배치하는 경우에 상기 챔버(100)의 외측을 향해 둘 이상의 오링을 순차적으로 배치한다. 나아가 상기 둘 이상의 오링(311, 320)은 기능적으로 분리되어 재료비에 대한 부담을 덜 수 있다. 또한, 상기 둘 이상의 오링(311, 320) 사이의 버퍼공간(123)에 액체 또는 기체 상태의 추가유체를 공급하여 오링의 내측 및 외측에 작용하는 압력 차이를 줄이고 상기 초임계유체에 노출되는 오링의 노출면적을 줄여 상기 오링을 보호하여 오링의 수명을 연장시키고자 한다.
구체적으로, 상기 제2 챔버부(110)와 제1 챔버부(120) 사이에는 복수개의 오링(311, 320)을 구비할 수 있다. 이 경우, 상기 복수개의 오링(311, 320)은 상기 챔버(100)의 외측을 향해 순차적으로 배치될 수 있다.
또한, 상기 복수개의 오링(311, 320)은 상기 제2 챔버부(110)와 제1 챔버부(120)의 서로 대향하는 면에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 복수개의 오링(311, 320)은 상기 제1 챔버부(120)의 플랜지부(122)의 상면과 상기 제2 챔버부(110)의 하면 사이에 배치될 수 있다.
도 1에서는 상기 제2 챔버부(110)와 제1 챔버부(120) 사이에 제1 오링(311)이 구비되고 상기 제1 오링(311)의 바깥쪽에 제2 오링(320)이 배치되는 것으로 도시된다. 하지만, 상기 오링의 개수는 일예를 들어 도시한 것에 불과하며 적절한 개수로 조절될 수 있다.
이 경우, 상기 제1 오링(311)은 상기 제2 챔버부(110)와 제1 챔버부(120) 사이의 제1 수용부(126)에 배치되고, 상기 제2 오링(320)은 상기 제1 오링(311)의 외측에서 상기 제2 챔버부(110)와 제1 챔버부(120) 사이의 제2 수용부(128)에 배치될 수 있다.
상기 제1 수용부(126) 및 제2 수용부(128)는 상기 제2 챔버부(110)와 제1 챔버부(120) 중에 어느 한쪽에 형성될 수 있다. 도면에서는 상기 제1 챔버부(120)의 플랜지부(122)에 상기 제1 수용부(126) 및 제2 수용부(128)가 형성되는 것으로 도시되지만, 이는 일예에 불과하며 상기 제2 챔버부(110)의 하면에 형성되는 것도 가능하다. 한편, 상기 제1 오링(311)은 상기 제2 챔버부(110)가 상기 제1 챔버부(120)의 상단부에 체결되는 경우에 상기 제2 챔버부(110)와 상기 제1 챔버부(120) 사이에서 상기 수용공간(125)과 상기 버퍼공간(123)을 분리하는 역할을 하게 된다.
또한, 상기 제2 오링(320)은 상기 제2 수용부(128)에 수용된다. 이때, 상기 제2 수용부(128)에는 백업링(322)을 더 구비할 수 있다. 상기 제2 오링(320)은 상기 제2 챔버부(110)와 상기 제1 챔버부(120) 사이에서 상기 수용공간(125)을 실링하는 역할을 하게 된다. 또한, 상기 백업링(322)은 상기 제2 챔버부(110)가 상기 제1 챔버부(120)의 상단부에 체결되어 압력이 작용하는 경우에 상기 제2 오링(320)이 상기 제2 챔버부(110)와 상기 제1 챔버부(120) 사이를 통해 바깥쪽으로 유출되지 않도록 하는 역할을 하게 된다.
한편, 상기 버퍼공간(123)은 상기 제1 오링(311)과 제2 오링(320) 사이에 형성되어, 상기 제1 오링(311) 및 제2 오링(320)과 연통될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 버퍼공간(123)은 상기 제1 오링(311)과 제2 오링(320)이 각각 수용되는 상기 제1 수용부(126)와 제2 수용부(128)를 연결하도록 형성될 수 있다.
이 경우, 상기 제2 챔버부(110)를 상기 제1 챔버부(120)의 상단부에 체결하는 경우에 상기 제2 챔버부(110)와 제1 챔버부(120) 사이에 배치된 오링으로 인해 상기 제2 챔버부(110)의 하면은 상기 제2 챔버부(110)의 상단부와 미세하게 소정거리 이격되어 체결될 수 있다. 따라서, 이와 같이 상기 제2 챔버부(110)와 상기 제1 챔버부(120)를 체결한 후에 상기 제2 챔버부(110)의 하면과 상기 제1 챔버부(120)의 상면 사이의 간격이 자연스럽게 상기 버퍼공간(123)을 형성할 수 있다.
또는 상기 버퍼공간(123)은 상기 제1 수용부(126)와 제2 수용부(128) 사이의 영역에서 상기 제2 챔버부(110)와 제1 챔버부(120) 중에 어느 한쪽에 오목부 또는 홈 등을 형성하여 구성될 수도 있다.
또한 도면에 도시되지는 않지만, 상기 제1 오링(311)과 제2 오링(320) 사이의 격벽(129)은 플래지부(122)의 상면에 비해 더 낮게 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 제1 오링(311)가 제2 오링(320) 사이의 버퍼공간(123)을 상대적으로 더 크게 제공할 수 있다. 나아가, 상기 격벽(129)이 생략될 수도 있으며, 이 경우 상기 제1 오링(311)과 제2 오링(320)이 하나의 수용부에 모두 삽입된 구조에 해당할 수 있다.
도 4는 종래기술에 따른 오링(1310)과 백업링(1312)의 상단부를 확대하여 도시한 도면이다. 도 4를 참조하면, 상기 제2 챔버부(110)가 제1 챔버부(120)에 결합되는 경우에도 상기 백업링(1312)의 상단부와 상기 제2 챔버부(110)의 하면 사이에는 미세한 간격(1200)이 존재할 수 있다.
이 경우, 상기 챔버(100) 내부의 수용공간(125)에서 초임계유체를 이용하여 기판(W)에 대한 처리공정을 할 때, 상기 수용공간(125)과 외부의 압력 차이로 인해 상기 오링(1310)의 상단부의 일부가 상기 간격(1200)을 통해 바깥쪽을 향해 돌출되어 변형될 수 있다. 또한, 상기 기판(W)에 대한 처리공정이 종료되어 상기 챔버(100) 내부가 감압되는 경우에 상기 오링(1310)은 원래 형태로 돌아가게 된다.
상기 기판(W)에 대한 처리공정이 반복되는 경우에 전술한 상기 오링(1310)의 변형이 반복되고 상기 초임계유체의 침투에 의해 상기 오링(1310)의 내부 응력이 상승하여 상기 오링(1310)의 손상 또는 파손을 유발하게 되고, 이에 의해 상기 오링(1310)의 수명을 단축시킬 수 있다.
위와 같은 문제점을 보완하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 상기 버퍼공간(123)을 향해 상기 챔버(100) 내부의 공정압력과 동일 또는 그 이상의 유사한 압력을 가지는 추가유체를 공급할 수 있다.
이 경우, 상기 제1 오링(311)은 초임계내성을 주로 가지는 재질로 제작될 수 있어 상기 수용공간(125)과 버퍼공간(123)을 분리하는 역할을 하게 된다. 또한, 상기 추가유체가 액체 또는 기체상태로 공급되는 경우에 상기 제2 오링(320)은 내압성을 주로 가지는 재질로 제작될 수 있어 상기 챔버(100)를 실링하는 역할을 하게 된다. 상기 제1 오링(311)과 제2 오링(320)에 대해서는 이후에 상세히 살펴보도록 한다.
이와 같이, 둘 이상의 오링의 재질을 기능적으로 분리함으로써 오링의 비용을 낮추고, 또한 추가유체에 의해 제1 오링에 작용하는 내외 압력차이를 줄여 오링의 손상 및 파손을 방지할 수 있다.
구체적으로, 도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 기판처리장치(1000)는 상기 버퍼공간(123)으로 추가유체를 공급하는 보조공급포트(412)와, 상기 버퍼공간(123)에서 상기 추가유체를 배출하는 보조배출포트(420)와, 상기 보조공급포트(412)로 상기 추가유체를 공급하는 추가유체공급부(640)(도 5 참조)를 구비할 수 있다.
예를 들어 상기 보조공급포트(412)는 상기 제2 챔버부(110)를 관통하여 상기 버퍼공간(123)과 연결될 수 있다. 또한 상기 보조배출포트(420)는 상기 플랜지부(122)를 관통하여 보조배출유로(667)와 연결되어 상기 추가유체를 배출할 수 있다.
이 경우, 상기 보조배출유로(667)에는 상기 버퍼공간(123)의 압력조절을 위한 각종 센서 및 밸브(미도시)가 설치될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리장치(1000)의 구성을 도시한 개략도이다. 도 5에서는 상기 메인공급포트(132)를 향해 메인유체를 공급하는 메인유체공급부(600)와 상기 보조공급포트(412)를 향해 추가유체를 공급하는 추가유체공급부(640)의 구성을 개략적으로 도시한다.
도 2 및 도 5를 참조하면, 상기 기판처리장치(1000)는 메인유체의 온도 및 압력 중에 적어도 하나를 조절하여 상기 메인공급포트(132)를 향해 상기 메인유체를 공급하는 메인유체공급부(600)와, 추가유체의 온도 및 압력 중에 적어도 하나를 조절하여 상기 보조공급포트(412)를 향해 상기 추가유체를 공급하는 추가유체공급부(640)를 구비할 수 있다.
예를 들어, 상기 메인유체공급부(600)는 상기 메인유체를 저장하는 메인유체저장부(605)와, 상기 메인유체저장부(605)와 상기 메인공급포트(132)를 연결하는 메인공급유로(635)를 구비할 수 있다.
이 경우, 상기 메인공급유로(635)를 따라 제1 압력조절부(610)와 제1 열교환부(620)가 배치될 수 있다. 이때, 상기 제1 압력조절부(610)는 예를 들어 압력펌프 등으로 구성될 수 있으며, 상기 제1 열교환부(620)는 상기 유체를 가열하는 히터 또는 열교환기 등으로 구성될 수 있다.
나아가, 상기 메인공급유로(635)에는 상기 유체의 압력 및 온도 중에 적어도 하나를 감지하는 제1 감지부(630)를 더 구비할 수 있다. 상기 제1 감지부(630)에서 감지된 압력 및 온도에 따라 상기 메인공급유로(635)에 유동하는 유체의 압력 및 온도가 조절될 수 있다. 이를 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리장치(1000)는 상기 제1 압력조절부(610)와 제1 열교환부(620)를 제어하는 제어부(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 제어부는 상기 제1 감지부(630)에서 감지한 압력 및 온도를 기초로 상기 제1 압력조절부(610)와 제1 열교환부(620)를 제어할 수 있다.
또한, 상기 메인공급유로(635)에는 상기 메인유체의 흐름을 제어하는 밸브(636)를 구비하여 상기 제어부의 제어동작에 의해 상기 밸브(636)의 구동을 제어하여 상기 메인유체의 흐름을 제어할 수 있다.
한편, 상기 챔버(100)의 수용공간(125)의 내부 환경, 즉 온도 및 압력은 상기 챔버(100) 내부로 공급된 메인유체를 초임계상태로 전환시킬 수 있는 임계온도 및 임계압력 이상의 환경을 조성하고 공정동안 유지할 수 있어야 한다.
이를 위하여, 상기 메인공급유로(635)를 따라 상기 메인유체가 이동하는 중에 상기 제1 압력조절부(610)에 의해 상기 메인유체를 임계압력 또는 그 이상의 압력으로 가압할 수 있으며, 또한 상기 제1 열교환부(620)에 의해 상기 메인유체를 임계온도 또는 그 이상의 온도로 가열할 수 있다.
한편, 상기 제2 챔버부(110)가 상기 제1 챔버부(120)의 개구부를 덮는 경우에 상기 챔버(100)의 수용공간(125)은 밀폐상태를 유지하게 된다. 따라서, 상기 수용공간(125)으로 공급된 메인유체의 압력을 임계압력 이상으로 유지할 수 있게 된다.
또한, 상기 챔버(100)에는 상기 수용공간(125)의 온도를 소정온도 이상으로 유지할 수 있도록 가열부(미도시)를 더 구비할 수 있다. 상기 가열부에 의해 상기 기판(W)에 대한 공정 중에 상기 수용공간(125)의 온도, 또는 상기 수용공간(125)에 수용된 메인유체의 온도를 임계온도 이상으로 유지할 수 있다.
상기 메인공급유로(635)를 따라 상기 메인유체를 상기 챔버(100)의 수용공간(125)으로 공급하게 되면, 초기에 상기 메인유체는 상기 수용공간(125)에서 기체 상태로 존재하게 된다. 이어서, 상기 메인유체를 지속적으로 공급하면서 상기 제1 압력조절부(610)에 의해 가압을 하게 되면 상기 수용공간(125)의 메인유체는 액체로 상변화를 하게 된다. 상기 수용공간(125)의 메인유체의 압력이 임계압력 이상으로 가압된 경우에, 상기 제1 열교환부(620) 또는 상기 챔버(100)에 구비된 가열부에 의해 상기 메인유체를 임계온도 이상으로 가열하게 되면 상기 수용공간(125)에 수용된 메인유체가 초임계상태로 전환될 수 있다.
한편, 상기 추가유체공급부(640)는 상기 추가유체를 저장하는 추가유체저장부(642)와, 상기 추가유체저장부(642)와 상기 보조공급포트(412)를 연결하는 보조공급유로(665)를 구비할 수 있다.
이 경우, 상기 보조공급유로(665)의 전단부에 밸브(666)를 구비하여 상기 보조공급유로(665)를 따라 공급되는 추가유체의 흐름을 제어할 수 있다. 또한 상기 보조공급유로(665)를 따라 제2 압력조절부(645)와 제2 열교환부(650)가 배치될 수 있다. 나아가, 상기 보조공급유로(665)에는 상기 추가유체의 압력 및 온도 중에 적어도 하나를 감지하는 제2 감지부(660)를 더 구비할 수 있다. 상기 제2 감지부(660)에서 감지된 압력 및 온도에 따라 상기 제어부가 상기 제2 압력조절부(645)와 제2 열교환부(650)에 의한 압력 및 온도 조절을 할 수 있다.
이 경우, 상기 추가유체공급부(640)에 의해 공급되는 추가유체가 전술한 메인유체와 동일한 경우 상기 추가유체저장부(642)에는 상기 메인유체와 동일한 종류의 유체가 저장될 수 있다.
또한, 상기 추가유체공급부(640)에 의해 공급되는 추가유체가 전술한 메인유체와 상이한 경우 상기 추가유체저장부(642)에는 상기 메인유체와 다른 종류의 유체가 저장될 수 있다.
한편, 상기 기판처리장치(1000)는 제1 압력조절부(610)와 제2 압력조절부(645)에 의해 유체의 압력을 조절하여 상기 메인공급유로(635)와 보조공급유로(665)를 향해 각각 유체를 공급하게 된다. 또한, 상기 메인공급유로(635)와 보조공급유로(665)는 각각 제1 열교환부(620)와 제2 열교환부(650)를 각각 구비하여 유체의 온도를 개별적으로 제어할 수 있다.
한편, 도 6은 다른 실시예에 따른 기판처리장치(1000)의 구성을 도시한 개략도이다. 도 5의 실시예와 비교하여 동일한 구성요소에는 동일한 참조번호를 사용하였다.
도 6을 참조하면, 상기 기판처리장치(1000)에서 상기 추가유체공급부(640')의 보조공급유로(665')는 상기 메인유체저장부(605)와 연결될 수 있다. 예를 들어, 상기 보조공급유로(665')는 상기 메인공급유로(635)에서 분기되어 상기 보조공급포트(412)를 향해 연장 형성될 수 있다. 상기 보조공급유로(665')가 상기 메인공급유로(635)에서 분기되는 경우에 상기 제1 압력조절부(610)의 전단에서 분기될 수 있다.
이 경우, 상기 보조공급유로(665')에 상기 추가유체의 압력을 조절하는 제2 압력조절부(645')와, 상기 추가유체의 온도를 조절하는 제2 열교환부(650')와 제2 감지부(660')를 구비할 수 있다. 또한, 상기 보조공급유로(665')의 전단부에 밸브(666')를 구비하여 상기 보조공급유로(665')를 따라 공급되는 추가유체의 흐름을 제어할 수 있다.
한편, 상기 추가유체공급부(640')는 상기 보조공급포트(412)와 인접한 상기 보조공급유로(665')에 필터부(670)를 더 구비할 수 있다. 도 6에 따른 실시예의 경우, 전술한 바와 같이 상기 메인공급유로(635)와 상기 보조공급유로(665')가 연결되어 구성된다. 따라서, 상기 필터부(670)는 상기 버퍼공간(123)과 연결된 보조공급포트(412)를 통해 유체가 역류하는 경우에 상기 유체 내에 포함된 파티클이 함께 역류하여 메인공급유로(635)를 통해 상기 챔버(100) 내부로 유입되는 것을 방지하는 역할을 하게 된다. 도 5에 따른 실시예의 경우 상기 보조공급유로(665)가 상기 메인공급유로(635)와 분리되어 있으므로 필터부를 구비할 필요가 없게 된다.
도 5에 따른 실시예의 경우, 상기 추가유체공급부(640)에서 상기 버퍼공간(123)으로 공급되는 추가유체는 상기 메인유체공급부(600)에 의해 상기 챔버(100) 내부로 공급되는 메인유체와 동일하거나, 또는 상이한 종류에 해당할 수 있다.
상기 추가유체가 상기 메인유체와 상이한 경우에 상기 추가유체는 액체 또는 기체 상태로 공급될 수 있다. 상기 메인유체와 비교하여 상기 추가유체의 임계온도 또는 임계압력이 더 높을 수 있다.
도 6에 따른 실시예의 경우, 상기 추가유체공급부(640')에서 상기 버퍼공간(123)으로 공급되는 추가유체는 상기 메인유체공급부(600)에 의해 상기 챔버(100) 내부로 공급되는 메인유체와 동일한 종류에 해당할 수 있다.
도 5 및 도 6에 따른 실시예의 경우, 상기 제어부는 상기 보조공급포트(412)를 통해 상기 버퍼공간(123)으로 공급되는 상기 추가유체의 압력이 상기 기판(W)에 대한 처리 공정 중에 상기 챔버(100) 내부의 공정압력과 동일하거나 더 크도록 상기 추가유체의 압력을 조절할 수 있다. 또한, 상기 제어부는 상기 추가유체가 액체 상태 또는 기체 상태로 공급되도록 제어할 수 있다.
예를 들어, 상기 제어부는 상기 제1 압력조절부(610) 또는 상기 보조공급유로(665)에 배치된 상기 제2 압력조절부(645)를 제어하여 상기 버퍼공간(123)으로 공급되는 추가유체의 압력을 조절할 수 있다.
이 경우, 상기 제어부는 상기 버퍼공간(123)으로 공급되는 추가유체의 압력이 상기 기판(W)에 대한 초임계유체를 이용한 처리 공정 중에 상기 챔버(100) 내부의 공정압력, 또는 상기 수용공간(125)의 공정압력과 동일하거나 더 크도록 제어할 수 있다.
예를 들어, 상기 제어부는 상기 보조공급포트(412)를 통해 상기 버퍼공간(123)으로 공급되는 추가유체의 압력이 상기 챔버(100) 내부의 공정압력에 대해 대략 100% 내지 120%에 해당하도록 상기 추가유체의 압력을 조절할 수 있다. 상기 추가유체의 압력이 상기 공정압력의 100%에 해당하는 경우에 상기 추가유체의 압력이 상기 공정압력과 동일한 경우에 해당한다. 상기 추가유체의 압력이 상기 공정압력의 100% 보다 큰 경우에 상기 추가유체의 압력이 상기 공정압력보다 더 큰 경우에 해당한다.
도 2는 상기 추가유체의 압력이 상기 챔버(100) 내부의 공정압력과 동일한 경우에 제1 오링(311)과 제2 오링(320)을 도시한 일부 단면도이다. 도 3은 상기 버퍼공간(123) 내부의 추가유체의 압력이 상기 챔버(100) 내부의 공정압력에 대해 대략 100% 보다 크고 120% 이하인 경우에 제1 오링(311)과 제2 오링(320)을 도시한 일부 단면도이다.
도 2에서는 상기 버퍼공간(123)과 챔버(100) 내부의 압력이 동일하게 되므로 상기 제1 오링(311)의 내외의 압력차이가 없게 되어 상기 제1 오링(311)이 대략 원형의 상태를 유지할 수 있다.
한편, 도 3에서는 상기 버퍼공간(123)의 압력이 상기 챔버(100) 내부의 압력에 비해 다소 높게 되므로 상기 제1 오링(311)이 상기 제1 수용부(126) 내측에서 상기 챔버(100)의 수용공간(125)을 향해 밀린 상태를 도시한다. 이 경우에도 상기 제1 오링(311)의 변형이 심하지 않도록 상기 버퍼공간(123)에 공급되는 추가유체의 압력이 상기 공정압력보다 크고 대략 120% 이하가 되도록 제어하게 된다.
상기 추가유체의 압력이 더 높아지게 되면, 상기 제1 오링(311)의 변형정도가 심해져서 상기 제1 오링(311)의 파손 및 손상을 유발할 수 있기 때문이다. 특히, 상기 제1 오링(311)은 압력차에 의한 변형을 견딜 수 있는 내압성의 성질 대신에 초임계내성을 주로 가지게 되므로 변형정도가 심해지지 않도록 상기 추가유체의 압력을 적절히 조절하는 것이 필요하다.
한편, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 버퍼공간(123)으로 공급되는 상기 추가유체의 압력을 상기 챔버(100) 내부의 공정압력과 동일 또는 그 이상으로 대략 비슷하게 유지하게 되면, 내외의 압력차이에 의해 상기 제1 오링(311)에 작용하는 하중이 줄어들게 된다.
실질적으로 상기 버퍼공간(123)으로 공급되는 추가유체의 압력이 상기 챔버(100)의 공정압력과 동일하게 되면 상기 제1 오링(311)에는 압력 차이로 인해 발생하는 한쪽 방향의 하중은 작용하지 않게 된다. 따라서, 전술한 도 4와 같이 상기 오링의 극심한 변형으로 인한 손상 또는 파손을 방지할 수 있다.
또한, 상기 버퍼공간(123)으로 공급되는 추가유체가 액체 또는 기체 상태로 공급되면, 상기 제1 수용부(126)으로 공급된 추가유체는 액체 또는 기체 상태로 존재하게 된다. 나아가, 상기 추가유체의 압력이 상기 공정압력 이상으로 유지되면, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 제1 챔버부(120)와 제2 챔버부(110) 사이로 상기 제1 오링(311)의 일부가 밀린 상태가 된다. 이때, 상기 초임계유체에 노출되는 상기 제1 오링(311)의 노출면적은 상기 제1 챔버부(120)와 제2 챔버부(110) 사이로 밀린 아주 작은 면적에 해당하게 된다. 따라서, 종래기술에 비해 상기 제1 오링(311)의 초임계유체에 대한 노출면적을 현저히 줄여 상기 제1 오링(311)의 수명을 늘릴 수 있게 된다.
따라서, 상기 제1 오링(311)은 초임계유체의 오링에 필요한 성질 중에 내압성을 제외하고 주로 초임계내성을 가진 재질로 제작될 수 있다. 즉, 상기 제1 오링(311)은 상기 챔버(100)의 수용공간(125)에 비교적 인접하여 배치되므로 파티클 발생을 최대한 억제할 수 있는 초임계내성을 주로 가지는 재질로 제작될 수 있다.
이 경우, 상기 제1 오링(311)은 제2 오링(320)과 기능적으로 분리되어 초임계내성을 가지고 상기 버퍼공간(123) 내부의 유체와 챔버(100) 내부의 유체가 서로 혼합되지 않도록 하는 분리막의 역할을 주로 수행하게 된다. 상기 제1 오링(311)에 의해 상기 버퍼공간(123)과 상기 챔버(100) 내부가 서로 분리되어, 상기 버퍼공간(123)에 발생할 수도 있는 파티클 등이 상기 챔버(100) 내부로 유입되는 것을 최대한 방지할 수 있다.
한편, 제2 오링(320)을 살펴보면, 상기 제2 오링(320)에는 상기 버퍼공간(123)과 챔버(100) 외부의 압력차이로 인한 하중이 작용하게 된다. 따라서, 상기 제2 오링(320)은 상기 압력차이에 의한 하중을 견디고 변형을 최소화할 수 있는 내압성을 주로 가지는 재질로 제작될 수 있다. 반면에, 상기 제2 오링(320)은 파티클 발생을 최대한 억제할 수 있는 초임계내성에 대한 요구는 떨어지게 된다.
전술한 바와 같이 상기 버퍼공간(123)에 공급되는 추가유체는 액체 또는 기체 상태로 공급되므로 상기 제2 오링(320)은 초임계유체에 노출되지 않게 되어 파티클이 발생할 가능성이 현저히 떨어지기 때문이다. 또한, 설령 상기 제2 오링(320)에서 파티클이 발생한다고 하여도, 상기 제1 오링(311)에 의해 상기 버퍼공간(123)과 챔버(100) 내부의 공간이 분리되어 상기 챔버(100) 내부로 유입될 가능성이 적기 때문이다.
특히, 본 실시예에 따른 기판처리장치(1000)는 상기 버퍼공간(123)에 상기 추가유체를 배출시키는 보조배출포트(420)를 구비하게 된다. 따라서, 상기 제2 오링(320)에서 파티클이 발생하는 경우에도 상기 보조배출포트(420)를 통해 상기 추가유체와 함게 파티클을 배출할 수 있게 되어 상기 파티클이 상기 챔버(100) 내부로 유입하는 것을 최대한 방지할 수 있다.
결국, 본 실시예에 따른 기판처리장치(1000)의 경우, 상기 버퍼공간(123)으로 추가유체를 공급하는 경우에 상기 챔버(100) 내부의 공정압력과 동일 또는 그 이상의 압력을 가지도록 제어하게 된다. 이에 의해, 상기 제1 오링(311)은 초임계내성을 주로 가지도록 제작하고, 제2 오링(320)은 내압성을 주로 가지도록 제작할 수 있다. 따라서, 상기 제1 오링(311)과 제2 오링(320)의 기능을 분리하여 상기 제1 오링(311)과 제2 오링(320)의 고가의 재질에 따른 비용상승을 방지하고 저렴한 비용으로 오링을 제공할 수 있다.
한편, 전술한 바와 같이 상기 추가유체는 액체 또는 기체상태로 공급될 수 있다. 이 경우, 상기 제어부는 상기 제2 열교환부(650)를 제어하여 상기 버퍼공간(123)으로 공급되는 추가유체의 온도를 조절할 수 있다.
예를 들어, 상기 제어부는 상기 보조공급포트(412)를 통해 상기 버퍼공간(123)으로 액체상태의 추가유체를 공급할 수 있다. 이때, 상기 제어부는 상기 버퍼공간(123)에 채워진 추가유체의 압력이 상기 챔버(100) 내부의 공정 압력에 대해 대략 100% 내지 120%에 해당하도록 제어할 수 있다.
상기 제어부는 상기 보조공급유로(665)에 배치된 제2 열교환부(650)를 제어하여 상기 보조공급유로(665)를 따라 상기 보조공급포트(412)를 통해 상기 버퍼공간(123)으로 공급되는 추가유체의 온도를 조절할 수 있다.
이 경우, 상기 제어부는 상기 제2 열교환부(650)를 제어하여 상기 버퍼공간(123)으로 공급되는 추가유체가 액체상태로 공급되도록 추가유체의 온도를 제어할 수 있다. 즉, 상기 제어부는 상기 버퍼공간(123)으로 공급되는 추가유체의 온도가 임계온도에 도달하지 않도록 제어할 수 있다.
한편, 상기 추가유체가 상기 메인유체와 상이하며 임계온도가 상대적으로 높은 경우에는, 상기 추가유체의 온도조절없이 압력조절만으로 액체 상태로 공급할 수도 있다.
이 경우, 상기 추가유체의 임계온도가 공정온도보다 높고, 임계압력은 공정압력보다 낮은 수준의 유체의 경우에는, 상기 추가유체의 온도조절 뿐만 아니라 압력조절 또한 할 필요도 없이 바로 액체 상태로 공급하는 것도 가능하다.
만약, 상기 버퍼공간(123)으로 공급되는 추가유체가 초임계상태라면, 상기 제2 오링(320)에서 파티클 발생의 가능성이 높아져서 바림직하지 않다. 상기 버퍼공간(123) 및 제2 오링(320)의 제2 수용부(128)가 액체상태의 추가유체로 채워지게 되면 상기 추가유체의 압력을 상기 공정압력에 비해 상대적으로 더 높일 수 있다. 예를 들어, 상기 버퍼공간(123)의 추가유체의 압력은 상기 챔버(100) 내부의 공정압력에 대해 대략 120%까지 높일 수 있다.
상기 버퍼공간(123)의 추가유체의 압력을 상기 챔버(100) 내부의 공정압력과 동일하게 또는 다소 높도록 제어하게 되면 상기 수용공간(125)의 압력과 상기 버퍼공간(123)의 압력과의 차이가 줄어들게 된다. 이는 압력 차이에 의해 상기 제1 오링(311)에 작용하는 하중이 줄어들게 하여, 상기 제1 오링(311)의 손상 및 파손을 방지할 수 있게 된다.
또한, 상기 버퍼공간(123)의 압력과 대기압의 차이는 상대적으로 더 커지게 되지만, 상기 버퍼공간(123)에 채워진 추가유체는 초임계상태의 유체에 비해 침투성이 낮은 액체상태이므로 상기 제2 오링(320)을 충분히 보호할 수 있게 된다.
이때, 상기 버퍼공간(123)의 압력이 상기 수용공간(125)의 공정압력보다 높으므로, 상기 제1 오링(311)은 도 3에 도시된 바와 같이 제1 수용부(126)에서 상기 수용공간(125) 측으로 밀착될 수 있다. 따라서, 상기 제1 오링(311)의 초임계유체에 대한 노출면적이 최소화되어 상기 제1 오링(311)의 손상 및 파손이 최소화된다는 장점이 있다.
그리고, 도시하지는 않았지만, 상기 제1 수용부(126)에는 제1 오링(311)의 내측과 외측에 백업링(미도시)이 구비될 수도 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 당업자는 이하에서 서술하는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 변형된 실시가 기본적으로 본 발명의 특허청구범위의 구성요소를 포함한다면 모두 본 발명의 기술적 범주에 포함된다고 보아야 한다.
100 : 챔버
110 : 제2 챔버부
120 : 제1 챔버부
200 : 기판지지부
311 : 제1 오링
320 : 제2 오링
600 : 메인유체공급부
640 : 추가유체공급부
1000 : 기판처리장치

Claims (10)

  1. 제1 챔버부와 상기 제1 챔버부의 개구부를 밀폐하는 제2 챔버부를 구비하며, 상기 제1 챔버부와 제2 챔버부 사이에 초임계유체를 이용하여 기판에 대한 처리공정을 수행하는 수용공간을 제공하는 챔버;
    상기 제1 챔버부와 제2 챔버부 사이에 배치된 둘 이상의 오링;
    상기 둘 이상의 오링 사이에 형성되어 이웃하는 오링을 서로 연통시키는 버퍼공간으로 추가유체를 공급하여 상기 챔버 내부의 압력 이상의 압력을 유지하도록 하는 보조공급포트; 및
    상기 버퍼공간에서 상기 추가유체를 배출하는 보조배출포트;를 구비하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 둘 이상의 오링은
    상기 챔버의 외측을 향해 순차적으로 배치된 초임계내성의 제1 오링과, 내압성의 제2 오링을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 버퍼공간으로 공급된 상기 추가유체는 액체 또는 기체 상태인 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 버퍼공간으로 공급된 상기 추가유체의 압력은 상기 챔버 내부의 압력에 대해 100% 내지 120%에 해당하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 챔버 내부로 메인유체를 공급하는 메인유체공급부와, 상기 보조공급포트로 추가유체를 공급하는 추가유체공급부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 추가유체공급부에서 상기 버퍼공간으로 공급되는 상기 추가유체는 상기 메인유체공급부에 의해 상기 챔버 내부로 공급되는 메인유체와 동일하며 액체 또는 기체 상태로 공급되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 추가유체공급부에서 상기 버퍼공간으로 공급되는 상기 추가유체는 상기 메인유체공급부에 의해 상기 챔버 내부로 공급되는 메인유체와 상이한 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 추가유체는 상기 메인유체와 비교하여 임계온도 또는 임계압력이 더 높은 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 메인유체공급부는 상기 챔버 내부로 상기 메인유체를 공급하는 메인공급포트와 연결되는 메인공급유로를 구비하고,
    상기 추가유체공급부는 상기 메인공급유로에서 분기되어 상기 보조공급포트와 연결되는 보조공급유로를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 추가유체공급부는 상기 보조공급포트와 인접한 상기 보조공급유로에 필터부를 더 구비하여, 상기 버퍼공간과 연결된 상기 보조공급포트를 통해 추가유체가 역류하여 상기 추가유체 내의 파티클이 상기 메인공급유로로 유입되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.

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