KR102155175B1 - 실링 부재 및 이를 갖는 기판 처리 시스템 - Google Patents

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Abstract

실링 부재는 환형 형상을 갖는 몸체, 상기 몸체의 하단으로부터 돌출하고 하부면에 상기 몸체의 반경 방향으로 적어도 하나의 리세스가 형성된 하부 접촉부, 및 상기 몸체의 외측을 따라 상기 몸체의 외측 방향으로 돌출하는 외측 접촉부를 포함한다.

Description

실링 부재 및 이를 갖는 기판 처리 시스템{SEALING MEMBER AND SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS HAVING THE SAME}
본 발명은 실링 부재 및 이를 갖는 기판 처리 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 초임계 유체를 이용하여 기판을 처리하기 위한 챔버를 밀봉시키기 위한 실링 부재 및 이를 갖는 기판 처리 장치에 관한 것이다.
집적화된 반도체 장치의 제조 분야에 있어서, 미세한 구조의 반도체 패턴들 상에 물리적, 화학적 처리를 위하여 액체와 기체의 특성을 모두 가지는 초임계 유체의 적용이 많아지게 될 것으로 예상되고 있다.
초임계 유체는 액체의 밀도와 기체의 확산계수 및 표면장력을 가지고 있어 반도체 공정에 사용하기에 적합한 특성을 가지고 있으나, 초임계 유체 공정은 초임계 유체의 특성 상 고압 환경에서의 진행이 불가피하다. 따라서, 공정 챔버를 효과적으로 밀폐시킬 수 있는 실링 부재가 요구된다.
본 발명의 일 목적은 초임계 유체 공정용 챔버를 신뢰성있게 밀폐시킬 수 있는 실링 부재를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기 실링 부재를 갖는 기판 처리 장치를 제공하는 데 있다.
다만, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 상기 언급된 과제에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
상기 본 발명의 일 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시예들에 따른 실링 부재는 환형 형상을 갖는 몸체, 상기 몸체의 하단으로부터 돌출하고 하부면에 상기 몸체의 반경 방향으로 적어도 하나의 리세스가 형성된 하부 접촉부, 및 상기 몸체의 외측을 따라 상기 몸체의 외측 방향으로 돌출하는 외측 접촉부를 포함한다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 리세스는 상기 몸체의 원주 방향을 따라 다수개가 이격 배치될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 실링 부재는 상기 외측 접촉부의 하부면 및 상기 하부 접촉부의 외측면에 의해 정의되며 상기 몸체의 원주 방향으로 연장하는 덴트를 가질 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 덴트는 상기 리세스와 연통될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 덴트는 상기 실링 부재의 외측 하부에 구비될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 리세스는 상기 외측 접촉부의 상기 하부면으로부터 제1 깊이를 갖고, 상기 덴트는 상기 제1 깊이보다 크거나 동일한 제2 깊이를 가질 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 외측 접촉부의 외측면은 상기 하부 접촉부의 상기 저면에 대하여 예각을 형성할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 실링 부재의 내측면의 수직 단면은 직선 또는 곡선 형상을 가질 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 실링 부재는 신축성을 갖는 폴리머 물질을 포함할 수 있다.
상기 본 발명의 일 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시예들에 따른 기판 처리 장치는 하부 챔버 및 상기 하부 챔버와 결합하여 기판을 처리하기 위한 공간을 제공하는 상부 챔버를 포함하는 공정 챔버, 및 서로 마주하는 상기 하부 챔버 및 상기 상부 챔버 중 어느 하나의 면에 구비된 수용홈에 삽입 가능하고, 서로 결합하는 상기 상부 챔버와 상기 하부 챔버 사이에서 압축되어 상기 공간을 밀폐시키는 실링 부재를 포함한다. 상기 실링 부재는 상기 수용홈에 삽입되며 환형 형상을 갖는 몸체, 상기 몸체의 하단으로부터 돌출하고 하부면에 상기 몸체의 반경 방향으로 적어도 하나의 리세스가 형성된 하부 접촉부, 및 상기 몸체의 외측을 따라 상기 몸체의 외측 방향으로 돌출하는 외측 접촉부를 포함한다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 실링 부재는 상기 외측 접촉부의 하부면 및 상기 하부 접촉부의 외측면에 의해 정의되며 상기 몸체의 원주 방향으로 연장하는 덴트를 가질 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 덴트는 상기 리세스와 연통될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 리세스는 상기 수용홈의 저면으로부터 제1 깊이를 갖고, 상기 덴트는 상기 수용홈의 상기 저면으로부터 상기 제1 깊이보다 크거나 동일한 제2 깊이를 가질 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 덴트는 상기 실링 부재의 외측 하부에 구비될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 기판 처리 장치는, 상기 공정 챔버 내에 초임계 유체를 공급하는 공급 포트 및 상기 공정 챔버로부터 상기 초임계 유체를 배출시키는 배기 포트를 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 공급 포트는 상기 상부 챔버에 설치되는 제1 공급 포트 및 상기 하부 챔버에 설치되는 제2 공급 포트를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 배기 포트는 상기 하부 챔버에 설치될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 기판 처리 장치는 상기 공정 챔버 내부에 구비되어 상기 기판을 지지하는 기판 지지 부재를 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 기판 지지 부재는 상기 상부 챔버의 하부면으로부터 연장할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 수용홈의 외측면은 상기 저면으로부터 제1 높이를 갖고 상기 수용홈의 내측면은 상기 제1 높이보다 작은 상기 저면으로부터의 제2 높이를 가질 수 있다.
이와 같이 구성된 발명에 따른 실링 부재에 따르면, 초임계 유체 공정용 챔버 내에서 파티클들의 생성을 방지하고 고압의 유체에 대한 우수한 밀폐 성능을 제공할 수 있다.
다만, 본 발명의 효과는 상기 언급한 효과에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 실링 부재를 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1의 실링 부재를 나타내는 평면도이다.
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ' 라인을 따라 절단한 단면도이다.
도 4는 도 2의 Ⅳ-Ⅳ' 라인을 따라 절단한 단면도이다.
도 5는 도 1의 실링 부재를 나타내는 부분 절개 사시도이다.
도 6a 내지 도 6g는 하부 접촉부의 다양한 리세스들을 나타내는 단면도들이다.
도 7은 예시적인 실시예들에 따른 실링 부재를 나타내는 단면도이다.
도 8은 예시적인 실시예들에 따른 기판 처리 장치를 나타내는 단면도이다.
도 9는 도 8의 A 부분을 나타내는 도면이다.
도 10a 및 도 10b는 도 8의 기판 처리 장치의 공정 챔버 내에서 공정이 진행될 때 실링 부재의 상태들을 나타내는 단면도들이다.
본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 실링 부재를 나타내는 사시도이다. 도 2는 도 1의 실링 부재를 나타내는 평면도이다. 도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ' 라인을 따라 절단한 단면도이다. 도 4는 도 2의 Ⅳ-Ⅳ' 라인을 따라 절단한 단면도이다. 도 5는 도 1의 실링 부재를 나타내는 부분 절개 사시도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 실링 부재(100)는 몸체(110), 몸체(110)의 하단으로부터 돌출하는 하부 접촉부(120) 및 몸체(110)의 외측을 따라 몸체(110)의 외측 방향으로 돌출하는 외측 접촉부(130)를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 실링 부재(100)는 반도체 소자의 제조 공정을 수행하기 위한 처리 공간을 제공하는 공정 챔버에 사용되어 상기 처리 공간을 밀폐시킬 수 있다. 그러나, 이에 제한되는 않으며, 실링 부재(100)는 서로 결합하는 두 부품들 사이에서 압축되어 상기 두 부품들 사이의 경계면에서 밀봉을 형성하기 위한 O-링과 같은 역할을 수행할 수 있다.
예를 들면, 상기 공정 챔버는 건조 공정을 수행하기 위한 밀폐된 공간을 제공할 수 있다. 상기 건조 공정은 습식 처리된 웨이퍼와 같은 기판을 초임계 유체를 이용하여 수행될 수 있다. 실링 부재(100)는 상기 공정 챔버의 결합면의 가장자리를 따라 구비된 수용홈에 안착되어 고압 처리 유체가 외부로 유출되는 것을 방지할 수 있다.
실링 부재(100)의 몸체(110)는 환형 형상을 가질 수 있다. 몸체(110)는 대체적으로 직사각형 또는 사다리꼴 단면 형상을 가질 수 있다.
하부 접촉부(120)는 몸체(110)의 하단으로부터 돌출하여 상기 수용홈의 저면(212, 도 9 참조)과 접촉할 수 있다. 하부 접촉부(120)의 하부면은 상기 수용홈의 상기 저면과 접촉할 수 있다.
하부 접촉부(120)의 상기 하부면에는 적어도 하나의 리세스(122)가 구비될 수 있다. 리세스(122)는 몸체(110)의 반경 방향으로 연장 형성될 수 있다. 리세스(122)는 하부 접촉부(120)의 내측부로부터 외측부로 연장할 수 있다. 따라서, 리세스(122)는 하부 접촉부(120)의 연장 방향, 즉, 몸체(110)의 원주 방향에 직교하는 방향으로 연장 형성될 수 있다. 하부 접촉부(120)의 하부면 상에 구비된 리세스(122)는 상기 수용홈의 상기 저면과 함께 통로를 형성하기 위한 통로 리세스일 수 있다. 예를 들면, 리세스(122)는 반원의 단면 형상을 가질 수 있다.
다수개의 리세스들(122)은 몸체(110)의 원주 방향을 따라 이격 배치될 수 있다. 리세스들(122)의 개수 및 이들 사이의 이격 거리는 실링 부재(100)의 크기 및 재질, 상기 공정 챔버의 공정 조건 등을 고려하여 결정될 수 있다.
외측 접촉부(130)는 몸체(110)의 외측을 따라 몸체(110)의 외측 방향으로 돌출하여 상기 수용홈의 외측면(214, 도 9 참조)과 접촉할 수 있다. 외측 접촉부(130)는 몸체(110)의 적어도 외측 상부로부터 돌출할 수 있다. 외측 접촉부(130)의 외측면은 상기 수용홈의 외측면과 접촉할 수 있다.
따라서, 실링 부재(100)는 외측 접촉부(130)의 하부면 및 하부 접촉부(120)의 외측면에 의해 정의되며 몸체(110)의 원주 방향으로 연장 형성된 덴트(132)를 가질 수 있다. 즉, 외측 접촉부(130)의 상기 하부면은 덴트(132)의 수평면(또는 저면)을 형성하고, 하부 접촉부(120)의 상기 외측면은 덴트(132)의 수직면(또는 측벽)을 형성할 수 있다.
덴트(132)는 실링 부재(100)의 외측 하부의 가장자리를 따라 연장할 수 있다. 다수개의 리세스들(122)은 덴트(132)에 연통될 수 있다. 즉, 덴트(132)는 상기 수용홈의 상기 저면과 상기 외측면과 함께 환형 형상을 갖는 터널 공간을 형성하기 위한 터널 리세스일 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 리세스(122)는 제1 평면(P1)으로부터 제1 깊이(D1)를 갖고, 덴트(132)는 제1 평면(P1)으로부터 제2 깊이(D2)를 가질 수 있다. 여기서, 제1 평면(P1)은 하부 접촉부(120)의 하부면을 포함하는 평면이다.
덴트(122)의 제2 깊이(D2)는 리세스(122)의 제1 깊이(D1)와 실질적으로 동일할 수 있다. 이와 다르게, 덴트(122)의 제2 깊이(D2)는 리세스(122)의 제1 깊이(D1)보다 더 크거나 작을 수 있다.
외측 접촉부(130)의 수직 단면의 외측은 직선 형상을 가질 수 있다. 외측 접촉부(130)의 외측면(112), 즉, 실링 부재(100)의 외측면은 제1 평면(P1)에 대하여 경사지도록 구비될 수 있다. 몸체(110)의 수직 단면의 내측은 직선 형상을 가질 수 있다. 몸체(110)의 내측면(114), 즉, 실링 부재(100)의 내측면은 제1 평면(P1)에 대하여 경사지도록 구비될 수 있다.
구체적으로, 외측 접촉부(130)의 외측면(112)은 제1 평면(P1)에 직교하는 제2 평면(P2)에 대하여 제1 각도(θ1)를 형성할 수 있다. 제1 각도(θ1)는 예각일 수 있다. 몸체(110)의 내측면(114)은 제1 평면(P1)에 직교하는 제3 평면(P3)에 대하여 제2 각도(θ2)를 형성할 수 있다. 제2 각도(θ2)는 예각일 수 있다. 제1 각도(θ1)는 제2 각도(θ2)보다 더 클 수 있다.
따라서, 상기 챔버가 개방되거나 폐쇄될 때, 실링 부재(100)가 상기 수용홈으로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
몸체(110)는 신축성을 갖는 폴리머 물질을 이용하여 성형될 수 있다. 하부 접촉부(120) 및 외측 접촉부(130)는 몸체(110)와 일체로 성형될 수 있다. 상기 폴리머 물질의 예로서는, 퍼플루오로알콕시(perfluoroalkoxy, PFA), 폴리테트라플루오르에틸렌(polytetrafluorethylene, PTFE), 폴리이미드(polyimide, PI), 폴리에틸렌(polyethylene, PE),폴리클로로트리플루오로에텐(polychlorotrifluoroethene, PCTFE), 우레탄(urethane) 등을 들 수 있다.
도 6a 내지 도 6g는 하부 접촉부의 다양한 리세스들을 나타내는 단면도들이다.
도 6a 내지 도 6g를 참조하면, 하부 접촉부(120)의 하부면에 형성된 리세스(122)는 직사각형, 삼각형, 사다리꼴, 오각형, 육각형, 아치형 등과 같은 다양한 단면 형상을 가질 수 있다.
도 7은 예시적인 실시예들에 따른 실링 부재를 나타내는 단면도이다. 도 7은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ' 라인을 따라 절단한 단면도이다. 상기 실링 부재는 내측 접촉부를 제외하고는 도 1 내지 도 5를 참조로 설명한 실링 부재와 실질적으로 동일하거나 유사하다. 이에 따라, 동일한 구성요소들에 대해서는 동일한 참조부호들로 나타내고, 또한 동일한 구성요소들에 대한 반복 설명은 생략하기로 한다.
도 7을 참조하면, 실링 부재(102)는 몸체(110), 몸체(110)의 하단으로부터 돌출하는 하부 접촉부(120), 몸체(110)의 외측을 따라 몸체(110)의 외측 방향으로 돌출하는 외측 접촉부(130) 및 몸체(110)의 내측을 따라 몸체(110)의 내측 방향으로 돌출하는 내측 접촉부(140)를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 내측 접촉부(140)는 몸체(110)의 내측을 따라 몸체(110)의 내측 방향으로 돌출하여 수용홈의 내측면과 접촉할 수 있다. 내측 접촉부(140)는 몸체(110)의 적어도 내측 상부로부터 돌출할 수 있다.
내측 접촉부(140)의 수직 단면의 내측은 곡선 형상을 가질 수 있다. 내측 접촉부(140)의 수직 내측면(114), 즉, 실링 부재(100)의 내측면은 곡면 형상을 가질 수 있다.
또한, 실링 부재(102)는 몸체(110)의 상단으로부터 돌출하는 상부 접촉부를 가질 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
이하에서는, 도 1의 실링 부재를 포함하는 기판 처리 장치에 대하여 설명하기로 한다.
도 8은 예시적인 실시예들에 따른 기판 처리 장치를 나타내는 단면도이다. 도 9는 도 8의 A 부분을 나타내는 도면이다. 도 10a 및 도 10b는 도 8의 기판 처리 장치의 공정 챔버 내에서 공정이 진행될 때 실링 부재의 형상들을 나타내는 단면도들이다.
도 8 내지 도 10b를 참조하면, 기판 처리 장치(10)는 기판을 처리하기 위한 공간(S)을 제공하는 공정 챔버(200), 및 공정 챔버(200) 내의 공간(S)을 밀폐시키는 실링 부재(100)를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 공정 챔버(200)는 하부 챔버(202) 및 하부 챔버(202)와 결합하여 공간(S)을 제공하는 상부 챔버(204)를 포함할 수 있다. 하부 챔버(202) 및 상부 챔버(204)는 구동 메커니즘에 의해 상대적으로 이동할 수 있다. 예를 들면, 하부 챔버(202) 및 상부 챔버(204)는 승강 로드(도시되지 않음)를 따라 상하 이동하여 서로 결합되거나 분리될 수 있다.
공정 챔버(200)는 반도체 소자의 제조 공정, 예를 들면, 애싱 공정, 세정 공정, 현상 공정 등을 수행하기 위한 공간을 제공할 수 있다. 예를 들면, 공정 챔버(200)는 습식 처리된 웨이퍼(W)와 같은 기판을 초임계 유체를 이용하여 건조 공정을 수행하기 위한 공간을 제공할 수 있다. 또한, 공정 챔버(200)는 내부 온도 및 내부 압력을 조절하는 온도 조절 장치 및 압력 조절 장치를 구비하여 초임계 환경을 제공할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 기판 처리 장치(10)는 공정 챔버(200) 내부에 구비되어 웨이퍼(W)를 지지하기 위한 기판지지 부재(220), 공정 챔버(200) 내에 초임계 유체를 공급하는 공급 포트(230, 232), 및 공정 챔버(200)로부터 상기 초임계 유체를 배출시키는 배기 포트(240)를 더 포함할 수 있다.
기판 지지 부재(220)는 상부 챔버(204)의 하부면으로부터 연장하여 상부 챔버(204)의 하부면으로부터 기 설정된 거리만큼 이격된 위치에서 웨이퍼(W)를 지지할 수 있다. 웨이퍼(W)의 상부면은 상부 챔버(204)의 하부면을 향하고, 웨이퍼(W)의 하부면은 하부 챔버(202)의 저면을 향하도록 지지될 수 있다.
상기 공급 포트는 하부 챔버(202)에 설치되는 제1 공급 포트(230) 및 상부 챔버(204)에 설치되는 제2 공급 포트(232)를 포함할 수 있다. 제1 공급 포트(230)는 하부 챔버(202)의 중심 영역에 위치할 수 있다. 제2 공급 포트(232)는 상부 챔버(204)의 중심 영역에 위치할 수 있다. 제1 공급 포트(230)는 공정 챔버(200)의 내부 공간(S)으로 웨이퍼(W)의 하부면을 향하여 초임계 유체를 공급할 수 있다. 제2 공급 포트(232)는 공정 챔버(200)의 내부 공간(S)으로 웨이퍼(W)의 상부면을 향하여 초임계 유체를 공급할 수 있다.
배기 포트(240)는 하부 챔버(202)에 설치될 수 있다. 배기 포트(240)는 제1 공급 포트(230)와 인접하게 하부 챔버(202)의 중심 영역에 위치할 수 있다. 배기 포트(240)는 초임계 유체 공정에서 이용된 유체를 공정 챔버(200)로부터 배출할 수 있다. 상기 배출된 유체는 유기 용제가 용해된 초임계 유체를 포함할 수 있다. 배기 포트(240)로부터 배출된 유체는 재생 장치(도시되지 않음)로 공급되어 초임계 유체와 유기 용제로 분리될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 실링 부재(100)는 서로 결합하는 상부 챔버(204)와 하부 챔버(202) 사이에서 압축되어 공간(S)을 밀폐시킬 수 있다. 실링 부재(100)는 서로 마주하는 하부 챔버(202) 및 상부 챔버(204) 중 어느 하나의 면에 구비된 수용홈에 수용될 수 있다. 예를 들면, 실링 부재(100)는 하부 챔버(202)의 상부면에 구비된 수용홈(210)에 안착될 수 있다.
수용홈(210)은 저면(212), 외측면(214) 및 내측면(216)을 가질 수 있다. 예를 들면, 외측면(214)은 저면(212)에 대하여 소정의 각도로 경사질 수 있다. 내측면(216)은 저면(212)에 대하여 소정의 각도로 경사질 수 있다.
수용홈(210)의 외측면(214)은 저면(212)으로부터 제1 높이(H1)를 가질 수 있고 수용홈(210)의 내측면(216)은 제1 높이(H1)보다 작은 저면(212)으로부터의 제2 높이(H2)를 가질 수 있다. 따라서, 실링 부재(100)가 수용홈(210)에 안착될 때, 실링 부재(100)의 내측 상부가 수용홈(210)에 의해 노출될 수 있다.
도 3 및 도 9를 다시 참조하면, 실링 부재(100)가 수용홈(210)에 안착될 때, 실링 부재(100)의 하부 접촉부(120)는 수용홈(210)의 저면(212)과 접하고 실링 부재(100)의 외측 접촉부(130)는 수용홈(210)의 외측면(214)과 접하며 실링 부재(100)의 몸체(110)의 내측면(114)은 수용홈(210)의 내측면(216)과 접할 수 있다.
하부 접촉부(120)의 하부면 상에 구비된 리세스(122)는 수용홈(210)의 저면(212)과 함께 통로를 형성하고, 덴트(132)는 수용홈(210)의 저면(212)과 외측면(214)과 함께 환형 형상을 갖는 터널 공간(R)을 형성할 수 있다. 터널 공간(R)은 수용홈(210)의 저면(212)과 외측면(214)이 만나는 위치에서 실링 부재(100)의 외측 하부에 구비된 덴트(132)와 수용홈(210)에 의해 형성될 수 있다. 또한, 터널 공간(R)은 상기 통로와 연통될 수 있다.
도 10a 및 도 10b는 공정 챔버(200) 내에서 초임계 유체 공정이 수행될 때 실링 부재(100)의 변형 및 유체의 흐름을 나타낸다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 초임계 유체 공정은 상기 초임계 유체를 이용하여 상기 기판을 건조시키는 건조 공정일 수 있다. 웨이퍼(W) 상의 몰드막 또는 희생막과 같은 물질막을 식각 및 세정한 후, 초임계 유체를 이용하여 웨이퍼(W)를 건조시킬 수 있다.
예를 들면, 상기 물질막은 BPSG(boro-phopho silicate glass), TEOS(tetraethly orthosilicate)와 같은 실리콘 산화물을 포함할 수 있다. 상기 세정액은 순수(DI water)와 IPA(iso propyl alcohol)과 같은 알코올을 포함할 수 있다. 상기 초임계 유체는 초임계 이산화탄소를 포함할 수 있다. 상기 물질막은 다른 종류의 물질을 포함할 수 있고, 상기 세정액은 상기 대상 물질막의 종류에 따라 달라질 수 있다.
순수(DI water)와 IPA와 같은 세정액이 사용되어 식각 부산물을 제거하는 세정 공정이 수행된 후, 웨이퍼(W) 상에 남아있는 IPA를 제거하기 위하여 건조 공정이 수행될 수 있다. 이 때, 웨이퍼(W)는 공정 챔버(200) 내로 로딩된 후, 초임계 이산화탄소를 이용하여 웨이퍼(W)를 건조시킬 수 있다.
도 10a에 도시된 바와 같이, 상부 챔버(204)와 하부 챔버(202)가 서로 결합한 후, 공정 챔버(200) 내로 초임계 유체가 공급되어 공정 챔버(200) 내의 압력을 상기 초임계 유체의 임계 압력으로 상승시키고 초임계 건조 공정이 진행될 수 있다.
공정 챔버(200) 내의 압력이 수십 내지 수백 Bar로 증가됨에 따라, 수용홈(210) 내의 실링 부재(100)는 외측 방향으로 가압되고 실링 포인트들(C1, C2)이 형성되어 내부 공간(S)을 밀폐시킬 수 있다.
이 때, 공정 챔버(200) 내의 파티클들(P)은 실링 부재(100)의 내측면과 수용홈(210)의 내측면(216) 사이의 미세 공간을 통해 리세스(122)에 의해 정의된 상기 통로 내로 이동한 후, 상기 통로와 연결된 터널 공간(R) 내로 이동 및 수집될 수 있다.
도 10b에 도시된 바와 같이, 상기 초임계 건조 공정이 완료되면, 공정 챔버(200) 내의 압력이 상압으로 감소되고 초임계 유체 공정에서 이용된 유체를 공정 챔버(200)로부터 배출할 수 있다.
이 때, 터널 공간(R) 내에 수집된 파티클들(R)은 다시 상기 통로를 통해 공정 챔버(200) 내의 공간(S)으로 이동한 후, 배기 포트를 통해 공정 챔버(200)로부터 배출될 수 있다.
종래의 실링 부재에 따르면, 챔버 압력 상승 시 종래의 실링 부재와 수용홈 사이에 파티클들이 끼어 들어가고 추후에 매질의 급격한 확장 거동으로 상기 파티클들은 오염원으로 작용할 수 있다.
상술한 바와 같이, 예시적인 실시예들에 있어서, 실링 부재는 상기 공정 챔버가 승압될 때 상기 실링 부재와 수용홈 사이에 의도적으로 파티클들이 수집될 수 있는 터널 공간을 형성하고, 상기 챔버가 감압될 때 수집된 파티클들을 상기 통로를 통해 다시 챔버 내부로 배출할 수 있는 구조를 가짐으로써, 파티클을 발생시키지 않고 초임계 유체 공정용 챔버를 신뢰성있게 밀폐시킬 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 기판 처리 장치 100, 102: 실링 부재
110: 몸체 120: 하부 접촉부
122: 리세스 130: 외측 접촉부
132: 덴트 140: 내측 접촉부
200: 공정 챔버 202: 하부 챔버
204: 상부 챔버 210: 수용홈
220: 기판 지지 부재 230: 제1 공급 포트
232: 제2 공급 포트 240: 배기 포트

Claims (20)

  1. 환형 형상을 갖는 몸체;
    상기 몸체의 하단으로부터 돌출하고, 하부면에 상기 몸체의 반경 방향으로 적어도 하나의 리세스가 형성된 하부 접촉부; 및
    상기 몸체의 외측을 따라 상기 몸체의 외측 방향으로 돌출하는 외측 접촉부를 포함하는 실링 부재이고,
    상기 실링 부재는 상기 외측 접촉부의 하부면 및 상기 하부 접촉부의 외측면에 의해 정의되며 상기 몸체의 원주 방향으로 연장하는 덴트를 갖는 것을 특징으로 하는 실링 부재.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 리세스는 상기 몸체의 원주 방향을 따라 다수개가 이격 배치되는 것을 특징으로 하는 실링 부재.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 덴트는 상기 리세스와 연통되는 것을 특징으로 하는 실링 부재.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 덴트는 상기 실링 부재의 외측 하부에 구비되는 것을 특징으로 하는 실링 부재.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 리세스는 상기 외측 접촉부의 상기 하부면으로부터 제1 깊이를 갖고, 상기 덴트는 상기 제1 깊이보다 크거나 동일한 제2 깊이를 갖는 것을 특징으로 하는 실링 부재.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 외측 접촉부의 외측면은 상기 하부 접촉부의 저면에 대하여 예각을 형성하는 것을 특징으로 하는 실링 부재.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 실링 부재의 내측면의 수직 단면은 직선 또는 곡선 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 실링 부재.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 실링 부재는 신축성을 갖는 폴리머 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 실링 부재.
  10. 하부 챔버 및 상기 하부 챔버와 결합하여 기판을 처리하기 위한 공간을 제공하는 상부 챔버를 포함하는 공정 챔버; 및
    서로 마주하는 상기 하부 챔버 및 상기 상부 챔버 중 어느 하나의 면에 구비된 수용홈에 삽입 가능하고, 서로 결합하는 상기 상부 챔버와 상기 하부 챔버 사이에서 압축되어 상기 공간을 밀폐시키는 실링 부재를 포함하고,
    상기 실링 부재는
    상기 수용홈에 삽입되며 환형 형상을 갖는 몸체;
    상기 몸체의 하단으로부터 돌출하고, 하부면에 상기 몸체의 반경 방향으로 적어도 하나의 리세스가 형성된 하부 접촉부; 및
    상기 몸체의 외측을 따라 상기 몸체의 외측 방향으로 돌출하는 외측 접촉부를 포함하고,
    상기 실링 부재는 상기 외측 접촉부의 하부면 및 상기 하부 접촉부의 외측면에 의해 정의되며 상기 몸체의 원주 방향으로 연장하는 덴트를 갖는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  11. 삭제
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 덴트는 상기 리세스와 연통되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  13. 제 10 항에 있어서, 상기 리세스는 상기 수용홈의 저면으로부터 제1 깊이를 갖고, 상기 덴트는 상기 수용홈의 상기 저면으로부터 상기 제1 깊이보다 크거나 동일한 제2 깊이를 갖는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  14. 제 10 항에 있어서, 상기 덴트는 상기 실링 부재의 외측 하부에 구비되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 공정 챔버 내에 초임계 유체를 공급하는 공급 포트; 및
    상기 공정 챔버로부터 상기 초임계 유체를 배출시키는 배기 포트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 공급 포트는 상기 상부 챔버에 설치되는 제1 공급 포트 및 상기 하부 챔버에 설치되는 제2 공급 포트를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  17. 제 15 항에 있어서, 상기 배기 포트는 상기 하부 챔버에 설치되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  18. 제 10 항에 있어서, 상기 공정 챔버 내부에 구비되어 상기 기판을 지지하는 기판 지지 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 기판 지지 부재는 상기 상부 챔버의 하부면으로부터 연장하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  20. 제 10 항에 있어서, 상기 수용홈의 외측면은 상기 수용홈의 저면으로부터 제1 높이를 갖고 상기 수용홈의 내측면은 상기 제1 높이보다 작은 상기 수용홈의 저면으로부터의 제2 높이를 갖는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
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