KR102622987B1 - 기판 처리 장치 및 이에 제공되는 필러 부재 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판을 처리하는 장치를 제공한다. 일 실시 예에 있어서, 기판 처리 장치는, 밀폐 가능한 처리 공간을 제공하는 베셀과; 기판을 지지하는 상기 처리 공간에서 상기 기판을 지지하는 지지 부재와; 상기 베셀의 일벽에 설치되어, 상기 처리 공간에 공정 유체를 공급하는 공급 포트와; 상기 베셀의 상기 일벽에 상기 공급 포트와 이격된 위치에 설치되는 배기 포트와; 상기 처리 공간에 제공되며, 상부에서 바라볼 때, 상기 공급 포트 및 상기 배기 포트와 중첩되는 위치에 제공되는 버퍼 부재를 포함하고, 상기 버퍼 부재는, 상기 공급 포트 및 상기 배기 포트보다 외측에 위치되고, 상기 베셀의 상기 일벽과 접촉하는 측벽부와; 상기 기판의 중앙에 대응되는 위치에 상하 방향으로 직선의 유로를 이루는 관통홀이 형성된 상벽부를 포함한다.

Description

기판 처리 장치 및 이에 제공되는 필러 부재{APPARATUS FOR TREATING SUBSTRATE AND FILLER COMPONENT PROVIDED THEREROF}
본 발명은 기판 처리 장치 및 이에 제공되는 필러 부재에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자는 웨이퍼와 같은 기판으로부터 제조한다. 구체적으로, 반도체 소자는 증착 공정, 포토리소그래피 공정, 식각 공정 등을 수행하여 기판의 상부면에 미세한 회로 패턴을 형성하여 제조된다. 그리고, 기판은 상기의 공정들을 수행하면서 상기 회로 패턴이 형성된 상부면에 각종 이물질이 오염될 수 있음에 따라, 이물질을 제거하기 위하여 세정 공정을 수행할 수 있다.
최근에는 기판을 세정하는 공정 또는 기판을 현상하는 공정에 초임계 유체가 사용된다. 일 예에 의하면, 이소프로필알코올(isopropyl alcohol; 이하, IPA)과 같은 리닝방지액을 통해 기판의 상부면을 웨팅한 다음, 이산화탄소(CO2)를 초임계 상태로 기판의 상부면에 공급하여 기판에 남아 있는 리닝방지액을 제거하는 방식으로 진행될 수 있다.
초임계 유체를 사용하는 공정에는 공정 유체가 고온 및 고압의 초임계 상으로 유지될 수 있는 처리 공간을 제공하는 베셀이 이용된다. 베셀의 처리 공간은, 공정 유체(일 예로, 이산화탄소)를 초임계 상태로 하여 기판을 처리하는 경우에 공정 유체를 임계 온도 및 임계 압력 이상으로 유지해야 한다. 처리 공간이 임계 압력 이상이 되기 위해서는, 공정 유체가 처리 공간으로 공급되어야 한다. 이 과정에서 처리 공간의 온도와 상이한 온도로 공급되는 공정 유체의 흐름에 의해 기판의 각 영역별 온도 분포가 균일하지 못한 문제가 있다.
본 발명은 기판을 효율적으로 처리할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명은 처리 공간으로 공급되는 공정 유체의 흐름에 의하여도 기판의 각 영역별 온도 분포가 균일할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명은 처리 공간으로 공급되어 기판으로 향하는 공정 유체의 흐름을 균일하게 할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 기판을 처리하는 장치를 제공한다. 일 실시 예에 있어서, 기판 처리 장치는, 밀폐 가능한 처리 공간을 제공하고 상기 처리 공간에 기판을 수용하는 베셀과; 상기 베셀의 일벽에 설치되어, 상기 처리 공간에 공정 유체를 공급하는 공급 포트와; 상기 베셀의 상기 일벽에 상기 공급 포트와 이격된 위치에 설치되는 배기 포트와; 상기 처리 공간에 제공되며, 상부에서 바라볼 때, 상기 공급 포트 및 상기 배기 포트와 중첩되는 위치에 제공되는 버퍼 부재를 포함하고, 상기 버퍼 부재는, 상기 공급 포트 및 상기 배기 포트보다 외측에 위치되고, 상기 베셀의 상기 일벽과 접촉하는 측벽부와; 상기 기판의 중앙에 대응되는 위치에 상하 방향으로 직선의 유로를 이루는 관통홀이 형성된 상벽부를 포함한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 관통홀은 상기 배기 포트와 일직선상으로 제공될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 공급 포트는, 상부에서 바라볼 때, 상기 상벽부의 상기 관통홀이 형성되지 않은 위치에 제공될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 관통홀이 이루는 상기 유로는 상기 버퍼 부재의 총 높이의 30% 이상으로 형성되고, 상기 버퍼 부재 총 높이보다 짧을 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 상벽부로부터 하방으로 연장되어 상기 관통홀의 상기 유로 길이를 연장하는 내벽부를 더 포함하고, 상기 측벽부와 상벽부와 상기 내벽부에 의해 버퍼 공간이 형성될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 버퍼 부재의 상부에 위치되며, 상부에서 바라볼 때, 상기 관통홀과 중첩되는 위치에 제공되며, 상기 버퍼 부재와 이격되게 제공되는 플레이트 부재를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 플레이트 부재는, 상면, 하면, 및 측면을 포함하고, 상기 상면은 상기 하면보다 큰 면적을 가지고, 상기 하면과 마주하여 나란하게 배치되며, 상기 측면은 상기 상면과 상기 하면을 연결하면서, 상단으로 갈수록 상향 경사지게 형성될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 베셀은, 상기 처리 공간을 정의하는 제1 바닥면이 형성되고, 상기 제1 바닥면에는 소정 깊이의 홈이 형성되어, 상기 홈에 의해 제2 바닥면이 형성되며, 상기 공급 포트 및 상기 배기 포트는 상기 제2 바닥면의 영역에 제공될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 버퍼 부재는 상기 제2 바닥면에 놓이며, 상기 제2 바닥면에 놓인 상기 버퍼 부재의 상면은 상기 제1 바닥면과 평행한 위치일 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 버퍼 부재는 상부에서 바라볼 때, 원형으로 제공될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 공정 유체는 상온보다 높은 온도로 가열되어 상기 처리 공간으로 공급될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 공정 유체는 초임계 유체일 수 있다.
본 발명의 다른 관점에 따르면, 밀폐된 처리 공간을 제공하는 베셀 및 상기 처리 공간의 공정 유체를 공급하는 공급 포트 및 상기 처리 공간의 분위기를 배기하는 배기 포트를 포함하는 기판 처리 장치에 제공되어, 상기 처리 공간의 용적 중 일부를 채우는 필러 부재를 제공한다. 일 실시 예에 따른 필러 부재는, 상기 기판의 하부에 배치되도록 제공되고 소정 두께를 갖는 플레이트 부재와; 상기 플레이트 부재의 하부에 상기 플레이트 부재와 이격되게 제공된 버퍼 부재를 포함하고, 상기 버퍼 부재는, 상기 공급 포트 및 상기 배기 포트 보다 외측에 위치되고, 상기 베셀의 일벽과 접촉하는 측벽부와; 상기 플레이트 부재의 중앙에 대응되는 위치에 상하 방향으로 직선의 유로를 이루는 관통홀이 형성된 상벽부를 포함하는 필러 부재.
일 실시 예에 있어서, 상기 관통홀은 상기 배기 포트와 일직선상으로 제공될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상부에서 바라볼 때, 상기 상벽부의 상기 관통홀은 상기 공급 포트와 중첩되지 않는 위치에 제공될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 관통홀이 이루는 상기 유로는 상기 버퍼 부재의 총 높이의 30% 이상으로 형성되고, 상기 버퍼 부재 총 높이보다 짧을 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 상벽부로부터 하방으로 연장되어 상기 관통홀의 상기 유로 길이를 연장하는 내벽부를 더 포함하고, 상기 측벽부와 상벽부와 상기 내벽부에 의해 버퍼 공간이 형성될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 플레이트 부재는, 상면, 하면, 및 측면을 포함하고, 상기 상면은 상기 하면보다 큰 면적을 가지고, 상기 하면과 마주하여 나란하게 배치되며, 상기 측면은 상기 상면과 상기 하면을 연결하면서, 상단으로 갈수록 상향 경사지게 형성될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 버퍼 부재는 상부에서 바라볼 때, 원형으로 제공되고, 상기 플레이트 부재는 상부에서 바라볼 때, 원형으로 제공될 수 있다.
본 발명의 다른 관점에 따른 기판 처리 장치는, 밀폐 가능한 처리 공간을 제공하고 상기 처리 공간에 기판을 수용하는 베셀과; 상기 베셀의 일벽에 설치되어, 상기 처리 공간에 공정 유체를 공급하는 공급 포트와; 상기 베셀의 상기 일벽에 상기 공급 포트와 이격된 위치에 설치되는 배기 포트와; 상기 처리 공간의 용적 중 일부를 채우는 필러 부재를 포함하고, 상기 베셀은, 상기 처리 공간을 정의하는 제1 바닥면이 형성되고, 상기 제1 바닥면에는 소정 깊이를 갖는 원통형의 홈이 형성되어, 상기 홈에 의해 제2 바닥면이 정의되며, 상기 공급 포트 및 상기 배기 포트는 상기 제2 바닥면의 영역에 제공되고, 상기 필러 부재는, 상기 기판의 하부에 배치되도록 제공되고 소정 두께를 갖는 플레이트 부재와; 상기 플레이트 부재의 하부에 상기 플레이트 부재와 이격되게 제공되고, 상부에서 바라볼 때, 상기 공급 포트 및 상기 배기 포트와 중첩되는 위치에 제공된 버퍼 부재를 포함하고, 상기 버퍼 부재는, 상기 제2 바닥면에 놓이며, 상기 공급 포트 및 상기 배기 포트보다 외측에 위치되고, 상기 베셀의 상기 일벽과 접촉하는 측벽부와; 상기 기판의 중앙에 대응되는 위치에 상하 방향으로 직선의 유로를 이루는 관통홀이 형성되고, 상면은 상기 제1 바닥면과 평행한 위치에 제공되는 상벽부와; 상기 상벽부로부터 하방으로 연장되어 상기 관통홀의 상기 유로 길이를 연장하는 내벽부를 포함한다.
본 발명의 일 실시 에에 의하면, 기판을 효율적으로 처리할 수 있다.
본 발명의 일 실시 에에 의하면, 처리 공간으로 공급되는 공정 유체의 흐름에 의하여도 기판의 각 영역별 온도 분포가 균일할 수 있다.
본 발명의 일 실시 에에 의하면, 처리 공간으로 공급되어 기판으로 향하는 공정 유체의 흐름을 균일하게 할 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 않은 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 보여주는 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치에 제공되는 액 처리 장치의 일 실시예를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치에 제공되는 초임계 처리 장치의 제1 실시예를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 4는 제1 실시예에 따른 초임계 처리 장치에 제공되는 필러 부재의 제1 실시 예를 나타내는 사시도이다.
도 5는 제1 실시예에 따른 초임계 처리 장치로 공정 유체가 공급되는 경우 공정 유체의 흐름을 예시적으로 도시한 것이다.
도 6은 제1 실시예에 따른 초임계 처리 장치에서 공정 유체가 배출되는 경우 공정 유체의 흐름을 예시적으로 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치에 의해 처리되는 기판의 온도 분포 시뮬레이션이다.
도 8은 비교예에 따른 기판의 온도 분포 시뮬레이션이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 필러 부재를 포함하는 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치이다.
도 10은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 필러 부재를 포함하는 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치이다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공정 유체의 공급 및 배출에 의한, 시간에 따른 처리 공간의 내부 압력 변화를 나타낸 그래프이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.
어떤 구성요소를 '포함한다'는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 구체적으로, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또한, 본 명세서에서 "연결된다"라는 의미는 A 부재와 B 부재가 직접 연결되는 경우뿐만 아니라, A 부재와 B 부재의 사이에 C 부재가 개재되어 A 부재와 B 부재가 간접 연결되는 경우도 의미한다.
본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장되었다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 시스템을 개략적으로 보여주는 평면도이다.
도 1을 참조하면, 기판 처리 시스템은 인덱스 모듈(10), 처리 모듈(20), 그리고 제어기(30)를 포함한다. 일 실시예에 의하며, 인덱스 모듈(10)과 처리 모듈(20)은 일방향을 따라 배치된다. 이하, 인덱스 모듈(10)과 처리 모듈(20)이 배치된 방향을 제1방향(92)이라 하고, 상부에서 바라볼 때 제1방향(92)과 수직한 방향을 제2방향(94)이라 하고, 제1방향(92) 및 제2방향(94)에 모두 수직한 방향을 제3방향(96)이라 한다.
인덱스 모듈(10)은 기판(W)이 수납된 용기(80)로부터 기판(W)을 처리 모듈(20)로 반송하고, 처리 모듈(20)에서 처리가 완료된 기판(W)을 용기(80)로 수납한다. 인덱스 모듈(10)의 길이 방향은 제2방향(94)으로 제공된다. 인덱스 모듈(10)은 로드포트(12, loadport)와 인덱스 프레임(14)을 가진다. 인덱스 프레임(14)을 기준으로 로드포트(12)는 처리 모듈(20)의 반대 측에 위치된다. 기판(W)들이 수납된 용기(80)는 로드포트(12)에 놓인다. 로드포트(12)는 복수 개가 제공될 수 있으며, 복수의 로드포트(12)는 제2방향(94)을 따라 배치될 수 있다.
용기(80)로는 전면 개방 일체식 포드(Front Open Unified Pod; FOUP)와 같은 밀폐용 용기가 사용될 수 있다. 용기(80)는 오버헤드 트랜스퍼(Overhead Transfer), 오버헤드 컨베이어(Overhead Conveyor), 또는 자동 안내 차량(Automatic Guided Vehicle)과 같은 이송 수단(도시되지 않음)이나 작업자에 의해 로드포트(12)에 놓일 수 있다.
인덱스 프레임(14)에는 인덱스 로봇(120)이 제공된다. 인덱스 프레임(14) 내에는 길이 방향이 제2방향(94)으로 제공된 가이드 레일(140)이 제공되고, 인덱스 로봇(120)은 가이드 레일(140) 상에서 이동 가능하게 제공될 수 있다. 인덱스 로봇(120)은 기판(W)이 놓이는 핸드(122)를 포함하며, 핸드(122)는 전진 및 후진 이동, 제3방향(96)을 축으로 한 회전, 그리고 제3방향(96)을 따라 이동 가능하게 제공될 수 있다. 핸드(122)는 복수 개가 상하 방향으로 이격되게 제공되고, 핸드(122)들은 서로 독립적으로 전진 및 후진 이동할 수 있다.
처리 모듈(20)은 버퍼 유닛(200), 반송 장치(300), 액 처리 장치(400), 그리고 초임계 처리 장치(500)를 포함한다. 버퍼 유닛(200)은 처리 모듈(20)로 반입되는 기판(W)과 처리 모듈(20)로부터 반출되는 기판(W)이 일시적으로 머무르는 공간을 제공한다. 액 처리 장치(400)는 기판(W) 상에 액을 공급하여 기판(W)을 액 처리하는 액 처리 공정을 수행한다. 초임계 처리 장치(500)는 기판(W) 상에 잔류하는 액을 제거하는 건조 공정을 수행한다. 반송 장치(300)는 버퍼 유닛(200), 액 처리 장치(400), 그리고 초임계 처리 장치(500) 간에 기판(W)을 반송한다.
반송 장치(300)는 그 길이 방향이 제1방향(92)으로 제공될 수 있다. 버퍼 유닛(200)은 인덱스 모듈(10)과 반송 장치(300) 사이에 배치될 수 있다. 액 처리 장치(400)와 초임계 처리 장치(500)는 반송 장치(300)의 측부에 배치될 수 있다. 액 처리 장치(400)와 반송 장치(300)는 제2방향(94)을 따라 배치될 수 있다. 초임계 처리 장치(500)와 반송 장치(300)는 제2방향(94)을 따라 배치될 수 있다. 버퍼 유닛(200)은 반송 장치(300)의 일단에 위치될 수 있다.
일 예에 의하면, 액 처리 장치(400)들은 반송 장치(300)의 양측에 배치되고, 초임계 처리 장치(500)들은 반송 장치(300)의 양측에 배치되며, 액 처리 장치(400)들은 초임계 처리 장치(500)들보다 버퍼 유닛(200)에 더 가까운 위치에 배치될 수 있다. 반송 장치(300)의 일측에서 액 처리 장치(400)들은 제1방향(92) 및 제3방향(96)을 따라 각각 A X B(A, B는 각각 1 또는 1보다 큰 자연수) 배열로 제공될 수 있다. 또한, 반송 장치(300)의 일측에서 초임계 처리 장치(500)들은 제1방향(92) 및 제3방향(96)을 따라 각각 C X D(C, D는 각각 1 또는 1보다 큰 자연수)개가 제공될 수 있다. 상술한 바와 달리, 반송 장치(300)의 일측에는 액 처리 장치(400)들만 제공되고, 그 타측에는 초임계 처리 장치(500)들만 제공될 수 있다.
반송 장치(300)는 반송 로봇(320)을 가진다. 반송 장치(300) 내에는 길이 방향이 제1방향(92)으로 제공된 가이드 레일(340)이 제공되고, 반송 로봇(320)은 가이드 레일(340) 상에서 이동 가능하게 제공될 수 있다. 반송 로봇(320)은 기판(W)이 놓이는 핸드(322)를 포함하며, 핸드(322)는 전진 및 후진 이동, 제3방향(96)을 축으로 한 회전, 그리고 제3방향(96)을 따라 이동 가능하게 제공될 수 있다. 핸드(322)는 복수 개가 상하 방향으로 이격되게 제공되고, 핸드(322)들은 서로 독립적으로 전진 및 후진 이동할 수 있다.
버퍼 유닛(200)은 기판(W)이 놓이는 버퍼(220)를 복수 개 구비한다. 버퍼(220)들은 제3방향(96)을 따라 서로 간에 이격되도록 배치될 수 있다. 버퍼 유닛(200)은 전면(front face)과 후면(rear face)이 개방된다. 전면은 인덱스 모듈(10)과 마주보는 면이고, 후면은 반송 장치(300)와 마주보는 면이다. 인덱스 로봇(120)은 전면을 통해 버퍼 유닛(200)에 접근하고, 반송 로봇(320)은 후면을 통해 버퍼 유닛(200)에 접근할 수 있다.
도 2는 도 1의 액 처리 장치(400)의 일 실시예를 개략적으로 보여주는 도면이다. 도 2를 참조하면, 액 처리 장치(400)는 하우징(410), 컵(420), 지지 유닛(440), 액 공급 유닛(460), 그리고 승강 유닛(480)을 가진다. 하우징(410)은 대체로 직육면체 형상으로 제공된다. 컵(420), 지지 유닛(440), 그리고 액 공급 유닛(460)은 하우징(410) 내에 배치된다.
컵(420)은 상부가 개방된 처리 공간을 가지고, 기판(W)는 처리 공간 내에서 액 처리된다. 지지 유닛(440)은 처리 공간 내에서 기판(W)을 지지한다. 액 공급 유닛(460)은 지지 유닛(440)에 지지된 기판(W) 상으로 액을 공급한다. 액은 복수 종류로 제공되고, 기판(W) 상으로 순차적으로 공급될 수 있다. 승강 유닛(480)은 컵(420)과 지지 유닛(440) 간의 상대 높이를 조절한다.
일 예에 의하면, 컵(420)은 복수의 회수통(422, 424, 426)을 가진다. 회수통들(422, 424, 426)은 각각 기판 처리에 사용된 액을 회수하는 회수 공간을 가진다. 각각의 회수통들(422, 424, 426)은 지지 유닛(440)을 감싸는 링 형상으로 제공된다. 액 처리 공정이 진행시 기판(W)의 회전에 의해 비산되는 전 처리액은 각 회수통(422, 424, 426)의 유입구(422a, 424a, 426a)를 통해 회수 공간으로 유입된다. 일 예에 의하면, 컵(420)은 제1회수통(422), 제2회수통(424), 그리고 제3회수통(426)을 가진다. 제1회수통(422)은 지지 유닛(440)을 감싸도록 배치되고, 제2회수통(424)은 제1회수통(422)을 감싸도록 배치되고, 제3회수통(426)은 제2회수통(424)을 감싸도록 배치된다. 제2회수통(424)으로 액을 유입하는 제2유입구(424a)는 제1회수통(422)으로 액을 유입하는 제1유입구(422a)보다 상부에 위치되고, 제3회수통(426)으로 액을 유입하는 제3유입구(426a)는 제2유입구(424a)보다 상부에 위치될 수 있다.
지지 유닛(440)은 지지판(442)과 구동축(444)을 가진다. 지지판(442)의 상면은 대체로 원형으로 제공되고 기판(W)보다 큰 직경을 가질 수 있다. 지지판(442)의 중앙부에는 기판(W)의 후면을 지지하는 지지핀(442a)이 제공되고, 지지핀(442a)은 기판(W)이 지지판(442)으로부터 일정 거리 이격되도록 그 상단이 지지판(442)으로부터 돌출되게 제공된다. 지지판(442)의 가장자리부에는 척핀(442b)이 제공된다. 척핀(442b)은 지지판(442)으로부터 상부로 돌출되게 제공되며, 기판(W)이 회전될 때 기판(W)이 지지 유닛(440)으로부터 이탈되지 않도록 기판(W)의 측부를 지지한다. 구동축(444)은 구동기(446)에 의해 구동되며, 기판(W)의 저면 중앙과 연결되며, 지지판(442)을 그 중심축을 기준으로 회전시킨다.
일 예에 의하면, 액 공급 유닛(460)은 제1노즐(462), 제2노즐(464), 그리고 제3노즐(466)을 가진다. 제1노즐(462)은 제1액을 기판(W) 상으로 공급한다. 제1액은 기판(W) 상에 잔존하는 막이나 이물을 제거하는 액일 수 있다. 제2노즐(464)은 제2액을 기판(W) 상으로 공급한다. 제2액은 제3액에 잘 용해되는 액일 수 있다. 예컨대, 제2액은 제1액에 비해 제3액에 더 잘 용해되는 액일 수 있다. 제2액은 기판(W) 상에 공급된 제1액을 중화시키는 액일 수 있다. 또한, 제2액은 제1액을 중화시키고 동시에 제1액에 비해 제3액에 잘 용해되는 액일 수 있다. 일 예에 의하면, 제2액은 물일 수 있다. 제3노즐(466)은 제3액을 기판(W) 상으로 공급한다. 제3액은 초임계 처리 장치(500)에서 사용되는 초임계 유체에 잘 용해되는 액일 수 있다. 예컨대, 제3액은 제2액에 비해 초임계 처리 장치(500)에서 사용되는 초임계 유체에 잘 용해되는 액일 수 있다. 일 예에 의하면, 제3액은 유기용제일 수 있다. 유기용제는 이소프로필알코올(IPA)일 수 있다. 또한, 유기용제는 이소프로필알코올을 비롯하여 에틸글리콜(ethyl glycol), 1-프로파놀(propanol), 테트라하이드로프랑(tetra hydraulic franc), 4-하이드록시(hydroxyl), 4-메틸(methyl), 2-펜타논(pentanone), 1-부타놀(butanol), 2-부타놀, 메탄올(methanol), 에탄올(ethanol), n-프로필알코올(n-propyl alcohol), 디메틸에틸(dimethylether) 등을 포함한다. 일 예에 의하면, 초임계 유체는 이산화탄소일 수 있다. 제1노즐(462), 제2노즐(464), 그리고 제3노즐(466)은 서로 상이한 아암(461)에 지지되고, 이들 아암(461)들은 독립적으로 이동될 수 있다. 선택적으로 제1노즐(462), 제2노즐(464), 그리고 제3노즐(466)은 동일한 아암에 장착되어 동시에 이동될 수 있다.
승강 유닛(480)은 컵(420)을 상하 방향으로 이동시킨다. 컵(420)의 상하 이동에 의해 컵(420)과 기판(W) 간의 상대 높이가 변경된다. 이에 의해 기판(W)에 공급되는 액의 종류에 따라 전 처리액을 회수하는 회수통(422, 424, 426)이 변경되므로, 액들을 분리 회수할 수 있다. 상술한 바와 달리, 컵(420)은 고정 설치되고, 승강 유닛(480)은 지지 유닛(440)을 상하 방향으로 이동시킬 수 있다.
도 3은 도 1의 초임계 처리 장치(500)의 일 실시예를 개략적으로 보여주는 도면이다. 초임계 처리 장치(500)는 액처리가 완료된 기판(W)을 초임계 유체로 처리한다. 일 실시 예에 의하면, 초임계 처리 장치(500)는 초임계 유체(supercritical fluid)를 이용하여 기판(W)을 건조한다. 초임계 유체는 초임계 상태의 이산화탄소(CO2)가 사용될 수 있다. 이산화탄소는 온도를 30℃이상으로 올리고, 압력을 7.4MPa 이상으로 유지시키면 초임계 상태가 된다. 이하, 공정 유체는 초임계 상태의 이산화 탄소가 사용되는 것을 일 예로 설명한다.
일 실시예에 의하면, 초임계 처리 장치(500)는 초임계 유체를 이용하여 기판(W) 상의 액을 제거한다. 초임계 처리 장치(500)는 베셀(520), 지지 부재(540), 유체 공급 유닛(560), 그리고 필러 부재(580)를 포함한다.
베셀(520)은 초임계 공정이 수행되는 처리 공간(502)을 제공한다. 베셀(520)은 초임계 유체의 임계 온도와 임계 압력을 견딜 수 있는 재질로 제공된다. 베셀(520)은 상부 베셀(522, upper vessel)과 하부 베셀(524, lower vessel)를 포함한다.
상부 베셀(522)은 저면이 개방된 공간이 내부에 형성된다. 상부 베셀(522)의 상부벽은 베셀(520)의 상부벽으로 제공된다. 그리고, 상부 베셀(522)의 측벽은 베셀(520)의 측벽 일부로 제공된다. 하부 베셀(524)은 상부 베셀(522)의 하부에 위치한다. 하부 베셀(524)은 상면이 개방된 공간이 내부에 형성된다. 하부 베셀(524)의 개방된 상면은 상부 베셀(522)의 개방된 하면과 마주한다. 하부 베셀(524)의 하부벽은 베셀(520)의 하부벽으로 제공된다. 그리고, 하부 베셀(524)의 측벽은 베셀(520)의 측벽 일부로 제공된다. 상부 베셀(522)과 하부 베셀(524)은 서로 조합되어 상술한 처리 공간(502)을 제공한다.
상부 베셀(522)과 하부 베셀(524)은 상대 이동에 의해 처리 공간(502)을 개방시키거나 밀폐시킬 수 있다. 구동 부재(590)는 상부 베셀(522)과 하부 베셀(524) 중 적어도 어느 하나를 상하방향으로 이동시킨다. 구동 부재(590)는 유압기로 제공될 수 있다. 일 실시 예에 의하면, 상부 베셀(522)은 그 위치가 고정되고, 하부 베셀(524)은 실린더와 같은 구동 부재(590)에 의해 승하강될 수 있다. 하부 베셀(524)이 상부 베셀(522)로부터 이격되면 처리 공간(502)이 개방되고, 이 때, 기판(W)이 반입 또는 반출된다. 공정 진행시에는 하부 베셀(524)이 상부 베셀(522)에 밀착되어 처리 공간(502)이 외부로부터 밀폐된다.
초임계 처리 장치(500)는 히터(570)를 가진다. 일 예에 의하면, 히터(570)는 베셀(520)의 벽 내부에 위치된다. 일 실시 예에 있어서, 히터(570)는 베셀(520)을 이루는 상부 베셀(522) 및 하부 베셀(524) 중 어느 하나 이상에 제공될 수 있다. 히터(570)는 베셀(520)의 처리 공간(502) 내로 공급된 유체가 초임계 상태를 유지하도록 베셀(520)의 처리 공간(502)을 가열한다. 처리 공간(502)은 초임계 유체에 의한 분위기가 형성된다.
베셀(520)의 바닥면에는 홈이 형성된다. 홈은 소정 깊이로 형성된다. 홈은 원통형으로 형성될 수있다. 홈의 형성으로, 베셀(520)의 바닥면은 높이가 서로 상이하게 제공된다. 보다 상세하게 베셀(520)의 제1 바닥면(524b)에는 소정 깊이의 홈이 형성되고, 홈에 의해 제2 바닥면(524c)이 형성된다. 제2 바닥면(524c)은 제1 바닥면(524b)보다 낮은 높이로 정의된다.
베셀(520)의 내측면은 경사면(524a)을 가진다. 경사면(524a)은 베셀(520)의 제1 바닥면(524b)과 측면을 연결한다. 경사면(524a)은 베셀(520)의 제1 바닥면(524b)으로부터 연장되며, 측면에 인접할수록 그 높이가 점차 높아지도록 상향 경사진다. 경사면(524a)은 10° 내지 45°의 경사각을 가질 수 있다.
지지 부재(540)는 베셀(520)의 처리 공간(502)에서 기판(W)을 지지한다. 지지 부재(540)는 고정 로드(542)와 거치대(544)를 포함한다. 고정 로드(542)는 상부 베셀(522)의 저면으로부터 아래로 돌출되도록 상부 베셀(522)에 고정 설치될 수 있다. 고정 로드(542)는 그 길이 방향이 상하 방향으로 제공될 수 있다. 고정 로드(542)는 복수 개 제공되며 서로 이격되게 위치될 수 있다. 고정 로드(542)들은 이들에 의해 둘러싸인 공간으로 기판(W)이 반입 또는 반출될 때, 기판(W)이 고정 로드(542)들과 간섭하지 않도록 배치된다. 각각의 고정 로드(542)의 하단에는 거치대(544)가 결합된다. 거치대(544)는 고정 로드(542)의 하단으로부터 지면에 대하여 수평한 방향으로 연장된다. 일 실시 예에 있어서, 거치대(544)는 기판(W)의 하단 가장자리를 지지 가능한 형상으로 연장된다.
제1 공급 포트(566a) 및 제2 공급 포트(564a)는 베셀(520)의 내부에 초임계 유체를 공급한다.
제1 공급 포트(566a)는 베셀(520)의 바닥면의 중심영역에 제공된다. 일 실시 예에 있어서, 제1 공급 포트(566a)는 바닥면의 중심에서 소정 거리 편향된 위치에 제공된다. 일 실시 예에 있어서, 바닥면의 중심은 지지 부재(450)에 기판(W)이 지지되는 경우에 기판(W)의 중심과 수직선상에 대응되는 위치일 수 있다. 일 실시 예에 있어서, 제1 공급 포트(566a)의 토출구는 베셀(520)의 중 홈이 형성된 영역에 위치한다. 실시 예에 있어서, 제1 공급 포트(566a)의 토출구는 제2 바닥면(524c)을 상하 방향으로 관통하는 위치에 형성된다. 제1 공급 포트(566a)는 베셀(520)의 내부 공간(502) 중 기판(W)의 하부에 위치하는 공간으로 초임계 유체를 공급한다.
제2 공급 포트(564a)는 베셀(520)의 상부벽(102) 중심영역에 제공된다. 제2 공급 포트(564a)는 베셀(520)의 내부 공간(502) 중 기판(W)의 상부에 위치하는 공간으로 초임계 유체를 공급한다. 제2 공급 포트(564a)에서 공급된 초임계 유체는 기판(W) 상면으로 제공된다.
배기 포트(550a)는 베셀(520)의 내부에 머무르는 유체를 외부로 배기한다. 배기 포트(550a)는 베셀(520)의 하부벽에 제공된다. 배기 포트(550a)는 제1 공급 포트(566a)에 인접하게 위치될 수 있다. 배기 포트(550a)는 베셀(520)의 바닥면의 중심영역에 제공된다. 일 실시 예에 있어서, 배기 포트(550a)는 바닥면의 중심에 설치된다. 배기 포트(550a)의 토출구는 베셀(520)의 중 홈이 형성된 영역에 제공된다. 실시 예에 있어서, 배기 포트(550a)의 토출구는 제2 바닥면(524c)의 중심에 제공된다. 실시 예에 있어서, 배기 포트(550a)의 토출구는 제2 바닥면(524c)을 상하 방향으로 관통하는 위치에 형성된다. 실시 예에 있어서, 배기 포트(550a)의 직경은 제1 공급 포트(566a)의 직경보다 작게 제공된다. 배기 포트(550a)에서 배기되는 유체는 유기 용제가 용해된 초임계 유체를 포함한다. 배기 포트(550a)에서 배기되는 유체는 재생 장치(미도시)로 송액될 수 있다. 재생 장치에서 유체는 초임계 유체와 유기 용제로 분리될 수 있다. 이와 달리, 배기 포트(550a)에서 배기되는 유체는 배기 라인(550)을 통해 대기 중으로 방출될 수 있다.
유체 공급 유닛(560)은 베셀(520)의 처리 공간(502)으로 공정 유체를 공급한다. 일 예에 의하면, 공정 유체는 초임계 상태로 처리 공간(502)으로 공급될 수 있다. 이와 달리 공정 유체는 가스 상태로 처리 공간(502)으로 공급되고, 처리 공간(502) 내에서 초임계 상태로 상변화될 수 있다. 일 예에 의하면, 유체 공급 유닛(560)은 메인 공급 라인(562), 상부 분기 라인(564), 그리고 하부 분기 라인(566)을 가진다. 상부 분기 라인(564)과 하부 분기 라인(566)은 메인 공급 라인(562)으로부터 분기된다. 상부 분기 라인(564)은 제2 공급 포트(564a)와 결합되어 지지 부재(540)에 놓인 기판(W)의 상부에서 공정 유체를 공급한다. 하부 분기 라인(566)은 제1 공급 포트(566a)에 결합되어 지지 부재(540)에 놓인 기판(W)의 하부에서 공정 유체를 공급한다. 배기 라인(550)은 배기 포트(550a)에 결합된다. 베셀(520)의 처리 공간(502) 내의 초임계 유체는 배기 라인(550)을 통해서 베셀(520)의 외부로 배기된다.
필러 부재(580)는 지지 부재(540)의 하부에 위치한다. 필러 부재(580)는 플레이트 부재(581), 버퍼 부재(585)를 포함한다. 도 4는 제1 실시예에 따른 초임계 처리 장치에 제공되는 필러 부재의 제1 실시 예를 나타내는 사시도이다. 도 3에 도 4를 더 참조하여, 필러 부재(580)를 설명한다.
플레이트 부재(581)는 소정 두께를 갖는 판 형상으로 제공된다. 플레이트 부재(581)는 속이 꽉차거나 속이 빈 형태일 수 있다. 플레이트 부재(581)는 상면, 하면, 그리고 측면을 가진다. 상면은 하면과 마주하여 나란하게 배치된다. 상면은 하면보다 큰 면적을 가진다. 베셀(520)의 내부가 밀폐된 상태에서, 플레이트 부재(581)의 상면은 기판(W)의 저면과 기 설정된 간격을 유지할 수 있다. 예컨대, 플레이트 부재(581)의 상면과 기판의 저면은 0.2cm 내지 1.0cm 간격을 유지할 수 있다. 하면은 베셀(520)의 제1 바닥면(524b)과 마주하게 배치된다. 하면은 베셀(520)의 제1 바닥면(524b)과 소정 간격으로 이격된다. 일 실시 예에 의하면 플레이트 부재(581)의 하면은 베셀(520)의 제1 바닥면(524b)과 0.1cm 내지 2cm 간격으로 이격될 수 있다. 플레이트 부재(581)의 측면은 플레이트 부재(581)의 상면과 하면을 연결한다. 플레이트 부재(581)의 측면은 하면으로부터 연장되며, 상단으로 갈수록 플레이트 부재의 단면적이 점차 넓어지도록 상향 경사지게 형성된다. 플레이트 부재(581)의 측면은 경사면(524a)과 나란하게 제공될 수 있다. 플레이트 부재(581)의 측면은 경사면(524a)과 일 영역이 마주보게 제공될 수 있다. 플레이트 부재(581)의 측면(343)은 경사면(524a)과 소정 간격으로 이격된다. 일 예의 의하면, 플레이트 부재(581)의 측면은 경사면(524a)과 0.1cm 내지 2cm 간격으로 이격될 수 있다.
플레이트 부재(581)의 하면과 베셀(520)의 제1 바닥면(524b)의 사이 공간과, 플레이트 부재(581)의 측면과 베셀(520)의 경사면(524a)의 사이 공간은 서로 연결되며, 제1 공급 포트(566a)를 통해 공급된 초임계 유체가 이동하는 경로를 제공한다.
제1 지지 로드(584)는 플레이트 부재(581)의 하부에서 플레이트 부재(581)를 지지한다. 제1 지지 로드(584)는 복수개 제공되며, 서로 이격하여 배치된다. 제1 지지 로드(584)들의 상단은 플레이트 부재(581)와 결합하고, 하단은 베셀(520)의 제1 바닥면(524b)에 놓인다.
버퍼 부재(585)는 플레이트 부재(581)의 하부에 제공된다. 버퍼 부재(585)의 상면과 플레이트 부재(581)의 하면은 소정 간격 이격된다. 버퍼 부재(585)의 상면과 플레이트 부재(581)의 하면이 이루는 이격 간격은 플레이트 부재(581)의 하면과 베셀(520)의 제1 바닥면(524b)의 이격 간격과 동일하거나 유사하다. 일 예의 의하면, 버퍼 부재(585)의 상면과 플레이트 부재(581)의 하면은 0.1cm 내지 2cm 간격으로 이격될 수 있다. 버퍼 부재(585)의 상면과 플레이트 부재(581)의 하면은 제2 지지 로드(583)에 의해 이격될 수 있다. 제2 지지 로드(583)는 복수개 제공되며, 서로 이격하여 배치된다. 제2 지지 로드(583)들의 상단은 플레이트 부재(581)와 결합하고, 하단은 버퍼 부재(585)의 상면에 놓인다.
일 실시 예에 따른 버퍼 부재(585)는 베셀(520)의 제1 바닥면(524b)의 홈에 위치된다. 버퍼 부재(585)는 측벽부(585c)와 상벽부(585b)를 포함한다. 측벽부(585c)는 제2 바닥면(524c)에 지지된다. 측벽부(585c)는 제1 공급 포트(566a)와 배기 포트(550a)의 외측 영역에 위치된다. 측벽부(585c)의 내경은 제1 공급 포트(566a)와 배기 포트(550a)가 내부에 위치할 수 있도록 제1 공급 포트(566a)와 배기 포트(550a)간의 거리보다 크다. 측벽부(585c)는 제2 바닥면(524c)과 접촉하여 제1 공급 포트(566a)에서 공급되는 초임계 유체가 측벽부(585c)의 하부로 통과하지 않도록 한다. 바람직하게는, 측벽부(585c)의 저면과 제2 바닥면(524c)은 완전히 밀착된다.
상벽부(585b)의 상면은 베셀(520)의 제1 바닥면(524b)이 이루는 평면과 동일 또는 유사하게 위치된다. 상부에서 바라볼 때, 상벽부(585b)는 제1 공급 포트(566a)와 중첩되도록 제공된다. 상벽부(585b)의 중앙에는 관통홀(587)이 형성된다. 관통홀(587)은 지지 부재(540)에 지지된 기판(W)의 중앙에 대응되는 위치에 제공된다. 또한, 관통홀(587)은 플레이트 부재(581)의 중앙에 대응되는 위치에 제공된다. 관통홀(587)은 상벽부(585b)에 대하여 상하 방향으로 수직하게 형성된다. 본 실시 예에 있어서, 버퍼 부재(585)는 내벽부(585a)를 더 포함한다. 내벽부(585a)는 상벽부(585b)에서 관통홀(587)을 둘러싸며 관통홀(587)의 길이를 상하 방향으로 연장한다. 내벽부(585a)의 연장 길이(h2)는 버퍼 부재(585)의 총 높이보다 짧다. 내벽부(585a)의 연장 길이(h2)가 버퍼 부재(585)의 높이(h1)의 30% 이상의 길이를 갖도록 하여 관통홀(587)의 길이를 연장하면, 중심에서 편항된 위치에 제공된 제1 공급 포트(566a)를 통해 공급되는 초임계 유체의 흐름에 의해 발생하여 기판(W)으로 균일하게 공급되지 않는 초임계 유체의 흐름을 기판(W)의 중심에 대하여 수직한 방향으로 흐르도록 제어할 수 있다. 한편, 본 발명자들은 관통홀(587)의 직경(d)은 넓은 것보다 좁은 것이 초임계 유체의 흐름을 기판(W)의 중심에 대하여 수직한 방향으로 흐르도록 제어하는 것에 효과적인 것으로 파악한다. 직경(d)은 좁게 설명하되, 초임계 유체의 이동 경로에 따른 상변화가 이루어지지 않는 정도로 적정하게 설계하게 설계하는 것이 바람직하다. 또한, 실시 예에 있어서, 배기의 흐름을 원활하게 하기 위하여 관통홀(587)의 직경(d)은 배기 포트(550a)와 같거나 더 크게 제공될 수 있다.
관통홀(587)과 배기 포트(550a)는 일직선 상에 위치될 수 있다. 이로서, 처리 공간(502) 내부의 분위기가 배기될 때 배기 흐름이 기판(W)의 전 영역에 균일하게 형성되는데 도움을 준다. 또한, 필러 부재(580)는 제1 공급 포트(566a)로부터 공급되는 초임계 유체가 기판(W)의 후면에 직접 분사되는 것을 차단할 수 있다. 또한, 처리 공간(502)의 부피는 필러 부재(580)에 의해 감소될 수 있다. 따라서, 필러 부재(580)는 공정 성능은 유지하면서도, 건조 공정에 사용되는 초임계 유체의 양을 감소시키고, 공정 시간을 감소시킬 수 있다.
본 실시 예에 있어서, 버퍼 부재(585)의 측벽부(585c)와 상벽부 (585b)과 내벽부(585a)와, 제2 바닥면(524c)에 의해 버퍼 공간이 정의된다. 도 5는 제1 실시예에 따른 초임계 처리 장치로 공정 유체가 공급되는 경우 공정 유체의 흐름을 예시적으로 도시한 것이다. 도 3에 도 5를 더 참조하여 제1 실시 예에 따른 필러 부재(580)의 버퍼 공간을 설명한다.
제1 공급 포트(566a)를 통해 베셀(520)의 내부로 유입된 초임계 유체는 버퍼 공간에서 공급되는 방향에 따른 관성이 상쇄되고, 유속이 감소된다. 버퍼 공간에서는 초임계 유체의 와류가 형성될 수 있다. 제1 공급 포트(566a)를 통해 공급되며 갖게된 초임계유체의 운동에너지는 버퍼 공간에서 감소될 수 있고, 운동에너지가 감소된 초임계 유체가 관통홀(587)을 통해 공급됨으로써, 기판(W)에 발생하는 초임계 유체의 흐름이 균일하게 제어되고, 이로서, 기판(W)의 온도가 제어될 수 있다.
도 6은 제1 실시예에 따른 초임계 처리 장치에서 공정 유체가 배출되는 경우 공정 유체의 흐름을 예시적으로 도시한 것이다. 도 3에 도 6을 더 참조하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배기 흐름을 설명한다.
베셀(520)의 처리 공간(502)으로 공급되어 기판(W)을 처리한 초임계 유체와 초임계 유체에 용해된 용제는 배기 포트(550a)를 통해 베셀(520)의 외부로 배출된다. 배기되는 유체는 배기 포트(550a)와 연결된 배기 라인(550)을 타고 베셀(520)의 외부로 배출된다. 관통홀(587)과 배기 포트(550a)가 일직선상의 경로에 위치함에 따라, 배기되는 유체의 흐름이 기판(W)의 전영역에 대하여 균일하게 형성될 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 장치에 의해 처리되는 기판의 온도 분포 시뮬레이션이다. 본 시뮬레이션에서 붉은 색을 띤 부분일수록 온도가 높은 것이다. 도 7을 통해 참조되듯이, 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 이용하여 기판(W)을 처리하는 경우에 중앙 영역과의 온도가 균일하고, 가장 자리 영역의 온도가 균일하다. 즉, 온도 분포가 영역별로 균일한 것을 확인할 수 있다.
도 8은 비교예에 따른 기판의 온도 분포 시뮬레이션이다. 본 시뮬레이션에서 붉은 색을 띤 부분일수록 온도가 높은 것이다. 비교예는 본 발명의 실시예와 상이하게, 초임계 유체를 공급할 때, 유체의 흐름에 따른 관성을 상쇄하지 않은 경우에 초임계 유체의 흐름에 의해 기판의 온도 분포가 영역별로 균일하지 못한 것을 확인할 수 있다.
도 9는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 필러 부재를 포함하는 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치이다. 도 9를 참조하여 제2 실시 예에 따른 필러 부재(1580)를 설명한다. 필러 부재(1580)에 있어서, 제1 실시 예에 따른 필러 부재(580)와 동일한 구성은 도 3의 설명으로 대체한다.
일 실시 예에 따른 버퍼 부재(1585)는 베셀(520)의 제1 바닥면(524b)의 홈에 위치된다. 버퍼 부재(1585)는 측벽부(1585c)와 상벽부(1585b)와 내벽부(1585a)를 포함한다. 측벽부(1585c)는 제2 바닥면(524c)에 지지된다. 측벽부(1585c)는 제1 공급 포트(566a)와 배기 포트(550a)의 외측 영역에 위치된다. 측벽부(1585c)의 내경은 제1 공급 포트(566a)와 배기 포트(550a)가 내부에 위치할 수 있도록 제1 공급 포트(566a)와 배기 포트(550a)간의 거리보다 크다. 측벽부(1585c)는 제2 바닥면(524c)과 접촉하여 제1 공급 포트(566a)에서 공급되는 초임계 유체가 측벽부(1585c)의 하부로 통과하지 않도록 한다. 바람직하게는, 측벽부(1585c)의 저면과 제2 바닥면(524c)은 완전히 밀착된다. 측벽부(1585c)와 상벽부(1585b)와 내벽부(1585a)의 상호 연결부위 중 어느 하나 이상은 곡면지게 형성될 수 있다. 본 발명의 실시 에에 있어서, 측벽부(1585c)와 상벽부(1585b)가 이루는 내측은 곡면지게 형성된다. 또한, 상벽부(1585b)와 내벽부(1585a)가 이루는 내측은 곡면지게 형성된다. 버퍼 공간을 이루는 벽면이 곡면지게 형성함으로써, 초임계 유체의 운동에너지를 감소시킴과 동시에 흐름 방향을 제어하여 초임계 유체를 관통홀(1587)으로 흐르도록 제어할 수 있다.
도 10은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 필러 부재를 포함하는 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치이다. 도 10을 참조하여 제3 실시 예에 따른 필러 부재(2580)를 설명한다. 필러 부재(2580)에 있어서, 제1 실시 예에 따른 필러 부재(580)와 동일한 구성은 도 3의 설명으로 대체한다.
일 실시 예에 따른 버퍼 부재(2585)는 베셀(520)의 제1 바닥면(524b)의 홈에 위치된다. 버퍼 부재(2585)는 측벽부(2585c)와 상벽부(2585b)를 포함한다. 측벽부(2585c)는 제2 바닥면(524c)에 지지된다. 측벽부(2585c)는 제1 공급 포트(566a)와 배기 포트(550a)의 외측 영역에 위치된다. 측벽부(2585c)의 내경은 제1 공급 포트(566a)와 배기 포트(550a)가 내부에 위치할 수 있도록 제1 공급 포트(566a)와 배기 포트(550a)간의 거리보다 크다. 측벽부(2585c)는 제2 바닥면(524c)과 접촉하여 제1 공급 포트(566a)에서 공급되는 초임계 유체가 측벽부(2585c)의 하부로 통과하지 않도록 한다. 바람직하게는, 측벽부(2585c)의 저면과 제2 바닥면(524c)은 완전히 밀착된다.
상벽부(2585b)의 상면은 베셀(520)의 제1 바닥면(524b)이 이루는 평면과 동일 또는 유사하게 위치된다. 상부에서 바라볼 때, 상벽부(2585b)는 제1 공급 포트(566a)와 중첩되도록 제공된다. 상벽부(2585b)의 중앙에는 관통홀(2587)이 형성된다. 관통홀(2587)은 상벽부(2585b)에 대하여 상하 방향으로 수직하게 형성된다. 상벽부(2585b)는 관통홀(2587)이 적당한 유로 길이를 가질 수 있는 두께로 제공된다. 상벽부(2585b)의 두께는 버퍼 부재(2585)의 총 높이보다는 두껍지 않다. 상벽부(2585b)와 제2 바닥면(524c)은 소정 간격 이격된다. 상벽부(2585b)의 두께에 의한 관통홀(2587)의 길이는 버퍼 부재(2585)의 높이의 30% 이상의 길이를 갖도록 한다. 관통홀(2587)의 길이를 연장하면, 중심에서 편항된 위치에 제공된 제1 공급 포트(566a)를 통해 공급되는 초임계 유체의 흐름에 의해 발생하여 기판(W)으로 균일하게 공급되지 않는 초임계 유체의 흐름을 기판(W)의 중심에 대하여 수직한 방향으로 흐르도록 제어할 수 있다. 한편, 본 발명자들은 관통홀(2587)의 직경은 넓은 것보다 좁은 것이 초임계 유체의 흐름을 기판(W)의 중심에 대하여 수직한 방향으로 흐르도록 제어하는 것에 효과적인 것으로 파악한다. 직경은 좁게 설명하되, 초임계 유체의 이동 경로에 따른 상변화가 이루어지지 않는 정도로 적정하게 설계하게 설계하는 것이 바람직하다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공정 유체의 공급 및 배출에 의한, 시간에 따른 처리 공간의 내부 압력 변화를 나타낸 그래프이다. 도 11의 압력과 시간에 대한 그래프에서, 상승 부분은 초임계 유체가 처리 공간(502) 내로 공급되는 과정이며, 하강 부분은 초임계 유체가 처리 공간(502)에서 배기되는 과정이다. t1의 시간까지 초임계 유체를 처리 공간(502) 내로 공급하면서 처리 공간(502)의 압력을 초임계 유체로 제공되는 공정 유체의 임계 압력 이상으로 상승시키고, t1에서 t4의 시간까지 공급 단계와 배기 단계를 반복적으로 수행하여 처리 효과를 높이고, 기판(W)의 처리가 완료되면, 처리 공간(502)의 분위기를 배기하여 처리 공간(502)의 압력을 대기압(P0)까지 하강시킨다. 본 발명의 다양한 실시 예들에 의하면, 공정의 진행에 따른 초임계 유체의 공급과 배기 과정에서 발생하는 온도 편차를 감쇠키고 기판의 영역별 온도를 균일하게 할 수 있다.
상술한 제1 실시 예에 따른 필러 부재(580), 제2 실시 예에 따른 필러 부재(1580), 제3 실시 예에 따른 필러 부재(2580)에 따라 얻는 효과의 정량적인 수치는 상이할 수 있으나, 본 발명에 제공되는 실시예들은 초임계 유체의 운동에너지를 감소시키고, 기판(W)의 중앙 영역에서 수직한 방향으로 초임계 유체를 공급함으로써, 기판(W)의 영역별 온도가 균일한다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 바람직하거나 다양한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한, 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 이러한 변형 실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.

Claims (20)

  1. 밀폐 가능한 처리 공간을 제공하고 상기 처리 공간에 기판을 수용하는 베셀과;
    상기 베셀의 일벽에 설치되어, 상기 처리 공간에 공정 유체를 공급하는 공급 포트와;
    상기 베셀의 상기 일벽에 상기 공급 포트와 이격된 위치에 설치되는 배기 포트와;
    상기 처리 공간에 제공되며, 상부에서 바라볼 때, 상기 공급 포트 및 상기 배기 포트와 중첩되는 위치에 제공되는 버퍼 부재를 포함하고,
    상기 버퍼 부재는 상기 공급 포트 및 상기 배기 포트보다 외측에 위치되고 상기 베셀의 상기 일벽과 접촉하는 측벽부 및, 상하 방향으로 직선의 유로를 이루는 관통홀이 형성된 상벽부를 포함하며,
    상기 측벽부와 상기 상벽부는 버퍼 공간을 형성하여 상기 공정 유체가 머물도록 하는 기판 처리 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 관통홀은 상기 배기 포트와 일직선상으로 제공되는 기판 처리 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 공급 포트는, 상부에서 바라볼 때, 상기 상벽부의 상기 관통홀이 형성되지 않은 위치에 제공되는 기판 처리 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 관통홀이 이루는 상기 유로는 상기 버퍼 부재의 총 높이의 30% 이상으로 형성되고, 상기 버퍼 부재의 총 높이보다 짧은 기판 처리 장치.
  5. 밀폐 가능한 처리 공간을 제공하고 상기 처리 공간에 기판을 수용하는 베셀과;
    상기 베셀의 일벽에 설치되어, 상기 처리 공간에 공정 유체를 공급하는 공급 포트와;
    상기 베셀의 상기 일벽에 상기 공급 포트와 이격된 위치에 설치되는 배기 포트와;
    상기 처리 공간에 제공되며, 상부에서 바라볼 때, 상기 공급 포트 및 상기 배기 포트와 중첩되는 위치에 제공되는 버퍼 부재를 포함하고,
    상기 버퍼 부재는 상기 공급 포트 및 상기 배기 포트보다 외측에 위치되고 상기 베셀의 상기 일벽과 접촉하는 측벽부, 상하 방향으로 직선의 유로를 이루는 관통홀이 형성된 상벽부 및, 상기 상벽부로부터 하방으로 연장되어 상기 관통홀의 상기 유로의 길이를 연장하는 내벽부를 포함하고,
    상기 측벽부와 상벽부와 상기 내벽부에 의해 버퍼 공간이 형성되는 기판 처리 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 버퍼 부재의 상부에 위치되며,
    상부에서 바라볼 때, 상기 관통홀과 중첩되는 위치에 제공되며, 상기 버퍼 부재와 이격되게 제공되는 플레이트 부재를 더 포함하는 기판 처리 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 플레이트 부재는,
    상면, 하면, 및 측면을 포함하고,
    상기 상면은 상기 하면보다 큰 면적을 가지고, 상기 하면과 마주하여 나란하게 배치되며,
    상기 측면은 상기 상면과 상기 하면을 연결하면서, 상단으로 갈수록 상향 경사지게 형성된 기판 처리 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 베셀은,
    상기 처리 공간을 정의하는 제1 바닥면이 형성되고,
    상기 제1 바닥면에는 소정 깊이의 홈이 형성되어, 상기 홈에 의해 제2 바닥면이 형성되며,
    상기 공급 포트 및 상기 배기 포트는 상기 제2 바닥면의 영역에 제공되는 기판 처리 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 버퍼 부재는 상기 제2 바닥면에 놓이며,
    상기 제2 바닥면에 놓인 상기 버퍼 부재의 상면은 상기 제1 바닥면과 평행한 위치인 기판 처리 장치.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 버퍼 부재는 상부에서 바라볼 때, 원형으로 제공되는 기판 처리 장치.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 공정 유체는 상온보다 높은 온도로 가열되어 상기 처리 공간으로 공급되는 기판 처리 장치.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 공정 유체는 초임계 유체인 기판 처리 장치.
  13. 밀폐된 처리 공간을 제공하는 베셀 및 상기 처리 공간의 공정 유체를 공급하는 공급 포트 및 상기 처리 공간의 분위기를 배기하는 배기 포트를 포함하는 기판 처리 장치에 제공되어, 상기 처리 공간의 용적 중 일부를 채우는 필러 부재에 있어서,
    상기 기판의 하부에 배치되도록 제공되고 소정 두께를 갖는 플레이트 부재와;
    상기 플레이트 부재의 하부에 상기 플레이트 부재와 이격되게 제공된 버퍼 부재를 포함하고,
    상기 버퍼 부재는 상기 공급 포트 및 상기 배기 포트 보다 외측에 위치되고 상기 베셀의 일벽과 접촉하는 측벽부 및, 상하 방향으로 직선의 유로를 이루는 관통홀이 형성된 상벽부를 포함하며,
    상기 측벽부와 상기 상벽부는 버퍼 공간을 형성하여 상기 공정 유체가 머물도록 하는 필러 부재.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 관통홀은 상기 배기 포트와 일직선상으로 제공되는 필러 부재.
  15. 밀폐된 처리 공간을 제공하는 베셀 및 상기 처리 공간의 공정 유체를 공급하는 공급 포트 및 상기 처리 공간의 분위기를 배기하는 배기 포트를 포함하는 기판 처리 장치에 제공되어, 상기 처리 공간의 용적 중 일부를 채우는 필러 부재에 있어서,
    상기 기판의 하부에 배치되도록 제공되고 소정 두께를 갖는 플레이트 부재와;
    상기 플레이트 부재의 하부에 상기 플레이트 부재와 이격되게 제공된 버퍼 부재를 포함하고,
    상기 버퍼 부재는 상기 공급 포트 및 상기 배기 포트 보다 외측에 위치되고 상기 베셀의 일벽과 접촉하는 측벽부 및, 상하 방향으로 직선의 유로를 이루는 관통홀이 형성된 상벽부를 포함하며,
    상부에서 바라볼 때, 상기 상벽부의 상기 관통홀은 상기 공급 포트와 중첩되지 않는 위치에 제공되는 필러 부재.
  16. 제13 항에 있어서,
    상기 관통홀이 이루는 상기 유로는 상기 버퍼 부재의 총 높이의 30% 이상으로 형성되고, 상기 버퍼 부재의 총 높이보다 짧은 필러 부재.
  17. 밀폐된 처리 공간을 제공하는 베셀 및 상기 처리 공간의 공정 유체를 공급하는 공급 포트 및 상기 처리 공간의 분위기를 배기하는 배기 포트를 포함하는 기판 처리 장치에 제공되어, 상기 처리 공간의 용적 중 일부를 채우는 필러 부재에 있어서,
    상기 기판의 하부에 배치되도록 제공되고 소정 두께를 갖는 플레이트 부재와;
    상기 플레이트 부재의 하부에 상기 플레이트 부재와 이격되게 제공된 버퍼 부재를 포함하고,
    상기 버퍼 부재는 상기 공급 포트 및 상기 배기 포트 보다 외측에 위치되고 상기 베셀의 일벽과 접촉하는 측벽부, 상하 방향으로 직선의 유로를 이루는 관통홀이 형성된 상벽부 및, 상기 상벽부로부터 하방으로 연장되어 상기 관통홀의 상기 유로의 길이를 연장하는 내벽부를 포함하고,
    상기 측벽부와 상벽부와 상기 내벽부에 의해 버퍼 공간이 형성되는 필러 부재.
  18. 제13 항에 있어서,
    상기 플레이트 부재는,
    상면, 하면, 및 측면을 포함하고,
    상기 상면은 상기 하면보다 큰 면적을 가지고, 상기 하면과 마주하여 나란하게 배치되며,
    상기 측면은 상기 상면과 상기 하면을 연결하면서, 상단으로 갈수록 상향 경사지게 형성된 필러 부재.
  19. 제13 항에 있어서,
    상기 버퍼 부재는 상부에서 바라볼 때, 원형으로 제공되고,
    상기 플레이트 부재는 상부에서 바라볼 때, 원형으로 제공되는 필러 부재.
  20. 밀폐 가능한 처리 공간을 제공하고 상기 처리 공간에 기판을 수용하는 베셀과;상기 베셀의 일벽에 설치되어, 상기 처리 공간에 공정 유체를 공급하는 공급 포트와;
    상기 베셀의 상기 일벽에 상기 공급 포트와 이격된 위치에 설치되는 배기 포트와;
    상기 처리 공간의 용적 중 일부를 채우는 필러 부재를 포함하고,
    상기 베셀은,
    상기 처리 공간을 정의하는 제1 바닥면이 형성되고,
    상기 제1 바닥면에는 소정 깊이를 갖는 원통형의 홈이 형성되어, 상기 홈에 의해 제2 바닥면이 정의되며,
    상기 공급 포트 및 상기 배기 포트는 상기 제2 바닥면의 영역에 제공되고,
    상기 필러 부재는,
    상기 기판의 하부에 배치되도록 제공되고 소정 두께를 갖는 플레이트 부재와;
    상기 플레이트 부재의 하부에 상기 플레이트 부재와 이격되게 제공되고, 상부에서 바라볼 때, 상기 공급 포트 및 상기 배기 포트와 중첩되는 위치에 제공된 버퍼 부재를 포함하고,
    상기 버퍼 부재는,
    상기 제2 바닥면에 놓이며, 상기 공급 포트 및 상기 배기 포트보다 외측에 위치되고, 상기 베셀의 상기 일벽과 접촉하는 측벽부와;
    상기 기판의 중앙에 대응되는 위치에 상하 방향으로 직선의 유로를 이루는 관통홀이 형성되고, 상면은 상기 제1 바닥면과 평행한 위치에 제공되는 상벽부와;
    상기 상벽부로부터 하방으로 연장되어 상기 관통홀의 상기 유로의 길이를 연장하는 내벽부를 포함하는 기판 처리 장치.
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