KR20190001753A - Supercritical fluid heating apparatus and Substrate processing device having the same - Google Patents

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Abstract

Provided are a supercritical fluid heating apparatus and a substrate processing device having the same, which can reduce process time by heating supercritical fluid supplied to a process chamber at preset temperature and rapidly and stably supplying the heated supercritical fluid, enhance reliability in a substrate processing process, and enhance space utilization of the heating apparatus. The supercritical fluid heating apparatus according to an embodiment of the present invention includes: a pipe through which a fluid passes; and a heat source unit which heats the pipe directly or indirectly to convert the fluid into supercritical fluid. The substrate processing device according to the present invention includes: a supercritical fluid heating device; a high pressure pump for pressing the fluid supplied to the supercritical fluid heating device above critical pressure; and a process chamber for processing a substrate using the supercritical fluid supplied from the supercritical fluid heating device.

Description

초임계유체 가열장치 및 이를 포함하는 기판처리장치{Supercritical fluid heating apparatus and Substrate processing device having the same}TECHNICAL FIELD The present invention relates to a supercritical fluid heating apparatus and a substrate processing apparatus including the supercritical fluid heating apparatus.

본 발명은 초임계유체 가열장치 및 이를 포함하는 기판처리장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기판 처리용 공정챔버에 공급되는 초임계유체를 설정된 온도로 신속하게 가열하여 공급할 수 있는 초임계유체 가열장치 및 이를 포함하는 기판처리장치에 관한 것이다. The present invention relates to a supercritical fluid heating apparatus and a substrate processing apparatus including the supercritical fluid heating apparatus. More particularly, the present invention relates to a supercritical fluid heating apparatus capable of rapidly supplying supercritical fluid to a substrate processing chamber, And a substrate processing apparatus including the same.

일반적으로 세정은 습식세정과 건식세정으로 분류되며, 그 중에서도 습식세정은 반도체 제조분야에서 널리 이용되고 있다. 습식세정은 각각의 단계마다 오염물질에 맞는 화학물질을 사용하여 연속적으로 오염물질을 제거하는 방식으로서, 산과 알칼리 용액을 다량 사용하여 기판에 잔류하는 오염물질을 제거하게 된다.In general, cleaning is classified into wet cleaning and dry cleaning, among which wet cleaning is widely used in the field of semiconductor manufacturing. Wet scrubbing is a continuous way to remove contaminants using chemicals that match the contaminants at each stage, and a large amount of acid and alkali solutions are used to remove contaminants that remain on the substrate.

그러나, 이러한 습식세정에 이용되는 화학물질은 환경에 악영향을 끼치고 있는 것은 물론이고 공정이 복잡하여 제품의 생산 단가를 크게 상승시키는 요인일 뿐만 아니라 고집적 회로와 같이 정밀한 부분의 세정에 이용되는 경우, 계면장력으로 인해 미세구조의 패턴이 협착되어 무너짐에 따라서 오염물 제거가 효과적으로 이루어지지 못한다는 문제점이 있었다.However, the chemicals used for the wet cleaning not only adversely affect the environment but also cause a significant increase in the production cost of the product due to complicated processes, and when used for cleaning a precise part such as a highly integrated circuit, There is a problem in that the contaminant removal can not be effectively performed due to the collapse of the microstructured pattern due to the tensile force.

이러한 문제를 해결하기 위한 방안으로, 최근에는 무독성이고, 불연성 물질이며, 값싸고 환경 친화적인 물질인 이산화탄소를 용매로 사용하는 건식 세정 방법이 개발되고 있다. 이산화탄소는 낮은 임계온도와 임계압력을 가지고 있어 초임계 상태에 쉽게 도달할 수 있으며, 계면장력이 제로(0)에 가깝고, 초임계 상태에서 높은 압축성으로 인하여 압력 변화에 따라 밀도 또는 용매세기를 변화시키기 용이하며, 감압에 의하여 기체 상태로 바뀌기 때문에 용질로부터 용매를 간단히 분리할 수 있는 장점이 있다.Recently, a dry cleaning method using carbon dioxide, which is a non-toxic, non-combustible material and a cheap and environmentally friendly substance, as a solvent has been developed as a solution to solve such a problem. Since carbon dioxide has a low critical temperature and a critical pressure, it can easily reach the supercritical state, the interfacial tension is close to zero, and the density or the solvent strength is changed according to the pressure change due to the high compressibility in the supercritical state And it is easy to separate the solvent from the solute because the gas state is changed by the decompression.

이와 같이 초임계 유체를 사용한 기판처리장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 기체 상태의 유체가 저장되는 초임계유체 공급원(1)과, 상기 초임계유체 공급원(1)으로부터 공급되는 기체 상태의 유체를 냉각시켜 액체 상태로 응축하는 초임계유체 응축기(2)와, 상기 초임계유체 응축기(2)로부터 공급되는 액체 상태의 유체를 임계압력 이상으로 가압하는 고압펌프(3)와, 가압된 유체를 저장하고 히터의 열을 전달하여 유체를 임계 온도 이상으로 가열하는 초임계유체 가열탱크(4), 및 상기 초임계유체 가열탱크(4)로부터 공급되는 초임계유체를 이용하여 기판 처리가 수행되는 공정챔버(5)를 포함하여 구성된다.1, the substrate processing apparatus using the supercritical fluid includes a supercritical fluid supply source 1 in which a gaseous fluid is stored, a supercritical fluid supply source 1 in the gaseous state supplied from the supercritical fluid supply source 1, A supercritical fluid condenser (2) for cooling the fluid to be condensed into a liquid state, a high pressure pump (3) for pressurizing the liquid state fluid supplied from the supercritical fluid condenser (2) A supercritical fluid heating tank 4 that heats the fluid to a temperature higher than the critical temperature by storing heat and transfers the heat of the heater and a supercritical fluid supplied from the supercritical fluid heating tank 4, And a process chamber (5).

이와 같은 초임계유체를 이용한 기판처리장치와 관련된 선행기술의 일례로서, 도 2는 대한민국 등록특허 제10-1478229호에 개시된 초임계 유체 공급 시스템(10)을 나타낸 것으로, 상기 초임계 유체 공급 시스템(10)은, 원액탱크(13)로부터 공급되는 액체 상태의 유체를 유체저장장치(11)에 저장하고, 상기 유체저장장치(11)의 내부에 구비된 히터(미도시됨)를 열원으로 하여 액체 상태의 유체를 가열시켜 초임계유체를 생성한 후에 초임계유체를 베젤(공정챔버)로 공급하여 기판을 처리하도록 구성되어 있다. 미설명부호 14와 15는 유체저장장치(11) 내부의 온도를 제어하기 위한 온도제어부를 나타낸 것이다.2 shows a supercritical fluid supply system 10 disclosed in Korean Patent No. 10-1478229, which is a supercritical fluid supply system (hereinafter, referred to as " supercritical fluid supply system " 10 stores the liquid fluid supplied from the undiluted liquid tank 13 in the fluid storage device 11 and uses a heater (not shown) provided in the fluid storage device 11 as a heat source, State fluid to generate a supercritical fluid, and then supply the supercritical fluid to a bezel (process chamber) to process the substrate. Reference numerals 14 and 15 denote temperature control sections for controlling the temperature inside the fluid storage device 11.

도 1과 도 2에 도시된 바와 같이 종래의 초임계유체 가열장치(4,11)는 유체를 저장하는 탱크 구조로 이루어지고, 탱크 내부에 저장된 유체에 열을 전달하여 가열하도록 구성되어 있으나, 이러한 구성에 의할 경우 유체를 초임계 상태의 온도까지 승온시키는데 많은 시간이 소요되고, 탱크 내부에 영역별로 온도 편차가 발생하여 탱크 내에 저장된 유체를 전체적으로 균일한 온도 분포를 갖도록 가열하기 어려운 단점이 있으며, 탱크가 차지하는 부피가 커서 초임계유체 가열장치(4,11)가 설치되는 공간의 활용도가 낮는 문제점이 있었다.As shown in FIGS. 1 and 2, the conventional supercritical fluid heating devices 4 and 11 are constructed to have a tank structure for storing fluids, and are configured to transfer heat to the fluids stored in the tanks, It takes a long time to raise the temperature of the fluid to the supercritical state and there is a disadvantage in that it is difficult to heat the fluid stored in the tank to have a uniform temperature distribution as a whole due to the occurrence of a temperature variation within each tank within the tank, The volume occupied by the tank is so large that the utilization of the space where the supercritical fluid heating devices 4 and 11 are installed is low.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 공정챔버로 공급되는 초임계유체를 설정된 온도로 가열하여 신속하고 안정적으로 공급함으로써 공정 시간을 단축함과 아울러 기판 처리 공정의 신뢰도를 향상시키고, 장치의 공간 활용도를 높일 수 있는 초임계유체 가열장치 및 이를 포함하는 기판처리장치를 제공함에 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a method and apparatus for heating a supercritical fluid supplied to a process chamber at a predetermined temperature and rapidly and stably supplying the same, A supercritical fluid heating apparatus capable of increasing space utilization of the apparatus, and a substrate processing apparatus including the same.

상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 초임계유체 가열장치는, 액체 상태의 유체가 경유하는 배관과, 상기 배관을 직접 또는 간접적으로 가열하여 상기 액체 상태의 유체를 초임계유체로 전환하는 열원부를 포함하여 구성된다. According to an aspect of the present invention, there is provided an apparatus for heating a supercritical fluid, comprising: a pipe through which a fluid in a liquid state passes; and a heating unit that directly or indirectly heats the pipe, And a heat source unit for converting the fluid into a critical fluid.

이 경우 상기 배관을 둘러싸는 전열부를 더 포함하고, 상기 열원부는 상기 전열부를 통해 상기 배관을 간접적으로 가열하도록 구성될 수 있다.In this case, the apparatus may further include a heat transfer unit surrounding the pipe, and the heat source unit may be configured to indirectly heat the pipe through the heat transfer unit.

상기 배관은 지그재그 방향으로 형성되거나, 복층의 병렬 구조, 또는 코일 형태 등 다양한 형태로 구성될 수 있다.The piping may be formed in a zigzag direction, a parallel structure of multiple layers, or a coil shape.

상기 초임계유체는 초임계 이산화탄소일 수 있다.The supercritical fluid may be supercritical carbon dioxide.

본 발명의 기판처리장치는, 상기 초임계유체 가열장치와, 상기 초임계유체 가열장치로 공급되는 유체를 임계압력 이상으로 가압하는 고압펌프, 및 상기 초임계유체 가열장치로부터 공급되는 초임계유체를 이용하여 기판을 처리하는 공정챔버를 포함하여 구성된다.The substrate processing apparatus of the present invention includes the supercritical fluid heating device, a high pressure pump for pressurizing the fluid supplied to the supercritical fluid heating device to a pressure higher than the critical pressure, and a supercritical fluid supplied from the supercritical fluid heating device And a processing chamber for processing the substrate by using the processing chamber.

상기 초임계유체 가열장치와 상기 공정챔버 사이에는 초임계유체가 공급되는 공급라인이 구비되고, 상기 공급라인에는, 초임계유체의 공급을 단속하는 개폐밸브와, 상기 공정챔버 내부의 압력을 일정한 공정압력으로 유지시키기 위해 상기 공정챔버로 공급되는 초임계유체의 압력을 조절하는 압력조절부가 구비될 수 있다.A supply line for supplying a supercritical fluid is provided between the supercritical fluid heating apparatus and the process chamber, and the supply line is provided with an on-off valve for interrupting supply of the supercritical fluid, And a pressure regulator for regulating the pressure of the supercritical fluid supplied to the process chamber to maintain the pressure of the supercritical fluid.

상기 초임계유체 가열장치에는, 상기 배관을 경유하는 유체의 온도를 감지하는 온도센서와, 상기 배관을 경유하는 유체의 압력을 감지하는 압력센서가 구비될 수 있다.The supercritical fluid heating apparatus may include a temperature sensor for sensing the temperature of the fluid passing through the pipe, and a pressure sensor for sensing the pressure of the fluid passing through the pipe.

상기 온도센서에서 감지된 온도와, 상기 압력센서에서 감지된 압력을 기준으로 상기 열원부와 고압펌프를 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.And a controller for controlling the heat source unit and the high-pressure pump based on a temperature sensed by the temperature sensor and a pressure sensed by the pressure sensor.

상기 제어부는 상기 온도센서에서 감지된 온도와, 상기 압력센서에서 감지된 압력을 기준으로 상기 개폐밸브와 압력조절부를 제어할 수 있다.The controller may control the on-off valve and the pressure controller based on the temperature sensed by the temperature sensor and the pressure sensed by the pressure sensor.

상기 초임계유체 가열장치의 배관은, 상기 배관 내부의 체적이 상기 공정챔버 내부의 체적보다 1.5배 이상이 되도록 구성될 수 있다.The piping of the supercritical fluid heating apparatus may be configured such that the volume of the pipe interior is 1.5 times or more the volume of the inside of the process chamber.

상기 초임계유체 가열장치는 상기 공정챔버의 하측에 마련되는 설비실에 설치될 수 있다.The supercritical fluid heating device may be installed in a facility room provided below the process chamber.

상기 초임계유체는 초임계 이산화탄소일 수 있다.The supercritical fluid may be supercritical carbon dioxide.

본 발명에 의하면, 유체가 경유하는 배관과, 배관을 직접 또는 간접적으로 가열하여 유체를 초임계유체로 전환하는 열원부를 포함하는 초임계유체 가열장치를 구비함으로써, 공정챔버로 공급되는 초임계유체를 설정된 온도에 맞추어 신속하고 안정적으로 공급함으로써 공정 시간을 단축함과 아울러 기판 처리 공정의 신뢰도를 향상시킬 수 있다.According to the present invention, there is provided a supercritical fluid heating apparatus including a pipe through which a fluid passes and a heat source unit that directly or indirectly heats the pipe to convert the fluid into a supercritical fluid, whereby a supercritical fluid supplied to the process chamber The process time can be shortened and the reliability of the substrate processing process can be improved.

또한 배관을 벤딩하여 원하는 형태의 초임계유체 가열장치를 제작할 수 있으므로, 초임계유체 가열장치가 설치되는 공간의 활용도를 높일 수 있다.In addition, since the desired type of supercritical fluid heating apparatus can be manufactured by bending the pipe, utilization of the space where the supercritical fluid heating apparatus is installed can be improved.

또한 초임계유체 가열장치의 배관 내부를 경유하는 유체의 온도와 압력을 감지하고, 감지된 유체의 온도와 압력을 기준으로, 열원부와 고압펌프를 제어함으로써 배관 내부를 경유하는 유체를 설정된 온도와 압력 상태를 갖는 초임계유체로 생성할 수 있고, 상기 감지된 유체의 온도와 압력을 기준으로 개폐밸브와 압력조절부를 제어함으로써 공정챔버 내부의 압력을 일정한 공정압력 상태로 유지할 수 있다.Also, by sensing the temperature and pressure of the fluid passing through the pipe of the supercritical fluid heating device, and controlling the heat source and the high-pressure pump based on the temperature and pressure of the sensed fluid, And the pressure inside the process chamber can be maintained at a constant process pressure by controlling the opening / closing valve and the pressure regulator based on the detected temperature and pressure of the fluid.

도 1은 종래 초임계유체 공급 장치의 구성 블록도,
도 2는 종래기술에 따른 초임계유체 공급 시스템의 구성도,
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 기판처리장치의 구성도,
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 기판처리장치의 구성도,
도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 기판처리장치의 구성도,
도 6은 본 발명에 따른 초임계유체 가열장치의 단면도,
도 7은 본 발명에 따른 기판처리장치의 제어 블록도,
도 8은 본 발명에 따른 기판처리장치의 초임계유체 가열장치가 설비실에 설치된 모습을 개략적으로 나타낸 도면.1 is a block diagram of a conventional supercritical fluid supply device;
2 is a configuration diagram of a supercritical fluid supply system according to the prior art,
3 is a configuration diagram of a substrate processing apparatus according to the first embodiment of the present invention,
4 is a configuration diagram of a substrate processing apparatus according to a second embodiment of the present invention,
5 is a configuration diagram of a substrate processing apparatus according to a third embodiment of the present invention,
6 is a cross-sectional view of a supercritical fluid heating apparatus according to the present invention,
7 is a control block diagram of a substrate processing apparatus according to the present invention;
8 is a schematic view of a supercritical fluid heating apparatus of a substrate processing apparatus according to the present invention installed in a facility room.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 기판처리장치(1000-1;1000)는, 액체 상태의 유체를 임계압력 이상의 초임계 압력 상태가 되도록 가압하는 고압펌프(100)와, 상기 고압펌프(100)를 통과한 액체 상태의 유체를 임계온도 이상의 초임계 온도 상태가 되도록 가열하여 초임계유체로 전환하는 초임계유체 가열장치(200-1;200)와, 상기 초임계유체 가열장치(200-1;200)로부터 공급되는 초임계유체를 이용하여 기판 처리 공정이 수행되는 공정챔버(300)를 포함한다. 상기 초임계유체는 초임계 이산화탄소(SCCO2)가 사용될 수 있다. 다만, 초임계유체의 종류는 이에 제한되는 것은 아니며, 공지된 다양한 종류의 유체로 대체될 수 있다.Referring to FIG. 3, a substrate processing apparatus 1000-1 (1000) according to a first embodiment of the present invention includes a high-pressure pump 100 for pressurizing a fluid in a liquid state to a supercritical pressure state equal to or higher than a critical pressure, A supercritical fluid heating device (200-1; 200) for heating the liquid fluid passing through the high-pressure pump (100) to a supercritical fluid temperature equal to or higher than a critical fluid temperature and converting the fluid into a supercritical fluid fluid; And a process chamber 300 in which a substrate processing process is performed using supercritical fluid supplied from the apparatuses 200-1 and 200. The supercritical fluid may be supercritical carbon dioxide (SCCO2). However, the type of the supercritical fluid is not limited thereto, and may be replaced with various kinds of fluids known in the art.

상기 고압펌프(100)의 출구와 초임계유체 가열장치(200-1;200)의 입구 사이는 유입라인(401)으로 연결되어 고압펌프(100)에서 가압된 유체는 유입라인(401)을 통하여 초임계유체 가열장치(200-1;200)로 공급된다.Between the outlet of the high pressure pump 100 and the inlet of the supercritical fluid heating apparatus 200-1 200 is connected to the inflow line 401 and the fluid pressurized by the high pressure pump 100 flows through the inflow line 401 Is supplied to the supercritical fluid heating apparatus 200-1 (200).

상기 초임계유체 가열장치(200-1;200)의 출구와 공정챔버(300)의 상부에 형성된 제1유입구(301) 사이는 제1공급라인(402)으로 연결되며, 상기 제1공급라인(402)으로부터 분기된 제2공급라인(403)은 공정챔버(300)의 일측에 형성된 제2유입구(302)에 연결된다. 상기 초임계유체 가열장치(200-1;200)에서 초임계 온도 상태로 가열된 초임계유체는 상기 제1공급라인(402)과 제2공급라인(403)을 통하여 공정챔버(300)의 내부로 공급된다.The first supply line 402 is connected between the outlet of the supercritical fluid heating apparatus 200-1 200 and the first inlet 301 formed in the upper part of the process chamber 300, 402 are connected to a second inlet 302 formed at one side of the process chamber 300. The second supply line 403 branches from the second inlet 402, The supercritical fluid heated to the supercritical temperature state in the supercritical fluid heating apparatus 200-1 200 is supplied to the inside of the process chamber 300 through the first supply line 402 and the second supply line 403, .

상기 제1공급라인(402)에는 제1공급라인(402)의 관로를 개폐하여 초임계유체의 공급을 단속하는 제1개폐밸브(410)와, 공정챔버(300) 내부의 압력을 일정한 공정압력으로 유지시키기 위해 상기 제1공급라인(402)을 통해 공정챔버(300)로 공급되는 초임계유체의 압력을 조절하는 제1압력조절부(420)가 구비된다.The first supply line 402 includes a first opening / closing valve 410 for opening and closing the channel of the first supply line 402 to intermittently supply the supercritical fluid, The first pressure regulator 420 regulates the pressure of the supercritical fluid supplied to the process chamber 300 through the first supply line 402 to maintain the supercritical fluid.

상기 제2공급라인(403)에는 제2공급라인(403)의 관로를 개폐하여 초임계유체의 공급을 단속하는 제2개폐밸브(430)와, 공정챔버(300) 내부의 압력을 일정한 공정압력으로 유지시키기 위해 상기 제2공급라인(403)을 통해 공정챔버(300)로 공급되는 초임계유체의 압력을 조절하는 제2압력조절부(440)가 구비된다.A second open / close valve 430 for opening and closing the channel of the second supply line 403 to intermittently supply the supercritical fluid to the second supply line 403; And a second pressure regulator 440 for regulating the pressure of the supercritical fluid supplied to the process chamber 300 through the second supply line 403 to maintain the supercritical fluid.

본 실시예에서는, 초임계유체 공급라인이 제1공급라인(402)과 제2공급라인(403)의 이중 라인으로 구성된 경우를 예로들었으나, 상기 초임계유체 공급라인은 단일 라인으로 구성될 수도 있다.In the present embodiment, supercritical fluid supply lines are exemplified as being composed of a double line of the first supply line 402 and the second supply line 403, but the supercritical fluid supply line may be composed of a single line have.

상기 공정챔버(300)는 내부에 기판처리공간(S)이 마련된 하우징(310)과, 상기 하우징(310)의 내부에서 기판(W)을 지지하는 기판지지부(320)를 포함한다.The process chamber 300 includes a housing 310 having a substrate processing space S therein and a substrate support 320 for supporting the substrate W in the housing 310.

상기 공정챔버(300)에서는 초임계유체를 이용한 기판(W)의 건조 공정이 수행되며, 기판(W)의 세정 및 건조 공정이 함께 수행될 수도 있다. In the process chamber 300, a drying process of the substrate W using the supercritical fluid is performed, and the cleaning process and the drying process of the substrate W may be performed at the same time.

상기 공정챔버(300)의 타측에는 기판 처리 완료 후 공정챔버(300) 내부에 잔류하는 초임계유체와 이에 용해된 세정액 등의 이물질이 배출되는 배출구(303)가 형성되고, 상기 배출구(303)에는 배출라인(404)이 연결되며, 상기 배출라인(404)에는 배출라인(404)의 관로를 개폐하는 배출밸브(450)가 구비된다.At the other side of the process chamber 300, there is formed a discharge port 303 through which a supercritical fluid remaining in the process chamber 300 and a foreign substance such as a cleaning liquid dissolved therein are discharged. A discharge line 404 is connected to the discharge line 404, and a discharge valve 450 is provided in the discharge line 404 to open and close the discharge line 404.

일실시예로, 도 3에 도시된 기판처리장치(1000-1)에서, 초임계유체 가열장치(200-1)는, 액체 상태의 유체가 경유하며 가열되는 배관(210-1)으로 구성되고, 상기 배관(210-1)은 지그재그 방향으로 형성될 수 있다. 따라서, 상기 배관(210-1)으로 유입된 유체는 배관(210-1) 내부를 따라 지그재그 방향으로 유동하는 과정에서 열원부(240, 도 6 참조)로부터 넓은 전열면적을 통하여 열을 신속하고 균일하게 전달받아 초임계유체로 전환될 수 있다.In one embodiment, in the substrate processing apparatus 1000-1 shown in Fig. 3, the supercritical fluid heating apparatus 200-1 comprises a pipe 210-1 through which fluid in a liquid state is heated and heated , And the pipe 210-1 may be formed in a zigzag direction. Accordingly, the fluid introduced into the pipe 210-1 flows quickly and uniformly from the heat source 240 (see FIG. 6) through the wide heat transfer area in the process of flowing in the zigzag direction along the inside of the pipe 210-1. And can be converted to a supercritical fluid.

다른 실시예로, 도 4에 도시된 기판처리장치(1000-2)에서, 초임계유체 가열장치(200-2)는, 액체 상태의 유체가 경유하며 가열되는 배관(210-2)으로 구성되고, 상기 배관(210-2)은 복층의 병렬 구조로 형성될 수 있다. 따라서, 상기 배관(210-2)으로 유입된 유체는 복층의 병렬 유로로 균일하게 분배되어 유동하는 과정에서 열원부(240)로부터 넓은 전열면적을 통하여 열을 신속하고 균일하게 전달받아 초임계유체로 전환될 수 있다.In another embodiment, in the substrate processing apparatus 1000-2 shown in Fig. 4, the supercritical fluid heating apparatus 200-2 is constituted by a pipe 210-2 through which fluid in a liquid state flows and is heated , And the pipe 210-2 may be formed in a multi-layered parallel structure. Accordingly, the fluid introduced into the pipe 210-2 is uniformly distributed through the parallel flow paths of the multiple layers, and the heat is quickly and uniformly transmitted from the heat source unit 240 through the wide heat transfer area, Can be switched.

또 다른 실시예로, 도 5에 도시된 기판처리장치(1000-3)에서, 초임계유체 가열장치(200-3)는, 액체 상태의 유체가 경유하며 가열되는 배관(210-3)으로 구성되고, 상기 배관(210-3)은 코일 형태로 형성될 수 있다. 따라서, 상기 배관(210-3)으로 유입된 유체는 배관(210-3) 내부를 따라 나선 방향으로 유동하는 과정에서 열원부(240)로부터 넓은 전열면적을 통하여 열을 신속하고 균일하게 전달받아 초임계유체로 전환될 수 있다.In another embodiment, in the substrate processing apparatus 1000-3 shown in Fig. 5, the supercritical fluid heating apparatus 200-3 is constituted by a pipe 210-3 through which a liquid fluid passes and is heated And the pipe 210-3 may be formed in a coil shape. Accordingly, the fluid introduced into the pipe 210-3 is rapidly and uniformly transferred from the heat source 240 through the wide heat transfer area in the process of flowing in the spiral direction along the inside of the pipe 210-3, It can be converted to a critical fluid.

상기 배관(210)의 형태는 도 3 내지 도 5에 도시된 실시예 이외에도 설치공간에 대응하여 다양한 형태로 변형실시될 수 있다.The shape of the pipe 210 may be modified in various forms corresponding to the installation space in addition to the embodiments shown in FIGS.

상기 도 3 내지 도 5에 도시된 기판처리장치(1000-1,1000-2,1000-3;1000)는, 초임계유체 가열장치(200-1,200-2,200-3;200)의 배관(210-1,210-2,210-3;210) 형태에 있어서 상이할 뿐이며, 기타의 구성은 동일하게 적용될 수 있다.The substrate processing apparatuses 1000-1, 1000-2, 1000-3, and 1000 shown in FIGS. 3 to 5 are connected to the piping 210-22 of the supercritical fluid heating apparatuses 200-1, 200-2, 210, 210 - 3, 210), and other configurations are equally applicable.

도 6을 참조하면, 상기 초임계유체 가열장치(200)는, 유체가 내부를 따라 유동하는 배관(210)과, 상기 배관(210)을 둘러싸는 전열부(220,230), 및 상기 배관(210)을 직접 또는 간접적으로 가열하여 상기 액체 상태의 유체를 초임계유체로 전환하는 열원부(240)를 포함하여 구성된다.6, the supercritical fluid heating apparatus 200 includes a pipe 210 through which fluid flows, an electric heating unit 220 and 230 surrounding the pipe 210, And a heat source 240 for directly or indirectly heating the fluid to convert the fluid into a supercritical fluid.

상기 전열부(220,230)는, 배관(210)의 상부를 둘러싸는 제1전열부(220)와, 상기 제1전열부(220)와 맞닿으며 배관(210)의 하부를 둘러싸는 제2전열부(230)로 분할되어 구성될 수 있다. 상기 제1전열부(220)의 하부에는 배관(210)의 상부와 대응되는 형상의 제1홈(221)이 형성되고, 상기 제2전열부(230)의 상부에는 배관(210)의 하부와 대응되는 형상의 제2홈(231)이 형성될 수 있다.The heat transfer portions 220 and 230 include a first heat transfer portion 220 surrounding the upper portion of the pipe 210 and a second heat transfer portion 220 contacting the first heat transfer portion 220 and surrounding the lower portion of the pipe 210. [ (230). A first groove 221 having a shape corresponding to the upper portion of the pipe 210 is formed in a lower portion of the first heat transfer portion 220. A lower portion of the pipe 210 is connected to an upper portion of the second heat transfer portion 230 A second groove 231 having a corresponding shape can be formed.

상기 전열부(220,230)에는 배관(210)을 경유하는 유체를 가열하기 위한 열원을 제공하는 열원부(240)가 구비된다. 상기 열원부(240)에서 발생된 열은 상기 전열부(220,230)를 매개로 하여 상기 배관(210)을 간접적으로 가열하게 된다. 상기 전열부(220,230)는 열원부(240)에서 발생된 열을 축열하는 기능을 할 수 있다.The heat transfer units 220 and 230 are provided with a heat source unit 240 that provides a heat source for heating the fluid passing through the pipe 210. The heat generated by the heat source unit 240 indirectly heats the pipe 210 via the heat transfer units 220 and 230. The heat transfer units 220 and 230 may function to store heat generated in the heat source unit 240.

다른 실시예로, 상기 전열부(220,230)의 구성을 생략하고, 상기 배관(210)의 외측면에 열원부(240)가 직접 접촉되어 상기 열원부(240)에서 발생된 열이 배관(210)에 직접적으로 전달되도록 구성할 수도 있다.The heat generated by the heat source 240 may be transmitted to the pipe 210 through the heat source 240 directly contacting the outer surface of the pipe 210. In this case, As shown in FIG.

상기와 같이 본 발명에 따른 기판처리장치(1000-1,1000-2,1000-3;1000)에 구비되는 초임계유체 가열장치(200-1,200-2,200-3;200)는 배관(210-1,210-2,210-3;210)을 벤딩하여 다양한 형태로 변형 실시될 수 있다.As described above, the supercritical fluid heating apparatuses 200-1, 200-2, and 200-3 provided in the substrate processing apparatuses 1000-1, 1000-2, 1000-3, 2, 210-3; 210) may be bent and deformed into various shapes.

종래에는 초임계유체를 초임계 온도로 가열하기 위한 구성으로, 탱크 구조의 유체저장장치를 구비함에 따라 유체를 초임계 온도까지 가열되는데 많은 시간이 소요되고, 유체저장장치 내부의 온도 분포가 전체 영역에 걸쳐서 불균일하여 초임계유체가 충분히 가열되지 않은 상태에서 공정챔버로 공급될 수 있어 공정불량이 유발되는 문제점이 있었다. Conventionally, in order to heat a supercritical fluid to a supercritical temperature, it takes a long time to heat the fluid to the supercritical temperature by providing the fluid storage device of the tank structure, The supercritical fluid can be supplied to the process chamber in a state in which the supercritical fluid is not sufficiently heated, resulting in a problem of causing a process failure.

이에 반해, 본 발명에서는 유체가 단면적이 작은 관로를 가지며 길게 연장된 배관(210-1,210-2,210-3;210)을 경유하는 과정에서 충분히 넓은 전열면적을 통하여 열원부(240)에 의해 직접 또는 간접적으로 가열되어 초임계유체로 전환되도록 구성함으로써, 공정챔버(300)로 공급되는 초임계유체를 설정된 온도에 맞추어 신속하고 안정적으로 공급함으로써 공정 시간을 단축함과 아울러 기판 처리 공정의 신뢰도를 향상시킬 수 있다.In contrast, in the present invention, the fluid is directly or indirectly supplied by the heat source unit 240 through a sufficiently large heat transfer area in a process of passing through long piping 210-1, 210-2, 210-3, So that the supercritical fluid supplied to the process chamber 300 can be quickly and stably supplied to the set temperature, thereby shortening the process time and improving the reliability of the substrate processing process have.

일실시예로, 상기 배관(210-1,210-2,210-3;210)은, 배관(210-1,210-2,210-3;210) 내부의 체적이 공정챔버(300) 내부의 기판처리공간(S)의 체적보다 1.5배 이상이 되도록 설계될 수 있다. 이 경우 상기 배관(210-1,210-2,210-3;210)을 경유한 초임계유체가 제1공급라인(402)과 제2공급라인(403)을 통하여 공정챔버(300)로 공급됨에 있어서 초임계유체의 유량부족에 따른 공급의 중단 없이 충분한 유량의 초임계유체를 연속적으로 공급할 수 있다.The volume of the inside of the piping 210-1, 210-2, 210-3 and 210 is smaller than the volume of the inside of the processing space S in the processing chamber 300 It can be designed to be 1.5 times more than the volume. In this case, the supercritical fluid passing through the pipes 210-1, 210-2 and 210-3 is supplied to the process chamber 300 through the first supply line 402 and the second supply line 403, It is possible to continuously supply the supercritical fluid at a sufficient flow rate without stopping the supply due to the lack of the flow rate of the fluid.

한편, 도 6과 도 7을 참조하면, 상기 초임계유체 가열장치(200)에는, 상기 배관(210)을 경유하는 유체의 온도를 감지하는 온도센서(201)와, 상기 배관(210)을 경유하는 유체의 압력을 감지하는 압력센서(202)가 구비될 수 있다.6 and 7, the supercritical fluid heating apparatus 200 includes a temperature sensor 201 for sensing the temperature of the fluid passing through the pipe 210, And a pressure sensor 202 for sensing the pressure of the fluid.

그리고, 상기 온도센서(201)에서 감지된 온도와, 상기 압력센서(202)에서 감지된 압력을 기준으로 상기 열원부(240)와 고압펌프(100)를 제어하는 제어부(500)를 더 포함할 수 있다. 즉, 상기 제어부(500)는 온도센서(201)에서 감지되는 온도가 설정온도에 도달할 때까지 상기 열원부(240)가 발열되도록 제어하고, 압력센서(202)에서 감지된 압력이 설정압력에 도달할 때까지 고압펌프(100)가 가동되도록 제어할 수 있다. 이때, 상기 설정온도는 유체의 임계점 온도보다 높은 공정챔버(300)에서의 공정온도로 설정되고, 상기 설정압력은 유체의 임계점 압력보다 높은 압력으로 설정되며, 공정챔버(300)에서의 공정압력과 동등한 수준으로 설정되거나 공정압력보다 더 높은 압력으로 설정될 수 있다.The control unit 500 further includes a controller 500 for controlling the heat source unit 240 and the high pressure pump 100 based on the temperature sensed by the temperature sensor 201 and the pressure sensed by the pressure sensor 202 . That is, the control unit 500 controls the heat source unit 240 to generate heat until the temperature sensed by the temperature sensor 201 reaches the set temperature. When the pressure sensed by the pressure sensor 202 reaches the set pressure The high-pressure pump 100 can be controlled to be operated until it reaches. At this time, the set temperature is set to a process temperature in the process chamber 300 higher than the critical point temperature of the fluid, the set pressure is set to a pressure higher than the critical point pressure of the fluid, and the process pressure in the process chamber 300 It can be set at an equivalent level or set to a pressure higher than the process pressure.

또한, 상기 제어부(500)는 상기 온도센서(201)에서 감지된 온도와, 상기 압력센서(202)에서 감지된 압력을 기준으로 상기 제1,2개폐밸브(410,420)와 제1,2압력조절부(420)를 제어할 수 있다. 즉, 상기 제어부(500)는 온도센서(201)에서 감지되는 온도가 설정온도에 도달할 때까지 제1,2개폐밸브(410,420)가 닫힌 상태를 유지하도록 하고, 온도센서(201)에서 감지되는 온도가 설정온도에 도달하게 되면 제1,2개폐밸브(410,420)가 개방되도록 제어할 수 있다. The control unit 500 controls the first and second opening and closing valves 410 and 420 and the first and second pressure regulating valves 210 and 220 based on the temperature sensed by the temperature sensor 201 and the pressure sensed by the pressure sensor 202. [ The control unit 420 can control the display unit. That is, the controller 500 keeps the first and second opening / closing valves 410 and 420 closed until the temperature sensed by the temperature sensor 201 reaches the set temperature, When the temperature reaches the set temperature, the first and second opening / closing valves 410 and 420 can be controlled to be opened.

또한, 상기 제어부(500)는 압력센서(202)에서 감지된 압력이 공정챔버(300) 내부의 공정압력보다 높은 경우에는 제1,2공급라인(402,403)을 통하여 공정챔버(300)로 공급되는 초임계유체의 압력이 공정챔버(300) 내부의 공정압력과 동일한 수준이 되도록 초임계유체의 압력을 조절함으로써 공정챔버(300) 내부의 압력이 공정압력을 유지하도록 제어하게 된다.When the pressure sensed by the pressure sensor 202 is higher than the process pressure inside the process chamber 300, the controller 500 supplies the process chamber 300 with the first and second supply lines 402 and 403 The pressure inside the process chamber 300 is controlled to maintain the process pressure by controlling the pressure of the supercritical fluid such that the pressure of the supercritical fluid is equal to the process pressure inside the process chamber 300. [

한편, 도 8을 참조하면, 상기 초임계유체 가열장치(200)는 공정챔버(300)의 하측에 마련되는 설비실(1000a)에 설치될 수 있으며, 전술한 바와 같이 본 발명의 초임계유체 가열장치(200)는 배관(210)을 벤딩하여 구성되므로, 설비실(1000a) 내부에 작은 점유면적을 가지며 설치될 수 있으므로, 다양한 부품들이 설치되는 설비실(1000a) 내부의 공간 활용도를 향상시킬 수 있다. 8, the supercritical fluid heating apparatus 200 may be installed in a facility room 1000a provided below the process chamber 300. As described above, the supercritical fluid heating apparatus 200 of the present invention Since the apparatus 200 is constructed by bending the pipe 210, it can be installed with a small occupied area inside the equipment room 1000a, thereby improving the space utilization inside the equipment room 1000a where various parts are installed have.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구되는 본 발명의 기술적 사상에 벗어남 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 자명한 변형실시가 가능하며, 이러한 변형실시는 본 발명의 범위에 속한다.As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various changes and modifications may be made without departing from the scope of the present invention as defined in the appended claims. And such modifications are within the scope of the present invention.

1 : 초임계유체 공급원 2 : 초임계유체 응축기
3 : 고압펌프 4 : 초임계유체 가열탱크
5 : 공정챔버 10 : 초임계유체 공급시스템
11 : 유체저장장치 12 : 베젤(공정챔버)
13 : 원액 탱크 14 : 제1 온도 제어부
15 : 제2 온도 제어부 100 : 고압펌프
200,200-1,200-2,200-3 : 초임계유체 가열장치
201 : 온도센서 202 : 압력센서
210,210-1,210-2,210-3 : 배관 220 : 제1전열부
221 : 제1홈 230 : 제2전열부
231 : 제2홈 240 : 열원부
300 : 공정챔버 301 : 제1유입구
302 : 제2유입구 303 : 배출구
310 : 하우징 320 : 기판지지부
401 : 유입라인 402 : 제1공급라인
403 : 제2공급라인 404 : 배출라인
410 : 제1개폐밸브 420 : 제1압력조절부
430 : 제2개폐밸브 440 : 제2압력조절부
450 : 배출밸브 500 : 제어부
1000-1,1000-2,1000-3 : 기판처리장치 1000a : 설비실
S : 기판처리공간 W : 기판1: supercritical fluid source 2: supercritical fluid condenser
3: High-pressure pump 4: Supercritical fluid heating tank
5: process chamber 10: supercritical fluid supply system
11: fluid storage device 12: bezel (process chamber)
13: undiluted solution tank 14: first temperature control unit
15: second temperature control unit 100: high pressure pump
200, 200-1, 200-2, 200-3: supercritical fluid heating device
201: Temperature sensor 202: Pressure sensor
210, 210-1, 210-2, and 210-3: piping 220:
221: first groove 230: second heat transfer part
231: second groove 240: heat source part
300: process chamber 301: first inlet
302: second inlet 303: outlet
310: housing 320:
401: inflow line 402: first supply line
403: second supply line 404: discharge line
410: first opening / closing valve 420: first pressure regulating portion
430: second opening / closing valve 440: second pressure regulating portion
450: Discharge valve 500:
1000-1,1000-2,1000-3: substrate processing apparatus 1000a: facility room
S: substrate processing space W: substrate

Claims (14)

액체 상태의 유체가 경유하는 배관;
상기 배관을 직접 또는 간접적으로 가열하여 상기 액체 상태의 유체를 초임계유체로 전환하는 열원부;
를 포함하는 초임계유체 가열장치.A pipe through which a fluid in a liquid state passes;
A heat source unit for directly or indirectly heating the pipe to convert the liquid state fluid into a supercritical fluid;
Wherein the supercritical fluid heating apparatus comprises: 제1항에 있어서,
상기 배관을 둘러싸는 전열부를 더 포함하고,
상기 열원부는 상기 전열부를 통해 상기 배관을 간접적으로 가열하는 초임계유체 가열장치.The method according to claim 1,
Further comprising a heat transfer portion surrounding the pipe,
Wherein the heat source unit indirectly heats the pipe through the heat transfer unit. 제1항에 있어서,
상기 배관은 지그재그 방향으로 형성된 것을 특징으로 하는 초임계유체 가열장치.The method according to claim 1,
Wherein the pipe is formed in a zigzag direction. 제1항에 있어서,
상기 배관은 복층의 병렬 구조로 형성된 것을 특징으로 하는 초임계유체 가열장치.The method according to claim 1,
Wherein the pipe is formed in a multi-layered parallel structure. 제1항에 있어서,
상기 배관은 코일 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 초임계유체 가열장치.The method according to claim 1,
Wherein the pipe is formed in a coil shape. 제1항에 있어서,
상기 초임계유체는 초임계 이산화탄소인 것을 특징으로 하는 초임계유체 가열장치.The method according to claim 1,
Wherein the supercritical fluid is supercritical carbon dioxide. 초임계유체를 이용하여 기판의 처리가 이루어지는 기판처리장치에 있어서,
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 초임계유체 가열장치;
상기 초임계유체 가열장치로 공급되는 유체를 임계압력 이상으로 가압하는 고압펌프; 및
상기 초임계유체 가열장치로부터 공급되는 초임계유체를 이용하여 기판을 처리하는 공정챔버;
를 포함하는 기판처리장치. 1. A substrate processing apparatus for processing a substrate by using a supercritical fluid,
The supercritical fluid heating apparatus according to any one of claims 1 to 6,
A high pressure pump for pressurizing the fluid supplied to the supercritical fluid heating device beyond a critical pressure; And
A process chamber for processing the substrate using supercritical fluid supplied from the supercritical fluid heating device;
And the substrate processing apparatus. 제7항에 있어서,
상기 초임계유체 가열장치와 상기 공정챔버 사이에는 초임계유체가 공급되는 공급라인이 구비되고,
상기 공급라인에는, 초임계유체의 공급을 단속하는 개폐밸브와, 상기 공정챔버 내부의 압력을 일정한 공정압력으로 유지시키기 위해 상기 공정챔버로 공급되는 초임계유체의 압력을 조절하는 압력조절부가 구비된 것을 특징으로 하는 기판처리장치.8. The method of claim 7,
Between the supercritical fluid heating device and the process chamber, a supercritical fluid supply line is provided,
The supply line is provided with an on-off valve for interrupting the supply of the supercritical fluid and a pressure regulator for regulating the pressure of the supercritical fluid supplied to the process chamber to maintain the pressure inside the process chamber at a constant process pressure And the substrate processing apparatus. 제8항에 있어서,
상기 초임계유체 가열장치에는, 상기 배관을 경유하는 유체의 온도를 감지하는 온도센서와, 상기 배관을 경유하는 유체의 압력을 감지하는 압력센서가 구비된 것을 특징으로 하는 기판처리장치.9. The method of claim 8,
Wherein the supercritical fluid heating apparatus is provided with a temperature sensor for sensing the temperature of the fluid passing through the pipe and a pressure sensor for sensing the pressure of the fluid passing through the pipe. 제9항에 있어서,
상기 온도센서에서 감지된 온도와, 상기 압력센서에서 감지된 압력을 기준으로 상기 열원부와 고압펌프를 제어하는 제어부를 더 포함하는 기판처리장치.10. The method of claim 9,
And a control unit for controlling the heat source unit and the high-pressure pump based on a temperature sensed by the temperature sensor and a pressure sensed by the pressure sensor. 제10항에 있어서,
상기 제어부는 상기 온도센서에서 감지된 온도와, 상기 압력센서에서 감지된 압력을 기준으로 상기 개폐밸브와 압력조절부를 제어하는 기판처리장치.11. The method of claim 10,
Wherein the controller controls the on-off valve and the pressure controller based on a temperature sensed by the temperature sensor and a pressure sensed by the pressure sensor. 제7항에 있어서,
상기 초임계유체 가열장치의 배관은, 상기 배관 내부의 체적이 상기 공정챔버 내부의 체적보다 1.5배 이상인 것을 특징으로 하는 기판처리장치.8. The method of claim 7,
Wherein the piping of the supercritical fluid heating apparatus has a volume inside the piping that is 1.5 times or more the volume inside the processing chamber. 제7항에 있어서,
상기 초임계유체 가열장치는 상기 공정챔버의 하측에 마련되는 설비실에 설치되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.8. The method of claim 7,
Wherein the supercritical fluid heating device is installed in a facility room provided below the process chamber. 제7항에 있어서,
상기 초임계유체는 초임계 이산화탄소인 것을 특징으로 하는 기판처리장치.8. The method of claim 7,
Wherein the supercritical fluid is supercritical carbon dioxide.
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