KR20220054494A - 유체 공급 유닛 및 기판 처리 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기판을 처리하는 장치를 제공한다. 일 실시 예에 있어서, 기판 처리 장치는, 내부에 처리 공간을 가지는 공정 챔버와; 처리 공간 내에서 기판을 지지하는 지지유닛과; 처리 공간으로 초임계 유체를 공급하는 유체 공급 유닛을 포함하고, 유체 공급 유닛은, 초임계 유체를 처리 공간으로 공급하는 공급관과; 공급관으로부터 공급된 초임계 유체를 처리 공간으로 확산시키는 샤워헤드를 포함하고, 샤워헤드는, 공급관과 처리 공간 사이에 버퍼 공간을 형성하며 제1홀이 형성되는 제1플레이트와; 제1플레이트와 공급관 사이에 배치되어 버퍼 공간을 제1버퍼 공간과 제2버퍼 공간으로 구획하며 제2홀이 형성되는 제2플레이트를 포함할 수 있다.

Description

유체 공급 유닛 및 기판 처리 장치{FLUID SUPPLYING UNIT AND APPARATUS FOR TREATING SUBSTRATE HAVING THE SAME}

본 발명은 유체 공급 유닛 및 기판을 처리하는 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 초임계 유체를 공급하는 유체 공급 유닛과 이를 가지는 기판을 처리하는 장치에 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. 상기의 공정들을 수행하면서 상기 회로 패턴이 형성된 기판의 상부면에 각종 이물질이 부착되므로, 상기 공정들 사이에 기판 상의 이물질을 제거하는 세정 공정이 수행된다.

일반적으로 세정 공정은 케미칼을 기판에 공급하여 기판 상의 이물질을 제거하는 케미칼 처리, 순수를 기판에 공급하여 기판 상에 잔류하는 케미칼을 제거하는 린스 처리, 그리고 기판 상에 잔류하는 순수를 제거하는 건조 처리를 포함한다.

기판의 건조 처리를 위해 초임계 유체가 사용된다. 일 예에 의하면, 기판 상의 순수를 유기용제로 치환한 다음, 고압 챔버 내에서 초임계 유체를 기판의 상부면에 공급하여 기판 상에 남아있는 유기용제를 초임계 유체에 용해시켜 기판으로부터 제거한다. 유기용제로 이소프로필알코올(isopropyl alcohol; 이하, IPA)이 사용되는 경우, 초임계 유체로는 임계 온도 및 임계 압력이 상대적으로 낮고, IPA가 잘 용해되는 이산화탄소(CO2)가 사용된다.

초임계 유체를 이용한 기판의 처리는 다음과 같다. 기판이 고압 챔버 내로 반입되면, 고압 챔버 내로 초임계 상태의 이산화탄소가 공급되어 고압 챔버 내부를 가압하고, 이후 초임계 유체의 공급 및 고압 챔버 내의 배기를 반복하면서 초임계 유체로 기판을 처리한다. 그리고 기판의 처리가 완료되면, 고압 챔버 내부를 배기하여 감압한다.

도 1은 종래의 초임계를 이용한 기판 처리 장치(1)를 나타낸다. 도 1을 참조하면, 종래의 초임계를 이용한 기판의 건조 공정에서는, 기판(W)이 놓이는 처리 공간(50)으로 유체 공급 유닛(40)이 초임계 유체를 공급한다.

공정 챔버(50)는 상부 챔버(52)와 하부 챔버(55)를 가진다. 상부 챔버(52)와 하부 챔버(55)는 조합되어 처리 공간(50)을 형성한다. 유체 공급 유닛(40)은, 메인 상부 공급 라인(41) 그리고 하부 공급 라인(44)을 갖는다. 상부 공급 라인(41)은 상부 챔버(52)에 연결되고, 하부 공급 라인(44)은 하부 챔버(54)에 연결된다. 상부 공급 라인(41)과 하부 공급 라인(44)은 각각 상부 공급관(42) 그리고 하부 공급관(44)을 통해 처리 공간(50)으로 초임계 유체를 공급한다.

다만, 상부 공급관(42)과 하부 공급관(44)은 각각 기판(W)의 중앙 영역에 대응되는 영역에 위치하는 바 처리 공간(50)으로 초임계 유체를 고르게 공급할 수 없어, 기판(W)의 전면을 초임계 유체로 균일하게 처리할 수 없는 문제가 있다. 또한, 초임계 유체를 처리 공간(50)으로 공급하는 과정에서 초임계 유체의 단열 팽창에 의한 온도 하강이 발생하여 초임계 유체를 원하는 공정 온도로 맞추기 어려운 문제가 있다.

본 발명은 초임계 유체를 이용하여 기판을 처리 시, 초임계 유체로 기판을 균일하게 처리할 수 있는 유체 공급 유닛 및 기판 처리 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.

또한, 본 발명은, 초임계 유체를 기판이 놓이는 처리 공간으로 공급할 시에, 초임계 유체의 단열 팽창에 의한 온도 하강을 최소화할 수 있는 유체 공급 유닛 및 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, 내부에 처리 공간을 가지는 공정 챔버와; 처리 공간 내에서 기판을 지지하는 지지유닛과; 처리 공간으로 초임계 유체를 공급하는 유체 공급 유닛을 포함하고, 유체 공급 유닛은, 초임계 유체를 처리 공간으로 공급하는 공급관과; 공급관으로부터 공급된 초임계 유체를 처리 공간으로 확산시키는 샤워헤드를 포함하고, 샤워헤드는, 공급관과 처리 공간 사이에 버퍼 공간을 형성하며 제1홀이 형성되는 제1플레이트와; 제1플레이트와 공급관 사이에 배치되어 버퍼 공간을 제1버퍼 공간과 제2버퍼 공간으로 구획하며 제2홀이 형성되는 제2플레이트를 포함할 수 있다.

일 실시 예에 있어서, 제1홀의 직경과 제2홀의 직경은 상이하게 제공될 수 있다.

일 실시 예에 있어서, 제2홀의 직경은 제1홀의 직경보다 크게 제공될 수 있다.

일 실시 예에 있어서, 제1홀과 제2홀의 개수는 상이하게 제공될 수 있다.

일 실시 예에 있어서, 제1홀의 개수는 제2홀의 개수보다 많게 제공될 수 있다.

일 실시 예에 있어서, 제1버퍼 공간은 제2버퍼 공간보다 공급관에 가깝게 위치하고, 제1버퍼 공간은 제2버퍼 공간보다 부피가 크게 제공될 수 있다.

일 실시 예에 있어서, 공정 챔버는, 서로 조합되어 내부에 처리 공간을 형성하는 상부 챔버와 하부 챔버를 포함하고, 공급관은 상부 챔버의 중앙 영역에 형성될 수 있다.

일 실시 예에 있어서, 제1플레이트와 제2플레이트는 금속 재질로 제공될 수 있다.

또한, 본 발명은 유체 공급 유닛을 제공한다. 일 실시예에서, 유체 공급 유닛은, 초임계 유체를 처리 공간으로 공급하는 공급관과; 공급관으로부터 공급된 초임계 유체를 처리 공간으로 확산시키는 샤워헤드를 포함하고, 샤워헤드는, 공급관과 처리 공간 사이에 버퍼 공간을 형성하며 제1홀이 형성되는 제1플레이트와; 제1플레이트와 공급관 사이에 배치되어 버퍼 공간을 제1버퍼 공간과 제2버퍼 공간으로 구획하며 제2홀이 형성되는 제2플레이트를 포함할 수 있다.

일 실시 예에 있어서, 제1홀의 직경과 제2홀의 직경은 상이하게 제공될 수 있다.

일 실시 예에 있어서, 제2홀의 직경은 제1홀의 직경보다 크게 제공될 수 있다.

일 실시 예에 있어서, 제1홀과 제2홀의 개수는 상이하게 제공될 수 있다.

일 실시 예에 있어서, 제1홀의 개수는 제2홀의 개수보다 많게 제공될 수 있다.

일 실시 예에 있어서, 제1버퍼 공간은 제2버퍼 공간보다 공급관에 가깝게 위치하고, 제1버퍼 공간은 제2버퍼 공간보다 부피가 크게 제공될 수 있다.

일 실시 예에 있어서, 제1플레이트와 제2플레이트는 금속 재질로 제공될 수 있다.

본 발명은 초임계 유체를 이용하여 기판을 처리 시, 초임계 유체로 기판을 균일하게 처리할 수 있다.

또한, 본 발명은, 초임계 유체를 기판이 놓이는 처리 공간으로 공급할 시에, 초임계 유체의 단열 팽창에 의한 온도 하강을 최소화할 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 일반적인 기판 처리 장치를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 보여주는 평면도이다.
도 3은 도 2의 액 처리 장치의 일 실시예를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 4는 도 1의 초임계 장치의 일 실시예를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 5는 도 1의 초임계 장치의 다른 실시예를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 6은 도 5의 샤워헤드를 보여주는 사시도이다.
도 7 내지 도 9는 각각 본 발명의 유체 공급 유닛에 의해 처리 공간으로 초임계 유체가 공급되는 모습을 순차적으로 보여주는 도면이다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장된 것이다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 보여주는 평면도이다. 도 2를 참조하면, 기판 처리 시스템은 인덱스 모듈(10), 처리 모듈(20), 그리고 제어기(미도시)를 포함한다. 일 실시예에 의하면, 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 일체 식 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 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 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 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 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 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 장치(500)들은 반송 장치(300)의 양측에 배치되며, 액 처리 장치(400)들은 초임계 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 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 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 3은 도 2의 액 처리 장치(400)의 일 실시예를 개략적으로 보여주는 도면이다. 도 3을 참조하면, 액 처리 장치(400)는 하우징(410), 컵(420), 지지 부재(440), 액 공급 유닛(460), 승강 유닛(480) 및 제어기(40)를 가진다. 제어기(40)는 액 공급 유닛(460), 지지 부재(440) 및 승강 유닛(480)의 동작을 제어한다. 하우징(410)은 대체로 직육면체 형상으로 제공된다. 컵(420), 지지 부재(440), 그리고 액 공급 유닛(460)은 하우징(410) 내에 배치된다.

컵(420)은 상부가 개방된 처리공간을 가지고, 기판(W)은 처리공간 내에서 액 처리된다. 지지 부재(440)는 처리공간 내에서 기판(W)을 지지한다. 액 공급 유닛(460)은 지지 부재(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 부재(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 부재(440)를 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 부재(440)를 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 부재(440)는 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 부재(440)로부터 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 장치(500)에서 사용되는 초임계 유체에 잘 용해되는 액일 수 있다. 예컨대, 제3액은 제2액에 비해 초임계 장치(500)에서 사용되는 초임계 유체에 잘 용해되는 액일 수 있다. 일 예에 의하면, 제3액은 유기용제일 수 있다. 유기용제는 이소프로필알코올(IPA)일 수 있다. 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 분리회수할 수 있다. 상술한 바와 달리, 컵(420)은 고정 설치되고, 승강 유닛(480)은 지지 부재(440)를 상하 방향으로 이동시킬 수 있다.

도 4는 도 2의 초임계 장치(500)의 일 실시예를 개략적으로 보여주는 도면이다. 일 실시예에 의하면, 초임계 장치(500)는 초임계 유체를 이용하여 기판(W) 상의 액을 제거한다. 일 실시예에 따르면, 기판(W) 상의 액은 이소프로필 알코올(IPA)이다. 초임계 장치(500)는 초임계 유체를 기판 상에 공급하여 기판(W) 상의 IPA를 초임계 유체에 용해시켜 기판(W)으로부터 IPA를 제거한다.

초임계 장치(500)는 공정 챔버(520), 유체 공급 유닛(560), 지지 유닛(580) 그리고 배기 유닛(550)을 포함한다.

공정 챔버(520)는 내부에서 기판(W)을 세정하는 세정 공정이 수행되는 처리 공간(502)을 제공한다. 공정 챔버(520)는 상부 챔버(522)와 하부 챔버(524)를가지며, 상부 챔버(522)와 하부 챔버(524)는 서로 조합되어 상술한 처리 공간(502)을 제공한다. 일 예에서, 상부 챔버(522)는 하부 챔버(524)의 상부에 제공된다. 일 예에서, 상부 챔버(522)는 그 위치가 고정되고, 하부 챔버(524)는 실린더와 같은 구동부재(590)에 의해 승하강될 수 있다. 하부 챔버(524)가 상부 챔버(522)로부터 이격되면 처리 공간(502)이 개방되고, 이 때 기판(W)이 반입 또는 반출된다. 선택적으로, 하부 챔버(524)는 그 위치가 고정되고, 상부 챔버(522)는 실린더와 같은 구동부재(590)에 의해 승하강될 수 있다.

처리 공간(502) 내부에서 기판(W)을 세정하는 세정 공정 진행 시에는 하부 챔버(524)가 상부 챔버(522)에 밀착되어 처리 공간(502)이 외부로부터 밀폐된다. 공정 챔버(520)의 벽 내부에는 히터(525)가 제공된다. 히터(525)는 공정 챔버(520)의 내부공간 내로 공급된 유체가 초임계 상태를 유지하도록 공정 챔버(520)의 처리 공간(502)을 가열한다. 처리 공간(502)의 내부는 초임계 유체에 의한 분위기가 형성된다.

지지 유닛(580)은 공정 챔버(520)의 처리 공간(502) 내에서 기판(W)을 지지한다. 공정 챔버(520)의 처리 공간(502)으로 반입된 기판(W)은 지지 유닛(580)에 놓인다. 일 예에 의하면, 기판(W)은 패턴면이 상부를 향하도록 지지 유닛(580)에 의해 지지된다.

유체 공급 유닛(560)은 공정 챔버(520)의 처리 공간(502)으로 기판 처리를 위한 세정 유체를 공급한다. 일 예에 의하면, 유체 공급 유닛(560)은 메인 공급 라인(562), 상부 공급 라인(564), 하부 공급 라인(566) 그리고 샤워헤드(570)를 가진다. 메인 공급 라인(562)은 유체 공급원(미도시)에 연결되어 처리 공간(502)으로 초임계 유체를 공급한다. 상부 공급 라인(564)과 하부 공급 라인(566)은 메인 공급 라인(562)으로부터 분기된다. 상부 공급 라인(564)은 상부 공급관(565)에 연결된다. 하부 공급 라인(566)은 하부 공급관(567)에 연결된다. 일 예에서, 상부 공급관(565)은 상부 챔버(522)의 중앙에 형성되고, 하부 공급관(567)은 하부 챔버(524)의 중앙에 형성된다. 이에, 상부 공급 라인(564)은 상부 챔버(522)의 중앙에 결합되고, 하부 공급 라인(566)은 하부 챔버(524)의 중앙에 결합될 수 있다.

배기 유닛(550)은, 배기관(551)과 배기 라인(552)를 포함한다. 일 예에서, 하부 챔버(524)에는 배기 라인(552)이 결합된다. 배기 라인(552)은 배기관(551)에 연결된다. 일 예에서, 배기관(551)은 하부 챔버(524)의 중앙에 형성될 수 있다. 공정 챔버(520)의 처리 공간(502) 내의 초임계 유체는 배기 라인(552)을 통해서 공정 챔버(520)의 외부로 배기된다.

이하, 도 4 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 샤워헤드(570)에 대해 자세히 설명한다. 상술한 바와 같이, 도 4는 도 1의 초임계 장치(500)의 일 실시예를 개략적으로 보여주는 도면이고, 도 5는 도 1의 초임계 장치(500)의 다른 실시예를 개략적으로 보여주는 도면이고, 도 6은 도 5의 샤워헤드(570)를 보여주는 사시도이다.

샤워헤드(570)는, 초임계 유체를 처리 공간(502)으로 확산시킨다. 일 예에서, 샤워헤드(570)는 상부 챔버(522)에 결합되어 상부 공급관(565)으로부터 공급되는 초임계 유체를 확산시킨다. 선택적으로, 샤워헤드(570)는 하부 챔버(524)에 결합되어 하부 공급관(567)으로부터 공급되는 초임계 유체를 확산시킬 수 있다.

일 예에서, 샤워헤드(570)는 제1플레이트(575)와 제2플레이트(573)를 갖는다. 제1플레이트(575)는, 상부 공급관(565)과 처리 공간(502) 사이에 버퍼 공간(571)을 형성한다. 제1플레이트(575)에는 제1홀(578)이 형성된다. 제1홀(578)을 통해 버퍼 공간(571)과 처리 공간(502)이 연통된다. 제1플레이트(575)는 상부 공급관(565)으로부터 공급된 초임계 유체가 바로 처리 공간(502)으로 공급되지 않고 버퍼 공간(571) 내에서 확산된 뒤에 제1홀(578)을 통해 처리 공간(502)으로 공급되도록 한다. 일 예에서, 제1플레이트(575)와 제2플레이트(573)는 열전달 계수가 높은 재질로 제공될 수 있다. 일 예에서, 제1플레이트(575)와 제2플레이트(573)는 금속 재질로 제공될 수 있다. 예컨대, 제1플레이트(575)와 제2플레이트(573)는 스테인리스로 제공될 수 있다.

일 예에서, 버퍼 공간(571)은 복수의 공간으로 구획될 수 있다. 일 예에서, 버퍼 공간(571)은 제1버퍼 공간(572)과 제2버퍼 공간(574)을 갖는다. 예컨대, 제2플레이트(573)는, 버퍼 공간을 제1버퍼 공간(572)과 제2버퍼 공간(574)으로 구획한다. 제2플레이트(573)는, 제1플레이트(575)와 상부 공급관(565) 사이에 배치된다. 이에, 연직 방향으로 상부 공급관(565), 제2플레이트(573) 그리고 제1플레이트(575)가 순차적으로 놓인다. 제1플레이트(575)와 제2플레이트(573)는 사이트 플레이트에 의해 연결된다. 사이드 플레이트(579)는 상부 챔버(522)에 결합되어 샤워헤드(570)를 상부 챔버(522)에 고정시킨다. 제2플레이트(573)에는 제2홀(576)이 형성된다. 제2홀(576)을 통해 제1버퍼 공간(572)과 제2버퍼 공간(574)이 연통된다. 일 예에서, 제1버퍼 공간(572)은 제2버퍼 공간(574) 보다 상부 공급관(565)에 가깝게 위치한다. 상부 공급관(565)을 통해 제1버퍼 공간(572)으로 공급된 초임계 유체는 제2홀(576)을 통해 제2버퍼 공간(574)으로 1차 확산된다. 이후에, 제2버퍼 공간(574)으로 확산된 초임계 유체는 제1홀(578)을 통해 처리 공간(502)으로 2차 확산된다.

일 예에서, 제1홀(578)과 제2홀(576)의 개수는 상이하게 제공될 수 있다. 예컨대, 도 4 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 일 예에서, 제1홀(578)의 개수는 제2홀(576)의 개수보다 많게 제공될 수 있다. 일 예에서, 제1홀(578)의 직경과 제2홀(576)의 직경은 상이하게 제공될 수 있다. 예컨대, 제2홀(576)의 직경은 제1홀(578)의 직경보다 크게 제공될 수 있다. 일 예에서, 도 6에 도시된 바와 같이 제1버퍼 공간(572)은 제2버퍼 공간(574)보다 부피가 크게 제공될 수 있다.

도 7 내지 도 9는 각각 본 발명의 유체 공급 유닛(560)에 의해 처리 공간(502)으로 초임계 유체가 공급되는 모습을 순차적으로 보여주는 도면이다. 도 7을 참조하면, 상부 공급관(565)으로부터 토출된 초임계 유체는 곧바로 처리 공간(502)으로 이동되지 않고 제1버퍼 공간(572)으로 확산된다. 이후에, 제1버퍼 공간(572) 내부의 압력이 상승하면, 제1버퍼 공간(572) 내부의 초임계 유체는 제2홀(576)을 통과하여 제2버퍼 공간(574)으로 확산된다. 초임계 유체가 제2홀(576)을 통과하면, 초임계 유체는 제2홀(576)을 따라 제2버퍼 공간(574) 내부에서 균일한 흐름을 형성한다.

도 8을 참조하면, 제2버퍼 공간(574)으로 확산된 초임계 유체는 제1플레이트(575)와 충돌한다. 이후에, 제2버퍼 공간(574)의 내부의 압력이 상승하면, 제2버퍼 공간(574) 내부의 초임계 유체는 제1홀(578)을 통과하여 도 9에 도시된 바와 같이 처리 공간(502)으로 확산된다. 초임계 유체가 제1홀(578)을 통과하면, 초임계 유체는 제1홀(578)을 따라 처리 공간(502)에서 균일한 흐름을 형성한다. 즉, 초임계 유체는 제2홀(576)을 통과하며 1차적으로 균일한 흐름을 형성하고 이후에 제1홀(578)을 통과하며 2차적으로 균일한 흐름을 형성한다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 제2홀(576)의 직경과 제1홀(578)의 직경은 상이하게 제공된다. 일 예에서, 제1홀(578)과 제2홀(576)의 직경 또는 개수를 조절하여 제2버퍼 공간(574) 또는 처리 공간(502)으로 확산되는 초임계 유체의 흐름을 조절할 수 있다. 일 예에서, 제2홀(576)의 직경은 제1홀(578)의 직경보다 크게 제공되고, 제1홀(578)의 개수는 제2홀(576)의 개수보다 많게 제공된다. 또한, 제1버퍼 공간(572)은 제2버퍼 공간(574)보다 넓게 제공된다. 이에, 제1홀(578)은 제2홀(576)보다 초임계 유체가 촘촘히 널리 퍼지도록 하고, 제1버퍼 공간(572) 보다 제2버퍼 공간(574) 그리고 처리 공간(502)에서 초임계 유체가 촘촘히 널리 퍼지도록 한다. 이에, 초임계 유체가 제2홀(576)과 제1홀(578)을 순차적으로 거치며 처리 공간(502)에서 균일한 흐름을 형성한다. 이에, 기판이 초임계 유체에 의해 균등하게 처리될 수 있는 이점이 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 초임계 유체가 처리 공간(502)으로 공급될 때, 초임계 유체가 열전달률이 높은 제1플레이트(575)와 제2플레이트(573)를 접한다. 또한, 제1플레이트(575)와 제2플레이트(573) 각각에 홀을 제공하여, 초임계 유체가 각 홀을 통해 처리 공간(502)으로 공급될 수 있도록 한다. 이에, 초임계 유체가 처리 공간(502)으로 공급되되, 열전달률이 높은 제1플레이트(575)와 제2플레이트(573)를 접하는 시간을 늘려 초임계 유체는 단열 팽창에 의한 온도 하강의 영향이 줄어들 수 있는 이점이 있다.

상술한 예에서는 제2홀(576)과 제1홀(578)의 직경은 상이하게 제공되는 것으로 설명하였다. 그러나 다른 예에서, 제2홀(576)과 제1홀(578)의 직경은 동일하게 제공될 수 있다. 선택적으로, 제2홀(576)의 직경이 제1홀(578)의 직경보다 작게 제공될 수 있다. 또한, 상술한 예에서는, 제1홀(578)의 개수는 제2홀(576)의 개수보다 많게 제공되는 것으로 설명하였다. 그러나, 제2홀(576)과 제1홀(578)의 직경과 개수는 처리 공간(502) 내의 기류를 제어하거나 처리 공간(502) 내의 압력 분배를 위해 다양하게 제공될 수 있다.

상술한 예에서는, 제1버퍼 공간(572)은 제2버퍼 공간(574)보다 넓게 제공되는 것으로 설명하였다. 그러나, 다른 예에서, 처리 공간(502) 내의 기류를 제어하거나 처리 공간(502) 내의 압력 분배를 위해 제1플레이트(575)와 제2플레이트(573)의 위치는 변경될 수 있다.

상술한 예에서는, 샤워헤드(570)는 제1플레이트(575)와 제2플레이트(573)를 가지는 것으로 설명하였다. 그러나, 이와 달리 샤워헤드(570)는 제1플레이트(575)와 제2플레이트(573) 중 어느 하나만을 가질 수 있다.

이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 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. 저술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

502: 처리공간
520: 공정챔버
570: 샤워헤드
573: 제2플레이트
575: 제1플레이트
576: 제2홀
578: 제1홀

Claims (15)

1. 기판을 처리하는 장치에 있어서,
   내부에 처리 공간을 가지는 공정 챔버와;
   상기 처리 공간 내에서 기판을 지지하는 지지유닛과;
   상기 처리 공간으로 초임계 유체를 공급하는 유체 공급 유닛을 포함하고,
   상기 유체 공급 유닛은,
   상기 초임계 유체를 상기 처리 공간으로 공급하는 공급관과;
   상기 공급관으로부터 공급된 상기 초임계 유체를 상기 처리 공간으로 확산시키는 샤워헤드를 포함하고,
   상기 샤워헤드는,
   상기 공급관과 상기 처리 공간 사이에 버퍼 공간을 형성하며 제1홀이 형성되는 제1플레이트와;
   상기 제1플레이트와 상기 공급관 사이에 배치되어 상기 버퍼 공간을 제1버퍼 공간과 제2버퍼 공간으로 구획하며 제2홀이 형성되는 제2플레이트를 포함하는 기판 처리 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1홀의 직경과 상기 제2홀의 직경은 상이하게 제공되는 기판 처리 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제2홀의 직경은 상기 제1홀의 직경보다 크게 제공되는 기판 처리 장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 제1홀과 상기 제2홀의 개수는 상이하게 제공되는 기판 처리 장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 제1홀의 개수는 상기 제2홀의 개수보다 많게 제공되는 기판 처리 장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 제1버퍼 공간은 상기 제2버퍼 공간보다 상기 공급관에 가깝게 위치하고,
   상기 제1버퍼 공간은 상기 제2버퍼 공간보다 부피가 크게 제공되는 기판 처리 장치.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 공정 챔버는,
   서로 조합되어 내부에 상기 처리 공간을 형성하는 상부 챔버와 하부 챔버를 포함하고,
   상기 공급관은 상기 상부 챔버의 중앙 영역에 형성되는 기판 처리 장치.
8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제1플레이트와 상기 제2플레이트는 금속 재질로 제공되는 기판 처리 장치.
9. 내부에 기판이 처리되는 처리 공간을 가지는 공급 챔버로 초임계 유체를 공급하는 유체 공급 유닛에 있어서,
   상기 초임계 유체를 상기 처리 공간으로 공급하는 공급관과;
   상기 공급관으로부터 공급된 상기 초임계 유체를 상기 처리 공간으로 확산시키는 샤워헤드를 포함하고,
   상기 샤워헤드는,
   상기 공급관과 상기 처리 공간 사이에 버퍼 공간을 형성하며 제1홀이 형성되는 제1플레이트와;
   상기 제1플레이트와 상기 공급관 사이에 배치되어 상기 버퍼 공간을 제1버퍼 공간과 제2버퍼 공간으로 구획하며 제2홀이 형성되는 제2플레이트를 포함하는 유체 공급 유닛.
10. 제9항에 있어서,
    상기 제1홀의 직경과 상기 제2홀의 직경은 상이하게 제공되는 유체 공급 유닛.
11. 제10항에 있어서,
    상기 제2홀의 직경은 상기 제1홀의 직경보다 크게 제공되는 유체 공급 유닛.
12. 제9항에 있어서,
    상기 제1홀과 상기 제2홀의 개수는 상이하게 제공되는 유체 공급 유닛.
13. 제12항에 있어서,
    상기 제1홀의 개수는 상기 제2홀의 개수보다 많게 제공되는 유체 공급 유닛.
14. 제9항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1버퍼 공간은 상기 제2버퍼 공간보다 상기 공급관에 가깝게 위치하고,
    상기 제1버퍼 공간은 상기 제2버퍼 공간보다 부피가 크게 제공되는 유체 공급 유닛.
15. 제9항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1플레이트와 상기 제2플레이트는 금속 재질로 제공되는 기판 처리 장치.
    
    

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