KR20230050968A - 유동 저항 발생 유닛 및 이를 포함하는 기판 처리 장치 - Google Patents

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KR20230050968A
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이재성
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원준호
커랴킨
김민우
강형석
김응수
허필균
성진영
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Abstract

내부 기류를 안정화시키기 위해 배관 내에 설치되는 유동 저항 발생 유닛 및 이를 포함하는 기판 처리 장치를 제공한다. 상기 기판 처리 장치는, 하우징; 하우징의 내부에 설치되며, 양측에서 기판을 지지하는 지지 유닛; 하우징의 측벽에 설치되며, 기판을 처리하기 위한 열을 발생시키는 가열 부재; 하우징의 내부로 기판을 처리하기 위한 유체를 공급하며, 유체를 기판의 상부로 공급하는 상부 유체 공급부, 유체를 기판의 하부로 공급하는 하부 유체 공급부, 및 상부 유체 공급부 및 하부 유체 공급부 중 적어도 하나의 유체 공급부와 연결되는 공급 배관을 포함하는 유체 공급 유닛; 및 공급 배관에 설치되며, 공급 배관을 통과하는 유체에 대해 유동 저항을 발생시키는 유동 저항 발생 유닛을 포함하며, 유동 저항 발생 유닛은 공급 배관에 포함되는 곡관과 유체 공급부 사이에 마련된다.

Description

유동 저항 발생 유닛 및 이를 포함하는 기판 처리 장치 {Flow resistance generating unit and substrate treating apparatus including the same}
본 발명은 유동 저항 발생 유닛 및 이를 포함하는 기판 처리 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 반도체 소자를 제조하기 위해 기판을 세정할 때에 적용될 수 있는 유동 저항 발생 유닛 및 이를 포함하는 기판 처리 장치에 관한 것이다.
반도체 소자 제조 공정은 반도체 소자 제조 설비 내에서 연속적으로 수행될 수 있으며, 전공정 및 후공정으로 구분될 수 있다. 반도체 소자 제조 설비는 반도체 소자를 제조하기 위해 팹(FAB)으로 정의되는 공간 내에 설치될 수 있다.
전공정은 웨이퍼(Wafer) 상에 회로 패턴을 형성하여 칩(Chip)을 완성하는 공정을 말한다. 전공정은 웨이퍼 상에 박막을 형성하는 증착 공정(Deposition Process), 포토 마스크(Photo Mask)를 이용하여 박막 상에 포토 레지스트(Photo Resist)를 전사하는 사진 공정(Photo Lithography Process), 웨이퍼 상에 원하는 회로 패턴을 형성하기 위해 화학 물질이나 반응성 가스를 이용하여 필요 없는 부분을 선택적으로 제거하는 식각 공정(Etching Process), 식각 후에 남아있는 포토 레지스트를 제거하는 에싱 공정(Ashing Process), 회로 패턴과 연결되는 부분에 이온을 주입하여 전자 소자의 특성을 가지도록 하는 이온 주입 공정(Ion Implantation Process), 웨이퍼 상에서 오염원을 제거하는 세정 공정(Cleaning Process) 등을 포함할 수 있다.
후공정은 전공정을 통해 완성된 제품의 성능을 평가하는 공정을 말한다. 후공정은 웨이퍼 상의 각각의 칩에 대해 동작 여부를 검사하여 양품과 불량을 선별하는 1차 검사 공정, 다이싱(Dicing), 다이 본딩(Die Bonding), 와이어 본딩(Wire Bonding), 몰딩(Molding), 마킹(Marking) 등을 통해 각각의 칩을 절단 및 분리하여 제품의 형상을 갖추도록 하는 패키지 공정(Package Process), 전기적 특성 검사, 번인(Burn In) 검사 등을 통해 제품의 특성과 신뢰성을 최종적으로 검사하는 최종 검사 공정 등을 포함할 수 있다.
세정 공정은 케미칼(Chemical)로 기판 상의 이물질을 제거하는 공정, 케미칼을 순수(예를 들어, DI(De-Ionized) Water)로 세척하는 공정, 기판을 건조시키는 공정 등을 차례대로 거쳐 수행될 수 있다.
기판을 건조시키는 공정의 경우, 기판이 내부에 배치된 베슬(Vessel)의 내부로 초임계 유체를 공급하여 기판을 처리할 수 있다. 그런데, 초임계 유체가 베슬로 공급되는 배관은 여러 개의 곡관(Bent Pipe)으로 구성되어 있다. 따라서 곡관에 의해 배관 내에서 초임계 유체의 유동 불균형이 발생하며, 베슬 내 토출부에서 유동 불균형이 발생한다.
또한, 이러한 현상으로 베슬 내 기판에 도포된 현상액 건조가 불균형 유동장으로 인하여 비균일하게 건조되며, 이로 인해 몰림성 파티클(Particle)이 발생하게 된다.
본 발명에서 해결하고자 하는 기술적 과제는, 내부 기류를 안정화시키기 위해 배관 내에 설치되는 유동 저항 발생 유닛 및 이를 포함하는 기판 처리 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 기판 처리 장치의 일 면(Aspect)은, 하우징; 상기 하우징의 내부에 설치되며, 양측에서 기판을 지지하는 지지 유닛; 상기 하우징의 측벽에 설치되며, 상기 기판을 처리하기 위한 열을 발생시키는 가열 부재; 상기 하우징의 내부로 상기 기판을 처리하기 위한 유체를 공급하며, 상기 유체를 상기 기판의 상부로 공급하는 상부 유체 공급부, 상기 유체를 상기 기판의 하부로 공급하는 하부 유체 공급부, 및 상기 상부 유체 공급부 및 상기 하부 유체 공급부 중 적어도 하나의 유체 공급부와 연결되는 공급 배관을 포함하는 유체 공급 유닛; 및 상기 공급 배관에 설치되며, 상기 공급 배관을 통과하는 상기 유체에 대해 유동 저항을 발생시키는 유동 저항 발생 유닛을 포함하며, 상기 유동 저항 발생 유닛은 상기 공급 배관에 포함되는 곡관과 상기 유체 공급부 사이에 마련된다.
상기 유동 저항 발생 유닛은 상기 곡관을 통과하여 상기 유체 공급부로 향하는 유체에 대해 유동 저항을 발생시킬 수 있다.
상기 유동 저항 발생 유닛은 상기 곡관이 복수 개인 경우, 상기 유체 공급부에 인접하는 곡관과 상기 유체 공급부 사이에 마련될 수 있다.
상기 유동 저항 발생 유닛은 상기 유체의 유량을 제한하여 상기 유체에 대해 유동 저항을 발생시킬 수 있다.
상기 유동 저항 발생 유닛은 복수 개 마련될 수 있다.
상기 유동 저항 발생 유닛은 상기 곡관의 전후에 각각 마련될 수 있다.
상기 유동 저항 발생 유닛은, 몸체; 및 상기 몸체의 내부에 형성되는 내부 홀을 포함하며, 상기 내부 홀의 폭은 가변될 수 있다.
상기 내부 홀은 병목 구간을 포함할 수 있다.
상기 내부 홀의 폭은 중앙으로 향할수록 감소하며, 양단으로 향할수록 증가할 수 있다.
상기 유동 저항 발생 유닛은 오리피스(Orifice) 타입의 구조물, 멀티 파이프 타입의 구조물 및 버퍼 탱크 타입의 구조물 중 어느 하나의 구조물로 마련될 수 있다.
상기 유동 저항 발생 유닛은 오리피스 타입의 구조물로 마련되는 경우, 병목 구간을 포함하는 내부 홀을 가질 수 있다.
상기 유동 저항 발생 유닛은 멀티 파이프 타입의 구조물로 마련되는 경우, 분기 후 재결합될 수 있다.
상기 유동 저항 발생 유닛은 버퍼 탱크 타입의 구조물로 마련되는 경우, 상기 공급 배관보다 큰 폭의 내부 홀을 가질 수 있다.
상기 유동 저항 발생 유닛은, 몸체; 상기 몸체의 내부에 형성되는 내부 홀; 및 상기 몸체의 내부면에서 돌출 형성되는 날개 부재를 포함하며, 상기 날개 부재는 상기 유체를 회전시킬 수 있다.
상기 날개 부재는 상기 몸체의 내부면 둘레를 따라 상기 몸체의 일단에서 타단으로 연장 형성될 수 있다.
상기 날개 부재는 복수 개 마련되며, 복수 개의 날개 부재는 상기 몸체의 내부면에서 이격되어 마련되고, 서로 다른 높이에 마련될 수 있다.
상기 기판 처리 장치는, 내부 홀에 형성되며, 상기 유체를 회전시키는 날개 부재를 더 포함하며, 상기 날개 부재는 상기 공급 배관, 상기 상부 유체 공급부 및 상기 하부 유체 공급부 중 적어도 하나에 마련될 수 있다.
상기 유체는 초임계 유체일 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 기판 처리 장치의 다른 면은, 하우징; 상기 하우징의 내부에 설치되며, 양측에서 기판을 지지하는 지지 유닛; 상기 하우징의 측벽에 설치되며, 상기 기판을 처리하기 위한 열을 발생시키는 가열 부재; 상기 하우징의 내부로 상기 기판을 처리하기 위한 유체를 공급하며, 상기 유체를 상기 기판의 상부로 공급하는 상부 유체 공급부, 상기 유체를 상기 기판의 하부로 공급하는 하부 유체 공급부, 및 상기 상부 유체 공급부 및 상기 하부 유체 공급부 중 적어도 하나의 유체 공급부와 연결되는 공급 배관을 포함하는 유체 공급 유닛; 및 상기 공급 배관에 설치되며, 상기 공급 배관을 통과하는 상기 유체에 대해 유동 저항을 발생시키는 유동 저항 발생 유닛을 포함하며, 상기 유동 저항 발생 유닛은 상기 공급 배관에 포함되는 곡관과 상기 유체 공급부 사이에 마련되어 상기 곡관을 통과하여 상기 유체 공급부로 향하는 유체에 대해 유동 저항을 발생시키고, 상기 유동 저항 발생 유닛은 오리피스(Orifice) 타입의 구조물, 멀티 파이프 타입의 구조물 및 버퍼 탱크 타입의 구조물 중 어느 하나의 구조물로 마련되며, 오리피스 타입의 구조물로 마련되는 경우 병목 구간을 포함하는 내부 홀을 가지고, 멀티 파이프 타입의 구조물로 마련되는 경우 분기 후 재결합되며, 버퍼 탱크 타입의 구조물로 마련되는 경우 상기 공급 배관보다 큰 폭의 내부 홀을 가진다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 유동 저항 발생 유닛의 일 면은, 몸체; 및 상기 몸체의 내부에 형성되는 내부 홀을 포함하며, 기판을 처리하기 위해 상기 기판이 배치되어 있는 하우징의 내부로 유체를 공급하는 공급 배관에 마련되되, 상기 공급 배관에 포함되는 곡관 및 상기 유체를 상기 기판의 상하로 전달하기 위해 상기 하우징에 설치되는 유체 공급부 사이에 마련되어 상기 곡관을 통과하여 상기 유체 공급부로 향하는 유체에 대해 유동 저항을 발생시키고, 상기 내부 홀의 폭 변화를 통해 상기 유체의 유량을 제한하여 상기 유체에 대해 유동 저항을 발생시킨다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 구조를 예시적으로 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 구성하는 유동 저항 발생 유닛의 배치 구조를 설명하기 위한 제1 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 구성하는 유동 저항 발생 유닛의 배치 구조를 설명하기 위한 제2 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 구성하는 유동 저항 발생 유닛의 배치 구조를 설명하기 위한 제3 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 구성하는 유동 저항 발생 유닛의 형상을 설명하기 위한 제1 예시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 구성하는 유동 저항 발생 유닛의 효과를 설명하기 위한 예시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 구성하는 유동 저항 발생 유닛의 형상을 설명하기 위한 제2 예시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 구성하는 유동 저항 발생 유닛의 형상을 설명하기 위한 제3 예시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 구성하는 유동 저항 발생 유닛의 형상을 설명하기 위한 제4 예시도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 구성하는 유동 저항 발생 유닛이 날개 부재를 포함하는 경우, 이의 형상을 설명하기 위한 제1 예시도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 구성하는 유동 저항 발생 유닛이 날개 부재를 포함하는 경우, 이의 형상을 설명하기 위한 제2 예시도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 구성하는 유동 저항 발생 유닛이 날개 부재를 포함하는 경우, 이의 형상을 설명하기 위한 제3 예시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성요소들과 다른 소자 또는 구성요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)" 또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어 도면부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
본 발명은 배관 내에서 유동 저항을 발생시켜 곡관으로 인한 유동 불균형 문제를 해소하고, 내부 기류를 안정화시키는 유동 저항 발생 유닛 및 이를 포함하는 기판 처리 장치에 관한 것이다. 이하에서는 도면 등을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 구조를 예시적으로 도시한 개략도이다.
도 1에 따르면, 기판 처리 장치(100)는 하우징(110), 승강 유닛(120), 지지 유닛(130), 가열 부재(140), 유체 공급 유닛(150), 차단 부재(160), 배기 부재(170) 및 유동 저항 발생 유닛(180)을 포함하여 구성될 수 있다.
기판 처리 장치(100)는 초임계 유체를 이용하여 기판을 처리할 수 있다. 기판 처리 장치(100)는 예를 들어, 초임계 유체로 이산화탄소(CO2)를 이용하여 기판을 건조시킬 수 있다.
하우징(110)은 내부에 초임계 건조 공정이 수행되는 처리 공간을 제공한다. 하우징(110)은 임계 압력 이상의 고압을 견딜 수 있는 재질로 제공될 수 있다.
하우징(110)은 상부 모듈(111)과 하부 모듈(112)을 포함한다. 하부 모듈(112)은 상부 모듈(111)의 아래에서 상부 모듈(111)과 결합되어 제공된다. 상부 모듈(111)과 하부 모듈(112)의 조합으로 생성된 공간은 기판 처리 공정을 수행하는 처리 공간으로 제공된다.
상부 모듈(111)은 외부 구조물에 고정되게 설치된다. 하부 모듈(112)은 상부 모듈(111)에 대해 승강 가능하게 제공된다. 하부 모듈(112)은 하강하여 상부 모듈(111)로부터 이격되면, 기판 처리 장치(100)의 내부에 처리 공간이 개방된다. 개방된 처리 공간으로 기판(W)이 기판 처리 장치(100)의 내부 공간으로 반입되거나, 내부 공간으로부터 반출될 수 있다.
기판 처리 장치(100)로 반입되는 기판(W)은 기판 세정액(예를 들어, DI(De-Ionized) Water)이 잔류하는 상태일 수 있다. 하부 모듈(112)이 상승하여 상부 모듈(111)에 밀착되면 기판 처리 장치(100)의 내부에 처리 공간이 밀폐된다. 밀폐된 처리 공간에서는 초임계 유체를 통해 기판이 처리될 수 있다. 상술한 예와 달리 하우징(110)에서 하부 모듈(112)이 고정 설치되고, 상부 모듈(111)이 승강되는 구조로 제공될 수도 있다.
승강 유닛(120)은 하부 모듈(112)을 승강시킨다. 승강 유닛(120)은 승강 실린더(121) 및 승강 로드(122)을 포함한다. 승강 실린더(121)는 하부 모듈(112)에 결합되어 상하 방향의 구동력을 발생시킨다. 승강 실린더(121)는 초임계 유체를 이용한 기판 처리가 수행되는 동안, 기판 처리 장치(100) 내부의 임계 압력 이상의 고압을 이기고, 상부 모듈(111)과 하부 모듈(112)을 밀착시켜 기판 처리 장치(100)를 밀폐시킬 수 있는 정도의 구동력을 발생시킨다. 승강 로드(122)는 그 일단이 승강 실린더(121)에 삽입되어 수직 상방(제3 방향(30))으로 연장되어 타단이 상부 모듈(111)에 결합된다.
승강 실린더(121)에서 구동력 발생시, 승강 실린더(121)와 승강 로드(122)가 상대적으로 승강되어 승강 실린더(121)에 결합된 하부 모듈(112)이 승강될 수 있다. 승강 실린더(121)에 의해 하부 모듈(112)이 승강하는 동안, 승강 로드(122)는 상부 모듈(111)과 하부 모듈(112)이 수평 방향(제1 방향(10) 또는 제2 방향(20))으로 움직이는 것을 방지하고 승강 방향을 안내하여, 상부 모듈(111)과 하부 모듈(112)이 서로 정위치에서 이탈하는 것을 방지할 수 있다.
지지 유닛(130)은 하우징(110)의 처리 공간에 위치하며 기판(W)을 지지한다. 지지 유닛(130)은 상부 모듈(111)에 결합된다. 지지 유닛(130)은 수직부(131)와 수평부(132)를 포함한다.
수직부(131)는 하우징(110)의 상부벽으로부터 아래로 연장되어 제공된다. 수직부(131)는 상부 모듈(111)의 하면에 설치된다. 수직부(131)는 상부 모듈(111)의 아래쪽으로 연장되어 제공된다. 수직부(131)의 끝단은 수평부(132)와 수직으로 결합된다. 수평부(132)는 수직부(131)의 끝단에서 하우징(110)의 안쪽으로 연장되어 제공된다. 수평부(132)에는 기판(W)이 놓인다. 수평부(132)는 기판(W)의 가장자리 영역 저면을 지지한다.
지지 유닛(130)이 기판(W)의 가장자리 영역에 접촉하여 기판(W)을 지지하여 기판(W) 상면의 전체 영역과 하면의 대부분의 영역에 대해서 초임계 유체를 통한 기판 처리가 수행될 수 있다. 여기서, 기판(W)은 그 상면이 패턴면이고, 하면이 비패턴면일 수 있다.
지지 유닛(130)은 상부 모듈(111)에 설치된다. 지지 유닛(130)은 하부 모듈(112)가 승강하는 동안 비교적 안정적으로 기판(W)을 지지할 수 있다.
지지 유닛(130)이 설치되는 상부 모듈(111)에는 수평 조정 부재(113)가 설치된다. 수평 조정 부재(113)는 상부 모듈(111)의 수평도를 조정한다. 상부 모듈(111)의 수평도가 조정되어, 상부 모듈(111)에 설치된 지지 유닛(130)에 안착된 기판(W)의 수평이 조절된다. 상부 모듈(111)이 승강되고 하부 모듈(112)이 고정되어 설치되거나, 지지 유닛(130)이 하부 모듈(112)에 설치되는 경우에는, 수평 조정 부재(113)는 하부 모듈(112)에 설치될 수도 있다.
가열 부재(140)는 기판 처리 장치(100)의 내부를 가열한다. 가열 부재(140)는 기판 처리 장치(100) 내부에 공급된 초임계 유체를 임계 온도 이상으로 가열하여 초임계 유체 상으로 유지한다. 가열 부재(140)는 초임계 유체가 액화된 경우에는 다시 초임계 유체가 되도록 초임계 유체를 가열할 수 있다. 가열 부재(140)는 상부 모듈(111) 및 하부 모듈(112) 중 적어도 하나의 벽 내에 매설되어 설치된다. 가열 부재(140)는 외부로부터 전원을 받아 열을 발생시킨다. 가열 부재(140)는 예를 들어, 히터로 제공될 수 있다.
유체 공급 유닛(150)는 기판 처리 장치(100)로 유체를 공급한다. 공급되는 유체는 초임계 유체일 수 있다. 일 예로 공급되는 초임계 유체는 이산화탄소일 수 있다.
유체 공급 유닛(150)은 상부 유체 공급부(151), 하부 유체 공급부(152), 공급 배관(153) 및 밸브(154, 155)를 포함한다.
상부 유체 공급부(151)는 기판(W)의 상면에 직접 초임계 유체를 공급한다. 상부 유체 공급부(151)는 상부 모듈(111)에 연결되어 제공된다. 상부 유체 공급부(151)는 기판(W)의 중앙 상면에 대향되는 상부 모듈(111)에 연결되어 제공된다.
하부 유체 공급부(152)는 기판(W)의 하면에 초임계 유체를 공급한다. 하부 유체 공급부(152)는 하부 모듈(112)에 연결되어 제공된다. 하부 유체 공급부(152)는 기판(W)의 중앙 하면에 대향되는 하부 모듈(112)에 연결되어 제공된다.
상부 유체 공급부(151)와 하부 유체 공급부(152)에서 분사되는 초임계 유체는 기판(W)의 중앙 영역으로 도달하여 가장자리 영역으로 퍼지면서 기판(W)의 전 영역에 균일하게 제공된다.
공급 배관(153)은 상부 유체 공급부(151) 및 하부 유체 공급부(152)와 연결된다. 공급 배관(153)은 외부로 별도로 구비되는 초임계 유체 저장부(156)에서 초임계 유체를 공급받아 상부 유체 공급부(151)와 하부 유체 공급부(152)에 초임계 유체를 공급한다.
밸브(154, 155)는 공급 배관(153)에 설치된다. 밸브(154, 155)는 공급 라인에 복수 개 제공될 수 있다. 각각의 밸브(154, 155)는 상부 유체 공급부(151)와 하부 유체 공급부(152)에 공급되는 초임계 유체의 유량을 조절한다. 도 1에 도시되어 있지 않지만, 밸브(154, 155)는 제어기에 의해서 하우징(110) 내부로 공급되는 유량 조절이 가능하다.
유체 공급 유닛(150)은 먼저 하부 유체 공급부(152)에서 초임계 유체를 공급할 수 있다. 이후, 상부 유체 공급부(151)가 초임계 유체를 공급할 수 있다. 초임계 건조 공정은 초기에 기판 처리 장치(100)의 내부가 임계 압력에 미달한 상태에서 진행될 수 있다. 기판 처리 장치(100) 내부가 임계 압력 미달시 내부로 공급되는 초임계 유체는 액화될 수 있다. 초임계 유체가 액화되면 중력에 의해 기판(W)으로 낙하하여 기판(W)을 손상시킬 수 있다.
따라서, 하부 유체 공급부(152)에서 먼저 초임계 유체를 공급한다. 기판 처리 장치(100)로 초임계 유체가 공급되고 난 후, 내부 압력은 임계 압력에 도달한다. 기판 처리 장치(100)의 내부 압력이 임계 압력에 도달하고 난 후, 상부 유체 공급부(151)에서 초임계 유체를 공급한다. 하부 유체 공급부(152)에서 상부 유체 공급부(151)보다 먼저 초임계 유체를 공급하여 초임계 유체가 액화되어 기판(W)으로 낙하하는 것을 방지할 수 있다.
차단 부재(160)는 유체 공급 유닛(150)에서 공급되는 초임계 유체가 기판(W)의 하면에 직접 분사되는 것을 방지한다. 차단 부재(160)는 차단 플레이트(161) 및 지지대(162)를 포함한다.
차단 플레이트(161)는 하우징(110)의 내부 즉, 처리 공간에 위치한다. 차단 플레이트(161)는 지지 유닛(130)과 하부 유체 공급부(152) 사이에 배치된다. 차단 플레이트(161)는 기판(W)에 대응되는 형상으로 제공된다. 일 예로, 차단 플레이트(161)는 원형의 판 형상으로 제공될 수 있다. 차단 플레이트(161)의 반경은 기판(W)과 유사하거나 더 크게 제공될 수 있다. 차단 플레이트(161)는 지지 유닛(130)에 놓이는 기판(W)의 하면에 위치하여 하부 유체 공급부(152)를 통해 공급되는 초임계 유체가 기판(W)의 하면에 직접적으로 분사되는 것을 방지할 수 있다. 차단 플레이트(161)의 반경이 기판(W)과 유사하거나 더 크게 제공되는 경우에는 초임계 유체가 기판(W)에 직접 분사되는 것을 완벽히 차단할 수 있다.
이와는 달리 차단 플레이트(161)의 반경은 기판(W)보다 작게 제공될 수도 있다. 이 경우 초임계 유체가 기판(W)에 직접 분사되는 것을 차단한다. 또한, 초임계 유체의 유속을 최소한으로 저하시켜 기판(W)에 초임계 유체가 비교적 쉽게 도달할 수 있게 한다. 차단 플레이트(161)의 반경이 기판(W)보다 작게 제공되는 경우, 기판(W)에 대한 초임계 건조 공정이 효과적으로 진행될 수 있다.
지지대(162)는 차단 플레이트(161)를 지지한다. 지지대(162)는 차단 플레이트(161)의 후면을 지지한다. 지지대(162)는 하우징(110)의 하부벽에 설치되어 수직(제3 방향(30))으로 제공된다. 지지대(162)와 차단 플레이트(161)는 별도의 결합 없이 차단 플레이트(161)의 중력에 의해 지지대(162)에 놓여지도록 설치될 수 있다.
이와 달리, 지지대(162)와 차단 플레이트(161)가 너트나 볼트 등의 결합 수단에 의해 결합될 수 있다. 또는, 지지대(162)와 차단 플레이트(161)는 일체로 제공될 수도 있다.
배기 부재(170)는 기판 처리 장치(100)로부터 초임계 유체를 배기한다. 배기 부재(170)는 초임계 유체를 배기하는 배기 라인에 연결될 수 있다. 도 1에는 도시되어 있지 않지만, 상기의 경우, 배기 부재(170)에는 배기 라인으로 배기하는 초임계 유체의 유량을 조절하는 밸브가 설치될 수 있다.
배기 라인을 통해 배기되는 초임계 유체는 대기 중으로 방출될 수 있다. 또는, 초임계 유체는 초임계 유체 재생 시스템으로 공급될 수도 있다. 배기 부재(170)는 하부 모듈(112)에 결합될 수 있다.
초임계 유체를 통한 기판 처리 공정의 후기에는 기판 처리 장치(100)로부터 초임계 유체가 배기되어 그 내부 압력이 임계 압력 이하로 감압되어 초임계 유체가 액화될 수 있다. 액화된 초임계 유체는 중력에 의해 하부 모듈(112)에 형성된 배기 부재(170)를 통해 배출될 수 있다.
유동 저항 발생 유닛(180)은 공급 배관(153) 내에서 유동 저항을 발생시키는 것이다. 앞서 설명하였지만, 초임계 유체를 이용하여 기판을 건조 처리하는 경우, 초임계 유체를 하우징(110)의 내부로 공급하는 공급 배관(153)은 다수 개의 곡관으로 구성된다. 그래서 초임계 유체가 다수 개의 곡관을 지나 상부 유체 공급부(151)에 진입할 때에는 한 쪽으로 쏠려서 이동하는 현상이 발생하며, 이로 인해 상부 유체 공급부(151)에서 유동 불균형 현상이 발생한다. 상부 유체 공급부(151)에서 유동 불균형 현상이 발생하면, 기판(W)에 도포된 현상액 건조가 불균형 유동장으로 인하여 비균일하게 건조될 수 있으며, 이 경우 기판(W) 내에 몰림성 파티클(Particle)이 발생할 수 있다.
유동 저항 발생 유닛(180)은 이와 같은 문제를 해결하기 위해 공급 배관(153)에 설치될 수 있다. 이하에서는 유동 저항 발생 유닛(180)에 대해 자세하게 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 구성하는 유동 저항 발생 유닛의 배치 구조를 설명하기 위한 제1 예시도이다.
유동 저항 발생 유닛(180)은 초임계 유체 저장부(156) 및 상부 유체 공급부(151)를 연결하는 공급 배관(153)에 설치될 수 있다. 그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 유동 저항 발생 유닛(180)은 초임계 유체 저장부(156) 및 하부 유체 공급부(152)를 연결하는 공급 배관(153)에 설치되는 것도 가능하다.
이하에서는 유동 저항 발생 유닛(180)이 초임계 유체 저장부(156) 및 상부 유체 공급부(151)를 연결하는 공급 배관(153)에 설치되는 경우를 예로 들어 설명할 것이나, 유동 저항 발생 유닛(180)이 초임계 유체 저장부(156) 및 하부 유체 공급부(152)를 연결하는 공급 배관(153)에 설치되는 경우에도 동일한 방식으로 적용될 수 있음은 물론이다.
한편, 본 실시예에서 공급 배관(153)은 복수 개의 곡관을 포함할 수 있다. 도 1에서는 공급 배관(153)이 세 개의 곡관(210a, 210b, 210c)을 포함하는 것으로 도시하였는데, 공급 배관(153)에 설치되는 곡관의 개수는 이에 한정되지 않으며, 두 개이거나 또는 네 개 이상일 수도 있다. 이하에서는 설명의 편의상 공급 배관(153)에 설치되는 곡관의 개수가 세 개(210a, 210b, 210c)인 경우를 예로 들어 설명하기로 한다.
공급 배관(153)이 초임계 유체 저장부(156) 및 상부 유체 공급부(151)를 연결하는 경우, 유동 저항 발생 유닛(180)은 상부 유체 공급부(151)에 인접하여 배치될 수 있다. 구체적으로, 공급 배관(153)이 복수 개의 곡관(210a, 210b, 210c)을 포함하여 초임계 유체 저장부(156) 및 상부 유체 공급부(151)를 연결하는 경우, 유동 저항 발생 유닛(180)은 마지막 곡관(210c)과 상부 유체 공급부(151) 사이에 배치될 수 있다. 상기에서, 마지막 곡관(210c)은 초임계 유체 저장부(156)로부터 가장 먼 거리에 위치하는 곡관을 의미한다. 또는, 마지막 곡관(210c)은 상부 유체 공급부(151)로부터 가장 가까운 거리에 위치하는 곡관을 의미한다. 또는, 마지막 곡관(210c)은 복수 개의 곡관 중에서 초임계 유체가 마지막에 통과하는 곡관을 의미한다.
유동 저항 발생 유닛(180)은 공급 배관(153)에 단일 개 설치될 수 있다. 이 경우, 유동 저항 발생 유닛(180)은 도 2를 참조하여 설명한 바와 같이 마지막 곡관(210c)과 상부 유체 공급부(151) 사이에 배치될 수 있다. 그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 유동 저항 발생 유닛(180)은 공급 배관(153)에 복수 개 설치되는 것도 가능하다.
예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이 유동 저항 발생 유닛(180)이 공급 배관(153)에 두 개 설치되는 경우, 어느 하나의 유동 저항 발생 유닛(180b)은 마지막 곡관(210c)과 상부 유체 공급부(151) 사이에 배치되고, 다른 하나의 유동 저항 발생 유닛(180a)은 초임계 유체 저장부(156)와 첫번째 곡관(210a) 사이에 배치될 수 있다. 상기에서, 첫번째 곡관(210a)은 초임계 유체 저장부(156)로부터 가장 가까운 거리에 위치하는 곡관을 의미한다. 또는, 첫번째 곡관(210a)은 상부 유체 공급부(151)로부터 가장 먼 거리에 위치하는 곡관을 의미한다. 또는, 첫번째 곡관(210a)은 복수 개의 곡관 중에서 초임계 유체가 처음에 통과하는 곡관을 의미한다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 구성하는 유동 저항 발생 유닛의 배치 구조를 설명하기 위한 제2 예시도이다.
한편, 유동 저항 발생 유닛(180)은 공급 배관(153)에 두 개 설치되는 경우, 마지막 곡관(210c)의 전후에 배치되는 것도 가능하다.
한편, 유동 저항 발생 유닛(180)이 공급 배관(153)에 두 개 설치되는 경우, 어느 하나의 유동 저항 발생 유닛(180b)은 마지막 곡관(210c)과 상부 유체 공급부(151) 사이에 배치되고, 다른 하나의 유동 저항 발생 유닛(180a)은 마지막 곡관(210c)과 그 이전의 곡관(210b) 사이에 배치되는 것도 가능하다. 즉, 유동 저항 발생 유닛(180)이 공급 배관(153)에 두 개 설치되는 경우, 어느 하나의 유동 저항 발생 유닛(180b)은 마지막 곡관(210c)과 상부 유체 공급부(151) 사이에 배치되며, 다른 하나의 유동 저항 발생 유닛(180a)은 초임계 유체 저장부(156), 제1 곡관(210a), 제2 곡관(210b) 및 제3 곡관(210c) 중에서 선택되는 두 개의 구조물 사이에 배치될 수 있다.
한편, 유동 저항 발생 유닛(180)은 도 4에 도시된 바와 같이 곡관(210a, 210b, 210c)의 전후로 배치되는 것도 가능하다. 이 경우, 공급 배관(153)이 N개의 곡관을 포함하는 경우, 유동 저항 발생 유닛(180)은 공급 배관(153)에 N+1개 설치될 수 있다(여기서, N은 자연수). 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 구성하는 유동 저항 발생 유닛의 배치 구조를 설명하기 위한 제3 예시도이다.
한편, 유동 저항 발생 유닛(180)은 동일 위치에 복수 개가 연속으로 설치되는 것도 가능하다. 예를 들어, 유동 저항 발생 유닛(180)은 마지막 곡관(210c)과 상부 유체 공급부(151) 사이에 복수 개가 배치될 수 있다.
유동 저항 발생 유닛(180)은 공급 배관(153)의 내부에 유동 저항을 발생시키기 위해 유량 제한기(Flow Restrictor)로 마련될 수 있다. 유동 저항 발생 유닛(180)은 예를 들어, 오리피스(Orifices) 타입의 구조물, 멀티 네트워크 파이프(Multi Network Pipes) 타입의 구조물, 버퍼 탱크(Buffer Tank) 타입의 구조물 등으로 마련될 수 있다.
유동 저항 발생 유닛(180)은 오리피스 타입의 구조물로 마련되는 경우, 도 5에 도시된 바와 같이 초임계 유체가 통과할 수 있는 내부 홀(220)을 포함할 수 있다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 구성하는 유동 저항 발생 유닛의 형상을 설명하기 위한 제1 예시도이다.
내부 홀(220)은 상부 홀(310), 중간 홀(330) 및 하부 홀(320)을 포함할 수 있다. 여기서, 상부 홀(310)의 폭(w1)은 중간 홀(330)의 폭(w3)보다 크며(w1 > w3), 하부 홀(320)의 폭(w2)도 중간 홀(330)의 폭(w3)보다 큰(w2 > w3) 것을 특징으로 한다.
내부 홀(220)이 이와 같이 폭의 변화를 가지는 상부 홀(310), 중간 홀(330) 및 하부 홀(320)을 포함하면, 도 6에 도시된 바와 같이 초임계 유체(340)가 병목 구간(도 5에서는 중간 홀(330))을 통과한 후에 병목 구간보다 폭이 넓은 구간(도 5에서는 하부 홀(320))을 통과하게 되기 때문에, 곡관(210)의 영향으로 초임계 유체(340)가 한 쪽으로 쏠리는 현상을 해소하는 효과를 얻을 수 있다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 구성하는 유동 저항 발생 유닛의 효과를 설명하기 위한 예시도이다.
다시 도 5를 참조하여 설명한다.
상부 홀(310), 중간 홀(330) 및 하부 홀(320)은 일정한 폭을 가지도록 형성될 수 있다. 그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 상부 홀(310)은 중간 홀(330)의 폭(w3)보다 큰 범위 내에서 폭의 변화를 가지도록 형성되는 것도 가능하다. 마찬가지로, 하부 홀(320)은 중간 홀(330)의 폭(w3)보다 큰 범위 내에서 폭의 변화를 가지도록 형성될 수 있다. 한편, 중간 홀(330)은 상부 홀(310)이나 하부 홀(320)의 최소 폭보다 작은 범위 내에서 폭의 변화를 가지도록 형성될 수 있음은 물론이다.
한편, 상부 홀(310)과 하부 홀(320)은 동일한 폭을 가지도록 형성될 수 있다. 그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 상부 홀(310)은 하부 홀(320)보다 더 큰 폭을 가지도록 형성되는 것도 가능하다. 또는, 하부 홀(320)은 상부 홀(310)보다 더 큰 폭을 가지도록 형성될 수도 있다.
유동 저항 발생 유닛(180)이 내부 홀(220)을 포함하는 경우, 내부 홀(220)은 도 7에 도시된 바와 같이 상부 홀(310), 제1 미들 홀(340), 제2 미들 홀(350), 제3 미들 홀(360) 및 하부 홀(320)을 포함할 수도 있다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 구성하는 유동 저항 발생 유닛의 형상을 설명하기 위한 제2 예시도이다.
제1 미들 홀(340)은 상부 홀(310)의 아래쪽에 위치할 수 있다. 이때, 제2 미들 홀(350)은 제1 미들 홀(340)의 아래쪽에 위치할 수 있다. 제1 미들 홀(340)은 폭이 감소하는 방향으로 형성될 수 있다. 제1 미들 홀(340)은 상부 홀(310)과 동일한 폭(w1)을 최대 폭으로 하고 제2 미들 홀(350)과 동일한 폭(w3)을 최소 폭으로 하여 폭이 감소하는 방향으로 형성될 수 있다.
제3 미들 홀(360)은 하부 홀(320)의 위쪽에 위치할 수 있다. 이때, 제3 미들 홀(360)은 제2 미들 홀(350)의 아래쪽에 위치할 수 있다. 제3 미들 홀(360)은 폭이 증가하는 방향으로 형성될 수 있다. 제3 미들 홀(360)은 제2 미들 홀(350)과 동일한 폭(w3)을 최소 폭으로 하고 하부 홀(320)과 동일한 폭(w2)을 최대 폭으로 하여 폭이 증가하는 방향으로 형성될 수 있다.
이상 도 5 및 도 7을 참조하여 유동 저항 발생 유닛(180)이 오리피스 타입의 구조물로 마련되는 경우, 유동 저항 발생 유닛(180)의 내부에 형성되는 내부 홀(220)의 다양한 형상에 대해 예시를 들어 설명하였다. 본 실시예에서는 유동 저항 발생 유닛(180)의 내부에 형성되는 내부 홀(220)이 병목 구간을 포함할 수 있도록 폭이 좁아지다가 다시 넓어지는 형태로 형성되면 충분하며, 도 5 및 도 7에 도시된 예시는 그러한 형상을 예시적으로 보여주는 것임에 유념한다.
한편, 내부 홀(220)은 단일 개 형성될 수 있으나, 복수 개 형성되는 것도 가능함은 물론이다.
다음으로, 유동 저항 발생 유닛(180)이 멀티 네트워크 파이프 타입의 구조물로 마련되는 경우에 대하여 설명한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 구성하는 유동 저항 발생 유닛의 형상을 설명하기 위한 제3 예시도이다.
유동 저항 발생 유닛(180)은 초임계 유체가 이동할 수 있는 복수 개의 파이프 부재를 포함할 수 있다. 도 8에서는 유동 저항 발생 유닛(180)이 네 개의 파이프 부재(410, 420, 430, 440)를 포함하는 것으로 도시되어 있으나, 유동 저항 발생 유닛(180)에 포함되는 파이프 부재의 개수는 이에 한정되지 않으며, 두 개 또는 세 개이거나, 다섯 개 이상인 것도 가능함은 물론이다.
이하에서는 유동 저항 발생 유닛(180)이 네 개의 파이프 부재(410, 420, 430, 440)를 포함하는 경우를 예로 들어 설명하기로 한다.
제1 파이프 부재(410), 제2 파이프 부재(420), 제3 파이프 부재(430) 및 제4 파이프 부재(440)는 공급 배관(153)으로부터 분기되며, 상부 유체 공급부(151)에 도달하기 전에 재결합되는 것을 특징으로 한다.
제1 파이프 부재(410), 제2 파이프 부재(420), 제3 파이프 부재(430) 및 제4 파이프 부재(440)는 공급 배관(153)으로부터 동시에 분기될 수 있으나, 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 실시예에서는 제1 파이프 부재(410), 제2 파이프 부재(420), 제3 파이프 부재(430) 및 제4 파이프 부재(440) 중 적어도 하나의 파이프 부재가 다른 지점에서 분기되어도 무방하다.
마찬가지로, 제1 파이프 부재(410), 제2 파이프 부재(420), 제3 파이프 부재(430) 및 제4 파이프 부재(440)는 상부 유체 공급부(151)에 도달하기 전에 동시에 재결합될 수 있으나, 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 실시예에서는 제1 파이프 부재(410), 제2 파이프 부재(420), 제3 파이프 부재(430) 및 제4 파이프 부재(440) 중 적어도 하나의 파이프 부재가 다른 지점에서 재결합되어도 무방하다.
제1 파이프 부재(410), 제2 파이프 부재(420), 제3 파이프 부재(430) 및 제4 파이프 부재(440)는 그 내부 홀이 동일한 폭을 가지도록 형성될 수 있다. 그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 파이프 부재(410), 제2 파이프 부재(420), 제3 파이프 부재(430) 및 제4 파이프 부재(440) 중 적어도 하나의 파이프 부재는 그 내부 홀이 다른 폭을 가지도록 형성되는 것도 가능하다.
제1 파이프 부재(410), 제2 파이프 부재(420), 제3 파이프 부재(430) 및 제4 파이프 부재(440)는 공급 배관(153)과 동일한 폭을 가지도록 형성될 수 있다. 그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 파이프 부재(410), 제2 파이프 부재(420), 제3 파이프 부재(430) 및 제4 파이프 부재(440)는 공급 배관(153)과 다른 폭을 가지도록 형성되는 것도 가능하다. 예를 들어, 제1 파이프 부재(410), 제2 파이프 부재(420), 제3 파이프 부재(430) 및 제4 파이프 부재(440)는 공급 배관(153)보다 더 큰 폭을 가지도록 형성되거나, 또는 공급 배관(153)보다 더 작은 폭을 가지도록 형성되는 것도 가능하다.
한편, 복수 개의 파이프 부재를 포함하는 유동 저항 발생 유닛(180)은 공급 배관(153)에 단일 개 설치될 수 있다. 이 경우, 복수 개의 파이프 부재를 포함하는 유동 저항 발생 유닛(180)은 도 2를 참조하여 설명한 유동 저항 발생 유닛(180)과 마찬가지로 마지막 곡관(210c)과 상부 유체 공급부(151) 사이에 배치될 수 있다.
복수 개의 파이프 부재를 포함하는 유동 저항 발생 유닛(180)은 공급 배관(153)에 복수 개 설치될 수도 있다. 이 경우, 복수 개의 파이프 부재를 포함하는 유동 저항 발생 유닛(180)은 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한 유동 저항 발생 유닛(180)과 마찬가지로 배치될 수 있음은 물론이다.
다음으로, 유동 저항 발생 유닛(180)이 버퍼 탱크 타입의 구조물로 마련되는 경우에 대하여 설명한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 구성하는 유동 저항 발생 유닛의 형상을 설명하기 위한 제4 예시도이다.
유동 저항 발생 유닛(180)은 버퍼 탱크 타입의 구조물로 마련되는 경우, 그 내부 홀(450)이 공급 배관(153)의 내부 홀보다 큰 폭을 가지도록 형성될 수 있다. 이때, 유동 저항 발생 유닛(180)의 내부 홀(450)은 일정한 폭을 가지도록 형성될 수 있으나, 가변되는 폭을 가지도록 형성되는 것도 가능하다. 유동 저항 발생 유닛(180)이 크기 가변되는 내부 홀(450)을 가지는 경우, 그 일 단부 즉, 공급 배관(153)과 접속하는 부분은 공급 배관(153)의 내부 홀보다 큰 폭을 가지도록 형성됨에 유념한다.
한편, 유동 저항 발생 유닛(180)의 타 단부 즉, 상부 유체 공급부(151)과 접속하는 부분 역시 상부 유체 공급부(151)의 내부 홀보다 큰 폭을 가지도록 형성될 수 있는데, 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 상부 유체 공급부(151)의 내부 홀과 동일한 폭을 가지도록 형성되는 것도 가능함은 물론이다.
한편, 버퍼 탱크 타입의 유동 저항 발생 유닛(180)은 공급 배관(153)에 단일 개 설치될 수 있다. 이 경우, 버퍼 탱크 타입의 유동 저항 발생 유닛(180)은 도 2를 참조하여 설명한 유동 저항 발생 유닛(180)과 마찬가지로 마지막 곡관(210c)과 상부 유체 공급부(151) 사이에 배치될 수 있다.
버퍼 탱크 타입의 유동 저항 발생 유닛(180)은 공급 배관(153)에 복수 개 설치될 수도 있다. 이 경우, 버퍼 탱크 타입의 유동 저항 발생 유닛(180)은 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한 유동 저항 발생 유닛(180)과 마찬가지로 배치될 수 있음은 물론이다.
이상 도 5 내지 도 9를 참조하여 유동 저항 발생 유닛(180)이 오리피스 타입의 구조물, 멀티 네트워크 파이프 타입의 구조물, 버퍼 탱크 타입의 구조물 등으로 마련되는 경우에 대하여 설명하였다. 본 실시예에서는 유동 저항 발생 유닛(180)은 이에 한정되지 않고, 그 내부면에 비어 있는 공간으로 돌출되는 형상의 날개를 포함하는 것도 가능하다. 이하에서는 이에 대해 설명한다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 구성하는 유동 저항 발생 유닛이 날개 부재를 포함하는 경우, 이의 형상을 설명하기 위한 제1 예시도이다.
도 10에 따르면, 유동 저항 발생 유닛(180)은 몸체(530)의 내부에 비어 있는 공간 즉, 홀(510)이 형성되며, 날개 부재(520)는 몸체(530)의 내부면에서 비어 있는 공간으로 돌출되는 형상으로 형성될 수 있다. 이때, 날개 부재(520)는 나사산 모양과 같이 내부면 둘레를 따라 아래쪽 방향(제3 방향(30))으로 연장 형성될 수 있다.
내부 홀(510)을 가지는 유동 저항 발생 유닛(180)이 이와 같은 형상의 날개 부재(520)를 그 내부 홀(510)에 포함하여 형성되면, 초임계 유체가 날개 부재(520)를 따라 이동하면서 소용돌이(Vortex)를 발생시킬 수 있으며, 이로 인한 초임계 유체의 유동 억제 및 유동 유도를 통해 기판(W)에 토출되는 초임계 유체의 유동을 균일하게 해주는 효과를 얻을 수 있다.
한편, 유동 저항 발생 유닛(180)은 나사산 모양과 같이 내부면 둘레를 따라 아래쪽 방향(제3 방향(30))으로 연장 형성되는 홈을 통해 소용돌이를 발생시키는 것도 가능하다.
날개 부재(520)는 몸체(530)의 내부 홀(510)에 단일 개 형성되는 경우, 도 10에 도시된 바와 같이 형성될 수 있다. 그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 날개 부재(520)는 몸체(530)의 내부 홀(510)에 복수 개 형성되는 것도 가능하다. 이하에서는 이에 대해 설명한다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 구성하는 유동 저항 발생 유닛이 날개 부재를 포함하는 경우, 이의 형상을 설명하기 위한 제2 예시도이며, 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 구성하는 유동 저항 발생 유닛이 날개 부재를 포함하는 경우, 이의 형상을 설명하기 위한 제3 예시도이다.
도 11 및 도 12에서는 날개 부재(520)가 네 개의 날개(520a, 520b, 520c, 520d)로 구성되는 경우를 예로 들어 설명할 것이나, 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 날개 부재(520)는 두 개의 날개 또는 세 개의 날개로 구성되거나, 다섯 개 이상의 날개로 구성될 수 있음은 물론이다.
제1 날개(520a), 제2 날개(520b), 제3 날개(520c) 및 제4 날개(520d)는 상호 이격된 상태로 몸체(530)의 내부면을 따라 형성될 수 있으며, 이때 제1 날개(520a), 제2 날개(520b), 제3 날개(520c) 및 제4 날개(520d)는 내부 홀(510)을 둘러싸는 형태로 배치될 수 있다.
제1 날개(520a), 제2 날개(520b), 제3 날개(520c) 및 제4 날개(520d)는 계단식으로(즉, 제3 방향(30)으로) 하강하는 형태로 몸체(530)의 내부면을 따라 형성될 수 있다. 도 11 및 도 12에는 네 개의 날개(520a, 520b, 520c, 520d)가 몸체(530)의 내부면에 각각 단일 개씩 형성되는 것으로 도시되어 있으나, 이러한 네 개의 날개(520a, 520b, 520c, 520d)는 제3 방향(30)으로 반복적으로 형성되어 몸체(530)의 내부면에 각각 복수 개씩 형성되는 것도 가능함은 물론이다.
날개 부재(520)가 이와 같이 복수 개의 날개로 구성되는 경우에도, 도 11 및 도 12에 따른 배치에 따라 도 10의 경우와 동일한 효과를 얻게 해줄 수 있음은 물론이다.
한편, 날개 부재(520)는 유동 저항 발생 유닛(180)의 내부에 설치될 수 있지만, 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 날개 부재(520)는 상부 유체 공급부(151)에 인접하는 공급 배관(153) 내에 설치되거나, 상부 유체 공급부(151) 내에 설치될 수도 있다. 이 경우, 유동 저항 발생 유닛(180)은 기판 처리 장치(100) 내에 포함되지 않아도 무방하다.
또한, 날개 부재(520)는 유동 저항 발생 유닛(180)의 내부, 상부 유체 공급부(151)에 인접하는 공급 배관(153)의 내부, 및 상부 유체 공급부(151)의 내부 중에서 선택되는 어느 한 곳에 설치됨에 한정되지 않고, 적어도 두 곳 이상에 설치될 수도 있다.
한편, 날개 부재(520)는 몸체(530)의 내부면을 따라 회전하여 초임계 유체에 소용돌이 현상을 발생시키는 것도 가능하다.
한편, 앞서 설명하였지만, 도 2 내지 도 12를 참조하여 설명한 유동 저항 발생 유닛(180)은 초임계 유체 저장부(156)와 하부 유체 공급부(152)를 상호 연결하는 공급 배관(153)에도 동일한 방식으로 적용될 수 있다.
한편, 유동 저항 발생 유닛(180)은 동일 위치에 복수 개가 연속하여 설치되는 것도 가능하다.
이상 도 1 내지 도 12를 참조하여 유동 저항 발생 유닛(180) 및 이를 포함하는 기판 처리 장치(100)에 대하여 설명하였다. 본 발명에서 유동 저항 발생 유닛(180)가 가지는 특징을 다시 한번 정리하여 보면 다음과 같다.
첫째, 종래의 공급 배관에서는 곡관으로 인한 유동 불균형 및 주기적 유동 흔들림 현상이 발생되는데, 본 발명에서는 공급 배관(153) 내에서 유동 저항이 발생하도록 유동 저항 발생 구조물 즉, 유동 저항 발생 유닛(180)을 삽입시킴으로써, 기류가 균일하게 혼합(Mixing)되게 유도하여 내부 기류를 안정화시킬 수 있다.
유동 저항 발생 유닛(180)은 유량 제한기(Flow Restrictor)로 마련될 수 있으며, 예를 들어 오리피스(Orifices) 타입의 구조물, 멀티 네트워크 파이프(Multi-Network Pipes) 타입의 구조물, 버퍼 탱크(Buffer Tank) 타입의 구조물 등으로 마련될 수 있다.
유동 저항 발생 유닛(180)이 오리피스 타입의 구조물로 마련되는 경우, 베슬(Vessel)로 공급되는 마지막 곡관 후, 혹은 전후 두 곳에 설치될 수 있다. 본 발명에서는 그로 인해 발생된 유동 저항으로 배관 내에 유동 흐름을 개선시키고 웨이퍼 표면에서 초임계 유체의 유동을 고르게 분포시킬 수 있다.
한편, 오리피스의 변형 구조로는 다공(Multi Hole) 구조, 메쉬(Mesh) 구조, 격자(Lattice) 구조 등이 가능하며, 초임계 베슬에 연결되어 사용할 수 있는 오리피스 사이즈(Orifice Size) 범위는 예를 들어 0.002in ~ 0.1in, 또는 0.05mm ~ 2.4mm이다.
또한, 유동 저항 발생 유닛(180)이 멀티 네트워크 파이프 타입의 구조물로 마련되는 경우, 베슬로 공급되는 배관을 멀티 파이프로 구성하여 유동을 분기 후 재병합하는 네트워크로 유동 흐름을 개선할 수 있다.
또한, 유동 저항 발생 유닛(180)이 버퍼 탱크 타입의 구조물로 마련되는 경우, 베슬로 공급되는 배관에 버퍼 탱크를 구성하여 버퍼 탱크 내에서 초임계 유체의 속도와 압력을 변화시켜 웨이퍼 표면에서 초임계 유체의 유동을 고르게 분포시킬 수 있다.
둘째, 곡관을 통과한 초임계 유체(예를 들어, CO2 기류)는 유동 치우침이 개선되며, 이에 따라 곡관 및 초임계 유체 토출부(본 발명의 경우, 상부 유체 공급부(151) 및 하부 유체 공급부(152))를 거쳐 베슬 내 웨이퍼의 상부 및 하부로 분사되는 기류도 유동 불균형(비대칭 유동장)이 개선될 수 있다.
셋째, 웨이퍼의 표면에 도포된 현상액 건조시 파티클의 웨이퍼 표면에 형성되는 유동장 형상 모양으로 몰림성 Particle Stain-Mark 형성 없이 균일하게 현상액 건조될 수 있다.
이상 도 1 내지 도 12를 참조하여 설명한 유동 저항 발생 유닛(180) 및 이를 포함하는 기판 처리 장치(100)는 반도체 소자 제조 공정 중 건조 공정을 수행하는 설비에 적용될 수 있다. 구체적으로, 유동 저항 발생 유닛(180) 및 이를 포함하는 기판 처리 장치(100)는 포토 공정(예를 들어, 현상 공정)을 수행하는 설비에 적용될 수 있다.
이상과 같이 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 기판 처리 장치 110: 하우징
120: 승강 유닛 130: 지지 유닛
140: 가열 부재 150: 유체 공급 유닛
151: 상부 유체 공급부 152: 하부 유체 공급부
153: 공급 배관 156: 초임계 유체 저장부
160: 차단 부재 170: 배기 부재
180: 유동 저항 발생 유닛 210: 곡관
210a: 제1 곡관 210b: 제2 곡관
210c: 제3 곡관 220, 450, 510: 내부 홀
310: 상부 홀 320: 하부 홀
330: 중간 홀 340: 제1 미들 홀
350: 제2 미들 홀 360: 제3 미들 홀
410: 제1 파이프 부재 420: 제2 파이프 부재
430: 제3 파이프 부재 440: 제4 파이프 부재
520: 날개 부재 520a: 제1 날개
520b: 제2 날개 520c: 제3 날개
520d: 제4 날개

Claims (20)

  1. 하우징;
    상기 하우징의 내부에 설치되며, 양측에서 기판을 지지하는 지지 유닛;
    상기 하우징의 측벽에 설치되며, 상기 기판을 처리하기 위한 열을 발생시키는 가열 부재;
    상기 하우징의 내부로 상기 기판을 처리하기 위한 유체를 공급하며, 상기 유체를 상기 기판의 상부로 공급하는 상부 유체 공급부, 상기 유체를 상기 기판의 하부로 공급하는 하부 유체 공급부, 및 상기 상부 유체 공급부 및 상기 하부 유체 공급부 중 적어도 하나의 유체 공급부와 연결되는 공급 배관을 포함하는 유체 공급 유닛; 및
    상기 공급 배관에 설치되며, 상기 공급 배관을 통과하는 상기 유체에 대해 유동 저항을 발생시키는 유동 저항 발생 유닛을 포함하며,
    상기 유동 저항 발생 유닛은 상기 공급 배관에 포함되는 곡관과 상기 유체 공급부 사이에 마련되는 기판 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유동 저항 발생 유닛은 상기 곡관을 통과하여 상기 유체 공급부로 향하는 유체에 대해 유동 저항을 발생시키는 기판 처리 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 유동 저항 발생 유닛은 상기 곡관이 복수 개인 경우, 상기 유체 공급부에 인접하는 곡관과 상기 유체 공급부 사이에 마련되는 기판 처리 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 유동 저항 발생 유닛은 상기 유체의 유량을 제한하여 상기 유체에 대해 유동 저항을 발생시키는 기판 처리 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 유동 저항 발생 유닛은 복수 개 마련되는 기판 처리 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 유동 저항 발생 유닛은 상기 곡관의 전후에 각각 마련되는 기판 처리 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 유동 저항 발생 유닛은,
    몸체; 및
    상기 몸체의 내부에 형성되는 내부 홀을 포함하며,
    상기 내부 홀의 폭은 가변되는 기판 처리 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 내부 홀은 병목 구간을 포함하는 기판 처리 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 내부 홀의 폭은 중앙으로 향할수록 감소하며, 양단으로 향할수록 증가하는 기판 처리 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 유동 저항 발생 유닛은 오리피스(Orifice) 타입의 구조물, 멀티 파이프 타입의 구조물 및 버퍼 탱크 타입의 구조물 중 어느 하나의 구조물로 마련되는 기판 처리 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 유동 저항 발생 유닛은 오리피스 타입의 구조물로 마련되는 경우, 병목 구간을 포함하는 내부 홀을 가지는 기판 처리 장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 유동 저항 발생 유닛은 멀티 파이프 타입의 구조물로 마련되는 경우, 분기 후 재결합되는 기판 처리 장치.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 유동 저항 발생 유닛은 버퍼 탱크 타입의 구조물로 마련되는 경우, 상기 공급 배관보다 큰 폭의 내부 홀을 가지는 기판 처리 장치.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 유동 저항 발생 유닛은,
    몸체;
    상기 몸체의 내부에 형성되는 내부 홀; 및
    상기 몸체의 내부면에서 돌출 형성되는 날개 부재를 포함하며,
    상기 날개 부재는 상기 유체를 회전시키는 기판 처리 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 날개 부재는 상기 몸체의 내부면 둘레를 따라 상기 몸체의 일단에서 타단으로 연장 형성되는 기판 처리 장치.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 날개 부재는 복수 개 마련되며,
    복수 개의 날개 부재는 상기 몸체의 내부면에서 이격되어 마련되고, 서로 다른 높이에 마련되는 기판 처리 장치.
  17. 제 1 항에 있어서,
    내부 홀에 형성되며, 상기 유체를 회전시키는 날개 부재를 더 포함하며,
    상기 날개 부재는 상기 공급 배관, 상기 상부 유체 공급부 및 상기 하부 유체 공급부 중 적어도 하나에 마련되는 기판 처리 장치.
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 유체는 초임계 유체인 기판 처리 장치.
  19. 하우징;
    상기 하우징의 내부에 설치되며, 양측에서 기판을 지지하는 지지 유닛;
    상기 하우징의 측벽에 설치되며, 상기 기판을 처리하기 위한 열을 발생시키는 가열 부재;
    상기 하우징의 내부로 상기 기판을 처리하기 위한 유체를 공급하며, 상기 유체를 상기 기판의 상부로 공급하는 상부 유체 공급부, 상기 유체를 상기 기판의 하부로 공급하는 하부 유체 공급부, 및 상기 상부 유체 공급부 및 상기 하부 유체 공급부 중 적어도 하나의 유체 공급부와 연결되는 공급 배관을 포함하는 유체 공급 유닛; 및
    상기 공급 배관에 설치되며, 상기 공급 배관을 통과하는 상기 유체에 대해 유동 저항을 발생시키는 유동 저항 발생 유닛을 포함하며,
    상기 유동 저항 발생 유닛은 상기 공급 배관에 포함되는 곡관과 상기 유체 공급부 사이에 마련되어 상기 곡관을 통과하여 상기 유체 공급부로 향하는 유체에 대해 유동 저항을 발생시키고,
    상기 유동 저항 발생 유닛은 오리피스(Orifice) 타입의 구조물, 멀티 파이프 타입의 구조물 및 버퍼 탱크 타입의 구조물 중 어느 하나의 구조물로 마련되며, 오리피스 타입의 구조물로 마련되는 경우 병목 구간을 포함하는 내부 홀을 가지고, 멀티 파이프 타입의 구조물로 마련되는 경우 분기 후 재결합되며, 버퍼 탱크 타입의 구조물로 마련되는 경우 상기 공급 배관보다 큰 폭의 내부 홀을 가지는 기판 처리 장치.
  20. 몸체; 및
    상기 몸체의 내부에 형성되는 내부 홀을 포함하며,
    기판을 처리하기 위해 상기 기판이 배치되어 있는 하우징의 내부로 유체를 공급하는 공급 배관에 마련되되, 상기 공급 배관에 포함되는 곡관 및 상기 유체를 상기 기판의 상하로 전달하기 위해 상기 하우징에 설치되는 유체 공급부 사이에 마련되어 상기 곡관을 통과하여 상기 유체 공급부로 향하는 유체에 대해 유동 저항을 발생시키고,
    상기 내부 홀의 폭 변화를 통해 상기 유체의 유량을 제한하여 상기 유체에 대해 유동 저항을 발생시키는 유동 저항 발생 유닛.
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