KR20230133428A - 기판처리장치 - Google Patents

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KR20230133428A
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Abstract

본 발명은 기판처리장치에 대한 것으로서, 보다 상세하게는 초임계유체를 이용하여 기판에 대한 건조공정 등의 처리공정을 진행하는 경우에 공정시간을 줄일 수 있으며 챔버 내부의 파티클 발생을 억제할 수 있는 기판처리장치에 대한 것이다.

Description

기판처리장치 {Substrate processing apparatus}
본 발명은 기판처리장치에 대한 것으로서, 보다 상세하게는 초임계유체를 이용하여 기판에 대한 건조공정 등의 처리공정을 진행하는 경우에 공정시간을 줄일 수 있으며 챔버 내부의 파티클 발생을 억제할 수 있는 기판처리장치에 대한 것이다.
일반적으로 반도체 웨이퍼의 표면에 LSI(Large scale integration)와 같이 대규모/고밀도 반도체 디바이스를 제작하는 경우 웨이퍼 표면에 극미세 패턴을 형성할 필요가 있다.
이러한 극미세 패턴은 레지스트를 도포한 웨이퍼를 노광, 현상, 세정하는 각종 공정을 거치고, 레지스트를 패터닝하고, 이어서 상기 웨이퍼를 에칭함으로써 웨이퍼에 레지스트 패턴을 전사하여 형성될 수 있다.
그리고 이러한 에칭 후에는 웨이퍼 표면의 먼지나 자연 산화막을 제거하기 위해 웨이퍼를 세정하는 처리가 행해진다. 세정처리는 표면에 패턴이 형성된 웨이퍼를 약액이나 린스액 등의 처리액 내에 침지하거나, 웨이퍼 표면에 처리액을 공급함으로써 실행된다.
그런데, 반도체 디바이스의 고집적화에 따라 세정처리를 행한 후 처리액을 건조시킬 때, 레지스트나 웨이퍼 표면의 패턴이 붕괴되는 패턴 붕괴가 발생하고 있다.
이러한 패턴 붕괴는, 도 7에 도시된 바와 같이 세정 처리를 끝내고 기판(S) 표면에 남은 처리액(10)을 건조시킬 때, 패턴(11, 12, 13) 좌우의 처리액이 불균일하게 건조되면, 패턴(11, 12, 13)을 좌우로 인장하는 모세관력의 균형이 맞지 않아 처리액이 많이 남아 있는 방향으로 패턴(11, 12, 13)이 붕괴되는 현상에 해당한다.
도 7의 경우, 기판(S)의 상면에서 패턴이 형성되지 않은 좌우 외측 영역의 처리액의 건조가 완료되는 한편, 패턴(11, 12, 13)의 간극에는 처리액(10)이 잔존하고 있는 상태를 나타내고 있다. 그 결과, 패턴(11, 12, 13) 사이에 잔존하는 처리액(10)으로부터 받는 모세관력에 의해, 좌우 양측의 패턴(11, 13)이 내측을 향해 붕괴된다.
전술한 패턴 붕괴를 일으키는 모세관력은 세정처리 후의 기판(S)을 둘러싸는 대기 분위기와 패턴 사이에 잔존하는 처리액과의 사이에 놓인 액체/기체 계면에서 작용하는 처리액의 표면장력에 기인한다.
따라서, 최근에는 기체나 액체와의 사이에서 계면을 형성하지 않는 초임계 상태의 유체(이하, '초임계유체'라 함)를 이용하여 처리액을 건조시키는 처리 방법이 주목받고 있다.
도 8의 압력과 온도의 상태도에서 온도 조절만을 이용하는 종래기술의 건조방법에서는 반드시 기액 평형선을 통과하므로, 이때에 기액 계면에서 모세관력이 발생하게 된다.
이에 반해, 유체의 온도와 압력 조절을 모두 이용하여 초임계상태를 경유하여 건조하는 경우에는 기액 평형선을 통과하지 않게 되어, 본질적으로 모세관력 프리의 상태로 기판을 건조시키는 것이 가능해진다.
도 8을 참조하여 초임계유체를 이용한 건조를 살펴보면, 액체의 압력을 A에서 B로 상승시키고, 이어서 온도를 B에서 C로 상승시키게 되면 기액 평형선을 통과하지 않고 초임계상태 C로 전환된다. 또한, 건조공정이 종료된 경우에는 초임계유체의 압력을 낮추어 기액 평형선을 통과하지 않고 기체 D로 전환시키게 된다.
한편, 도 9는 종래기술에 따른 기판처리장치(2000)에서 챔버(2400)로 유체를 공급하는 구성을 도시한다.
도 9를 살펴보면, 챔버(2400)의 상부에 연결되는 제1 공급라인(2150)과, 챔버(2400)의 하부에 연결되는 제2 공급라인(2160)이 구비된다. 이 경우, 상기 제1 공급라인(2150)에는 제1 밸브(2152)와 유체의 유량을 제어하는 제1 오리피스(2154)가 구비된다. 또한, 상기 제2 공급라인(2160)에는 제2 밸브(2162)와 유체의 유량을 제어하는 제2 오리피스(2164)가 구비된다.
상기 유체를 상기 챔버(2400)로 공급하는 초반에는 상기 제2 공급라인(2160)을 통해 상기 챔버(2400)의 하부에서 공급하게 된다. 이 경우, 상기 제2 오리피스(2164)에 의해 유체가 공급되기 시작하는 초기에는 유체에 의한 충격을 완화하고 챔버(2400) 내부의 압력을 서서히 증가시켜 기판(S) 상부의 액막을 보호할 수 있다.
도 10은 상기 제2 오리피스(2164)를 구비한 경우 상기 제2 오리피스(2164)를 지나는 유체의 유속과 상기 챔버(2400) 내부의 압력을 도시한 그래프이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 제2 오리피스(2164)를 사용하는 경우 유체의 공급 초반에 유속의 피크치가 상대적으로 매우 높고 압력강하가 지속적으로 작용하여 유체가 원활하게 공급되지 않아 오히려 공정시간을 느리게 할 수 있었다. 또한, 이러한 압력강하에 의해 유체의 온도가 오히려 낮아질 수 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 비례밸브(proportional valve)를 사용하는 경우 비례밸브 내부의 금속 가동요소의 마찰로 인한 파티클이 발생하는 단점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 챔버로 유체를 공급하는 초반에 유체의 유속 피크치를 낮추어 압력강하를 최소화하여 공정시간을 줄일 수 있는 기판처리장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 금속 가동요소의 마찰에 의한 파티클 발생을 방지하면서도 유체의 유속 및 유량을 제어할 수 있는 유량조절부를 구비한 기판처리장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 본 발명의 목적은 초임계상태의 유체를 이용하여 처리액 또는 유기용매가 도포된 기판에 대한 처리공정을 수행하는 처리공간을 제공하는 챔버 및 상기 챔버로 상기 유체를 공급하며, 가동 요소 없이 상기 유체의 유속에 따라 상기 유체의 유량을 제어하는 유량조절부를 구비하며, 상기 유량조절부는 상기 유체의 유속이 증가함에 따라 난류를 발생시켜 상기 유체의 유량을 줄이는 것을 특징으로 하는 기판처리장치에 의해 달성된다.
여기서, 상기 챔버의 상부 또는 측면에 연결되어 상기 유체를 공급하는 제1 공급라인과, 상기 챔버의 하부에 연결되어 상기 유체를 공급하는 제2 공급라인을 더 구비하며, 상기 유량조절부는 상기 제1 공급라인 및 제2 공급라인 중에 적어도 한 곳에 구비될 수 있다.
한편, 상기 유량조절부가 상기 제2 공급라인에 구비되며, 상기 유량조절부는 상기 제2 공급라인을 따라 구비된 지그재그 형상의 메인유로와, 상기 메인유로에서 분기되어 역방향에서 상기 메인유로에 합류하는 분기유로를 구비할 수 있다.
나아가, 상기 제1 공급라인에 오리피스가 구비되고 상기 제2 공급라인에 상기 유량조절부가 구비되며, 상기 제1 공급라인에서 상기 오리피스의 전단 및 상기 제2 공급라인에서 상기 유량조절부의 전단에 각각 밸브를 더 구비할 수 있다.
또한, 상기 제1 공급라인 및 제2 공급라인과 연결되는 메인공급라인을 더 구비하고, 상기 메인공급라인에 상기 유체를 가압하는 압력조절부와, 상기 유체를 가열하는 온도조절부 및 상기 유체를 수용하고 다시 배출하는 버퍼탱크를 더 구비할 수 있다.
전술한 구성을 가지는 본 발명에 따르면, 챔버로 유체를 공급하는 초반에 유체의 유속 피크치를 낮추어 압력강하를 최소화하여 공정시간을 줄일 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 유체의 유속 및 유량을 제어하는 경우에도 금속 가동요소의 마찰에 의한 파티클 발생을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리장치의 구성을 도시한 블록도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 챔버의 구성을 도시한 측단면도,
도 3은 본 발명에 따른 유량조절부를 도시한 도면,
도 4는 유량조절부에 유속이 낮은 유체가 흐르는 상태를 도시한 도면,
도 5는 유량조절부에 유속이 빠른 유체가 흐르는 상태를 도시한 도면,
도 6은 유량조절부를 구비한 경우 유량조절부를 지나는 유체의 유속과 챔버 내부의 압력을 도시한 그래프,
도 7은 종래기술에 따라 기판 상부의 패턴을 건조시키는 경우에 패턴이 붕괴되는 상태를 개략적으로 도시한 도면,
도 8은 초임계유체를 이용한 처리공정에서 유체의 압력 및 온도 변화를 도시한 상태도,
도 9는 종래기술에 따른 기판처리장치의 일부 구성을 도시한 도면,
도 10은 종래기술에 따른 챔버에서 유체의 유속과 챔버 내부의 압력을 도시한 그래프이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 기판처리장치의 구조에 대해서 상세하게 살펴보도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리장치(1000)의 구성을 도시한 블록도이고, 도 2는 챔버(400)의 구성을 도시한 측단면도이다.
본 발명에 따른 기판처리장치(1000)는 초임계상태의 유체를 이용하여 기판(S)에 대한 처리공정을 수행하게 된다. 여기서, 초임계상태의 유체란 물질이 임계상태, 즉 임계온도와 임계압력을 초과한 상태에 도달하면 형성되는 상을 가진 유체에 해당한다. 이러한 초임계상태의 유체는 분자밀도는 액체에 가까우면서도 점성도는 기체에 가까운 성질을 가지게 된다. 따라서, 초임계상태의 유체는 확산력, 침투력, 용해력이 매우 뛰어나 화학반응에 유리하며, 표면장력이 거의 없어 미세구조에 표면장력을 가하지 아니하므로, 반도체소자의 건조공정 시 건조효율이 우수할 뿐 아니라 패턴 붕괴현상을 회피할 수 있어 매우 유용하게 이용될 수 있다.
본 발명에서 초임계유체로는 이산화탄소(CO2)가 사용될 수 있다. 이산화탄소는 임계온도가 대략 31.1℃이고, 임계압력이 7.38Mpa로 비교적 낮아 초임계상태로 만들기 쉽고, 온도와 압력을 조절하여 그 상태를 제어하기 용이하며 가격이 저렴한 장점이 있다.
또한, 이산화탄소는 독성이 없어 인체에 무해하고, 불연성, 비활성의 특성을 지니게 된다. 나아가, 초임계상태의 이산화탄소는 물이나 기타 유기용매와 비교하여 대략 10배 내지 100배 정도 확산계수(diffusion coefficient)가 높아 침투성이 매우 우수하여 유기용매의 치환이 빠르고, 표면장력이 거의 없어 건조공정에 사용하기 유리한 물성을 가진다. 뿐만 아니라, 건조공정에 사용된 이산화탄소를 기체상태로 전환시켜 유기용매를 분리해 재사용하는 것이 가능하여 환경오염의 측면에서도 부담이 적다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 기판처리장치(1000)는 초임계상태의 유체를 이용하여 처리액 또는 유기용매(10)(이하, '유기용매'라 함)가 도포된 기판(S)에 대한 처리공정을 수행하는 처리공간(412)을 제공하는 챔버(400)와, 상기 챔버(400) 내부로 유체를 공급하는 유체공급부(600)를 구비할 수 있다.
상기 유체공급부(600)는 유체의 온도 및 압력 중에 적어도 하나를 조절하여 상기 챔버(400)로 유체를 공급할 수 있다.
예를 들어, 상기 유체공급부(600)는 상기 유체를 저장하는 유체저장부(미도시)에서 연장되는 메인공급라인(120)을 구비할 수 있다.
이 경우, 상기 메인공급라인(120)을 따라 압력조절부(100)와 온도조절부(200)가 배치될 수 있다. 이때, 상기 압력조절부(100)는 예를 들어 압력펌프 등으로 구성될 수 있으며, 상기 온도조절부(200)는 상기 유체를 가열하는 히터 또는 열교환기 등으로 구성될 수 있다.
나아가, 상기 메인공급라인(120)에는 상기 유체의 압력 및 온도 중에 적어도 하나를 감지하는 감지부(미도시)를 더 구비할 수 있다. 상기 감지부에서 감지된 압력 및 온도에 따라 상기 메인공급라인(120)에 유동하는 유체의 압력 및 온도가 조절될 수 있다. 이를 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리장치(1000)는 상기 압력조절부(100)와 온도조절부(200)를 제어하는 제어부(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 제어부는 상기 감지부에서 감지한 압력 및 온도를 기초로 상기 압력조절부(100)와 온도조절부(200)를 제어할 수 있다.
또한, 상기 메인공급라인(120)에는 버퍼탱크(300)가 배치될 수 있다. 상기 버퍼탱크(300)는 상기 온도조절부(200)를 거친 유체를 수용하여 다시 배출하게 된다. 이 경우, 상기 버퍼탱크(300)는 상기 메인공급라인(120)을 따라 유동하는 유체에 맥동 등이 발생한 경우에 이를 감쇄시키는 역할을 할 수 있다.
한편, 상기 기판(S)에 대한 처리공정을 수행하는 경우, 상기 챔버(400)의 처리공간(412)의 내부 환경, 즉 상기 처리공간(412)의 온도 및 압력은 상기 챔버(400) 내부로 공급된 유체를 초임계상태로 전환시킬 수 있는 임계온도 및 임계압력 이상의 환경을 조성하고 공정동안 유지할 수 있어야 한다.
이를 위하여, 상기 메인공급라인(120)을 따라 상기 유체가 이동하는 중에 상기 압력조절부(100)에 의해 상기 유체를 임계압력 또는 그 이상의 압력으로 가압할 수 있으며, 또한 상기 온도조절부(200)에 의해 상기 유체를 임계온도 또는 그 이상의 온도로 가열할 수 있다.
한편, 상기 메인공급라인(120)은 상기 챔버(400)의 상부 또는 측면에 연결되는 제1 공급라인(150)과, 상기 챔버(400)의 하부로 연결되는 제2 공급라인(160)으로 분기되어 구성될 수 있다.
이 경우, 상기 제1 공급라인(150) 및 상기 제2 공급라인(160) 중에 적어도 한 쪽에 본 발명에 따른 유량조절부(500)가 구비될 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 상기 제1 공급라인(150)에 오리피스(154)가 구비되고, 상기 제2 공급라인(160)에 유량조절부(500)가 배치된 경우를 상정하여 설명한다. 또한, 상기 제1 공급라인(150)에는 상기 오리피스(154)의 전단에 제1 밸브(152)가 구비되고, 상기 제2 공급라인(160)에는 상기 유량조절부(500)의 전단에 제2 밸브(162)가 구비될 수 있다. 상기 유량조절부(500)에 대해서는 이후에 살펴본다.
만약, 상기 챔버(400)의 상부를 통해 공정초기부터 유체를 공급하게 되면, 고압의 유체가 상기 챔버(400)의 상부에서 기판(S)을 향해 공급될 수 있다. 이 경우, 상기 기판(S)의 상부에 형성된 패턴(미도시)이 고압의 유체의 의해 손상을 받을 수 있다. 따라서, 공정 초기에는 상기 제2 공급라인(160)을 통해 상기 챔버(400)의 하부에서 유체를 공급하여 상기 기판(S) 상의 패턴의 손상을 방지하게 된다. 상기 챔버(400)의 내측에 유체가 수용되어 예를 들어 상기 기판(S)이 유체에 의해 잠기게 되면 이후에는 상기 제1 공급라인(150)을 통해 상기 챔버(400)의 상부에서 유체를 공급할 수 있다.
또한, 상기 챔버(400)에는 처리공간(412)의 유체를 외부로 배출할 수 있는 배출포트(170)가 더 구비된다. 상기 기판(S)에 대한 처리공정 중에 또는 처리공정이 종료된 경우 상기 챔버(400)의 내부에서 외부로 상기 배출포트(170)를 통해 유체를 배출할 수 있다.
한편, 상기 챔버(400)는 초임계상태의 유체를 이용하여 상기 기판(S)에 대한 건조공정 등과 같은 처리공정을 수행하는 처리공간(412)을 제공할 수 있다.
상기 챔버(400)는 일측에 개구부(414)가 형성되며, 내측에서 상기 기판(S)에 대한 고압 공정을 처리하기에 적합한 재질로 제작될 수 있다.
상기 챔버(400)의 처리공간(412)은 밀폐상태를 유지하여, 상기 처리공간(412)으로 공급된 유체의 압력을 임계압력 이상으로 유지할 수 있게 된다.
또한, 상기 챔버(400)에는 상기 처리공간(412)의 온도를 소정온도 이상으로 유지할 수 있도록 가열부(미도시)를 더 구비할 수 있다. 상기 가열부에 의해 상기 기판(S)에 대한 공정 중에 상기 처리공간(412)의 온도, 또는 상기 처리공간(412)에 수용된 유체의 온도를 임계온도 이상으로 유지할 수 있다.
한편, 상기 챔버(400)에는 상기 기판(S)을 지지하며 상기 개구부(414)를 통해 상기 챔버(400)의 내부로 인입 및 상기 챔버(400)의 외부로 인출 가능하게 구비되는 트레이유닛(450)을 구비할 수 있다.
상기 트레이유닛(450)은 상기 개구부(414)를 통해 상기 챔버(400)의 처리공간(412)으로 인입되거나, 또는 상기 처리공간(412)에서 상기 개구부(414)를 통해 상기 챔버(400)의 외부로 인출될 수 있다.
예를 들어, 상기 트레이유닛(450)은 상기 기판(S)을 지지하는 트레이(456)와, 상기 트레이(456)의 말단부에 구비되어 상기 개구부(414)를 밀폐하는 커버(452)를 구비할 수 있다.
상기 트레이(456)는 그 상면에 상기 기판(S)이 안착되어 지지될 수 있다. 상기 트레이(456)의 단부에 상기 커버(452)가 연결될 수 있다.
상기 트레이(456)가 상기 개구부(414)를 통해 상기 처리공간(412)으로 삽입되는 경우 상기 커버(452)가 상기 개구부(414)를 밀폐하게 된다. 이 경우, 상기 커버(452)와 상기 챔버(400) 사이의 실링을 위하여 실링부재(458)를 구비할 수 있다.
한편, 상기 커버(452)에 의해 상기 개구부(414)를 밀폐하는 경우 상기 챔버(400)의 내측에서는 초임계유체를 이용하여 고압의 공정을 진행하게 되므로 상기 커버(452)가 상기 챔버(400) 내측의 압력에 의해 밀리지 않도록 하는 구성이 필요하다.
예를 들어, 상기 커버(452)가 상기 챔버(400)의 내측 압력에 의해 밀리지 않도록 가압하는 셔터(459)를 구비할 수 있다. 상기 셔터(459)는 상기 트레이(456)가 상기 처리공간(412)의 내측으로 삽입되어 상기 커버(452)가 상기 개구부(414)를 막는 경우 상기 커버(452)를 가압하여 상기 커버(452)가 공정 중에 밀리지 않게 한다. 상기 셔터(459)는 상부 또는 하부에서 수직방향으로 이동하여 상기 커버(452)의 외측면에서 상기 커버(452)를 상기 챔버(400)를 향해 가압할 수 있다. 이와 같이 커버(452)를 가압하는 구성은 일예를 들어 설명한 것이며, 다양하게 변형되어 적용될 수 있다.
한편, 앞서 살펴본 바와 같이 상기 챔버(400)의 하부에 연결되는 상기 제2 공급라인(160)에 오리피스가 구비되는 경우 유체가 공급되기 시작하는 초기에는 유체에 의한 충격을 완화하고 상기 챔버(400) 내부의 압력을 서서히 증가시켜 상기 기판(S) 상부의 액막을 보호할 수 있다.
하지만, 오리피스를 사용하는 경우 유속의 피크치가 상대적으로 매우 높고 압력강하가 지속적으로 작용하여 공정의 처음부터 마지막까지 계속하여 유체가 원활하게 공급되지 않아 오히려 공정시간을 느리게 할 수 있었다. 또한, 이러한 압력강하가 발생하는 경우 줄-톰슨 효과(Joule-Thomson effect)에 의해 유체의 온도가 오히려 낮아질 수 있었다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 비례밸브(proportional valve)를 사용하는 경우 비례밸브 내부의 금속 가동요소의 마찰로 인한 파티클이 발생하는 단점이 있었다.
본 발명에서는 전술한 문제점을 해결하기 위하여 가동 요소 없이 상기 유체의 유속에 따라 상기 유체의 유량을 제어하는 유량조절부(500)를 구비하게 된다. 상기 유량조절부(500)는 상기 제1 공급라인(150) 및 상기 제2 공급라인(160) 중에 적어도 한 쪽에 구비될 수 있으며, 이하에서는 상기 제2 공급라인(160)에 설치된 경우를 상정하여 살펴본다.
상기 유량조절부(500)는 움직이는 가동요소 없이 구성되므로 금속 가동요소의 마찰에 의한 파티클 발생을 방지할 수 있다. 또한, 상기 유량조절부(500)는 상기 유체의 유속에 의해 자동적으로 유량을 조절할 수 있다.
도 3은 상기 유량조절부(500)의 구성을 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 상기 유량조절부(500)는 상기 제2 공급라인(160)을 따라 구비된 지그재그 형상의 메인유로(510)와, 상기 메인유로(510)에서 분기되어 역방향에서 상기 메인유로(510)에 합류하는 분기유로(520)를 구비할 수 있다.
즉, 상기 메인유로(510)는 지그재그 형상으로 연장되어 형성되며, 상기 메인유로(510)에서 상기 분기유로(520)가 분기되어 다시 합류하게 된다. 이 경우, 상기 분기유로(520)는 상기 메인유로(510)에서 분기되어 상기 메인유로(510)의 역방향에서 다시 합류하는 형상을 가지며, 일종의 루프(loof) 형상을 가질 수 있다. 또한, 상기 분기유로(520)는 상기 메인유로(510)의 양측에 교번적으로 구비될 수 있다.
도 4와 도 5는 전술한 구성을 가지는 유량조절부(500)에서 유체의 유속에 따른 유체의 흐름을 도시한 도면이다.
도 4는 상기 유체의 유속이 상대적으로 느린 경우, 예를 들어 유체의 레이놀즈 수(Reynolds number)가 대략 100 내지 200 이하인 경우를 도시한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 유체의 유속이 상대적으로 느린 경우 상기 유체는 상기 유량조절부(500)의 메인유로(510)를 따라 흐르게 된다.
한편, 도 5는 상기 유체의 유속이 상대적으로 빠른 경우, 예를 들어 유체의 레이놀즈 수가 대략 200을 넘어서는 경우를 도시한다. 이 경우에는 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 유체가 상기 메인유로(510) 뿐만 아니라 상기 분기유로(520)를 따라 흐르게 된다. 이 경우, 상기 분기유로(520)를 따라 흐르던 유체가 역방향에서 상기 메인유로(510)에 합류하게 되어 난류가 발생하여 결과적으로 상기 메인유로(510)를 따라 흐르는 유체의 유속을 줄여 유량을 줄이게 된다.
결국, 본 발명에 따른 유량조절부(500)를 사용하게 되면 금속 가동요소 없이 구성되어 금속 가동요소의 마찰에 의한 파티클 발생을 방지할 수 있다. 나아가, 상기 유량조절부는 특히 상기 유체의 유속이 상대적으로 빠른 초반에만 유체의 유속을 자동적으로 늦추어 유량을 줄여 공정을 빠른 시간 내에 안정화시켜 공정 균일화를 달성할 수 있다. 나아가, 상기 유량조절부(500)에 의해 압력 강하를 최소화하여 공정시간을 줄여 에너지를 또한 절감할 수 있으며, 온도 강하에 따라 파티클 발생을 저감시킬 수 있다.
도 6은 상기 유량조절부(500)를 구비한 경우 상기 유량조절부(500)를 지나는 유체의 유속과 상기 챔버(400) 내부의 압력을 도시한 그래프이다. 도 6에서 가로축은 시간의 흐름을 나타내며, 좌측 세로축은 압력을 나타내며, 우측 세로축은 속도를 나타낸다.
도 6을 참조하면, 상기 유량조절부(500)를 구비한 경우 상기 제2 공급라인(160)에 통해 유체를 공급하는 극초반에도 유속의 피크치는 앞서 살펴본 종래기술에 다른 도 8에 비해 현저히 낮음을 알 수 있다. 이는 전술한 바와 같이 상기 제2 공급라인(160)의 제2 밸브(162)가 개방되어 상기 제2 공급라인(160)을 따라 유체가 공급되어 유속이 증가하는 경우 상기 유량조절부(500)에서 자동적으로 유속을 낮게 하여 유량을 줄이기 때문이다.
또한, 상기 유량조절부(500)에 의해 상기 유체의 유속이 서서히 감소하게 되면 상기 챔버(400) 내부의 압력은 지속적으로 상승하여 입계압력 이상으로 상승할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 당업자는 이하에서 서술하는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 변형된 실시가 기본적으로 본 발명의 특허청구범위의 구성요소를 포함한다면 모두 본 발명의 기술적 범주에 포함된다고 보아야 한다.
10 : 기판
100 : 압력조절부
200 : 온도조절부
300 : 버퍼탱크
400 : 챔버
412 : 처리공간
450 : 트레이유닛
452 : 커버
456 : 트레이
458 : 실링부재
500 : 유량조절부
510 : 메인유로
520 : 분기유로
600 : 유체공급부
1000 : 기판처리장치

Claims (5)

  1. 초임계상태의 유체를 이용하여 처리액 또는 유기용매가 도포된 기판에 대한 처리공정을 수행하는 처리공간을 제공하는 챔버; 및
    상기 챔버로 상기 유체를 공급하며, 가동 요소 없이 상기 유체의 유속에 따라 상기 유체의 유량을 제어하는 유량조절부;를 구비하며,
    상기 유량조절부는 상기 유체의 유속이 증가함에 따라 난류를 발생시켜 상기 유체의 유량을 줄이는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 챔버의 상부 또는 측면에 연결되어 상기 유체를 공급하는 제1 공급라인과, 상기 챔버의 하부에 연결되어 상기 유체를 공급하는 제2 공급라인을 더 구비하며,
    상기 유량조절부는 상기 제1 공급라인 및 제2 공급라인 중에 적어도 한 곳에 구비되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 유량조절부가 상기 제2 공급라인에 구비되며,
    상기 유량조절부는 상기 제2 공급라인을 따라 구비된 지그재그 형상의 메인유로와, 상기 메인유로에서 분기되어 역방향에서 상기 메인유로에 합류하는 분기유로를 구비하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 공급라인에 오리피스가 구비되고 상기 제2 공급라인에 상기 유량조절부가 구비되며,
    상기 제1 공급라인에서 상기 오리피스의 전단 및 상기 제2 공급라인에서 상기 유량조절부의 전단에 각각 밸브를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제1 공급라인 및 제2 공급라인과 연결되는 메인공급라인을 더 구비하고,
    상기 메인공급라인에 상기 유체를 가압하는 압력조절부와, 상기 유체를 가열하는 온도조절부 및 상기 유체를 수용하고 다시 배출하는 버퍼탱크를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
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