WO2020189892A1 - 기판 건조 챔버 - Google Patents

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WO2020189892A1
WO2020189892A1 PCT/KR2020/001764 KR2020001764W WO2020189892A1 WO 2020189892 A1 WO2020189892 A1 WO 2020189892A1 KR 2020001764 W KR2020001764 W KR 2020001764W WO 2020189892 A1 WO2020189892 A1 WO 2020189892A1
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WO
WIPO (PCT)
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substrate
supercritical fluid
drying
lower housing
supply
Prior art date
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Ceased
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PCT/KR2020/001764
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English (en)
French (fr)
Inventor
신희용
윤병문
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mujin Electronics Co Ltd
Original Assignee
Mujin Electronics Co Ltd
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    • H10P72/00—Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof
    • H10P72/04—Apparatus for manufacture or treatment
    • H10P72/0402—Apparatus for fluid treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H10P72/70—Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof for supporting or gripping

Definitions

  • the present invention relates to a substrate drying chamber. More specifically, the present invention prevents pattern collapse in the center of the substrate by dispersing and supplying the supercritical fluid to be uniformly sprayed toward the substrate, increasing the substrate drying efficiency, and shortening the process time, and supplying the supercritical fluid and
  • the substrate drying efficiency can be increased by inducing a symmetrical flow during discharge and supplying and discharging the supercritical fluid uniformly inside the chamber, and when the chamber is opened after the drying process is completed, particles flow into the substrate inside the chamber. It relates to a substrate drying chamber that can be prevented.
  • the semiconductor device manufacturing process includes various processes such as a lithography process, an etching process, and an ion implantation process, and after each process is completed, the surface of the wafer is removed by removing impurities or residues remaining on the wafer surface before proceeding to the next process.
  • a cleaning process and a drying process are being performed for cleaning.
  • a chemical liquid for cleaning treatment is supplied to the surface of the wafer, and then deionized water (DIW) is supplied to perform a rinse treatment.
  • DIW deionized water
  • a drying treatment of drying the wafer by removing deionized water remaining on the wafer surface is performed.
  • IPA isopropyl alcohol
  • IPA on the wafer is dissolved in the supercritical carbon dioxide (CO 2 ) fluid by supplying carbon dioxide in a supercritical state to a wafer whose surface is moistened with isopropyl alcohol (IPA) in the chamber. And by gradually discharging the supercritical carbon dioxide (CO 2 ) fluid dissolving IPA from the chamber, the wafer can be dried without collapse of the pattern.
  • CO 2 supercritical carbon dioxide
  • FIG. 2 shows a chamber for processing a substrate disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2017-0137243, which is a prior art related to a substrate processing apparatus using such a supercritical fluid.
  • the organic solvent may flow into the bonding surface of the upper body 430 and the lower body 420 constituting the high-pressure chamber 410. .
  • the organic solvent introduced into the bonding surface of the upper body 430 and the lower body 420 becomes particles and accumulates around it.
  • the chamber is opened to transport the processed substrate to the outside. At this time, particles around the bonding surface of the upper body 430 and the lower body 420 due to the pressure difference between the inside and the outside of the chamber It can be introduced into this chamber.
  • Patent Document 0001 Republic of Korea Patent Publication No. 10-2017-0137243 (published date: December 13, 2017, name: substrate processing apparatus and method)
  • the technical problem of the present invention is to prevent pattern collapse in the center of the substrate by dispersing and supplying the drying supercritical fluid to be uniformly sprayed toward the substrate, thereby increasing the drying efficiency of the substrate and shortening the process time. do.
  • the technical problem of the present invention is to reduce the process time by increasing the flow rate per unit time of the supercritical fluid for drying while maintaining the high pressure condition using the multi-nozzle unit.
  • the technical problem of the present invention is to shorten the processing time by reducing the working volume of the chamber corresponding to the volume occupied by the multi-nozzle unit.
  • the technical problem of the present invention is to provide a supply path of the supercritical fluid for initial pressurization and a discharge path of the supercritical fluid in which the organic solvent formed on the substrate after drying is dissolved through one integrated supply/discharge port, thereby providing a supercritical fluid.
  • a supply path of the supercritical fluid for initial pressurization and a discharge path of the supercritical fluid in which the organic solvent formed on the substrate after drying is dissolved through one integrated supply/discharge port, thereby providing a supercritical fluid.
  • the technical problem of the present invention is to block re-inflow particles when the chamber is opened after the drying process is completed by using a substrate placement plate that is required for arranging a substrate, and initial pressure directed directly to the substrate surface at the beginning of the drying process. It prevents the collapse of the pattern formed on the substrate by preventing the flow of the supercritical fluid for use, and prevents the problem that particles that may be contained in the supercritical fluid for initial pressurization are deposited on the substrate or reduces the amount of deposition, and The drying process time is shortened by reducing the working volume of the chamber due to the volume.
  • the technical problem of the present invention is to arrange the substrate on the substrate placement plate so as to be positioned higher than the bonding surface between the lower housing and the upper housing, so that when the drying process is completed and the chamber is opened, Particles around the sealed part are prevented from flowing into the substrate by gravity due to the height difference between the substrate and the bonding surface.
  • the substrate drying chamber according to the present invention for solving this technical problem includes an upper housing, a lower housing coupled to the upper housing so as to be openable and closed, a sealing part provided on a coupling surface between the lower housing and the upper housing, and the lower housing.
  • a substrate placement plate that is bonded to the bottom surface of and on which a substrate on which an organic solvent is formed is placed, and is formed to face the substrate placement plate in the central region of the upper housing to provide a supply path of the supercritical fluid for drying.
  • an integrated supply/discharge port that provides a supply path of the initial pressurization supercritical fluid and a discharge path of the mixed fluid in which the organic solvent is dissolved in the drying supercritical fluid after drying according to the supply of the drying supercritical fluid
  • a multi-nozzle unit dispersing the supercritical fluid for drying supplied through the upper supply port so as to be uniformly sprayed toward the substrate arrangement plate.
  • the multi-nozzle portion is formed with a coupling portion coupled to the upper supply port, a hollow portion coupled to the coupling portion and filled with a drying supercritical fluid supplied from the upper supply port.
  • a dispersing nozzle unit comprising a plurality of unit dispersing nozzles coupled to a disk-shaped body portion and a lower surface of the body portion toward the substrate arrangement plate.
  • a plurality of unit dispersion nozzles constituting the dispersion nozzle unit are uniformly disposed with respect to the entire lower surface of the body unit.
  • the integrated supply/discharge port is formed to extend from one side to the other side of the lower housing and is formed to face the substrate arrangement plate in an intermediate region between the one side and the other side. It is characterized by being.
  • the integrated supply/discharge port includes a first conduit part formed from one side of the lower housing to the middle region, and the substrate is disposed in communication with the first conduit part in the intermediate region. And a second conduit portion formed to face the plate and communicated with the common port portion and the first conduit in the intermediate region to the other side of the lower housing.
  • the substrate is disposed on the substrate mounting plate so as to be positioned higher than the bonding surface of the lower housing and the upper housing, and the drying process is completed to open the lower housing and the upper housing.
  • particles around the sealing part provided on the bonding surface are prevented from entering the substrate by gravity according to a height difference between the substrate and the bonding surface.
  • the supercritical fluid for initial pressure supplied through the first conduit portion and the common port portion is blocked by the substrate arrangement plate so that direct injection to the substrate is prevented.
  • one end is coupled to the bottom surface of the lower housing and the other end is coupled to the substrate placement plate, thereby supporting the substrate placement plate while separating the substrate placement plate from the bottom surface of the lower housing. It characterized in that it further comprises a substrate arrangement plate support.
  • the first spaced space existing between the bottom surface of the lower housing and the substrate placement plate by the substrate placement plate support part is for initial pressure supplied through the integrated supply/discharge port. It is characterized in that the supercritical fluid moves along the lower surface of the substrate arrangement plate to gradually diffuse into the processing area in which the substrate is disposed.
  • the substrate drying chamber according to the present invention further includes a substrate support portion having one end coupled to the upper surface of the substrate arrangement plate and the other end coupled to the substrate, supporting the substrate and separating the substrate from the upper surface of the substrate arrangement plate Characterized in that.
  • the second separation space existing between the upper surface of the substrate arrangement plate and the substrate by the substrate support portion is an initial pressurization supplied to the lower surface of the substrate through the integrated supply/discharge port. It is characterized in that the drying process is shortened by exposure to the supercritical fluid for drying and the supercritical fluid for drying supplied through the upper supply port.
  • the present invention by dispersing and supplying the drying supercritical fluid to be uniformly sprayed toward the substrate, pattern collapse at the center of the substrate can be prevented, the substrate drying efficiency can be increased, and the process time can be shortened.
  • the supply path of the supercritical fluid for initial pressurization and the discharge path of the supercritical fluid in which the organic solvent formed on the substrate after drying is dissolved is symmetrical when supplying and discharging the supercritical fluid.
  • the supercritical fluid is uniformly distributed and supplied and discharged in the chamber by inducing a natural flow, thereby increasing substrate drying efficiency.
  • a substrate placement plate that is required for arranging the substrate, it blocks re-inflow particles when the chamber is opened after the drying process is completed, and the initial pressure supercritical fluid flows directly to the substrate surface at the beginning of the drying process. It is possible to prevent the collapse of the pattern formed on the substrate, prevent the problem that particles that may be contained in the initial pressurization supercritical fluid are deposited on the substrate, or reduce the amount of deposition, and reduce the amount of deposition. Due to the reduction of the working volume of the chamber, there is an effect of shortening the drying process time.
  • FIG. 1 is a diagram showing a pattern collapse phenomenon occurring in a substrate drying process according to the prior art
  • FIG. 2 is a view showing a conventional substrate drying chamber
  • FIG. 3 is a view showing a substrate drying chamber according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is an exemplary cross-sectional view of a multi-nozzle unit in an embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is an exemplary bottom view of a multi-nozzle unit in an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram showing a diffusion path of a drying supercritical fluid in an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram showing a discharge path of a supercritical fluid in which an organic solvent is dissolved in an embodiment of the present invention
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a sealing portion provided on a bonding surface of the upper housing and the lower housing and a substrate of particles existing therearound when the drying process is completed and the lower housing and the upper housing are opened, according to an embodiment of the present invention. It is a diagram for explaining the principle of preventing the inflow of.
  • first or second may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The terms are only for the purpose of distinguishing one component from other components, for example, without departing from the scope of the rights according to the concept of the present invention, the first component may be named as the second component and similarly the second component. The component may also be referred to as a first component.
  • FIG. 9 is a diagram showing a discharge path of a supercritical fluid in an embodiment of the present invention. , When the drying process is completed and the lower housing and the upper housing are opened, a drawing for explaining the principle that the sealing part provided on the bonding surface of the upper housing and the lower housing and particles existing around it are prevented from entering the substrate to be.
  • a substrate drying chamber 1 includes an upper housing 10, a lower housing 20, a sealing unit 30, a substrate placement plate 40, and an integral type. It includes a supply/discharge port 50, an upper supply port 60, a substrate arrangement plate support part 70, a substrate support part 80, a housing driving part 90, and a multi-nozzle part 100.
  • the upper housing 10 and the lower housing 20 are coupled to each other so as to be able to open and close, and provide a space in which a drying process is performed.
  • the upper housing 10 and the lower housing 20 may be configured to have a cylindrical shape, but are not limited thereto.
  • an upper supply port 60 is formed in the upper housing 10
  • an integrated supply/discharge port 50 is formed in the lower housing 20.
  • the multi-nozzle unit 100 is coupled to the end of the upper supply port 60.
  • the sealing part 30 is provided on the coupling surface (C) of the lower housing 20 and the upper housing 10, and maintains the airtightness of the coupling surface (C) between the lower housing 20 and the upper housing 10. Block the inner area of the chamber from the outside.
  • the sealing part 30 provided on the coupling surface C of the upper housing 10 and the lower housing 20
  • the substrate W is a bonding surface of the lower housing 20 and the upper housing 10
  • the sealing part provided on the bonding surface (C) (30)
  • the surrounding particles may be configured to be prevented from entering the substrate W by gravity according to a height difference between the substrate W and the bonding surface C.
  • the substrate arranging plate 40 is a component on which a substrate W on which an organic solvent is formed is attached to the bottom surface 22 of the lower housing 20.
  • the substrate W as the target of the drying process is disposed.
  • the supercritical fluid for initial pressure flow directly to the surface of the substrate W at the beginning of the drying process by using the substrate placement plate 40 required for this purpose. It is possible to prevent the collapse of the pattern formed on the substrate (W), prevent the problem that particles that may be contained in the initial pressure supercritical fluid are deposited on the substrate (W) or reduce the amount of deposition,
  • the drying process time can be shortened by reducing the working volume of the chamber due to the volume occupied by the substrate arrangement plate 40.
  • the integrated supply/discharge port 50 is formed extending from one side 24 to the other side 26 of the lower housing 20, and the substrate is arranged in the intermediate region 28 between one side 24 and the other side 26. It is formed to face the plate 40, and provides a supply path of the supercritical fluid for initial pressurization and a discharge path of the supercritical fluid in which the organic solvent formed on the substrate W after drying is dissolved.
  • the supercritical fluid is When supplying and discharging, a symmetrical flow is induced and the supercritical fluid is uniformly distributed in the chamber to supply and discharge, thereby increasing substrate drying efficiency.
  • such an integrated supply/discharge port 50 has a first conduit portion 510 formed from one side 24 of the lower housing 20 to the middle region 28, and the first conduit portion 510 in the middle region 28.
  • the lower housing is in communication with the conduit part 510 and is in communication with the common port part 520 and the first conduit part 510 in the common port part 520 and the intermediate region 28 formed to face the substrate mounting plate 40.
  • It includes a second conduit part 530 formed up to the other side 26 of 20, and the first conduit part 510 and the common port part 520 provide a supply path of the supercritical fluid for initial pressurization,
  • the common port part 520 and the second conduit part 530 may be configured to provide a discharge path for the supercritical fluid in which the organic solvent is dissolved.
  • the upper supply port 60 is a component formed to face the substrate mounting plate 40 in the central region of the upper housing 10 to provide a supply path of the supercritical fluid for drying.
  • the initial pressure supercritical fluid is supplied during the set initial pressure time through the first conduit portion 510 and the common port portion 520 constituting the integrated supply/discharge port 50, and 2) After the initial pressurization time has elapsed, the supply of the initial pressurization supercritical fluid is cut off, and the drying supercritical fluid is supplied through the upper supply port 60 for the drying time, and 3) the drying supercritical fluid is after the drying time.
  • the supply of the fluid is blocked and the mixed fluid may be discharged during the discharge time through the common port part 520 and the second conduit part 530 constituting the integrated supply/discharge port 50.
  • the supply of the supercritical fluid for drying and the discharge of the mixed fluid may be repeated a set number of times, that is, flushed.
  • the multi-nozzle unit 100 distributes the drying supercritical fluid supplied through the upper supply port 60 in a flushing process so that it is uniformly sprayed toward the substrate placement plate 40 on which the substrate W is placed. Functions.
  • the multi-nozzle unit 100 includes a coupling unit 110 and a body unit. It may be configured to include 120 and the dispersion nozzle unit 130.
  • the coupling portion 110 is a component coupled to the upper supply port 60.
  • the coupling portion 110 and the upper supply port 60 may be coupled by a screw coupling method, but the coupling method of both is not limited thereto.
  • the body portion 120 is coupled to the coupling portion 110 and has a hollow (E) filled with the supercritical fluid for drying supplied from the upper supply port 60, and has, for example, a disk-shaped appearance. I can.
  • the dispersion nozzle unit 130 is composed of a plurality of unit dispersion nozzles that are coupled to the lower surface of the body unit 120 so as to face the substrate mounting plate 40.
  • a plurality of unit dispersion nozzles constituting the dispersion nozzle unit 130 may be configured to be uniformly disposed based on the entire lower surface of the body unit 120.
  • the pattern of the central part of the substrate is collapsed ( pattern collapse) and increase substrate drying efficiency.
  • the process time can be shortened by increasing the flow rate per unit time of the supercritical fluid for drying while maintaining the high pressure condition by using the multi-nozzle unit 100.
  • the process time can be shortened by reducing the working volume of the chamber corresponding to the volume occupied by the multi-nozzle unit 100.
  • the substrate placement plate support part 70 has one end coupled to the bottom surface 22 of the lower housing 20 and the other end coupled to the substrate placement plate 40, and supports the substrate placement plate 40 while supporting the substrate placement plate ( It is a component that separates 40) from the bottom surface 22 of the lower housing 20.
  • the first spaced space R1 existing between the bottom surface 22 of the lower housing 20 and the substrate placement plate 40 by the substrate placement plate support part 70 is an integral supply/discharge port 50
  • the supercritical fluid for initial pressure supplied through may move along the lower surface of the substrate placement plate 40 to gradually diffuse into the processing area where the substrate W is disposed.
  • the substrate support 80 has one end coupled to the upper surface of the substrate placement plate 40 and the other end coupled to the substrate W. While supporting the substrate W, the substrate W is attached to the upper surface of the substrate placement plate 40. It is a component that separates from
  • the second separation space R2 existing between the upper surface of the substrate mounting plate 40 and the substrate W by the substrate support 80 provides the lower surface of the substrate W as the integrated supply/discharge port ( It performs a function of shortening the drying process time by exposure to the initial pressure supercritical fluid supplied through 50) and the drying supercritical fluid supplied through the upper supply port 60.
  • the housing driving unit 90 is a means for opening and closing the housing, and after the drying process is completed, the lower housing 20 is driven to separate the lower housing 20 from the upper housing 10 to open the chamber or initiate the drying process. In this case, the lower housing 20 may be driven to couple the lower housing 20 to the upper housing 10 to close the chamber.
  • the housing driving unit 90 is expressed as driving the lower housing 20, but this is only an example, and the housing driving unit 90 may be configured to drive the upper housing 10.
  • the supercritical fluid for initial pressurization and the supercritical fluid for drying may include carbon dioxide (CO 2 ), and the organic solvent may include alcohol, but is not limited thereto.
  • the alcohol may include methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, IPA, and 1-butanol. It is not limited.
  • carbon dioxide in a supercritical state is applied to the substrate W whose surface is moistened with an organic solvent such as alcohol in the chamber.
  • an organic solvent such as alcohol in the chamber.
  • the alcohol on the substrate W is dissolved in the supercritical carbon dioxide fluid.
  • the substrate W can be dried without collapse of the pattern.
  • the process time can be shortened by increasing the flow rate per unit time of the supercritical fluid for drying while maintaining the high pressure condition by using the multi-nozzle unit.
  • the process time can be shortened by reducing the working volume of the chamber corresponding to the volume occupied by the multi-nozzle part.
  • a substrate placement plate that is required for arranging the substrate, it blocks re-inflow particles when the chamber is opened after the drying process is completed, and the initial pressure supercritical fluid flows directly to the substrate surface at the beginning of the drying process. It is possible to prevent the collapse of the pattern formed on the substrate, prevent the problem that particles that may be contained in the initial pressurization supercritical fluid are deposited on the substrate, or reduce the amount of deposition, and reduce the amount of deposition. Due to the reduction of the working volume of the chamber, there is an effect of shortening the drying process time.

Landscapes

  • Drying Of Solid Materials (AREA)
  • Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)

Abstract

본 발명은 기판 건조 챔버에 관한 것이다. 본 발명은 상부 하우징, 하부 하우징, 실링부, 기판 배치판, 건조용 초임계유체의 공급경로를 제공하는 상부 공급포트, 초기 가압용 초임계유체의 공급경로 및 건조용 초임계유체의 공급에 따른 건조 후 건조용 초임계유체에 유기용제가 용해된 혼합유체의 배출경로를 제공하는 일체형 공급/배출포트 및 상부 공급포트를 통해 공급되는 건조용 초임계유체가 기판 배치판을 향하여 균일하게 분사되도록 분산시키는 멀티 노즐부를 포함한다. 본 발명에 따르면, 초임계유체가 기판을 향하여 균일하게 분사되도록 분산시켜 공급함으로써 기판 중앙부의 패턴 도괴를 방지하고 기판 건조 효율을 증대시키고 공정 시간을 단축할 수 있다.

Description

기판 건조 챔버
본 발명은 기판 건조 챔버에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 초임계유체가 기판을 향하여 균일하게 분사되도록 분산시켜 공급함으로써 기판 중앙부의 패턴 도괴를 방지하고 기판 건조 효율을 증대시키고 공정 시간을 단축할 수 있고, 초임계유체의 공급 및 배출 시 대칭적인 흐름을 유도하여 초임계유체를 챔버 내부에 균일하게 분산시켜 공급 및 배출함으로써 기판 건조효율을 증대시킬 수 있으며, 건조공정 종료 후 챔버 개방 시 파티클이 챔버 내부의 기판으로 유입되는 문제를 방지할 수 있는 기판 건조 챔버에 관한 것이다.
반도체 장치의 제조 공정에는 리소그래피 공정, 에칭 공정, 이온 주입 공정 등의 다양한 공정이 포함되어 있으며, 각 공정의 종료 후, 다음 공정으로 이행하기 전에 웨이퍼 표면에 잔존하는 불순물이나 잔사를 제거해서 웨이퍼 표면을 청정하게 하기 위한 세정 공정 및 건조 공정이 수행되고 있다.
예를 들어, 에칭 공정 후의 웨이퍼의 세정 처리에서는 웨이퍼의 표면에 세정 처리를 위한 약액이 공급되고, 그 후에 탈이온수(deionized water, DIW)가 공급되어서 린스(rinse) 처리가 행해진다. 린스 처리 후에는 웨이퍼 표면에 남아있는 탈이온수를 제거해서 웨이퍼를 건조하는 건조 처리가 행해진다.
건조 처리를 수행하는 방법으로는, 예를 들어, 웨이퍼 상의 탈이온수를 이소프로필 알코올(IPA)로 치환해서 웨이퍼를 건조하는 기술이 알려져 있다.
그러나 종래의 이러한 건조 기술에 따르면, 도 1에 개시된 바와 같이, 건조 처리 시에, 액체인 IPA의 표면 장력에 의해 웨이퍼 상에 형성된 패턴이 도괴하는 문제가 발생한다.
이러한 문제를 해결하기 위해서, 표면 장력이 제로가 되는 초임계 건조 기술이 제안되고 있다.
이러한 초임계 건조 기술에 따르면, 챔버 내에서 표면이 이소프로필 알코올(IPA)로 습윤되어 있는 웨이퍼에 초임계 상태의 이산화탄소를 공급함으로써 웨이퍼 상의 IPA가 초임계 이산화탄소(CO2) 유체에 용해된다. 그리고 IPA를 용해하고 있는 초임계 이산화탄소(CO2) 유체를 서서히 챔버에서 배출함으로써 패턴의 도괴 없이 웨이퍼를 건조할 수 있다.
도 2는 이러한 초임계유체를 사용한 기판 처리 장치와 관련된 선행기술인 대한민국 공개특허공보 제10-2017-0137243호에 개시된 기판 처리용 챔버를 나타낸 것이다.
도 2를 참조하면, 초임계 건조공정에서 유기용제를 제거하는 과정에서 고압 챔버(410)를 구성하는 상부 바디(430)과 하부 바디(420)의 접촉하는 결합면으로 유기용제가 유입될 수 있다. 이렇게 상부 바디(430)과 하부 바디(420)의 결합면으로 유입된 유기용제는 파티클이 되어 주변에 쌓이게 된다.
초임계 건조공정이 끝난 후 처리된 기판을 외부로 반송하기 위해 챔버는 개방되며, 이 때, 챔버 내부와 외부의 압력차이로 인해 상부 바디(430)과 하부 바디(420)의 결합면 주위의 파티클이 챔버 내부로 유입될 수 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2017-0137243호에 따르면, 기판이 상부 바디(430)과 하부 바디(420)의 결합면보다 아래쪽에 위치하기 때문에, 상부 바디(430)과 하부 바디(420)의 결합면 주위의 파티클이 챔버 내부로 유입되는 과정에서 중력에 의하여 파티클의 일부는 기판으로 유입될 가능성이 높다.
이와 같이, 기판으로 유입되는 파티클은 공정의 불량을 초래하기 때문에, 파티클 유입을 방지하기 위하여 상부 바디(430)과 하부 바디(420)의 결합면 주위에 차단막을 추가로 설치해야 할 필요성이 있으며, 이에 따라 장치의 전체적인 구조가 복잡해지는 문제점이 있다.
또한, 대한민국 공개특허공보 제10-2017-0137243호를 포함하는 종래 기술에 따르면, 초기가압을 위한 초임계유체를 공급하는 하부 공급 포트(422), 건조 이후의 초임계유체를 배기하는 배기포트(426)가 하부 바디(420)의 정중앙에 위치하지 아니함으로써 유체의 공급 및 배출 시 비대칭적인 흐름을 형성하여 초임계유체를 챔버 내부에 균일하게 분산시켜 공급 및 배출시키기 어려우며, 이로 인해 건조효율이 저하되는 문제점이 발생한다.
또한, 대한민국 공개특허공보 제10-2017-0137243호를 포함하는 종래 기술에 따르면, 건조공정에서 초기가압 후, 건조와 배출을 반복하는 플러싱(flushing) 수행 시 상부 공급 포트(432)로부터 공급되는 초임계유체가 기판(W)으로 직접 분사되는 구조를 갖는다.
이에 따르면, 챔버 내에 초임계유체가 형성되어 있지만 빠른 가압 시 충격(impact force)으로 인해 기판(W)의 중앙부에서 패턴 도괴(pattern collapse)가 발생될 수 있다는 문제점이 있다.
또한, 초임계유체를 챔버 내부에 균일하게 분산시켜 공급하기 어려워 기판 건조효율 감소를 초래할 수 있다는 문제점이 있다.
또한, 고압조건을 유지하면서 초임계유체의 단위시간당 유량(flow rate)을 증가시키기에는 한계가 있어 공정시간의 단축이 어렵다는 문제점이 있다.
[선행기술문헌]
[특허문헌]
(특허문헌 0001) 대한민국 공개특허공보 제10-2017-0137243호(공개일자: 2017년 12월 13일, 명칭: 기판 처리 장치 및 방법)
본 발명의 기술적 과제는 건조용 초임계유체가 기판을 향하여 균일하게 분사되도록 분산시켜 공급함으로써 기판 중앙부의 패턴 도괴(pattern collapse)를 방지하고 기판 건조 효율을 증대시키고 공정 시간을 단축하는 것을 기술적 과제로 한다.
또한, 본 발명의 기술적 과제는 멀티 노즐부를 이용하여 고압조건을 유지하면서 건조용 초임계유체의 단위시간당 유량(flow rate)을 증가시켜 공정시간을 단축시키는 것을 기술적 과제로 한다.
또한, 본 발명의 기술적 과제는 멀티 노즐부가 차지하는 부피에 상응하여 챔버의 내부용적(working volume)을 감소시킴으로서 공정시간을 단축하는 것을 기술적 과제로 한다.
또한, 본 발명의 기술적 과제는 하나의 일체형 공급/배출포트를 통하여 초기 가압용 초임계유체의 공급경로 및 건조후 기판에 형성된 유기용제가 용해된 초임계유체의 배출경로를 제공함으로써, 초임계유체의 공급 및 배출 시 대칭적인 흐름을 유도하여 초임계유체를 챔버 내부에 균일하게 분산시켜 공급 및 배출함으로써 기판 건조효율을 증대시키는 것이다.
또한, 본 발명의 기술적 과제는 기판을 배치하기 위하여 필수적으로 요구되는 기판 배치판을 이용하여 건조공정 완료 후 챔버 개방 시 재유입되는 파티클을 차단하고, 건조 공정의 초기에 기판 표면으로 직접 향하는 초기 가압용 초임계유체의 흐름을 방지하여 기판에 형성된 패턴의 도괴를 방지하고, 초기 가압용 초임계유체에 함유될 수 있는 파티클이 기판에 퇴적되는 문제를 방지하거나 퇴적량을 감소시키고, 기판 배치판이 차지하는 부피로 인한 챔버의 내부용적(working volume)을 감소시켜 건조 공정시간을 단축하는 것이다.
또한, 본 발명의 기술적 과제는 기판을 하부 하우징과 상부 하우징의 결합면보다 높게 위치하도록 기판 배치판 상에 배치함으로써, 건조공정이 완료되어 챔버가 개방되는 경우, 하부 하우징과 상부 하우징의 결합면에 구비된 실링부 주변의 파티클이 기판과 결합면의 높이차에 따른 중력에 의해 기판으로 유입되는 문제를 방지하는 것이다.
이러한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 기판 건조 챔버는, 상부 하우징, 상기 상부 하우징에 개폐 가능하게 결합되는 하부 하우징, 상기 하부 하우징과 상기 상부 하우징의 결합면에 구비된 실링부, 상기 하부 하우징의 바닥면에 결합되어 있으며 유기용제가 형성되어 있는 기판이 배치되는 기판 배치판, 상기 상부 하우징의 중앙영역에서 상기 기판 배치판을 향하도록 형성되어 건조용 초임계유체의 공급경로를 제공하는 상부 공급포트, 초기 가압용 초임계유체의 공급경로 및 상기 건조용 초임계유체의 공급에 따른 건조 후 상기 건조용 초임계유체에 상기 유기용제가 용해된 혼합유체의 배출경로를 제공하는 일체형 공급/배출포트 및 상기 상부 공급포트를 통해 공급되는 건조용 초임계유체가 상기 기판 배치판을 향하여 균일하게 분사되도록 분산시키는 멀티 노즐부를 포함한다.
본 발명에 따른 기판 건조 챔버에 있어서, 상기 멀티 노즐부는, 상기 상부 공급포트에 결합되는 결합부, 상기 결합부에 결합되며 상기 상부 공급포트로부터 공급되는 건조용 초임계유체가 채워지는 중공이 형성되어 있는 원판형의 몸체부 및 상기 몸체부의 하부면에 상기 기판 배치판을 향하도록 결합되어 있는 복수의 단위 분산 노즐들로 구성된 분산 노즐부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 기판 건조 챔버에 있어서, 상기 분산 노즐부를 구성하는 복수의 단위 분산 노즐들은 상기 몸체부의 하부면 전체를 기준으로 균일하게 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 기판 건조 챔버에 있어서, 상기 일체형 공급/배출포트는, 상기 하부 하우징의 일측면에서 타측면까지 연장 형성되고 상기 일측면과 상기 타측면의 중간영역에서 상기 기판 배치판을 향하도록 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 기판 건조 챔버에 있어서, 상기 일체형 공급/배출포트는, 상기 하부 하우징의 일측면에서 상기 중간영역까지 형성된 제1 관로부, 상기 중간영역에서 상기 제1 관로부와 연통되어 상기 기판 배치판을 향하도록 형성된 공통포트부 및 상기 중간영역에서 상기 공통포트부 및 상기 제1 관로부와 연통되어 상기 하부 하우징의 타측면까지 형성된 제2 관로부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 기판 건조 챔버에 있어서, 상기 제1 관로부와 상기 공통포트부는 초기 가압용 초임계유체의 공급경로를 제공하고, 상기 공통포트부와 상기 제2 관로부는 상기 유기용제가 용해된 초임계유체의 배출경로를 제공하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 기판 건조 챔버에 있어서, 상기 기판은 상기 하부 하우징과 상기 상부 하우징의 결합면보다 높게 위치하도록 상기 기판 배치판 상에 배치되어 있고, 건조공정이 완료되어 상기 하부 하우징과 상기 상부 하우징이 개방되는 경우, 상기 결합면에 구비된 실링부 주변의 파티클이 상기 기판과 상기 결합면의 높이차에 따른 중력에 의해 상기 기판으로의 유입이 방지되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 기판 건조 챔버에 있어서, 상기 제1 관로부와 상기 공통포트부를 통해 공급되는 초기 가압용 초임계유체는 상기 기판 배치판에 막혀 상기 기판으로의 직접적인 분사가 방지되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 기판 건조 챔버는, 일단이 상기 하부 하우징의 바닥면에 결합되고 타단이 상기 기판 배치판에 결합되어, 상기 기판 배치판을 지지하면서 상기 기판 배치판을 상기 하부 하우징의 바닥면으로부터 이격시키는 기판배치판 지지부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 기판 건조 챔버에 있어서, 상기 기판배치판 지지부에 의해 상기 하부 하우징의 바닥면과 상기 기판 배치판 사이에 존재하는 제1 이격공간은 상기 일체형 공급/배출포트를 통해 공급되는 초기 가압용 초임계유체가 상기 기판 배치판의 하면을 따라 이동하여 상기 기판이 배치된 처리영역으로 점진적으로 확산하도록 유도하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 기판 건조 챔버는, 일단이 상기 기판 배치판의 상면에 결합되고 타단이 상기 기판에 결합되어, 상기 기판을 지지하면서 상기 기판을 상기 기판 배치판의 상면으로부터 이격시키는 기판 지지부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 기판 건조 챔버에 있어서, 상기 기판 지지부에 의해 상기 기판 배치판의 상면과 상기 기판 사이에 존재하는 제2 이격공간은 상기 기판의 하면을 상기 일체형 공급/배출포트를 통해 공급되는 초기 가압용 초임계유체와 상기 상부 공급포트를 통해 공급되는 건조용 초임계유체에 노출시켜 건조공정의 시간을 단축시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 건조용 초임계유체가 기판을 향하여 균일하게 분사되도록 분산시켜 공급함으로써 기판 중앙부의 패턴 도괴(pattern collapse)를 방지하고 기판 건조 효율을 증대시키고 공정 시간을 단축시킬 수 있다.
또한, 멀티 노즐부를 이용하여 고압조건을 유지하면서 건조용 초임계유체의 단위시간당 유량(flow rate)을 증가시켜 공정시간을 단축시킬 수 있다.
또한, 멀티 노즐부가 차지하는 부피에 상응하여 챔버의 내부용적(working volume)을 감소시킴으로서 공정시간을 단축시킬 수 있다.
또한, 하나의 일체형 공급/배출포트를 통하여 초기 가압용 초임계유체의 공급경로 및 건조후 기판에 형성된 유기용제가 용해된 초임계유체의 배출경로를 제공함으로써, 초임계유체의 공급 및 배출 시 대칭적인 흐름을 유도하여 초임계유체를 챔버 내부에 균일하게 분산시켜 공급 및 배출함으로써 기판 건조효율을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 기판을 배치하기 위하여 필수적으로 요구되는 기판 배치판을 이용하여 건조공정 완료 후 챔버 개방 시 재유입되는 파티클을 차단하고, 건조 공정의 초기에 기판 표면으로 직접 향하는 초기 가압용 초임계유체의 흐름을 방지하여 기판에 형성된 패턴의 도괴를 방지할 수 있고, 초기 가압용 초임계유체에 함유될 수 있는 파티클이 기판에 퇴적되는 문제를 방지하거나 퇴적량을 감소시킬 수 있고, 기판 배치판이 차지하는 부피로 인한 챔버의 내부용적(working volume)을 감소시켜 건조 공정시간을 단축할 수 있는 효과가 있다.
또한, 기판을 하부 하우징과 상부 하우징의 결합면보다 높게 위치하도록 기판 배치판 상에 배치함으로써, 건조공정이 완료되어 챔버가 개방되는 경우, 하부 하우징과 상부 하우징의 결합면에 구비된 실링부 주변의 파티클이 기판과 결합면의 높이차에 따른 중력에 의해 기판으로 유입되는 문제를 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래기술에 따른 기판 건조 과정에서 발생하는 패턴 도괴(pattern collapse) 현상을 나타낸 도면이고,
도 2는 종래의 기판 건조 챔버를 나타낸 도면이고,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 건조 챔버를 나타낸 도면이고,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 있어서, 멀티 노즐부의 예시적인 단면도이고,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 있어서, 멀티 노즐부의 예시적인 저면도이고,
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 있어서, 초기 가압용 초임계유체의 확산 경로를 나타낸 도면이고,
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 있어서, 건조용 초임계유체의 확산 경로를 나타낸 도면이고,
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 있어서, 유기용제가 용해된 초임계유체의 배출 경로를 나타낸 도면이고,
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 있어서, 건조공정이 완료되어 하부 하우징과 상부 하우징이 개방되는 경우, 상부 하우징과 하부 하우징의 결합면에 구비된 실링부 및 그 주변에 존재하는 파티클의 기판으로의 유입이 방지되는 원리를 설명하기 위한 도면이다.
본 명세서에 개시된 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태들로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시 예들에 한정되지 않는다.
본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 특정한 개시 형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 벗어나지 않은 채, 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고 유사하게 제2 구성 요소는 제1 구성 요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접 연결되어 있거나 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성 요소간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에" 와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 본 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 나타낸다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의된 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 건조 챔버를 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 있어서, 멀티 노즐부의 예시적인 단면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 있어서, 멀티 노즐부의 예시적인 저면도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 있어서, 초기 가압용 초임계유체의 확산 경로를 나타낸 도면이고, 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 있어서, 건조용 초임계유체의 확산 경로를 나타낸 도면이고, 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 있어서, 유기용제가 용해된 초임계유체의 배출 경로를 나타낸 도면이고, 도 9는 본 발명의 일 실시 예에 있어서, 건조공정이 완료되어 하부 하우징과 상부 하우징이 개방되는 경우, 상부 하우징과 하부 하우징의 결합면에 구비된 실링부 및 그 주변에 존재하는 파티클의 기판으로의 유입이 방지되는 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 3 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 건조 챔버(1)는 상부 하우징(10), 하부 하우징(20), 실링부(30), 기판 배치판(40), 일체형 공급/배출포트(50), 상부 공급포트(60), 기판배치판 지지부(70), 기판 지지부(80), 하우징 구동부(90) 및 멀티 노즐부(100)를 포함한다.
상부 하우징(10)과 하부 하우징(20)은 서로 개폐 가능하게 결합되어 있으며, 건조 공정이 수행되는 공간을 제공한다. 예를 들어, 상부 하우징(10)과 하부 하우징(20)은 원통 형상을 갖도록 구성될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 후술하겠지만, 상부 하우징(10)에는 상부 공급포트(60)가 형성되어 있고, 하부 하우징(20)에는 일체형 공급/배출포트(50)가 형성되어 있다. 후술하겠지만, 상부 공급포트(60)의 종단에는 멀티 노즐부(100)가 결합되어 있다.
실링부(30)는 하부 하우징(20)과 상부 하우징(10)의 결합면(C)에 구비되어 있으며, 하부 하우징(20)과 상부 하우징(10)의 결합면(C)의 기밀을 유지하여 챔버 내부영역을 외부와 차단시킨다.
예를 들어, 건조공정이 완료되어 하부 하우징(20)과 상부 하우징(10)이 개방되는 경우, 상부 하우징(10)과 하부 하우징(20)의 결합면(C)에 구비된 실링부(30) 및 그 주변에 존재하는 파티클의 기판(W)으로의 유입이 방지되는 원리를 설명하기 위한 도 9에 예시된 바와 같이, 기판(W)은 하부 하우징(20)과 상부 하우징(10)의 결합면(C)보다 높게 위치하도록 기판 배치판(40) 상에 배치되어 있고, 건조공정이 완료되어 하부 하우징(20)과 상부 하우징(10)이 개방되는 경우, 결합면(C)에 구비된 실링부(30) 주변의 파티클이 기판(W)과 결합면(C)의 높이차에 따른 중력에 의해 기판(W)으로의 유입이 방지되도록 구성될 수 있다.
기판 배치판(40)은 하부 하우징(20)의 바닥면(22)에 결합되어 있으며 유기용제가 형성되어 있는 기판(W)이 배치되는 구성요소이다.
예를 들어, 일체형 공급/배출포트(50)를 구성하는 제1 관로부(510)와 공통포트부(520)를 통해 공급되는 초기 가압용 초임계유체는 기판 배치판(40)에 막혀 기판(W)으로의 직접적인 분사가 방지되도록 구성될 수 있다.
보다 구체적으로, 초기 가압용 초임계유체의 확산 경로를 나타낸 도 6 및 유기용제가 용해된 초임계유체의 배출 경로를 나타낸 도 8에 예시된 바와 같이, 건조 공정의 대상인 기판(W)을 배치하기 위하여 필수적으로 요구되는 기판 배치판(40)을 이용하여 건조공정 완료 후 챔버 개방 시 재유입되는 파티클을 차단하고, 건조 공정의 초기에 기판(W) 표면으로 직접 향하는 초기 가압용 초임계유체의 흐름을 방지하여 기판(W)에 형성된 패턴의 도괴를 방지할 수 있고, 초기 가압용 초임계유체에 함유될 수 있는 파티클이 기판(W)에 퇴적되는 문제를 방지하거나 퇴적량을 감소시킬 수 있고, 기판 배치판(40)이 차지하는 부피로 인한 챔버의 내부용적(working volume)을 감소시켜 건조 공정시간을 단축할 수 있다.
일체형 공급/배출포트(50)는 하부 하우징(20)의 일측면(24)에서 타측면(26)까지 연장 형성되고 일측면(24)과 타측면(26)의 중간영역(28)에서 기판 배치판(40)을 향하도록 형성되어, 초기 가압용 초임계유체의 공급경로 및 건조후 기판(W)에 형성된 유기용제가 용해된 초임계유체의 배출경로를 제공하는 구성요소이다.
이러한 하나의 일체형 공급/배출포트(50)를 통하여 초기 가압용 초임계유체의 공급경로 및 건조후 기판(W)에 형성된 유기용제가 용해된 초임계유체의 배출경로를 제공함으로써, 초임계유체의 공급 및 배출 시 대칭적인 흐름을 유도하여 초임계유체를 챔버 내부에 균일하게 분산시켜 공급 및 배출함으로써 기판 건조효율을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.
예를 들어, 이러한 일체형 공급/배출포트(50)는, 하부 하우징(20)의 일측면(24)에서 중간영역(28)까지 형성된 제1 관로부(510), 중간영역(28)에서 제1 관로부(510)와 연통되어 기판 배치판(40)을 향하도록 형성된 공통포트부(520) 및 중간영역(28)에서 공통포트부(520) 및 제1 관로부(510)와 연통되어 하부 하우징(20)의 타측면(26)까지 형성된 제2 관로부(530)를 포함하고, 제1 관로부(510)와 공통포트부(520)는 초기 가압용 초임계유체의 공급경로를 제공하고, 공통포트부(520)와 제2 관로부(530)는 유기용제가 용해된 초임계유체의 배출경로를 제공하도록 구성될 수 있다.
상부 공급포트(60)는 상부 하우징(10)의 중앙영역에서 기판 배치판(40)을 향하도록 형성되어 건조용 초임계유체의 공급경로를 제공하는 구성요소이다.
예를 들어, 1) 일체형 공급/배출포트(50)를 구성하는 제1 관로부(510)와 공통포트부(520)를 통해 초기 가압용 초임계유체가 설정된 초기가압시간 동안 공급되고, 2) 초기 가압시간이 경과한 후 초기 가압용 초임계유체의 공급이 차단되고 상부 공급포트(60)를 통해 건조용 초임계유체가 건조시간 동안 공급되고, 3) 건조 시간이 경과한 후 건조용 초임계유체의 공급이 차단되고 일체형 공급/배출포트(50)를 구성하는 공통포트부(520)와 제2 관로부(530)를 통해 혼합유체가 배출시간 동안 배출될 수 있다. 이 경우, 예를 들어, 건조용 초임계유체의 공급과 혼합유체의 배출은 설정된 횟수만큼 반복, 즉, 플러싱(flushing)될 수 있다.
멀티 노즐부(100)는 플러싱(flushing) 과정에서 상부 공급포트(60)를 통해 공급되는 건조용 초임계유체가 기판(W)이 배치되는 기판 배치판(40)을 향하여 균일하게 분사되도록 분산시키는 기능을 수행한다.
도 4에 예시된 멀티 노즐부(100)의 단면도와 도 5에 예시된 멀티 노즐부(100)의 저면도를 추가로 참조하면, 멀티 노즐부(100)는, 결합부(110), 몸체부(120) 및 분산 노즐부(130)를 포함하여 구성될 수 있다.
결합부(110)는 상부 공급포트(60)에 결합되는 구성요소이다. 예를 들어, 결합부(110)와 상부 공급포트(60)는 나사결합방식으로 결합될 수 있으나, 양자의 결합방식이 이에 한정되지는 않는다.
몸체부(120)는 결합부(110)에 결합되며 상부 공급포트(60)로부터 공급되는 건조용 초임계유체가 채워지는 중공(E)이 형성되어 있으며, 예를 들어, 원판형의 외관을 가질 수 있다.
분산 노즐부(130)는 몸체부(120)의 하부면에 기판 배치판(40)을 향하도록 결합되어 있는 복수의 단위 분산 노즐들로 구성된다.
예를 들어, 분산 노즐부(130)를 구성하는 복수의 단위 분산 노즐들은 몸체부(120)의 하부면 전체를 기준으로 균일하게 배치되도록 구성될 수 있다.
멀티 노즐부(100)를 이용한 이러한 구성에 따르면, 건조용 초임계유체가 멀티 노즐부(100)를 통해 기판을 향하여 균일하게 분산되어 공급되기 때문에, 종래 기술과는 상이하게 기판 중앙부의 패턴 도괴(pattern collapse)를 방지하고 기판 건조 효율을 증대시킬 수 있다.
또한, 멀티 노즐부(100)를 이용하여 고압조건을 유지하면서 건조용 초임계유체의 단위시간당 유량(flow rate)을 증가시켜 공정시간을 단축시킬 수 있다.
또한, 멀티 노즐부(100)가 차지하는 부피에 상응하여 챔버의 내부용적(working volume)을 감소시킴으로서 공정시간을 단축시킬 수 있다.
기판배치판 지지부(70)는 일단이 하부 하우징(20)의 바닥면(22)에 결합되고 타단이 기판 배치판(40)에 결합되어 있으며, 기판 배치판(40)을 지지하면서 기판 배치판(40)을 하부 하우징(20)의 바닥면(22)으로부터 이격시키는 구성요소이다.
예를 들어, 기판배치판 지지부(70)에 의해 하부 하우징(20)의 바닥면(22)과 기판 배치판(40) 사이에 존재하는 제1 이격공간(R1)은 일체형 공급/배출포트(50)를 통해 공급되는 초기 가압용 초임계유체가 기판 배치판(40)의 하면을 따라 이동하여 기판(W)이 배치된 처리영역으로 점진적으로 확산하도록 유도하는 기능을 수행할 수 있다.
기판 지지부(80)는 일단이 기판 배치판(40)의 상면에 결합되고 타단이 기판(W)에 결합되어 있으며, 기판(W)을 지지하면서 기판(W)을 기판 배치판(40)의 상면으로부터 이격시키는 구성요소이다.
예를 들어, 기판 지지부(80)에 의해 기판 배치판(40)의 상면과 기판(W) 사이에 존재하는 제2 이격공간(R2)은 기판(W)의 하면을 상기 일체형 공급/배출포트(50)를 통해 공급되는 초기 가압용 초임계유체와 상부 공급포트(60)를 통해 공급되는 건조용 초임계유체에 노출시켜 건조공정의 시간을 단축시키는 기능을 수행한다.
하우징 구동부(90)는 하우징을 개폐하는 수단으로서, 건조 공정이 종료된 이후 하부 하우징(20)을 구동하여 하부 하우징(20)을 상부 하우징(10)으로부터 분리시켜 챔버를 개방하거나, 건조 공정을 개시하는 경우 하부 하우징(20)을 구동하여 하부 하우징(20)을 상부 하우징(10)에 결합시켜 챔버를 폐쇄하는 기능을 수행할 수 있다. 도면상, 하우징 구동부(90)가 하부 하우징(20)을 구동하는 것으로 표현되어 있으나, 이는 하나의 예시일 뿐이며, 하우징 구동부(90)는 상부 하우징(10)을 구동하도록 구성될 수도 있다.
예를 들어, 초기 가압용 초임계유체와 건조용 초임계유체는 이산화탄소(CO2)를 포함할 수 있고, 유기용제는 알코올(alcohol)을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 구체적인 예로, 알코올은 메탄올(methanol), 에탄올(ethanol), 1-프로판올(1-propanol), 2-프로판올(2-propanol, IPA), 1-부탄올(1-butanol)을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
예를 들어, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 건조 챔버에서 수행되는 초임계 건조 기술에 따르면, 챔버 내에서 표면이 알코올 등과 같은 유기용제로 습윤되어 있는 기판(W)에 초임계 상태의 이산화탄소를 공급함으로써 기판(W) 상의 알코올이 초임계 이산화탄소 유체에 용해된다. 그리고 알코올을 용해하고 있는 초임계 이산화탄소 유체를 서서히 챔버에서 배출함으로써 패턴의 도괴 없이 기판(W)을 건조할 수 있다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 건조용 초임계유체가 기판을 향하여 균일하게 분사되도록 분산시켜 공급함으로써 기판 중앙부의 패턴 도괴(pattern collapse)를 방지하고 기판 건조 효율을 증대시키고 공정 시간을 단축시킬 수 있다.
또한, 멀티 노즐부를 이용하여 고압조건을 유지하면서 건조용 초임계유체의 단위시간당 유량(flow rate)을 증가시켜 공정시간을 단축시킬 수 있다.
또한, 멀티 노즐부가 차지하는 부피에 상응하여 챔버의 내부용적(working volume)을 감소시킴으로서 공정시간을 단축시킬 수 있다.
또한, 하나의 일체형 공급/배출포트를 통하여 초기 가압용 초임계유체의 공급경로 및 건조후 기판에 형성된 유기용제가 용해된 초임계유체의 배출경로를 제공함으로써, 초임계유체의 공급 및 배출 시 대칭적인 흐름을 유도하여 초임계유체를 챔버 내부에 균일하게 분산시켜 공급 및 배출함으로써 기판 건조효율을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 기판을 배치하기 위하여 필수적으로 요구되는 기판 배치판을 이용하여 건조공정 완료 후 챔버 개방 시 재유입되는 파티클을 차단하고, 건조 공정의 초기에 기판 표면으로 직접 향하는 초기 가압용 초임계유체의 흐름을 방지하여 기판에 형성된 패턴의 도괴를 방지할 수 있고, 초기 가압용 초임계유체에 함유될 수 있는 파티클이 기판에 퇴적되는 문제를 방지하거나 퇴적량을 감소시킬 수 있고, 기판 배치판이 차지하는 부피로 인한 챔버의 내부용적(working volume)을 감소시켜 건조 공정시간을 단축할 수 있는 효과가 있다.
또한, 기판을 하부 하우징과 상부 하우징의 결합면보다 높게 위치하도록 기판 배치판 상에 배치함으로써, 건조공정이 완료되어 챔버가 개방되는 경우, 하부 하우징과 상부 하우징의 결합면에 구비된 실링부 주변의 파티클이 기판과 결합면의 높이차에 따른 중력에 의해 기판으로 유입되는 문제를 방지할 수 있는 효과가 있다.
[부호의 설명]
1: 기판 건조 챔버
10: 상부 하우징
20: 하부 하우징
22: 바닥면
24: 일측면
26: 타측면
28: 중간영역
30: 실링부
40: 기판 배치판
50: 일체형 공급/배출포트
60: 상부 공급포트
70: 기판배치판 지지부
80: 기판 지지부
90: 하우징 구동부
100: 멀티 노즐부
110: 결합부
120: 몸체부
130: 분산 노즐부
510: 제1 관로부
520: 공통포트부
530: 제2 관로부
C: 결합면
R1: 제1 이격공간
R2: 제2 이격공간
W: 기판
E: 중공

Claims (12)

  1. 상부 하우징;
    상기 상부 하우징에 개폐 가능하게 결합되는 하부 하우징;
    상기 하부 하우징과 상기 상부 하우징의 결합면에 구비된 실링부;
    상기 하부 하우징의 바닥면에 결합되어 있으며 유기용제가 형성되어 있는 기판이 배치되는 기판 배치판;
    상기 상부 하우징의 중앙영역에서 상기 기판 배치판을 향하도록 형성되어 건조용 초임계유체의 공급경로를 제공하는 상부 공급포트;
    초기 가압용 초임계유체의 공급경로 및 상기 건조용 초임계유체의 공급에 따른 건조 후 상기 건조용 초임계유체에 상기 유기용제가 용해된 혼합유체의 배출경로를 제공하는 일체형 공급/배출포트; 및
    상기 상부 공급포트를 통해 공급되는 건조용 초임계유체가 상기 기판 배치판을 향하여 균일하게 분사되도록 분산시키는 멀티 노즐부를 포함하는, 기판 건조 챔버.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 멀티 노즐부는,
    상기 상부 공급포트에 결합되는 결합부;
    상기 결합부에 결합되며 상기 상부 공급포트로부터 공급되는 건조용 초임계유체가 채워지는 중공이 형성되어 있는 원판형의 몸체부; 및
    상기 몸체부의 하부면에 상기 기판 배치판을 향하도록 결합되어 있는 복수의 단위 분산 노즐들로 구성된 분산 노즐부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 기판 건조 챔버.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 분산 노즐부를 구성하는 복수의 단위 분산 노즐들은 상기 몸체부의 하부면 전체를 기준으로 균일하게 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, 기판 건조 챔버.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 일체형 공급/배출포트는,
    상기 하부 하우징의 일측면에서 타측면까지 연장 형성되고 상기 일측면과 상기 타측면의 중간영역에서 상기 기판 배치판을 향하도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 기판 건조 챔버.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 일체형 공급/배출포트는,
    상기 하부 하우징의 일측면에서 상기 중간영역까지 형성된 제1 관로부;
    상기 중간영역에서 상기 제1 관로부와 연통되어 상기 기판 배치판을 향하도록 형성된 공통포트부; 및
    상기 중간영역에서 상기 공통포트부 및 상기 제1 관로부와 연통되어 상기 하부 하우징의 타측면까지 형성된 제2 관로부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 기판 건조 챔버.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 관로부와 상기 공통포트부는 초기 가압용 초임계유체의 공급경로를 제공하고,
    상기 공통포트부와 상기 제2 관로부는 상기 유기용제가 용해된 초임계유체의 배출경로를 제공하는 것을 특징으로 하는, 기판 건조 챔버.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 기판은 상기 하부 하우징과 상기 상부 하우징의 결합면보다 높게 위치하도록 상기 기판 배치판 상에 배치되어 있고, 건조공정이 완료되어 상기 하부 하우징과 상기 상부 하우징이 개방되는 경우, 상기 결합면에 구비된 실링부 주변의 파티클이 상기 기판과 상기 결합면의 높이차에 따른 중력에 의해 상기 기판으로의 유입이 방지되는 것을 특징으로 하는, 기판 건조 챔버.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 관로부와 상기 공통포트부를 통해 공급되는 초기 가압용 초임계유체는 상기 기판 배치판에 막혀 상기 기판으로의 직접적인 분사가 방지되는 것을 특징으로 하는, 기판 건조 챔버.
  9. 제1항에 있어서,
    일단이 상기 하부 하우징의 바닥면에 결합되고 타단이 상기 기판 배치판에 결합되어, 상기 기판 배치판을 지지하면서 상기 기판 배치판을 상기 하부 하우징의 바닥면으로부터 이격시키는 기판배치판 지지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 기판 건조 챔버.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 기판배치판 지지부에 의해 상기 하부 하우징의 바닥면과 상기 기판 배치판 사이에 존재하는 제1 이격공간은 상기 일체형 공급/배출포트를 통해 공급되는 초기 가압용 초임계유체가 상기 기판 배치판의 하면을 따라 이동하여 상기 기판이 배치된 처리영역으로 점진적으로 확산하도록 유도하는 것을 특징으로 하는, 기판 건조 챔버.
  11. 제1항에 있어서,
    일단이 상기 기판 배치판의 상면에 결합되고 타단이 상기 기판에 결합되어, 상기 기판을 지지하면서 상기 기판을 상기 기판 배치판의 상면으로부터 이격시키는 기판 지지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 기판 건조 챔버.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 기판 지지부에 의해 상기 기판 배치판의 상면과 상기 기판 사이에 존재하는 제2 이격공간은 상기 기판의 하면을 상기 일체형 공급/배출포트를 통해 공급되는 초기 가압용 초임계유체와 상기 상부 공급포트를 통해 공급되는 건조용 초임계유체에 노출시켜 건조공정의 시간을 단축시키는 것을 특징으로 하는, 기판 건조 챔버.
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