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図面 (15)

課題

超臨界流体を利用して基板を処理する時、基板の処理効率を向上させることができる基板処理装置及び方法を提供する

解決手段

本発明は基板を処理する方法を提供する。一実施形態において、基板処理方法は、チャンバー内の処理空間で基板の上の残留物超臨界状態の第1流体と超臨界状態の第2流体で基板を処理する処理段階を含み、超臨界状態の第1流体と超臨界状態の第2流体は互いに密度が異なることができる。本発明によれば、超臨界流体を利用して基板を乾燥させる時、基板の乾燥効率を向上させることができる基板処理方法及び基板処理装置を提供することができる。

概要

背景

一般的に半導体素子ウエハのような基板から製造する。具体的に、半導体素子は蒸着工程、フォトリソグラフィー工程、蝕刻工程等を遂行して基板の上部面に微細回路パターンを形成して製造される。

上記の工程を遂行しながら、前記回路パターンが形成された基板の上部面に各種異物質が付着されるので、前記工程の間に基板の上の異物を除去する洗浄工程が遂行される。
一般的に洗浄工程はケミカルが基板に供給して基板の上の異物質を除去するケミカル処理、純水を基板に供給して基板上に残留するケミカルが除去するリンス処理、そして基板上に残留する純水を除去する乾燥処理を含む。

基板の乾燥処理のために超臨界流体が使用される。一例によれば、基板の上の純水を有機溶剤置換した後、高圧チャンバー内で超臨界流体を基板の上部面に供給して基板上に残っている有機溶剤を超臨界流体に溶解させて基板から除去する。有機溶剤としてイソプロピルアルコール(isopropyl alcohol;以下、IPA)が使用される場合、超臨界流体としては臨界温度及び臨界圧力が相対的に低く、IPAがよく溶解される二酸化炭素(CO2)が使用される。

超臨界流体を利用した基板の処理は次の通りである。図1は超臨界流体を利用した基板の処理する時、チャンバー内部の圧力Pとチャンバー内部の温度Tを示す。基板が高圧チャンバー内に搬入されれば、高圧チャンバー内に超臨界状態の二酸化炭素が供給されて高圧チャンバー内部を加圧し(S10)、その後、超臨界流体の供給及び高圧チャンバー内の排気を繰り返しながら、超臨界流体で基板を処理する(S20)。そして、基板の処理が完了されれば、高圧チャンバー内部を排気して減圧する(S30)。

図2に図示されたように、IPAの二酸化炭素に対する溶解度は温度が低くなるほど、低くなる。したがって、二酸化炭素の供給及びチャンバー内部の排気を繰り返しながら、基板を処理する途中に、チャンバー内部が排気される時、断熱膨張によってチャンバー内部の温度が低くなる。たとえ、チャンバー内部の温度が二酸化炭素の臨界温度t1より低くならなくても、図2のように二酸化炭素に対するIPAの溶解度はチャンバー内部の温度が低くなるほど、低くなる。溶解度が低くなることに応じてチャンバー内に残っていたIPAはミスト形態に残留するようになり、これらが基板上に落ちて洗浄不良を誘発する。

高圧チャンバー内部を排気してチャンバーの減圧が行われる間に(S30)、チャンバー内部の圧力が下降され、チャンバー内部の温度は断熱膨張によって二酸化炭素の臨界温度t1である31℃以下に低下される。これによって、時間t1が経過される時点からチャンバー内部の超臨界合物凝縮しながら、基板に落下される。

まだ超臨界流体に溶解されなかったIPAと二酸化炭素混合物が基板に残留及び吸着されてパターンリーニング現象を引き起こす。したがって、基板上に残留するIPAを減少させるために工程時間を長く伸ばす場合、半導体価額が上昇し、収率が低下する問題がある。

超臨界状態の二酸化炭素を使用する超臨界工程で、チャンバー内部の圧力又は温度変化等によって二酸化炭素の相変化が発生する。したがって、IPAの超臨界流体に対する溶解度が変化し、超臨界流体に溶解されないIPAが基板に相変わらず残留する問題がある。特に、基板の処理が完了された直後に高温高圧状態のチャンバーを開放することによって超臨界流体の急激な相変化及びチャンバー内部の急激な温度変化が発生する。

また、超臨界流体及びIPAの排出が円滑でないので、工程が完了された後にもパターン深く浸透した超臨界流体又は超臨界流体に溶解されたIPAが排出されなく残留する。

概要

超臨界流体を利用して基板を処理する時、基板の処理効率を向上させることができる基板処理装置及び方法を提供する本発明は基板を処理する方法を提供する。一実施形態において、基板処理方法は、チャンバー内の処理空間で基板の上の残留物を超臨界状態の第1流体と超臨界状態の第2流体で基板を処理する処理段階を含み、超臨界状態の第1流体と超臨界状態の第2流体は互いに密度が異なることができる。本発明によれば、超臨界流体を利用して基板を乾燥させる時、基板の乾燥効率を向上させることができる基板処理方法及び基板処理装置を提供することができる。

目的

本発明の目的は超臨界流体を利用して基板を処理する時、基板の処理効率を向上させることができる基板処理装置及び方法を提供する

効果

実績

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請求項1

基板を処理する方法において,チャンバー内の処理空間で前記基板の上の残留物超臨界状態の第1流体と超臨界状態の第2流体で基板を処理する処理段階を含み、超臨界状態の前記第1流体と超臨界状態の前記第2流体は、互いに密度が異なる基板処理方法

請求項2

前記処理段階で前記処理空間に前記第1流体を供給する供給段階と前記処理空間を排気する排気段階は、順次的に複数回繰り返しながら行われ、前記第2流体は、前記供給段階で供給される請求項1に記載の基板処理方法。

請求項3

前記処理段階で前記処理空間に前記第1流体を供給する供給段階と前記処理空間を排気する排気段階は、順次的に複数回繰り返しながら行われ、前記第2流体は、前記供給段階と前記排気段階で供給される請求項1に記載の基板処理方法。

請求項4

前記基板処理方法は,前記処理段階の後に前記処理空間内を排出して前記処理空間を減圧する減圧段階をさらに含み、前記減圧段階の間に前記処理空間に前記第2流体が供給される請求項1に記載の基板処理方法。

請求項5

前記基板処理方法は、前記減圧段階の後に前記チャンバーを開放する開放段階を含み、前記開放段階の間に前記処理空間にガス状態の前記第2流体が供給される請求項1に記載の基板処理方法。

請求項6

前記処理段階は,前記第1流体又は前記第2流体を供給する供給段階と前記供給段階の後に前記処理空間を排気する排気段階を交互に複数回供給し、前記供給段階は、前記第1流体のみが供給される第1供給段階と、前記第2流体のみが供給される第2供給段階を含む請求項1に記載の基板処理方法。

請求項7

前記第1供給段階で単位時間当たり第1流体の供給量と前記第2供給段階で単位時間当たり第2流体の供給量は同様に提供される請求項6に記載の基板処理方法。

請求項8

前記第1供給段階はN回連続され、前記第2供給段階はM回連続され、前記NはMより大きい数である請求項7に記載の基板処理方法。

請求項9

前記供給段階の反復回数が増加されることによって、Nは漸進的に減少し、Mは漸進的に増加する請求項8に記載の基板処理方法。

請求項10

前記第1供給段階と前記第2供給段階は1回ずつ交互に遂行され、前記第1供給段階で単位時間当たり第1流体の供給量は、前記第2供給段階で単位時間当たり第2流体の供給量より大きく提供される請求項6に記載の基板処理方法。

請求項11

前記供給段階の反復回数が増加されることによって、前記第1供給段階で前記第1流体の単位時間当たり供給量は、減少し、前記第2流体の単位時間当たり前記第2流体の供給量は、増加する請求項10に記載の基板処理方法。

請求項12

前記第1流体の総供給量は、前記第2流体の総供給量より大きく提供される請求項6乃至請求項11のいずれかの一項に記載の基板処理方法。

請求項13

前記基板の処理は、前記基板の上の有機溶剤を前記第1流体又は前記第2流体に溶解させて前記基板上で前記有機溶剤を除去する工程である請求項1乃至請求項11のいずれかの一項に記載の基板処理方法。

請求項14

前記第1流体は、前記第2流体より密度がさらに高く、前記第2流体は、前記第1流体より拡散率がさらに高い請求項1乃至請求項11のいずれかの一項に記載の基板処理方法。

請求項15

前記第1流体は、前記第2流体より前記残留物をさらに良く溶解する流体である請求項1乃至請求項11のいずれかの一項に記載の基板処理方法。

請求項16

前記第2流体は、前記第1流体よりさらに低い温度及びさらに低い圧力で超臨界状態に相変化する流体である請求項1乃至請求項11のいずれかの一項に記載の基板処理方法。

請求項17

前記第2流体は、前記第1流体が超臨界状態に相変化する温度及び圧力以上の温度及び圧力に提供される請求項1乃至請求項11のいずれかの一項に記載の基板処理方法。

請求項18

前記第1流体は、二酸化炭素であり、前記第2流体は、不活性ガスである請求項1乃至請求項11のいずれかの一項に記載の基板処理方法。

請求項19

前記第2流体は、アルゴンガス窒素ガス又はヘリウムガスである請求項1乃至請求項11のいずれかの一項に記載の基板処理方法。

請求項20

前記第1流体と前記第2流体は、互いに密度が異なる同一種類の流体である請求項1乃至請求項11のいずれかの一項に記載の基板処理方法。

技術分野

0001

本発明は基板を処理する方法及び装置に関り、さらに詳細には超臨界流体を利用して基板を処理する方法及び装置に係る。

背景技術

0002

一般的に半導体素子ウエハのような基板から製造する。具体的に、半導体素子は蒸着工程、フォトリソグラフィー工程、蝕刻工程等を遂行して基板の上部面に微細回路パターンを形成して製造される。

0003

上記の工程を遂行しながら、前記回路パターンが形成された基板の上部面に各種異物質が付着されるので、前記工程の間に基板の上の異物を除去する洗浄工程が遂行される。
一般的に洗浄工程はケミカルが基板に供給して基板の上の異物質を除去するケミカル処理、純水を基板に供給して基板上に残留するケミカルが除去するリンス処理、そして基板上に残留する純水を除去する乾燥処理を含む。

0004

基板の乾燥処理のために超臨界流体が使用される。一例によれば、基板の上の純水を有機溶剤置換した後、高圧チャンバー内で超臨界流体を基板の上部面に供給して基板上に残っている有機溶剤を超臨界流体に溶解させて基板から除去する。有機溶剤としてイソプロピルアルコール(isopropyl alcohol;以下、IPA)が使用される場合、超臨界流体としては臨界温度及び臨界圧力が相対的に低く、IPAがよく溶解される二酸化炭素(CO2)が使用される。

0005

超臨界流体を利用した基板の処理は次の通りである。図1は超臨界流体を利用した基板の処理する時、チャンバー内部の圧力Pとチャンバー内部の温度Tを示す。基板が高圧チャンバー内に搬入されれば、高圧チャンバー内に超臨界状態の二酸化炭素が供給されて高圧チャンバー内部を加圧し(S10)、その後、超臨界流体の供給及び高圧チャンバー内の排気を繰り返しながら、超臨界流体で基板を処理する(S20)。そして、基板の処理が完了されれば、高圧チャンバー内部を排気して減圧する(S30)。

0006

図2に図示されたように、IPAの二酸化炭素に対する溶解度は温度が低くなるほど、低くなる。したがって、二酸化炭素の供給及びチャンバー内部の排気を繰り返しながら、基板を処理する途中に、チャンバー内部が排気される時、断熱膨張によってチャンバー内部の温度が低くなる。たとえ、チャンバー内部の温度が二酸化炭素の臨界温度t1より低くならなくても、図2のように二酸化炭素に対するIPAの溶解度はチャンバー内部の温度が低くなるほど、低くなる。溶解度が低くなることに応じてチャンバー内に残っていたIPAはミスト形態に残留するようになり、これらが基板上に落ちて洗浄不良を誘発する。

0007

高圧チャンバー内部を排気してチャンバーの減圧が行われる間に(S30)、チャンバー内部の圧力が下降され、チャンバー内部の温度は断熱膨張によって二酸化炭素の臨界温度t1である31℃以下に低下される。これによって、時間t1が経過される時点からチャンバー内部の超臨界合物凝縮しながら、基板に落下される。

0008

まだ超臨界流体に溶解されなかったIPAと二酸化炭素混合物が基板に残留及び吸着されてパターンリーニング現象を引き起こす。したがって、基板上に残留するIPAを減少させるために工程時間を長く伸ばす場合、半導体価額が上昇し、収率が低下する問題がある。

0009

超臨界状態の二酸化炭素を使用する超臨界工程で、チャンバー内部の圧力又は温度変化等によって二酸化炭素の相変化が発生する。したがって、IPAの超臨界流体に対する溶解度が変化し、超臨界流体に溶解されないIPAが基板に相変わらず残留する問題がある。特に、基板の処理が完了された直後に高温高圧状態のチャンバーを開放することによって超臨界流体の急激な相変化及びチャンバー内部の急激な温度変化が発生する。

0010

また、超臨界流体及びIPAの排出が円滑でないので、工程が完了された後にもパターン深く浸透した超臨界流体又は超臨界流体に溶解されたIPAが排出されなく残留する。

先行技術

0011

韓国特許公開第10−2020−0001481号公報

発明が解決しようとする課題

0012

本発明の目的は超臨界流体を利用して基板を処理する時、基板の処理効率を向上させることができる基板処理装置及び方法を提供することにある。
本発明の目的は基板を乾燥させる時、異種の超臨界流体を利用して超臨界流体の急激な相変化を防止することにある。
本発明の目的はここに制限されなく、言及されないその他の目的は下の記載から当業者に明確に理解されるべきである。

課題を解決するための手段

0013

本発明は基板を処理する方法を提供する。一実施形態において、基板処理方法は、チャンバー内の処理空間で基板の上の残留物を超臨界状態の第1流体と超臨界状態の第2流体で基板を処理する処理段階を含み、超臨界状態の第1流体と超臨界状態の第2流体は互いに密度が異なることができる。

0014

一実施形態において、処理段階で処理空間に第1流体を供給する供給段階と処理空間を排気する排気段階は順次的に複数回繰り返しながら行われ、第2流体は供給段階で供給されることができる。

0015

一実施形態において、処理段階で処理空間に第1流体を供給する供給段階と処理空間を排気する排気段階は順次的に複数回繰り返しながら行われ、第2流体は供給段階と排気段階で供給されることができる。

0016

一実施形態において、基板処理方法は、処理段階の後に処理空間内を排出して処理空間を減圧する減圧段階をさらに含み、減圧段階の間に処理空間に第2流体が供給されることができる。

0017

一実施形態において、処理空間に供給される第2流体の単位時間当たり供給量は処理空間から排出される単位時間当たり第1流体及び第2流体の排気量より小さくすることができる。

0018

一実施形態において、基板処理方法は減圧段階の後にチャンバーを開放する開放段階を含み、開放段階の間に処理空間にガス状態の第2流体が供給されることができる。

0019

一実施形態において、処理段階は、第1流体又は第2流体を供給する供給段階と供給段階の後に処理空間を排気する排気段階を交互に複数回供給し、供給段階は第1流体のみが供給される第1供給段階と、第2流体のみが供給される第2供給段階と、を含むことができる。

0020

一実施形態において、第1供給段階はN回連続され、第2供給段階はM回連続され、NはMより大きい数である。

0021

一実施形態において、供給段階の反復回数が増加されることによって、Nは漸進的に減少し、Mは漸進的に増加することができる。

0022

一実施形態において、供給段階の反復回数が増加されることによって、第1供給段階で第1流体の単位時間当たり供給量は減少し、第2流体の単位時間当たり第2流体の供給量は増加することができる。

0023

一実施形態において、基板の処理は基板の上の有機溶剤を第1流体又は第2流体に溶解させて基板上で有機溶剤を除去する工程である。

0024

一実施形態において、第1流体は第2流体より密度がさらに高く、第2流体は第1流体より拡散率がさらに高い。

0025

一実施形態において、第1流体は第2流体より残留物をさらに良く溶解する流体である。

0026

一実施形態において、第2流体は第1流体よりさらに低い温度及びさらに低い圧力で超臨界状態に相変化する流体である。

0027

一実施形態において、第1流体は二酸化炭素であり、第2流体は不活性ガスである。

0028

一実施形態において、第2流体はアルゴンガス窒素ガス、又はヘリウムガスである。

0029

一実施形態において、第1流体と第2流体は互いに密度が異なる同一種類の流体である。

0030

一実施形態において、第1流体と第2流体は二酸化炭素である。

0031

一実施形態において、パターンが形成された基板を処理空間に配置し、処理空間内に超臨界状態の第1流体を供給して基板上に残留する残留物を第1流体に溶解させ、処理空間内に超臨界状態の第2流体を供給してパターン内に残存する残留物が溶解された第1流体をパターンから放出させ、第1流体は第2流体より密度が高く、第2流体は第1流体より拡散率が高い流体である。

0032

一実施形態において、処理空間に第1流体を供給する供給段階と処理空間を排気する排気段階を順次的に複数回反復し、排気は処理空間の下方向に行われることができる。

0033

一実施形態において、第1流体と第2流体は処理空間に同時に供給されることができる。

0034

一実施形態において、第1流体と第2流体は処理空間に交互に供給されることができる。

0035

一実施形態において、基板の処理は処理空間に第1流体の供給及び処理空間の排気が順次的に複数回繰り返しながら行われ、反復回数が増加されることによって第1流体の単位時間当たり供給量は少なくなり、第2流体の単位時間当たり供給量は増加することができる。

0036

一実施形態において、基板の処理は基板の上の有機溶剤を第1流体又は第2流体に溶解させて基板上で有機溶剤を除去する工程である。

0037

一実施形態において、第1流体は第2流体より密度がさらに高く、第2流体は第1流体より拡散率がさらに高い。

0038

一実施形態において、第1流体は第2流体より残留物をさらに良く溶解する流体である。

0039

一実施形態において、第2流体は第1流体よりさらに低い温度及びさらに低い圧力で超臨界状態に相変化する流体である。

0040

一実施形態において、第1流体と第2流体は互いに密度が異なる同一種類の流体である。

0041

また、本発明は基板を処理する装置を提供する。一実施形態において、基板処理装置は、内部に処理空間を有するチャンバーと、処理空間内で基板を支持する支持ユニットと、処理空間に超臨界状態の第1流体を供給する第1供給ユニットと、処理空間に超臨界状態の第2流体を供給する第2供給ユニットと、処理空間内部を排気する排気ユニットと、を含み、第2流体は第1流体よりさらに低い温度及びさらに低い圧力で超臨界状態に相変化する流体である。

0042

一実施形態において、ガス状態の第2流体を処理空間に供給する第3供給ユニットをさらに含むことができる。

0043

一実施形態において,第1供給ユニット及び第2供給ユニットを制御する制御器をさらに含み,制御器は,処理空間で基板の上の残留物を超臨界状態の第1流体と、超臨界状態の第2流体で基板を処理する処理段階で処理空間に第1流体を供給する供給段階と処理空間を排気する排気段階は順次的に複数回繰り返しながら行われ、第2流体は供給段階で供給されるように第1供給ユニット及び第2供給ユニットを制御することができる。

0044

一実施形態において、制御器は、第2流体は供給段階と排気段階で供給されるように第1供給ユニット及び第2供給ユニットを制御することができる。

0045

一実施形態において、第1供給ユニット及び第2供給ユニットを制御する制御器をさらに含み、制御器は、処理段階の後に処理空間内を排出して処理空間を減圧する減圧段階をさらに含み、減圧段階間に処理空間に第2流体が供給されるように第1供給ユニット及び第2供給ユニットを制御することができる。

0046

一実施形態において、第3供給ユニットを制御する制御器をさらに含み、制御器は、処理空間で基板の上の残留物を超臨界状態の第1流体と超臨界状態の第2流体で基板を処理する処理段階と、処理空間を排気する減圧段階と、減圧段階の後にチャンバーを開放する開放段階と、を含み、開放段階間に処理空間にガス状態の第2流体が供給されるように第1供給ユニット、第2供給ユニット、及び第3供給ユニットを制御することができる。

0047

一実施形態において、基板の処理は基板の上の有機溶剤を第1流体又は第2流体に溶解させて基板上で有機溶剤を除去する工程である。

0048

一実施形態において、第1流体は第2流体より密度がさらに高く、第2流体は第1流体より拡散率がさらに高い。

発明の効果

0049

本発明の一実施形態によれば、超臨界流体を利用して基板を処理する時、基板の処理効率を向上させることができる基板処理方法及び基板処理装置を提供することができる。

0050

本発明の一実施形態によれば、チャンバー内処理空間を排気する時、処理空間内の温度が低下されることによって亜臨界状態になって凝縮された超臨界流体の混合物が基板を汚染させることを防止することができる。

0051

本発明の一実施形態によれば、チャンバー内処理空間に超臨界流体を供給するか、或いはチャンバー内処理空間から超臨界流体を排気する場合、処理空間の温度低下によって有機溶剤の超臨界流体に対する溶解度が減少されることを防止することができる。

0052

本発明の一実施形態によれば、超臨界流体を利用して基板を乾燥する時、基板に残留するIPAを最小化することができる。

0053

本発明の効果が上述した効果によって限定されることはなく、言及されなかった効果は本明細書及び添付された図面から本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に明確に理解されることができる。

図面の簡単な説明

0054

一般的な超臨界乾燥工程を示すグラフである。
温度に応じるイソプロピルアルコールの二酸化炭素に対する溶解度を示す図面である。
本発明の一実施形態に係る基板処理システムを概略的に示す平面図である。
図3液処理装置の一実施形態を概略的に示す図面である。
図3超臨界装置の一実施形態を概略的に示す図面である。
超臨界流体を供給する流体供給ユニットの一例を概略的に示す図面である。
本発明の一実施形態に係る基板処理方法の順序図を示す図面である。
チャンバー内部の時間に応じる圧力変化を示す図面である。
基板上に形成されたパターン内部で第1流体F1と第2流体F2の挙動を示す。
基板上に形成されたパターン内部で第1流体F1と第2流体F2の挙動を示す。
基板上に形成されたパターン内部で第1流体F1と第2流体F2の挙動を示す。
基板上に形成されたパターン内部で第1流体F1と第2流体F2の挙動を示す。
アルゴンガスの相平衡図を示す。
窒素ガスの相平衡図を示す。

実施例

0055

以下、本発明の実施形態を添付された図面を参照してさらに詳細に説明する。本発明の実施形態は様々な形態に変形することができ、本発明の範囲が以下の実施形態に限定されることして解釈されてはならない。本実施形態は当業界で平均的な知識を有する者に本発明をさらに完全に説明するために提供されることである。したがって、図面での要素の形状はより明確な説明を強調するために誇張されたことである。

0056

図3は本発明の一実施形態に係る基板処理システムを概略的に示す平面図である。図3を参照すれば、基板処理システムはインデックスモジュール10、処理モジュール20、そして制御器(図示せず)を含む。一実施形態によれば、インデックスモジュール10と処理モジュール20は一方向に沿って配置される。以下、インデックスモジュール10と処理モジュール20が配置された方向を第1の方向92とし、上部から見る時、第1の方向92と垂直になる方向を第2方向94とし、第1の方向92及び第2方向94と全て垂直になる方向を第3方向96とする。

0057

インデックスモジュール10は基板Wが収納された容器80から基板Wを処理モジュール20に搬送し、処理モジュール20で処理が完了された基板Wを容器80に収納する。インデックスモジュール10の長さ方向は第2方向94に提供される。インデックスモジュール10はロードポート12(loadport)とインデックスフレーム14を有する。インデックスフレーム14を基準にロードポート12は処理モジュール20の反対側に位置される。基板Wが収納された容器80はロードポート12に置かれる。ロードポート12は複数が提供されることができ、複数のロードポート12は第2方向94に沿って配置されることができる。

0058

容器80としては前面開放一体型ポッド(Front Open Unified Pod:FOUP)のような密閉用容器が使用されることができる。容器80はオーバーヘッドトランスファー(Overhead Transfer)、オーバーヘッドコンベア(Overhead Conveyor)、又は自動案内車両(Automatic Guided Vehicle)のような移送手段(図示せず)や作業者によってロードポート12に置かれることができる。

0059

インデックスフレーム14にはインデックスロボット120が提供される。インデックスフレーム14内には長さ方向が第2方向94に提供されたガイドレール140が提供され、インデックスロボット120はガイドレール140上で移動可能に提供されることができる。インデックスロボット120は基板Wが置かれるハンド122を含み、ハンド122は前進及び後進移動、第3方向96を軸とした回転、そして第3方向96に沿って移動可能に提供されることができる。ハンド122は複数が上下方向に離隔されるように提供され、ハンド122は互いに独立的に前進及び後進移動することができる。

0060

処理モジュール20はバッファユニット200、搬送装置300、液処理装置400、そして超臨界装置500を含む。バッファユニット200は処理モジュール20に搬入される基板Wと処理モジュール20から搬出される基板Wが一時的に留まる空間を提供する。液処理装置400は基板W上に液を供給して基板Wを液処理する液処理工程を遂行する。超臨界装置500は基板W上に残留する液を除去する乾燥工程を遂行する。搬送装置300はバッファユニット200、液処理装置400、そして超臨界装置500との間に基板Wを搬送する。

0061

搬送装置300はその長さ方向が第1の方向92に提供されることができる。バッファユニット200はインデックスモジュール10と搬送装置300との間に配置されることができる。液処理装置400と超臨界装置500は搬送装置300の側部に配置されることができる。液処理装置400と搬送装置300は第2方向94に沿って配置されることができる。超臨界装置500と搬送装置300は第2方向94に沿って配置されることができる。バッファユニット200は搬送装置300の一端に位置されることができる。

0062

一例によれば、液処理装置400は搬送装置300の両側に配置し、超臨界装置500は搬送装置300の両側に配置し、液処理装置400は超臨界装置500よりバッファユニット200にさらに近い位置に配置されることができる。搬送装置300の一側で液処理装置400は第1の方向92及び第3方向96に沿って各々AXB(A、Bは各々1又は1より大きい自然数)配列に提供されることができる。また、搬送装置300の一側で超臨界装置500は第1の方向92及び第3方向96に沿って各々CXD(C、Dは各々1又は1より大きい自然数)が提供されることができる。上述したことと異なりに、搬送装置300の一側には液処理装置400のみが提供され、その他側には超臨界装置500のみが提供されることができる。

0063

搬送チャンバー300は搬送ロボット320を有する。搬送チャンバー300内には長さ方向が第1の方向92に提供されたガイドレール340が提供され、搬送ロボット320はガイドレール340上で移動可能に提供されることができる。搬送ロボット320は基板Wが置かれるハンド322を含み、ハンド322は前進及び後進移動、第3方向96を軸とした回転、そして第3方向96に沿って移動可能に提供されることができる。ハンド322は複数が上下方向に離隔されるように提供され、ハンド322は互いに独立的に前進及び後進移動することができる。

0064

バッファユニット200は基板Wが置かれる複数のバッファ220を具備する。バッファ220は第3方向96に沿って相互間に離隔されるように配置されることができる。バッファユニット200は前面(front face)と背面(rear face)が開放される。前面はインデックスモジュール10と対向する面であり、後面は搬送装置300と対向する面である。インデックスロボット120は前面を通じてバッファユニット200に接近し、搬送ロボット320は背面を通じてバッファユニット200に接近することができる。

0065

図4図3の液処理装置400の一実施形態を概略的に示す図面である。図4を参照すれば、液処理装置400はハウジング410、カップ420、支持ユニット440、液供給ユニット460、昇降ユニット480、及び制御器40を有する。制御器40は液供給ユニット460、支持ユニット440、及び昇降ユニット480の動作を制御する。ハウジング410は大体に直方体形状に提供される。カップ420、支持ユニット440、そして液供給ユニット460はハウジング410内に配置される。

0066

カップ420は上部が開放された処理空間を有し、基板Wは処理空間内で液処理される。支持ユニット440は処理空間内で基板Wを支持する。液供給ユニット460は支持ユニット440に支持された基板W上に液を供給する。液は複数の種類に提供され、基板W上に順次的に供給されることができる。昇降ユニット480はカップ420と支持ユニット440との間の相対高さを調節する。

0067

一例によれば、カップ420は複数の回収筒422、424、426を有する。回収筒422、424、426は各々基板処理に使用された液を回収する回収空間を有する。各々の回収筒422、424、426は支持ユニット440を囲むリング形状に提供される。液処理工程が進行する時、基板Wの回転によって飛散される処理液は各回収筒422、424、426の流入口422a、424a、426aを通じて回収空間に流入される。一例によれば、カップ420は第1回収筒422、第2回収筒424、そして第3回収筒426を有する。第1回収筒422は支持ユニット440を囲むように配置され、第2回収筒424は第1回収筒422を囲むように配置され、第3回収筒426は第2回収筒424を囲むように配置される。第2回収筒424に液を流入する第2流入口424aは第1回収筒422に液を流入する第1流入口422aより上部に位置され、第3回収筒426に液を流入する第3流入口426aは第2流入口424aより上部に位置されることができる。

0068

支持ユニット440は支持板442と駆動軸444を有する。支持板442の上面は大体に円形に提供され、基板Wより大きい直径を有することができる。支持板442の中央部には基板Wの後面を支持する支持ピン442aが提供され、支持ピン442aは基板Wが支持板442から一定距離離隔されるようにその上端が支持板442から突出されるように提供される。支持板442の縁部にはチャックピン442bが提供される。

0069

チャックピン442bは支持板442から上部に突出されるように提供され、基板Wが回転される時、基板Wが支持ユニット440から離脱されないように基板Wの側部を支持する。駆動軸444は駆動器446によって駆動され、基板Wの底面中央と連結され、支持板442をその中心軸を基準に回転させる。

0070

一例によれば、液供給ユニット460は第1ノズル462、第2ノズル464、そして第3ノズル466を有する。第1ノズル462は第1液を基板W上に供給する。第1液は基板W上に残存する膜や異物を除去する液である。第2ノズル464は第2液を基板W上に供給する。第2液は第3液によく溶解される液である。例えば、第2液は第1液に比べて第3液にさらによく溶解される液である。第2液は基板W上に供給された第1液を中和させる液である。また、第2液は第1液を中和させ、同時に第1液に比べて第3液によく溶解される液である。

0071

一例によれば、第2液は水である。第3ノズル466は第3液を基板W上に供給する。第3液は超臨界装置500で使用される超臨界流体によく溶解される液である。例えば、第3液は第2液に比べて超臨界装置500で使用される超臨界流体によく溶解される液である。一例によれば、第3液は有機溶剤である。有機溶剤はイソプロピルアルコール(IPA)液である。一例によれば、超臨界流体は二酸化炭素である。

0072

第1ノズル462、第2ノズル464、そして第3ノズル466は互いに異なるアーム461に支持され、これらのアーム461は独立的に移動されることができる。選択的に、第1ノズル462、第2ノズル464、そして第3ノズル466は同一なアームに装着されて同時に移動されることができる。

0073

昇降ユニット480はカップ420を上下方向に移動させる。カップ420の上下移動によってカップ420と基板Wとの間の相対高さが変更される。これによって、基板Wに供給される液の種類に応じて処理液を回収する回収筒422、424、426が変更されるので、液を分離回収することができる。上述したことと異なりに、カップ420は固定設置され、昇降ユニット480は支持ユニット440を上下方向に移動させることができる。

0074

図5図3の超臨界装置500の一実施形態を概略的に示す図面である。一実施形態によれば、超臨界装置500は超臨界流体を利用して基板W上の液を除去する。一実施形態によれば、基板W上の液はIPAである。超臨界装置500に超臨界流体が供給されて基板W上のIPAを溶解させて基板Wから蒸発させることによって基板Wを乾燥させることができる。

0075

超臨界装置500は超臨界流体を利用して基板W上の液を除去する。一実施形態によれば、基板W上の液はイソプロピルアルコール(IPA)である。超臨界装置500は超臨界流体を基板上に供給して基板W上のIPAを超臨界流体に溶解させて基板WからIPAを除去する。

0076

図5を参照すれば、超臨界装置500は工程チャンバー520、流体供給ユニット560、支持装置580、そして排気ライン550を含む。

0077

工程チャンバー520は洗浄工程が遂行される処理空間502を提供する。工程チャンバー520は上部ハウジング522と下部ハウジング524を有し、上部ハウジング522と下部ハウジング524は互いに組み合わせて上述した処理空間502を提供する。上部ハウジング522は下部ハウジング524の上部に提供される。

0078

上部ハウジング522はその位置が固定され、下部ハウジング524はシリンダーのような駆動部材590によって昇下降されることができる。下部ハウジング524が上部ハウジング522から離隔されれば、処理空間502が開放され、この時、基板Wが搬入又は搬出される。

0079

工程進行する時には下部ハウジング524が上部ハウジング522に密着されて処理空間502が外部から密閉される。工程チャンバー520の壁内部にはヒーター570が提供される。ヒーター570は工程チャンバー520の内部空間内に供給された流体が超臨界状態を維持するように工程チャンバー520の処理空間502を加熱する。処理空間502の内部は超臨界流体による雰囲気が形成される。

0080

支持装置580は工程チャンバー520の処理空間502内で基板Wを支持する。工程チャンバー520の処理空間502に搬入された基板Wは支持装置580に置かれる。一例によれば、基板Wはパターン面が上部に向かうように支持装置580によって支持される。

0081

流体供給ユニット560は工程チャンバー520の処理空間502に基板を処理するための超臨界流体を供給する。一例によれば、流体供給ユニット560はメーン供給ライン562、上部供給ライン564、そして下部供給ライン566を有する。上部供給ライン564と下部供給ライン566はメーン供給ライン562から分岐される。上部供給ライン564は上部ハウジング522の中央に結合されることができる。一例によれば、下部供給ライン566は下部ハウジング524に結合されることができる。また、下部ハウジング524には排気ラインが結合される。工程チャンバー520の処理空間502内の流体は排気ラインを通じて工程チャンバー520の外部に排気される。

0082

図6は本発明の基板を処理する装置を示す一実施形態である。図6を参照すれば、本発明の基板処理装置は第1供給ユニット610、第2供給ユニット620、及び第3供給ユニット630と制御器(図示せず)を含むことができる。制御器は第1供給ユニット610乃至第3供給ユニット630を制御する。

0083

第1供給ユニット610は処理空間502に超臨界状態の第1流体を供給する。第2供給ユニット620は処理空間502に超臨界状態の第2流体を供給する。第3供給ユニット630はガス状態の第2流体を処理空間502に供給する。

0084

第1供給ユニット610は、第1供給ライン611と第1供給ライン611に設置される第1ポンプ612、第1前方バルブ614、第1後方バルブ616、第1ヒーター618、第1フィルター619、及び第1調節バルブ617を含む。第1ポンプ612は第1レジャーバー615の前段に設置されて第1流体を第1レジャーバー615に送出する。第1前方バルブ614は第1ポンプ612から第1レジャーバー615に送出される第1流体の流量を調節する。第1後方バルブ616は第1レジャーバー615から第1ヒーター618に供給される第1流体の流量を調節する。第1ヒーター618の下流に第1フィルター619が提供されて第1供給ライン611に流れる不純物を除去する。第1調節バルブ617は第1供給ライン611から処理空間502に供給される第1流体の流量を調節する。

0085

第2供給ユニット620は、第2ポンプ622、第2前方バルブ624、第2後方バルブ626、第2ヒーター628、第2フィルター629、及び第2調節バルブ627を含む。第2ポンプ622は第2レジャーバー625の前段に設置されて第2流体を第2レジャーバー625に送出する。第2前方バルブ624は第2ポンプ622から第2レジャーバー625に送出される第2流体の流量を調節する。第2後方バルブ626は第2レジャーバー625から第2ヒーター628に供給される第2流体の流量を調節する。第2ヒーター628の下流に第2フィルター629が提供されて第2供給ライン621に流れる不純物を除去する。第2調節バルブ627は第2供給ライン621から処理空間502に供給される第2流体の流量を調節する。

0086

第3供給ユニット630は、第3ポンプ632、第3前方バルブ634、第3後方バルブ636、第3フィルター639、及び第3調節バルブ637を含む。第3ポンプ632は第3レジャーバー635の前段に設置されて第3流体を第3レジャーバー635に送出する。第3前方バルブ634は第3ポンプ632から第3レジャーバー635に送出される第3流体の流量を調節する。第3後方バルブ636は第3レジャーバー635から供給される第3流体の流量を調節する。第3後方バルブ636の下流に第3フィルター639が提供されて第3供給ライン631に流れる不純物を除去する。第3調節バルブ637は第3供給ライン631から処理空間502に供給される第3流体の流量を調節する。

0087

以上、図6で、第3供給ユニット630にヒーターを含まないことと説明した。しかし、他の実施形態で、第3供給ユニット630は第2流体が超臨界状態がされる臨界温度未満の温度に第2流体を供給する条件下にヒーターを含むことができる。

0088

一例で、第1供給ユニット610、第2供給ユニット620、そして第3供給ユニット630は流体供給ユニット560のメーン供給ライン562に連結されることができる。

0089

図7は本発明の基板を処理する方法を示す順序図であり、図8は本発明の工程チャンバー520内の圧力変化を示すグラフである。図7乃至図8を参照すれば、基板を処理する方法は加圧段階(S100)、処理段階(S200)、減圧段階(S300)、及び開放段階(S400)を含むことができる。

0090

加圧段階(S100)は、基板が処理空間502に搬入されれば、加圧段階(S100)が遂行される。加圧段階(S100)で処理空間502に超臨界状態の第1流体が供給されて処理空間502を加圧する。加圧は処理空間502の内部が第1流体が超臨界流体がされる臨界圧力又はそれ以上になる時まで行われる。

0091

処理段階(S200)は超臨界状態の第1流体を処理空間502に供給して基板を処理する。処理段階(S200)は、供給段階(S201)と排気段階(S203)を含む。処理段階(S200)と供給段階(S201)は順次的に複数回繰り返しながら、遂行される。供給段階(S201)で処理空間502に第1流体が供給され、排気段階(S203)で処理空間502が排気される。

0092

減圧段階(S300)は基板の処理を完了した後、処理空間502を排気する。一例によれば、減圧は処理空間502の内部の常圧又はこれと類似な圧力になる時まで行われる。減圧段階(S300)が完了されれば、チャンバーを開放する開放段階(S400)が遂行され、チャンバーが開放されれば、基板が処理空間502から搬出される。

0093

上述したように、加圧段階(S100)及び処理段階(S200)で、超臨界状態の第1流体が処理空間502に供給される。処理段階(S200)、減圧段階(S300)、又は開放段階(S400)の中で少なくともいずれか1つの段階以上で第2流体が処理空間502に供給される。第1流体と第2流体は交互に供給されることができる。

0094

第2流体は処理空間502に供給される第2流体は第1流体と密度が異なりに提供される。第1流体は第2流体より密度がさらに高く、第2流体は第1流体より拡散率がさらに高くに提供されることができる。第1流体は第2流体より残留物をさらに良く溶解されるように提供されることができる。一例で、残留物は有機溶剤であるIPAである。

0095

以下、第1流体は二酸化炭素であり、第2流体は窒素であることと説明する。加圧段階(S100)が進行された後、供給段階(S201)で超臨界状態の二酸化炭素と共に超臨界状態の窒素が処理空間502に供給される。

0096

供給段階(S201)は第1供給段階(S211)と第2供給段階(S221)を含む。第1供給段階(S211)では処理空間に二酸化炭素のみが供給され、窒素は供給されない。第2供給段階(S221)では処理空間に窒素のみが供給され、二酸化炭素は供給されない。一例で、第1供給段階(S211)で処理空間502に供給される第1流体と第2供給段階(S221)で処理空間502に供給される第2流体の単位時間当たり供給量は同様に提供される。

0097

第1供給段階(S211)はN回連続され、第2供給段階(S221)はM回連続されることができる。NはMより大きい数である。一例で、供給段階(S201)で二酸化炭素が処理空間502に連続5回供給され、その後供給段階(S201)で処理空間502に窒素が1回供給される。再び、以後の供給段階(S201)で二酸化炭素が処理空間502に5回供給され、以後の供給段階(S201)で処理空間502に窒素が1回供給される過程が反復されることができる。

0098

供給段階(S201)の反復回数が増加されることによって、Nは漸進的に減少し、Mは漸進的に増加することができる。一例で、供給段階(S201)で二酸化炭素が処理空間502に連続5回供給され、以後の供給段階(S201)で処理空間502に窒素が1回供給される。その後、供給段階(S201)で二酸化炭素が処理空間502に4回供給され、以後の供給段階(S201)で処理空間502に窒素が2回供給される。

0099

供給段階(S201)の反復回数が増加されることによって、Nは漸進的に減少し、Mは漸進的に増加するように提供され、NはMより大きく維持されて供給段階(S201)で供給される二酸化炭素の総量が窒素の総量より大きく提供される。

0100

図9乃至図12は基板上に形成されたパターン内部で第1流体F1と第2流体F2の挙動を示す。図9を参照すれば、第1流体F1が処理空間502に供給されれば、相対的に密度が高い第1流体F1はパターンの間に沈まれる。この時、第1流体F1に溶解されたIPAがパターンの間にも存在する。

0101

その後、第2流体F2を処理空間502に供給する。図10を参照すれば、第2流体F2は第1流体F1に比べて相対的に密度は低く、拡散率が高いので、パターンの間に沈まれた第1流体F1をパターンの間で押し出す。この時、第1流体F1に溶解されたIPAもやはり第1流体F1と共にパターンの間で押し出される。図11を参照すれば、パターンの間には拡散率が高い第2流体F2のみが残存するようになる。

0102

その後、再び、第1流体F1を処理空間502に供給する。図12を参照すれば、第1流体F1と第2流体F2の密度差によって、密度が高い第1流体F1はパターンの間に残存した第2流体F2を押し出しながら、沈まれる。

0103

したがって、図9乃至図12の過程を反復すれば、第1流体と第2流体の動き活発になり、これによって処理空間502の内部を掻き混ぜるスターリング効果(Stirring)を有する。処理空間502の内部が第1流体と第2流体によって掻き混ぜながら、パターンの間にあった第1流体に溶解されているIPAが効果的に排出される長所がある。

0104

また、第1流体と第2流体の密度差によって第2流体がパターン深く浸透された後、再びパターンから抜き出されてパターンが深く形成された場合にもIPAを効果的に排出させることができる長所がある。

0105

第2流体は第1流体よりさらに低い温度及びさらに低い圧力で超臨界状態に相変化するように提供されることができる。第2流体は処理空間502に第1流体が超臨界状態がされる温度と圧力条件以上の温度と圧力に供給される。したがって、処理空間502に導入された気体状態の第2流体は処理空間502の内部で超臨界状態に存在する。

0106

一例で、第1流体は二酸化炭素であり、第2流体は不活性ガスである。図13及び図14は各々アルゴンガスと窒素ガスの相平衡図を示す。図13乃至図14を参照すれば、アルゴンガス、窒素ガスは二酸化炭素より低い温度と低い圧力で超臨界状態に相変化する。したがって、アルゴンガス、窒素ガスを処理空間502に二酸化炭素が超臨界状態になる温度と圧力条件以上の温度と圧力に供給し、処理空間502の温度と圧力条件を二酸化炭素が超臨界状態になるように維持する場合、処理空間502内の流体は超臨界状態が維持される。

0107

一例で、第2流体はアルゴンガス、窒素ガスであり、アルゴンガス、窒素ガスと同様に二酸化炭素より低い温度と圧力で超臨界状態に相変化するヘリウムガス等である。

0108

減圧段階(S300)で超臨界状態の窒素が処理空間502に供給されることができる。減圧段階(S300)で処理空間502に供給される窒素の単位時間当たり供給量は処理空間502から排出される単位時間当たり処理空間502の排気量より少なく提供される。したがって、減圧段階(S300)で処理空間502の圧力が低くなる。一例で、窒素は減圧段階(S300)が遂行される間に継続的に供給されることができる。

0109

減圧段階(S300)で、供給される窒素の温度と圧力は時間が経過すればするほど、下降して、開放段階(S400)の前に窒素が気体状態になるように提供されることができる。開放段階(S400)の前に窒素を気体状態に供給する場合、基板の乾燥効率を上昇させ、パーティクル除去が容易になるようにする長所がある。

0110

処理空間502の排気の時、処理空間502の内部は圧力が急激に下落する。したがって、従来工程チャンバー内部温度T1は断熱膨張によって急激に下落するようになる。処理空間502の内部の温度が下降することに応じてIPAの二酸化炭素に対する溶解度が減少する。処理空間502の内部の温度が31℃以下に下降する場合、超臨界状態の二酸化炭素は亜臨界状態になる。亜臨界状態の二酸化炭素は混合物を形成して基板を汚染させる。

0111

圧力が下降する区間である減圧段階(S300)で二酸化炭素の超臨界温度及び圧力条件以上の温度と圧力を有する異種の超臨界流体を供給することによって、二酸化炭素の超臨界環境を安定的に維持するようにし、IPAの二酸化炭素に対する溶解度を維持させる。したがって、IPAの二酸化炭素に対する溶解度が保存されて処理空間502の減圧の時、超臨界状態の二酸化炭素に溶解されたIPAはチャンバーの外部に排出される。

0112

減圧段階(S300)の後、開放段階(S400)で超臨界状態の窒素が処理空間502に供給されることができる。一例で、窒素は開放段階(S400)が遂行される間に継続的に供給されることができる。開放段階(S400)で窒素を継続的に供給して処理空間502に残留するIPAの排出を助ける。

0113

以上で、供給段階(S201)で第2流体が供給され、第1供給段階(S211)はN回連続され、第2供給段階(S221)はM回連続されるが、NはMより大きい数として説明した。これと異なりに、第1流体と第2流体は1回ずつ交互に供給されることができ、この時、第1流体の単位時間当たり供給量が第2流体の単位時間当たり供給量より大きく設定されることができる。供給段階(S201)が数回反復されることによって、第1流体の単位時間当たり供給量は徐々に減少し、第2流体の単位時間当たり供給量は徐々に増加するが、第2流体の単位時間当たり供給量が第1流体の単位時間当たり供給量を超過しないように設定されることができる。

0114

以上で、処理段階(S200)で超臨界状態の第2流体は供給段階(S201)で供給されることと説明したが、超臨界状態の第2流体は排気段階(S203)で供給されることができる。選択的に、超臨界状態の第2流体は処理段階(S200)の間に絶えずに継続的に供給されることができる。時間が経過すればするほど、第2流体の単位時間当たり供給量は増加し、第1流体の単位時間当たり供給量は減少し、処理段階(S200)で供給される二酸化炭素の総量は窒素の総量より大きく提供される。

0115

以上で、第1流体は減圧段階(S300)が遂行される間に継続的に供給されることと叙述したが、供給段階(S200)でと同様に間欠的に供給されることができる。

0116

以上で、第1流体は開放段階(S400)が遂行される間に継続的に供給されることと叙述したが、供給段階(S200)でと同様に間欠的に供給されることができる。

0117

以上で、第2流体は供給段階(S201)、減圧段階(S300)、及び開放段階(S400)の全てで供給されることと説明したが、第2流体は各段階の中でいずれか1つ以上の段階で供給されることができる。

0118

以上で、第1流体と第2流体は種類が異なる流体で叙述したが、第1流体と第2流体は互いに密度が異なる同一種類の流体である。一例で、第1流体と第2流体は二酸化炭素である。

0119

以上の詳細な説明は本発明を例示することである。また、前述した内容は本発明の好ましい実施形態を例として説明することであり、本発明は多様な他の組合、変更、及び環境で使用することができる。即ち、本明細書に開示された発明の概念の範囲、前述した開示内容と均等な範囲及び/又は当業界の技術又は知識の範囲内で変更又は修正が可能である。前述した実施形態は本発明の技術的思想を具現するための最善の状態を説明することであり、本発明の具体的な適用分野及び用途で要求される多様な変更も可能である。したがって、以上の発明の詳細な説明は開示された実施状態に本発明を制限しようとする意図ではない。添付された請求の範囲は他の実施状態も含むこととして解析されなければならない。

0120

500超臨界装置
560流体供給ユニット
610 第1供給ユニット
620 第2供給ユニット
630 第3供給ユニット

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