KR102254187B1 - Substrate drying apparatus - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기판 건조 장치에 관한 것이다.
본 발명은 챔버, 챔버 내부로 공급되는 초임계유체를 생성하고 저장하는 초임계유체 생성/저장부 및 초임계유체 생성/저장부에 저장된 초임계유체가 챔버로 공급되도록 조절하는 초임계유체 공급 조절부를 포함하고, 챔버는, 상부 하우징, 하부 하우징, 유기용제가 형성되어 있는 기판이 배치되는 기판 배치판, 상부 하우징의 중앙영역에서 기판 배치판을 향하도록 형성되어 건조용 초임계유체의 공급경로를 제공하는 상부 공급포트 및 하부 하우징의 측면에서 시작하여 하부 하우징의 중앙영역까지 연장되고 하부 하우징의 중앙영역에서 기판 배치판을 향하도록 형성되어, 초기 가압용 초임계유체의 공급경로 및 건조용 초임계유체에 의한 건조 후 건조용 초임계유체에 유기용제가 용해된 혼합유체의 배출경로를 제공하는 일체형 공급/배출포트를 포함한다.The present invention relates to a substrate drying apparatus.
The present invention controls the supply of supercritical fluids stored in a chamber, a supercritical fluid generation/storage unit that generates and stores a supercritical fluid supplied to the chamber, and a supercritical fluid generation/storage unit to be supplied to the chamber. The chamber includes an upper housing, a lower housing, a substrate placement plate on which a substrate on which an organic solvent is formed, and a substrate placement plate facing the substrate placement plate in a central region of the upper housing so as to provide a supply path of the supercritical fluid for drying. Starting from the side of the provided upper supply port and the lower housing, it extends to the central area of the lower housing and is formed to face the substrate placement plate in the central area of the lower housing, so that the supply path of the supercritical fluid for initial pressurization and the supercritical for drying It includes an integrated supply/discharge port that provides a discharge path of the mixed fluid in which the organic solvent is dissolved in the drying supercritical fluid after drying by the fluid.
Description
본 발명은 기판 건조 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 건조 챔버에 초임계유체를 일정한 가압 속도로 매 공정마다 동일한 조건으로 공급하여 초임계유체를 이용한 기판의 건조 효율을 향상시킬 수 있고, 건조 챔버에 초임계유체를 공급할 때 공급라인의 미터링 밸브의 전단에 초임계유체의 흐름을 일정하게 버퍼링하는 오리피스(orifice)를 설치하여 유량을 조절하는 미터링 밸브의 유량 변동을 방지함으로써 초임계유체의 가압 속도를 매 공정마다 동일한 조건으로 공급할 수 있고, 빠른 가압 시 미터링 밸브에서 발생하는 높은 차압에 의한 미터링 밸브의 손상을 방지하여 밸브 수명을 연장함으로써 장비의 유지보수를 위한 셧다운(shutdown) 등의 손실을 방지할 수 있고, 초임계유체의 공급 및 배출 시 대칭적인 흐름을 유도하여 초임계유체를 챔버 내부에 균일하게 분산시켜 공급 및 배출함으로써 기판 건조효율을 증대시킬 수 있고, 건조공정 종료 후 챔버 개방 시 파티클이 챔버 내부의 기판으로 유입되는 문제를 방지할 수 있는 기판 건조 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a substrate drying apparatus. More specifically, the present invention can improve the drying efficiency of the substrate using the supercritical fluid by supplying the supercritical fluid to the drying chamber under the same conditions for each process at a constant pressurization rate, and when supplying the supercritical fluid to the drying chamber By installing an orifice that constantly buffers the flow of the supercritical fluid in front of the metering valve of the supply line, the flow rate of the metering valve that regulates the flow rate is prevented. It is possible to supply and prevent damage to the metering valve caused by high differential pressure that occurs in the metering valve during rapid pressurization and extend the valve life, thereby preventing losses such as shutdown for equipment maintenance, and supercritical fluid. The substrate drying efficiency can be increased by inducing a symmetrical flow when supplying and discharging the supercritical fluid in the chamber by supplying and discharging the supercritical fluid evenly, and particles flow into the substrate inside the chamber when the chamber is opened after the drying process is completed. It relates to a substrate drying apparatus capable of preventing the problem from becoming.
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.The manufacturing process of a semiconductor device includes various processes such as a lithography process, an etching process, and an ion implantation process.After each process is finished and before moving to the next process, the wafer surface is removed by removing impurities or residues remaining on the wafer surface. A cleaning process and a drying process for cleaning are being performed.
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.For example, in the cleaning treatment of the wafer after the etching process, a chemical solution for cleaning treatment is supplied to the surface of the wafer, and then deionized water (DIW) is supplied to perform a rinse treatment. After the rinsing treatment, a drying treatment of drying the wafer by removing deionized water remaining on the wafer surface is performed.
건조 처리를 수행하는 방법으로는, 예를 들어, 웨이퍼 상의 탈이온수를 이소프로필 알코올(IPA)로 치환해서 웨이퍼를 건조하는 기술이 알려져 있다.As a method of performing the drying treatment, for example, a technique of drying the wafer by replacing deionized water on the wafer with isopropyl alcohol (IPA) is known.
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.However, according to such a conventional drying technique, as disclosed in FIG. 1, a problem occurs in that a pattern formed on a wafer is collapsed due to the surface tension of IPA, which is a liquid, during the drying process.
이러한 문제를 해결하기 위해서, 표면 장력이 제로가 되는 초임계 건조 기술이 제안되고 있다.In order to solve this problem, a supercritical drying technique in which the surface tension becomes zero has been proposed.
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.According to the supercritical drying technique, by supplying carbon dioxide in a supercritical state to a wafer whose surface is moistened with isopropyl alcohol (IPA) in a chamber, IPA on the wafer is dissolved in a supercritical carbon dioxide (CO 2) fluid. And by gradually discharging the supercritical carbon dioxide (CO 2 ) fluid dissolving IPA from the chamber, it is possible to dry the wafer without collapse of the pattern.
초임계 건조 공정은 공정 초기에 초임계유체를 챔버 내부로 공급하는 가압 단계, 임계점 이상의 압력 범위에서 승압 및 감압을 반복하는 플러싱(flushing) 과정을 통해 IPA를 초임계유체에 용해시켜 배출하는 건조 단계 및 건조가 완료된 이후 수행되는 감압 단계로 구성된다.The supercritical drying process is a drying step in which IPA is dissolved in the supercritical fluid and discharged through a pressing step of supplying a supercritical fluid into the chamber at the beginning of the process, and a flushing process that repeats pressure and decompression in a pressure range above the critical point. And a depressurization step performed after drying is completed.
한편, 초임계 건조 공정을 위해 챔버 내부로 초임계유체를 공급하는 가압 단계는 전체 공정시간의 약 30%를 차지하며, 공정시간을 단축하기 위해서는 빠른 가압 속도가 요구된다.On the other hand, the pressurization step of supplying the supercritical fluid into the chamber for the supercritical drying process takes about 30% of the total process time, and a fast pressurization speed is required to shorten the process time.
종래의 초임계 건조 기술에 따라 빠른 가압을 수행하는 과정에서 발생하는 문제점을 종래기술인 대한민국 공개특허공보 제10-2016-0135035호(공개일자: 2016년 11월 24일, 명칭: 기판 건조 장치 및 방법)을 나타낸 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.Korean Patent Publication No. 10-2016-0135035 (published date: November 24, 2016, name: substrate drying apparatus and method), a problem that occurs in the process of performing rapid pressurization according to the conventional supercritical drying technology ) Will be described with reference to FIG. 2 as follows.
도 2를 참조하면, 종래 기술은 공급 탱크(4850)에서 개폐 밸브(4810a, 4820a)와 공급라인(4800)을 통해 공급되는 초임계유체를 유량 밸브(4810b, 4820b)로 공급유량(가압 속도)을 제어하는 방식으로, 빠른 가압 시 유량 밸브(4810b, 4820b)에서의 높은 차압, 즉, 압력차에 의한 해머링(hammering)이 발생하여 유량 변동(충격에 의해 유량 밸브의 밸브조절 핸들이 미세하게 틀어짐)을 초래하여 원하는 가압 속도를 유지하기에 어려움이 있다는 문제점이 있다.Referring to FIG. 2, in the prior art, the supercritical fluid supplied from the
또한, 유량 밸브(4810b, 4820b) 손상에 의한 수명 단축으로 인해 손실을 초래할 수 있다는 문제점이 있다.In addition, there is a problem in that loss may be caused due to a shortened lifespan due to damage of the
도 3은 초임계유체를 사용한 기판 처리 장치와 관련된 종래 기술인 대한민국 공개특허공보 제10-2017-0137243호에 개시된 기판 처리용 챔버를 나타낸 것이다.3 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 a supercritical fluid.
도 3을 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.Referring to FIG. 3, in the process of removing the organic solvent in the supercritical drying process, the organic solvent may be introduced into the bonding surface of the
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.After the supercritical drying process is over, the chamber is opened to transport the processed substrate to the outside, and at this time, particles around the bonding surface of the
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.According to Korean Patent Application Publication No. 10-2017-0137243, since the substrate is located below the bonding surface of the
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.In this way, since the particles flowing into the substrate cause a defect in the process, there is a need to additionally install a blocking film around the bonding surface of the
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.In addition, according to the prior art including Korean Patent Laid-Open No. 10-2017-0137243, a
본 발명의 기술적 과제는 건조 챔버에 초임계유체를 일정한 가압 속도로 매 공정마다 동일한 조건으로 공급하여 초임계유체를 이용한 기판의 건조 효율을 향상시키는 것이다.The technical problem of the present invention is to improve the drying efficiency of a substrate using the supercritical fluid by supplying the supercritical fluid to the drying chamber under the same conditions for each process at a constant pressurization rate.
또한, 본 발명의 기술적 과제는 기판 건조 챔버에 초임계유체를 공급할 때 공급라인의 미터링 밸브의 전단에 초임계유체의 흐름을 일정하게 버퍼링하는 오리피스(orifice)를 설치하여 유량을 조절하는 미터링 밸브의 유량 변동을 방지함으로써 초임계유체의 가압 속도를 매 공정마다 동일한 조건으로 공급하도록 하는 것이다.In addition, the technical problem of the present invention is to install an orifice that constantly buffers the flow of the supercritical fluid at the front end of the metering valve of the supply line when supplying the supercritical fluid to the substrate drying chamber to control the flow rate. By preventing the flow rate fluctuation, the pressurization speed of the supercritical fluid is supplied under the same conditions for each process.
또한, 본 발명의 기술적 과제는 빠른 가압 시 미터링 밸브에서 발생하는 높은 차압에 의한 미터링 밸브의 손상을 방지하여 밸브 수명을 연장함으로써 장비의 유지보수를 위한 셧다운(shutdown) 등의 손실을 방지하는 것이다.In addition, the technical problem of the present invention is to prevent damage to the metering valve due to a high differential pressure generated in the metering valve during rapid pressurization, thereby prolonging the valve life, thereby preventing losses such as shutdown for equipment maintenance.
또한, 본 발명의 기술적 과제는 하나의 일체형 공급/배출포트를 통하여 초기 가압용 초임계유체의 공급경로 및 건조 후 기판에 형성된 유기용제가 건조용 초임계유체에 용해된 혼합유체의 배출경로를 제공함으로써, 초임계유체의 공급 및 배출 시 대칭적인 흐름을 유도하여 초임계유체를 챔버 내부에 균일하게 분산시켜 공급 및 배출함으로써 기판 건조효율을 증대시키는 것이다.In addition, the technical problem of the present invention is to provide a supply path of the supercritical fluid for initial pressurization through one integrated supply/discharge port and a discharge path of the mixed fluid in which the organic solvent formed on the substrate after drying is dissolved in the supercritical fluid for drying. By doing so, it induces a symmetrical flow when supplying and discharging the supercritical fluid, and uniformly dispersing the supercritical fluid in the chamber to supply and discharge the supercritical fluid, thereby increasing the substrate drying efficiency.
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.In addition, 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 the 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 occupies the substrate placement plate. The drying process time is shortened by reducing the working volume of the chamber due to the volume.
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.In addition, 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, it is provided on the bonding surface between the lower housing and the upper housing Particles around the sealed part are prevented from flowing into the substrate due to gravity due to the difference in height between the substrate and the bonding surface.
이러한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 기판 건조 장치는, 기판을 건조하기 위한 건조공간을 제공하는 챔버, 상기 챔버 내부의 건조공간으로 공급되는 초임계유체를 생성하고 저장하는 초임계유체 생성/저장부 및 상기 초임계유체 생성/저장부와 상기 챔버 사이의 공급라인에 설치되어 상기 초임계유체 생성/저장부에 저장된 초임계유체가 상기 챔버로 공급되도록 조절하는 초임계유체 공급 조절부를 포함하고, 상기 챔버는, 상부 하우징, 상기 상부 하우징에 개폐 가능하게 결합되는 하부 하우징, 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 및 상기 하부 하우징의 측면에서 시작하여 상기 하부 하우징의 중앙영역까지 연장되고 상기 하부 하우징의 중앙영역에서 상기 기판 배치판을 향하도록 형성되어, 초기 가압용 초임계유체의 공급경로 및 상기 상부 공급포트를 통해 공급되는 건조용 초임계유체에 의한 건조 후 상기 건조용 초임계유체에 상기 유기용제가 용해된 혼합유체의 배출경로를 제공하는 일체형 공급/배출포트를 포함한다.The substrate drying apparatus according to the present invention for solving these technical problems includes a chamber that provides a drying space for drying a substrate, and a supercritical fluid generation/store that generates and stores a supercritical fluid supplied to the drying space inside the chamber. A storage unit and a supercritical fluid supply control unit installed in a supply line between the supercritical fluid generation/storage unit and the chamber to control the supercritical fluid stored in the supercritical fluid generation/storage unit to be supplied to the chamber, and , The chamber includes an upper housing, a lower housing coupled to the upper housing so as to be opened and closed, a substrate placement plate coupled to a bottom surface of the lower housing and on which a substrate formed with an organic solvent is disposed, a central region of the upper housing The upper supply port is formed to face the substrate arrangement plate to provide a supply path of the supercritical fluid for drying, and extends from the side of the lower housing to the central region of the lower housing and extends to the central region of the lower housing. Mixing of the organic solvent dissolved in the drying supercritical fluid after drying by the drying supercritical fluid supplied through the initial pressure supercritical fluid supply path and the upper supply port, formed to face the substrate arrangement plate It includes an integrated supply/discharge port that provides a discharge path for the fluid.
본 발명에 따른 기판 건조 장치에 있어서, 상기 초임계유체 공급 조절부는, 상기 초임계유체 생성/저장부에 저장된 초임계유체의 공급 여부를 결정하는 메인 개폐 밸브, 상기 메인 개폐 밸브를 통과한 초임계유체의 유량을 조절하는 미터링 밸브(metering valve) 및 상기 메인 개폐 밸브와 상기 미터링 밸브 사이에 설치되어 상기 메인 개폐 밸브를 통과한 초임계유체에 의해 상기 미터링 밸브에 가해지는 차압을 감소시키는 오리피스(orifice)를 포함한다.In the substrate drying apparatus according to the present invention, the supercritical fluid supply control unit includes: a main opening/closing valve determining whether to supply the supercritical fluid stored in the supercritical fluid generating/storing unit, and a supercritical passing through the main opening/closing valve. A metering valve that controls the flow rate of the fluid and an orifice that is installed between the main on-off valve and the metering valve to reduce the differential pressure applied to the metering valve by the supercritical fluid that has passed through the main on-off valve. ).
본 발명에 따른 기판 건조 장치에 있어서, 상기 메인 개폐 밸브를 통과한 초임계유체는 상기 오리피스를 통과하면서 흐름이 완충되어 상기 미터링 밸브를 통과한 초임계유체의 유량 변동이 억제되는 것을 특징으로 한다.In the substrate drying apparatus according to the present invention, the flow of the supercritical fluid passing through the main opening/closing valve is buffered while passing through the orifice, thereby suppressing fluctuations in the flow rate of the supercritical fluid passing through the metering valve.
본 발명에 따른 기판 건조 장치는 상기 초임계유체 공급 조절부의 후단에 위치하는 공급라인의 제1 지점에서 분기되어 상기 초임계유체 공급 조절부를 통과한 초기 가압용 초임계유체가 상기 챔버의 측면에 형성된 일체형 공급/배출포트를 통해 상기 챔버 내부의 건조공간으로 공급되는 경로를 제공하는 제1 분기라인, 상기 제1 지점에서 분기되어 상기 초임계유체 공급 조절부를 통과한 건조용 초임계유체가 상기 챔버의 상면에 형성된 상부 공급포트를 통해 상기 챔버 내부의 건조공간으로 공급되는 경로를 제공하는 제2 분기라인 및 상기 제1 지점과 상기 챔버의 일체형 공급/배출포트 사이의 제2 지점에서 분기되어 상기 혼합유체가 상기 챔버 외부로 배출되는 경로를 제공하는 배출라인을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In the substrate drying apparatus according to the present invention, a supercritical fluid for initial pressurization is formed on the side of the chamber by branching from a first point of a supply line located at a rear end of the supercritical fluid supply control unit and passing through the supercritical fluid supply control unit. A first branch line providing a path to be supplied to the drying space inside the chamber through the integrated supply/discharge port, and the supercritical fluid for drying that has been branched from the first point and passed through the supercritical fluid supply control unit The mixed fluid is branched at a second branch line providing a path to be supplied to the drying space inside the chamber through an upper supply port formed on the upper surface and a second point between the first point and the integrated supply/discharge port of the chamber. It characterized in that it further comprises a discharge line providing a path to be discharged to the outside of the chamber.
본 발명에 따른 기판 건조 장치는 상기 미터링 밸브와 상기 제1 지점 사이의 공급라인에 설치되어 상기 미터링 밸브를 통과한 초임계유체를 가열하는 외부 히터부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The substrate drying apparatus according to the present invention may further include an external heater installed in a supply line between the metering valve and the first point to heat the supercritical fluid passing through the metering valve.
본 발명에 따른 기판 건조 장치는 상기 제1 분기라인에 설치되어 상기 초기 가압용 초임계 유체의 공급 여부를 결정하는 초기가압 개폐 밸브, 상기 제2 분기라인에 설치되어 상기 건조용 초임계 유체의 공급 여부를 결정하는 건조 개폐 밸브 및 상기 배출라인에 설치되어 상기 혼합유체의 배출 여부를 결정하는 배출 개폐 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The substrate drying apparatus according to the present invention includes an initial pressure opening/closing valve installed in the first branch line to determine whether to supply the initial pressurizing supercritical fluid, and an initial pressure opening/closing valve installed in the second branch line to supply the drying supercritical fluid It characterized in that it further comprises a dry on-off valve to determine whether or not, and a discharge on-off valve installed in the discharge line to determine whether to discharge the mixed fluid.
본 발명에 따른 기판 건조 장치에 있어서, 상기 일체형 공급/배출포트는, 상기 하부 하우징의 측면에서 상기 하부 하우징의 중앙영역까지 형성된 공통관로부 및 상기 하부 하우징의 중앙영역에서 상기 공통관로부와 연통되어 상기 기판 배치판을 향하도록 형성된 공통포트부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In the substrate drying apparatus according to the present invention, the integrated supply/discharge port is in communication with the common pipe portion formed from the side of the lower housing to the central region of the lower housing and the common pipe portion in the central region of the lower housing. And a common port portion formed to face the substrate arrangement plate.
본 발명에 따른 기판 건조 장치에 있어서, 상기 초기 가압용 초임계유체는 외부로부터 상기 공통관로부와 상기 공통포트부를 통해 상기 상부 하우징과 상기 하부 하우징으로 밀폐된 건조 공간으로 공급되고, 상기 건조용 초임계유체에 상기 유기용제가 용해된 혼합유체는 상기 건조 공간으로부터 상기 공통포트부와 상기 공통관로부를 통해 외부로 배출되는 것을 특징으로 한다.In the substrate drying apparatus according to the present invention, the initial pressure supercritical fluid is supplied from the outside to the drying space sealed to the upper housing and the lower housing through the common pipe part and the common port part, and The mixed fluid in which the organic solvent is dissolved in the critical fluid is discharged to the outside through the common port part and the common pipe part from the drying space.
본 발명에 따른 기판 건조 장치에 있어서, 상기 챔버는, 상기 하부 하우징과 상기 상부 하우징의 결합면에 구비된 실링부를 더 포함하고, 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.In the substrate drying apparatus according to the present invention, the chamber further includes a sealing portion provided on a bonding surface between the lower housing and the upper housing, and the substrate is positioned higher than a bonding surface between the lower housing and the upper housing. When the lower housing and the upper housing are opened after the drying process is completed, particles around the sealing part provided on the bonding surface are placed on the substrate mounting plate, and the gravity according to the height difference between the substrate and the bonding surface It is characterized in that the inflow to the substrate is prevented by.
본 발명에 따른 기판 건조 장치에 있어서, 상기 공통관로부와 상기 공통포트부를 통해 공급되는 초기 가압용 초임계유체는 상기 기판 배치판에 막혀 상기 기판으로의 직접적인 분사가 방지되는 것을 특징으로 한다.In the substrate drying apparatus according to the present invention, the supercritical fluid for initial pressure supplied through the common pipe portion and the common port portion is blocked by the substrate arrangement plate, thereby preventing direct spraying to the substrate.
본 발명에 따른 기판 건조 장치에 있어서, 상기 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.In the substrate drying apparatus according to the present invention, in the chamber, one end is coupled to the bottom surface of the lower housing and the other end is coupled to the substrate placement plate, so that the substrate placement plate is attached to the lower housing while supporting the substrate placement plate. It characterized in that it further comprises a substrate arrangement plate support to be spaced apart from the bottom surface of.
본 발명에 따른 기판 건조 장치에 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.In the substrate drying apparatus according to the present invention, the first spaced space existing between the bottom surface of the lower housing and the substrate arrangement plate by the substrate arrangement plate support part is for initial pressurization 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 region in which the substrate is arranged.
본 발명에 따른 기판 건조 장치에 있어서, 상기 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.In the substrate drying apparatus according to the present invention, the chamber has one end coupled to an upper surface of the substrate arrangement plate and the other end coupled to the substrate, thereby supporting the substrate and separating the substrate from the upper surface of the substrate arrangement plate. It characterized in that it further comprises a substrate support.
본 발명에 따른 기판 건조 장치에 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.In the substrate drying apparatus according to the present invention, the second spaced space existing between the upper surface of the substrate arrangement plate and the substrate by the substrate support portion is an initial pressure applied 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.
본 발명에 따르면, 건조 챔버에 초임계유체를 일정한 가압 속도로 매 공정마다 동일한 조건으로 공급하여 초임계유체를 이용한 기판의 건조 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, there is an effect of improving the drying efficiency of a substrate using the supercritical fluid by supplying the supercritical fluid to the drying chamber under the same conditions for each process at a constant pressurization rate.
또한, 기판 건조 챔버에 초임계유체를 공급할 때 공급라인의 미터링 밸브의 전단에 초임계유체의 흐름을 일정하게 버퍼링하는 오리피스(orifice)를 설치하여 유량을 조절하는 미터링 밸브의 유량 변동을 방지함으로써 초임계유체의 가압 속도를 매 공정마다 동일한 조건으로 공급할 수 있는 효과가 있다.In addition, when supplying the supercritical fluid to the substrate drying chamber, an orifice that constantly buffers the flow of the supercritical fluid is installed in front of the metering valve of the supply line to prevent fluctuations in the flow rate of the metering valve that regulates the flow rate. There is an effect that the pressurization speed of the critical fluid can be supplied under the same conditions for each process.
또한, 빠른 가압 시 미터링 밸브에서 발생하는 높은 차압에 의한 미터링 밸브의 손상을 방지하여 밸브 수명을 연장함으로써 장비의 유지보수를 위한 셧다운(shutdown) 등의 손실을 방지할 수 있는 효과가 있다.In addition, there is an effect of preventing damage such as shutdown for equipment maintenance by prolonging the valve life by preventing damage to the metering valve due to a high differential pressure generated in the metering valve during rapid pressurization.
또한, 하나의 일체형 공급/배출포트를 통하여 초기 가압용 초임계유체의 공급경로 및 건조 후 기판에 형성된 유기용제가 건조용 초임계유체에 용해된 혼합유체의 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.In addition, by providing a supply path of the supercritical fluid for initial pressurization and a discharge path of the mixed fluid dissolved in the drying supercritical fluid after drying and the organic solvent formed on the substrate through one integrated supply/discharge port, 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.
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 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 단축시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, by using 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. Prevents the collapse of the pattern formed on the substrate, prevents the problem that particles that may be contained in the initial pressurization supercritical fluid accumulate on the substrate, or reduces the amount of deposition, and the interior of the chamber due to the volume occupied by the substrate placement plate. There is an effect of shortening the drying process time by reducing the working volume.
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.In addition, by placing 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, when the drying process is completed and the chamber is opened, particles around the sealing portion provided on the bonding surface of the lower housing and the upper housing There is an effect of preventing a problem from flowing into the substrate due to gravity due to a height difference between the substrate and the bonding surface.
도 1은 종래기술에 따른 기판 건조 과정에서 발생하는 패턴 도괴(pattern collapse) 현상을 나타낸 도면이고,
도 2는 종래의 기판 건조 장치를 나타낸 도면이고,
도 3은 종래의 기판 건조 챔버를 나타낸 도면이고,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 건조 장치를 나타낸 도면이고,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 건조 장치를 구성하는 밸브들의 동작 타이밍을 나타낸 도면이고,
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 건조 장치를 구성하는 챔버의 예시적인 구성을 나타낸 도면이고,
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 있어서, 초기 가압용 초임계유체의 확산 경로를 나타낸 도면이고,
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 있어서, 건조용 초임계유체의 확산 경로를 나타낸 도면이고,
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 있어서, 건조용 초임계유체에 유기용제가 용해된 혼합유체의 배출 경로를 나타낸 도면이고,
도 10은 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.1 is a diagram showing a pattern collapse phenomenon occurring in a substrate drying process according to the prior art,
2 is a view showing a conventional substrate drying apparatus,
3 is a view showing a conventional substrate drying chamber,
4 is a view showing a substrate drying apparatus according to an embodiment of the present invention,
5 is a view showing the operation timing of valves constituting the substrate drying apparatus according to an embodiment of the present invention,
6 is a view showing an exemplary configuration of a chamber constituting the substrate drying apparatus according to an embodiment of the present invention,
7 is a diagram showing a diffusion path of a supercritical fluid for initial pressurization in an embodiment of the present invention,
8 is a diagram showing a diffusion path of a drying supercritical fluid in an embodiment of the present invention,
9 is a view showing a discharge path of a mixed fluid in which an organic solvent is dissolved in a drying supercritical fluid in an embodiment of the present invention,
FIG. 10 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. It is a diagram for explaining the principle of preventing the inflow of.
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.Specific structural or functional descriptions of the embodiments according to the concept of the present invention disclosed in the present specification are only exemplified for the purpose of describing the embodiments according to the concept of the present invention, and the embodiments according to the concept of the present invention are in various forms. And is not limited to the embodiments described herein.
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.Since the embodiments according to the concept of the present invention can apply various changes and have various forms, the embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail herein. However, this is not intended to limit the embodiments according to the concept of the present invention to specific disclosed forms, and includes all changes, equivalents, or substitutes included in the spirit and scope of the present invention.
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.Terms such as first or second may be used to describe various constituent elements, but the constituent elements should not be limited by the terms. The above 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 referred to as the second component and similarly the second component. The component may also be referred to as a first component.
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.When a component is referred to as being "connected" or "connected" to another component, it should be understood that it is directly connected or may be connected to the other component, but other components may exist in the middle. will be. On the other hand, when a component is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another component, it should be understood that there is no other component in the middle. Other expressions describing the relationship between components, such as "between" and "directly between" or "adjacent to" and "directly adjacent to" should be interpreted as well.
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.The terms used in the present specification are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In the present specification, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate the presence of features, numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof described herein, but one or more other features. It is to be understood that the presence or addition of elements or numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof, does not preclude in advance.
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.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Terms as defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related technology, and should not be interpreted as an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present specification. .
이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 건조 장치를 나타낸 도면이고, 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 건조 장치를 구성하는 챔버의 예시적인 구성을 나타낸 도면이다.4 is a view showing a substrate drying apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 6 is a view showing an exemplary configuration of a chamber constituting the substrate drying apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 4 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 건조 장치(1)는 챔버(10), 초임계유체 생성/저장부(100), 초임계유체 공급 조절부(200), 초기가압 개폐 밸브(240), 건조 개폐 밸브(250), 배출 개폐 밸브(260), 외부 히터부(270), 제1 분기라인(DL1), 제2 분기라인(DL2) 및 배출라인(EL)을 포함한다.4 and 6, the
챔버(10)는 기판을 건조하기 위한 건조공간을 제공하는 구성요소이다. 챔버(10)의 구체적이고 예시적인 구성은 도 6을 추가로 참조하여 이후 상세히 설명한다.The
초임계유체 생성/저장부(100)는 챔버(10) 내부의 건조공간으로 공급되는 초임계유체를 생성하고 저장하는 구성요소이다.The supercritical fluid generation/
초임계유체 공급 조절부(200)는 초임계유체 생성/저장부(100)와 챔버(10) 사이의 공급라인(PL)에 설치되어 초임계유체 생성/저장부(100)에 저장된 초임계유체가 챔버(10)로 공급되도록 조절하는 구성요소이다.The supercritical fluid
예를 들어, 이러한 초임계유체 공급 조절부(200)는, 메인 개폐 밸브(210), 미터링 밸브(metering valve, 220) 및 오리피스(orifice, 230)를 포함하여 구성될 수 있다.For example, the supercritical fluid
도 4에는 초임계유체 공급 조절부(200)가 각각 1개의 메인 개폐 밸브(210), 미터링 밸브(220) 및 오리피스(230)로 구성된 것으로 도시되어 있으나, 이는 하나의 예시일 뿐이며, 초임계유체 공급 조절부(200)를 구성하는 메인 개폐 밸브(210), 미터링 밸브(220) 및 오리피스(230)는 복수개로 구비될 수 있다. 또한, 예를 들어, 복수개로 구비된 미터링 밸브(220)의 개방 정도는 서로 상이할 수 있다. 구체적인 예로, 미터링 밸브(220)가 4개인 경우, 4개의 미터링 밸브(220)의 개방률은 각각 90%, 75%, 50%, 25%일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.In FIG. 4, the supercritical fluid
메인 개폐 밸브(210)는 초임계유체 생성/저장부(100)에 저장된 초임계유체의 공급 여부를 결정하는 기능을 수행한다.The main opening/
미터링 밸브(220)는 메인 개폐 밸브(210)를 통과한 초임계유체의 유량을 조절하는 기능을 수행한다. 예를 들어, 작업자가 미터링 밸브(220)에 구비된 밸브조절 핸들을 수동 조작하는 방식으로 미터링 밸브(220)의 개방률을 조절할 수 있다.The
오리피스(230)는 메인 개폐 밸브(210)와 미터링 밸브(220) 사이에 설치되어 메인 개폐 밸브(210)를 통과한 초임계유체에 의해 미터링 밸브(220)에 가해지는 차압을 감소시키는 기능을 수행한다.The
예를 들어, 메인 개폐 밸브(210)를 통과한 초임계유체는 오리피스(230)를 통과하면서 흐름이 완충되어 미터링 밸브(220)를 통과한 초임계유체의 유량 변동이 억제되도록 구성될 수 있다.For example, the supercritical fluid passing through the main on-off
이러한 초임계유체 공급 조절부(200)의 구성을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.The configuration of the supercritical fluid
앞서 종래 기술의 문제점을 설명하는 과정에서 설명한 바 있지만, 메인 개폐 밸브(210)와 미터링 밸브(220) 사이에 오리피스(230)가 없는 종래 구조에 따르면, 빠른 가압 시 미터링 밸브(220)에서의 높은 차압, 즉, 압력차에 의한 해머링(hammering)이 발생하여 미터링 밸브(220)에 구비된 밸브조절 핸들이 해머링 충격에 의해 미세하게 틀어짐으로써 유량 변동이 초래되고, 이에 따라 원하는 가압 속도를 유지하기에 어려움이 있다는 문제점이 있다. 또한, 미터링 밸브(220) 손상에 의한 수명 단축으로 인해 손실, 즉, 손상된 미터링 밸브(220) 교체 등을 포함하는 장비의 유지보수를 위한 셧다운(shutdown) 등의 손실이 발생한다는 문제점이 있다.Although previously described in the process of explaining the problems of the prior art, according to the conventional structure without the
그러나, 오리피스(230)가 메인 개폐 밸브(210)와 미터링 밸브(220) 사이에 설치된 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 오리피스(230)가 메인 개폐 밸브(210)를 통과한 초임계유체에 의해 미터링 밸브(220)에 가해지는 차압을 감소시키며, 메인 개폐 밸브(210)를 통과한 초임계유체는 오리피스(230)를 통과하면서 흐름이 완충되어 미터링 밸브(220)를 통과한 초임계유체의 유량 변동이 억제된다.However, according to an embodiment of the present invention in which the
본 발명의 이러한 구성에 따르면, 챔버(10)에 초임계유체를 공급할 때 공급라인(PL)의 미터링 밸브(220)의 전단에 초임계유체의 흐름을 일정하게 버퍼링하는 오리피스(230)가 설치되어 있기 때문에 유량을 조절하는 미터링 밸브(220)의 유량 변동을 방지함으로써 초임계유체의 가압 속도를 매 공정마다 동일한 조건으로 일정하게 공급할 수 있고, 빠른 가압 시 미터링 밸브(220)에서 발생하는 높은 차압에 의한 미터링 밸브(220)의 손상을 방지하여 밸브 수명을 연장함으로써 장비의 유지보수를 위한 셧다운(shutdown) 등의 손실을 방지할 수 있다.According to this configuration of the present invention, when supplying the supercritical fluid to the
제1 분기라인(DL1)은 초임계유체 공급 조절부(200)의 후단에 위치하는 공급라인(PL)의 제1 지점(P1)에서 분기되어 초임계유체 공급 조절부(200)를 통과한 초기 가압용 초임계유체가 챔버(10)의 측면에 형성된 일체형 공급/배출포트(50)를 통해 챔버(10) 내부의 건조공간으로 공급되는 경로를 제공한다.The first branch line DL1 is branched at the first point P1 of the supply line PL located at the rear end of the supercritical fluid
제2 분기라인(DL2)은 제1 지점(P1)에서 분기되어 초임계유체 공급 조절부(200)를 통과한 건조용 초임계유체가 챔버(10)의 상면에 형성된 상부 공급포트(60)를 통해 챔버(10) 내부의 건조공간으로 공급되는 경로를 제공한다.The second branch line DL2 diverges at the first point P1 and passes the supercritical fluid
배출라인(EL)은 제1 지점(P1)과 챔버(10)의 일체형 공급/배출포트(50) 사이의 제2 지점(P2)에서 분기되어 혼합유체가 챔버(10) 외부로 배출되는 경로를 제공한다.The discharge line EL is branched at the second point P2 between the first point P1 and the integrated supply/
외부 히터부(270)는 미터링 밸브(220)와 제1 지점(P1) 사이의 공급라인(PL)에 설치되어 미터링 밸브(220)를 통과한 초임계유체를 가열하는 기능을 수행한다. 초임계유체 생성/저장부(100)에 저장되어 있던 초임계유체가 공급라인(PL), 제1 분기라인(DL1), 제2 분기라인(DL2) 및 이들 라인에 구비된 밸브 등의 구성요소를 통과하는 과정에서 열손실로 인한 온도 저하로 초임계상태에서 액상, 기상 등으로 변화하는 상변화(phase change)가 발생할 수 있으며, 외부 히터부(270)는 초임계유체를 가열하여 이러한 상변화를 방지하는 기능을 수행한다.The
초기가압 개폐 밸브(240)는 미터링 밸브(220)와 일체형 공급/배출포트(50) 사이의 제1 분기라인(DL1)에 설치되어 초기 가압용 초임계 유체의 공급 여부를 결정하는 기능을 수행한다.The initial pressurization on/off
건조 개폐 밸브(250)는 미터링 밸브(220)와 상부 공급포트(60) 사이의 제2 분기라인(DL2)에 설치되어 건조용 초임계 유체의 공급 여부를 결정하는 기능을 수행한다.The dry opening/
배출 개폐 밸브(260)는 일체형 공급/배출포트(50)에 연결된 배출라인(EL)에 설치되어 건조후 건조용 초임계유체에 기판 상의 유기용제가 용해된 혼합유체의 배출 여부를 결정하는 기능을 수행한다.The discharge opening/
도 6에 예시된 바와 같이, 챔버(10)는, 상부 하우징(12), 상부 하우징(12)에 개폐 가능하게 결합되는 하부 하우징(14) 및 하부 하우징(14)의 바닥면에 결합되어 있으며 유기용제가 형성되어 있는 기판이 배치되는 기판 배치판(40)을 포함할 수 있다.As illustrated in FIG. 6, the
예를 들어, 일체형 공급/배출포트(50)는 하부 하우징(14)의 측면(24)에서 시작하여 하부 하우징(14)의 중앙영역(28)까지 연장되고, 하부 하우징(14)의 중앙영역(28)에서 기판 배치판(40)을 향하도록 형성되어, 공급라인(PL)과 제1 분기라인(DL1)을 통해 공급되는 초기 가압용 초임계유체를 챔버(10) 내부로 공급하는 경로를 제공하고, 건조후 건조용 초임계유체에 유기용제가 용해된 혼합유체를 배출하는 경로를 제공하도록 구성될 수 있다.For example, the integrated supply/
또한, 예를 들어, 상부 공급포트(60)는, 상부 하우징(12)의 중앙영역에서 기판 배치판(40)을 향하도록 형성되어, 공급라인(PL)과 제2 분기라인(DL2)을 통해 공급되는 건조용 초임계유체를 챔버(10) 내부로 공급하는 경로를 제공하도록 구성될 수 있다.In addition, for example, the
이러한 챔버(10)의 예시적인 구성은 이후 보다 상세히 설명한다.An exemplary configuration of the
이하에서는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 건조 장치(1)를 구성하는 밸브들의 동작 타이밍을 나타낸 도 5를 추가로 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 있어서의 건조 과정을 구체적이고 예시적으로 설명한다.Hereinafter, a drying process in an embodiment of the present invention will be described in detail and illustratively with additional reference to FIG. 5 showing operation timings of valves constituting the
도 5를 추가로 참조하면, 건조 시퀀스는 초기 가압, 플러싱(flushing), 최종 배출의 순서로 수행될 수 있다.Referring further to FIG. 5, the drying sequence may be performed in the order of initial pressurization, flushing, and final discharge.
먼저, 1) 초기 가압 과정에서, 일체형 공급/배출포트(50)를 구성하는 공통 관로부(510)와 공통포트부(520)를 통해 초기 가압용 초임계유체가 임계점 이상의 설정된 공정 온도, 압력으로 설정된 초기가압시간 동안 공급된다. 이를 위해, 메인 개폐 밸브(210)와 초기가압 개폐 밸브(240)가 개방되고, 건조 개폐 밸브(250)와 배출 개폐 밸브(260)는 폐쇄된다.First, 1) in the initial pressurization process, the supercritical fluid for initial pressurization through the
초기 가압 과정이 완료되면, 초기 가압 과정에서 초임계유체에 유기용제가 용해된 혼합유체를 짧은 시간 내에 챔버(10) 외부로 배출하는 과정이 수행된다. 이를 위해, 배출 개폐 밸브(260)가 개방되고, 메인 개폐 밸브(210), 초기가압 개폐 밸브(240), 건조 개폐 밸브(250)는 폐쇄된다.When the initial pressurization process is completed, a process of discharging the mixed fluid in which the organic solvent is dissolved in the supercritical fluid is discharged to the outside of the
다음으로, 2) 건조용 초임계유체의 공급과 혼합유체의 배출이 설정된 횟수만큼 반복되는 플러싱(flushing)이 수행된다.Next, 2) flushing is performed in which the supply of the drying supercritical fluid and the discharge of the mixed fluid are repeated a set number of times.
즉, 초기 가압용 초임계유체의 공급이 차단되고 상부 공급포트(60)를 통해 건조용 초임계유체가 단위건조시간 동안 챔버(10)로 공급되고, 이를 위해, 메인 개폐 밸브(210)와 건조 개폐 밸브(250)가 개방되고, 초기가압 개폐 밸브(240)와 배출 개폐 밸브(260)는 폐쇄된다.That is, the supply of the initial pressurization supercritical fluid is blocked, and the drying supercritical fluid is supplied to the
다음으로, 단위건조시간이 경과한 후 단위배출시간 동안 단위건조시간 동안 초임계유체에 유기용제가 용해된 혼합유체를 챔버(10) 외부로 배출하는 과정이 수행된다. 이를 위해, 배출 개폐 밸브(260)가 개방되고, 메인 개폐 밸브(210), 초기가압 개폐 밸브(240), 건조 개폐 밸브(250)는 폐쇄된다.Next, a process of discharging the mixed fluid in which the organic solvent is dissolved in the supercritical fluid is discharged to the outside of the
이러한 단위건조시간과 단위배출시간이 설정된 횟수만큼 반복되는 플러싱을 통해 건조 공정이 수행될 수 있다.The drying process may be performed through flushing in which the unit drying time and the unit discharge time are repeated a set number of times.
다음으로, 3) 건조 시간이 경과, 즉, 플러싱이 종료된 후 건조용 초임계유체의 공급이 차단되고 일체형 공급/배출포트(50)를 구성하는 공통포트부(520)와 공통 관로부(510)를 통해 혼합유체가 배출시간 동안 최종 배출된다. 이를 위해, 배출 개폐 밸브(260)가 개방되고, 메인 개폐 밸브(210), 초기가압 개폐 밸브(240), 건조 개폐 밸브(250)는 폐쇄된다.Next, 3) the drying time elapses, that is, after the flushing is completed, the supply of the drying supercritical fluid is cut off, and the
도 4의 도면부호 280, 290은 초임계유체에 포함된 이물질을 필터링하는 필터들을 지시하고, P는 압력센서, T는 온도센서를 지시한다.
이하에서는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 건조 장치(1)의 구성요소인 챔버(10)의 구성을 설명한다.Hereinafter, a configuration of the
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 건조 장치를 구성하는 챔버의 예시적인 구성을 나타낸 도면이고, 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 있어서, 초기 가압용 초임계유체의 확산 경로를 나타낸 도면이고, 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 있어서, 건조용 초임계유체의 확산 경로를 나타낸 도면이고, 도 9는 본 발명의 일 실시 예에 있어서, 건조용 초임계유체에 유기용제가 용해된 혼합유체의 배출 경로를 나타낸 도면이고, 도 10은 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.6 is a diagram showing an exemplary configuration of a chamber constituting a substrate drying apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a diagram showing a diffusion path of a supercritical fluid for initial pressure in an embodiment of the present invention 8 is a diagram showing a diffusion path of a drying supercritical fluid in an embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a view showing an organic solvent dissolved in the drying supercritical fluid in an embodiment of the present invention. Figure 10 is a view showing the discharge path of the mixed fluid, in an embodiment of the present invention, when the drying process is completed and the lower housing and the upper housing are opened, the sealing provided on the bonding surface of the upper housing and the lower housing It is a diagram for explaining the principle of preventing the inflow of the part and the particles existing around it to the substrate.
도 6 내지 도 10을 추가로 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 건조 장치(1)를 구성하는 챔버(10)는 상부 하우징(12), 하부 하우징(14), 실링부(30), 기판 배치판(40), 일체형 공급/배출포트(50), 상부 공급포트(60), 기판배치판 지지부(70), 기판 지지부(80), 하우징 구동부(90)를 포함하여 구성될 수 있다..6 to 10, the
상부 하우징(12)과 하부 하우징(14)은 서로 개폐 가능하게 결합되어 있으며, 건조 공정이 수행되는 공간을 제공한다. 예를 들어, 상부 하우징(12)과 하부 하우징(14)은 원통 형상을 갖도록 구성될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 후술하겠지만, 상부 하우징(12)에는 상부 공급포트(60)가 형성되어 있고, 하부 하우징(14)에는 일체형 공급/배출포트(50)가 형성되어 있다.The
실링부(30)는 하부 하우징(14)과 상부 하우징(12)의 결합면(C)에 구비되어 있으며, 하부 하우징(14)과 상부 하우징(12)의 결합면(C)의 기밀을 유지하여 챔버(10) 내부영역을 외부와 차단시킨다.The sealing
예를 들어, 건조공정이 완료되어 하부 하우징(14)과 상부 하우징(12)이 개방되는 경우, 상부 하우징(12)과 하부 하우징(14)의 결합면(C)에 구비된 실링부(30) 및 그 주변에 존재하는 파티클의 기판(W)으로의 유입이 방지되는 원리를 설명하기 위한 도 10에 예시된 바와 같이, 기판(W)은 하부 하우징(14)과 상부 하우징(12)의 결합면(C)보다 높게 위치하도록 기판 배치판(40) 상에 배치되어 있고, 건조공정이 완료되어 하부 하우징(14)과 상부 하우징(12)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.For example, when the drying process is completed and the
기판 배치판(40)은 하부 하우징(14)의 바닥면(22)에 결합되어 있으며 유기용제가 형성되어 있는 기판(W)이 배치되는 구성요소이다.The
예를 들어, 일체형 공급/배출포트(50)를 구성하는 공통관로부(510)와 공통포트부(520)를 통해 공급되는 초기 가압용 초임계유체는 기판 배치판(40)에 막혀 기판(W)으로의 직접적인 분사가 방지되도록 구성될 수 있다.For example, the initial pressure supercritical fluid supplied through the
보다 구체적으로, 초기 가압용 초임계유체의 확산 경로를 나타낸 도 7 및 건조용 초임계유체에 유기용제가 용해된 혼합유체의 배출 경로를 나타낸 도 9에 예시된 바와 같이, 건조 공정의 대상인 기판(W)을 배치하기 위하여 필수적으로 요구되는 기판 배치판(40)을 이용하여 건조공정 완료 후 챔버(10) 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 챔버(10)의 내부용적(working volume)을 감소시켜 건조 공정시간을 단축할 수 있다.More specifically, as illustrated in FIG. 7 showing the diffusion path of the initial pressure supercritical fluid and FIG. 9 showing the discharge path of the mixed fluid in which the organic solvent is dissolved in the drying supercritical fluid, the substrate ( When the
일체형 공급/배출포트(50)는 하부 하우징(14)의 측면(24)에서 시작하여 하부 하우징(14)의 중앙영역(28)까지 연장되고, 하부 하우징(14)의 중앙영역(28)에서 기판 배치판(40)을 향하도록 형성되어, 초기 가압용 초임계유체의 공급경로 및 상부 공급포트(60)를 통해 공급되는 건조용 초임계유체에 의한 건조 후 건조용 초임계유체에 기판(W)에 형성된 유기용제가 용해된 혼합유체의 배출경로를 제공하는 구성요소이다.The integrated supply/
이러한 하나의 일체형 공급/배출포트(50)를 통하여 초기 가압용 초임계유체의 공급경로 및 건조 후 기판(W)에 형성된 유기용제가 건조용 초임계유체에 용해된 혼합유체의 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.By providing the supply path of the supercritical fluid for initial pressurization and the discharge path of the mixed fluid dissolved in the drying supercritical fluid after drying, the organic solvent formed on the substrate W is provided through one such integrated supply/
예를 들어, 이러한 일체형 공급/배출포트(50)는, 하부 하우징(14)의 측면(24)에서 중앙영역(28)까지 형성된 공통관로부(510) 및 하부 하우징(14)의 중앙영역(28)에서 공통관로부(510)와 연통되어 기판 배치판(40)을 향하도록 형성된 공통포트부(520)를 포함하도록 구성될 수 있다. 이러한 구성에 따르면, 1) 초기 가압용 초임계유체는 챔버 외부로부터 공통관로부(510)와 공통포트부(520)를 통해 챔버 내부, 즉, 상부 하우징(12)과 하부 하우징(14)으로 밀폐된 건조 공간으로 공급되고, 2) 건조용 초임계유체에 유기용제가 용해된 혼합유체는 챔버 내부의 건조 공간으로부터 공통포트부(520)와 공통관로부(510)를 통해 챔버 외부로 배출된다.For example, the integrated supply/
상부 공급포트(60)는 상부 하우징(12)의 중앙영역에서 기판 배치판(40)을 향하도록 형성되어 건조용 초임계유체의 공급경로를 제공하는 구성요소이다.The
기판배치판 지지부(70)는 일단이 하부 하우징(14)의 바닥면(22)에 결합되고 타단이 기판 배치판(40)에 결합되어 있으며, 기판 배치판(40)을 지지하면서 기판 배치판(40)을 하부 하우징(14)의 바닥면(22)으로부터 이격시키는 구성요소이다.The substrate placement
예를 들어, 기판배치판 지지부(70)에 의해 하부 하우징(14)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.For example, the first spaced space R1 existing between the
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.The
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.For example, the second spaced space R2 existing between the upper surface of the
하우징 구동부(90)는 하우징을 개폐하는 수단으로서, 건조 공정이 종료된 이후 하부 하우징(14)을 구동하여 하부 하우징(14)을 상부 하우징(12)으로부터 분리시켜 챔버(10)를 개방하거나, 건조 공정을 개시하는 경우 하부 하우징(14)을 구동하여 하부 하우징(14)을 상부 하우징(12)에 결합시켜 챔버(10)를 폐쇄하는 기능을 수행할 수 있다. 도면상, 하우징 구동부(90)가 하부 하우징(14)을 구동하는 것으로 표현되어 있으나, 이는 하나의 예시일 뿐이며, 하우징 구동부(90)는 상부 하우징(12)을 구동하도록 구성될 수도 있다.The
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.For example, 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. As a specific example, the alcohol may include methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, IPA, and 1-butanol. It is not limited.
예를 들어, 본 발명의 일 실시 예에서 수행되는 초임계 건조 기술에 따르면, 챔버 내에서 표면이 알코올 등과 같은 유기용제로 습윤되어 있는 기판(W)에 초임계 상태의 이산화탄소를 공급함으로써 웨이퍼 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.For example, according to the supercritical drying technique performed in an embodiment of the present invention, alcohol on the wafer is supplied by supplying carbon dioxide in a supercritical state to a substrate W whose surface is moistened with an organic solvent such as alcohol in the chamber. It dissolves in supercritical carbon dioxide fluid. In addition, by gradually discharging the supercritical carbon dioxide fluid in which alcohol is dissolved from the chamber, the substrate W can be dried without collapse of the pattern.
1: 기판 건조 장치
10: 챔버
12: 상부 하우징
14: 하부 하우징
22: 바닥면
24: 일측면
28: 중간영역
30: 실링부
40: 기판 배치판
50: 일체형 공급/배출포트
60: 상부 공급포트
70: 기판배치판 지지부
80: 기판 지지부
90: 하우징 구동부
100: 초임계유체 생성/저장부
200: 초임계유체 공급 조절부
210: 메인 개폐 밸브
220: 미터링 밸브(metering valve)
230: 오리피스(orifice)
240: 초기가압 개폐 밸브
250: 건조 개폐 밸브
260: 배출 개폐 밸브
270: 외부 히터부
280, 290: 필터
510: 공통관로부
520: 공통포트부
C: 결합면
R1: 제1 이격공간
R2: 제2 이격공간
PL: 공급라인
DL1: 제1 분기라인
DL2: 제2 분기라인
EL: 배출라인
P1: 제1 지점
P2: 제2 지점
W: 기판1: substrate drying device
10: chamber
12: upper housing
14: lower housing
22: bottom surface
24: one side
28: middle area
30: sealing part
40: substrate placement plate
50: Integrated supply/discharge port
60: upper supply port
70: substrate arrangement plate support
80: substrate support
90: housing drive
100: supercritical fluid generation/storage unit
200: supercritical fluid supply control unit
210: main on-off valve
220: metering valve
230: orifice
240: initial pressurized on/off valve
250: dry on-off valve
260: discharge on-off valve
270: external heater unit
280, 290: filter
510: common pipeline
520: common port part
C: bonding surface
R1: first separation space
R2: second space
PL: Supply line
DL1: first branch line
DL2: second branch line
EL: discharge line
P1: first point
P2: second point
W: substrate
Claims (14)
상기 챔버 내부의 건조공간으로 공급되는 초임계유체를 생성하고 저장하는 초임계유체 생성/저장부;
상기 초임계유체 생성/저장부와 상기 챔버 사이의 공급라인에 설치되어 상기 초임계유체 생성/저장부에 저장된 초임계유체가 상기 챔버로 공급되도록 조절하는 초임계유체 공급 조절부;
상기 초임계유체 공급 조절부의 후단에 위치하는 공급라인의 제1 지점에서 분기되어 상기 초임계유체 공급 조절부를 통과한 초기 가압용 초임계유체가 상기 챔버의 측면에 형성된 일체형 공급/배출포트를 통해 상기 챔버 내부의 건조공간으로 공급되는 경로를 제공하는 제1 분기라인;
상기 제1 지점에서 분기되어 상기 초임계유체 공급 조절부를 통과한 건조용 초임계유체가 상기 챔버의 상면에 형성된 상부 공급포트를 통해 상기 챔버 내부의 건조공간으로 공급되는 경로를 제공하는 제2 분기라인; 및
상기 제1 지점과 상기 챔버의 일체형 공급/배출포트 사이의 제2 지점에서 분기되어 상기 상부 공급포트를 통해 공급되는 건조용 초임계유체에 의한 건조 후 상기 건조용 초임계유체에 상기 유기용제가 용해된 혼합유체가 상기 챔버 외부로 배출되는 경로를 제공하는 배출라인을 포함하고,
상기 초임계유체 공급 조절부는 상기 초임계유체 생성/저장부에 저장된 초임계유체의 공급 여부를 결정하는 메인 개폐 밸브, 상기 메인 개폐 밸브를 통과한 초임계유체의 유량을 조절하는 미터링 밸브(metering valve) 및 상기 메인 개폐 밸브와 상기 미터링 밸브 사이에 설치되어 상기 메인 개폐 밸브를 통과한 초임계유체에 의해 상기 미터링 밸브에 가해지는 차압을 감소시키는 오리피스(orifice)를 포함하고,
상기 챔버는 상부 하우징, 상기 상부 하우징에 개폐 가능하게 결합되는 하부 하우징, 상기 하부 하우징의 바닥면에 결합되어 있으며 상기 기판이 배치되는 기판 배치판, 상기 상부 하우징의 중앙영역에서 상기 기판 배치판을 향하도록 형성되어 상기 건조용 초임계유체의 공급경로를 제공하는 상부 공급포트 및 상기 하부 하우징의 측면에서 시작하여 상기 하부 하우징의 중앙영역까지 연장되고 상기 하부 하우징의 중앙영역에서 상기 기판 배치판을 향하도록 형성되어, 상기 초기 가압용 초임계유체의 공급경로 및 상기 혼합유체의 배출경로를 제공하는 일체형 공급/배출포트를 포함하고,
상기 일체형 공급/배출포트는 상기 하부 하우징의 측면에서 상기 하부 하우징의 중앙영역까지 형성된 공통관로부 및 상기 하부 하우징의 중앙영역에서 상기 공통관로부와 연통되어 상기 기판 배치판을 향하도록 형성된 공통포트부를 포함하고,
상기 초기 가압용 초임계유체는 외부로부터 상기 공통관로부와 상기 공통포트부를 통해 상기 상부 하우징과 상기 하부 하우징으로 밀폐된 건조 공간으로 공급되고, 상기 건조용 초임계유체에 상기 유기용제가 용해된 혼합유체는 상기 건조 공간으로부터 상기 공통포트부와 상기 공통관로부를 통해 외부로 배출되고,
상기 공통관로부와 상기 공통포트부를 통해 상기 초기 가압용 초임계유체가 초기가압시간 동안 공급되고, 상기 초기가압시간이 경과한 후 상기 초기가압시간보다 짧은 시간 동안 상기 공통포트부와 상기 공통관로부를 통해 상기 초기 가압용 초임계유체에 상기 유기용제가 용해된 유체가 배출되고,
상기 상부 공급포트를 통해 상기 건조용 초임계유체가 단위건조시간 동안 공급되고, 상기 단위건조시간이 경과한 후 단위배출시간 동안 상기 공통포트부와 상기 공통관로부를 통해 상기 혼합유체가 배출되는 과정이 설정된 횟수만큼 반복되는 플러싱(flushing)이 수행되고,
상기 플러싱이 종료된 후 상기 건조용 초임계유체의 공급이 차단되고 상기 공통포트부와 상기 공통관로부를 통해 상기 혼합유체가 배출시간 동안 최종 배출되는, 기판 건조 장치.
A chamber providing a drying space for drying a substrate on which an organic solvent is formed;
A supercritical fluid generating/storing unit for generating and storing a supercritical fluid supplied to the drying space inside the chamber;
A supercritical fluid supply control unit installed in a supply line between the supercritical fluid generating/storing unit and the chamber and controlling the supercritical fluid stored in the supercritical fluid generating/storing unit to be supplied to the chamber;
The supercritical fluid for initial pressurization, which is branched from the first point of the supply line located at the rear end of the supercritical fluid supply control unit and passed through the supercritical fluid supply control unit, is transmitted through the integrated supply/discharge port formed on the side of the chamber. A first branch line providing a path supplied to the drying space inside the chamber;
A second branch line providing a path through which the drying supercritical fluid branched at the first point and passed through the supercritical fluid supply control unit is supplied to the drying space inside the chamber through an upper supply port formed on the upper surface of the chamber. ; And
The organic solvent is dissolved in the drying supercritical fluid after drying by the drying supercritical fluid that is branched from the first point and the second point between the integrated supply/discharge port of the chamber and supplied through the upper supply port. And a discharge line providing a path through which the mixed fluid is discharged to the outside of the chamber,
The supercritical fluid supply control unit is a main on/off valve that determines whether to supply the supercritical fluid stored in the supercritical fluid generation/storage unit, and a metering valve that controls the flow rate of the supercritical fluid that has passed through the main on/off valve. ) And an orifice installed between the main on/off valve and the metering valve to reduce a differential pressure applied to the metering valve by a supercritical fluid that has passed through the main on/off valve,
The chamber includes an upper housing, a lower housing coupled to the upper housing so as to be opened and closed, a substrate placement plate coupled to a bottom surface of the lower housing and on which the substrate is placed, and facing the substrate placement plate from a central region of the upper housing. The upper supply port is formed to provide a supply path for the drying supercritical fluid and extends to the central region of the lower housing starting from the side of the lower housing and facing the substrate mounting plate from the central region of the lower housing. It is formed, and includes an integrated supply/discharge port providing a supply path of the supercritical fluid for initial pressurization and a discharge path of the mixed fluid,
The integrated supply/discharge port includes a common conduit part formed from a side surface of the lower housing to a central region of the lower housing and a common port part formed to face the substrate arrangement plate by communicating with the common conduit part in the central region of the lower housing. Including,
The initial pressurization supercritical fluid is supplied from the outside to the drying space sealed to the upper housing and the lower housing through the common pipe part and the common port part, and the organic solvent is dissolved in the drying supercritical fluid. The fluid is discharged from the drying space to the outside through the common port part and the common pipe part,
The initial pressure supercritical fluid is supplied through the common pipe portion and the common port portion during an initial pressure time, and after the initial pressure time elapses, the common port portion and the common pipe portion for a time shorter than the initial pressure time. The fluid in which the organic solvent is dissolved in the initial pressurization supercritical fluid is discharged through,
The process in which the supercritical fluid for drying is supplied through the upper supply port for a unit drying time, and the mixed fluid is discharged through the common port part and the common conduit part for a unit discharge time after the unit drying time has elapsed. Flushing that is repeated a set number of times is performed,
After the flushing is completed, the supply of the drying supercritical fluid is blocked, and the mixed fluid is finally discharged during the discharge time through the common port part and the common pipe part.
상기 메인 개폐 밸브를 통과한 초임계유체는 상기 오리피스를 통과하면서 흐름이 완충되어 상기 미터링 밸브를 통과한 초임계유체의 유량 변동이 억제되는 것을 특징으로 하는, 기판 건조 장치.
The method of claim 1,
A substrate drying apparatus, characterized in that the flow of the supercritical fluid passing through the main opening/closing valve is buffered while passing through the orifice, thereby suppressing fluctuations in the flow rate of the supercritical fluid passing through the metering valve.
상기 미터링 밸브와 상기 제1 지점 사이의 공급라인에 설치되어 상기 미터링 밸브를 통과한 초임계유체를 가열하는 외부 히터부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 기판 건조 장치.
The method of claim 1,
The substrate drying apparatus further comprising an external heater installed in a supply line between the metering valve and the first point to heat the supercritical fluid that has passed through the metering valve.
상기 제1 분기라인에 설치되어 상기 초기 가압용 초임계 유체의 공급 여부를 결정하는 초기가압 개폐 밸브;
상기 제2 분기라인에 설치되어 상기 건조용 초임계 유체의 공급 여부를 결정하는 건조 개폐 밸브; 및
상기 배출라인에 설치되어 상기 혼합유체의 배출 여부를 결정하는 배출 개폐 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 기판 건조 장치.
The method of claim 1,
An initial pressure opening/closing valve installed on the first branch line to determine whether to supply the initial pressure supercritical fluid;
A drying opening/closing valve installed on the second branch line to determine whether to supply the drying supercritical fluid; And
The substrate drying apparatus further comprises a discharge opening/closing valve installed on the discharge line to determine whether to discharge the mixed fluid.
상기 챔버는,
상기 하부 하우징과 상기 상부 하우징의 결합면에 구비된 실링부를 더 포함하고,
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 장치.
The method of claim 1,
The chamber,
Further comprising a sealing portion provided on the coupling surface of the lower housing and the upper housing,
The substrate is disposed on the substrate mounting plate so as to be positioned higher than the bonding surface between the lower housing and the upper housing, and when the drying process is completed and the lower housing and the upper housing are opened, sealing provided on the bonding surface A substrate drying apparatus, characterized in that the inflow of particles around the part into the substrate is prevented by gravity according to a height difference between the substrate and the bonding surface.
상기 공통관로부와 상기 공통포트부를 통해 공급되는 초기 가압용 초임계유체는 상기 기판 배치판에 막혀 상기 기판으로의 직접적인 분사가 방지되는 것을 특징으로 하는, 기판 건조 장치.
The method of claim 1,
The substrate drying apparatus, characterized in that the initial pressure supercritical fluid supplied through the common pipe portion and the common port portion is blocked by the substrate arrangement plate to prevent direct spraying to the substrate.
상기 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 하는, 기판 건조 장치.
The method of claim 1,
The chamber,
One end is coupled to the bottom surface of the lower housing and the other end is coupled to the substrate placement plate, further comprising a substrate placement plate support portion that supports the substrate placement plate and separates the substrate placement plate from the bottom surface of the lower housing. It characterized in that, the substrate drying apparatus.
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 장치.
The method of claim 11,
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 the lower surface of the substrate placement plate with the initial pressure supercritical fluid supplied through the integrated supply/discharge port. The substrate drying apparatus according to claim 1, wherein the substrate is moved along and gradually diffuses into a processing area in which the substrate is disposed.
상기 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 하는, 기판 건조 장치.
The method of claim 1,
The chamber,
A substrate drying apparatus, characterized in that it further comprises a substrate support unit 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 .
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 장치.
The method of claim 13,
The second spaced space existing between the upper surface of the substrate arrangement plate and the substrate by the substrate support unit includes a supercritical fluid for initial pressurization and the upper supply port supplied through the integrated supply/discharge port to the lower surface of the substrate. A substrate drying apparatus, characterized in that the time of the drying process is shortened by exposure to the drying supercritical fluid supplied through.
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