流体供给装置的制作方法

本实用新型涉及一种流体供给装置，涉及一种用于将一定温度的流体供给至腔室的流体供给装置。

背景技术：

最近，随着信息通信领域的极速发展和类似计算机的信息媒体的大众化，半导体装置也正在飞跃发展。此外，在其功能方面，随着半导体装置的元件高集成化倾向，为了缩小形成于基板的个别元件的大小的同时极大化元件性能，正在研究开发各种方法。

通常，通过反复进行平版印刷(lithography)、蒸镀(deposition)及蚀刻(etching)、涂覆(coating)光刻胶(photoresist)、显影(develop)、清洗及干燥工艺等多个基板处理而制造半导体元件。

各个工艺通过利用适合于各自目的的工艺流体来实现，每个工艺需要一个合适的工艺环境。

通常，各个工艺通过将基板收容于形成相应工艺环境的腔室或者槽中而实现，为了防止外部颗粒的流入，可通过将基板收容于密封的腔室内部而实现。

在执行各个工艺的基板上会残存金属杂质、有机物等颗粒，如上所述的污染物质会导致基板的工艺不良，对产品的收率及可靠性产生不利影响。

由此，为了去除颗粒，每当完成一个工艺时反复执行的清洗及干燥工艺非常重要。

清洗可分为湿式清洗和干式清洗，其中，湿式清洗广泛用于半导体制造领域。

湿式清洗是每个步骤利用适合于污染物质的化学物质连续去除污染物质的方式，利用大量酸性和碱性溶液等来去除残留在基板的污染物质。

干燥工艺中经常利用超临界流体。尤其，近来半导体元件的设计规则(designrule)持续减小，以微细结构图案为主的同时，急剧增加图案的纵横比(aspectratio)，从而当蚀刻或者清洗等湿式工艺完成之后，作为在干燥药液的过程中产生的图案倾斜(patternleaning)现象的解决方法，利用超临界流体。

当超过称为临界点(criticalpoint)的一定高温高压的界限时，物质成为无法区分气体和液体的状态，即超临界状态，将处于该状态的物质称为超临界流体。

超临界流体具有分子的密度变化大的特征。虽然分子的密度接近液体，但是因为粘性度低，所以接近气体。此外，像气体一样快速扩散，从而导热性像水一样高，但是像液体一样用作溶剂，从而具有溶质周边的溶剂浓度极其变高的特异性质，不受表面张力的影响。由此，超临界流体对于化学反应非常有用，从混合物中提取和分离特定成分的性质很强，从而用于各种领域，尤其，临界温度相对接近常温且属于非极性物质的超临界二氧化碳的利用率高。

由此，正在活跃地进行针对流体供给装置的研究，为了将流体以超临界状态供给于基板处理用腔室，流体供给装置将在供给管路上流动的流体的温度保持在适当温度，即临界温度以上的温度。

参照图1，对通过现有技术将流体供给于基板处理用腔室的流体供给装置进行说明。

根据现有技术的流体供给装置包括：流体罐10，其临时存储向基板处理用腔室30供给的流体；供给管路20，其连接所述腔室30和所述流体罐10，在所述流体罐10设置有加热所述流体罐10内部的所述流体的流体罐加热器11，在所述供给管路20上设置有供给管路加热器21和供给管路泵22，供给管路加热器21加热在所述供给管路20上流动的所述流体，供给管路泵22使得流体朝向所述腔室30流动。

所述流体罐10供气体或者液体状态的二氧化碳流入并存储，所述二氧化碳被流体罐加热器11加热后成为超临界状态。

所述超临界二氧化碳在通过所述供给管路20向所述腔室30流动时温度降低，被所述供给管路加热器21再次加热后恢复降低的温度并供给至所述腔室30。

此时，在所述腔室30进行基板处理工艺的同时持续供给二氧化碳，由此存储在所述流体罐10的二氧化碳可能以未被充分加热的状态流入所述供给管路20。

尽管所述二氧化碳被所述供给管路加热器21再次加热，也无法满足临界温度，在此情况下以液体或者气体状态流入所述腔室30，或者以勉强满足临界温度的不稳定的超临界状态流入所述腔室30，从而相变化为液体或者气体状态。

由此，随着基板处理工艺的进行，借助于超临界二氧化碳的干燥不能顺利进行，从而可能产生工艺不良。

作为如上所述的基板处理用腔室的先行技术的一个例子，有韩国登记专利第10-1336727号。

技术实现要素：

本实用新型是为了解决如上所述的问题而提出的，本实用新型的目的在于，提供一种流体供给装置，其用于将一定温度的流体供给于腔室。

用于实现如上所述目的的本实用新型的流体供给装置，包括：供给管路，其供向腔室供给的流体流动；至少一个旁通管路，其从所述供给管路的第一分支部分支出来，重新连接至所述供给管路的第二分支部；加热装置，其对在所述旁通管路上流动的所述流体进行加热。

在所述第一分支部可设置有流路转换部，流路转换部转换所述流体的流路，以便所述流体选择性地在所述供给管路或者所述旁通管路上流动。

所述流路转换部包括开闭所述供给管路的供给阀和开闭所述旁通管路的旁通阀，或者可形成为同时打开或关闭从所述第一分支部连接至所述腔室的供给管路及所述旁通管路的三通阀。

此外，流体供给装置包括对在所述供给管路上流动的流体的温度进行测量的温度测量部，所述温度测量部可包括：第一测量部，其对向所述第一分支部流动的所述流体的温度进行测量；第二测量部，其对从所述第二分支部向所述腔室流动的所述流体的温度进行测量。

此时，控制部可以构成为根据所述第一测量部测量的所述流体的第一温度测量值来控制所述流路转换部并转换所述流体的流路。

此外，所述控制部可通过比较所述第二测量部测量的所述流体的第二温度测量值和已设定的第二设定值来调整所述加热装置的加热温度。

此外，在所述供给管路上以串联的形式设置有多个温度调节单元，温度调节单元包括所述旁通管路和所述加热装置及所述第一测量部和所述流路转换部，所述第二测量部可构成为对从所述多个温度调节单元的后端向所述腔室流动的所述流体的温度进行测量。

此时，所述控制部可构成为通过比较所述第二测量部测量的所述流体的第二温度测量值和已设定的第二设定值而对分别包括在所述多个温度调节单元的多个加热装置中至少一个的加热温度进行调整。

此外，本实用新型的流体供给装置还可包括：流体罐，其存储一定量的所述流体并向所述供给管路供给流体；以及流体罐加热装置，其加热所述流体罐内部的所述流体。还包括对在所述供给管路上流动的所述流体进行加热的供给管路加热装置。

根据本实用新型的流体供给装置，通过将一定温度的流体供给于腔室而用于基板处理工艺，由此可防止由流体的温度降低导致的基板的工艺不良。

此外，可通过转换流体的流路而选择加热与否，由此可提高向腔室供给的流体的温度适合性。

附图说明

图1是概略地示出根据现有技术的流体供给装置的图。

图2是概略地示出根据本实用新型的第一实施例的流体供给装置的图。

图3是概略地示出根据本实用新型的第二实施例的流体供给装置的图。

图4是概略地示出根据本实用新型的第三实施例的流体供给装置的图。

图5是概略地示出根据本实用新型的第四实施例的流体供给装置的图。

图6是概略地示出根据本实用新型的第五实施例的流体供给装置的图。

图7是概略地示出根据本实用新型的第六实施例的流体供给装置的图。

标号说明

100：流体罐110：流体罐加热装置

200：供给管路210：第一分支部

220：第二分支部230：供给管路加热装置

263：第三分支部264：第四分支部

265：第五分支部266：第六分支部

300：腔室400、410、420：旁通管路

430、431、432：加热装置510、511、512：第一测量部

520：第二测量部600、640、650：流路转换部

610：供给管路阀620：旁通管路阀

630：三通阀710：供给管路泵

720：旁通管路泵800：逆流防止部

u1：第一温度调节单元u2：第二温度调节单元

具体实施方式

以下，参照附图对根据本实用新型的流体供给装置的构成及作用进行详细说明。

在此，省略针对现有技术中说明的内容及重复的内容的详细说明，以本实用新型中新增加的构成要素为中心进行说明。

此外，在详细说明本实用新型时，“前端”意味着流体的移动方向的相反方向一端(图中右侧端)，“后端”意味着流体的移动方向一端(图中左侧端)。

参照图2，对根据本实用新型的第一实施例的流体供给装置进行说明。根据本实用新型的第一实施例的流体供给装置包括：供给管路200，其供向腔室300供给的流体流动；至少一个旁通管路400，其从所述供给管路的第一分支部210分支出来，重新连接至所述供给管路的第二分支部220；加热装置430，其对在所述旁通管路400上流动的所述流体进行加热。

所述腔室300可以是对半导体基板进行收容并处理的基板处理用腔室，所述流体可以是供给至所述腔室300并处理所述基板的工艺流体。

所述工艺流体可以是用于去除所述基板上的污染物质的清洗剂，可根据成为处理对象的污染物质的种类，利用多个不同的清洗剂。

例如，为了去除抗蚀剂，可利用有机溶剂、氮(n2)气。此外，为了去除氧化硅(sio)，可利用水、氟化氢(hf)、异丙醇(ipa)及氮(n2)气等。此外，为了去除金属，可利用盐酸(hci)、臭氧(o3)、氮(n2)气。此外，为了去除抗蚀剂以外的有机物，可利用臭氧(o3)、氮(n2)气。另外，为了去除颗粒，可以使用氨加水(apm)、氮(n2)气或者氩(ar)气。此外，为了去除氟(f)、氯(cl)、氨(nh4)的离子，可利用水、异丙醇(ipa)及氮(n2)气。

此外，所述工艺流体可以是供给于所述腔室300并用于干燥利用所述清洗剂执行清洗工艺的所述基板的干燥剂。

根据供给于所述基板上的清洗剂的种类提供干燥剂，可利用二氧化碳(co2)、水(h2o)、甲烷(ch4)、乙烷(c2h6)、丙烷(c3h8)、乙烯(c2h4)、丙烯(c2h2)、甲醇(c2h3oh)、乙醇(c2h5oh)、六氟化硫(sf6)、丙酮(c3h8o)等超临界流体。

为了对所述基板进行清洗或者干燥工艺，所述工艺流体设定为适当温度，并供给于所述腔室300。

例如，在所述腔室300进行将超临界二氧化碳用作工艺流体的干燥工艺的情况，所述工艺流体设定为临界温度以上，从而以超临界状态供给于所述腔室300。

根据本第一实施例，所述第二分支部220形成于所述第一分支部210的后端，所述流体只在所述供给管路200上流动并供给于所述腔室300，或者通过所述第一分支部210流动至所述旁通管400而被所述加热装置430加热后，通过所述第二分支部220再流入至所述供给管路200并供给于所述腔室。

所述加热装置430可以是沿着所述旁通管路400的周围以螺旋形缠绕的线圈形态的加热器。

所述第一分支部210设置有流路转换部600，流路转换部600转换所述流体的流路，以便所述流体选择性地在所述供给管路200或者所述旁通管路400上流动。

所述流路转换部600可包括：供给阀610，其在所述供给管路200上开闭所述第一分支部210的后端；旁通阀620，其开闭所述旁通管路400。

当打开所述供给阀610而关闭所述旁通阀620时，所述流体只在所述供给管路200上流动并供给于所述腔室300。

当关闭所述供给阀610而打开所述旁通阀620时，所述流体通过所述第一分支部210流动至所述旁通管路400后，通过所述第二分支部220再流入至所述供给管路200并供给于所述腔室300。

在所述供给管路200上设置有使得流体朝向所述腔室300流动的供给管路泵710，在所述旁通管路400上还可以设置有使得流体从所述第一分支部210朝向所述第二分支部220流动的旁通泵720。

此时，可以借助于控制部(未示出)有机地控制所述流路转换部600和所述供给管路泵710及所述旁通泵720。

此外，在所述旁通管路400上设置有逆流防止部800，逆流防止部800防止在所述旁通管路400上流动的所述流体的逆流，所述逆流防止部800可形成为止回阀。

此外，在所述供给管路200上设置有对在所述供给管路200上流动的所述工艺流体的温度进行测量的温度测量部510、520。

所述温度测量部510、520包括第一测量部510，第一测量部510设置于所述第一分支部210或者所述第一分支部210的前端，对向所述第一分支部210流动的所述流体的温度进行测量。

所述第一测量部510测量的所述流体的温度测量值，即第一温度测量值传递至所述控制部，所述控制部可构成为比较作为已设定的温度的第一设定值和所述第一温度测量值并根据结果控制所述流路转换部600。

此时，流入所述旁通管路400的所述流体被所述加热装置430加热，因此通过控制所述流路转换部600来控制所述流体是否经由所述旁通管路400，从而控制所述流体的加热与否。

作为一个实施例，所述第一设定值可设定为所述流体所需要的温度的下限值。在此情况下，当所述第一温度测量值为所述第一设定值以上时，所述控制部打开所述供给阀610并关闭所述旁通阀620，从而控制所述流体通过所述供给管路200直接供给于所述腔室300。

此外，当所述第一温度测量值为所述第一设定值以下时，所述控制部关闭供给阀610并打开所述旁通阀620，从而控制所述流体在所述旁通管路400上流动的同时被所述加热装置430加热，由此可提高供给于所述腔室300的所述流体的温度适当性。

此外，所述温度测量部510、520还可包括第二测量部520，第二测量部520在所述供给管路200上设置于所述腔室300的正前端，对最终流入所述腔室300的所述流体的温度进行测量。

所述第二测量部520可构成为对从所述第二分支部220流动至所述腔室300的所述流体的温度进行确认。

所述控制部构成为通过比较作为所述第二测量部520测量的所述流体的温度测量值的第二温度测量值和作为已设定的温度的第二设定值而调整所述加热装置的加热温度。

此时，温度损失与流体流动的时间及距离成比例，因此考虑到由第一测量部510和第二测量部520依次测量温度的所述流体的移动距离，所述第一设定值设定为比所述第二设定值高的温度。

例如，当超临界二氧化碳作为工艺流体供给至用于进行干燥工艺的所述腔室300时，将二氧化碳保持为超临界状态，为了供给于所述腔室300，所述第二设定值可设定为超临界温度以上的温度，所述第一设定值可设定为比所述第二设定值高的温度。

此外，当所述第二温度测量值为所述第二设定值以下时，所述控制部构成为将所述加热装置的加热温度调整为更高的温度。

由此，以较高的温度加热在所述旁通管路400上流动的所述流体，流动至所述腔室300的所述流体的所述第二温度测量值满足所述第二设定值，从而可提高所述流体的温度适当性。

参照图3，对根据本实用新型的第二实施例的流体供给装置进行说明。根据本实用新型的第二实施例的流体供给装置遵循所述第一实施例的流体供给装置的构成，与第一实施例构成不同之处在于，设置于第一分支部210的流路转换部形成为三通阀630。

所述三通阀630通过打开所述供给管路200上的所述第一分支部210的后端的同时关闭所述旁通管路400或者相反地关闭所述供给管路200上的所述第一分支部210的后端的同时打开所述旁通管路400而使得在所述供给管路200上流动的流体的流路选择性地转换，由此可简化流路转换部600的构成的同时，简便地转换流体的流路。

参照图4，对根据本实用新型的第三实施例的流体供给装置进行说明。根据本实用新型的第三实施例的流体供给装置遵循所述第一实施例的流体供给装置的构成，与第一实施例构成不同之处在于，所述第一分支部210形成于第二分支部220的后端。

根据本第四实施例，形成循环流路，循环流路由从所述第二分支部220连接至第一分支部210的供给管路200和旁通管路400构成。

由此，当第一测量部510的第一温度测量值为第一设定值以下时，所述流体通过所述第一分支部210流动至所述旁通管路400并被加热后，通过所述第二分支部220再流入至所述供给管路200，重新朝向所述第一分支部210流动，由此沿着所述循环流路循环。

此时，所述第一测量部510重新对沿着所述循环流路循环后返回的所述流体的温度进行测量，当重新测量的第一温度测量值为所述第一设定值以下时，所述流体沿着所述循环流路再循环并再次被加热，由此可提高所述流体的温度适当性。

为此，所述控制部可构成为通过控制所述流路转换部而直到所述第一温度测量值满足所述第一设定值以上的温度为止保持所述供给管路关闭且所述旁通管路打开的状态。

参照图5，对根据本实用新型的第四实施例的流体供给装置进行说明。根据本实用新型的第四实施例的流体供给装置遵循所述第一实施例的流体供给装置的构成，并且，与第一实施例构成不同之处在于，旁通管路410、420和加热装置431、432及第一测量部511、512和流路转换部640、650构成一套温度调节单元u1、u2，多套所述温度调节单元u1、u2以串联的形式设置于供给管路200上。

此外，第二测量部520构成为对从所述多套温度调节单元u1、u2的后端向所述腔室300流动的流体的温度进行测量。

作为本第四实施例的一个例子，举例说明两套温度调节单元u1、u2，即第一温度调节单元u1和第二温度调节单元u2依次设置于所述供给管路200上的流体供给装置。

参照图5，所述第一温度调节单元u1的旁通管路410从所述供给管路200的第三分支部263分支出来，重新连接至第四分支部264。

所述第一温度调节单元u1的第一测量部511测量向所述第三分支部263流动的所述流体的温度，控制部通过与所述第一温度调节单元u1的第一测量部511的第一设定值进行比较而控制所述第一温度调节单元u1的流路转换部640。

由此，向所述第三分支部263流动的所述流体通过所述供给管路200流动至所述第四分支部264，或者在所述第一温度调节单元u1的旁通管路410上流动的同时被加热装置431加热后，流动至所述第四分支部264。

此外，所述第二温度调节单元u2的旁通管路420从所述供给管路200的第五分支部265分支出来，重新连接至第六分支部266。

所述第二温度调节单元u2的第一测量部512测量从所述第四分支部264流动至所述第五分支部265的所述流体的温度，控制部通过与所述第二温度调节单元u2的第一测量部512的第一设定值进行比较而控制所述第二温度调节单元u2的流路转换部650。

由此，向所述第五分支部265流动的所述流体通过所述供给管路200流动至所述第六分支部266，或者在所述第二温度调节单元u2的旁通管路420上流动的同时被加热装置432加热后，流动至所述第四分支部264。

此时，考虑到所述流体的移动距离，设定于所述第一温度调节单元u1的第一测量部511的第一设定值和设定于所述第二温度调节单元u2的第一测量部512的第一设定值设定为比所述第二设定值高的温度。

此外，设定于所述第一温度调节单元u1的第一测量部511的第一设定值可设定为比设定于所述第二温度调节单元u2的第一测量部512的第一设定值高的温度。

此外，当所述第二温度测量值为所述第二设定值以下时，所述控制部构成为将所述第一温度调节单元u1的加热装置431或者所述第二温度调节单元u2的加热装置432的加热温度调整为更高的温度。

由此，在所述第一温度调节单元u1的旁通管路410或者在所述第二温度调节单元u2的旁通管路420上流动并流动至所述腔室300的所述流体的所述第二温度测量值满足所述第二设定值，从而可提高所述流体的温度适当性。

参照图6，对根据本实用新型的第五实施例的流体供给装置进行说明。根据本实用新型的第五实施例的流体供给装置遵循所述第一实施例的流体供给装置的构成，与第一实施例构成不同之处在于，包括流体罐100和流体罐加热装置110，流体罐100存储一定量流体并供给于供给管路200，流体罐加热装置110加热所述流体罐100内部的所述流体。

所述流体罐加热装置110可设置为通过加热所述流体罐100的至少一个侧面而加热所述流体罐100内部的所述流体。

由此，所述流体以存储于所述流体罐100的状态被所述流体罐加热装置110一次加热后供给于所述供给管路200，与对流动的流体进行加热的方式相比，可实现稳定的加热，从而可提高所述流体的温度适当性。

此外，当第一测量部510测量的第一温度测量值不满足已设定的第一设定值时，所述流体借助于所述控制部的控制通过第一分支部210流动至旁通管路400，被加热装置430二次加热后，通过第二分支部220再流入所述供给管路200，从而可提高温度适当性。

参照图7，对根据本实用新型的第六实施例的流体供给装置进行说明。根据本实用新型的第六实施例的流体供给装置遵循所述第一实施例的流体供给装置的构成，与第一实施例构成不同之处在于，包括对在供给管路200上流动的流体进行加热的至少一个供给管路加热装置230。

所述供给管路加热装置230可以是沿着所述供给管路200的周围以螺旋形缠绕的线圈形态。

所述供给管路加热装置230与加热装置430起着互补作用，从而可提高所述流体的温度适当性。

如上所述，根据本实用新型的流体供给装置，供给管路200与旁通管路400相连接，在所述旁通管路400设置加热装置430，从而构成为可通过转换所述流体的流路而选择加热与否，从而可提高供给于腔室300的所述流体的温度适当性。

此外，包括对在所述供给管路200上流动的流体的温度进行测量的温度测量部510、520，控制部根据所述温度测量部510、520的温度测量值有机地控制流路转换部600，对所述流体的流路进行转换，从而提高使用者的便利。

此外，包括对流动至第一分支部210的流体的温度进行测量的第一测量部，从而构成为可根据第一温度测量值转换所述流体的流路并选择加热与否，由此可提高供给于腔室300的所述流体的温度适当性。

此外，所述流路转换部600设置为三通阀630，从而可简化流路转换部600的结构的同时，简便地转换流体的流路。

此外，包括对流动至所述腔室300的流体的温度进行测量的第二测量部，从而构成为根据第二温度测量值来调整所述加热装置430的加热温度，由此可提高供给于所述腔室300的所述流体的温度适当性。

此外，第二分支部220形成于所述第一分支部210的后端，从而所述流体沿着包括所述旁通管路400的循环流路反复循环的同时再次被加热，由此可提高所述流体的温度适当性。

此外，在所述供给管路200上设置多个温度调节单元u1、u2，从而所述流体在多个旁通管路410、420上流动的同时多次被加热，由此可提高所述流体的温度适当性。

此外，所述流体的一定量存储于流体罐100，被流体罐加热装置110一次加热后，供给于所述供给管路200，从而可提高所述流体的温度适当性。

此外，包括对在所述供给管路200上流动的流体进行加热的供给管路加热装置230，所述加热装置430和所述供给管路加热装置230起着互补作用，由此可提高所述流体的温度适当性。

本实用新型并非限定于如上所述的实施例，在不脱离权利要求书中请求的本实用新型的技术思想的情况下，本实用新型所属的技术领域中具有通常知识的技术人员可进行显而易见的变形实施，这样的变形实施包括在本实用新型的范围。