WO2012033284A2 - 연속공정이 가능한 챔버 시스템 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a chamber system capable of a continuous process, and more particularly to a chamber system capable of a continuous process capable of continuously performing wet and supercritical processes using one chamber.
- the aspect ratio of semiconductor patterns is gradually increasing with the improvement of the technology of semiconductor integrated circuits, and it is difficult for the cleaning solution to penetrate the inside of the microstructure due to the surface tension due to the wet cleaning technology used for semiconductor manufacturing.
- the cleaning capacity limit has been reached.
- Supercritical refers to the state of a material having an intermediate characteristic between liquid and gas. It has a high dissolving power and a high diffusion coefficient, has a low viscosity and a surface tension, and is easy to penetrate between fine patterns and is easily removed.
- the chamber for using the supercritical pressure is a high pressure, and conventionally, the chamber for the supercritical treatment is provided separately from the chamber for wet cleaning and the chamber for drying.
- a wet cleaning chamber and a supercritical chamber should be provided.
- the problem to be solved by the present invention in view of the above problems is to provide a chamber system capable of a continuous process that can continuously perform the wet treatment and supercritical treatment in one chamber.
- the present invention for solving the above problems, the chamber, an ultrapure water supply unit and a cleaning liquid supply unit for selectively supplying the ultrapure water and the cleaning chemical liquid to the chamber, a first discharge unit for discharging the ultrapure water and the cleaning liquid of the chamber and A supercritical supply for supplying supercritical gas to the upper side of the chamber, an IPA supply for selectively supplying isopropyl alcohol to the upper side of the chamber, and a second exhaust for discharging the supercritical gas; do.
- the chamber system capable of the continuous process of the present invention configured as described above can perform the wet cleaning, the supercritical cleaning and the drying process continuously in one chamber, thereby enabling effective cleaning of the highly integrated semiconductor, and the wet and ultra Since there is no need to move the wafer in the critical cleaning process, there is an effect that can prevent the occurrence of process defects.
- wet cleaning, supercritical cleaning, and drying in one chamber can reduce the time required for the process, thus improving the productivity.
- FIG. 1 is a block diagram of a chamber system capable of a continuous process according to a preferred embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is a diagram illustrating a chamber in which the wet process is performed in FIG. 1.
- FIG. 3 is a configuration diagram of a chamber in which a supercritical process is performed.
- FIG. 4 is a configuration diagram of a chamber in which a drying process using IPA is performed.
- FIG. 1 is a block diagram of a chamber system capable of a continuous process according to a preferred embodiment of the present invention.
- a chamber system capable of a continuous process includes a chamber 10 which provides a space in which a plurality of wafers are loaded and the wafers are processed according to an externally supplied fluid;
- Ultrapure water supply unit 20 for supplying ultrapure water into the chamber 10 from the lower side of the chamber 10, and cleaning chemicals for supplying the cleaning liquid (chamical) into the chamber 10 from the lower side of the chamber 10
- IPA isopropyl alcohol
- a chamber system capable of a continuous process is a wet cleaning by a mixed supply of ultrapure water and a cleaning chemical solution, a rinsing process by supplying ultrapure water, a cleaning process by supplying supercritical gas, ultrapure water and cleaning
- the process of cleaning the wafer by supplying the supercritical gas with the supply of the chemical liquid, the process of supplying and drying the supercritical gas, and the drying process using the IPA after cleaning or rinsing with the ultrapure water and the cleaning chemical or ultrapure water are selectively performed. Possible configurations are described below in detail.
- a semiconductor wafer is described as an example, but it is obvious that LED, MEMS, solar cell, precision instrument, etc. may be applied.
- FIG. 2 is a configuration diagram of a chamber for explaining a process of wet cleaning using a chamber system capable of a continuous process according to a preferred embodiment of the present invention shown in FIG.
- a bath 11 is positioned inside the chamber 10, and a plurality of wafers W are loaded into the bath 11.
- each of the plurality of wafers W is charged in a direction perpendicular to the ground, but may be charged in a state parallel to the ground, and is selectively inclined within a range of 0 to 90 degrees with respect to the ground. can do.
- Both valves V1 and V2 positioned between each of the ultrapure water supply unit 20 and the cleaning chemical supply unit 30 and the chamber 10 are opened for wet cleaning, and thus, the ultrapure water and the cleaning chemical are respectively discharged from the bath ( 11) fed and mixed.
- the wafers W charged in the bath 11 by the mixed liquid of the ultrapure water and the cleaning chemical are cleaned.
- a high pressure supercritical gas for example, supercritical CO 2 and an additive
- the supercritical supply unit 50 is introduced from the supercritical supply unit 50 through the valve V4 to the chamber 10. It can be supplied to the inner top of the).
- the internal temperature of the chamber 10 may be further provided with a heating means such as a heater outside the chamber 10 to be adjusted to a suitable temperature in the temperature range of 10 to 400 °C.
- a heating means such as a heater outside the chamber 10 to be adjusted to a suitable temperature in the temperature range of 10 to 400 °C.
- the valve V3 is opened to discharge the ultrapure water and the cleaning chemical liquid in the bath 11 to the outside.
- the IPA is supplied into the chamber 10 from the IPA supply unit 60 through the valve V5
- drying may be performed by the difference in the surface tension of the ultrapure water and the IPA.
- the IPA supply unit 60 has been described to supply isopropyl alcohol mainly used in a drying process, but may also supply alcohols such as ethanol and methanol having a difference in surface tension from ultrapure water.
- ultrapure water is supplied from the ultrapure water supply unit 20 to the bath 11, and a supercritical gas in which a rinsable additive is mixed is supplied to the chamber 10 together with ultrapure water to perform a rinse process. can do.
- the supercritical gas may be cleaned, rinsed, or dried depending on the additive, and additives required for the process may be supplied together while wet cleaning or rinsing is in progress.
- the rinse After the rinse proceeds, it is also discharged to the first discharge portion 40 through the valve (V3). If the supercritical gas is supplied, the supercritical gas is discharged through the valve V6 and the second discharge part 70.
- Figure 3 is a block diagram of a chamber system capable of a continuous process of the present invention in the process of supercritical cleaning, rinsing or drying.
- valves V1, V2, V3, V5, and V6 except the valve V4 are closed when the supercritical cleaning, rinsing, or drying process is performed, and the wafer W is loaded. At supercritical gas and additives are supplied together. At this time, the internal pressure of the chamber 10 is operated under the condition of 0 to 500bar.
- cleaning, rinsing or drying may be performed depending on the type of the additive.
- the valve V4 When the supercritical gas and the additive are supplied together to the chamber 10 to clean, rinse or dry the wafer W, the valve V4 is closed. In the state where the cleaning or rinse processing is completed, the valve V6 is completed. ), The supercritical gas and the additive are discharged through the second discharge unit 70.
- FIG 4 is an internal configuration diagram of the chamber 10 in which a drying process is in progress after the wet treatment.
- valve V4 is opened to supply the IPA to the chamber 10 to dry the wafer W after wet cleaning or wet rinsing.
- the IPA is supplied from the inner upper side of the chamber 10, in which the valve V3 is opened, so that the IPA is a mixture of ultrapure water and cleaning liquid or ultrapure water used for the wet cleaning or wet rinsing process. While pushing, the wafer is dried by the difference in surface tension with that ultrapure water.
- the mixture of the ultrapure water and the cleaning liquid or the ultrapure water is discharged to the first discharge part 40 through the open valve V3.
- the present invention can perform wet cleaning, wet rinsing, mixed cleaning and rinsing of wet and supercritical, rinsing by supercritical, rinsing, and drying while using a single chamber 10. Drying is also possible to proceed in the chamber (10).
- the present invention enables to perform the wet treatment and supercritical treatment continuously in one chamber, to simplify the process and reduce the cost, there is industrial applicability.
Landscapes
- Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)
Abstract
본 발명은 연속공정이 가능한 챔버 시스템에 관한 것으로, 본 발명은 챔버와, 상기 챔버에 초순수와 세정약액을 선택적으로 공급하는 초순수공급부 및 세정약액 공급부와, 상기 챔버의 초순수와 세정약액을 배출하는 제1배출부와, 상기 챔버의 상부측에 초임계상태 가스를 공급하는 초임계공급부와, 상기 챔버의 상부측에 이소프로필알코올을 선택적으로 공급하는 IPA공급부와, 상기 초임계상태 가스를 배출하는 제2배출부를 포함한다. 이와 같은 구성의 본 발명은 하나의 챔버에서 습식세정, 초임계 세정 및 건조공정을 연속으로 처리할 수 있게 됨에 따라 보다 고집적 반도체의 효과적인 세정이 가능하며, 습식과 초임계 세정과정에서 웨이퍼를 이동시킬 필요가 없기 때문에 공정불량의 발생을 방지할 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 연속공정이 가능한 챔버 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하나의 챔버를 사용하여 습식 및 초임계 공정을 연속하여 진행할 수 있는 연속공정이 가능한 챔버 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 집적회로의 기술의 향상에 따라 반도체 패턴의 종형비는 점차로 증가하고 있으며, 반도체 제조에 사용하는 습식세정 기술로는 그 표면장력의 영향으로 미세구조의 안쪽까지 세정액이 침투하기가 어려워 세정능력 한계에 도달하였다. 또한 세정 후 건조 과정에서도 그 습식세정액의 표면장력 때문에 소자 패턴이 무너지는 등의 문제점이 발생하고 있다.
이와 같은 습식세정 및 건조의 단점을 보완하기 위하여 초임계 기술을 이용한 기판 처리장치가 제안되고 있다.
초임계란 액체와 기체의 중간 특징을 가지는 물질의 상태를 말하며, 높은 용해력과 높은 확산계수를 가지고 있으며, 낮은 점도 및 표면장력을 가지고 있어, 미세한 패턴의 사이로 침투가 용이하며, 또한 제거도 용이한 특징을 가지고 있다.
그러나 상기와 같이 초임계를 사용하기 위한 챔버는 고압이며, 종래에는 초임계 처리를 위한 챔버를 습식세정을 위한 챔버, 건조를 위한 챔버와 별도로 구비하였다.
즉, 습식세정, 초임계 세정, 초임계 건조의 단계를 통해 반도체 기판을 세정하고 건조시키기 위해서는 습식세정 챔버와 초임계 챔버를 각각 구비해야 한다.
이처럼 습식세정 챔버와 초임계 챔버를 별도로 구비하여 사용하는 경우 1차 습식세정 후, 건조되지 않은 반도체 웨이퍼를 초임계 처리하기 위하여 이동시켜야 했으며, 이때 이물이 재부착되거나 공정불량이 발생할 수 있는 가능성이 있는 문제점이 있었다.
따라서 초임계를 사용한 세정 및 건조 처리의 효율성이 인정되고는 있으나, 타 공정과의 연계가 어려워 실제 적용이 어려운 실정이다.
상기와 같은 문제점을 감안한 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 하나의 챔버에서 습식처리와 초임계 처리를 연속으로 수행할 수 있는 연속공정이 가능한 챔버 시스템을 제공함에 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명은, 챔버와, 상기 챔버에 초순수와 세정약액을 선택적으로 공급하는 초순수공급부 및 세정약액 공급부와, 상기 챔버의 초순수와 세정약액을 배출하는 제1배출부와, 상기 챔버의 상부측에 초임계상태 가스를 공급하는 초임계공급부와, 상기 챔버의 상부측에 이소프로필알코올을 선택적으로 공급하는 IPA공급부와, 상기 초임계상태 가스를 배출하는 제2배출부를 포함한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명 연속공정이 가능한 챔버 시스템은, 하나의 챔버에서 습식세정, 초임계 세정 및 건조공정을 연속으로 처리할 수 있게 됨에 따라 보다 고집적 반도체의 효과적인 세정이 가능하며, 습식과 초임계 세정과정에서 웨이퍼를 이동시킬 필요가 없기 때문에 공정불량의 발생을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한 하나의 챔버에서 습식 세정, 초임계 세정 및 건조가 가능하기 때문에 공정에 필요한 시간을 단축할 수 있으며, 따라서 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연속공정이 가능한 챔버 시스템의 구성도이다.
도 2는 도 1에서 습식공정이 진행되는 챔버의 구성도이다.
도 3은 초임계 공정이 진행되는 챔버의 구성도이다.
도 4는 IPA를 사용한 건조공정이 진행되는 챔버의 구성도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 설명*
10:챔버 11:배스
20:초순수공급부 30:세정약액공급부
40:제1배출부 50:초임계공급부
60:IPA공급부 70:제2배출부
이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명 연속공정이 가능한 챔버 시스템의 바람직한 실시예의 구성과 작용을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연속공정이 가능한 챔버 시스템의 구성도이다.
도 1을 참조하면 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연속공정이 가능한 챔버 시스템은, 다수의 웨이퍼가 장입되어 외부에서 공급된 유체에 따라 장입된 웨이퍼들이 처리되는 공간을 제공하는 챔버(10)와, 상기 챔버(10)의 하부측에서 챔버(10) 내에 초순수를 공급하는 초순수공급부(20)와, 상기 챔버(10)의 하부측에서 상기 챔버(10) 내에 세정약액(chamical)을 공급하는 세정약액 공급부(30)와, 상기 챔버(10) 내의 초순수 또는 초순수와 세정약액의 혼합액을 배출하는 제1배출부(40)와, 상기 챔버(10)의 상부측에서 초임계상태의 가스를 공급하는 초임계 공급부(50)와, 상기 챔버(10)의 상부측에서 이소프로필알코올(이하, IPA)를 공급하는 IPA공급부(60)와, 상기 초임계상태의 가스 또는 IPA를 배출하는 제2배출부(70)를 포함하여 구성된다.
이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연속공정이 가능한 챔버 시스템의 구성과 작용을 보다 상세히 설명한다.
먼저, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연속공정이 가능한 챔버 시스템은 초순수와 세정약액의 혼합 공급에 의한 습식세정, 초순수의 공급에 의한 린스공정, 초임계가스의 공급에 의한 세정공정, 초순수와 세정약액의 공급과 함께 초임계가스를 공급하여 웨이퍼를 세정하는 공정, 초임계상태의 가스를 공급하여 건조하는 공정, 초순수와 세정약액 또는 초순수에 의한 세정 또는 린스 후 IPA를 이용한 건조공정이 각각 선택적으로 가능한 구성이며, 아래에서는 이 과정들을 구체적으로 설명한다.
아래의 실시예들에서는 반도체 웨이퍼를 예로들어 설명하지만, LED, MEMS, 솔라셀, 정밀기계 등을 적용할 수 있음은 당연하다.
<습식 세정>
도 2는 상기 도 1에 도시한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연속공정이 가능한 챔버 시스템을 이용하여 습식세정을 하는 과정을 설명하기 위한 챔버의 구성도이다.
도 2를 참조하면 상기 챔버(10)의 내부에는 배스(11)가 위치하며, 상기 배스(11)의 내에 다수의 웨이퍼(W)가 장입된다. 상기 도면에서는 다수의 웨이퍼(W) 각각이 지면에 수직인 방향으로 장입된 상태를 나타내었으나, 지면과 평행한 상태로 장입될 수도 있으며, 지면에 대하여 0도에서 90도의 범위내에서 선택적으로 경사지게 장입할 수 있다.
습식 세정을 위하여 상기 초순수공급부(20)와 세정약액공급부(30) 각각과 챔버(10) 사이에 위치하는 밸브(V1,V2)가 모두 열린상태가 되며, 따라서 초순수와 세정약액이 각각 상기 배스(11)로 공급되어 혼합된다.
이와 같이 초순수와 세정약액의 혼합액에 의해 배스(11) 내에 장입된 웨이퍼(W)들은 세정처리된다.
이때 도면에는 생략되었지만, 상기 초순수와 세정약액의 침투율을 향상시키기 위하여 고압의 초임계가스(예를 들어 초임계 CO2와 첨가제)가 밸브(V4)를 통해 초임계공급부(50)로부터 챔버(10)의 내측 상부로 공급될 수 있다.
이때 챔버(10)의 내부 온도는 10 내지 400℃의 온도 범위에서 적당한 온도로 조절될 수 있도록 챔버(10) 외부 등에 히터 등의 가열수단이 더 마련될 수 있다.
이처럼 세정공정이 완료된 후에는 밸브(V3)가 열린 상태가 되어, 상기 배스(11) 내의 초순수와 세정약액을 외부로 배출하게 된다. 이때의 배출상태에서 밸브(V5)를 통해 IPA공급부(60)에서 IPA가 상기 챔버(10)의 내부로 공급되면 그 초순수와 IPA의 표면장력 차이에 의해 건조가 이루어질 수 있게 된다.
상기 IPA공급부(60)는 주로 건조공정에 사용하는 이소프로필알코올을 공급하는 것으로 설명되었으나, 초순수와는 표면장력에 차이를 가지는 에탄올, 메탄올 등의 알코올류를 공급할 수도 있다.
<습식 린스>
습식린스 과정에서는 상기 초순수공급부(20)에서 초순수가 상기 배스(11)로 공급되는 것이며, 린스가 가능한 첨가제가 혼합된 초임계상태의 가스가 초순수와 함께 챔버(10)로 공급되어 린스공정을 수행할 수 있다.
상기 초임계상태의 가스는 첨가제에 따라 세정, 린스 또는 건조가 가능한 상태로 되며, 습식 세정 또는 린스가 진행중인 상태에서도 해당 공정에 요구되는 첨가물이 첨가되어 함께 공급될 수 있다.
상기 린스가 진행된 후에는 역시 밸브(V3)를 통해 제1배출부(40)로 배출시킨다. 만약 초임계상태 가스가 공급된 상태라면, 그 초임계상태 가스는 밸브(V6) 및 제2배출부(70)를 통해 배출된다.
<초임계 처리(세정, 린스, 건조)>
도 3은 초임계 세정, 린스 또는 건조과정이 진행중인 본 발명 연속공정이 가능한 챔버 시스템의 구성도이다.
도 3을 참조하면 초임계 세정, 린스 또는 건조공정의 진행시에는 밸브(V4)를 제외한 모든 밸브(V1,V2,V3,V5,V6)는 닫힌 상태가 되며, 웨이퍼(W)가 장입된 상태에서 초임계상태의 가스와 첨가물이 함께 공급된다. 이때 챔버(10)의 내부 압력은 0 내지 500bar의 조건에서 동작된다.
상기 첨가물의 종류에 따라 세정, 린스 또는 건조가 이루어질 수 있음은 앞에서 설명하였다.
상기 초임계상태 가스와 첨가물이 함께 챔버(10)로 공급되어 웨이퍼(W)를 세정, 린스 또는 건조처리 할 때 상기 밸브(V4)는 닫히게 되며, 세정 또는 린스 처리가 완료된 상태에서, 밸브(V6)가 열려 초임계상태 가스와 첨가물은 제2배출부(70)를 통해 배출된다.
<습식 처리 후 건조>
도 4는 습식 처리 후 건조과정이 진행중인 챔버(10)의 내부 구성도이다.
도 4를 참조하면 습식세정 또는 습식린스 후 웨이퍼(W)를 건조하기 위해서 밸브(V4)를 열어 IPA를 챔버(10)에 공급하도록 구성된다.
상기 IPA는 챔버(10)의 내측 상부측으로부터 공급되며, 이때 밸브(V3)를 열린상태로 하여, IPA가 상기 습식세정 또는 습식린스 공정의 진행을 위해 사용된 초순수와 세정약액의 혼합물 또는 초순수를 밀어내면서, 그 초순수와의 표면장력 차이에 의하여 웨이퍼를 건조시킨다.
이때 초순수와 세정약액의 혼합물 또는 초순수는 열려진 밸브(V3)를 통해 제1배출부(40)로 배출된다.
이처럼 본 발명은 하나의 챔버(10)를 사용하면서도 습식 세정, 습식 린스, 습식과 초임계의 혼합 세정 및 린스, 초임계에 의한 세정, 린스, 건조를 수행할 수 있으며, 습식처리 후 IPA에 의한 건조도 챔버(10) 내에서 진행이 가능하게 된다.
전술한 바와 같이 본 발명에 따른 연속공정이 가능한 챔버 시스템에 대하여 바람직한 실시예를 들어 상세히 설명하였지만, 본 발명은 전술한 실시예들에 한정되는 것이 아니고, 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명에 속한다.
본 발명은 습식처리와 초임계 처리를 하나의 챔버 내에서 연속으로 수행함이 가능하도록 하는 것으로, 공정을 단순화하고 비용을 절감할 수 있는 것으로, 산업상 이용 가능성이 있다.
Claims (7)
- 챔버;상기 챔버에 초순수와 세정약액을 선택적으로 공급하는 초순수공급부 및세정약액 공급부:상기 챔버의 초순수와 세정약액을 배출하는 제1배출부;상기 챔버의 상부측에 초임계상태 가스를 공급하는 초임계공급부;상기 챔버의 상부측에 이소프로필알코올을 선택적으로 공급하는 IPA공급부; 및상기 초임계상태 가스를 배출하는 제2배출부를 포함하는 연속공정이 가능한 챔버 시스템.
- 제1항에 있어서,상기 챔버는,상기 초순수와 세정약액이 공급되어 장입된 세정대상물을 처리하는 배스를 더 포함하는 연속공정이 가능한 챔버 시스템.
- 제2항에 있어서,상기 배스의 내에는 상기 세정대상물이 지면에 대하여 0도에서 90도의 범위에서 장입된 것을 특징으로 하는 연속공정이 가능한 챔버 시스템.
- 제1항에 있어서,IPA공급부는,이소프로필알코올 이외에, 에탄올, 메탄올 등의 알코올류을 공급하는 것을 특징으로 하는 연속공정이 가능한 챔버 시스템.
- 제2항에 있어서상기 배스에 세정약액이 공급된 상태에서 상기 세정대상물을 상기 세정약액에 침지시키고, 10 내지 400℃의 온도에서 세정을 하되, 상기 초임계공급부에서 공급되는 초임계가스에 의하여 압력이 50 ~ 400bar의 범위에서 유지되며, IPA공급부에서 공급되는 이소프로필알코올, 에탄올, 메탄올 등의 알코올류 첨가제에 의해 세정되는 것을 특징으로 하는 연속공정이 가능한 챔버 시스템.
- 제2항에 있어서,상기 배스에 초순수가 공급된 상태에서 상기 세정대상물을 상기 초순수에 침지시키고, 10 내지 400℃의 온도에서 세정을 하되, 상기 초임계공급부에서 공급되는 초임계가스에 의하여 압력이 50 ~ 400bar의 범위에서 유지되며, IPA공급부에서 공급되는 이소프로필알코올, 에탄올, 메탄올 등의 알코올류 첨가제에 의해 린스되는 것을 특징으로 하는 연속공정이 가능한 챔버 시스템.
- 제2항에 있어서,상기 세정대상물은,반도체 웨이퍼, 엘이디, MEMS 또는 정밀부품인 것을 특징으로 하는 연속공정이 가능한 챔버 시스템.
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