基板干燥室的制作方法

1.本发明涉及一种基板干燥室，以及更具体地，涉及下述基板干燥室：其中，当将超临界流体供应到该室中时，通过使用嵌入在上部壳体和下部壳体中的至少一个中的加热器，将该室内部的温度调节到超临界流体的临界点或更高，从而防止在基板上形成的图案塌陷并提高了超临界干燥效率(所述图案塌陷发生在干燥过程中，其中润湿基板上形成的图案的有机溶剂溶解在超临界流体中并排放到外部)，并且通过引导超临界流体对称地流动以及通过供应和排放超临界流体以在该室内均匀地分散，提高了基板的干燥效率，并且当干燥过程完成后打开该室时，防止将颗粒引入到该室内的基板上。


背景技术：

2.半导体器件的制造过程包括各种过程，诸如光刻过程、蚀刻过程和离子注入过程等。在每个过程完成之后并且在开始下一个过程之前，执行清洁过程和干燥过程，其中去除了残留在晶圆表面上的杂质或残留物以清洁晶圆表面。
3.例如，在蚀刻过程之后的晶圆清洁过程中，将用于清洁的化学溶液供应到晶圆表面上，然后将去离子水(diw)供应到晶圆表面上以执行漂洗过程。在执行漂洗过程之后，执行干燥过程，其中去除了残留在晶圆表面上的diw以干燥晶圆。
4.作为执行干燥过程的方法，例如，通过用异丙醇(ipa)替换晶圆上的diw来干燥晶圆的技术是已知的。
5.然而，根据传统的干燥技术，如图1所示，当进行干燥时，出现的问题是在晶圆上形成的图案由于液体ipa的表面张力而塌陷。
6.为了解决上述问题，已经提出了其中表面张力变为零的超临界干燥技术。
7.根据超临界干燥技术，通过向在室内的、其表面由ipa润湿的晶圆提供超临界状态的二氧化碳，晶圆上的ipa溶解在超临界二氧化碳(co2)流体中。此后，逐渐从该室中排出其中溶解有ipa的超临界二氧化碳(co2)流体，使得在不破坏图案的情况下能够干燥该晶圆。
8.图2示出了韩国专利申请公开no.10
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2017
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0137243中公开的基板处理室，其是关于使用此种超临界流体的基板处理装置的相关技术。
9.参考图2，在超临界干燥过程中去除有机溶剂的过程中，可以将有机溶剂引入到耦合表面上，其中构成高压室410的上部主体430和下部主体420彼此接触。引入到上部主体430和下部主体420的耦合表面上的有机溶剂变为颗粒，并且颗粒聚集在上部主体430和下部主体420的耦合表面周围。
10.在完成超临界干燥过程后，打开该室以便将处理过的基板卸载到外部。在这种情况下，可能由于室内部和外部之间的压力差而将上部主体430和下部主体420的耦合表面周围的颗粒引入室中。
11.根据韩国专利申请公开no.10
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2017
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0137243，由于基板位于比上部主体430和下部主体420的耦合表面更低的水平，因此在上部主体430和下部主体420的耦合表面周围的颗粒被引入室中的过程中，一些颗粒很可能由于重力而被引入到基板上。
12.如上所述，引入到基板上的颗粒在工艺中造成缺陷。因此，为了防止引入颗粒，需要在上部主体430和下部主体420的耦合表面周围附加地提供阻挡膜。因此，存在的问题是装置的整体结构变得复杂。
13.此外，根据包括韩国专利申请公开no.10
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2017
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0137243的相关技术，由于供应用于初始加压的超临界流体的下部供应端口422和用于在干燥后排出超临界流体的排出端口426不位于下部主体420的中部，所以当供应和排出超临界流体时，超临界流体不对称地流动，并且因此待供应和排出的超临界流体难以均匀地分散在室内。因此，出现了干燥效率降低的问题。
14.此外，根据包括韩国专利申请公开no.10
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2017
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0137243的相关技术，在供应用于干燥的超临界流体的过程中，当室内部的温度变得低于用于保持超临界状态的临界点时，存在的问题在于，在润湿基板上形成的图案的有机溶剂溶解在超临界流体中并排放到外部的干燥过程中，在基板上形成的图案会塌陷，并且超临界干燥效率会降低。
15.[相关技术的讨论]
[0016]
[专利文献]
[0017]
(专利文件1)韩国专利申请公开no.10
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2017
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0137243(公开于2017年12月13日，名为：substrate processing apparatus and method)


技术实现要素：

[0018]
技术问题
[0019]
本发明旨在提供一种技术，其中在将超临界流体供应到室中时，通过使用嵌入在上部壳体和下部壳体中的至少一个中的加热器将室内部的温度调节到超临界流体的临界点或更高，防止了在基板上形成的图案塌陷并提高了超临界干燥效率，所述图案塌陷发生在干燥过程中，在该干燥过成中，润湿在基板上形成的图案的有机溶剂溶解在超临界流体中并排放到外部。
[0020]
本发明还旨在提供一种技术，其中单个集成的供应和排放端口提供用于初始加压的超临界流体的供应路径和混合流体的排放路径(其中在混合流体中，干燥后残留在基板上的有机溶剂被溶解在用于干燥的超临界流体中)，使得超临界流体被引导为对称地流动并被供应和排放以均匀地分散在室内，从而提高基板的干燥效率。
[0021]
本发明又旨在提供一种技术，其中当完成干燥过程后打开室时重新引入的颗粒由基板放置板阻挡，该基板放置板对于放置基板是必不可少的，在干燥过程开始时防止用于初始加压的超临界流体直接流向基板表面，以防止在基板上形成图案塌陷，从而防止可能包含在用于初始加压的超临界流体中的颗粒积聚在基板上或减少颗粒的积聚量，由于基板放置板所占据的体积，室的工作体积减小，并且干燥处理时间缩短。
[0022]
本发明还旨在提供一种技术，其中将基板放置在基板放置板上，以定位在比上部壳体和下部壳体的耦合表面高的水平上，使得当完成干燥过程并且然后打开室时，防止设置在上部壳体和下部壳体的耦合表面上的密封部分周围的颗粒由于基板和耦合表面之间的高度差引起的重力而被引入到基板上。
[0023]
问题的解决方案
[0024]
根据本发明的一个方面，提供了一种基板干燥室，该基板干燥室包括：上部壳体；
下部壳体，其联接到上部壳体以被打开或关闭；加热器，其嵌入在上部壳体和下部壳体中的至少一个中；基板放置板，其联接到下部壳体的底表面并在其上放置基板，基板上保留有机溶剂；上部供应端口，其形成在上部壳体的中心区域中以面向基板放置板，并提供用于干燥的超临界流体的供应路径；以及集成的供应和排放端口，其形成为从下部壳体的侧表面延伸到下部壳体的中心区域并在下部壳体的中心区域中面向基板放置板，并且其提供用于初始加压的超临界流体的供应路径和用于混合流体的排放路径，其中在混合流体中，在通过上部供应端口供应的用于干燥的超临界流体进行干燥之后，有机溶剂溶解在用于干燥的超临界流体中。
[0025]
加热器可以包括多个加热单元，这些加热单元同心且对称地布置在上部壳体和下部壳体中的至少一个内。
[0026]
加热器可以运行以将通过集成的供应和排放端口供应的用于初始加压的超临界流体的温度、和通过上部供应端口供应的用于干燥的超临界流体的温度保持在临界点或更高。
[0027]
构成加热器的多个加热单元可以延伸到孔并且电连接到外部电源，孔形成在上部壳体和下部壳体中的至少一个的侧壁中。
[0028]
集成的供应和排放端口可以包括公共管线和公共端口部分，公共管线形成为从下部壳体的侧表面延伸到下部壳体的中心区域，并且公共端口部分形成为在下部壳体的中心区域中中与公共管线连通并面向基板放置板。
[0029]
用于初始加压的超临界流体可以通过公共管线和公共端口部分从室的外部供应到用上部壳体和下部壳体密封的干燥空间，并且其中有机溶剂溶解在用于干燥的超临界流体中的混合流体可以通过公共端口部分和公共管线从干燥空间排放到室的外部。
[0030]
基板干燥室可以包括设置在下部壳体和上部壳体的耦合表面上的密封部分。基板可以放置在基板放置板上，以位于比下部壳体和上部壳体的耦合表面更高的水平处，并且当完成干燥过程然后打开下部壳体和上部壳体时，可防止设置在耦合表面上的密封部分周围的颗粒由于基板和耦合表面之间的高度差引起的重力而被引入到基板上。
[0031]
可以由基板放置板阻挡通过公共管线和公共端口部分供应的用于初始加压的超临界流体，以防止直接喷射到基板上。
[0032]
基板干燥室还可以包括基板放置板支撑件，其一个端部联接到下部壳体的底表面以及另一个端部联接到基板放置板，并且在支撑基板放置板的同时将基板放置板与下部壳体的底表面分离。
[0033]
由于基板放置板支撑件而存在于下部壳体的底表面和基板放置板之间的第一分离空间可以用于引导通过集成的供应和排放端口供应的用于初始加压的超临界流体沿着基板放置板的下表面移动，并逐渐扩散到其中放置基板的处理区域中。
[0034]
基板干燥室还可以包括基板支撑件，其一个端部联接到基板放置板的上表面以及另一个端部联接到基板，并且在支撑基板的同时将基板与基板放置板的上表面分离。
[0035]
由于基板支撑件而存在于基板放置板的上表面和基板之间的第二分离空间可以用于将基板的下表面暴露于通过集成的供应和排放端口供应的用于初始加压的超临界流体和通过上部供应端口供应的用于干燥的超临界流体，从而缩短干燥处理时间。
[0036]
发明的有益效果
[0037]
根据本发明，在将超临界流体供应到室中时，通过使用嵌入在上部壳体和下部壳体中的至少一个中的加热器将室内部的温度调节到超临界流体的临界点或更高，可防止在基板上形成的图案塌陷并且可提高超临界干燥效率，图案塌陷发生在干燥过程中，其中润湿基板上形成的图案的有机溶剂溶解在超临界流体中并排放到外部。
[0038]
此外，单个集成的供应和排放端口可提供用于初始加压的超临界流体的供应路径和混合流体的排放路径(其中在混合流体中，干燥后残留在基板上的有机溶剂被溶解在用于干燥的超临界流体中)，使得超临界流体可被引导为对称地流动并可被供应和排放以均匀地分散在室内，从而提高基板的干燥效率。
[0039]
此外，当完成干燥过程后打开室时重新引入的颗粒可由基板放置板阻挡，该基板放置板对于放置基板是必不可少的，在干燥过程开始时可防止用于初始加压的超临界流体直接流向基板表面，以防止在基板上形成图案塌陷，从而可防止可以包含在用于初始加压的超临界流体中的颗粒积聚在基板上或者可减少颗粒的积聚量，由于基板放置板所占据的体积，可减小室的工作体积，并且可缩短干燥处理时间。
[0040]
此外，可将基板放置在基板放置板上，以定位在比上部壳体和下部壳体的耦合表面高的水平上，使得当完成干燥过程并且然后打开室时，可防止设置在上部壳体和下部壳体的耦合表面上的密封部分周围的颗粒由于基板和耦合表面之间的高度差引起的重力而被引入到基板上。
附图说明
[0041]
图1是示出根据相关技术在干燥基板的过程中发生的图案塌陷现象的视图。
[0042]
图2是示出传统基板干燥室的视图。
[0043]
图3是示出根据本发明实施例的基板干燥室的视图。
[0044]
图4是示出本发明实施例中的下部壳体外部的示例性形状的视图。
[0045]
图5是示出本发明实施例中的下部壳体的横截面的示例性形状的视图。
[0046]
图6是示出本发明实施例中的用于初始加压的超临界流体的扩散路径的视图。
[0047]
图7是示出本发明实施例中的用于干燥的超临界流体的扩散路径的视图。
[0048]
图8是示出本发明实施例中的其中溶解了有机溶剂的混合流体的排放路径的视图。
[0049]
图9是用于描述在本发明实施例中的原理的视图，其中当完成干燥过程然后打开下部壳体和上部壳体时，防止在上部壳体和下部壳体的耦合表面上提供的密封部分上以及密封部分周围存在的颗粒被引入到基板上。
具体实施方式
[0050]
在本说明书中公开的本发明实施例的具体结构和功能描述仅仅是为了描述本发明的实施例的目的，并且本发明的实施例可以以各种形式实现并且不被解释为限于在本说明书中描述的实施例。
[0051]
虽然本发明的实施例可以以各种方式进行修改并采取各种替代形式，但是在附图中示出并在本说明书中详细描述了其具体实施例。不旨在将本发明限制于所公开的特定形式。相反，本发明旨在涵盖落入所附权利要求的精神和范围内的修改、等效物、以及替代方
案。
[0052]
应当理解，虽然本文可以使用术语“第一”和“第二”等来描述各种元件，但是这些元件不限于这些术语。术语仅用于将一个元件与另一个元件进行区分。例如，第一元件可以被称为第二元件，并且类似地，第二元件可以被称为第一元件，而不脱离本发明的范围。
[0053]
应当理解，当元件被称为“连接”或“联接”到另一元件时，元件可以直接“连接”或“联接”到另一元件，或者可以存在中间元件。相反，当元件被称为“直接连接”或“直接联接”到另一元件时，不存在中间元件。用来描述元件之间的关系的其他词语应以类似的方式(即，“在......之间”与“直接在......之间”、“相邻”与“直接相邻”等)解释。
[0054]
本文使用的术语仅仅是为了描述特定实施例的目的，而不旨在限制本发明。如本文所使用的，单数形式“一个”、“一种”和“所述”也旨在包括复数形式，除非上下文清楚地指出。还应理解，在本文使用时，术语“包括(comprise)”、“包括(comprising)”、“包含(include)”和/或“包含(including)”规定存在所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组合，但是不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组合。
[0055]
除非另有定义，否则本文使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。还应理解，术语(诸如在常用词典中定义的术语)应当被解释为具有与它们在相关领域的上下文中的含义一致的含义，并且不会以理想化或过于正式的意义来解释，除非在本文中明确地如此定义。
[0056]
在下文中，将参考附图详细描述本发明的示例性实施例。
[0057]
图3是示出根据本发明实施例的基板干燥室的视图；图4是示出本发明实施例中的下部壳体外部的示例性形状的视图；图5是示出本发明实施例中的下部壳体的横截面的示例性形状的视图；图6是示出本发明实施例中的用于初始加压的超临界流体的扩散路径的视图；图7是示出本发明实施例中的用于干燥的超临界流体的扩散路径的视图；图8是示出本发明实施例中的其中溶解了有机溶剂的混合流体的排放路径的视图；以及图9是用于描述在本发明实施例中的原理的视图，其中当完成干燥过程然后打开下部壳体和上部壳体时，防止在上部壳体和下部壳体的耦合表面上提供的密封部分上以及密封部分周围存在的颗粒被引入到基板上。
[0058]
参考图3至图9，根据本发明实施例的基板干燥室1包括上部壳体10、下部壳体20、密封部分30、基板放置板40、集成的供应和排放端口50、上部供应端口60、基板放置板支撑件70、基板支撑件80、壳体驱动器90和加热器。
[0059]
上部壳体10和下部壳体20彼此联接以打开或关闭，并提供其中执行干燥过程的空间。例如，上部壳体10和下部壳体20可以具有圆柱形形状，但是本发明不限于此。如下面将要描述的，上部供应端口60形成在上部壳体10中，以及集成的供应和排放端口50形成在下部壳体20中。
[0060]
加热器嵌入在上部壳体10和下部壳体20中的至少一个中。
[0061]
在下文中，加热器描述为包括嵌入在上部壳体10中的上部加热器110和嵌入在下部壳体20中的下部加热器210，但是这仅是示例，并且加热器可以仅包括上部加热器110或者可以仅包括下部加热器210。
[0062]
此外，上部加热器110和下部加热器210可以具有基本相同的形状。为了避免重复
描述，加热器描述为包括下部加热器210，但是相同的描述可以应用于上部加热器110。
[0063]
如所例示的，图4示出了下部壳体20的外部的示例性形状，而图5示出了下部壳体20的横截面的示例性形状，下部加热器210可以包括多个加热单元201、202、203和204，它们同心且对称地布置在下部壳体20内。作为具体示例，用于布置下部加热器210的凹槽可以设置在下部壳体20内部，并且下部加热器210可以布置在凹槽中。
[0064]
例如，构成下部加热器210的多个加热单元201、202、203和204可以延伸到形成在下部壳体20的侧壁中的孔220，并且可以电连接到外部电源(未示出)。当外部电源施加到下部加热器210时，热量可以以其中通过电阻加热产生热量的方法供应到室中。
[0065]
例如，下部加热器210可以操作以将通过集成的供应和排放端口50供应的用于初始加压的超临界流体的温度、和通过上部供应端口60供应的用于干燥的超临界流体的温度保持在临界点或更高。作为用于上述功能的单元，尽管在附图中未示出，但是可以设置控制通过集成的供应和排放端口50供应用于初始加压的超临界流体的阀、控制通过上部供应端口60供应用于干燥的超临界流体的阀、以及向下部加热器210供应电力的外部电源，使得其控制操作相互结合。
[0066]
如上所述，通过操作下部加热器210使得通过集成的供应和排放端口50供应的用于初始加压的超临界流体的温度、和通过上部供应端口60供应的用于干燥的超临界流体的温度保持在临界点或更高，润湿基板w上形成的图案的有机溶剂、诸如异丙醇(ipa)可以溶解在超临界流体、诸如二氧化碳(co2)等中并排放到外部，因此可防止在干燥过程中出现的在基板上形成的图案的塌陷。
[0067]
密封部分30设置在下部壳体20和上部壳体10的耦合表面c上，并保持下部壳体20和上部壳体10的耦合表面c的气密性，以从外部隔断室的内部区域。
[0068]
例如，如所例示的，图9描述了此原理，其中当完成干燥过程然后打开下部壳体20和上部壳体10时，将防止存在于设置在上部壳体10和下部壳体20的耦合表面c上的密封部分30上以及密封部分30周围的颗粒被引入到基板w上，基板w放置在基板放置板40上，以便位于比下部壳体20和上部壳体10的耦合表面c更高的水平处，并且当完成干燥过程然后打开下部壳体20和上部壳体10时，室可以配置成使得将防止设置在耦合表面c上的密封部分30周围的颗粒由于基板w和耦合表面c之间的高度差引起的重力而被引入到基板w上。
[0069]
基板放置板40是联接到下部壳体20的底表面22的组件，并且其上放置基板w，该基板上残留有有机溶剂。
[0070]
例如，基板放置板40可以配置成：使得通过构成集成的供应和排放端口50的公共管线510和公共端口部分520供应的、用于初始加压的超临界流体由基板放置板40阻挡，并且防止其直接喷射到基板w上。
[0071]
更具体地，如所例示的，图6示出了用于初始加压的超临界流体的扩散路径，以及图8示出了其中溶解有有机溶剂的混合流体的排放路径，当完成干燥过程后打开室时被重新引入的颗粒可以由基板放置板40阻挡，该基板放置板对于放置作为干燥过程的对象的基板w是必不可少的，在干燥过程开始时可防止用于初始加压的超临界流体直接流向基板w的表面，以防止在基板w上形成图案塌陷，从而可防止可能包含在用于初始加压的超临界流体中的颗粒积聚在基板w上或者可减少颗粒的积聚量，由于基板放置板40所占据的体积，可减小室的工作体积，并且可缩短干燥处理时间。
[0072]
集成的供应和排放端口50是形成为从下部壳体20的侧表面24延伸到下部壳体20的中心区域28、并且面对下部壳体20的中心区域28中的基板放置板40的组件，并且集成的供应和排放端口50提供用于初始加压的超临界流体的供应路径和混合流体的排放路径，其中，在通过上部供应端口供应的用于干燥的超临界流体进行干燥之后，残留在基板w 60上的有机溶剂溶解在用于干燥的超临界流体中。
[0073]
单个集成的供应和排放端口50可以提供用于初始加压的超临界流体的供应路径和用于混合流体的排放路径(其中，干燥后残留在基板w上的有机溶剂溶解在用于干燥的超临界流体中)，使得超临界流体可以被引导为对称地流动，并且可以被供应和排放以均匀地分散在室内，从而提高基板的干燥效率。
[0074]
例如，集成的供应和排放端口50可以包括公共管线510和公共端口部分520，公共管线形成为从下部壳体20的侧表面24延伸到中心区域28，以及公共端口部分形成为与下部壳体20的中心区域28中的公共管线510连通并面向基板放置板40。根据上述构造：1)用于初始加压的超临界流体通过公共管线510和公共端口部分520从室的外部供应到室的内部，也就是说，供应到由上部壳体10和下部壳体20密封的干燥空间，以及2)其中有机溶剂溶解在用于干燥的超临界流体中的混合流体通过公共端口部分520和公共管线510从室的内部的干燥空间排放到室的外部。
[0075]
上部供应端口60是形成为在上部壳体10的中心区域中的、面对基板放置板40的组件，以提供用于干燥的超临界流体的供应路径。
[0076]
基板放置板支撑件70是这样的组件：其一个端部联接到下部壳体20的底表面22，而另一个端部联接到基板放置板40，并且在支撑基板放置板40的同时将基板放置板40与下部壳体20的底表面22分离。
[0077]
例如，由于基板放置板支撑件70而存在于下部壳体20的底表面22和基板放置板40之间的第一分离空间r1可以用于引导通过集成的供应和排放端口50供应的用于初始加压的超临界流体沿着基板放置板40的下表面移动，并逐渐扩散到其中放置基板w的处理区域中。
[0078]
基板支撑件80是这样的组件：其一个端部联接到基板放置板40的上表面，而另一个端部联接到基板w，并且在支撑基板w的同时将基板w与基板放置板40的上表面分离。
[0079]
例如，由于基板支撑件80而存在于基板放置板40的上表面和基板w之间的第二分离空间r2可以用于将基板w的下表面暴露于通过集成的供应和排放端口50供应的用于初始加压的超临界流体、以及暴露于通过上部供应端口60供应的用于干燥的超临界流体，从而可缩短干燥处理时间。
[0080]
壳体驱动器90可以是用于打开或关闭壳体的单元，并且可以通过在完成干燥过程后驱动下部壳体20以将下部壳体20与上部壳体10分离来打开室，或者可以通过在开始干燥过程时驱动下部壳体20以将下部壳体20联接到上部壳体10来关闭室。在附图中，壳体驱动器90示出为驱动下部壳体20，但是这仅是示例，并且壳体驱动器90可以配置成驱动上部壳体10。
[0081]
例如，用于初始加压的超临界流体和用于干燥的超临界流体可以包括二氧化碳(co2)，并且有机溶剂可以包括醇，但是本发明不限于此。作为具体示例，醇可以包括甲醇、乙醇、1
‑
丙醇、2
‑
丙醇(ipa)或1
‑
丁醇，但是本发明不限于此。
[0082]
例如，根据本发明的实施例，根据在基板干燥室中执行的超临界干燥技术，通过向其中表面在室中由有机溶剂诸如醇润湿的基板w供应超临界二氧化碳，基板w上的醇溶解在超临界二氧化碳流体中。然后，通过从室中逐渐排出其中溶解有醇的超临界二氧化碳流体，可以干燥基板w而不会出现图案塌陷。
[0083]
[附图标记]
[0084]
1：基板干燥室
[0085]
10：上部壳体
[0086]
20：下部壳体
[0087]
22：底表面
[0088]
24：下部壳体的侧表面
[0089]
28：中心区域
[0090]
30：密封部分
[0091]
40：基板放置板
[0092]
50：集成的供应和排放端口
[0093]
60：上部供应端口
[0094]
70：基板放置板支撑件
[0095]
80：基板支撑件
[0096]
90：壳体驱动器
[0097]
110：上部加热器
[0098]
201、202、203、204：加热单元
[0099]
210：下部加热器
[0100]
220：孔
[0101]
510：公共管线
[0102]
520：公共端口部分
[0103]
c:耦合表面
[0104]
r1：第一分离空间
[0105]
r2：第二分离空间
[0106]
w：基板。