KR100199681B1 - 처리제 공급장치 - Google Patents
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Abstract
처리제를 처리장치로 공급하는 장치는 액체 처리제를 저장하는 탱크와 탱크속에 구비되어 나선형 관에 의해 형성되는 열교환기를 가지고 있다. 질소가스(N2가스)가 탱크 속으로 도입되어 액체 처리제를 증발시킨다. 물은 열교환기의 하부에 연결된 유체 도입관으로부터 열교환기의 나선형관을 통해 열교환기의 상부에 연결된 유체 배출관으로 공급된다. 열교환기에서 물과 액체 처리제 사이의 열교환은 매우 효율적으로 수행된다. 전기를 사용하지 않아 안정성이 매우 높다.
버블링 공정에 의해 기체상태로 변화되는 액체 처리제의 온도는 효율적으로 제어되며, 탱크속에서 기화된 처리제의 농도는 안정화된다.
Description
제1도는 본 발명의 일실시예에 따른 HMDS 공급장치를 사용하는 AD처리 장치를 포함하는 시스템의 개략도.
제2도는 제1도에 도시된 HMDS 공급장치의 개략 평면도.
제3도는 제1도에 도시된 HMDS 공급장치의 단면도.
제4도는 제1도에 도시된 HMDS 공급장치의 정면도.
제5도는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 HMDS 공급장치의 개략도.
제6도는 본 발명의 실시예에 따른 HMDS 공급장치를 사용하는 AD처리 장치를 포함하는 시스템의 개략도.
제7도는 제6도에서처럼 그 내부가 분할수단에 의해 구분된 탱크를 갖는 HMDS 공급장치의 개략도.
제8도는 제7도에 도시된 분할수단의 사시도.
제9도는 제7도에 도시된 바와 같은 HMDS 공급장치의 또다른 실시예의 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 처리장치 2 : HMDS 공급장치
3 : 탱크 4 : 버블발생기
11 : 나선형관 12 : 열교환기
13 : 유체도입관 14 : 유체 배출관
15 : 부유센서 21 : 커버부재
24 : 주입구 32 : HMDS 공급관
41 : 챔버 42 : 재치대
100 : 액체 HMDS 102 : 제어기
본 발명은 처리제를 공급하기 위한 장치에 관한 것이다.
처리제 공급장치를 반도체 장치과 같은 제품의 제조공정에 사용된다. 공급장치를 사용하여 액상 처리제는 버블링공정 등에 의해 캐리어가스와 함께 혼합되도록 기화되며, 캐리어가스뿐만 아니라 기화된 처리제는 반도체 웨이퍼와 같은 제품을 처리하기 위해 장치에 공급된다. 하이드로포볼릭(hydrophobolic)처리를 수행하거나 그와 유사한 처리를 수행하여 반도체 웨이퍼의 표면처리를 하기 위해 사용되는 HMDS(헥사메틸디실라잔)는 처리액 공급장치에 의해 반도체 웨이퍼의 표면상에 분사된다.
분사는 반도체 웨이퍼 처리의 균일성을 증진하기 위해 반도체 웨이퍼의 전체표면에 균일하게 수행되어야 한다. 그렇게 하기 위해 질소가스와 같은 캐리어가스속에 처리제로서의 기화된 HMDS의 양은 설정치로 유지되어야 한다. 캐리어가스를 액체처리제에 불어넣어 버블링을 수행하기 위해 액체 처리제의 온도를 설정치로 유지함에 의해 처리제의 기화량을 제어하는 방법 혹은 송풍되는 캐리어가스의 양을 제어하는 방법이 제한되어 왔다.
그러한 종래의 기술들은 일본국 공개특허출원 공보 제4-164325호, 일본국 공개특허출원 공보 제4-222601호, 일본국 공개특허출원 공보 제5-283340호 등에 개시되어 있다. 종래기술은 처리액을 포함하고 있는 탱크를 가열하기 위해 탱크 외측에 구비되어 전력이 공급되는 가열수단을 포함하고 있다. 가열수단은 가열된 액체의 온도를 조절함에 의해 처리제의 증발량을 제어하도록 탱크속의 처리액을 가열한다.
이러한 기술에서는 가열수단이 탱크 외측에 구비되기 때문에 열은 탱크 주변으로 복사되어 열효율을 저하시킨다. 종래기술은 주변기구나 장치들이 발생된 열에 의해 나쁜영향을 받으며, 처리제 공급장치 자체도 너무 커진다. 또한 열이 탱크를 통해 전달되기 때문에 가열수단으로부터 액체 처리제에 이르는 열전달 효율이 좋지 못하다. 따라서 액체 처리제의 온도가 설정치로 세트되었을때 과부족으로 인한 큰 변화가 일어나며, 액체 처리제의 온도를 설정치로 세트하는데 많은 시간이 걸린다. 결론적으로 일정시간의 처리량이 낮아진다. 처리액이 HMOS와 같은 가연성 물질일때 누설되었다고 하면 불의의사고가 일어나게 된다. 따라서 처리제 공급장치를 개선할 필요가 있는 것이다.
캐리어가스로서 질소가스와 탱크내에 함유된 기화 처리제(HMDS)에 공급되어 버블링이 수행된다. 종래기술은 액체처리제의 상부 레벨 또는 표면이 버블링에 의해 발생된 액체상면의 흔들림 또는 뒤틀림때문에 용이하고 정확하게 제어되지 않는다는 문제점을 가지고 있다. 특히 종래의 처리제 공급장치에서는 액체 처리제의 상면 레벨이 상부 센서 및 하부 센서와 같은 다수의 센서에 의해 검지되었다. 상하부센서들을 사용할때 양 센서 사이에는 갭이 존재한다. 탱크속에서 HMDS의 상면 레벨의 변화는 매우 크다. 이러한 면에서, 증발된 HMDS의 밀도(HMDS의 증발밀도)는 일정하지 못하고, HMDS는 종래의 처리제 공급장치에서 안정적으로 공급되지 못한다. HMDS의 초고밀도에서는 이슬응축이 공급관의 내면상에 그리고 처리장치의 내면상에 발생되어 입자오염의 원인이 된다. HMDS의 초고밀도를 방지하기 위해 별도의 희석라인이 구비된다면 처리장치는 복잡해지고 원가절감이 어렵게 된다.
본 발명의 목적은 탱크속의 액체 처리제의 온도를 효율적으로 제어하고, 기화된 처리제의 밀도를 안정화시키고, 주위에 악영향을 주지않고 안전하게 작동되며, 콤펙트한 구조를 갖는 처리제 공급장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 화학적으로 안전된 가스가 처리제를 함유한 탱크속으로 도입되며, 액체 처리제가 가스에서 증발되며, 증발된 액체 처리제가 처리제 공급시스템으로 공급되게 한 처리제 공급장치에 있다. 상기 장치는 관내에서 열교환기의 하부에서 상부로 흐르는 유체와 처리제 사이의 열교환을 수행하는 열교환기를 가지고 있다.
액체 처리제를 함유한 탱크내에 관형 열교환기를 설치하여 관속을 흐르는 유체와 처리제 사이에 액체-액체 열교환 또는 기체-액체 열교환을 가능하게 하므로 처리제의 온도조정을 매우 효율적으로 수행할 수 있게 된다. 열교환기 자체가 탱크속에 구비되기 때문에 열이 직접 외부장치에 복사되지 않는다. 이 장치는 전력으로 가열되는 가열시스템을 채용하지 않고 처리제는 불이 붙지 않는다. 따라서 장치는 안전하다.
열교환기의 관속에 있는 유체는 열교환기의 하부로부터 상부로 흐른다. 이렇게 설치되어 액체 처리제의 양이 감소하고 그 상면의 레벨이 낮아진다 할지라도 열교환은 열교환기 내에서 아직 열교환이 이루어지지 않은 유체의 부분에서 수행되므로 높은 효율로 용이하게 온도를 제어할 수 있게 된다. 유체의 열은 매우 높은 효율로 액체 처리제로 전달될 수 있어서 액체 처리제의 온도가 용이하고 효율적으로 제어된다. 또한 탱크 주위의 기구들과 장치들도 열에 의한 악영향을 받지 않는다. 액체 처리제가 가연성일지라도 점화되지 않으며 안전하게 사용된다. 또한 열교환기가 탱크속에 구비되어 있기 때문에 공급장치가 소형으로 될 수 있다. 액체 처리제를 함유한 탱크는 화학적으로 안정한 가스가 탱크속으로 도입될 수 있고, 액체 처리제가 탱크속에서 가스와 혼합되도록 증발될 수 있으며, 증발된 처리제가 처리제 공급시스템으로 공급되도록 구성되어 있다. 관형 열교환기는 유체가 열교환기의 하부에서 상부에 이르는 열교환기를 형성하는 관속을 흐르도록 탱크속에 구비되어 있다. 유체는 또한 처리장치의 온도제어를 위해 사용되는 것이기 때문에 처리장치에 사용되는 것외의 어떤 다른 특별한 유체를 사용한것이 필요하다.
따라서 유체는 효과적으로 사용될 수 있으며 운영비도 절감할 수 있다.
탱크는 액체 처리제를 저장할 수 있고, 캐리어가스를 공급받을수 있으며, 탱크속의 액체 처리제로부터 증발된 처리제가 처리장치에 공급될 수 있도록 구성되어 있다. 탱크의 내부를 다수의(예를들어, 2)구획으로 분할하고, 액체 처리제의 상면이 좀더 정지된 상태로 함에 의해 액체 처리제의 상면 레벨이 보다 정확하게 측정된다. 다시말해, 캐리어가스가 탱크의 분할된 내부의 일부분으로 공급되고 탱크에 저장된 액체 처리제의 상면 레벨이 다른 부분에서 측정되었을때 액체처리제의 상면에 흔들림이나 뒤틀림이 거의 일어나지 않고, 상면 레벨이 좀더 안정된 상태로 측정될 수 있다.
본 발명의 또다른 목적 및 장점들은 후술될 것이며, 일부는 하기 설명으로부터 명백하게 되거나 본 발명을 실시함에 의해 지독될 수도 있다. 본 발명의 목적 및 장점들은 특히 첨부된 청구범위에 지적된 수단과 조합들에 의해 실현되고 달성될 수 있다.
명세서의 일부를 구성하는 첨부도면들은 현상태에서 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하고 있으며, 상술한 일반적인 설명 및 후술될 바람직한 실시예의 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하는데 도움을 줄것이다.
본 발명에 따른 제1실시예를 제1도 내지 제4도를 참고로 서술하고자 한다. 본 실시예에서는 제1도에 도시된 바와 같이 반도체 웨이퍼(이하 간단히 웨이퍼라함)와 같은 피처리체상에 필요한 처리를 수행하도록 처리장치(가스처리장치)(1)에 기화된 HMDS(헥사메틸디실라잔)와 같은 기화 처리제를 공급하는 HMDS 공급장치(2)에 적용된 것이며, 상기 처리는 AD처리(흡착처리;포토레지스트와 웨이퍼의 밀착성 및 고착성을 향상시키는 포토레지스트 코팅 프로세스의 전처리)와 같은 것이다.
본 발명은 후술될 실시예들에 제한되는 것은 아니며, HMDS공급장치의 탱크외에 레지스트 액체탱크, 디벨로퍼탱크 등과 같은 탱크에도 적용가능한 것임을 알아야 한다.
제1도는 내지 제3도에 도시된 바와 같이, HMDS공급장치(2)는 액체HMDS(100)를 저장하는 탱크(3)를 가지고 있으며, 이는 처리액 또는 HMDS에 대해 높은 화학적 저항성을 갖는 PFA(퍼플로알콕시 불소수지)로 제조된다. 탱크(3)의 저부에는 다공성 재료로 만들어진 버블발생기(4)가 구비되어 있다. 질소가스(N2가스)와 같은 캐리어가스가 탱크(3)의 저부 외측에 구비된 접속체(5)로부터 버블발생기(4)로 공급될때 N2가스의 미세한 버블들이 탱크(3) 속에 있는 액체 HMDS(100)에 발생되며, HMDS의 부분이 증기의 형태로 N2버블들과 혼합된다.
제1도에 도시된 바와 같이, 탱크(3) 내부로 공급된 질소가스(N2가스)의 양, 즉 버블의 양은 일단이 접속체(5)에 그리고 타단이 가스소스(도시안됨)에 연결된 질소가스(N2)공급관(6)에 구비된 MFC(매스플로우 컨트롤러:유량제어장치)에 의해 설정치로 제어될 수 있다.
따라서, MFC(7)에 의한 질소가스(N2가스)의 유량제어는 HMDS(100)의 증발량을 제어가능하게 해준다.
선택적으로 질소가스(N2가스)의 온도는 HMDS(100)의 증발량을 조정하기 위해 직접 제어되어도 좋다.
탱크(3)속에는 나선형관(11)으로 형성된 열교환기(12)가 수납되어 있으며, 이관(11)은 탱크(3)와 동일 재질로 만들어지거나 HMDS에 대해 높은 화학적 저항성을 갖는 PFA로 만들어진다. 실온 또는 일정온도와 같이 설정온도로 유지되는 물(H2O)과 같은 유체가 열을 HMDS(100)에 전달하도록 탱크(3)속에 있는 액체 HMDS(100)의 하부로부터 액체 HMDS(100)의 상면을 향해 나선형관(11)속에서 위로 흐르도록 되어 있다. 만일 유체가 나선형관(11)속에서 위로 흐르지 않는다고 하면 액체 HMDS의 저부주위와 상부 레벨 주위사이에는 온도차가 존재하게 된다. 그러나 유체의 상향 이동은 전체 액체 HMDS(100)의 온도를 균일하게 해준다.
열교환기(12)의 하부는 탱크(3)의 외부로 신장된 유체 도입관(13)에 연결되어 있다. 열교환기(12)의 상부는 역시 탱크(3)의 외부로 신장된 유체 배출관(14)에 연결되어 있다. 제3도에 도시된 바와 같이, 나선형 열교환기(12)는 그 상부가 탱크(3)속의 액체 HMDS(100)의 상한 레벨(HL)아래에 설치되고, 그 하부가 액체 HMDS(100)의 하한 레벨(LL)위에 설치되도록 한다.
본 실시예에 다른 교환기(12)의 나선구조는 예를들어 탱크(3)속에 저장된 액체 HMDS(100)의 양을 측정하기 위해 탱크(3)속에 구비된 부유 센서(15)의 수직 이동을 제한하지 않는다.
탱크(3)속에 저장된 액체 HMDS(100)의 상면 레벨이 부유 센서(15)에 의해 검지되어 그 신호는 제어기(102)로 입력된다.
커버 부재(21)는 제3도에 도시된 바와 같이 밀봉 부재(22)와 로크부재(23)에 의해 탱크(3)의 상부에 형성된 개구에 밀봉결합된다. 커버부재(21)에는 탱크(3)속으로 액체 HMDS를 주입하기 위한 주입구(24)와, 미화된 HMDS를 탱크(3)로부터 상술한 처리장치(1)로 공급하기 위한 공급공(25)과, 탱크(3)의 내부가 외부 대기와 연통되도록하는 대기공(26)과, 통상마개에 의해 막혀있는 예비공(27)등이 형성되어 있다.
제1도에 도시된 바와같이, 탱크(3)속으로 HMDS를 도입하고 차단하기 위한 밸브(31)와 같은 개폐수단이 구비된 HMDS공급관(32)은 주입구(24)에 연결된다.
공급공(25)에는 절환밸브(33)를 구비한 공급관(34)이 연결되며, 이절환 밸브(33)는 처리가스(HMDS가스)가 처리장치(1)로 공급되는 상태및 관(34)의 내부가 환기되는 상태를 선택적으로 취한다.
대기 도입관(35)은 개폐밸브(101)를 통하여 대기공(26)에 연결되어 있으며, 이 밸브(101)는 탱크(3)의 내부를 밀봉 폐쇄하는 상태 및 탱크(3)의 내부를 외부 대기와 연통되는 상태를 선택적으로 취한다.
밸브(31), 절환 밸브(33) 및 개폐 밸브(101)는 제어기(102)에 의해 설정 시각에 따라 독립적으로 개폐된다.
공급관(34)은 처리장치(1)의 챔버(41)의 정부와 연통된다. 재치대(42)는 챔버(41)의 저부에 설치된다.
파이핑 시스템, 즉 도입관(35), 공급관(34), 통로(110)(제6도) 및 HMDS 공급관(32)이 커버부재(21)에 연결되어 있기 때문에 탱크(3)는 용이하게 교체될 수 있으며 보수 시간이 단축될 수 있다.
공급관(34)으로부터 공급된 기화HMDS는 재치대(42)상에 있는 웨이퍼(W)위에 균일하게 분사된다. 챔버(41)속의 재치대(42)에는 웨이퍼(W)를 설정온도로 가열하기 위해 히터(103)와 같은 가열장치를 구비하고 있다. 웨이퍼(W)의 AD처리는 가열장치에 의해 설정치로 유지되는 웨이퍼(W)의 온도로 기화된 HMDS를 웨이퍼(W)상에 분사함에 의해 수행된다.
처리후의 가스를 배출하기 위해 환기관(43)의 지관들이 처리장치(1)의 챔버(41) 저부에 형성된 관통공들에 연결된다. 챔버(41)내부를 음압으로 하기 위해 공기 배출형 진공장치(공기압식 진공펌프)(44)와 같은 진공 장치가 개폐밸브(45)를 통해 환기관(43)에 연결되어 있다. 압력 구동공기를 공급하기 위한 구동 공기 공급관(46)은 개폐밸브(47)를 통해 진공장치(44)에 연결된다.
제4도에 도시된 바와같이, 유체 도입관(13)과 유체 배출관(14)은 각각 접속체(51,52), 관(53,54)에 고정된 스테이(55,56)및 지지부재(57)에 의해 관(13,14)에 연결된 유체 공급관(53) 및 환기관(54)을 통해 커버 부재(21)에 의해 지지된다. 따라서, 진동이 일어날때 유체 도입관(13), 유체 배출관(14)그리고 열교환기(12)의 나선형관(11)들은 탱크(3) 및/또는 다른 부품에 접촉되지 않으며, 관(13,14)들이 관통하는 탱크(3)의 천공부에 과부하가 가해지지 않아서 관(13,14)들에 손상을 주지 않는다.
제1도에 도시된 바와같이, 웨이퍼(W)상에 또다른 처리를 수행하기 위해 처리 장치의 온도를 조정 및/또는 냉각하는 물은 유량 제어장치(61) 및 온도 조절장치(62)를 통해 유체 공급관(53)으로 공급된다.
AD처리를 수행하기 위해 처리장치(1)의 주위에는 통상 후처리인 포토레지스트를 코팅하고 세정하기 위한 처리 장치와 같은 다양한 처리장치들이 설치된다. 제1도에 도시된 바와같이, 본 실시예에서 그런 다른 처리장치의 온도를 조절하고 냉각시키기 위해 사용되는 물은 또한 열교환기(12)의 냉각재로도 사용된다. 즉 레지스트액, 현상액 또는 세정액과 같은 처리액체를 웨이퍼(W)상에 떨어지도록 처리장치(72,73)의 노즐(71)의 온도를 조절하기 위해 그리고 서셉터(74)상의 웨이퍼(W)를 열처리하기 위해 처리장치(75,76)내의 서셉터(74)를 냉각시키기 위해 펌프(77)에 의해 공급되는 물은 냉각액으로 재사용된다. 처리 장치(76)속의 서셉터(74)를 통과한 물은 유체 도입관(13)을 통해 열교환기(12)속을 흐른다.
선택적으로, 흐름 루트는 열교환기(12)를 통과한 물이 처리장치(72,73,75,76)를 통해 흐르도록 변경될 수 도 있다.
본 실시예에 다른 HMDS공급장치(2)와 그 주변장치 및 기구들은 상술한 바와같이 구성되어 있다. HMDS(100)는 다음과 같이 웨이퍼(W)상에 AD처리를 수행하기 위해 처리장치(1)로 공급된다. 제어기(102)에 의해 개폐 밸브(45,47)가 개방된다. 압력구동공기가 구동공기 공급관(46)으로부터 진공장치(44)로 공급되며, 처리장치(1)의 챔버(41)속에 가스가 흡입 및 배출되어 챔버(41)내의 압력이 감소한다. 그런다음 개폐밸브(7)가 개방되어 버블 발생기(4)로부터 탱크(3)의 내부로 질소가스(N2가스)를 도입한다. 도입된 질소가스 (N2가스)는 HMDS(100)속에서 미세한 버블로서 상류하게 되며, HMDS(100)부분은 증발되어 N2버블과 혼합된다. HMDS와 혼합된 질소가스(N2가스)는 공급관(34)으로부터 처리장치(1)의 챔버(41)내로 공급되며, 설정된 온도로 가열된 재치대(42)상에 위치한 웨이퍼(W)위로 송풍된다. 이런식으로 웨이퍼(W)상에 AD처리가 수행된다. 이 경우에 공급된 HMDS(100)의 양은 설정치로 유지되어야 한다. 그렇게 하기 위해 탱크(3)속에 있는 HMDS(100)의 온도는 23의 실온과 같이 설정치로 유지되어야 하며 HMDS의 증발량은 질소가스(N2가스)의 유량 제어와 함께 제어된다. 본 실시예에서, 탱크(3)에 구비된 열교환기(12)는 예를들어 23의 온도로 가열되어 열교환기(12)의 관(11)을 통해 흐르고 있는 물(H2O)과 액체 HMDS(100)사이에서 항상 열교환을 수행하며, 이 물로 인해 온도는 매우 안정되게 설정치로 유지된다. 물은 열교환기(12)의 관(11)을 통해 상류하기 때문에 열은 탱크(3)속에서 물부분과 HMDS(100)사이의 열교환을 하기 위해 계속 제어된 온도를 유지하는 물부분으로부터 HMDS로 복사된다. 따라서 HMDS(100)의 온도는 용이하게 제어되어진다.
열교환기(12)는 탱크(3)속에 있는 HMDS(100)속에 설치되어 있기 때문에 열교환기(12)는 다른 부분과 열교환을 하지 않으므로 HMDS(100)의 온도를 매우 효율적으로 제어 및 유지할 수 있다. 추가로 열은 열교환기(12)로부터 직접 주변의 장치 및 기구들로 복사되지 않는다. 열교환기(12)를 통해 흐르는 물은 HMDS(100)와 같은 가연성 액체의 안전한 사용을 보장해주며, 액체의 취급을 용이하게 해준다. 또한 HMDS공급장치(2)는 콤팩트한 구조를 가지며, 종래의 HMDS공급장치처럼 별도의 가열수단을 갖지 않아도 된다. 따라서 주변장치 및 기구들의 설계 자유도가 증진된다.
본 실시예에서, 열교환기(12)를 구성하는 관의 나선형 배열은 HMDS(100)와의 넓은 접촉면을 갖게하여 열교환 효율을 강화하고 부유센서(15)의 수직 운동을 규정해준다. 열교환기(12)를 구성하는 관은 항상 나선형으로 할 필요는 없으며 다른 적합한 모양을 가질수도 있다는 것을 알아야 한다.
본 실시예에서 열교환기(12)에 사용된 물은 또다른 처리장치(72,73,75,76)들을 조절 및/또는 냉각하는 물로 사용된다. 따라서, 열교환만을 위해 사용되는 물은 필요치 않으며, 전체적인 시스템은 불필요한 부분이 없다.
제1실시예에서 탱크(3)의 주변벽을 관통하는 유체 도입관(13)과 유체 배출관(14) 대신에, 제5도에 도시된 바와같이 캡 또는 커버부재(21)를 관통하는 유체 도입관(81)과 유체 배출관(82)들이 사용될 수도 있다. 이러한 배치는 탱크(3)어셈블리의 구조를 단순화해주며, 강도를 높여주고 모양도 개선된다. 또한 탱크(3)및 관(81,82)들의 보수도 용이하게 된다.
각각의 처리 장치에 대해 화학적으로 안전된 가스는 예를들면 질소가스(N2가스)이다. 한편 헬륨가스(H2가스)나 아르곤 가스(Ar가스)와 같은 다른 종류의 불활성 가스가 사용될 수도 있다. HMDS공급장치에 흐르는 유체는 액체 일수도 있고 기체일수도 있다. 유체는 화학적으로 안정한 물질이어서 유체가 처리액체와 접촉할때 철이액과 반응하지 않는것이 바람직하다.
상기 두 실시예는 HMDS공급장치에 적용이 되었지만 본 발명은 탱크속의 처리액으로부터 또다른 처리장치로 증발된 처리제를 공급하기 위한 장치에도 적용될 수 있다. 그러한 경우, 처리액의 온도는 설정치로 세트되어 유지될 수 있다. 따라서 본 발명은 용액 또는 그와같은 액체를 함유하는 레지스트 액체 자기분말, 액체 디벨로퍼와 같은 액체 화학제를 공급하기 위한 장치에 적용가능하다.
또다른 실시예에 따른 처리제 공급장치가 제6도를 참고로 서술된 것이다. 상기 제1및 제2실시예와 실제로 동일한 본 실시예의 요소 및 부품들은 동일한 참고 번호 및 기호들로 표시된다.
처리제 공급장치는 액체 HMDS(100)에 대해 높은 화학적 저항성을 갖는 PFA(퍼플로알콕시 불소수지)로 만들어졌으며 액체 HMDS(100)를 담고 있는 밀봉 탱크(3)를 갖는 HMDS공급장치(2)이다. 처리액으로서 액체 HMDS는 HMDS공급관(32)을 통해 탱크(3)의 내부로 공급된다.
HMDS공급관(32)상에는 밸브(31)가 구비되어 있으며, 탱크(3)의 내부로 공급된 HMDS (100)의 양은 밸브(31)를 개폐함에 의해 제어된다. 탱크(3)속에 담겨있는 HMDS액체의 상부 표면 근처에는 탱크(3)속의 액체 HMDS(100)의 상면 레벨을 측정하기 위해 부유 센서(15)가 구비되어 있다. 부유센서(15)에 의해 측정된 액체 HMDS(100)의 상면 레벨 신호는 제어기(102)로 입력된다. 이에따라 제어기(102)로부터 개폐신호가 밸브(31)로 출력된다. 부유 센서(15)는 탱크(3)속에 있는 HMDS(100)의 상면 레벨을 측정하여 밸브(31)로 적합한 신호를 출력하므로 액체 HMDS(100)의 상부 표면은 항상 설정된 높이를 유지한다.
HMDS(100)의 상면 높이는 부유센서(15)의 히스테리시스 특성에 의해 결정되며, HMDS(100)의 상면높이 편차는 대체로 매우 적다.
탱크(3)속으로 들어가는 캐리어 가스로서 질소가스(N2가스)를 공급하기 위한 관(110)은 캡(21)의 공(27)을 통해 탱크(3)의 상부에 연결된다. 관(100)상에는 탱크(3)속으로 공급되는 질소가스(N2가스)의 유량을 제어하는 작동을 하는 유량 제어기(111)가 구비되어 있다. 관(100)의 상류부분에는 온도 조절장치(112)가 구비되어 관속의 질소가스(N2가스)의 온도를 설정치로 세트한다.
HMDS(100)는 HMDS공급관(32)을 경유하여 탱크(3)속으로 공급된다. 밀봉탱크(3)속에서 HMDS(100)는 포화상태로 처리가스를 형성하기 위해 증발된다. 이경우에 탱크(3)속의 액체 HMDS(100)의 상면 레벨이 부유센서(15)에 의해 측정되고 밸브(31)가 제어기(102)에 의해 개폐되어 액체 HMDS(100)의 상면 레벨은 항상 정해진 높이를 유지하게 된다.
기화된 HMDS(100)인 처리가스가 탱크(3)속에 발생됨에 의해 음압이 발생한후, 유량 제어기(111)는 탱크(3)속으로 질소가스(N2가스)를 공급하기 위해 작동된다. 탱크(3)속에서 발생된 처리가스를 동반한 질소가스(N2가스)는 탱크(3)와 처리장치(1)를 연결하는 공급관(34)을 통해 음압화에 의해 처리장치(1)속으로 처리가스와 함께 흡입된다.
이런 식으로 처리가스는 처리장치(1)에 도입되어 재치대(42)에 있는 웨이퍼(W)위로 분사되어 AD처리를 수행하게 된다.
이러한 경우 AD처리를 균일하게 수행하기 위해 처리장치(1)로 도입된 처리가스의 농도는 설정치로 유지될 필요가 있다. 일정한 농도를 유지하기 위해 탱크(3)속에서 발생된 HMDS의 증발량은 캐리어 가스로서 질소가스(N2가스)의 유량을 제어 및/또는 탱크(3)속으로 도입된 질소가스(N2가스)의 온도를 제어함에 의해 조절될수 있다.
또한 처리가스의 농도는 탱크(3)의 외측에서 열을 공급 또는 제거하거나, HMDS(100)의 온도를 설정치로 조절함에 의해 제어될 수 있다.
웨이퍼(W)상에 AD처리를 종료한 후 다시 질소가스(N2가스)는 공급관(34)을 통해 처리장치(1)속으로 공급된다. 본 실시예에서는 버블링작용이 일어나지 않으므로 액체 HMDS(100)의 상면은 흔들리지 않고 정지된 상태를 유지한다. 따라서 액체 HMDS의 상면 레벨은 정확하게 부유센서(15)에 의해 측정된다. 결론적으로 액체 HMDS(100)의 상면 레벨은 항상 일정하게 유지되고 안정된 양의 처리가스가 증발된다. 또한 일정한 농도를 갖는 처리가스가 처리장치(1)에 공급된다.
제7도에 도시된 바와같이, HMDS공급장치(2)의 탱크(3)속에 분할수단(120)이 구비되어 있을때 액체 HMDS(100)의 상면은 보다 정확하게 측정될 수 있다.
제7도에서, 제1실시예와 동일한 구조를 갖는 나선형 관(11)은 혼돈을 피하기 위해 점선을 나타냈다. 나선형관(11)은 분할수단(120)의 관형부(123)주위에 감겨진다. 관형부(123)는 액체가 흐르도록 관형부의 내외측을 연통하기 위해 다수의 경사진 통공(123a)을 가지고 있어서 관형부(123)내측의 액체가 관형부(123)외측의 액체 온도와 동일한 온도로 유지된다.
제8도에 도시된 바와같이, 분할수단(120)은 중심공(122)을 갖는 디스크형 수평부 또는 수평판(121)과 중심공(122)과 연통되도록 수평부(121)의 저면과 공축으로 연결된 관형부(123)로 구성되고 있다. 제7도에서 도시된 바와같이, 수평부(121)는 탱크(3)속에 있는 액체 HMDS(100)의 상부 레벨(L)위에 설치되며, 관형부(123)의 하부는 액체 HMDS(100)속에 잠겨 있다. 이런식으로 탱크(3)의 내부는 분할수단(120)에 의해 다수의 구역, 예를들면 두개의 구역으로 분할되어 있으며, 그중 한 구역은 수평부(121)아래에 있고, 탱크(3) 속의 관형부(123)외측에 있는 구역(A)이고, 그중 다른 구역은 수평부(121)위에 있고, 관형부(123)의 내측 중공부를 포함하는 구역(B)이다.
분할 수단(120)에 의해 관(110)은 탱크(3)속의 한 구역이며, 관형부(123)외측 수평부(121)아래에 있는 구역(A)으로 개방될 수 있으며, 분할수단(120)에 의해 분리된 구역(A)으로 질소가스(N2가스)를 공급할 수 있게 된다. 액체 HMDS(100)의 상면 레벨을 측정하기 위한 부유센서(15)는 관형부(123)의 내측 중공부의 탱크(3)속의 수평부(121)위의 부분으로 이루어진 구역(B)의 일부인 관형부(123)의 내측 중공부에 구비되어 있다.
이렇게 하여 본 실시예에서는 질소가스(N2가스)가 관(110)으로 부터 공급될때, 탱크(3)속에 있는 관형부(123)외측 그리고 수평부(121)의 아래에 있는 구역(A)에서 액체 HMDS의 상면에 생기는 파동이 분할수단(120)에 의해 구역(A)로 부터 분리되어 관형부(123)의 내측 중공부와 수평부(121)위의 탱크(3)의 일부로 이루어진 구역(B)에 전달되지 않기 때문에, 질소가스(N2가스)가 탱크(3)로 공급될때, 액체 HMDS의 상면에 주어지게 될 역효과를 제거할 수 있게 되는 장점이 있다. 만약 액체 HMDS가 HMDS공급관(32)에서 탱크(3)로 공급될때 액체 HMDS(100)에 파동이 발생한다고 해도, 그 파동은 액체 HMDS(100)의 상면 정지상태에는 영향을 주지 못한다. 따라서 부유센서(15)는 상면레벨을 정확하게 측정할 수 있게 된다. 이런식으로, 본 실시예는 액체 HMDS(100)의 상면을 보다 안정된 상태에서 보다 정확하게 측정할 수 있게 해주며, 처리액체의 레벨을 일정하게 유지할 수 있게 된다. 또한 수평부(121)는 관(110)으로부터 공급된 질소가스(N2가스)가 액체 HMDS(100)의 상면 또는 그 주위로 통과하는 것을 방지해주며, 질소 가스(N2가스)가 공급관(110)으로 직접 들어가는 것을 방지해준다. 다음, 탱크(3)속에서 증발에 의해 발생된 처리가스(HMDS가스)는 공급관(34)으로부터 처리장치(1)로 안정되게 공급된다.
제7도의 HMDS공급장치로부터 수정된 HMDS공급 장치의 또다른 실시예가 제9도를 참고로 서술될 것이다. 제7도의 실시예와 동일한 본 실시예의 요소들은 제7도의 실시예와 동일한 참고번호로 지칭될 것이며, 그 상세한 설명은 생략하기로 한다. 제9도에 도시된 바와같이 HMDS공급장치(2)는 탱크(3)내의 HMDS(100)속에서 캐리어가스의 버블을 일으키고자 하는 것이다. HMDS공급장치(2)는 버블링공정에 의해 발생된 HMDS의 버블(D)이 부유센서(15)가 위치하고 있는 분할수단(120)의 관형부(123) 내측 중공부로 규정된 구역(C)로 들어 가지 못하게한 구조를 가지고 있다. 제7도의 실시예와 유사하게 본 실시예에서는 분할 수단(120)의 관형부(123)가 액체 HMDS(100)속으로 질소가스(N2가스)를 도입함에 의해 일어나는 액체 HMDS(100)의 상면 파동을 배제하게되는 장점이 있다. HMDS(100)가 탱크(3)속으로 액체 HMDS를 공급할때 구역(A)에서 파동을 일으키게 되면, 파동의 효과는 관형부(123)에 의해 방지될 수 있다. 따라서 액체 HMDS의 레벨은 부유 센서(15)에 의해 정확하게 측정되어진다. 이런식으로 본 실시예에서는 액체 HMDS(100)의 상면이 보다 안정된 상태로 보다 정확하게 측정되며, 처리 액체의 레벨을 일정하게 유지할 수 있게 해준다. 또한 수평부(121)는 관(110)으로부터 공급된 질소가스(N2가스)가 액체 HMDS(100)의 상면 또는 그 주위로 통과하는 것을 방지 해주며, 질소가스(N2가스)가 공급관(110)으로 직접 들어가는 것을 방지해 주며, 탱크(3)속에서 증발에 의해 발생된 처리가스(HMDS가스)가 공급관(34)으로부터 처리장치(1)로 안정되게 공급된다.
본 실시예에서 나선형 관(11)을 점선으로 도시된 바와같이 관형부(123)주위에 권추된 대경부와 관형부(123)속에 위치한 소경부를 갖도록 되어 있다. 따라서 관형부(123)의 내외측에 있는 액체들이 동일한 온도로 가열될 수 있게 된다.
본 발명의 또다른 장점 및 수정사항들은 당업계의 숙련공에게 쉽게 이해가 될 것이다. 따라서 보다 넓은 범위에서의 본 발명은 여기서 서술되고 도시된 특정 사항이나 대표적인 장치에 한정되지 않으며, 첨부된 청구범위 및 그들의 등가체에 의해 규정되는 바와같이 전체적인 발명개념을 벗어나지 않고 다양한 수정이 이루어질 수 있음을 알아야 한다.
Claims (23)
- 액체 상태의 처리제를 저장하는 탱크에 화학적으로 안정된 캐리어가스를 도입하여 기화된 상태의 처리제와 혼합하여 기화된 상태의 처리제와 캐리어 가스의 혼합물을 처리제 공급 시스템으로 공급하는 처리제 공급장치에 있어서, 탱크내에 유체를 통과시키는 관형 열교환기를 구비하여 상기 유체와 액체 상태의 처리제 사이에 열교환을 수행하며, 상기 열교환기는 상부와 하부를 가지고 있어서 상기 유체가 하부로부터 상부로 흐르도록한 것을 특징으로 하는 처리제 공급장치.
- 제1항에 있어서, 액체 상태의 처리제는 액체 HMDS, 디벨로핑 액체 및 레지스트 액체로부터 선택된 하나인 것을 특징으로 하는 처리제 공급장치.
- 제1항에 있어서, 상기 캐리어 가스는 비활성 기체를 포함하는 것을 특징으로 하는 처리제 공급장치.
- 제1항에 있어서, 상기 유체는 실온 또는 일정온도의 물인 것을 특징으로 하는 처리제 공급장치.
- 제1항에 있어서, 액체 상태로된 처리제의 상부레벨에서 탱크의 내부를 최소한 캐리어 가스가 도입되는 제1구역과 액체 상태로된 처리제의 상부레벨이 측정되는 제2구역으로 분할하기 위한 분할 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 처리제 공급장치.
- 액체 상태의 처리제를 저장하는 탱크에 화학적으로 안정된 캐리어가스를 도입하여 기화된 상태의 처리제와 혼합하여 기화된 상태의 처리제와 캐리어 가스의 혼합물을 처리제 공급 시스템으로 공급하는 처리제 공급장치에 있어서, 탱크내에 유체를 통과시키는 관형 열교환기를 구비하여 상기 유체와 액체 상태의 처리제 사이에 열교환을 수행하며, 상기 열교환기는 상부와 하부를 가지고 있어서 상기 유체가 하부로부터 상부로 흐르도록하며, 상기 유체는 최소한 하나의 또다른 처리장치의 온도를 조절하기 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 처리제 공급장치.
- 제6항에 있어서, 액체 상태의 처리제는 액체 HMDS, 디벨로핑 액체 및 레지스터 액체로부터 선택된 하나인 것을 특징으로 하는 처리제 공급장치.
- 제6항에 있어서, 상기 캐리어 가스는 비활성 기체를 포함하는 것을 특징으로 하는 처리제 공급장치.
- 제6항에 있어서, 상기 유체는 실온 또는 일정온도의 물인 것을 특징으로 하는 처리제 공급장치.
- 제6항에 있어서, 처리제의 상부 레벨에서 탱크의 내부를 최소한 캐리어 가스가 도입되는 제1구역과 탱크속에 액체상태로 된 처리제의 상부 레벨이 측정되는 제2구역으로 분할하기 위한 분할 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 처리제 공급장치.
- 제6항에 있어서, 상기 최소한 하나의 또다른 처리장치는 레지스트 코팅처리, 디벨로핑처리 및 열처리중 하나를 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 처리제 공급장치.
- 캐리어 가스가 내부로 도입되며 상부레벨을 갖는 액체 처리제를 저장하는 탱크를 포함하며, 탱크 속에서 액체 처리제의 기화로 인해 기화된 처리제를 생성하며, 기화된 처리제를 처리장치로 공급하는 장치에 있어서, 액체 처리제의 상부 레벨에서 탱크의 내부를, 액체 처리제에 의해 점유되는 또는 탱크 내부의 잔여부를 점유하는 탱크 내부의 제1구역과, 제1구역 이외의 탱크 내부 공간으로 규정되는 제2구역으로 분할하는 분할 수단은 포함하며, 상기 캐리어 가스는 제1구역으로 도입되며, 액체 처리제의 상부 레벨은 제2구역에서 측정되는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제12항에 있어서, 액체 상태의 처리제는 액체 HMDS, 디벨로핑액체 및 레지스터 액체로부터 선택된 하나인 것을 특징으로 하는 장치.
- 제12항에 있어서, 상기 캐리어 가스는 비활성 기체를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제12항에 있어서, 상기 유체는 실온 또는 일정온도의 물인 것을 특징으로 하는 장치.
- 제12항에 있어서, 상기 처리장치는 음압하에 AD처리를 수행하는 처리장치인 것을 특징으로 하는 장치.
- 제12항에 있어서, 탱크내에 구비되어 유체를 통과 시키는 열교환기를 포함하여 유체와 처리제 사이에 열교환을 수행하며, 상기 열교환기는 상부와 하부를 가지고 있어 유체가 하부로부터 상부로 흐르도록한 것을 특징으로 하는 장치.
- 기화된 처리제와 캐리어 가스의 혼합물을 처리장치로 공급하기 위한 장치에 있어서, 상부 및 저부벽을 가지고 액체 처리제를 저장하는 탱크와; 액체 처리제속에 설치되며, 액체 처리제의 하부 레벨로부터 상부레벨까지 연장된 관을 포함하는 열교환기와; 관을 통해 흐르는 유체와 액체 처리제 사이에 열교환을 수행하도록 관의 신장된 방향으로 유체가 흐르도록 하기 위해 유체를 열교환기로 공급하는 수단과; 열교환기로 공급되는 유체의 온도 및/또는 유량을 제어하기 위한 수단과; 캐리어 가스가 기화된 처리제와 혼합되도록 화학적으로 안정한 캐리어 가스를 탱크속으로 공급하는 수단과; 캐리어 가스와 기화된 처리제의 혼합물을 처리장치로 이송하기 위한 수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 장치.
- 제18항에 있어서, 탱크속의 액체 처리제의 상부레벨을 측정하는 수단과, 측정수단의 측정결과에 따라 그 상부 레벨을 제어하도록 탱크속으로 액체 처리제를 추가하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제19항에 있어서, 상기관은 수직측 주위로 액체 처리제 속에서 나선형 부분을 가지며, 상기 측정 수단은, 액체 처리제 상에 부유하며 열교환기의 나선형 부분에 설치된 부유 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제18항에 있어서, 탱크의 저부벽은 액체 처리제의 하부레벨과 접한 다공성 재질로된 버블발생기를 가지고 있으며, 화학적으로 안정한 캐리어 가스를 공급하기 위한 수단은 캐리어가스를 버블 발생기로 공급하기 위해 버블 발생기에 연결된 공급관을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 기화된 처리제와 캐리어가스의 혼합물을 처리장치로 공급하는 장치에 있어서, 액체 처리제를 저장하는 탱크와; 액체 처리제의 온도를 일정하게 제어하기 위해 탱크속에 설치된 수단과; 탱크속의 공간을 제1구역과 제2구역으로 수평분할하기 위해 상부 레벨로부터 액체 처리제 속으로 삽입된 하부를 갖는 분할 수단과; 화학적으로 안정한 캐리어 가스를 탱크의 제1구역으로 공급하여 캐리어가스가 기화된 처리제와 혼합되도록 하는 수단과; 액체 처리제의 상부레벨을 측정하기 위해 제2구역에서 액체 처리제의 상부레벨상에 부유하는 부유 센서와; 캐리어 가스와 기화된 액체 처리제의 혼합물을 처리 장치로 이송하기 위한 수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 장치.
- 제22항에 있어서, 상기 분할수단의 하부는 관형부로 되어 있으며, 그 외측은 제1구역을 규정하고, 그 내부는 제2구역을 규정하는 것을 특징으로 하는 장치.
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