KR100230693B1 - 처리장치및처리방법 - Google Patents

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KR100230693B1
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사토다카미
아나이노리유키
노무라마사후미
오모리쓰다에
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다카시마 히로시
도오교오에레구토론큐우슈우가부시끼가이샤
히가시 데쓰로
동경 엘렉트론주식회사
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Abstract

반도체 웨이퍼의 소수화 처리를 하기 위한 소수화 처리장치는, 액상상태의 HMDS를 저장하는 탱크와, 웨이퍼 처리를 하는 처리실과, 탱크로부터 처리실로 액상상태의 HMDS를 필요한 때에 필요한 양만큼 송출하는 기구를 구비한다. 처리실은 배기관을 통하여 접속된 에젝터에 의하여 감압 상태로 설정가능하게 된다. 처리실 내에는 웨이퍼를 재치하기 위한 재치대가 배치되며, 이것은 히터를 내장한다. 재치대의 주위에는 링이 배치되며 링에는 2군데에 오목형상의 액받이부가 형성된다. HMDS를 공급하는 2개의 배관이 액받이부 바로 위까지 뻗어 있다. HMDS는 액상상태로 처리실에 공급되며 여기에서 기화한다. 처리실에 있어서의 HMDS의 농도는 액상상태의 HMDS의 공급량을 조정함으로써 제어된다.

Description

처리장치 및 처리방법
제1도는 본 발명의 제1실시예에 관한 소수화 처리장치를 나타내는 부분 단면도
제2도는 제1도에 나타내는 처리실의 변형예를 나타내는 단면도
제3도는 제1도에 나타내는 처리실의 다른 변형예의 요부를 나타내는 단면도
제4도는 제1도에 나타내는 처리실의 또 다른 변형예의 요부를 나타내는 단면도
제5도는 본 발명의 제2실시예에 관한 소수화 처리장치를 나타내는 부분 단면도
제6도는 본 발명의 제3실시예에 관한 소수화 처리장치를 나타내는 부분 단면도
제7도는 본 발명의 제4실시예에 관한 소수화 처리장치를 나타내는 부분 단면도
제8도는 액받이부와 배기관의 배기구와의 위치관계를 나타내는 개략평면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 공급부 12 : 탱크
16,16a,16b,161,162 : 배관 17 : 구부림부
18 : 가스 공급관 19 : 보급관
20a,20b : 니이들 밸브 22a,22b,46 : 개폐밸브
24a,24b : 서크백밸브 26a,22b : 노즐
30,301,302 : 처리실 31 : 개구부
30a : 상측실 30b : 하측실
30c : 개구 31a,82 : 셔터
34 : 재치대 36 : 링
38 : 틈새 40,78 : 배기관
42 : 에젝터 44 : 공급관
46,48,58a,58b,80 : 개폐밸브 34a,34b,50a,50b,58a,58b : 액받이부
32,52a,52b,56a,56b,60a,60b : 발열저항체
54a, 54b 70 : 액받이 접시 62 : 저장탱크
64 : 코일 스프링 74,86 : 다공판
76 : 증발실 W : 반도체 웨이퍼
본 발명은, 처리장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 반도체 웨이퍼등의 기판 표면을 기화된 처리액에 의하여 소수화 처리하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 제조 프로세스에 있어서는, 피처리 기판, 예를들면 반도체 웨이퍼 상에 포토레지스트막을 형성하는 공정이 이루어지고 있다. 웨이퍼는, 레지스트막 형성전에 있어서는, 표면이 대기중의 수분과 결합하여 표면에 OH기가 존재하고 친수성으로 되어 있다. 이 상태에서 레지스트막을 도포하면, 레지스트막의 웨이퍼 표면에 대한 밀착성이 약하기 때문에, 현상처리중에 레지스트막이 박리할 우려가 있다.
이 때문에, 레지스트의 밀착성을 강화하기 위하여, 레지스트 도포전의 웨이퍼 표면에 헥사메틸디실라잔[hexamethyldisilazane : (CH3)3SiNHSi(CH3)3), 이하, HMDS 라고 함] 가스를 부착시켜서 표면의 OH기를 SI(CH3)3기와 치환함으로써, 웨이퍼 표면을 소수화하는 처리가 행해지고 있다. 이 소수화 처리는 레지스트의 밀착성을 강화하는 것이기 때문에, 다른 이름으로 어드히젼 처리라고도 불리운다.
USP 4,870,923 호에 나타난 바와 같이, 종래의 소수화처리 장치에 있어서는, 처리제, 예를들면 HMDS 는 증기로서 처리실에 공급된다. 처리실 내에는 가열 플레이트상에 피처리 기판, 예를들면 반도체 웨이퍼가 재치된다. 반도체 웨이퍼는, 처리실 내에 도입된 HMDS 의 증기에 쪼이면서, 소정온도로 가열하는 것에 의하여, 그 표면이 소수화된다. 처리 후의 가스는 배기관에 의하여 배기된다.
HMDS 는, 통상, 처리실로부터 떨어져서 배치된 탱크내에 액상(液相)상태로 저장된다. 탱크저부에는 버블러가 설치되고, 여기에서 캐리어가스, 예를들면 N2가스가 HMDS 액내에 공급된다. HMDS는, 버블러에 의하여 발생되는 캐리어 가스의 거품에 녹아 들어가며, 탱크 상부 공간에 이른다. 그리고, HMDS 가스 및 캐리어 가스의 혼합가스는 유량계에 설치된 공급관을 통하여, 처리실에 보내진다.
상기와 같은 종래의 소수화 처리장치에서는, 버블러에 공급하는 캐리어 가스의 공급량을 변화시키는 것에 의하여, 탱크로부터 발생하는 HMDS량을 제어하고, 이리하여 처리실에 있어서의 HMDS 의 농도를 제어한다. 그러나, 캐리어 가스의 공급량과 HMDS 가스의 발생량과의 사이에 일정한 비례관계가 있을 이유는 없기 때문에, 고정도의 농도제어를 행하는 것이 어렵다.
또, 혼합가스가 공급관 내를 흐를 때에, HMDS 가스의 일부가 방울져서 관내벽에 부착할 수가 있다. 특히, 혼합가스중의 HMDS 의 농도가 높은 경우나, HMDS 가스의 온도와 공급관의 주위 온도와의 차이가 큰 경우, 이와 같은 현상이 발생하기 쉽다. 공급관 내에서 방울진 HMDS 가 처리실내에 들어와서 웨이퍼에 부착하면, 웨이퍼상에 핀 홀 등을 발생시키고, 생산성을 저하시키는 원인으로 된다. 또, 방울진 HMDS 가 처리실 내에서 웨이퍼 가열기구의 히터 등에 접촉하면 발화할 우려가 있다.
본 발명은, 처리실에 있어서의 처리가스의 농도의 고정도한 제어를 가능하게 함과 동시에, 처리가스의 방울지는 현상 및 그것에 수반하는 문제를 해소하는 것을 목적으로 한다.
상기 문제를 해결하기 위하여 본 발명은,
기판의 표면을 기상상태의 처리제에 쬐어서 처리하는 장치를 사용한 처리방법으로서, 상기 처리제를 액상상태로 수납하는 제 1 공간을 가지는 컨테이너와, 상기 제 1 공간과는 별도의 제 2 공간 및 처리공간을 가지는 케이싱과, 상기 제 2 공간은 액상상태의 상기 처리제를 기화시키기 위하여 사용되며, 상기 처리공간은 상기 기판을 수납하고, 또 기상상태의 상기 처리제에 상기 기판의 표면을 쪼이기 위하여 사용되는 것과, 상기 제 2 공간 및 처리공간은 서로 통하는 것이 가능한 것과, 상기 제 1 공간으로부터 상기 제 2 공간으로 액상상태의 상기 처리제를 이송하기 위한 유도관과, 상기 제 2 공간에 배치된 액상상태의 상기 처리제를 기화시키기 위한 기화수단과, 상기 처리공간에 배치된 기판을 지지하기 위한 지지수단과, 상기 처리공간에 있어서의 기상상태의 상기 처리제의 농도를, 상기 유도관을 통하여 상기 제 2 공간에 보내는 액상상태의 상기 처리제의 공급량을 조정하는 것에 의하여 제어하기 위한 수단을 구비하며, 상기 방법이, 상기 처리공간 내에 상기 기판을 수납하는 공정과, 상기 처리공간에 있어서의 기상상태의 상기 처리제의 농도의 소정치를 설정하며, 상기 농도의 소정치로부터 산출된 양의 액상상태의 상기 처리제를 상기 제 2 공간에 공급하는 공정과, 상기 제 2 공간에 공급된 액상상태의 상기 처리제를 상기 기화수단에 의하여 실질적으로 모두 기화시키는 공정과, 상기 기화수단에 의하여 기화된 상기 처리제에 대하여, 상기 처리공간에서 상기 기판의 표면을 쬐어서 처리하는 공정을 구비한다.
[실시예]
제1도에 나타낸 제 1 실시예의 소수화 처리장치는, 반도체 웨이퍼(W)를 한 장씩 HMDS 가스에 쬐어서 소수화 처리를 하는 처리실(30)을 구비한다.
처리실(30)에는 처리실(30) 내에 처리액, 예를들면 액상상태의 HMDS를 소정량만 공급하는 처리액 공급부(10)가 접속된다.
공급부(10)는 HMDS 액을 저장하는 탱크(12)를 구비한다. 탱크(12) 내에는 탱크(12)와 처리실(30)을 연결하기 위한 배관(16)이 접속되며, 그 선단은 HMDS 액 내에 침입하고, 또 탱크의 저부 부근까지 뻗어 있다. 또, 가압용의 불활성 가스, 예를들면 N2가스를 도입하는 가스 공급관(18)이 탱크(12)의 맨 꼭대기부 부근에 접속된다.
또, HMDS액을 예비탱크(도시하지 않음)로부터 탱크(12)에 보급하기 위한 보급관(19)도 탱크(12)의 맨 꼭대기부 부근에 접속된다.
배관(16)은, 탱크(12)의 외부에서 여러 개, 예를들면 2개의 배관(16a),(16b)로 나누어지며, 각각의 단부는 처리실(30)내까지 뻗는다. 배관(16a),(16b)의 도중에는, 니이들 밸브(20a),(20b), 에어작동밸브(개폐밸브)(22a),(22b) 및 서크백(suck back) 밸브(24a),(24b)가 각각 설치된다. 니이들 밸브(20a),(20b)는, 배관(16a),(16b)에 흐르는 HMDS액의 유량을 일정하게 제어하기 위하여 사용된다. 에어작동밸브(22a),(22b)는 정상시는 닫혀 있고, 처리실(30) 내에서 소수화 처리가 이루어지는 때에, 소정의 타이밍으로 동시에 소정시간 만큼, 열도록 구성되어 있다.
서크백밸브(24a),(24b)는, 다이어그램을 이용한 것으로, 배관(16a),(16b)의 선단에 남은 HMDS액을 서크백하기 위하여 사용된다.
처리실(30)은, 밀폐가능한 챔버로 구성된다. 처리실(30)의 측부에는 반도체 웨이퍼(W)를 반입/반출하기 위한 개구부(31) 및 이것을 개폐하는 수단, 예를들면 셔터(31a)가 설치된다. 챔버 저부에는 가열수단, 예를들면 발열저항체(32)를 내장한 원반형상의 재치대(34)와, 그 주위에 배치된 링(36)이 배치된다. 재치대(34)의 외주면과 링(36)의 내주면과의 사이에는 매우 작은 틈새, 예를들면 2∼5㎜ 정도의 틈새(38)가 형성된다.
틈새(38)를 통하여 배기관(40)이 용기저부로부터 처리실(30) 내에 접속된다.
배기관(40)에는, 처리실(30) 내를 부압으로 하기 위한 에젝터(공기압식 진공장치)(42)가 설치된다. 에젝터(42)에는, 구동용의 압축공기를 공급하기 위한 공급관(44)이 접속된다. 공급관(44) 및 배기관(40)에는 각각 개폐밸브(46),(48)이 설치된다.
배기관(40)은, 처리실(30)의 저부에 접속하는 것에 대신하여, 제1도에 가상선으로 나타내는 바와 같이, 용기(30)의 꼭대기부에 접속하도록 변경할 수도 있다. 배기관(40)을 용기(30)의 꼭대기부에 접속하면, 장치의 구조를 단순화할 수 있음과 동시에, 점검이 용이하게 된다.
링(36)의 상면에는, 적당한 간격을 두고 수(數) 군데, 예를들면 도시한 바와 같이 약 180°의 간격을 두고 2 군데에, 오목형상의 액받이부(50a),(50b)는, 예를들면 칫수가 폭 10㎜, 길이 20㎜, 깊이 5㎜ 정도로 설정된다.
배관(16a),(16b)은, 처리실(30)의 천정부를 적당한 피팅(도시하지 않음)을 통하여 기밀상태로 관통하며, 각각 액받이부(50a),(50b)의 똑바로 위까지 뻗는다. 배관(16a),(16b)의 각각의 선단부에는 노즐(26a),(26b)이 부착된다. 링(36)에는 액받이부(50a),(50b) 부근에 가열수단, 예를들면 발열체 저항(52a),(52b)이 내장된다.
제8도와 같이, 액받이부(50a),(50b)와 배기관(40)의 2개의 배기구와는, 서로 거의 직각으로 교차하는 대각선상에 배치하는 것이 바람직하다. 이와 같은 배치에 의하여, 액받이부(50a),(50b)와 배기관(40)의 배기구와의 거리가 충분히 확보되고, 처리실(30)에 있어서의 HMDS가스의 확산도가 향상한다. 이와 같은 배치는 반도체 웨이퍼(W) 대신에, 도면중 가상선으로 나타내는 LCD기판(Ls)을 피처리체로 하는 경우도 같다.
이어서, 상기 제 1 실시예에 관한 소수화처리장치의 동작에 대하여 설명한다.
우선, 처리실(30)의 개구부(31)의 셔터(31a)가 개방되며, 반도체 웨이퍼(W)가, 반송아암(도시하지 않음)에 의하여 용기(30) 내에 반입되며, 또 재치대(34)에 재치된다. 반도체 웨이퍼(W)가 로딩된 후, 셔터(31a)가 폐쇄되며, 처리실(30)은 밀폐상태로 된다. 이어서, 개폐밸브(48)가 열리어 에젝터(42)에 구동용의 압축공기가 공급되고, 에젝터(42)가 작동한다. 이어서 개폐밸브(46)가 열리어 처리실(30) 내가 배기되며, 예를들면 대기압으로부터 30mmHg 감압한 정도의 약간의 감압상태로 설정된다.
한편, 발열저항체(32),(52a),(52b)에 전류가 공급되고, 그 들의 저항발열체가 발열한다. 이것에 의하여 재치대(34)상의 반도체 웨이퍼(W)가 소정의 처리온도, 예를들면 약 110℃로 가열됨과 동시에, 링(36)의 액받이부(50a),(50b)가 소정의 온도, 예를들면 약 150℃로 뜨거워진다.
처리액 공급부(10)에서는, 탱크(12)에 가압용의 N2가스가 관(18)으로부터 도입된다. 그리고 상기와 같이 처리실(30) 내의 압력 및 각부의 온도가 소정치에 도달한 후, 밸브(22a),(22b)가 동시에 열리고, 또 소정시간 후에 닫힌다. 서크백 밸브(24a),(24b)가 작동하며, 노즐(26a),(26b)에 남아 있던 HMDS액을 배관측을 향하여 흡입한다.
이에 따라 탱크(12)에 의하여 처리에 필요한 만큼의 소정량의 HMDS액, 예를들면 8인치의 반도체 웨이퍼의 경우는, 합계 0.5㏄ 정도의 HMDS액이 배관(16a),(16b)을 통하여 처리실(30) 내로 공급된다.
밸브(22a),(22b)의 열림 동작은 열림상태를 소정시간 연속적으로 유지하는 것이어도 좋고, 또는 열림 상태를 일정한 주기로 단속적으로 소정횟수 되풀이하는 것이어도 좋다. 배관(16a),(16b) 내의 유량은 니이들밸브(20a),(20b)에 의하여 일정하게 제어되기 때문에, 밸브(22a),(22b)의 개방시간에 비례한 양이 공급되는 것으로 된다.
처리실(30) 내에서는, 배관(16a),(16b)의 선단부의 노즐(26a),(26b)에 의하여 HMDS액이 상기 소정량만큼 액받이부(50a),(50b)에 방울져서 떨어지면 거기에서 방울져 떨어지던 HMDS액의 전부가 순식간에 증발하여 HMDS가스로 된다.
처리실(30) 내는 감압상태로 되어 있기 때문에 액받이부(50a),(50b)에서 증발한 HMDS가스는 빠르게 챔버 속으로 확산한다. HMDS액의 기화속도는 처리실(30) 내의 압력 및 온도에 의존한다.
상술한 반도체 웨이퍼(W)의 처리조건인 약 110℃, -30mmHg에서는, HMDS액은 빠르게 기화한다. 따라서 액받이부(50a),(50b)의 설정온도 약150℃는, HMDS액의 기화를 촉진하기 위한 보조적인 것이며, 필수한 것은 아니다.
반도체 웨이퍼(W)는, 재치대(34)상에서 이러한 HMDS가스의 분위기 속에 쬐면서 소정시간 가열된다.
그 결과, 반도체 웨이퍼(W)의 표면이 HMDS가스에 의하여 적당하게 소수화된다.
이와 같이, 본 실시예의 소수화처리장치에서는, 처리시에 HMDS를 액상상태에서 필요로 하는 양만큼 처리실(30) 내에 공급한다.
그리고, 공급한 HMDS액을 처리실(30) 내에서 증발시켜서 HMDS가스를 생성한다. 그리고, HMDS가스의 분위기 속에 반도체 웨이퍼(W)를 조이면서 가열하여 반도체 웨이퍼(W)의 표면처리(소수화처리)를 한다.
이 처리에 사용되는 HMDS가스 분위기의 농도는, 처리실(30) 내에 공급된 HMDS액의 유량에 비례한다.
HMDS액의 공급량은 니이들밸브(20a),(20b)의 열림도와, 에어작동밸브(22a),(22b)의 열림 시간에 따라 정확하게 제어할 수가 있다.
따라서, HMDS액의 공급량을 제어함으로써, 처리실(30) 내의 HMDS가스 분위기의 농도를 정확하게 제어할 수 있다.
처리실(30) 내의 압력을 임의로 조정할 수 있는 것은 물론이고, 링(36)의 액받이부(50a),(50b)의 온도를 재치대(34)의 온도와는 별도로 임의롭게 제어할 수 있게 된다. 따라서 처리실(30) 내의 압력 및 액받이부(50a),(50b)의 온도를 조정함으로써, 처리실(30) 내에 있어서의 HMDS가스의 기화속도를 적당하게 조정할 수가 있게 된다.
발열저항체(52a),(52b)의 발열은 HMDS가스의 생성 직후에 그치는 것이 좋다. 처리실(30) 내의 압력은 HMDS가스의 생성 직후에 소수화 처리에 적합한 값으로 바꾸도록 하여도 좋다.
또, 본 실시예의 소수화 처리장치에서는, HMDS가스를 관을 통하여 공급하기 때문에, 동 가스의 방울화 현상의 문제는 없다. 즉, 방울이 반도체 웨이퍼(W)나 재치대(34)에 부착하는 일은 없고, 방울에 의한 생산성의 저하나 화재의 염려는 없다.
상술한 제 1 실시예에서는, 처리실(30) 내에서 HMDS액을 증발시키기 위한 액받이부(50a),(50b)를 재치대(34)를 둘러싸는 링(36)의 상면에 2군데 설치되어 있다.
링(36)은 부착하거나 떼어낼 수 있도록 설치되기 때문에, 링(36)을 벗기는 것에 의하여 액받이부(50a),(50b)를 수리하거나 교환할 수 있다.
그러나, 이와 같은 구성은, 일에이며, 액받이부의 재질, 구조, 개수, 설치위치 등에 대하여는 여러가지로 변형하거나 변경할 수 있다.
이하, 몇가지 변형예를 나타낸다.
제2도의 변형예는, 재치대(34)보다도 높은 위치에 접시형상의 액받이 접시(54a),(54b)를 설치한 것이다. 액받이 접시(54a),(54b)는, 재치대(34)상에 배치되는 반도체 웨이퍼(W)를 통과하는 수직선으로부터 벗어나도록 배치된다. 액받이 접시(54a),(54b)는, 도시하지 않은 지지부재에 의하여, 용기(30)의 측면에 부착하거나 떼어낼 수 있도록 고정된다. 각 액받이 접시(54a),(54b)의 하면에는, 가열수단, 예를들면 발열저항체(56a),(56b)가 일체로 부착된다.
배관(16a),(16b)의 선단부, 즉 노즐(26a),(26b)은, 액받이 접시(54a),(54b)의 바로 위에 위치한다.
이러한 구성에 의하면, 상기 제 1 실시예의 액받이부(50a),(50b)와 같이, 액받이 접시(54a),(54b)가 발열저항체(56a),(56b)에 의하여 적당한 온도로 뜨거워진다.
그리고, 액받이 접시(54a),(54b)에 노즐(26a),(26b)에 의하여 소정량의 HMDS액이 방울져서 떨어지고, 그 떨어진 HMDS액 전부가 순식간에 증발하여 HMDS가스로 변한다.
처리실(30) 내는 소정의 부압으로 감압되기 때문에, 생성한 HMDS가스는, 액받이 접시(54a),(54b)로부터 빠르게 확산하고, 용기(30) 내에 처리가스 분위기가 형성된다.
제3도의 변형예는, HMDS액을 여과성 수지 또는 섬유로 액받이부(58a),(58b)를 구성한 것이다. 액받이부(58a),(58b)는, 재치대(34)상에 재치되는 반도체 웨이퍼(W)를 통과하는 수직선으로부터 벗어나도록 배치된다. 각 액받이부(58a),(58b)의 주위에는 그물망형상(메쉬)의 발열저항체(60a),(60b)가 부착된다. 배관(16a),(16b)의 선단부는 노즐이 부설되어 있지 아니하고, 액받이부(58a),(58b)에 직접 삽입된다.
이러한 구성에 의하면, 액받이부(58a),(58b)가 발열저항체(60a),(60b)에 의하여 적당한 온도로 뜨거워지는 경우에, 배관(16a),(16b)에 의하여 소정량의 HMDS액이 도입된다. HMDS액은 액받이부(58a),(58b)의 여과성수지 또는 섬유 속에서 순간적으로, 또는 점차 증발하여 HMDS가스로 변화한다.
처리실(30) 내는 소정의 부압으로 감압되기 때문에, HMDS가스는, 액받이부(58a),(58b)로부터 사방으로, 또는 아래로 빠르게 확산한다. 이에따라 용기(30) 내에 HMDS가스의 분위기가 형성된다.
제4도의 변형예는, 재치대(34)의 상면의 테두리부에 오목형상의 액받이부(34a),(34b)를 설치한 것이다.
이러한 구성에 의하면, 재치대(34)에 내장되는 발열수단(발열저항체)(32)가 액받이부(34a),(34b)의 가열에도 이용되기 때문에, HMDS액을 증발시키기 위한 전용의 발열수단이 생략된다고 하는 이점이 있다.
또 이 변형예에서는, 배관(16a)이 처리실(30)의 측벽을 관통하여 액받이부(34a)까지 나와 있다.
이와 같이, 임의의 장소를 통과하여 처리실(30) 내에 HMDS액을 공급하는 것이 가능하다.
제5도는, 본 발명의 제 2 실시예에 관한 소수화 처리장치의 구성을 나타낸다.
이 실시예에서, 제 1 실시예의 부분과 대응하는 부분에는 동일한 부호를 붙이고, 그 설명을 생략한다.
제 1 실시예에서는, 탱크(12) 내에 불활성 가스(N2가스)를 도입하고, 그 압력으로 탱크(12)로부터 HMDS액을 배관(16)에 송출하도록 하고 있다. 이와같은 가압용 가스를 사용하는 대신에, 펌프로 HMDS액을 송출하는 것도 가능하다. 그러나, 제 2 실시예와 같이, 처리액 저장탱크(용기)(62) 내의 액면과 노즐(26)의 선단(하단)과의 높이차h, 즉 인력을 이용한 기구에 의하면, 가압용 가스나 펌프 등의 특별한 송압수단을 사용하는 일이 없이 HMDS액을 필요한 때에 필요한 액량만큼 처리실(30) 내에 공급할 수가 있다.
제5도에서, HMDS액이 들어 있는 용기(62)는 반대의 자세로 인장 코일 스프링(64)을 통하여 지지부(66)에 늘어 뜨린다. 배관(16)의 상단부는 용기(32) 내에 관통하여 삽입된다. 또 한 쪽이 용기(32) 내에 관통하여 삽입되는 가스 도입관(68)은, 낙차에 의한 HMDS액의 송출을 가능하게 하기 위한 용기(32) 내에 대기(또는 N2가스)를 도입하는 것이다.
이러한 구성에 의하면, 용기(32) 내에서 HMDS액이 감소하면, 그 만큼의 중량이 가볍게 되기 때문에, 인장 코일 스프링(64)이 수축하여 용기(32)가 윗 쪽으로 인장된다. 따라서 코일 스프링(64)의 스프링 정수를 적절한 수치로 선정하는 것으로 용기(32) 내에서 HMDS액의 액량이 변화하여도 노즐(16)의 하단, 또는 액받이 접시(70)로부터 본 HMDS액의 액면의 높이(고저차)는 항상 일정하게 유지되도록 할 수가 있다. 또, 이 실시예에 있어서의 배관(16)은, 적어도 일부가 구부림이 가능한 유연한 부분을 가지며, 그 유연한 부분으로 도시한 바와 같은 구부림부(17)가 형성된다.
용기(32)가 상하방향으로 이동하면, 이 구부림부(17)가 변형함으로써, 아래 쪽의 배관부는 고정상태를 유지할 수 있게 되어 있다. 또, 배관(16)에 끼워지는 에어 작동밸브(22) 및 서크백 밸브(24)는, 일체적인 장치(23)로서 구성된다. 또, 용기(32 ) 내의 HMDS의 액면 높이를 검출하여 높이 h가 일정하게 되도록 용기(32)를 승강구동하도록 하여도 좋다(도시 생략).
제 2 실시예에서는, 배관(16)이 나누어지지 않고, 1 개 그대로 처리실(30) 내에 도입된다. 처리실(30) 내의 상부에는 비교적 큰 액받이 접시(70)가 도시하지 않은 지지부재에 의하여 배치되며, 이 액받이 접시(70)의 바로 위에 노즐(26)이 배치된다. 액받이 접시(70)에는 가열수단으로서 발열저항체(72)가 내장되거나 또는 부착된다. 액받이 접시(70)와 기판 재치대(34)와의 사이에는, 용기 내를 수평방향으로 횡단하도록 다공판(74)이 설치된다. 처리시에 액받이 접시(70)에서 발열한 HMDS가스는, 일단 상측실(30a) 내에서 체류함으로써 다공판(74)을 통하여 하측실(30b)에 균일하게 도입된다. 또, 배관(16)을 2 개 이상 나눈 구성으로 하여도 좋은 것은 말할 필요도 없다.
제6도는, 본 발명의 제 3 실시예에 관한 소수화 처리장치의 구성을 나타낸다.
이 실시예에서도, 제 1 실시예의 부분과 대응하는 부분에는 동일한 부호를 붙이고, 그 설명을 생략한다.
제 3 실시예는, 처리실(30) 외부에 바람직하게는, 도시한 처리실(30)위에 인접하여 HMDS 증발용의 실(76)을 일체적으로 또는 부착하거나 떼어내는 것이 가능하게 설치된 것이다.
증발실(76) 내에는, 가열수단(56a),(56b)이 달린 액받이부(54a),(54b)가 배치되고, 이들 액받이부(54a),(54b)의 바로 위에 처리액 공급부의 배관액(16a),(16b)의 선단부, 즉 노즐(26a),(26b)이 배치된다.
증발실(76)에는, 실내를 감압상태로 하기 위한 배기관(78)이 접속된다. 배기관(78)에는 개폐밸브(80)가 설치된다. 배기관(78)은 처리실(30)측의 배기관(40)과 공통으로 에젝터(42)에 접속된다.
처리실(30)의 상부 중심부에는 증발실(76)로부터 HMDS가스를 도입하기 위한 개구(30c)가 형성되어 있으며, 증발실(76)의 저부 중심부에는 개구(30c)를 선택적으로 막거나 열기위한 셔터(82)가 배치된다. 또, 이 셔터(82)를 구동하는 구동장치(84)도 증발실(76)의 저부에 설치된다. 처리실(30) 내에는 개구(30c)로부터 도입된 HMDS가스를 반도체 웨이퍼(W)를 향하여 균일하게 확산시키기 위한 다공판(86)이 설치된다.
이러한 구성에 의하면, 처리에 앞서서 개폐밸브(46)가 열리어 처리실(30) 내가 소정의 부압까지 감압되는 한편, 개폐밸브(80)가 증발실(76)내도 같은 정도의 부압까지 감압된다. 그리고, 처리액 공급부에 의하여 노즐(26a),(26b)에 의하여 소정량의 HMDS액이 액받이부(54a),(54b)에 방울져서 떨어진다.
HMDS액방울이 증발실(76) 내에서 증발하여 HMDS가스가 생성되거나 생성되지 않거나 간에, 구동장치(84)가 작동하여 셔터(82)를 연다. 증발실(76) 내는 HMDS가스가 발생한 것에 의하여, 처리실(30) 내보다도 압력이 높게 되어 있기 때문에, 셔터(82)가 열리면, 증발실(76) 내의 HMDS가스는 압력이 보다 낮은 처리실(30) 내로 개구(30c)를 통하여 이동한다.
처리실(30) 내에 유입한 HMDS가스는, 다공판(86)을 통하여 반도체 웨이퍼(W)를 향하여 균일하게 공급된다.
이와 같이, 소수화처리를 하기 위한 처리실(30)의 외부에 설치한 증발실(76) 내에 HMDS액을 필요한 때에 필요한 양만큼 공급하고, 이 실내에서 HMDS액을 증발시켜서 HMDS가스를 생성함으로써, 그 생성한 HMDS가스를 처리실(30) 내로이동하도록 구성하여도 본 발명의 효과가 얻어진다.
제7도는, 본 발명의 제 4 실시예에 관한 여러 처리실을 결합한 멀티식 소수화 처리 시스템을 나타낸다.
각 처리실에서는, 한번에 한 장씩의 반도체 웨이퍼(W)를 처리한다. 이 시스템에서는, 여러 처리실(301),(302)…… 에 대하여, 1 개의 공통 탱크(12)로부터 개개의 라인을 통하여 HMDS액을 필요한 때에 필요한 양만큼 공급한다.
본 발명에 의하면, HMDS는 액상상태로 처리실에 공급되기 때문에, 배관이 여러 개의 배관(161),(162)…… 으로 나누어져도, 각 분기배관에 분배되는 HMDS는 농도를 균일하게 제어할 수 있다.
따라서, 이와 같이, 1 개의 공통탱크(12)와 여러 대의 처리실(301),(302)…… 을 간소한 처리액 송출기구로 접속하는 것이 가능하며, 멀티식 시스템의 구축이 용이하게 된다.
이상, 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 이 들의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 그 기술사상에 의거하여 여러가지로 변형,변경이 가능하다. 예를 들면 처리실(30)은, 본체와 상덮개로 구성되는 챔버구조이어도 좋다.
재치대(34)의 구조는 임의의 것이어도 좋고, 재치대 대신에 지지핀 등의 웨이퍼 지지수단을 사용하는 것도 가능하다. 액받이 수단에 내장 또는 부착되는 가열수단은, 발열저항체에 한정되는 것은 아니고, 예를들면 발열식·오일히터식 등의 임의의 가열수단을 사용하는 것도 가능하다.
또, 상술한 어느 실시예에서도 처리가스로서 HMDS를 사용하는 소수화 처리장치에 관계하는 것이었으나, 본 발명은 HMDS 이외의 처리제를 사용하는 소수화처리장치에도 적용하는 것이 가능하다. 예를들면 HMDS 대신에 N-(trimethylsilyl) diethylamine[(CH3)3SiN(C2H5)2]를 사용할 수가 있다.
또, 본 발명은 소수화 처리장치 이외의 처리액을 증발시킬 필요가 있는 처리장치에도 적용가능하다. 처리액이 휘발성의 액체인 경우는, 처리실 또는 처리가스 증발실에서 처리액을 증발시키기 위한 가열수단을 생략하는 것도 가능하다.
또, 본 발명은 한 장씩 피처리체를 처리할 필요가 없고, 뱃치식의 처리장치에도 적용할 수가 있다.
또 피처리 기판은 반도체 웨이퍼에 한정되지 않으며, LCD기판, 유리기판, CD기판 등이어도 좋다.
또, 처리실 재치대 기타 각부는, 피처리기판의 종류, 크기 등에 따라서 여러가지 종류의 형식으로 구성할 수 있음은 물론이다. 그러나, 본 발명의 처리장치는, 특히 반도체 웨이퍼나 LCD기판 등 용의 레지스트 도포장치에 조립할 때에 가장 적합하다.

Claims (19)

  1. (정정) 기판의 표면을 기상상태의 처리제로 소수화처리하는 장치로서, 상기 처리제를 액상상태로 수납하는 제 1 공간을 가지는 컨테이너와, 상기 제 1 공간과는 별도로 액상상태의 상기 처리제를 기화시키기 위하여 사용되는 제 2 공간 및 상기 기판을 수납하고, 또 기상상태의 상기 처리제에 상기 기판의 표면을 쬐어서 소수화하기 위하여 사용되는 처리공간을 가지며, 상기 제 2 공간 및 처리공간은 서로 통하는 것이 가능한 케이싱과, 상기 제 1 공간으로부터 상기 제 2 공간으로 액상상태의 상기 처리제를 이송하기 위한 유도관과, 상기 제 2 공간에 배치된 액상상태의 상기 처리제를 기화시키기 위한 기화수단과, 상기 처리공간에 배치된 기판을 지지하기 위한 지지수단과, 상기 처리공간에 있어서의 기상상태의 상기 처리제의 농도를, 상기 유도관을 통하여 상기 제 2 공간에 보내는 액상상태의 상기 처리제의 공급량을 조정하는 것에 의하여 제어하기 위한 수단을 구비하는 처리장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 기화수단이, 상기 제 2 공간 및 처리공간을 감압상태로 설정하기 위한 배기수단을 구비하는 처리장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 기화수단이, 상기 제 2 공간의 분위기를 가열하기 위한 수단을 구비하는 처리장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 지지수단이, 상기 기판을 가열하기 위한 수단을 구비하는 처리장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 제 2 공간 내에, 상기 유도관으로부터 공급되는 액상상태의 상기 처리제를 받기 위한 액받이 수단이 배치되는 처리장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 액받이 수단이, 적어도 제 1 및 제 2 액받이부를 구비하며, 상기 배기수단이 제 1 및 제 2 배기구를 구비하며, 상기 제 1 및 제 2 액받이부와 제 1 및 제 2 배기구가 서로 교차하는 대각선상에 배치되는 처리장치.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 액받이 수단이, 상기 처리제를 가열하기 위한 수단을 구비하는 처리장치.
  8. 제 5 항에 있어서, 상기 제 2 공간과 상기 처리공간과의 사이에 확산판이 배치되는 처리장치.
  9. 제 5 항에 있어서, 상기 액받이 수단이, 상기 지지수단에 의하여 지지된 상태의 상기 기판을 통과하는 수직선으로부터 벗어나도록 배치되는 처리장치.
  10. 제 5 항에 있어서, 상기 컨테이너가 상기 케이싱의 윗 쪽에 배치되고, 액상상태의 상기 처리제가 인력에 의하여 상기 제 1 공간으로부터 상기 제 2 공간으로 이송되는 처리장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 컨테이너가 스프링을 통하여 걸려지고, 상기 스프링은 상기 컨테이너 내의 상기 처리제의 양이 변화하여도 상기 액받이 수단으로부터 액상상태의 상기 처리제의 상면까지의 거리가 실질적으로 일정하게 유지되도록 하는 스프링 정수를 가지는 처리장치.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 공간 및 처리공간은, 항상 서로 통하여 있는 처리장치.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 케이싱이 상기 제 2 공간을 가지는 보조실과, 상기 처리공간을 가지는 처리실로 구성되며, 상기 제 2 공간과 상기 처리공간과는, 게이트에 의하여 개폐가능한 통로를 통하여 서로 통하여 있는 처리장치.
  14. (정정) 처리제를 액상상태로 수납하는 제 1 공간을 가지는 컨테이너와, 상기 제 1 공간과는 별도로 액상상태의 상기 처리제를 기화시키기 위하여 사용되는 제 2 공간 및 상기 기판을 수납하고, 또 기상상태의 상기 처리제에 상기 기판의 표면을 쬐어서 소수화하기 위하여 사용되는 처리공간을 가지며, 상기 제 2 공간 및 처리공간은 서로 통하는 것이 가능한 케이싱과, 상기 제 1 공간으로부터 상기 제 2 공간으로 액상상태의 상기 처리제를 이송하기 위한 유도관과, 상기 제 2 공간에 배치된 액상상태의 상기 처리제를 기화시키기 위한 기화수단과, 상기 처리공간에 배치된 기판을 지지하기 위한 지지수단과, 상기 처리공간에 있어서의 기상상태의 상기 처리제의 농도를, 상기 유도관을 통하여 상기 제 2 공간에 보내는 액상상태의 상기 처리제의 공급량을 조정하는 것에 의하여 제어하기 위한 수단을 구비하여 기판의 표면을 기상상태의 처리제로 소수화처리하는 장치를 사용한 처리방법으로서, 상기 방법이, 상기 처리공간 내에 상기 기판을 수납하는 공정과, 상기 처리공간에 있어서의 기상상태의 상기 처리제의 농도의 소정치를 설정하며, 상기 농도의 소정치로부터 산출된 양의 액상상태의 상기 처리제를 상기 제 2 공간에 공급하는 공정과, 상기 제 2 공간에 공급된 액상상태의 상기 처리제를 상기 기화수단에 의하여 실질적으로 모두 기화시키는 공정과, 상기 기화수단에 의하여 기화된 상기 처리제에 대하여, 상기 처리공간에서 상기 기판의 표면을 쬐어서 소수화하는 공정을 구비하는 처리방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 제 2 공간 및 처리공간을 배기하여 감압상태로 설정하는 공정을 더욱 구비하는 처리방법.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 사기 제 2 공간의 분위기를 가열하는 공정을 더욱 구비하는 처리방법.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 처리공간에 상기 기판을 수납한 후, 상기 기판을 가열하는 공정을 더욱 구비하는 처리방법.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 제 2 공간에 공급된 액상상태의 상기 처리제를 직접 가열하는 공정을 더욱 구비하는 처리방법.
  19. (정정) 처리제를 액상상태로 수납하는 제 1 공간을 가지는 컨테이너와, 상기 제 1 공간과는 별도로 액상상태의 상기 처리제를 기화시키기 위하여 사용되는 제 2 공간 및 상기 기판을 수납하고, 또 기상상태의 상기 처리제에 상기 기판의 표면을 쪼이기 위하여 사용되는 처리공간을 가지며, 상기 제 2 공간 및 처리공간은 서로 통하는 것이 가능한 케이싱과, 상기 제 1 공간으로부터 상기 제 2 공간으로 액상상태의 상기 처리제를 이송하기 위한 유도관과, 상기 제 2 공간에 배치된 액상상태의 상기 처리제를 기화시키기 위한 기화수단과, 상기 처리공간에 배치된 기판을 지지하기 위한 지지수단과, 상기 처리공간에 있어서의 기상상태의 상기 처리제의 농도를, 상기 유도관을 통하여 상기 제 2 공간으로 보내는 액상상태의 상기 처리제의 공급량을 조정하는 것에 의하여 제어하기 위한 수단을 구비하여 기판의 표면을 기상상태의 처리제에 쬐어서 처리하는 장치를 사용한 처리방법으로서, 상기 방법이, 상기 처리공간 내에 상기 기판을 수납하는 공정과, 상기 처리공간에 있어서의 기상상태의 상기 처리제의 농도의 소정치를 설정하며, 상기 농도의 소정치로부터 산출된 양의 액상상태의 상기 처리제를 상기 제 2 공간에 공급하는 공정과, 상기 제 2 공간에 공급된 액상상태의 상기 처리제를 상기 기화수단에 의하여 실질적으로 모두 기화시키는 공정과, 상기 기화수단에 의하여 기화된 상기 처리제에 대하여, 상기 처리공간에서 상기 기판의 표면을 쬐어서 처리하는 공정을 구비하는 처리방법.
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