KR100417272B1 - 처리액 공급장치, 처리장치 및 처리방법 - Google Patents

처리액 공급장치, 처리장치 및 처리방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 기판에 대해 처리액의 증기 또는 미스트(mist)를 공급하는 처리액 공급장치, 처리장치 및 처리방법에 관한 것이다.
종래, 처리액 공급장치는 비상 정지하는 등의 이유에 의해 장시간 가동이 정지한 경우, 그대로 웨이퍼의 소수화 처리를 재개시키게 되면, 입자직경이 큰 미스트가 처리실 내의 웨이퍼에 공급되어 웨이퍼 표면에 HMDS의 증기 또는 미스트를 균일하게 공급할 수 없게 되는 문제가 있었다.
본 발명은 소수화 처리를 재개하는 때, 이 소수화 처리를 행하기 전에 공급관 내부의 환경이 반송가스에 의해 처리실을 우회해서 외부로 배출되도록 함으로써, 공급관 내에 정체된 HMDS에 의해 발생된 입자직경이 큰 미스트가 그대로 웨이퍼에 공급되지 않도록 하며, 장시간 어드히존 장치를 정지시킨 후, 소수화 처리를 재개하는 경우에도 HMDS의 증기 또는 미스트가 웨이퍼에 균일하게 공급될 수 있는 처리액 공급장치, 처리장치 및 처리방법을 제시하고 있다.

Description

처리액 공급장치, 처리장치 및 처리방법{Processing solution supplying apparatus, Processing apparatus and Processing method}
본 발명은, 기판에 대해 처리액의 증기 또는 미스트(mist)를 공급하는 처리액 공급장치, 처리장치 및 처리방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스 제조의 포토레지스트 공정에 있어서, 반도체 웨이퍼(이하, 웨이퍼라 한다) 등의 기판에 대해 처리액을 공급하는 처리액 공급장치가 사용되고 있다. 이 중, 웨이퍼와 레지스트와의 정착성을 향상시키는 소수화 처리에서, 헥사메틸디실라잔(이하, HMDS라 한다)이 처리액으로서 사용되고 있다.
이 소수화 처리에 있어서, 처리를 균일하게 행하기 위해 HMDS를 웨이퍼에 대해 균일하게 공급할 필요가 있다. 이를 위해 종래부터, 우선 액체의 HMDS를 증기 또는 미스트 상태로 한 후, 이것을 예를들면 질소가스 등의 반송가스에 의해 관로를 통해 처리실 내의 웨이퍼에 공급하고 있다.
그러나, 처리액 공급장치 자체가 예를들면, 비상 정지하는 등의 이유에 의해 장시간 가동이 정지한 경우, HMDS이 증기나 미스트가 관로내에 정체한 상태가 된다. 그리고, 관로내에 정체한 HMDS의 증기 또는 미스트는 시간의 경과와 더불어, 입자의 직경이 큰 미스트 상태가 된다.
이와 같은 상태에서 그대로 웨이퍼의 소수화 처리를 재개시키는 경우, 입자직경이 큰 미스트가 처리실 내의 웨이퍼에 공급되어 버린다. 그 결과, 웨이퍼 표면에 HMDS의 증기 또는 미스트를 균일하게 공급할 수 없게 될 우려가 있다.
본 발명의 목적은 이와 같이 장시간 처리액 공급장치를 정지한 후, 처리를 재개시키는 경우에도, 처리액의 증기 또는 미스트를 기판에 대해 균일하게 공급할 수 있는 처리액 공급장치, 처리장치 및 처리방법을 제공하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 제 1발명의 처리액 공급장치는 피처리체에 소정의 처리를 행하는 처리실에 처리액을 포함한 기체를 공급하는 장치에 있어서, 상기 처리액을 포함한 기체를 출력하는 출력부와, 상기 출력부와 상기 처리실과의 사이를 접속하고, 상기 출력된 기체를 상기 처리실에 공급하는 공급관과, 세정 가스를 상기 공급관을 통과시켜, 상기 처리실의 직전에서 배기하는 세정 수단을 구비한다.
제 2발명의 처리장치는 처리액을 포함한 기체에 의해 피처리체에 소정의 처리를 행하는 처리실과, 상기 처리액을 포함한 기체를 출력하는 출력부와, 상기 출력부와 상기 처리실과의 사이를 접속하고, 상기 출력된 기체를 상기 처리실에 공급하는 공급관과, 세정 가스를 상기 공급관을 통과시켜, 상기 처리실의 직전에서 배기하는 세정 수단을 구비한다.
제 3발명의 처리액 공급장치는 피처리체에 소정의 처리를 행하는 처리실에 처리액을 포함한 기체를 공급하는 장치에 있어서, 반송가스를 출력하는 반송가스 공급원과, 상기 처리액을 저장하고, 상기 반송가스 공급원에서 출력된 반송가스를 입력하며, 상기 처리액을 포함한 반송가스를 출력하는 탱크와, 상기 탱크와 상기 처리실과의 사이에 접속되어, 상기 처리액을 포함한 반송가스를 상기 처리실에 공급하는 공급관과, 상기 반송가스 공급원과 상기 공급관을 접속하는 바이패스관과,상기 반송가스 공급원과 상기 탱크와의 사이에 개삽된 제 1밸브와, 상기 탱크와 상기 공급관과의 사이에 개삽된 제 2밸브와, 상기 바이패스관 위에 개삽된 제 3밸브와, 상기 공급관과 상기 처리실과의 사이에 배치되어, 세정시에 상기 공급관을 통과한 반송가스를 상기 처리실의 직전에서 배기하는 배기수단과, 상기 피처리체에 소정의 처리를 행하는 때, 상기 제 1 및 제 2밸브를 열고, 상기 제 3밸브를 닫으며, 상기 세정시에 상기 제 1 및 제 2밸브를 닫고, 상기 제 3밸브를 여는 제어부를 구비한다.
제 4발명의 처리장치는 처리액을 포함한 기체를 공급관을 통해 처리실에 공급하는 공정과, 상기 처리실 내에서 상기 처리액을 포함한 기체에 의해 피처리체에 소정의 처리를 행하는 공정과, 세정가스를 상기 공급관을 통과시키고, 상기 처리실의 직전에서 배기하는 공정을 구비한다.
본 발명에 의하면, 예를들면 처리액에 의해 입자직경이 큰 미스트가 공급관 내에 존재하여도, 이것을 처리실에 보내지 않고 배기할 수 있다. 따라서, 장시간 처리액 공급장치가 정지한 후, 처리를 재개시키는 경우에도 기판에 처리액을 균일하게 공급하는 것이 가능하게 된다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 도포현상처리장치의 외관을 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시형태에 따른 처리액 공급장치의 구성을 나타낸 설명도이다.
도 3은 도 2에 도시된 각 밸브의 처리액 공급시의 개폐상태를 나타낸 타이밍 챠트이다.
도 4는 도 2에 도시된 각 밸브의 우회시의 개폐상태를 나타낸 타이밍 챠트이다.
도 5는 처리액 공급시의 HMDS의 증기 또는 미스트 및 반송가스가 흐르는 것을 나타낸 도이다.
도 6은 우회시 HMDS의 증기 또는 미스트 및 반송가스가 흐르는 것을 나타낸 도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 처리액 공급장치의 구성을 나타낸 설명도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 : 도포현상처리장치 2 : 카세트 스테이션
3 : 주반송장치 4 : 반송장치
5 : 반송로 6 : 브러쉬 스크러버
7 : 수세세정장치 10 : 냉각처리장치
11 : 가열처리장치 12 : 레지스트도포장치
13 : 현상처리장치 14 : 어드히존장치
15 : 처리실 20 : 재치대
21 : 배기관 22 : 밸브
23 : 배출기 24 : 밸브
25 : 구동공기공급관 26 : 가열기구
30 : 처리액 공급장치 31 : 탱크
32 : 처리액 공급관 33 : 반송가스 공급원
34 : 반송가스 공급관 35 : 공급관
36 : 밸브 37 : 밸브
38 : 밸브 39 : 밸브
40 : 분기공급관 41 : 분기배기관
42 : 밸브 43 :밸브
45 : 밸브 46 : HMDS공급원
47 : 제어부 71 : 배기관
이하, 본 발명의 실시형태를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 도포현상처리장치의 외관을 나타낸 사시도이다.
도 1에 도시된 도포현상처리장치(1)은 웨이퍼(W)에 대해 일련의 포토리소그래피 공정을 행하기 위한 것이다. 상기 도포현상처리장치(1)의 일단에는 카세트 스테이션(2)가 배치되어 있고, 상기 카세트 스테이션(2)에는 예를들면, 웨이퍼(W)를 25매 단위로 수납하는 복수 개의 카세트(C)가 재치가 자유롭게 되어 있다.
상기 카세트(C)의 정면측(웨이퍼(W)의 반입출측)에는 웨이퍼(W)의 반송 및 위치결정을 행하기 위한 주반송장치(3)과, 상기 주반송장치(3)으로 웨이퍼(W)를 반송하는 반송기구(4)가 구비되어 있으며, 웨이퍼(W)에 대해 소정의 처리를 행하는 각종의 처리장치가 상기 주반송장치(3)의 반송로(5)를 사이에 두고 양측에 배치되어 있다.
즉, 상기 카세트(C)로부터 취출된 웨이퍼(W)를 세정하기 위한 브러쉬 스크러버(6)과, 웨이퍼(W)에 대해 고압제트세정을 행하기 위한 수세세정장치(7)과, 웨이퍼(W)를 소정의 온도로 냉각하는 냉각처리장치(10)과, 웨이퍼(W)를 가열하는 가열처리장치(11)과, 회전하는 웨이퍼(W)에 레지스트 막을 도포하는 레지스트 도포장치(12, 12)와, 웨이퍼(W)에 소정의 현상처리를 행하는 현상처리장치(13, 13)과, 웨이퍼(W)에 대해 소수화 처리를 행하는 어드히존장치(14)가 반송로(5)를 사이에 두고 양측에 배치되어 있다.
상기 어드히존장치(14)에는 도 2에 도시된 바와 같이, 처리실(15) 내부에 웨이퍼(W)를 가열하기 위한 가열기구(26)를 내장한 재치대(20)이 구비되어 있다. 또한, 상기 처리실(15)의 저부에는 이 처리실(15) 내의 환경을 배기하기 위한 배기간(21)이 접속되어 있고, 상기 배기관(21)에는 밸브(22)를 통해 배출기(23, ejector ; 공기압력식 진공장치)가 접속되어 있다. 그리고, 상기 배출기(23)에는밸브(24)를 통해 구동용의 압력공기를 공급하는 구동공기 공급관(25)이 접속되어 있다. 따라서, 상기 배출기(23)에 구동공기 공급관(25)를 통해 압력공기를 공급함으로써, 상기 처리실(15) 내부의 환경이 배기된다.
이어, 처리액 공급장치(30)은 HMDS액을 내부에 저장한 탱크(31)을 갖고 있고, 상기 탱크(31)의 상부에는 HMDS액 공급원(46)으로부터의 HMDS액을 탱크(31) 내에 공급하기 위한 처리액 공급관(32)와, 반송가스 공급원(33)에서 공급된 예를들면, 질소가스 등의 반송가스를 탱크(31)내에 공급하기 위한 반송가스 공급관(34)과, 상기 탱크(31)내에서 기체화한 HMDS액의 증기 또는 미스트를 공급하기 위한 공급관(35)를 합한 총 3개의 공급관이 접속되어 있다.
상기 처리액 공급관(32)에는 밸브(36)이, 상기 반송가스 공급관(34)에는 밸브(37)이, 상기 공급관(35)에는 밸브(38)이 각각 개삽되어 있고, 상기 밸브(38)은 공급관(35)를 흡기계에 절환접속하기 위해 접속되어 있다.
상기 반송가스 공급관(34)에는 탱크(31)을 우회해서 공급관(35)에 접속되는 분기공급관(40)이 배관되어 있고, 또한 상기 배출기(23)과 공급관(35)의 사이에는 처리실(15)를 우회하는 분기배기관(41)이 배관되어 있다. 상기 분기공급관(40)에는 밸브(42)가, 상기 분기배기관(41)에는 밸브(45)가 각각 개삽되어 있다.
그리고, 상기 각 밸브(22, 24, 36, 37, 38, 39, 42, 43, 45)의 개폐는 제어부(47)에 의해 제어된다.
이어, 상기 처리액 공급장치(30)의 동작에 대해 설명한다.
여기서, 도 3은 처리액 공급시 밸브의 개폐상태를 나타내고, 도 4는 우회시밸브의 개폐상태를 나타내고 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 주반송장치(3)에 의해 웨이퍼(W)가 어드히존 장치(14)의 재치대(20)에 재치되면, 상기 밸브(22, 24)가 열리고, 구동용의 압력공기가 구동공기 공급관(25)을 통해 배출기(23)에 보내진다. 그리고, 상기 처리실(15) 내부의 환경은 배출기(23)에 의해 흡기배기되어 감압된다.
상기 처리실(15) 내부를 배출기(23)에 의해 배기할 때, 이것과 병행하여 상기 밸브(37)이 열리고, 상기 탱크(31)내에 반송가스 공급원(33)으로부터의 반송가스가 상기 반송가스 공급관(34)을 통해 공급된다. 또, 상기 반송가스 공급관(34)에 설치된 밸브(37)의 열림상태를 조정함으로써, 상기 탱크(31) 내에 공급되는 반송가스의 유량을 조절할 수 있다.
이어, 상기 공급관(35)에 구비된 밸브(39, 38) 및 밸브(43)을 개방함으로써, HMDS의 증기 또는 미스트를 반송가스와 함께 상기 공급관(35)을 통해 처리실(15) 내에 공급하게 된다. 이것에 의해, 도 5의 점선으로 도시된 바와 같이 HMDS의 증기 또는 미스트 및 반송가스가 흘러, 상기 처리실(15) 내의 웨이퍼(W)에 대한 소정의 소수화 처리가 행해진다.
그러나, 이러한 소수화 처리시에 있어서, 상기 공급관(35) 내부는 HMDS의 환경으로 충만되어 있다. 따라서, 예를들면 처리액 공급장치(30)이 비상 정지 등에 의해 가동이 장시간 정지되었을 때, 상기 공급관(35) 내에 HMDS가 입자직경이 큰 미스트 상태로 존재하는 경우가 있다.
그리고, 이 상태에서 소수화 처리를 그대로 재개시킨 경우, 상기 입자직경이큰 HMDS의 미스트가 처리실(15) 내의 웨이퍼(W)에 공급되어 버리고, 결과적으로 웨이퍼(W)에 표면에 HMDS의 증기 또는 미스트가 균일하게 공급될 수 없게 되는 우려가 생긴다.
본 실시예에서는 상기 처리액 공급장치(30)의 가동이 장시간 정지된 후, 웨이퍼(W)에 대한 소수화 처리를 재개하는 경우, 웨이퍼(W)의 소수화 처리를 행하기 전에, 우선 상기 공급관(35)에 반송가스만을 공급하고, 상기 공급관(35) 내부의 환경을 상기 처리실(15)를 우회해서 분기배기관(41)로부터 배출시킬 수 있다.
즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 밸브(43, 37, 39, 22)를 폐쇄해서 밸브(42, 38, 45, 24)를 개방하게 되면, 상기 공급관(35) 내부의 환경을 처리실(15)내에 유입시키는 일 없이, 상기 분기배기관(41)로부터 배기할 수 있다. 이것에 의해, 도 6의 점선으로 나타낸 경로를 통해, 반송가스 및 상기 공급관(35) 내부의 큰 HMDS의 미스트는 외부로 배출되고, 상기 공급관(35) 내부는 반송가스 환경에 치환된 상태가 된다.
그 후, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 밸브(42, 45)를 폐쇄하고, 상기 밸브(22, 37, 39, 43)을 개방해서 소수화 처리를 재개한다. 따라서, 재개 직후에도 입자직경이 큰 HMDS의 미스트는 상기 처리실(15) 내에는 들어가지 않게 되고, 소정의 소수화 처리가 가능하게 된다.
또, 만일을 위해 일단 더미 웨이퍼(dummy wafer)에 대해 처리재개시작시의 HMDS의 증기 또는 미스트를 공급하여, 이곳의 농도 등을 확인한 후, 소수화 처리를 재개해도 좋다.
그 후, 소정의 소수화 처리가 종료된 웨이퍼(W)는 다시 주반송장치(3)에 의해 보지되어, 다음의 냉각처리를 위해 냉각처리장치(10)으로 반송된다.
이상과 같이, 본 실시예에 따른 처리액 공급장치(30)에서는 소수화 처리를 재개하는 때, 이 소수화 처리를 행하기 전 상기 공급관(35) 내부의 환경을 반송가스에 의해 처리실(15)를 우회해서 외부로 배출할 수 있다. 이 때문에, 상기 공급관(35) 내에 정체된 HMDS에 의한 입자직경이 큰 미스트가 그대로 웨이퍼(W)에 공급되는 일 없이, 장시간 어드히존 장치(14)를 정지시킨 후, 소수화 처리를 재개시키는 경우에도, HMDS의 증기 또는 미스트를 웨이퍼(W)에 균일하게 공급하는 것이 가능하게 된다.
게다가, 입자직경이 큰 HMDS의 미스트를 배기하는 때에 사용된 것은, 본래의 HMDS 공급용 반송가스이기 때문에, 특별히 전용의 퍼지가스 등을 준비할 필요도 없다.
또, 본 실시예에서는 상기 배출기(23)으로 공급관(35) 내부의 환경을 배기하도록 하고 있지만, 이것에 대신해서 상기 공급관(35) 내부의 환경을 도 7에 도시된 바와 같이, 밸브(45)로부터 그대로 배기관(71)을 통해 외부로 배기하여도 좋다.
본 실시예에서는 기판에 웨이퍼(W)를 이용한 예를 들어 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 예를들면 LCD 기판을 사용하는 예에 대해서도 적용하는 것이 가능하다.
본 발명에 의하면, 처리액 공급장치가 장시간 정지한 후, 소수화 처리를 재개시키는 경우, 관로 내에 반송가스를 보내어 이 관로내의 환경을 배출할 수 있는 효과가 있다. 따라서, 처리재개 직후, 입자직경이 큰 처리액의 증기 또는 미스트가 기판에 공급되지 않고, 상기 기판에 처리액의 증기 또는 미스트를 균일하게 공급할 수 있으며, 전용의 퍼지가스가 불필요한 효과가 있다.

Claims (12)

  1. 피처리체에 소정의 처리를 행하는 처리실에 처리액을 포함한 기체를 공급하는 처리액 공급장치에 있어서,
    상기 처리액을 포함한 기체를 출력하는 출력부와,
    상기 출력부와 상기 처리실과의 사이에 접속되어 상기 출력된 기체를 상기 처리실에 공급하는 공급관과, 그리고
    세정가스를 상기 공급관을 통과시키고, 상기 처리실의 직전에서 배기하는 세정수단을 구비한 것을 특징으로 하는 처리액 공급장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 출력부는 처리액의 증기를 포함한 반송가스를 상기 처리액을 포함한 기체로서 출력하는 것을 특징으로 하는 처리액 공급장치.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 출력부는 상기 반송가스를 발생하는 반송가스 발생원과, 상기 처리액을 저장하고, 상기 반송가스 발생원에 의해 발생된 반송가스가 공급되고, 상기 공급관이 접속된 탱크를 구비하며, 상기 세정수단은 상기 반송가스 발생원에 의해 발생된 반송가스를 상기의 세정가스로서, 직접 상기 공급관을 통과시키는 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 처리액 공급장치.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 출력부는 처리액의 미스트를 포함한 반송가스를 상기 처리액을 포함한 기체로서 출력하는 것을 특징으로 하는 처리액 공급장치.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 처리실에 접속되어 상기 처리실의 기체를 배기하기 위한 배기관과, 상기 배기관을 통해 상기 처리실을 배기하는 배기장치를 구비하고, 상기 세정수단은 상기 공급관의 처리실의 직전에 접속되어 상기 배기장치에 의해 배기되는 분기배기관을 구비하며, 상기 공급관을 통과한 상기의 세정가스를 상기 분기배기관을 통해 배기장치에 의해 배기하는 것을 특징으로 하는 처리액 공급장치.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 처리액은 헥사메틸디실라잔액인 것을 특징으로 하는 처리액 공급장치.
  7. 청구항 3에 있어서, 상기 반송가스는 질소 가스인 것을 특징으로 하는 처리액 공급장치.
  8. 처리액을 포함한 기체에 의해 피처리체에 소정의 처리를 행하는 처리실과,
    상기 처리액을 포함한 기체를 출력하는 출력부와,
    상기 출력부와 상기 처리실과의 사이에 접속되어 상기의 출력된 기체를 상기 처리실에 공급하는 공급관과, 그리고
    세정가스를 상기 공급관을 통과시키고, 상기 처리실의 직전에서 배기하는 세정수단을 구비한 것을 특징으로 하는 처리장치.
  9. 피처리체에 소정의 처리를 행하는 처리실에 처리액을 포함한 기체를 공급하는 처리액 공급장치에 있어서,
    반송가스를 출력하는 반송가스 공급원과,
    상기 처리액을 저장하고, 상기 반송가스 공급원에서 출력된 반송가스를 입력하며, 상기 처리액을 포함한 반송가스를 출력하는 탱크와,
    상기 탱크와 상기 처리실과의 사이에 접속되어, 상기 처리액을 포함한 반송가스를 상기 처리실에 공급하는 공급관과,
    상기 반송가스 공급원과 상기 공급관을 접속하는 바이패스관과,
    상기 반송가스 공급원과 상기 탱크와의 사이에 개삽된 제 1밸브와,
    상기 탱크와 상기 공급관과의 사이에 개삽된 제 2밸브와,
    상기 바이패스관 위에 개삽된 제 3밸브와,
    상기 공급관과 상기 처리실과의 사이에 배치되어, 세정시에 상기 공급관을 통과한 반송가스를 상기 처리실의 직전에서 배기하는 배기수단과, 그리고
    상기 피처리체에 소정의 처리를 행하는 때, 상기 제 1 및 제 2밸브를 열고, 상기 제 3밸브를 닫으며, 상기 세정시에 상기 제 1 및 제 2밸브를 닫고, 상기 제 3밸브를 여는 제어부를 구비한 것을 특징으로 하는 처리액 공급장치.
  10. (a) 처리액을 포함한 기체를 공급관을 통해 처리실에 공급하는 공정과,
    (b) 상기 처리실 내에서 상기 처리액을 포함한 기체에 의해 피처리체에 소정의 처리를 행하는 공정과, 그리고
    (c) 세정가스를 상기 공급관을 통과시키고, 상기 처리실의 직전에서 배기하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 처리방법 .
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 공정(c)는 상기 공정(a) 및 (b)의 정지 후에, 상기 공정(a) 및 (b)의 실행에 앞서 실행되는 것을 특징으로 하는 처리방법.
  12. 청구항 10에 있어서, 상기 공정(a)는 반송가스를 발생하는 공정과, 상기 처리액을 저장한 탱크 내에 상기 반송가스를 통과시키고, 상기 공급관에 상기 처리액을 포함한 기체로서 공급하는 공정을 구비하고, 상기 공정(c)는 상기 반송가스를 상기 세정가스로서 상기 공급관을 통과시키고, 상기 처리실의 직전에서 배기하는 것을 특징으로 하는 처리방법.
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