KR100524204B1 - 가스 처리장치 - Google Patents

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Abstract

정류면부(37a)는 웨이퍼(W)의 둘레가장자리부로부터 밀폐용기의 중심부로 가는 도중에 일단 웨이퍼(W)에서 가장 멀어지고, 정류면부(37a)의 배기구(35a)를 둘러싸는 중앙 근방의 부분에서 다시 웨이퍼(W)에 근접하도록 아래쪽을 향하여 볼록하게 나와 있다. 즉, 정류면부(37a)를 종단면에서 볼 때에 정류면부(37a)의 배기구(35a)를 둘러싸는 주변영역에 볼록부(37c)가 형성되어 있다. 이 정류면부(37a)의 표면에 따라 처리가스가 흐르기 때문에 웨이퍼(W)의 반경방향에 걸쳐 처리가스와 웨이퍼(W)와의 접촉이 균일화되고, 그에 따라 균일한 막이 형성된다.

Description

가스 처리장치
본 발명은 성막 성분의 출발물질의 입자 또는 콜로이드를 용매에 분산시킨 도포액을 기판의 표면에 도포하여 얻어진 도포막을 겔화하여 절연막을 형성하는 가스 처리장치에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 층간절연막을 형성하는 방법으로서, CVD법이나 열산화법 등이 있지만, 이들 이 외의 방법으로 졸-겔법이라고 불리는 방법이 있다. 이 졸-겔법은, 예컨대 TEOS(테트라에톡시실란; Si(C2H5O)4)의 콜로이드를 에탄올용액 등의 유기용매에 분산시킨 도포액을 반도체웨이퍼(이하 간단히 웨이퍼라고 함)의 표면에 도포하고, 그 도포막을 겔화한 후 건조시켜 실리콘산화막을 얻는 방법이다. 그 예가, 일본국 특개평8-162450 및 일본국 특개평8-59362호 등에 기재되어 있다.
이 방법에 있어서의 도포막의 변성 모양을 모식적으로 도 9a∼9c에 나타낸다.
먼저, 도포액을 웨이퍼에 도포했을 때에는 TEOS의 입자 혹은 콜로이드(100)가 용매(200)중에 분산된 상태가 된다(도 9a). 이어서 이 도포막이 예컨대 알카리성 분위기에 노출됨으로써 혹은 가열됨으로써 TEOS가 축중합(縮重合)함과 동시에 가수분해하여 도포막이 겔화하고, TEOS(300)의 망형상구조가 형성된다(도 9b). 그리고 도포액 속의 수분을 제거하기 위해서 도포막속의 용매를 아세톤 등의 다른 용매(400)로 치환한다(도 9c). 또한, 용매의 치환공정은 막을 소수화할 목적으로 행한다. 즉, OH기가 있으면 수분을 흡수하기 쉬우므로 Si-O 결합의 끝단부에 결합하고 있는 OH기를 예컨대 HMDS 등으로 막을 세탁함으로써 다른 유기물로 치환한다.
그 후 건조시켜 실리콘산화막의 도포막을 얻을 수 있다. 또 도 9c에 나타내는 용매의 치환공정에서는, 수분을 제거하는 목적 외에 에탄올보다도 표면장력이 작은 용매를 사용하고 있다. 이것은, 용매가 증발할 때에 TEOS의 망형상 구조체에 큰 힘이 가해지지 않도록 하여 막의 구조가 무너지는 것을 억제할 목적도 있다.
이와 같이 졸-겔법에 의해 형성된 실리콘산화막에는 미소한 빈 구멍이 무수히 열려 있으며, 이 속으로는 공기가 들어간다. 그 때문에, 이 산화막의 비유전율ε은 진공인 것에 가깝다. 따라서, 이와 같이 미소한 빈 구멍을 포함한 산화막의 전기저항은 진공에 가까운 높은 것이 되며, 절연막으로서 이상적인 막을 얻을 수 있다.
이러한 졸-겔법을 실제의 제조라인에 적용하려면, 도포액을 웨이퍼에 도포하기 위한 도포유니트, 웨이퍼에 예컨대 암모니아가스를 접촉시키기 위한 혹은 웨이퍼를 소정온도(예컨대 100℃정도)로 가열하여 도포막을 겔화하기 위한 에이징유니트 및 도포막중의 용매를 별도의 용매로 치환하기 위한 치환유니트가 필요하다.
그래서 본 발명자는 겔화처리를 행하는데 있어 도 10에 나타내는 바와 같이, 플레이트(61)의 위에 웨이퍼(W)를 놓고, 이 플레이트(61)에 원통형의 덮개(62)를 씌워 밀폐용기(6)를 구성하며, 플레이트(61)의 둘레가장자리의 가스도입로(63)로부터 암모니아가스를 공급하여 덮개(62)의 중심부의 배기로(64)에서 배기하는 것을 검토하고 있다.
그런데, 도 10에 나타내는 구조의 유니트에 있어서는, 암모니아가스가 플레이트(61)의 가스도입구로부터 덮개(62)의 안둘레면을 따라 아래에서 위로 흐르려고 한다. 그와 동시에, 덮개(62)의 중심부의 배기로(64)의 흡인력에 의해 그 가스가 해당 배기로(64)로 도입된다. 그 때문에 비스듬하게 향하는 흐름이 형성된다. 여기서 덮개(62)의 안둘레면을 따라 아래에서 위로 향하는 가스는 상부의 모서리부에서 소용돌이가 되기 때문에, 원활하게 아래로 내려오지 않는다. 이 때문에 웨이퍼(W)의 둘레가장자리부에 비해서 중심부의 가스유속 및 가스농도가 작아진다. 그 결과, 겔화의 진행 과정에 불균일이 생기고, 결과적으로 불균질한 막이 형성되는 문제가 있다.
본원의 제 1 발명은 이러한 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것이다.
즉, 제 1 발명의 목적은, 밀폐용기내에서 균일한 가스흐름에 의해 기판, 예를들면 웨이퍼의 처리를 행할 수 있으며, 그에 따라 양질의 얇은 막, 예를들면 층간절연막을 얻을 수 있는 도포막처리장치를 제공하는 것에 있다.
이를 위해, 제 1 발명의 가스 처리장치는, 기판을 가스의 존재하에서 처리하기 위한 밀폐용기와, 이 밀폐용기내에 설치되고 기판을 재치하기 위한 재치부와, 상기 재치부에 재치된 기판의 피처리면과 대향하고 상기 재치부를 향하여 돌출하여 상기 재치부와의 사이에서 부분적으로 좁아지는 가스통로를 형성하는 바깥둘레가장자리부를 적어도 구비한 정류면부와, 상기 정류면부의 둘레가장자리부를 따라 설치된 가스도입구 및 상기 재치부에 재치된 기판의 피처리면과 대향하여 밀폐용기의 중심부에 설치된 배기구로 이루어진다.
상기 가스 처리장치에 있어서, 상기 바깥둘레가장자리부의 바깥쪽, 또한 상기 가스도입구의 상부에는 버퍼실을 더욱 구비하고 있어도 좋다.
또한, 상기 정류면부의 안둘레측이, 바깥쪽에서 안쪽을 향하여 동심원상, 또한 연속적으로 형성된 하기의 부분으로 이루어지는 것이어도 좋다.:
대략 구면(球面)형상의 오목부, 상기 오목부의 안쪽에 형성된 대략 도너츠형상으로 돌출한 볼록부, 및 상기 볼록부의 안쪽에 형성되어 상기 배기구에 연결되는 대략 원추형의 오목부.
또한, 상기 바깥둘레가장자리부가, 상기 밀폐용기내의 공간을 상기 재치부에 재치된 기판의 피처리면과 대향하는 원주형의 공간과, 이 공간의 바깥쪽에 형성되는 버퍼실로 구획하는 막음판이며, 상기 정류면부의 안둘레측이, 바깥쪽에서 안쪽을 향하여 동심원상, 또한 연속적으로 형성된 하기의 부분으로 이루어지는 것이어도 좋다. :
대략 평면형상의 최외부(最外部), 상기 최외부의 안쪽에 형성된 대략 원추형 돌출부의 측면을 형성하는 경사부, 상기 경사부의 안쪽에 형성된 대략 도너츠형상으로 돌출한 볼록부, 및 상기 볼록부의 안쪽에 형성되어 상기 배기구에 연결되는 대략 원추형의 오목부.
또한, 상기 정류면부의 안둘레측이 대략 구면형상의 오목부를 형성하는 것이어도 좋고, 상기 배기구를 정점으로 하는 원추형의 오목부를 형성하는 것이어도 좋다.
상기 바깥둘레가장자리부가 원주측면형상의 간막이부를 형성하고, 상기 정류면부의 안둘레측이 상기 버퍼실의 꼭대기부와 대략 같은 높이의 평면인 것이어도 좋다.
상기 정류면부의 안둘레측이, 바깥쪽에서 안쪽을 향하여 동심원상, 또한 연속적으로 형성된 하기의 부분으로 이루어지는 것이어도 좋다.:
대략 구면형상의 오목부, 상기 오목부의 안쪽에 형성된 대략 도너츠형상으로 돌출한 볼록부, 및 상기 볼록부의 안쪽에 형성되어 상기 배기구에 연결되는 대략 원추형의 오목부.
또한 상기 가스도입구가, 상기 밀폐용기의 둘레방향을 따라 슬릿형상으로 형성되어 있는 것이어도 좋다.
상기 밀폐용기는, 상기 재치부가 설치된 제 1 부재와, 상기 정류면부가 설치되고, 상기 제 1 부재에 대하여 붙이고 떼기 자유로운 제 2 부재로 이루어지는 것이어도 좋다.
상기 가스도입로는, 상기 제 1 부재를 통하여 설치되는 것이라도 좋다.
또한 상기 기판이, 성막 성분의 출발물질의 입자 또는 콜로이드를 용매에 분산시킨 도포액이 도포되어 도포막이 형성된 것이며, 상기 밀폐용기내에서 행하여지는 처리는, 상기 입자 또는 콜로이드의 겔화를 촉진하기 위한 가스를 이용한 처리이더라도 좋다.
상기 가스는 알카리성가스인 것이 바람직하다. 다음으로 제 2 발명에 대하여 설명한다.
상기 도 9a∼c에 나타낸 바와 같이 하여 상기 도포액이 도포된 웨이퍼를 자연 방치해 놓으면, 겔화가 진행하여 실리콘산화막의 도포막이 형성된다.
그러나, 그것에는 긴 시간 예를 들면 하룻밤을 방치할 필요가 있기 때문에, 대량생산에는 적합하지 않다. 이 때문에 본 발명자는 제 2 발명으로서, 도포막의 겔화를 촉진하기 위한 방법의 하나로서 도포막을 가열하는 것을 검토하고 있다.
그런데, 도포막이 형성된 웨이퍼를 예컨대 100℃ 정도로 가열하여 겔화를 행하면, 도포막으로부터 유기용매가 증발하기 때문에, 소정의 막두께, 막질을 얻을 수 없게 된다. 그래서 본 발명자는 밀폐용기내에 웨이퍼를 넣고, 그 밀폐용기내에 도포막의 용매의 성분, 예컨대 에틸렌 글리콜의 포화증기를 공급함으로써 도포막으로부터 에틸렌 글리콜의 증발을 억제하는 것을 검토하고 있다.
이 경우, 예컨대 100℃의 에틸렌 글리콜의 포화증기를 발생시켜, 그 증기를 100℃의 밀폐용기내에 100℃의 상태로 공급하면, 에틸렌 글리콜의 증발이 억제된다. 그러나 밀폐용기에 이르기까지의 배관 도중에 가스의 온도가 내려가면 이슬이 맺혀 밀폐용기내에서 포화증기를 얻을 수 없게 된다. 그래서, 웨이퍼로부터의 용매의 성분(이 경우 에틸렌 글리콜)의 증발이 일어난다. 또한 에틸렌 글리콜의 포화증기의 온도가 밀폐용기내보다도 높으면, 그 포화증기의 온도가 밀폐용기내에서 내려가기 때문에, 이슬이 맺혀 웨이퍼에 액체방울이 부착할 우려가 있다. 그리고 웨이퍼에 액체방울이 부착하면, 그 부분의 막두께가 변해 버려, 막두께의 균일성이 낮아지게 된다. 따라서 용매 성분의 포화증기 발생원의 온도관리도 포함하여 처리용기내에서 포화증기의 분위기를 형성하는 것이 필요하게 된다.
본원의 제 2 발명은 이러한 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것이다.
즉, 제 2 발명의 목적은, 도포막중의 입자 혹은 콜로이드를 겔화하는 데 있어서, 도포막으로부터의 용매성분의 증발을 억제할 수 있고, 예정하고 있는 막두께의 얇은 막, 예컨대 층간절연막을 얻을 수 있는 가스 처리장치를 제공하는 데에 있다.
제 2 발명의 가스 처리장치는, 성막 성분의 출발물질의 입자 또는 콜로이드를 용매에 분산시킨 도포액이 표면에 도포된 기판이 수용되는 밀폐용기와, 이 밀폐용기내를 가열하여 상기 도포막중의 상기 입자 또는 콜로이드를 겔화하는 가열수단과, 상기 밀폐용기내에 상기 용매 성분의 증기를 공급하기 위한 가스공급로와, 상기 밀폐용기내의 가스를 배기하기 위한 배기로와, 상기 밀폐용기의 용기 벽내에 있어서의 가스공급로의 도중에 설치되고, 상기 가스공급로내의 가스를 밀폐용기내에 분산하여 공급하도록 밀폐용기내에 개구한 복수의 가스도입구를 가지며, 밀폐용기내와 거의 동일한 온도로 온도조정된 가스분산실, 및 이 가스분산실내의 온도보다도 약간 높은 온도로 가열되어, 밀폐용기내의 온도로 포화증기가 될 만큼의 양을 포함하는 용매 성분의 증기를 발생시키는 용매증기발생부로 이루어진다.
본 발명에 의하면, 용매증기발생부로부터의 용매 성분, 예컨대 에틸렌 글리콜의 포화증기가, 밀폐용기내와 거의 동일한 온도로 조정된 가스분산실내에서 조금 차가워지기 때문에, 확실하게 포화증기가 되어 밀폐용기내로 도입된다. 따라서 도포막으로부터의 용매의 증발이 억제됨과 동시에, 증기가 액체방울이 되어 기판에 부착할 염려도 없다. 이 경우 밀폐용기는 기판을 재치하여 가열하기 위한 가열판을 구비하고, 가스분산실은 가열판내에 형성된 구성으로 할 수 있다.
또한 제 2 발명의 다른 가스 처리장치는, 성막 성분의 출발물질의 입자 또는 콜로이드를 용매에 분산시킨 도포액이 표면에 도포된 기판이 수용되는 밀폐용기와, 이 밀폐용기내를 가열하여 도포막중의 상기 입자 또는 콜로이드를 겔화하는 가열수단과, 상기 밀폐용기내에 상기 용매 성분의 증기를 공급하기 위한 가스공급로와, 상기 밀폐용기내의 가스를 배기하기 위한 배기로와, 상기 용매 성분의 용액을 저류하고, 이 용액을 운반가스에 의해 버블링하여 용매 성분의 증기를 상기 가스공급로를 통해 밀폐용기내에 공급하기 위한 제 1 저류탱크와, 이 제 1 저류탱크내의 용액의 온도를 조정하기 위한 제 1 온도조정수단과, 상기 제 1 저류탱크내의 용액량이 감소했을 때에 이 제 1 저류탱크내에 상기 용액을 보충하기 위한 제 2 저류탱크, 및 이 제 2 저류탱크내의 용액의 온도를 조정하기 위한 제 2 온도조정수단으로 이루어진다.
본 발명에 의하면, 용매 성분의 용액을 높은 정밀도로 온도관리할 수 있으므로, 용매 성분의 증기를 소정온도로 조정한 상태에서 밀폐용기내로 도입할 수 있다. 또 이상의 발명에 있어서, 겔화를 촉진하기 위한 알카리성가스를 밀폐용기내에 공급하도록 하여도 좋다.
이하, 본 발명의 구체예의 상세한 내용에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 그리고, 본 발명의 범위가 이하의 예에 한정되는 것으로 해석해서는 안된다.
＜실시예 1＞
도 1은 본원의 제 1 발명에 따른 실시예 1에 관한 가스 처리장치의 일예의 전체구성을 개략적으로 나타내는 평면도이다.
11은 기판인 웨이퍼(W)의 입출력 포트이며, 카세트스테이지(CS)에 놓여진 카세트(C)에서, 반송아암(12)이 웨이퍼(W)를 집어내어, 메인아암(13)에 주고받도록 구성되어 있다.
메인아암(13)의 반송로(가이드레일)(14)의 한쪽에는, 이 실시형태의 주요부로서 도포부인 도포유니트(2)가, 겔화처리부인 에이징유니트(3) 및 용매치환부인 용매치환유니트(4)와 함께 차례로 나란히 배열되어 있다. 상기 반송로(14)의 다른쪽에도 처리유니트(U1∼U4)가 나란히 있다. 이들 처리유니트(U1∼U4)에 대해서는, 도포액을 기판에 도포하기 전의 소수화처리, 냉각처리, 및 기판에 도포막을 형성한 후의 열처리(베이킹 처리)등을 행하기 위한 유니트가 각기 할당된다.
이 가스 처리장치의 전체 작용에 대하여 간단히 기술한다. 카세트스테이지(CS)의 카세트(C) 내에서 메인아암(13)에 의해 집어내어진 처리전의 웨이퍼(W)는 도포유니트(2)내에 수납된다. 그리고 도포유니트(2)내에서, TEOS의 콜로이드 또는 입자가 용매에 분산된 도포액(T)이 웨이퍼(W) 표면에 적하된다(도 2a). 그렇게 하면, 웨이퍼(W)가 고속으로 회전되어 상기 도포액(T)이, 웨이퍼 표면에 확장되어 도포막(F)이 형성된다(도 2b).
이어서 웨이퍼(W)는 에이징유니트(3)의 가열 플레이트(31)상에 재치되고, 덮개(33)에 의해 밀폐된다. 그리고 에이징유니트(3)내에 알카리성가스, 예컨대 암모니아가스를 도입하여 도포막을 겔화한다(도 2c).
그 후 용매치환유니트(4)에 있어서 도 2d에 나타내는 바와 같이, 에틸알콜, HMDS(헥사메틸디실란) 및 헵탄을 사용하여, 겔화한 도포막의 용매치환을 행한다. 이에 따라 도포막중의 수분이 에틸 알콜로 치환된다. 또한 HMDS에 의해 도포막 속의 수산기가 제거된다. 또한 도포막 속의 용매가 헵탄으로 치환된다. 그리고 헵탄을 사용하는 이유는, 표면장력이 작은 용매를 이용함으로써 다공성의 구조체, 즉 TEOS의 망형상 구조체에 가해지는 힘을 작게 하여 그것이 무너지지 않도록 하기 위해서이다. 그 후 웨이퍼(W)는 베이크유니트로 예를 들면 1분간 베이크처리되고, 웨이퍼(W) 표면에 실리콘산화막으로 된 층간절연막이 형성된다.
다음으로 제 1 발명에 따른 실시예 1에 대하여 기술한다.
도 3a는 제 1 발명에 따른 실시예 1에 관한 에이징유니트(겔화처리부)(3)의 일예를 나타내고 있다.
도 3a에 나타내는 바와 같이, 이 에이징유니트(3)는, 웨이퍼(W)가 재치되는 플레이트(31)와, 플레이트(31)의 둘레가장자리부에 시일부재(32)를 통해 밀접되어 플레이트(31)와 함께 밀폐용기를 구성하는 덮개(33)와, 플레이트(31)의 표면에 개구하는 가스도입구(34a)를 통해 밀폐용기내에 연이어진 가스도입로(34)와, 가스도입구(34a)로부터 도입된 가스의 흐름을 균일하게 하는 정류부재(37)와, 덮개(33) 및 정류부재(37)의 중앙부에 배기구(35a)가 형성된 배기로(35)를 구비하고 있다.
또한 에이징유니트(3)에는, 플레이트(31)와 그 위쪽 위치와의 사이에서 웨이퍼(W)를 승강시키는 예컨대 3개의 승강핀(36)이 설치된다.
정류부재(37)는, 덮개(33)의 내면에 부착되어 있으며, 웨이퍼(W)의 피처리면, 즉 도포막이 피착된 상면과 대향하는 정류면부(37a)를 가지고 있다. 그리고 상기 가스도입구(34a)는, 이 정류면부(37a)의 둘레가장자리부를 따라서 밀폐용기의 둘레방향을 따라 슬릿형상으로 형성되어 있다.
따라서 가스는 웨이퍼(W)의 둘레가장자리부로부터 밀폐용기내에 균일하게 도입되어 배기구(35a)로부터 배출된다. 가스도입구가 슬릿형상이 아니라 몇 개의 구멍으로 구성되어 있는 경우에는, 구멍의 배열패턴이 도포막 두께에 반영될 우려가 있다. 그 때문에, 이와 같이 가스도입구(34a)를 슬릿형상으로 하는 것이 바람직하다. 또 가스도입구멍의 배열패턴의 전사가 일어나지 않을 정도로 다수의 구멍으로 가스도입구를 구성하여도 좋다.
정류면부(37a)는, 예컨대, 웨이퍼(W)의 둘레가장자리부에서 밀폐용기의 중심부로 갈수록 웨이퍼(W)의 표면으로부터 멀어지도록 경사진 경사면부(37b)를 구비하고 있다. 그리고 도 3a에 나타내는 예에서는, 예컨대 정류면부(37a)는 웨이퍼(W)의 둘레가장자리부로부터 밀폐용기의 중심부로 가는 도중에 일단 웨이퍼(W)로부터 가장 멀어지고, 정류면부(37a)의 배기구(35a)를 둘러싸는 중앙 근처 부분에서 다시 웨이퍼(W)에 가까워지도록 아래쪽을 향하여 볼록하게 나오고 있다. 즉, 정류면부(37a)를 종단면에서 볼 때에 정류면부(37a)의 배기구(35a)를 둘러싸는 주변영역에 볼록부(37c)가 형성되어 있다.
또한 도 3a에 나타내는 예에서는, 예컨대 정류부재(37)는, 그 정류면부(37a)와 웨이퍼(W)의 피처리면과의 사이의 처리실이 되는 공간(S)을 둘러싸고, 그 공간(S)의 바깥쪽에 원주형상의 버퍼실(38)을 형성하기 위한 간막이부(39)를 갖고 있다. 간막이부(39)는, 그 하단으로부터 정류면부(37a)로 이어짐과 동시에, 상기 하단과 플레이트(31)와의 사이에는 가스를 처리실내에 도입하기 위한 간극이 전체 둘레에 걸쳐서 형성되어 있다. 이 간극은 처리실내에서 본 가스도입구이고, 이것은 청구범위의 가스도입구에 해당한다.
버퍼실(38)은 상기 가스도입구(34a)에 연이어 통함과 동시에, 처리실이 되는 공간(S)에 웨이퍼(W)의 표면부근에서 연이어 통하고 있다. 이에 따라서 가스도입구(34a)로부터 버퍼실(38)내에 도입된 가스는, 처리실(공간(S))내에 웨이퍼(W)의 옆쪽에서 처리실의 중앙을 향하여 가로방향으로 유입된다.
또한 상기 가스도입로(34)는 플레이트(31)를 관통하여 설치됨과 동시에, 그 도중에는 가스를 분산시키기 위한 분산실(30)이 형성된다. 가스는 이 분산실(30)에서 분산되어 슬릿형상의 가스도입구(34a)로부터 밀폐용기내로 도입된다. 도면의 편의상 분산실(30)로의 가스도입로(34)는 1개로 하고 있지만, 복수개 예컨대 3개를 배관하여도 좋다.
다음에 상기 구성의 에이징유니트(3)의 작용에 대하여 기술한다.
도포유니트(2)로부터, 예컨대 상기 메인아암(13)에 의해 반송되어, 승강핀(36)을 통해 플레이트(31)에 재치된 후, 덮개(33)가 닫혀진다. 그리고 도 3b에 나타낸 바와 같이, 가스도입구(34a)로부터, 예컨대 암모니아가스가 버퍼실(38)내로 일단 도입되고, 여기에서 웨이퍼(W)의 옆쪽에서 처리실내로 유입된다. 가스도입구(34a)는 윗쪽을 향하여 개구한다. 그리고, 가스를 일단 버퍼실(38)내에 도입하고 나서 처리실이 되는 공간(S)으로 옆쪽에서 유입시킨다. 그 때문에, 웨이퍼둘레가장자리로부터 중심부를 향하는 가로방향의 흐름이 형성된다. 이 가스는 상하로 넓어지면서 처리실 상부 중앙의 배기구(35a)로 향한다. 위로 넓어지려고 하는 가스는, 먼저 경사면부(37b)를 따라 처리실의 안쪽으로 자연스럽게 흐른다. 계속해서 이 가스는 배기구(35a)의 근방에서 볼록부(37c)에 의해 웨이퍼(W)측을 향하기 때문에, 웨이퍼 중심부근에는 위쪽에서 가스가 유입되어 가스가 희박해지는 것을 방지하고 있으며, 전체적으로 보면 웨이퍼(W)의 표면을 따라 균일한 가스흐름이 형성된다.
이렇게 암모니아가스를 웨이퍼(W) 표면에 공급함으로써, 도포막에 포함되는 TEOS의 콜로이드를 겔화하여 그물코 형상으로 연쇄시키는 처리가 촉진된다. 또 암모니아가스는 알카리촉매로서 TEOS에 작용하여 겔화를 촉진하기 때문에, 가열하는 것이 반드시 필요하지는 않지만, 가열을 하여도 좋다.
상술한 실시예 1에 의하면, 웨이퍼(W)의 표면을 따라 균일한 가스흐름이 형성되기 때문에 균일한 웨이퍼에 대하여 균일한 겔화처리를 행할 수 있다. 따라서 양질인 얇은 막, 예컨대 층간절연막을 얻을 수 있다.
또한 가스도입구(34a)로부터 도입되는 가스는, 이 예에서는 암모니아가스이지만, 도포막내의 용매의 증발을 억제하기 위해서 용매의 증기, 예컨데 에틸렌 글리콜의 증기를 함께 도입하여도 좋다. 또한 상기의 겔화처리는, 암모니아가스를 사용하지 않고 웨이퍼를 예컨대 100℃로 가열하여 촉진하도록 하여도 좋다.
이 경우, 도포막내의 용매의 증발을 억제하기 위해서, 예컨대 에틸렌 글리콜의 증기를 도입하는 것이 필요하다. 예를 들면 히터를 내장한 플레이트상에 웨이퍼를 놓음과 동시에, 예컨대 처리실(S)내의 온도에서 에틸렌 글리콜의 포화증기가 되도록, 배관 및 증기발생원 등이 온도 조정된다. 이와 같이 하면 웨이퍼의 중앙부에도 에틸렌 글리콜의 증기가 충분히 널리 퍼지기 때문에, 도포막으로부터의 용매 증발의 균일하지 못함이 억제된다.
그리고 정류부재는 도 3a에 나타내는 구성의 것에 한정되지 않는다.
즉, 도 4에 나타내는 정류부재(51)와 같이, 버퍼실(38)을 구획형성하는 간막이부가 되는 막음판부(51b)에 이어지는 정류면부(51a)가 웨이퍼(W)의 둘레가장자리부에서 가장 웨이퍼(W)로부터 멀어지고, 또 종단면에서 볼 때에 배기구(35a)를 둘러싸는 주변영역에 도 3의 정류부재(37)와 같이 볼록부(51c)가 형성되어 있도록 성형되어 있어도 좋다.
이 경우에는, 경사면부가 없기 때문에, 도 3a에 나타내는 예에 비해서 정류부재(37)의 바깥가장자리 상부에서 가스의 소용돌이가 약간 발생할 우려가 있으나, 그 이외에는 도 3a에 나타내는 예와 동일한 효과를 얻을 수 있고, 충분히 균일한 가스흐름이 형성된다.
또한 도 5에 나타내는 정류부재(52)와 같이, 정류면부(52a)가, 종단면에서 볼 때에 버퍼실(38)을 구획형성하는 간막이부(52b)의 하단에서 배기구(35a)를 향하여 위로 볼록형상(또는 아래로 볼록형상으로도 좋다)이 되는 구면 형상의 곡선을 이루도록 성형되어 있어도 좋다.
또한, 도 6에 나타내는 정류부재(53)와 같이, 정류면부(53a)가, 종단면에서 볼 때에 버퍼실(38)을 구획형성하는 간막이부(53b)의 하단에서 배기구(35a)를 향하여 직선형상이 되는 곡선을 이루는 것 같은 원추형으로 성형되어 있어도 좋다. 이들 경우에는 어느 쪽이든, 웨이퍼(W) 중심부로의 가스공급효과가 약해지지만, 그 이외에는 도 3a∼3b에 나타내는 예와 동일한 효과를 얻을 수 있어, 충분히 균일한 가스흐름이 형성된다.
또한 도 7에 나타내는 정류부재(54)와 같이, 도 3a의 간막이부(37b)에 상당하는 경계부가 설치되어 있지 않아도 좋다. 따라서 도 7의 예에서는 버퍼실이 설치되어 있지 않기 때문에, 가스가 옆쪽으로 공급되는 것에 의한 웨이퍼(W)의 표면을 따라 균일한 가스흐름 형성효과가 조금 약해진다. 그러나 그 이외에는 도 3a∼3b에 나타내는 예와 동일한 효과를 얻을 수 있고, 충분히 균일한 가스흐름이 형성된다. 이 정류부재(54)의 정류면부(54a)는 특히 한정되지 않지만, 예컨대 도 3a의 예와 같은 형상을 하고 있다.
또한 도 8에 나타내는 바와 같이, 도 3a∼3b의 간막이부(39)에 상당하는 간막이부(55)만이 설치되어 있어도 좋다. 간막이부(55)를 설치하지 않고 직접 처리실내에 도입한 경우에 가스도입구(34a)에 대향하는 위치에 소용돌이가 발생한다. 그러나 이 예에서는 간막이부(55)에 의해 가스가 옆쪽으로 공급되기 때문에, 상기 소용돌이의 발생이 억제되어 웨이퍼(W)의 표면을 따라 균일한 가스흐름이 형성된다. 이 경우 가스의 유량이나, 간막이부(55)의 하단과 플레이트(31)와의 사이의 간극 등을 적절히 조정함으로써, 가스흐름의 균일성을 높일 수 있다.
이상에 있어서, 제 1 발명은, 정류부재(37,51,52,53,54) 및 간막이부(55)가 덮개(33)와 일체로 성형되어 있어도 좋고, 가스도입구가 웨이퍼(W)의 측방향, 예컨대 덮개(33)의 측판부나 덮개(33)의 천장판부에 설치되어 있어도 좋다. 또한 기판으로서는 웨이퍼에 한정되지 않고 액정표시장치용의 유리기판이어도 좋고, 가스처리의 상태로서는, 겔화처리에 한정되지 않고 다른 처리, 예를 들면 에칭처리여도 좋다.
이상과 같이 제 1 발명에 의하면, 밀폐용기내에서 균일한 가스흐름에 의해 기판, 예컨대 웨이퍼의 처리를 행할 수 있고, 양질인 얇은 막, 예컨대 층간절연막을 얻을 수 있다.
즉, 청구항 1 기재의 발명에 의하면, 정류면부의 바깥둘레가장자리부가 상기 재치부를 향하여 돌출하고 있으며, 상기 재치부와의 사이에서 부분적으로 좁아진 가스통로를 형성하기 때문에, 상기 가스도입구에서 도입된 가스가 가스도입구의 바로 위의 위치에서 소용돌이를 형성하지 않게 된다. 그 결과, 상기 가스도입구에서 도입된 가스는 상기 가스통로를 통하여 기판의 바깥둘레가장자리로부터 중심을 향하여 균일하게 흐르게 되므로, 기판상의 도포막이 균일하게 가스처리되어, 균질한 막을 얻을 수 있다.
청구항 2 기재의 발명에 의하면, 상기 바깥둘레가장자리부의 바깥쪽에서 상기 가스도입구의 상부에 버퍼실을 더욱 구비하기 때문에, 가스도입구로부터 도입된 가스는 이 버퍼실을 지나서 상기 가스통로를 통해 기판 윗면과 평행하게 바깥둘레로부터 중심을 향하여 균일하게 흐르는 가스흐름이 형성된다. 그 때문에 기판상의 도포막이 균일하게 가스처리되어, 균질한 막을 얻을 수 있다.
청구항 3 기재의 발명에 의하면, 가스도입구에서 도입된 가스는 상기 버퍼실과 상기 가스통로를 지나서 기판의 윗면상을 그 중심방향으로 흐른다. 이 때, 기판의 바깥둘레가장자리 부근에서는 상기 정류면부의 대략 구면 형상의 오목부를 지나기 때문에, 가스흐름은 기판의 윗면에서 일단 멀어지지만, 기판의 중심에 근접하면 상기 대략 도너츠형상으로 돌출한 볼록부를 통과하기 때문에, 기판 상면으로 가스흐름이 접근한다. 그 때문에 기판의 중심부근에서의 가스 밀도의 저하가 방지되고, 기판 전체적으로는 가스흐름과 균일하게 접촉한다. 그 결과, 기판상의 도포막이 균일하게 가스처리되어, 균질한 막을 얻을 수 있다.
청구항 4 기재의 발명에 의하면, 가스도입구로부터 도입된 가스는 상기 버퍼실과 상기 가스통로를 지나서 기판의 윗면 상을 그 중심방향으로 흐른다. 이 때, 기판의 바깥둘레부근에서는 상기 원주형의 공간 가운데 정류면부가 대략 평면형상의 최외부(最外部)를 지나기 때문에, 가스흐름은 기판의 윗면에서 일단 멀어지지만, 기판의 중심에 근접하면 대략 도너츠 형상으로 돌출한 볼록부를 통과하기 때문에, 기판 상면으로 가스흐름이 접근한다. 그 때문에 기판의 중심부근에서의 가스 밀도의 저하가 방지되고, 기판 전체적으로는 가스흐름과 균일하게 접촉한다. 그 결과, 기판상의 도포막이 균일하게 가스처리되어, 균질한 막을 얻을 수 있다.
청구항 5 기재의 발명에 의하면, 가스도입구로부터 도입된 가스는 상기 버퍼실과 상기 가스통로를 지나서 기판의 윗면 상을 그 중심방향으로 흐른다. 이 때, 상기 정류면부는 그 안둘레쪽이 대략 구면형상의 오목부를 형성하고 있기 때문에, 기판의 바깥둘레가장자리에서 중심을 향하여 흐르는 가스흐름의 방향이나 유속이 안정적이므로, 균일한 가스흐름이 형성된다. 그 결과, 기판상의 도포막이 균일하게 가스처리되어, 균질한 막을 얻을 수 있다.
청구항 6 기재의 발명에 의하면, 가스도입구로부터 도입된 가스는 상기 버퍼실과 상기 가스통로를 지나서 기판의 윗면 상을 그 중심방향으로 흐른다. 이 때, 상기 정류면부는 상기 배기구를 정점으로 하는 원추형의 오목부를 형성하고 있기 때문에 기판의 바깥둘레가장자리에서 중심을 향하여 흐르는 가스흐름의 방향이나 유속이 안정적이다. 그 때문에 균일한 가스흐름이 형성되고, 기판상의 도포막이 균일하게 가스처리된 결과, 균질한 막을 얻을 수 있다.
청구항 7 기재의 발명에 의하면, 가스도입구로부터 도입된 가스는 상기 버퍼실과 상기 가스통로를 지나서 기판의 윗면상을 그 중심방향으로 흐른다. 이 때, 기판의 바깥둘레가장자리 부근에서는 상기 원주형의 공간 가운데 정류면부가 대략 평면형상의 최외부를 지나기 때문에, 가스흐름은 기판의 윗면에서 일단 멀어지지만, 기판의 바깥둘레가장자리 부근에서는 끊임없이 기판의 표면을 따라 반경방향쪽의 가스흐름이 형성되고, 한편, 기판의 중심부근에는 상기 배기구가 설치되어 있으므로, 기판의 바깥둘레가장자리에서 중심을 향하는 안정적인 가스흐름이 형성된다. 그 결과, 기판상의 도포막이 균일하게 가스처리되어, 균질한 막을 얻을 수 있다.
청구항 8 기재의 발명에 의하면, 가스도입구로부터 도입된 가스는 상기 가스통로를 지나서 기판의 윗면 상을 그 중심방향으로 흐른다. 이 때, 기판의 바깥둘레가장자리부근에서는 상기 정류면부의 대략 구면형상의 오목부를 지나기 때문에, 가스흐름은 기판의 윗면에서 일단 멀어지지만, 기판의 중심에 근접하면, 상기 대략 도너츠형상으로 돌출한 볼록부를 통과하기 때문에, 기판 상면으로 가스흐름이 접근한다. 그 때문에 기판의 중심부근에서의 가스 밀도의 저하가 방지되고, 기판 전체적으로는 가스흐름과 균일하게 접촉한다. 그 결과, 기판상의 도포막이 균일하게 가스처리되어, 균질한 막을 얻을 수 있다.
청구항 9 기재의 발명에 의하면, 청구항 1에 따른 가스 처리장치에 있어서, 상기 가스도입구가, 상기 밀폐용기의 둘레방향을 따라 슬릿형상으로 형성되어 있기 때문에, 가스흐름이 안정적이다. 그 결과, 기판상의 도포막이 균일하게 가스처리되어, 균질한 막을 얻을 수 있다.
청구항 1O 기재의 발명에 의하면, 청구항 1에 따른 가스 처리장치에 있어서, 상기 밀폐용기는, 상기 재치부가 설치된 제 1 부재, 및, 상기 정류면부가 설치되고 상기 제 1 부재에 대하여 붙이고 떼기 자유로운 제 2 부재로 구성되어 있으므로, 상기 정류면부와 기판면과의 간격을 조정할 수가 있다. 그 결과, 최적의 가스흐름을 형성시킬 수 있고, 그에 따라, 기판상의 도포막이 균일하게 가스처리되어, 균질한 막을 얻을 수 있다.
청구항 11 기재의 발명에 의하면, 청구항 lO에 따른 가스 처리장치에 있어서, 상기 가스도입로는, 상기 제 1 부재를 통하여 설치되어 있으므로, 가스도입로와 정류면부와의 간격을 조정할 수가 있다. 그 결과, 최적의 가스흐름을 형성시킬 수 있고, 그에 따라, 기판상의 도포막이 균일하게 가스처리되어, 균질한 막을 얻을 수 있다.
청구항 12 기재의 발명에 의하면, 청구항 1에 따른 가스 처리장치에 있어서, 상기 기판이, 성막 성분의 출발물질의 입자 또는 콜로이드를 용매에 분산시킨 도포액이 도포되어 도포막이 형성된 것이며, 상기 밀폐용기내에서 행하여지는 처리는, 상기 입자 또는 콜로이드의 겔화를 촉진하기 위한 가스를 이용한 처리이다.
그 때문에 가스처리에 의한 도포막의 겔화조건을 최적치로 하여 행함으로써 균질한 도포막을 형성할 수 있다.
청구항 13 기재의 발명에 의하면, 청구항 12에 따른 가스 처리장치에 있어서, 상기 가스는 알카리성 가스이다.
그 때문에 가스처리에 의한 도포막의 겔화조건을 최적치로 하여 행함으로써 균질한 도포막을 형성할 수가 있다.
다음에 본원의 제 2 발명에 따른 실시예 2에 대하여 설명한다. 또, 실시예 2 중에서 실시예 1과 중복하는 부분에 있어서는 설명을 생략한다.
도 11 및 도 12는 각각 본원의 제 2 발명에 따른 실시예 2에 관한 에이징유니트(도포막처리장치)(103)의 일예의 개략도 및 그 내부의 평면도를 나타내고 있다.
도 11에 나타내는 바와 같이, 이 에이징유니트(103)는 웨이퍼(W)가 재치되는 가열판(131)과, 가열판(131)에 내장된 히터(132)로 이루어지는 가열수단과, 가열판(131)의 둘레가장자리부에 시일부재(134)를 통해 밀접되어 가열판(131)과 함께 밀폐되는 처리용기(130)를 구성하는 덮개(133)와, 덮개(133)의 중앙부에 개구하는 배기로(135)를 구비하고 있다. 또 덮개(133)에도 가열수단을 설치하는 것이 바람직하다. 그리고 가열판(131)의 그 위에 재치되는 웨이퍼(W)의 둘레가장자리의 바깥쪽을 따르도록 복수개, 예를 들면 15개의 가스도입구(136)가 배열되어 개구하고 있다(도 12). 또한 에이징유니트(103)에는 가열판(131)과 그 위쪽 위치와의 사이에서 웨이퍼(W)를 승강시키는 예를 들면 3개의 승강핀(137)이 설치된다.
가열판(131)은, 열용량이 커지도록 구성되어 있으며, 외부의 열 변환에 의한 온도변동이 가능한 한 일어나지 않도록 되어 있다. 예컨대 가열판(131)은 알루미늄에 SiC 등의 세라믹스가 피복되어 만들어져 있으며, 특히 한정되지 않지만 예를 들면 4cm의 두께를 가지고 있다. 이에 따라 가열판(131)은 겔화처리중 거의 일정온도로 유지된다.
밀폐용기(130)의 가스도입구(136)에는, 밀폐용기(130)내에 공급하는 소정온도의 용매증기를 생성하는 가열 버블러를 구비한 용매증기발생부(l05)가 가스공급로(151)를 통해 접속되어 있다. 가스공급로(151)의 도중에는, 복수의 가스도입구(136)에 균일하게 용매증기를 공급하도록 가열판(131)내에 가스분산실(157)이 설치된다.
이 가스분산실(157)은, 가열판(131)상에 재치된 웨이퍼(W)의 바깥둘레를 따르도록 링형상으로 설치되어 있다. 예컨대 용매증기발생부(l05)쪽의 가스공급로(151)가 분기되어, 예컨대 용기(130)의 직경방향으로 마주보는 2개소에 그 분기로가 접속되어 있다(도 12). 따라서 가스분산실내의 온도는 가열판(131)의 온도, 즉 겔화처리의 온도와 대략 동일하게 되어 있다. 또한 상기 가스공급로(151)에는 밸브(V0)가 끼워져 장착됨과 동시에 가열수단인 예컨대 테이프 히터(151a)가 감겨 장착되어 있다.
용매증기발생부(l05)는 에틸렌 글리콜 등의 용매(150)를 저류하는 버블링탱크(제 1 저류탱크)(152)와, 버블링가스공급장치(도시생략)로부터 공급된 N2등의 운반가스를 용매(150)에 흡입하여 버블링을 행하기 위한 버블링가스공급관(153)과, 용매(150)의 수위를 검지하는 수위센서(154)와, 용매(150)를 소정온도, 예컨대 밀폐용기(130)의 온도보다도 약간 높은 온도가 되도록 가열하는 히터(155)와, 그 히터에 의해 가열된 용매(150)의 온도를 검지하는 온도센서(156)와, 용매의 보충시에 탱크(152)내를 대기에 개방하기 위해서 밸브(V1)가 끼워 장착된 압력제거관(157)을 구비하고 있다.
온도센서(156)에 의해 검지된 용매온도는 도시되지 않은 제어부로 피드백되고, 그 제어부에 의해서 히터(155)의 온,오프의 전환제어가 행하여지도록 되어 있다. 따라서 히터(155)및 온도센서(156)는 제 1 온도조정수단으로서의 기능을 가지고 있다. 또한 수위센서(154)에 의해 검지된 용매 수위도 도시되지 않은 제어부에 피드백되어, 그 제어부의 제어에 의하여 후술하는 바와 같이 하여 버블링탱크(152)에 용매가 보충되도록 되어 있다.
또한 용매증기발생부(l05)에는, 중간에 개폐밸브(V2)를 구비하여 용매의 흐름이 가능한 연통부(161)를 통해 버블링탱크(152)에 연이어 접속되어 이루어지는 온도조정 예비탱크(제 2 저류탱크)(162)가 설치된다. 이 온도조정 예비탱크(162)는 예비의 에틸렌 글리콜 등의 용매(160)를 저류해 놓은 것으로, 온도조정 예비탱크내를 가압하는 가압부(180)에 배관(163)을 통해 연이어 접속되어 있다. 밸브(V2)의 개폐 및 가압부(180) 작동의 온,오프는 각각 상기 제어부에 의해 제어되어 전환되도록 되어 있다. 가압수단은 예컨대 온도조정 예비탱크내에 가압공기를 흡입하여 탱크내를 가압하고, 버블링탱크(152)로의 용매의 보충시에 탱크내의 가압공기를 자연 배기하여 가압을 해제하도록 되어 있다.
또한 온도조정 예비탱크(162)는 버블링탱크(152)와 같이 수위센서(164)와 히터(165)와 온도센서(166)를 구비하고 있다. 히터(165) 및 온도센서(166)는 제 2 온도조정수단으로서의 기능을 가지고 있으며, 그 온도조정수단과 도시되지 않은 제어부에 의해 온도조정 예비탱크내의 용매(160)는 버블링탱크내의 용매(150)와 같은 온도로 가열보온된다. 또한 온도조정 예비탱크내의 용매(160)는, 수위센서(164)에 의해 그 수위가 저하된 것이 검지되면, 도시되지 않은 제어부의 제어에 의해서, 온도조정 예비탱크(162)에 연이어 접속된 보충탱크(172)로부터 보충되도록 되어 있다. 또 도시하지 않았으나, 온도조정 예비탱크(162)에도 압력제거관이 설치되어 있다.
보충탱크(172)와 온도조정 예비탱크(162)는, 페리펌프 등의 펌프(P)를 통해 배관(173)에 의해 서로 연이어 통하여 접속되어 있다. 이 펌프(P)가 도시되지 않은 제어부에 의해 구동제어됨으로써 탱크내의 에틸렌 글리콜 등의 용매(170)가 온도조정 예비탱크(162)에 공급된다.
다음에 상기 구성의 에이징유니트(103)의 작용에 대하여 기술한다. 우선 도포유니트(2)로부터 반송된 웨이퍼(W)가 가열판(131)에 재치되면, 덮개(133)가 닫혀진다. 그 때 도포막의 겔화를 촉진하기 위해서, 웨이퍼(W)는 히터(l32)에 의해 예컨대 100℃ 전후로 가열된다. 한편 버블링탱크내의 용매(150)는 히터(l55) 및 온도센서(156)에 의해 밀폐용기내의 온도, 즉 웨이퍼(W)와 거의 동일한 온도(예컨대 100℃ 전후)보다도 약간 높은 온도가 되도록 가열유지되어 있다. 여기서 말하는 「약간 높은 온도」란, 밀폐용기내보다도 예컨대 1℃∼5℃ 만큼 높은 온도이다. 너무 많이 높으면, 가스분산실(157)에서 온도가 내려가지 않고 밀폐용기내에 공급되고, 거기서 온도가 하강하여 이슬이 맺혀 버린다.
그리고 버블링탱크내에 저류된 용매(150)에 버블링가스공급관(153)을 통해 N2등의 운반가스가 흡입된다. 그에 따라 밀폐용기내와 거의 동일 온도(예컨대 100℃ 전후)보다도 약간 높은 온도(t)1℃의 용매성분의 증기가 발생한다. 이 용매성분의 증기는, 밀폐용기내의 온도 예컨대 100℃에서 포화가 될 만큼의 증기를 포함하고 있으면 되고, 온도(t) 1℃에서 포화증기까지 가지 않더라도(버블링으로 완전한 포화증기를 얻는 것은 어렵다) 에틸렌 글리콜의 상대습도가 100%에 가까운 상태이면 된다. 그리고 이 증기는 가스공급로(151)를 통하여, 가스공급로(151)에 감겨 장착된 히터(151a)에 의해 상기 온도(t) 1℃로 유지되어, 가열판(131)의 내부에 설치된 가스분산실(157)에 보내어진다.
가스분산실(157)에 유입되는 용매성분 증기의 온도는 상술한 바와 같이, 가스분산실(157)의 온도보다도 약간 높기 때문에, 그 증기는 가스분산실내에서 다소 냉각되어 과포화상태가 된다. 또한 가스분산실(157)의 온도는 밀폐용기(130)의 온도와 거의 같기 때문에, 가스분산실(157)에 있어서 과포화상태가 된 용매성분의 증기는 경우에 따라서는 가스분산실내에서 이슬이 맺힌다. 그리고 밀폐용기(130)의 온도로 용매성분이 포화한 혹은 포화에 가까운 증기가 된다. 그리고 밀폐용기(130)의 온도로 포화한 혹은 포화에 가까운 용매증기가 밀폐용기내에 도입되는 것이 되므로, 밀폐용기(130)의 내부에서는 용매성분의 이슬 맺힘은 발생하지 않는다.
또한 가스분산실(157)에 있어서 용매성분의 증기가 분산되므로, 상술한 바와 같이 링형상의 가스분산실(157)의 둘레를 따라 설치된 복수의 가스도입구(136)로부터 균일하게 밀폐용기내에 용매성분의 증기가 도입된다.
버블링탱크내의 용매(150)가 감소하여 수위의 저하가 수위센서(154)에 의해 검지되면(도 13a), 도시되지 않은 제어장치에 의해 버블링탱크(152)와 온도조정 예비탱크(162)를 연결하는 연통부(161)의 밸브(V2)가 열린다. 그와 동시에, 가압부(180)가 작동되어 온도조정 예비탱크내가 가압된다. 그에 따라 온도조정 예비탱크내의 용매(160)가 연통부(161)를 통하여 버블링탱크내에 보충된다(도 13b). 그리고 버블링탱크내의 용매(150)의 수위가 소정 수위에 달하면, 그것이 수위센서(154)에 의해 검지되어, 도시되지 않은 제어장치에 의해 연통부(161)의 밸브(V2)가 닫혀진다. 그와 동시에, 가압부(180)의 작동이 정지되어 버블링탱크(152)로의 용매의 보충이 정지된다. 밸브(V2)가 닫히고, 가압부(180)가 정지한 후 온도조정 예비탱크내의 가압공기는 자연배기된다.
여기서, 버블링탱크내의 용매(150)의 수위가 수위센서(154)를 사용하여 항상 높은 위치에서 일정하게 되도록 제어되고 있지 않은 경우에는, N2등의 운반가스의 버블링에 의해서 용매(150)에 생긴 거품이 용매내에 체류하는 시간이 짧아지기 때문에, 그 거품내의 용매성분의 농도는 포화되지 않고 낮아져 버린다. 이것을 방지하기 위해서 실시예 2에서는, 상술한 바와 같이 버블링탱크내의 용매(150)의 수위가 항상 높게 되도록 제어되고 있다. 그에 따라 버블링에 의해서 발생한 거품이 충분히 용매와 접촉하도록 되어 있다.
여기서 온도조정 예비탱크내의 용매(160)는 미리 히터(165)및 온도센서(166)에 의해서 버블링탱크내의 용매(150)와 같은 온도로 가열유지되어 있기 때문에, 온도조정 예비탱크(162)로부터 버블링탱크(152)에 용매가 보충됨으로써 버블링탱크내의 용매(150)의 온도가 내려가는 일은 없다.
이 실시예 2에서는 상술한 바와 같이 버블링탱크(152)로의 용매보충시에 용매온도가 저하하지 않도록 제어되고 있지만, 그렇게 되고 있지 않은 경우에는, 용매보충에 의해서 버블링탱크내의 용매(150)의 온도가 일시적으로 저하하여 버린다.
그 내려간 온도로 N2등의 운반가스에 포화한 용매성분의 증기가 그보다도 고온의 가스분산실(157) 및 밀폐용기(130)의 온도까지 상승했을 때에는, 밀폐용기의 온도로 포화한 용매증기는 얻을 수 없게 되어 버린다. 이것을 방지하기 위해서 실시예 2에서는, 상술한 바와 같이 히터(165)및 온도센서(166)로써 온도조정 예비탱크(162)도 버블링탱크(152)와 같은 온도로 가열유지되도록 되어 있다. 또 온도조정 예비탱크(162)를 사용하는 대신에, 탱크(172)로부터 버블링탱크(152)까지의 공급배관을 가열하여 온도조정하여도 좋다.
또한 온도조정 예비탱크내의 용매(160)가 감소하여 수위의 저하가 수위센서(164)에 의해 검지되면, 도시되지 않은 제어장치에 의해 온도조정 예비탱크(162)와 보충탱크(172)를 연결하는 연통부(배관(173))의 도중에 설치된 펌프(P)가 작동되어 온도조정 예비탱크내에 보충탱크(172)로부터 용매가 보충된다. 그리고 온도조정 예비탱크내의 용매(160)의 수위가 소정 수위에 도달하면, 그것이 수위센서(164)에 의해 검지되어, 도시되지 않은 제어장치에 의해 펌프(P)의 작동이 정지되어 온도조정 예비탱크(162)로의 용매의 보충이 정지된다.
상술의 실시예 2에 의하면, 용매증기발생부(l05)에서 가스분산실(157), 즉 밀폐용기(130)의 온도보다도 약간 높은 온도로 가열되어, 밀폐용기내에서 포화증기가 될 만큼의 양을 포함한 증기가 발생되고, 그 증기가 가스분산실(157)을 통하여 밀폐용기내에 도입된다. 그 때문에, 용매성분의 증기는 가스분산실내에서 냉각되어 과포화상태가 되고, 용매성분의 과포화에 해당하는 일부분이 경우에 따라서는 이슬이 맺혀 용매증기로부터 제거되므로, 밀폐용기(130)의 온도로 용매성분이 정확히 포화하여 이루어진 증기를 얻을 수 있다. 그리고 그 증기가 밀폐용기내에 도입되기 때문에, 겔화처리중에 도포막으로부터 유기용매가 증발하는 것을 막으면서, 밀폐용기내에서 웨이퍼 표면에 이슬이 맺히는 것이 방지되므로, 균일한 막두께의 도포막, 특히 실리콘산화막 등의 층간절연막를 얻을 수 있다.
또한 상술의 실시예 2에 의하면, 가스분산실(157)에 의해 용매성분의 증기가 분산되어 밀폐용기내에 균일하게 도입되기 때문에, 보다 한층 균일한 막두께의 도포막, 특히 실리콘산화막 등의 층간절연막을 얻을 수 있다.
또한 상술의 실시예 2에 의하면, 온도조정 예비탱크(162)로부터 적절히 버블링탱크(152)에 용매가 보충되기 때문에, 버블링탱크내의 용매(150)의 수위가 항상 높은 위치로 유지되고, 그에 따라 버블링에 의해 생긴 거품이 용매(150) 안에서 충분히 체류하게 된다. 그와 동시에, 온도조정 예비탱크내의 용매(160)도 버블링탱크내의 용매(150)와 동일 온도로 가열유지되기 때문에, 온도조정 예비탱크(162)로부터 버블링탱크(152)내에 용매가 보충된 경우에도 버블링탱크내의 용매(150)의 온도는 항상 밀폐용기(130)의 온도보다도 약간 높은 온도로 유지된다. 따라서 가스분산실내에는 그것보다도 약간 높은 온도이고 게다가 밀폐용기내에서 포화증기가 될 만큼의 양을 포함하는 증기가 항상 도입되고, 가스분산실(157)에서 그 증기내의 여분인 용매성분이 이슬이 맺혀 제거되므로, 항상 밀폐용기내에 그 밀폐용기(130)의 온도로 용매성분이 정확하게 포화하여 이루어지는 혹은 포화에 가까운 증기가 도입된다.
이상에 있어서 제 2 발명은, 상기 실시예 2의 구성에 한정되는 것이 아니라, 여러가지 변경이 가능하다. 예를 들면 버블링탱크(152) 및 온도조정 예비탱크(162)를 저항가열식 히터 등으로 둘러싸 각 탱크내의 용매(150, 160)를 가열하도록 하여도 좋고, 온도센서(156, 166)는 용매(150, 160)의 온도를 검지할 수 있으면 어떠한 구성의 것이라도 좋고, 가열판(131)에 개구하는 가스도입구(136)는 슬릿형상으로 형성되어 있어도 좋다. 또한 피처리기판으로서는 웨이퍼에 한정되지 않고 액정표시장치용의 유리기판이어도 좋다.
또한 도 14에 나타내는 에이징유니트(103A)와 같이, 밀폐용기(130)내에 용매증기와 함께 암모니아가스를 공급하도록 하여도 좋다. 이 경우에는 예컨대 알카리 저류탱크(192)에 시판되는 암모니아수(190)(약 30wt%)를 넣고, 이 암모니아수중에 암모니아가스공급관(193)을 통해 암모니아가스를 흡입함으로써, 수증기를 100% 포함한 암모니아가스가 생성된다. 그리고 그 100%의 수증기를 포함한 암모니아가스를 배관(191)을 통해 가스공급로(151)에 합류시키면 좋다. 그 때 가스분산실(157)에 도입되는 용매증기의 온도를 부주의로 저하시키지 않기 위해서, 알카리저류탱크내의 암모니아수(190)는 히터(195) 및 온도센서(196)에 의해 버블링탱크(152)와 같은 온도로 가열유지되어 있으며, 암모니아가스가 용매증기와 같은 온도로 가스분산실(157)에 공급되도록 되어 있다. 도 14의 구성에 의하면, 암모니아가스가 알카리촉매로서 TEOS에 작용하여 겔화를 촉진하기 때문에, 보다 신속히 겔화처리가 종료하여, 처리효율이 향상한다.
이상에서와 같이 본원의 제 1 발명에 의하면, 웨이퍼의 표면을 따라 균일한 가스흐름이 형성되기 때문에 균일한 웨이퍼에 대하여 균일한 겔화처리를 행할 수 있다. 따라서 양질인 얇은 막, 예컨대 층간절연막을 얻을 수 있다.
또한, 본원의 제 2 발명에 의하면, 겔화처리중에 도포막으로부터 용매가 증발하는 것을 막으면서, 밀폐용기내에서 피처리기판의 표면에 이슬이 맺히는 것이 방지되기 때문에, 균일한 막두께의 얇은 막 예컨대 층간절연막을 얻을 수 있다.
도 1은 제 1 발명에 따른 가스 처리장치의 일예의 전체의 개략구성을 나타내는 평면도이다.
도 2a∼2d는 상기 가스 처리장치를 사용한 처리의 흐름을 설명하는 설명도이다.
도 3a, 3b는 상기 가스 처리장치에 있어서의 에이징유니트의 일예 및 그 가스의 흐름을 나타내는 종단측면도이다.
도 4는 제 1 발명에 따른 에이징유니트의 다른 예를 나타내는 종단측면도이다.
도 5는 제 1 발명에 따른 에이징유니트의 다른 예를 나타내는 종단측면도이다.
도 6은 제 1 발명에 따른 에이징유니트의 다른 예를 나타내는 종단측면도이다.
도 7은 제 1 발명에 따른 에이징유니트의 다른 예를 나타내는 종단측면도이다.
도 8은 제 1 발명에 따른 에이징유니트의 다른 예를 나타내는 종단측면도이다.
도 9a∼9c는 졸-겔법에 있어서의 도포막의 변성 모양을 나타내는 설명도이다.
도 10은 제 1 발명의 비교예인 에이징유니트를 나타내는 종단측면도이다.
도 11은 제 2 발명에 따른 가스 처리장치의 일예를 나타내는 개략 종단면도이다.
도 12는 제 2 발명에 따른 가스 처리장치의 밀폐용기의 내부를 나타내는 평면도이다.
도 13a, 13b는 제 2 발명에 따른 가스 처리장치에 있어서의 저류탱크에 용매를 보충할 때의 모양을 설명하는 모식도이다.
도 14는 제 2 발명에 따른 가스 처리장치의 다른 예를 나타내는 개략종단면도이다.
＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞
2 : 도포유니트 3,103 : 에이징유니트
4 : 용매치환유니트 6,130 : 밀폐용기
11 : 입출력 포트 12 : 반송아암
13 : 메인아암 14 : 반송로(가이드레일)
30 : 분산실 31,61 : 플레이트
32,134 : 시일부재 33,62,133 : 덮개
34,63 : 가스도입로 34a,136 : 가스도입구
35,64,135 : 배기로 35a : 배기구
36,137 : 승강핀 37,51,52,53,54 : 정류부재
37a,51a,52a,53a,54a : 정류면부 37b: 경사면부
37c,51c : 볼록부 38 : 버퍼실
39,52b,53b,55 : 간막이부 51b : 막음판부
105 : 용매증기발생부 131 : 가열판
132,155,165,195 : 히터 150,160,170,200,400 : 용매
151 : 가스공급로 151a : 테이프히터
152 : 버블링탱크 153 : 버블링가스공급관
154,164 : 수위센서 156,166,196 : 온도센서
157 : 가스분산실 157 : 압력제거관
161 : 연통부 162 : 온도조정 예비탱크
163,173,191 : 배관 172 : 보충탱크
180 : 가압부 190 : 암모니아수
192 : 알카리 저류탱크 193 : 암모니아가스공급관
300 : TEOS

Claims (19)

  1. 기판을 가스의 존재하에서 처리하기 위한 밀폐용기,
    이 밀폐용기내에 설치되고, 기판을 재치하기 위한 재치부,
    상기 재치부에 재치된 기판의 피처리면과 대향하고, 상기 재치부를 향해 돌출하여 상기 재치부와의 사이에서 부분적으로 좁아진 가스통로를 형성하는 바깥둘레가장자리부를 적어도 구비한 정류면부,
    상기 정류면부의 둘레가장자리부를 따라 설치된 가스도입구, 및,
    상기 재치부에 재치된 기판의 피처리면과 대향하고, 밀폐용기의 중심부에 설치된 배기로로 이루어지는 가스 처리장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 바깥 둘레가장자리부의 바깥쪽인 상기 가스도입구의 상부에 버퍼실을 더욱 구비한 가스 처리장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 정류면부의 안둘레측이, 바깥쪽에서 안쪽을 향하여 동심원상이고 연속적으로 형성된;
    대략 구면형상의 오목부,
    상기 오목부의 안쪽에 형성된 대략 도너츠형상으로 돌출한 볼록부, 및,
    상기 볼록부의 안쪽에 형성되어 상기 배기구에 연결되는 대략 원추형의 오목부로 이루어지는 가스 처리장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 바깥 둘레가장자리부가, 상기 밀폐용기내의 공간을 상기 재치부에 재치된 기판의 피처리면과 대향하는 원주형의 공간과, 이 공간의 바깥쪽에 형성되는 버퍼실로 구획하는 막음판이며,
    상기 정류면부의 안둘레측이, 바깥쪽에서 안쪽을 향하여 동심원상이고 연속적으로 형성된;
    대략 평면형상의 최외부,
    상기 최외부의 안쪽에 형성된 대략 원추형 돌출부의 측면을 형성하는 경사부,
    상기 경사부의 안쪽에 형성된 대략 도너츠형상으로 돌출한 볼록부, 및,
    상기 볼록부의 안쪽에 형성되어 상기 배기구에 연결되는 대략 원추형의 오목부로 이루어지는 가스 처리장치.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 정류면부의 안둘레측이 대략 구면형상의 오목부를 형성하는 가스 처리장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 정류면부의 안둘레측이 상기 배기구를 정점으로 하는 원추형의 오목부를 형성하는 가스 처리장치.
  7. 제 2 항에 있어서, 상기 바깥 둘레가장자리부가 원주측면형상의 간막이부를 형성하고, 상기 정류면부의 안둘레측이 상기 버퍼실의 꼭대기부와 대략 같은 높이의 평면인 가스 처리장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 정류면부의 안둘레측이, 바깥쪽에서 안쪽을 향하여 동심원상이고 연속적으로 형성된;
    대략 구면형상의 오목부,
    상기 오목부의 안쪽에 형성된 대략 도너츠형상으로 돌출한 볼록부, 및,
    상기 볼록부의 안쪽에 형성되어 상기 배기구에 연결되는 대략 원추형의 오목부로 이루어지는 가스 처리장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 가스도입구가, 상기 밀폐용기의 둘레방향을 따라 슬릿형상으로 형성되어 있는 가스 처리장치.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 밀폐용기는, 상기 재치부가 설치된 제 1 부재와, 상기 정류면부가 설치되고 상기 제 1 부재에 대하여 붙이고 떼기 자유로운 제 2 부재로 이루어지는 가스 처리장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 가스도입로는, 상기 제 1 부재를 통하여 설치된 가스 처리장치.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 기판이, 성막 성분의 출발물질의 입자 또는 콜로이드를 용매에 분산시킨 도포액이 도포되어 도포막이 형성된 것이며, 상기 밀폐용기내에서 행하여지는 처리는, 상기 입자 또는 콜로이드의 겔화를 촉진하기 위한 가스를 이용한 처리인 가스 처리장치.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 가스는 알카리성가스인 가스 처리장치.
  14. 성막 성분의 출발물질의 입자 또는 콜로이드를 용매에 분산시킨 도포액이 표면에 도포된 기판을 수용하는 밀폐용기,
    이 밀폐용기내를 가열하여 상기 도포막중의 상기 입자 또는 콜로이드를 겔화하는 가열수단,
    상기 밀폐용기내에 상기 용매의 성분의 증기를 공급하기 위한 가스공급로,
    상기 밀폐용기내의 가스를 배기하기 위한 배기로,
    상기 밀폐용기의 용기 벽내에 있어서의 가스공급로의 도중에 설치되고, 상기 가스공급로내의 가스를 밀폐용기내에 분산하여 공급하도록 밀폐용기내에 개구한 복수의 가스도입구를 가지며, 밀폐용기내와 거의 같은 온도로 온도조정된 가스분산실, 및,
    이 가스분산실내의 온도보다도 약간 높은 온도로 가열되고, 밀폐용기내의 온도로 포화증기가 될 만큼의 양을 포함하는 용매 성분의 증기를 발생하는 용매증기발생부로 이루어지는 가스 처리장치.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 밀폐용기가 상기 기판을 재치하여 가열하기 위한 가열판을 구비하고 있으며, 상기 가스분산실이 상기 가열판 속에 형성되어 있는 가스 처리장치.
  16. 성막 성분의 출발물질의 입자 또는 콜로이드를 용매에 분산시킨 도포액이 표면에 도포된 기판이 수용되는 밀폐용기,
    이 밀폐용기내를 가열하여 도포막중의 상기 입자 또는 콜로이드를 겔화하는 가열수단,
    상기 밀폐용기내에 상기 용매의 성분의 증기를 공급하기 위한 가스공급로,
    상기 밀폐용기내의 가스를 배기하기 위한 배기로,
    상기 용매 성분의 용액을 저류하고, 이 용액을 운반가스에 의해 버블링하여 용매 성분의 증기를 상기 가스공급로를 통해 밀폐용기내에 공급하기 위한 제 1 저류탱크,
    이 제 1 저류탱크내의 용액의 온도를 조정하기 위한 제 1 온도조정수단,
    상기 제 1 저류탱크내의 용액량이 감소했을 때에 이 제 1 저류탱크내에 상기 용액을 보충하기 위한 제 2 저류탱크, 및,
    이 제 2 저류탱크내의 용액의 온도를 조정하기 위한 제 2 온도조정수단으로 이루어지는 가스 처리장치.
  17. 제 14 항에 있어서, 상기 용매 성분의 증기는, 에틸렌 글리콜인 가스 처리장치.
  18. 제 14 항에 있어서, 겔화를 촉진하기 위한 알카리성가스를 밀폐용기내에 공급하는 수단을 더욱 구비하는 가스 처리장치.
  19. 제 16 항에 있어서, 겔화를 촉진하기 위한 알카리성가스를 밀폐용기내에 공급하는 수단을 더욱 구비하는 가스 처리장치.
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