KR100526958B1 - 유체에의한처리방법및장치 - Google Patents

Abstract

화학적인 처리액에 의한 처리에 있어서, 처리시간의 단축과 균일한 처리를 가능하게 하는 처리방법 및 처리장치를 제공하는 것으로서, 유체의 가열을 유체가 통과하는 가열관에 마이크로파를 조사하여 유체를 가열함과 더불어, 가열관의 상류측에는 유체의 가압장치를 설치하고, 가열관의 하류측에는 스로틀밸브를 장착하며, 가압장치에 의한 가압으로 가열관 내의 압력을 상승시켜 가열할 때의 비등을 방지하고, 더욱이 서로 마주 보게 배치한 노즐에서 유체를 분사하여 충돌에 의하여 혼합하는 혼합장치를 설치하여, 유체의 균일한 혼합을 가능하게 한 유체에 의한 처리를 행하는 것으로서, 반도체장치의 제조에 적합하다.

Description

유체에 의한 처리방법 및 장치

본 발명은 화학적인 처리, 세정처리 등의 각종 처리에 사용 가능한 액체, 기체의 가열장치에 관한 것으로서 특히, 단시간에 효과적으로 처리액을 가열하는 장치, 및 단시간에 균일하게 혼합하는 장치를 갖는 처리장치 및 처리방법에 관한 것이다.

처리액을 사용한 기체 표면의 세정 등을 비롯한 세정처리나 화학반응을 이용한 각종 처리공정에서는, 처리액을 가열함으로써 처리액에 의한 반응속도를 높여 처리시간을 단축하고 있다. 또한 화학반응속도는 일반적으로 처리온도의 상승과 함께 크게 증가하기 때문에, 가능한 한 처리온도를 높이고 있다.

도 11은 종래의 화학적인 처리액을 사용한 처리장치의 일례를 설명하는 도면이다.

처리조(1) 내에 처리액(2)을 처리액면(3)까지 채우고, 처리액(2) 중에 피처리물(4)을 침지하여 처리액에서 처리한다. 처리액(2)은 처리조에서 넘쳐흐르는 처리액을 모으는 처리액 수조(5)로부터 펌프(6)로 송액(送液)되어 필터(7)로 여과된 후에, 전열선(電熱線), 전구 등을 가열원으로 하는 가열장치(8)에 의하여 소정의 온도로 가열된 후에 처리조 안으로 공급된다. 처리액은 순환 중에 증발하기도 하고, 또는 피처리물(4)과 동반하여 시스템내(系內)로부터 시스템외(系外)로 꺼내져서 감소한다. 일반적으로 처리액은 비점(沸點)에 가까운 온도로 가열되고 있기 때문에, 액체의 증발에 의하여 감소하는 양이 커서, 처리액 수조(5)에 액면검출장치(9)를 설치하여 증발 등에 의한 처리액의 감소를 검출하며, 희석액수조(10)에서 희석액 공급밸브(11)를 열어서 희석액을 보충하여, 액체의 감소에 의한 처리액의 농도가 고농도화하는 것을 방지하고 있다. 또한 처리액의 온도를 측정하는 온도측정장치(12), 액면검출장치(9) 등의 출력은, 제어장치(13)에 보내어져, 희석액 조정밸브(11) 등을 조정하여 처리액의 양 및 온도가 소정의 범위 내에 유지되도록 되어 있다.

처리조(1) 및 처리액수조(5)는 고무히터(Rubber Heater)라고 일컬어지는 가열보온부재(14)에 의하여, 가열, 보온되어 있고, 또 처리조 내의 변질한 처리액은 드레인(Drain;15)을 통해 외부로 빼낼 수 있다.

처리액의 온도를 비점 또는 그 근방의 온도로 가열하여 처리하면, 처리조에서의 증발량이 커지고, 액체의 보충량도 크게 된다. 처리액체가 수용액인 경우에는, 증발한 물을 보충할 필요가 있지만, 액체의 보충에 의하여, 처리액의 농도, 온도가 불균일이 발생하고, 처리액의 농도, 온도의 불균일은 피처리물(4)에 악영향을 미치는 일이 있었다. 또한 처리액의 가열에 이용되는 가열장치(8)로는, 석영관의 주위에 니크롬선 또는 전구를 설치한 가열장치가 사용되고 있는데, 석영관의 가열에 의한 파손의 위험에 대비하여 석영관을 빈번하게 교체할 필요가 있었다.

또 석영관을 통한 가열이기 때문에 전열 효율이 낮기 때문에 가열에 장시간을 요하고, 장시간의 가열에 의하여 처리액의 열등화 등의 문제점도 있었다.

특히, 반도체 제조공정에서는 실리콘 웨이퍼(Wafer)의 세정을 비롯하여 처리액을 이용한 다수의 처리 공정이 있고, 처리액에 의한 처리의 균일화가 반도체장치의 특성에 큰 영향을 주며, 또한 처리시간의 단축은 생산성의 향상에 큰 영향을 주고 있었다.

본 발명은 화학적인 처리액에 의한 처리에 있어서, 처리시간의 단축과 균일한 처리를 가능하게 하는 처리방법 및 처리장치를 제공하는 것을 과제로 삼고 있는 것이다. 또한 반도체 제조공정에 있어서의 기판의 세정, 레지스트(Resist)의 제거, 수지층의 제거, 질화막 또는 산화막의 제거, 에칭 등의 공정에 있어서 처리의 균일화와 처리 시간의 단축이 가능한 처리방법 및 처리장치를 제공하는 것을 과제로 한 것이다.

본 발명은 피처리물을 가열된 유체에 의하여 처리하는 처리방법에 있어서, 유체의 가열을 유체가 통과하는 가열관에 마이크로파의 조사(照射)에 의하여 유체를 가열하는 것을 특징으로 하는 유체에 의한 처리방법이다.

가열관 내에는 마이크로파의 조사에 의하여 발열하는 가열 열매체를 설치하여 양(良)열전도성 물질로 형성된 관 내부의 유체를 가열하는 것을 특징으로 하는 유체에 의한 처리방법이다.

가열관의 상류측에는 유체의 가압장치를 설치하고, 가열관의 하류측에는 스로틀밸브를 장착하여 가열장치에 의한 가압에 의하여 가열관 내의 압력을 상승시켜 가열시 비등을 방지하는 것을 특징으로 하는 유체에 의한 처리방법이다.

가열관의 상류측에는 서로 마주보게 배치한 노즐에서 유체를 분사하여 충돌에 의하여 혼합하는 혼합장치를 설치하여 유체의 균일한 혼합을 행하는 것을 특징으로 하는 유체에 의한 처리방법이다.

피처리물을 처리하는 처리조가 밀폐되어 처리액체의 포화압력 이상의 압력으로 유지된 것을 특징으로 하는 유체에 의한 처리방법이다.

피처리물이 반도체장치의 제조용 기판인 것을 특징으로 하는 유체에 의한 처리방법이다.

또한 피처리물을 가열된 유체에 의하여 처리하는 처리장치에 있어서, 유체의 가열장치가 유체가 통과하는 가열관에 마이크로파를 조사하여 가열하는 것을 특징으로 하는 유체에 의한 처리장치이다.

가열관이 2중관으로 구성되어 있고, 외측관과 내측관의 사이에 마이크로파의 조사에 의하여 발열하는 가열매체가 존재하며, 양(良)열전도성 물질로 형성된 내측관의 내부에 가열되는 유체의 유로를 형성한 가열장치를 갖는 것을 특징으로 하는 유체에 의한 처리장치이다.

가열관의 상류측에는 유체의 가압장치를 설치하고, 가열관의 하류측에는 스로틀밸브를 장착하며, 가열장치의 가압에 의하여 가열관 내의 압력을 상승시켜 가열시 비등을 방지하는 것을 특징으로 하는 유체에 의한 처리방법이다.

가열관의 상류측에는 서로 마주보게 배치한 노즐에서 유체를 분사하여 충돌에 의하여 혼합하는 유체의 혼합장치를 갖는 것을 특징으로 하는 유체에 의한 처리장치이다.

피처리물을 처리하는 처리조가 밀폐되어 처리액체의 포화압력 이상의 압력으로 유지되어 있는 것을 특징으로 하는 유체에 의한 처리장치이다.

본 발명의 처리방법 및 처리장치는 처리액의 가열을 단시간에 확실히 하는 것이 가능한 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명 처리장치의 한 실시예를 설명하는 도면이다.

도 1에 나타낸 처리장치의 동작을 설명한다. 처리조(1) 내에 반도체 웨이퍼 등의 피처리물(4)을 넣고, 처리액 공급밸브(16)를 열고, 사전에 조제한 처리액을 처리액수조(17)로부터 제1펌프(18)에 의하여 혼합장치(19)로 송액(送液)받는다. 혼합장치(19)의 노즐을 통과한 후에, 필터(7)를 통과하여, 마이크로파 가열장치(20)로 송액되어 마이크로파 발생장치(21)에 의하여 발생한 마이크로파가 공급되어 가열된다.

이어서 가열된 처리액이 스로틀밸브(22)를 통과하여 처리조(1) 내로 공급된다. 처리조(1) 내 처리액(2)의 액면(3)이 소정의 액면에 도달하면 처리액은 처리액수조(5)로 넘쳐흐르기 시작하고, 처리액수조(5) 내 처리액의 액면이 액면검출장치(9)에 의하여 검출되면 처리액공급밸브(16)가 닫혀짐과 동시에 처리액순환밸브(23)가 열려 처리액수조(5)로부터 처리액이 제1펌프(18)에 의하여 순환된다.

처리액이 가열되고 있으면 처리조로부터 물 등의 성분이 증발하여 감소하고, 처리액의 농도가 변화한다. 농도측정장치(24)에 의하여 처리액의 농도를 측정하고, 소정의 농도 이상으로 농축된 경우에는 희석액공급밸브(10)가 열려 제2펌프(25)에 의하여 희석액이 희석액수조(11)로부터 공급된다. 희석액과 처리액은 혼합장치(19)에서, 충분히 혼합된 후에 필터(7)로 송액된다. 또한 처리조로부터 피처리물을 끄집어냄에 따라 처리조에서 잃어버리는 처리액은 처리액수조(17) 및 희석액수조(11)로부터 공급되어 처리조 내의 처리액이 항상 소정의 범위 내로 유지된다.

또한 처리액의 온도를 측정하는 온도측정장치(12), 액면검출장치(9) 등의 출력은 제어장치(13)에 보내어져 희석액공급밸브(10) 등의 밸브, 제1펌프, 제2펌프 등을 조정하여 처리액의 양 및 온도가 소정의 범위 내로 유지되도록 되어 있다. 또 처리조(1) 및 처리액수조(5)는 고무히터라고 칭하는 가열보온부재(14)에 의하여 가열, 보온된다.

본 발명의 장치에서는 스로틀밸브(22)가 설치되어 있기 때문에 혼합장치와 스로틀밸브의 사이의 관로 내부를 양압(陽壓)으로 유지할 수 있다. 그 결과 혼합장치의 입구와 출구의 압력에 차이가 발생함으로써 혼합장치에서의 처리액과 희석용 액체의 고분산능력을 유지함과 더불어 혼합장치와 스로틀밸브간의 포화압력을 상승시킬 수 있기 때문에 처리액 비점 근방 혹은 비점 이상의 온도에서 안정된 가열이 가능하게 됨과 더불어 처리조 중으로 처리액을 유입시킬 때에도 큰 교반(攪拌) 효과를 얻을 수 있다.

또 이상의 설명에서는 처리액에 대하여 희석액을 혼합하는 예에 대하여 설명하였지만, 희석액공급밸브를 통하여 공급되는 희석액을 대신하여 임의의 약액(藥液)을 혼합하여 사용할 수 있다.

그리고 처리액의 가열은 마이크로파 가열장치를 이용하고 있기 때문에 처리액이 채워진 관 등을 외부에서 간접적으로 가열하지 않고, 관 내의 처리액을 직접 가열할 수 있기 때문에 처리액이 채워진 관로를 높은 온도로 가열할 필요는 없다.

따라서 가열부의 관로에는 석영관 등의 고온도를 견디는 재질 이외에도 폴리테트라플루오르에틸렌 등의 내구성이 큰 불소수지 등 합성수지제의 관을 이용할 수 있다. 특히, 취급이 용이하고 임의의 형상으로 가공이 용이한 폴리테트라플루오르에틸렌제의 관을 이용하는 것이 바람직하다.

도 2에 도시한 본 발명의 혼합장치를 설명한다.

본 발명의 혼합장치(19)는 처리액 측 노즐(31)과 희석액 측 노즐(32)을 각각의 중심축을 일치시켜 마주보게 배치하고, 처리액 측 노즐과 희석액 측 노즐로부터 도입되는 유체를 충돌시켜 양자를 혼합시켜 충분히 혼합한 유체가 유출구(33)로부터 꺼내진다.

처리액 측 노즐(31)의 처리액 측 오리피스(Orifice;34) 및 희석액 측 노즐(32)의 희석액 측 오리피스(35)는 제각기 공급되는 유량에 따라서 설정되지만, 일반적으로는 처리액 측 노즐로 공급되는 유체의 유량에 대하여 희석액 측 노즐로 공급되는 희석액의 유량이 적기 때문에 처리액 측 노즐의 오리피스(34)의 지름은 희석액 측 노즐의 오리피스(35)의 지름에 비하여 큰 것이 이용된다.

혼합장치는 유체의 충격에 의하여 마모되는 양이 작은 재료를 이용하여 제조하는 것이 바람직하고, 석영, 단결정 알루미나(Alumina) 등의 경도가 큰 재료를 이용하는 것이 바람직하다.

또한 도 3은 본 발명의 처리장치에 이용하는 스로틀밸브를 설명하는 도면이다.

스로틀밸브(22)에는 오리피스(36)가 갖추어져 있고, 유로의 상류부에 형성한 본 발명의 혼합장치(19)에 형성된 노즐과의 사이를 양압으로 유지될 수 있다. 그 결과혼합장치와 스로틀밸브간의 관로 중에 설치한 가열장치에 의한 가열시 처리액의 비등현상을 방지할 수 있기 때문에 처리액의 효율적인 가열이 가능하게 된다.

도 4는 본 발명의 가열장치를 설명하는 도면으로서, 도 4(A)는 가열장치의 사시도이며, 도 4(B)는 횡방향으로 절단한 단면을 나타내는 도면, 도 4(C)는 종방향으로 절단한 단면을 나타낸 도면이다.

가열장치(20)는 중앙부에 마그네트론과 같은 마이크로파 발생장치(21)를 갖고 있으며, 마이크로파 발생장치(21)에서 발생한 마이크로파는 도파관(導波管;41)에 의하여 가열실(42)로 도입되어 가열실 내에 둥글게 감긴 상태로 수납된 가열관(43) 내의 유체(44)를 직접 가열한다. 가열실 내에는 가열관 유지구(45)를 설치하여 가열관 내를 통과하는 유체의 흐름 등에 의하여 가열관이 진동하지 않도록 하는 것이 바람직하다.

또한 마이크로파 발생장치의 주위에는 냉각매체통로(46)가 설치되어 있고, 가열장치의 하부로부터 유입되어, 상부로부터 꺼내어진 냉각매체(47)에 의하여 냉각되어 마이크로파 발생장치의 과열을 방지하고 있다.

가열관에는 마이크로파가 충분히 투과함과 더불어 마이크로파에 의하여 분해 등의 영향을 받지 않는 물질이면 임의의 물질을 이용할 수 있으며, 석영관 등의 높은 온도를 견디는 재질 이외에도 폴리테트라플루오르에틸렌 등의 내구성이 큰 불소수지 등의 합성수지제의 관을 이용할 수 있다. 특히, 취급이 용이하고, 임의의 형상으로 가공이 용이한 폴리테트라플루오르에틸렌제의 관을 이용하는 것이 바람직하다.

마이크로파 가열장치에 공급하는 마이크로파의 출력은 가열해야 할 처리액의 유량에 따라 적합하게 정할 수 있다. 또한 처리액 가열관의 내경, 가열관의 길이 등도 처리액의 유량 등에 따라서 적절하게 정할 수 있다. 또 마이크로파의 주파수로서는 가열용에 이용되는 주파수를 이용할 수 있으며, 2450MHz인 것을 사용하는 것이 바람직하다.

또한 도 5는 가열관의 다른 실시예를 설명하는 단면도이다.

도 5는 둥글게 감긴 상태로 나열한 다수의 가열관의 단면을 나타낸 도면이고, 가열관(43)은 2중관 구조이며, 가열관의 외측관(48)은 마이크로파의 투과성 물질로 구성되어 있으며, 내측관(49)은 전열특성이 양호한 금속으로 구성되어 있다. 외측관(48)과 내측관(49)의 사이에는 마이크로파에 의하여 발열하는 가열 열매체(50)가 충전되어 있고, 마이크로의 조사를 받아 발열하며, 내측관을 가열한다. 그 결과 내측관 내부의 유체(44)가 마이크로파의 조사에 의하여 발열하지 않는 액체나 기체 등의 유체라도 마이크로파 가열장치에서의 가열이 가능하게 된다. 내측관은 전열특성이 양호하여 유체와 반응하지 않는 물질이면 임의의 물질을 이용할 수 있지만, 스테인레스강제의 관을 이용하는 것이 바람직하다.

다음에, 처리조가 대기에 개방되어 있지 않은 밀폐식의 처리장치에 대하여 설명한다. 도 6은 처리조가 밀폐된 상태에서 대기압 이상의 압력으로 가압된 상태에서의 처리가 가능한 처리장치를 설명하는 도면이다.

밀폐처리조(61)의 뚜껑(62)을 열어 피처리물(4)을 넣은 후에 뚜껑(62)을 닫아 밀폐한다. 처리액공급밸브(16)를 열고, 미리 조제한 처리액을 제1펌프(18)에 의하여 처리액수조(17)로부터 혼합장치(19)에 송액하여 혼합장치의 노즐을 통과한 후에 필터(7)를 통과하여 마이크로파 발생장치(21)로부터 마이크로파가 공급된 마이크로파 가열장치(20)에 의하여 가열된다. 스로틀밸브(22)를 통과하여 처리조(1) 내에 처리액이 공급된다.

처리액의 공급을 계속하여 밀폐처리조(61) 내에 처리액이 채워지면, 처리액은 연통관(63)을 통하여 고압처리액수조(64)로 유입된다. 고압처리액수조(64) 내의 처리액의 증가에 따라 상부에 설치한 공기배출밸브(65) 및 개방밸브(66)로부터 공기가 유출한다. 그리고 공기배출밸브(65)의 근방에 설치한 액면검출장치(9)에 의하여 액면이 검출되면 공기배출밸브(65)를 잠금과 동시에 개방밸브(66)를 잠근다. 이어서, 처리액공급밸브(16)를 잠그어 처리액이 공급을 정지한 후에 처리액순환밸브(23)를 열어 제1펌프(18)에 의하여 처리액의 순환을 개시한다.

밀폐처리조(61)에서는 처리 중에 처리조 내에서 유체가 외부로 꺼내 지거나 증발에 의하여 감소하지는 않지만, 처리 중에 액체의 조성이 변화하며, 이 경우에는 처리액공급밸브(16)를 열어 처리액을 공급함과 더불어 희석액공급밸브(10)를 열어 희석액을 공급한다. 공급된 처리액과 희석액은 혼합장치(19)에서 균일하게 혼합되어 필터(7), 마이크로파 가열장치(20)를 통액(通液)하여 소정의 온도로 가열되어 스로틀밸브(22)를 통과하여 밀폐처리조(61) 내로 공급된다.

처리액수조와 희석액수조에서 액체가 공급되면 밀폐처리조(61) 내의 압력이 증가하지만, 고압처리액수조(64)에 장착한 압력검출장치(67)로 압력을 검출하여 압력이 크게 되면 감압밸브(68)로부터 감압탱크(69)에 처리액을 도입하여 밀폐처리조 내의 압력이 소정의 수치보다도 높게 되는 것을 방지한다. 또 고압처리액수조(64)와 감압탱크(69)의 사이에는 안전밸브(70)가 설치되어 있어서 밀폐처리조(61) 내 압력의 이상상승을 방지하고 있다. 감압탱크 내의 처리액은 드레인밸브(71)를 설치하여 드레인(15)으로 배출한다.

또한 밀폐처리장치 내의 피처리물을 교환하는 경우에는 제1펌프(18), 제2펌프(25)를 정지하고, 고압처리액수조(64)의 압력이 대기압으로 될 때까지 감압밸브(68)를 열어 처리액의 일부를 감압탱크로 도입한다. 그 후 밀폐처리조(61)의 뚜껑(62)을 열어 피처리물(4)을 교환한 후에 똑같이 처리할 수 있다.

도 6에 나타낸 처리장치에서는 밀폐처리조와 감압탱크의 사이에 고압처리액수조를 설치한 예에 대하여 설명하였지만, 고압처리액수조를 설치하지 않고 밀폐처리조에 공기배출밸브, 압력검출장치, 액면검출장치 등을 설치하여 밀폐처리조와 감압탱크를 감압밸브를 통하여 결합하여도 된다.

도 7은 물로 세정처리를 하는 처리장치를 설명하는 도면으로서, 대기압 이상의 압력에서 처리를 할 수 있는 처리장치를 설명하는 도면이다.

밀폐처리조(61)의 뚜껑(62)을 열어 피처리물(4)을 넣은 후에 뚜껑(62)을 닫아 밀폐한다. 세정수공급밸브(27)를 열어 세정수 공급펌프(28)에 의하여 세정수가 세정수수조(26)로부터 필터(7)를 통과하여 마이크로파 발생장치(21)로 송액되어 마이크로파가 공급된 마이크로파 가열장치(20)에 의하여 가열된다. 스로틀밸브(22)를 통과하여 처리조(1) 내에 세정수가 공급된다.

밀폐처리조(61) 내의 공기를 공기배출밸브(65)로부터 방출하면서 세정수의 공급을 계속하고, 액면검출장치(9)에 의하여 세정수가 검출되면 공기배출밸브가 잠기고, 세정수방출밸브(72)가 개방된다. 세정수는 배출측 스로틀밸브(73)를 통하여 감압탱크(69)에 도입되고, 감압탱크에 설치한 드레인밸브(71)에 의하여 드레인을 통하여 배출된다. 공기배출밸브가 잠긴 후에는 연속적으로 세정수가 공급되어 처리조에서 세정처리가 이루어진다.

도 7의 처리장치에서는 세정수 공급펌프로 가압된 세정수를 공급하면, 스로틀밸브(22)의 작용에 의하여 가열장치를 양압(陽壓)으로 유지할 수 있기 때문에 비등이 일어나지 않는 조건에서 가열하는 것이 가능하게 된다.

또한 배출측 스로틀밸브(73)를 설치하였기 때문에 밀폐처리조(61) 내부와 감압탱크의 사이에 큰 압력 차를 만들 수 있어 높은 온도에서 비등하지 않는 조건에서 세정처리를 할 수 있다.

이 결과 개방상태에서는 얻을 수 없는 높은 온도에서의 처리가 가능하게 됨과 더불어 처리조로부터 증발에 의하여 손실되는 세정수를 보충할 필요가 없어진다.

<실시예>

이하에 본 발명의 처리장치를 반도체 제조공정에 적용하는 경우에 대하여 설명한다. 본 발명의 처리장치는 처리액을 이용한 각종 처리에 이용할 수 있지만, 특히 반도체장치의 제조공정에서의 습식세정, 습식(濕式)레지스트 제거 ,질화막 제거, 마스크산화막 제거공정 등의 제조공정에서 반복하여 실시하는 실리콘 웨이퍼 등의 처리 공정에 적용할 수 있다.

예를 들어 반도체장치의 제조공정에 있어서 질화막 제거공정에 이용하는 경우에 대하여 설명한다. 일반적으로는 질화막 제거공정에서는 농도 86중량%의 인산과 물 14중량% 조성의 처리액이 이용되고 있다. 이 처리액은 대기압 하에서 160℃의 비점을 나타낸다. 종래의 장치에서 행하여지고 있는 전열선 등에 의한 가열방법에서는 160℃까지의 가열에는 약 2시간을 소요하고, 160℃에서는 5nm/분의 에칭속도를 얻을 수 있다.

그렇지만 높은 온도로 가열하고 있기 때문에 처리액으로부터의 증발 등에 의하여 수분이 손실된다. 수분을 보급하지 않을 경우에는 도 8에서 횡축에 나타낸 시간에 대하여 종축에 농도A, 온도B, 질화막 에칭속도C, 산화막 에칭속도D의 관계를 나타내는 바와 같이, 시간의 경과와 더불어 인산농도가 상승하고, 그와 동반하여 질화막 에칭속도가 저하함과 더불어 바람직하지 않은 산화막의 에칭속도가 증가한다.

한편 종래의 장치에서는 손실되는 수분을 정기적으로 보충하는 경우에는 도 9와 같이 농도A, 온도B, 질화막 에칭속도C, 산화막 에칭속도D로 나타낸 바와 같이 초기의 상승은 도 8에 나타낸 바와 같이 물을 보급하지 않는 경우와 마찬가지지만, 인산의 농도는 점차로 증가하여 물이 보급될 때까지 시간의 경과와 더불어 농도가 상승한다. 또한 물의 보급에 의하여 처리액의 온도가 저하하고, 처리액의 온도가 상승할 때까지는 에칭속도가 저하한다. 이 예에서는 처리시간의 약 절반의 시간이 처리액의 온도상승에 이용되는 것을 나타내고 있으며, 처리효율이 저하한다.

그런데 본 발명의 방법에서는 도 10에 종축에 농도A, 온도B, 질화막 에칭속도C, 산화막 에칭속도D로 나타낸 바와 같이 마이크로파 가열장치를 이용하고 있기 때문에 약 10분만에 비점에 가까운 온도에 도달한다. 게다가 가열 중이라 할지라도 부족한 수분은 농도검출장치에 의하여 검출되어 희석액이 공급된 경우에는 분산혼합 효율이 극히 큰 혼합장치로 송액되어 처리액과 희석액이 균일하게 혼합되기 때문에, 처리액의 인산농도는 일정하게 유지된다. 그 결과 질화막의 에칭속도가 클 뿐만 아니라 처리공정의 모든 기간에 있어서 일정하게 하는 것이 가능하게 된다.

인산을 처리액으로 한 질화막의 에칭공정은 도 1에 나타낸 대기에 개방한 처리장치, 도 6에 나타낸 밀폐처리조를 이용한 처리장치 중 어느 하나의 처리장치에 의해서도 처리를 행할 수 있다.

다음에 혼합장치에 의한 처리액의 혼합에 대하여 설명한다.

처리액을 가열할 경우에는 비점이 낮은 액체도 그 액체가 비등하지 않을 압력으로 가압하는 것이 바람직하다. 예컨대 인산과 물을 혼합하는 경우에는 인산의 비점인 160℃에 있어서 물이 비등하는 압력인 6.1기압 이상으로 가압하면 물이 기화하지 않기 때문에 안정된 혼합이 가능하게 된다.

따라서 도 1 또는 도 6에 나타낸 장치에 있어서, 제1펌프로부터 스로틀밸브까지의 관로 중에 물이 기화하지 않는 압력으로 가압하면 안정된 가열처리가 가능하게 된다.

예컨대, 혼합장치에 있어서 인산과 물을 혼합하는 경우를 예로 하면 처리액 측으로부터 인산을 공급하고 희석액 측에서 물을 혼합하는데, 처리액 측의 오리피스 지름을 2.39mm로 하고, 희석액 측의 오리피스 지름을 0.8mm로 하면 처리액으로서 9L/분의 유량에 10㎏중/㎠의 압력으로 인산을 공급하고, 희석액으로서 1L/분의 유량에 10㎏중/㎠의 압력으로 물을 공급하면, 농도 86중량%의 인산을 10㎏중/㎠의 압력으로 얻을 수 있다.

그리고 스로틀밸브로서 2.5mm의 오리피스 지름을 갖는 노즐을 이용하면, 가열부를 10㎏중/㎠의 압력으로 유지하는 것이 가능하게 된다.

피처리물의 처리에 사용하는 유체를 단시간에 게다가 유체의 포화압력을 높인 상태에서 가열할 수 있기 때문에 효율적인 가열이 가능함과 더불어, 유체의 혼합수단으로서 극히 균일한 혼합상태를 얻을 수 있는 혼합수단을 이용하기 때문에 농도가 균일한 유체를 얻을 수 있기 때문에 안정된 처리를 할 수 있다.

도 1은 본 발명 처리장치의 한 실시예를 설명하는 도면,

도 2는 본 발명의 혼합장치를 설명하는 도면,

도 3은 본 발명 처리장치에 이용하는 스로틀밸브를 설명하는 도면,

도 4는 본 발명의 가열장치를 설명하는 도면,

도 5는 가열관의 다른 실시예를 설명하는 단면도,

도 6은 밀폐처리조를 갖는 처리장치를 설명하는 도면,

도 7은 물로 세정처리를 하는 처리장치를 설명하는 도면,

도 8은 종래의 질화막(窒化膜) 처리를 설명하는 도면,

도 9는 종래의 질화막 처리를 설명하는 도면,

도 10은 본 발명에 의한 질화막 처리를 설명하는 도면,

도 11은 종래의 처리장치를 설명하는 도면이다.

Claims (19)

1. 피처리물을 가열된 유체에 의하여, 피처리물에 대하여 세정, 화학적 처리 중 적어도 어느 하나를 행하는 처리방법에 있어서,

   유체의 가열을 유체가 통과하는 가열관에의 마이크로파의 조사에 의하여 행함과 함께, 가열관의 상류측에는 유체의 가압장치를 설치하고, 가열관의 하류측에는 스로틀밸브를 설치하며, 스로틀밸브에 의하여 유로를 잠근 상태에서 가압장치에 의하여 가압하여 가열관 내의 압력을 상승시켜서 가열시의 비등(沸騰)을 방지하는 것을 특징으로 하는 유체에 의한 처리방법.
2. 청구항 1에 있어서,

   이 가열관의 상류측으로서 가압장치의 하류측에는, 각각의 중심축을 일치시켜서 서로 대향시켜 배치한 노즐로부터 유체를 분사하여 충돌에 의하여 혼합하는 혼합장치를 설치하여, 유체의 균일한 혼합을 행한 것을 특징으로 하는 유체에 의한 처리방법.
3. 청구항 2에 있어서,

   피처리물을 처리하는 처리조가 대기(大氣)에 대하여 밀폐된 처리조이고, 처리액체의 포화압력 이상의 압력으로 유지한 것을 특징으로 하는 유체에 의한 처리방법.
4. 청구항 2에 있어서,

   피처리물이 반도체 장치의 제조용 기판인 것을 특징으로 하는 유체에 의한 처리방법.
5. 청구항 3에 있어서,

   피처리물이 반도체 장치의 제조용 기판인 것을 특징으로 하는 유체에 의한 처리방법.
6. 청구항 1에 있어서,

   가열관 내에는, 마이크로파의 조사에 의하여 발열하는 가열 열매체를 설치하여, 양(良)열전도성 물질로 형성된 관 내부의 유체를 가열하는 것을 특징으로 하는 유체에 의한 처리방법.
7. 청구항 6에 있어서,

   가열관의 상류측으로서 가압장치의 하류측에는, 각각의 중심축을 일치시켜서 서로 대향시켜 배치한 노즐로부터 유체를 분사하여 충돌에 의하여 혼합하는 혼합장치를 설치하여, 유체의 균일한 혼합을 행한 것을 특징으로 하는 유체에 의한 처리방법.
8. 청구항 7에 있어서,

   피처리물을 처리하는 처리조가 밀폐되어 처리액체의 포화압력 이상의 압력으로 유지한 것을 특징으로 하는 유체에 의한 처리방법.
9. 청구항 7에 있어서,

   피처리물이 반도체 장치의 제조용 기판인 것을 특징으로 하는 유체에 의한 처리방법.
10. 청구항 8에 있어서,

    피처리물이 반도체 장치의 제조용 기판인 것을 특징으로 하는 유체에 의한 처리방법.
11. 피처리물을 가열된 유체에 의하여, 피처리물에 대하여 세정, 화학적 처리 중 적어도 어느 하나를 행하는 처리장치에 있어서,

    마이크로파의 조사에 의하여 내부를 통과하는 유체를 가열하는 가열관을 설치한 가열장치를, 가열관의 상류측에는 유체의 가압장치를, 가열관의 하류측에는 스로틀밸브를 설치하고, 스로틀밸브에 의하여 유로를 잠근 상태에서 가압장치에 의하여 가압하여, 가열관 내의 압력을 상승시켜서 가열시의 비등(沸騰)을 방지한 것을 특징으로 하는 유체에 의한 처리장치.
12. 청구항 11에 있어서,

    가열관의 상류측으로서 가압장치의 하류측에는, 각각의 중심축을 일치시켜서 서로 대향시켜 배치한 노즐로부터 유체를 분사하여 충돌에 의하여 유체를 혼합하는 혼합장치를 가지는 것을 특징으로 하는 유체에 의한 처리장치.
13. 청구항 12에 있어서,

    피처리물을 처리하는 처리조가 대기(大氣)에 대하여 밀폐된 처리조이고, 처리액체가 포화압력 이상의 압력으로 유지되어 있는 것을 특징으로 하는 유체에 의한 처리장치.
14. 청구항 11에 있어서,

    가열관이 2중관으로 구성되어 있고, 외측관과 내측관의 사이에는, 마이크로파의 조사에 의해 발열하는 가열매체가 존재하며, 양(良)열전도성 물질로 형성된 내측관의 내부에 가열되는 유체의 유로를 형성한 것을 특징으로 하는 가열장치를 갖는 것을 특징으로 하는 유체에 의한 처리장치.
15. 청구항 14에 있어서,

    가열관의 상류측에는 유체의 가압장치를 설치하고, 가열관의 하류측에는 스로틀밸브를 설치하며, 가압장치의 가압에 의하여 가열관 내의 압력을 상승시켜 가열시의 비등을 방지한 것을 특징으로 하는 유체에 의한 처리장치.
16. 청구항 14 또는 청구항 15 중 어느 한 항에 있어서,

    가열관의 상류측으로서 가압장치의 하류측에는, 각각의 중심축을 일치시켜서 서로 대향시켜 배치한 노즐로부터 유체를 분사하여 충돌에 의하여 혼합하는 유체의 혼합장치를 가지는 것을 특징으로 하는 유체에 의한 처리장치.
17. 청구항 16에 있어서,

    피처리물을 처리하는 처리조가 밀폐되어 처리액체의 포화압력 이상의 압력으로 유지되어 있는 것을 특징으로 하는 유체에 의한 처리장치.
18. 청구항 16에 있어서,

    피처리물이 반도체 장치의 제조용 기판인 것을 특징으로 하는 유체에 의한 처리장치.
19. 청구항 17에 있어서,

    피처리물이 반도체 장치의 제조용 기판인 것을 특징으로 하는 유체에 의한 처리장치.