KR100586117B1 - 도포막 형성장치 - Google Patents

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KR100586117B1
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나가시마신지
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동경 엘렉트론 주식회사
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Abstract

도포막 형성장치는, 기판에 대하여 도포막을 형성하기 위한 일련의 처리를 실시하는 처리부와, 이 처리부내에서 기판을 반송하는 공통반송기구를 구비하며, 상기 처리부는, 기판을 냉각하는 냉각유니트와, 제 1 용매를 포함하는 도포액을 기판에 도포하여 도포막을 형성하는 도포유니트와, 이 도포유니트로 형성된 도포막중 졸로 이루어지는 것을 겔로 바꾸는 에이징유니트와, 제 1 용매와는 다른 조성의 제 2 용매를 도포막에 접촉시킴으로써 도포막중의 제 1 용매를 제 2 용매로 치환하는 용매치환유니트와, 저산소농도분위기하에서 기판을 가열하고, 냉각함으로써 도포막을 경화시키는 경화처리유니트와, 기판상의 도포막을 가열하는 가열유니트를 구비한다.

Description

도포막 형성장치 {APPARATUS FOR FORMING COATING FILM}
도 1(A)는 본 발명의 실시형태에 따른 도포막 형성장치(SOD시스템)의 상단을 모식적으로 나타내는 개략평면도,
도 1(B)는 동 장치의 하단을 모식적으로 나타내는 개략평면도,
도 2는 도포막 형성장치(SOD시스템)의 앞면쪽에 설치된 각종 유니트를 모식적으로 나타내는 개략배치도,
도 3은 도포막 형성장치(SOD시스템)의 뒷면쪽에 설치된 각종 유니트를 모식적으로 나타내는 개략배치도,
도 4는 도포처리유니트(SCT)를 모식적으로 나타내는 내부투시단면도,
도 5는 에이징유니트(DAC)를 모식적으로 나타내는 내부투시단면도,
도 6은 용매치환유니트(DSE)를 모식적으로 나타내는 내부투시단면도,
도 7은 버블러(Bub)를 모식적으로 나타내는 블록단면도,
도 8(A)는 졸-겔법에 있어서의 졸 상태의 도포막을 모식적으로 나타내는 단면도,
도 8(B)는 겔화된 도포막을 모식적으로 나타내는 단면도,
도 8(C)는 최초의 용매가 다른 용매로 치환된 도포막을 모식적으로 나타내는 단면도,
도 9는 졸-겔법의 공정의 일례를 나타내는 플로우챠트,
도 10은 경화처리유니트(DCC)를 위쪽에서 보아 나타내는 내부투시단면도,
도 11은 경화처리유니트(DCC)를 옆쪽에서 보아 나타내는 블록단면도,
도 12는 경화처리유니트(DCC)의 링샤워노즐을 나타내는 사시도,
도 13은 경화처리유니트(DCC)의 제어회로를 나타내는 블록도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 처리부 2 : 사이드 케비넷
3 : 캐리어 스테이션(CSB) 11 : 용매치환유니트(DSE)
12, 13 : 도포처리유니트(SCT) 13a, 21a : 처리공간
14 : 화학실 16, 17 : 처리유니트군
18 : 반송기구 19, 23 : 핫플레이트유니트(LHP)
20 : 경화처리유니트(DCC처리유니트)
21 : 에이징유니트(DAC) 22 : 고온용 핫플레이트유니트(OHP)
23 : 저온용 핫플레이트유니트[(LHP)
24, 26 : 쿨링플레이트유니트(CPL)
25 : 받아넘김유니트(TRS) 27 : 버블러
27a : 용기 27b : 폴러스프래그
27c : 배관 27d : 열교환부
27e : 온도조절장치 27f : 덮개
27h : 암모니아수 28 : (미스트)트랩
29 : 전력공급원 30 : 약액실
30a : HMDS공급원 30b : 암모니아가스공급원
31 : 드레인 탱크 41, 53 : 덮개
42, 62 : 회전컵 43 : 구동부
44, 61a : 구동축 44a : 축받이
45, 61 : 진공척 46 : 노즐
47 : 도포액 공급원 48 : 용매증기공급관(배관)
49 : 용매증기공급원 50, 55, 91, 97 : 배기관
50a : 드레인관 51 : 가열플레이트
51a : 히터 52 : 시일부재
54 : 배관 56 : 리프트핀
57 : 실린더기구 58 : 가스유로
63 : 배액구멍 64 : 고정컵
65 : 배액로 66 : 배기로
67 : 노즐부 67a, 67b, 67c : 노즐
68,69a : 모터 69 : 회전구동기구
69b : 벨트 69c : 풀리
71a, 71b, 71c : 노즐받음부 81 : 가열처리실
82 : 냉각처리실 83 : 핫플레이트
84, 85 : 게이트셔터 84a, 92 : 반입반출구
86 : 링셔터 86b : 가스공급관
87 : 리프트핀 88,89,90 : 실린더기구
93 : 쿨링플레이트 94 : 가이드플레이트
95 : 수평실린더기구 96 : 공급관
100 : 제어기 102, 104 : 온도센서
105 : 과다온도상승검출기 106 : 온도조절기
111, 112 : N2가스공급원 113, 114 : 배기장치
115 : 산소농도검출기 115a : 산소센서
116 : 가압공기공급원 201 : TEOS의 망형상구조체
202, 204 : 용매 203 : 도포막
본 발명은, 반도체 디바이스의 제조공정에 있어서, 기판상에 도포액을 도포하여 층간절연막과 같은 절연막을 형성하는 도포막 형성장치에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 제조공정에는, 알루미늄이나 동으로 이루어진 메탈배선층의 위 또는 메탈배선층의 상호간에 층간절연막을 형성하는 공정이 있다. 층간절연막의 형성방법으로서는, 졸-겔법(Sol-Gel법), 실크법(SiLK법), 스피드 필름법(SPEED FILM법), 폭스법(FOx법)등 여러가지 방법이 있다.
졸-겔법에서는, TEOS[테트라에톡시실란: Si(OC2H5)4]를 유기용매에 분산시킨 졸(콜로이드용액)을 반도체웨이퍼의 표면에 스핀코트하여, 도포한 졸을 겔로 바꾸고(겔화처리), 또 도포막 중의 용매를 다른 용매로 치환하여[용매치환(solvent exchange)처리], 건조시켜, 소성함으로써 원하는 층간절연막을 얻을 수 있다. 이 경우에, 겔화처리공정에서는 약액으로서 예를 들어 암모니아를 사용하고, 용매치환처리공정에서는 약액으로서 예를 들어 암모니아 또는 헥사메틸디실라잔(HMDS)을 사용한다.
종래 장치의 약액공급원은, 공정에 악영향이 미치지 않도록 처리부에서 떨어진 곳에 배치되어 있다. 이 때문에, 각 공급원으로부터 처리부에 약액을 공급하기 위한 배관이 길어진다. 그러나, 배관이 길면, 가스 또는 증기의 상태로 있는 약액은 배관속에서 결로하기 쉬워, 공정에 악영향을 미칠 우려가 있다.
또한, 종래 장치의 배액/배기라인은, 처리부의 아래쪽을 통하고 있으므로, 배액 또는 배기되는 약액성분이 처리부에 있어서의 공정에 악영향을 줄 우려가 있다. 또한, 안전위생상의 관점에서도 배액/배기라인을 처리부의 아래쪽에 배치하는 것은 바람직하지 않다.
또한, 실크법, 스피드 필름법, 및 폭스법에서는, 냉각한 웨이퍼에 도포액을 도포하여, 가열하고, 냉각하며, 또한, 저산소농도분위기하에서 가열하고, 냉각하여 도포막을 경화[큐어(Cure)]시킴으로써 층간절연막을 얻는다.
그런데, 동일한 웨이퍼에 다른 종류의 층간절연막을 형성하는 것이 요구되는 경우가 있다. 예를 들면, 동일한 웨이퍼상에 고비유전률(high k)의 층간절연막과 저비유전율(low k)의 층간절연막이 각각 요구되는 경우가 있다. 이 경우는, 상기의 졸-겔법, 실크법, 스피드 필름법, 폭스법중에서 층간절연막의 종류에 적합한 방법이 선택된다. 이러한 기술적 배경에서, 수요자는, 다른 종류의 층간절연막을 형성할 수 있는 단일 장치를 강하게 요망하고 있다. 또한 수요자는, 어느 방법에서도 층간절연막을 높은 처리효율로 형성할 수 있는 장치를 요망하고 있다.
본 발명의 목적은, 단일의 장치로 다른 종류의 도포막을 형성할 수 있는 고처리효율의 도포막 형성장치를 제공하는 데에 있다.
또한, 본 발명의 목적은, 처리부에의 약액공급, 및 처리부로부터의 배기, 배액시에, 공정에 악영향을 미치지 않는 도포막 형성장치를 제공하는 데에 있다.
본 발명에 따른 도포막 형성장치는, 기판에 대하여 도포막을 형성하기 위한 일련의 처리를 실시하는 처리부와, 이 처리부내에서 기판을 반송하는 공통반송기구 를 구비한다. 상기 처리부는, 기판을 냉각하는 냉각유니트와, 제 1 용매를 포함한 도포액을 기판에 도포하여 도포막을 형성하는 도포유니트와, 이 도포유니트로 형성된 도포막중 졸로 이루어진 것을 겔로 바꾸는 에이징유니트와, 상기 제 1 용매와는 다른 조성의 제 2 용매를 상기 도포막에 접촉시킴으로써 상기 도포막중의 제 1 용매를 상기 제 2 용매로 치환하는 용매치환유니트와, 저산소농도분위기하에서 기판을 가열하고, 냉각함으로써 상기 도포막을 경화시키는 경화처리유니트와, 상기 기판상의 도포막을 가열하는 가열유니트를 구비한다.
또한, 처리전의 기판 및 처리후의 기판을 상기 처리부에 출입시키기 위해, 상기 처리부에 인접하여 설치된 캐리어스테이션과, 이 캐리어스테이션과 처리부와의 사이에서 기판을 받아넘기는 받아넘김부를 가진다.
상기 처리부는 적어도 2개의 도포유니트를 갖도록 하여도 좋다. 이 경우에, 어드히젼프로모터용액을 기판에 도포하는 제 1 도포유니트와, 층간절연막 형성용의 용액을 기판에 도포하는 제 2 도포유니트를 가진 것이 바람직하다.
상기 처리부는, 적어도 2개의 에이징유니트와, 적어도 2개의 경화처리유니트를 갖도록 하여도 좋다.
상기 용매치환유니트, 상기 도포유니트, 상기 에이징유니트는, 근접하여 배치되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 상기 처리부에 인접하여 설치된 사이드 케비넷을 가지며, 이 사이드 케비넷은, 약액의 증기를 생성하여, 생성된 약액증기를 상기 에이징유니트에 공급 하는 버블러와, 상기 용매치환유니트, 상기 에이징유니트 및 상기 도포유니트의 각각으로부터 나온 배액 및 배기를 포착하는 트랩부와, 이 트랩부에서 기액(氣液)이 분리된 액분이 배출되는 드레인부를 구비하도록 하여도 좋다. 이 경우에, 버블러는 가열유니트에 인접하고 있는 것이 바람직하다.
상기 처리부는, 어드히젼프로모터용액을 기판에 도포하는 제 1 도포유니트와, 층간절연막 형성용 용액을 기판에 도포하는 제 2 도포유니트를 가지며, 상기 제 1 도포유니트 및 상기 용매치환유니트는, 상기 사이드 케비넷에 각각 인접하고 있는 것이 바람직하다.
상기 사이드 케비넷은, 상기 처리부에 의해 상기 캐리어 스테이션으로부터 격리되어 있는 것이 바람직하다.
상기 제 2 도포유니트는, 층간절연막 형성용 용액을 온도조정하기 위한 온도조절수단을 가진 것이 바람직하다.
상기 용매 치환 유니트는, 제 2 용매를 온도조정하기 위한 온도조절수단을 가진 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 도포막 형성장치는, 기판에 대하여 도포막을 형성하기 위한 일련의 처리를 실시하는 처리부와, 이 처리부내에서 기판을 반송하는 공통반송기구를 구비한다. 상기 처리부는, 제 1 용매를 포함하는 도포액을 기판에 도포하는 도포유니트, 및 상기 제 1 용매와는 다른 조성의 제 2 용매를 상기 도포막에 접촉시킴으로써 상기 도포막중의 제 1 용매를 상기 제 2 용매로 치환하는 용매 치환유니트를 포함하는 제 1 처리유니트군과, 기판을 냉각하는 냉각유니트, 기판을 가열하 는 가열유니트, 상기 도포유니트로 형성된 도포막중 졸로 이루어지는 것을 겔로 바꾸는 에이징유니트 및 저산소농도분위기하에서 기판을 가열하고, 냉각함으로써 상기 도포막을 경화시키는 경화처리유니트를 포함하는 제 2 처리유니트군을 구비하며, 상기 공통반송기구는, 상기 제 1 및 제 2 처리유니트군에 인접하여 설치되어, 적어도 상기 도포유니트, 용매치환 유니트, 냉각유니트, 가열유니트, 에이징유니트, 경화처리유니트에 대하여 기판을 반입 및 반출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 도포막 형성장치는, 기판에 대하여 도포막을 형성하기 위한 일련의 처리를 실시하는 처리부와, 이 처리부내에서 기판을 반송하는 공통반송기구와, 상기 처리부에 인접하는 위치에 처리부와는 격리되어 설치된 약액부를 구비하며, 상기 처리부는, 입자 또는 콜로이드를 용매에 분산시킨 졸형상의 도포액을 기판에 도포하는 도포유니트와, 도포막중의 입자 또는 콜로이드를 겔화하는 에이징유니트와, 도포막중의 용매를 다른 용매로 치환하는 용매 치환유니트를 가지며, 상기 약액부는, 상기 에이징유니트 및 상기 용매 치환유니트에 각각 약액을 공급하기 위한 약액공급계와, 상기 에이징유니트 및 상기 용매 치환유니트로부터의 배액 및 배기를 처리하는 배액/배기처리계를 가진 것을 특징으로 한다.
상기 용매치환유니트, 상기 도포유니트, 상기 에이징유니트는, 근접하여 배치되어 있는 것이 바람직하다.
상기 약액부는, 약액의 증기를 생성하여, 이 생성된 약액 증기를 상기 에이징유니트에 공급하는 버블러를 갖도록 하여도 좋다.
상기 약액부는, 상기 용매치환유니트에 공급되는 약액을 저장하는 탱크를 갖 도록 하여도 좋다.
상기 약액부는, 상기 에이징유니트로부터 배출되는 배출물을 포착하기 위한 드레인탱크와, 이 드레인탱크 및 상기 용매치환유니트에 각각 연이어 통하고, 상기 용매 치환유니트에서 배출된 배출물을 기액 분리하여, 분리된 액분을 상기 드레인탱크로 보내는 트랩부를 갖도록 하여도 좋다.
본 발명에 따른 도포막 형성장치는, 기판에 도포액을 도포하는 도포처리유니트 및 도포처리유니트에 있어서 형성된 도포막에 약액처리를 실시하는 약액처리유니트를 적어도 갖는 처리부와, 이 처리부에 인접한 위치에 처리부와는 격리되어 설치된 약액부를 구비하며, 상기 약액부는, 상기 약액처리유니트에 약액을 공급하기 위한 약액공급계와, 상기 약액처리유니트로부터의 배액 및 배기를 처리하는 배액/배기처리계를 가진 것을 특징으로 한다.
졸-겔법을 사용하여 층간절연막을 형성하는 경우에는, 냉각처리유니트, 도포처리유니트, 에이징유니트, 용매치환유니트, 가열처리유니트의 순서로 기판을 반송하여, 처리한다.
실크법 및 스피드 필름법에 의해 층간절연막을 형성하는 경우에는, 냉각처리유니트, 도포처리유니트(어드히젼프로모터도포), 냉각처리유니트, 도포처리유니트(본 약액도포), 가열처리유니트, 냉각처리유니트, 경화처리유니트의 순서로 기판을 반송하여, 처리한다.
폭스법에 의해 층간절연막을 형성하는 경우에는, 냉각처리유니트, 도포처리유니트, 가열처리유니트, 냉각처리유니트, 경화처리유니트의 순서로 기판을 반송하 여, 처리한다.
(발명의 실시형태)
이하, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 여러가지 바람직한 실시형태에 대하여 설명한다.
S0D(Spin on Dielectric)시스템은, 처리부(1)와, 사이드 케비넷(2)과, 캐리어 스테이션[(CSB)3]을 구비하고 있다. 처리부(1)는 사이드 케비넷(2)과 캐리어 스테이션[(CSB)3]과의 사이에 설치되어 있다. 도 1(A) 및 도 2에 나타낸 바와 같이 처리부(1)의 앞면쪽 상단에는 용매치환유니트[(DSE)11] 및 도포처리유니트 [(SCT)12]가 배치되어 있다. 도 1(B) 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 처리부(1)의 앞면쪽 하단에는 도포처리유니트[(SCT)13] 및 화학실(14)이 배치되어 있다. 도포처리유니트[(SCT)12]는 도포액을 수용한 도포액공급원(도시하지 않음)을 구비하고 있다. 도포처리유니트[(SCT)13]는 도포액을 수용한 도포액공급원(47)(도 4참조)을 구비하고 있다. 화학실(14)에는 각종 화학약품이 수용되어 있다.
처리부(1)의 중앙부에는, 도 1(A) 및 도 1(B)에 나타낸 바와 같이, 처리유니트군(16,17)및 반송기구[(PRA)18]가 설치되어 있다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 처리유니트군(16,17)은 상하 다단으로 적층된 복수의 처리유니트(19∼26)로 이루어지는 것이다. 반송기구(18)는, 한쪽의 처리유니트군(16)과 다른쪽의 처리유니트군(17)과의 사이에 승강 가능하도록 설치되어, 각 처리유니트 (19,20,21,22,23,24,25,26)에 웨이퍼(W)를 각각 반송하도록 되어 있다.
한쪽의 처리유니트군(16)은, 위쪽에서 차례로 저온가열용의 핫플레이트유니트 [(LHP)19]와, 경화(큐어)처리유니트로서의 2개의 DCC처리유니트[(Dielectric Oxygen Density Controlled Cure and Cooling-off)20]와, 2개의 에이징유니트[(DAC)21]를 구비하고 있다. 다른쪽의 처리유니트군(17)은, 위쪽부터 차례로 2개의 고온가열용 핫플레이트[(OHP)22]와, 저온가열용의 핫플레이트유니트[(LHP)23]와, 2개의 쿨링플레이트유니트[(CPL)24]와, 받아넘김유니트[(TRS)25]와, 쿨링플레이트유니트[(CPL)26]를 구비하고 있다. 또, 받아넘김유니트[(TRS)25]는 냉각기능을 겸비하는 것도 가능하다.
도 1(A)에 나타낸 바와 같이 사이드 케비넷(2)의 배면측 상단에는 4개의 버블러(27)가 설치되어 있다. 도 1(B) 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 사이드 케비넷(2)의 배면측 하단에는 전력공급원(29) 및 약액실(30)이 설치되어 있다. 약액실(30)은 HMDS 공급원(30a) 및 암모니아가스공급원(30b)을 구비하고 있다. 사이드 케비넷(2)의 앞면쪽 상단에는 트랩[(TRAP)28]이 설치되어, DSE유니트(11)로부터의 배기가스가 트랩(28)으로 세정되도록 되어 있다. 사이드 케비넷(2)의 앞면쪽 하단에는 드레인 탱크(31)가 설치되어, 트랩(28)으로부터의 폐액이 드레인 탱크(31)로 배출되도록 되어 있다.
도 7에 나타낸 바와 같이, 버블러(27)는, 암모니아수(27h)를 수용한 용기(27a)와, 용기(27a)의 바닥부에 설치된 폴러스프래그(27b)와, 열교환부(27d)와, 덮개(27f)를 구비하고 있다. 폴러스프래그(27b)는 다공질 세라믹으로 이루어지며, 배관(27c)을 통해 약액실(30)의 암모니아가스공급원(30b)으로 연이어 통하고 있다. 열교환부(27d)는 용기(27a)내의 암모니아수(27h)에 침지되어, 온도조절장치(27e)에 의해 온도조정되도록 되어 있다. 용기(27a)의 증기발생부(상부 공간)는 배관(54)을 통해 에이징유니트 [(DAC)21]에 연이어 통하고 있다, 가스공급원(30b)으로부터 폴러스프래그(27b)에 암모니아가스를 공급하여, 암모니아수(27h)내에 암모니아가스를 불어넣으면, 가스버블링에 의해 수산기(OH-)를 함유한 수증기(H2O)가 생성된다. 이 수산기(OH-)를 함유한 수증기 (H2O)는 배관(54)을 통하여 에이징유니트[(DAC)21]에 공급되도록 되어 있다. 또, 버블러(27)는, 생성수증기의 결로방지를 위해 가열처리유니트를 포함한 처리유니트군(16)의 근방에 설치하는 것이 바람직하다. 또한, 사이드 케비넷(2)은, 암모니아나 HMDS의 영향이 미치지 않도록 캐리어스테이션[(CSB)3]으로부터 가능한 한 떨어진 곳에 설치하는 것이 바람직하다.
캐리어스테이션[(CSB)3]은, 카세트 재치대(도시하지 않음) 및 서브반송기구(도시하지 않음)를 구비하고 있다. 카세트 재치대상에는 복수개의 웨이퍼카세트가 놓여 있다. 도시하지 않은 반송로보트에 의해 카세트가 카세트 재치대로 반입 및 반출되도록 되어 있다. 카세트에는 처리전 또는 처리후의 반도체 웨이퍼(W)가 수납되어 있다. 서브반송기구는, 카세트로부터 처리전의 웨이퍼(W)를 꺼내어 처리부(1)의 유니트[(TRS)25]로 반송하고, 또, 유니트[(TRS)25]로부터 처리후의 웨이퍼(W)를 받아들여 카세트로 반입하도록 되어 있다.
다음으로, 상기의 SOD시스템을 사용하여 졸-겔법에 의해 층간절연막을 형성 하는 경우에 대하여 설명한다.
졸-겔법에서는, 웨이퍼(W)를 쿨링플레이트[(CPL)24,26], 제 2 도포처리유니트 [(SCT)13], 에이징유니트[(DAC)21], 용매치환유니트[(DSE)11], 핫플레이트 [(LHP)19,23], 핫플레이트[(OHP)22]의 순으로 처리한다. 이와 같이 졸-겔법에 의해 층간절연막을 형성하는 경우에는, 제 2 도포처리유니트[(SCT)13], 에이징유니트 [(DAC)21], 용매 치환유니트[(DSE)11]를 주로 사용한다.
다음으로, 도 4를 참조하면서 도포액용의 도포처리유니트[(SCT)13]에 대하여 설명한다.
도포처리유니트[(SCT)13]는, 도포액을 수용한 공급원(47)에 연이어 통하는 노즐(46)을 구비하고 있다. 여기서, 도포액은, TEOS의 콜로이드 또는 입자를 분산시킨 유기용매에, 물 및 미량의 염산을 함유시킨 졸용액이다. 도포처리유니트[(SCT)13]의 처리공간(13a)은 덮개(41) 및 컵(42)으로 둘러싸이며, 이 속에 진공척(45)이 설치되어 있다. 덮개(41)는 도시하지 않은 이동기구에 의해 승강 및 요동가능하게 지지되어, 컵(42)의 상부 개구를 막고 있다. 덮개(41)를 열면, 반송기구(18)가 웨이퍼(W)를 진공척(45)상에 얹어 놓도록 되어 있다.
진공척(45)은, 진공배기장치(도시하지 않음)에 연이어 통하는 흡착구멍을 가지며, 컵(42)의 바닥부에 축받이(44a)를 통해 부착된 구동축(44)에 지지되어 있다. 구동축(44)은 구동부(43)에 의해서 회전 가능하고, 또한 승강 가능하도록 연결되어 있다. 노즐(46)은 덮개(41)의 중앙부에 부착되어, 덮개(41)와 함께 이동되도록 되어 있다.
용매증기공급원(49)에 연이어 통하는 복수의 배관(48)이 컵(42)의 측둘레부를 관통하여 처리공간(13a)에 에틸렌글리콜의 증기가 공급되도록 되어 있다. 에틸렌글리콜은 도포액으로 사용되는 용매이다. 컵(42)의 바닥부에는 드레인관(50a) 및 배기관(50)이 개구하고 있다. 또, 이 유니트(13)에서 사용되는 도포액 및 용매는 화학실(14)로부터 공급되도록 되어 있다. 이 화학실(14)에는 암모니아나 HMDS와 같은 약액도 수용되어 있다. 이들 암모니아나 HMDS의 공급원은 본 유니트(13)에 있어서의 도포처리에 악영향을 미치므로, 화학실(14) 내에서 외부로부터 격리되어 있다. 그리고, 도포처리유니트[(SCT)12]도 도포처리유니트 [(SCT)13]와 거의 마찬가지로 구성되어 있다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 에이징유니트[(DAC)21]의 처리공간(21a)은 가열플레이트(51)및 덮개(53)에 의해 둘러싸여 있다. 가열플레이트(51) 및 덮개(53)의 접촉부에는 고리형상의 시일부재(52)가 삽입되어 있다. 가열플레이트(51)는 세라믹스로 이루어지며, 전원(도시하지 않음)에 접속된 히터(51a)가 매립되어 있다. 덮개(53)는 리프트기구(도시하지 않음)에 의해 승강 가능하게 지지되고 있다. 리프트기구가 덮개(53)를 열면, 반송기구(18)가 가열플레이트(51)상에 웨이퍼(W)를 얹어 놓도록 되어 있다. 3개의 리프트 핀(56)이 실린더기구(57)에 의해 승강 가능하게 지지되어, 가열플레이트(51)의 윗면으로부터 돌출하도록 되어 있다.
고리형상의 가스유로(58)가 가열플레이트(51)의 윗면으로 개구하여, 가열플레이트 (51)상의 웨이퍼(W)의 주위로 가스가 공급되도록 되어 있다. 고리형상의 가스유로(58)는 배관(54)을 통해 버블러(27)에 연이어 통하고 있다. 덮개(53)의 중 앙부에는 배기관(55)에 연이어 통하는 흡입구가 개구하여, 처리공간(21a)이 배기되도록 되어 있다. 또, 배기관(55)은 사이드 케비넷(2)내의 드레인 탱크(31)로 연이어 통하고 있다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 용매치환유니트[(DSE)11]는, 진공척(61)과, 회전컵(62)과, 고정컵(64)과, 노즐부(67)를 구비하고 있다. 진공척(61)의 윗면에는 진공배기장치(도시하지 않음)에 연이어 통하는 흡착구멍(도시하지 않음)이 개구하고 있다. 진공척(61)의 하부는 모터(68)의 구동축(61a)에 연결되어 있다. 모터(68)의 전원(도시하지 않음)은 제어기(100)에 접속되어, 진공척(61)의 회전속도가 제어되도록 되고 있다.
회전컵의 하부(62a)는 중공(中空) 통형상을 이루고 있다. 회전구동기구(69)의 벨트(69b)가 회전컵 하부(62a)와 풀리(69c)에 감겨, 모터(69a)의 회전구동력이 회전컵(62)에 전달되도록 되어 있다. 또, 회전컵 하부(62a)의 중공부를 통하여 구동축(61a)은 진공척(61)에 연결되어 있다, 또한, 배액구멍(63)이 척(61)상의 웨이퍼(W)를 둘러싸도록 회전컵(62)의 바닥부에서 개구하고 있다.
고정컵(64)이 회전컵(62)의 주위를 둘러싸도록 설치되어 있다. 고정컵(64)의 바닥부에는 배액로(65) 및 배기로(66)가 각각 설치되어, 회전컵의 바닥부 개구(63)로부터 고정컵(64)으로 배출되는 액체방울이나 미스트가 배출되도록 되고 있다.
노즐부(67)는, 교환 가능하게 설치된 3개의 노즐(67a,67b,67c)을 구비하고 있다. 제 1 노즐(67a)은 에탄올공급원(도시하지 않음)에 연이어 통하고, 제 2 노즐(67b)은 HMDS공급원(도시하지 않음)에 연이어 통하며, 제 3 노즐(67c)은 헵탄 공급원(도시하지 않음)에 연이어 통하고 있다. 이들 교환가능노즐(67a,67b,67c)은, 홈 위치에 설치된 각 노즐받음부(71a,71b,71c)에서 대기하도록 되어 있다. 각 노즐(67a,67b,67c)은 노즐척기구(도시하지 않음)에 의해 각 노즐받음부 (71a,71b,71c)에서 선택적으로 꺼내어지고, 웨이퍼(W)의 회전중심의 위쪽으로 반송되도록 되어 있다. 이러한 노즐척기구는 예를 들면 US5,089,305호 공보에 개시되어 있다.
제 2 노즐(67b)에 HMDS가 공급되는 경우에는, 사이드 케비넷(2)의 HMDS공급원 (30a)로부터 HMDS가 직접 공급되도록 되어 있다. 기액혼합물은, 컵(64)으로부터 배기로(66)를 통해 미스트 트랩(28)에 배출되어 기액분리되도록 되어 있다. 또, 배액은, 컵(64)으로부터 배액로(65)를 통해 드레인탱크(31)로 배출되도록 되어 있다.
사이드 케비넷(2)은 처리부(1)에 인접한 위치에 처리부(1)와는 격리되어 설치되고, 그 상단에, 약액을 공급하기 위한 버블러(27)와, 기액혼합류를 기액분리하여 배기가스를 배출하기 위한 미스트트랩[(TRAP)28]을 가지며, 그 하단에, 전력공급원(29)과, HMDS나 암모니아 등의 약액을 저장하기 위한 약액실(30)과, 배액을 배출하기 위한 드레인 탱크(31)를 가지고 있다.
에이징유니트[(DAC)21]에 알칼리성 증기를 공급하는 경우에는, 암모니아가스공급원(30b)으로부터 버블러(27)에 암모니아가스를 불어넣어, 버블러(27)내의 암모니아수를 버블링한다. 또, 용매치환유니트[(DSE)11]에 HMDS를 공급하는 경우에는, HMDS 공급원(30a)으로부터 HMDS를 유니트(11)에 직접 공급한다.
또한, 에이징유니트[(DAC)21]로부터의 배기는, 사이드 케비넷(2)내의 드레인 탱크(31)에 의해 트랩된다. 또한, 용매치환유니트[(DSE)11]로부터의 액체가 혼합된 배기는, 케비넷(2)내의 미스트 트랩(28)에 의해 기액분리되어, 배액은 드레인탱크 (31)로 배출된다.
이와 같이, 알칼리성 증기 및 HMDS를 각각 필요로 하는 에이징유니트 [(DAC)21] 및 용매치환유니트[(DSE)11]가 사이드 케비넷(2)에 인접하여 설치되어 있으므로, 약액공급용의 배관을 단축화할 수 있다.
또, 졸(도포액)을 웨이퍼(W)에 도포한 후에는, 바로 (예를 들면, 10초 이내에) 이것을 겔로 바꾸는 겔화처리를 실시하는 것이 바람직하다. 이 때문에, 도 1∼도 3에 나타낸 바와 같이, 도포액용의 도포처리유니트[(SCT)13]와 에이징유니트 [(DAC)21]는 근접하여 배치되어 있다, 또한, 겔화처리후에는, 용매의 치환을 바로 행하는 것이 바람직하기 때문에, 에이징유니트[(DAC)21]와 용매치환유니트 [(DSE)11]는 근접하여 배치되어 있다.
또, DCC처리유니트(20)는, 실크법, 스피드 필름법, 또는 폭스법에 있어서 도포막의 경화에 사용되는 것으로, 졸-겔법에서는 불필요하다. 또한, 도포처리유니트 [(SCT)12]는, 도포액을 도포하는 경우에 사용하지만, 졸-겔법의 경우에는 통상은 사용하지 않는다.
다음으로, 도 8(A)∼도 8(C) 및 도 9를 참조하면서 졸-겔법에 의해 층간절연막을 형성하는 경우에 대하여 설명한다.
알콕시드로서 테트라에톡시실란(TEOS)의 분말입자물을 준비한다(공정S1). TEOS 분말입자물을 칭량한다(공정 S2). 이것을 용매에 첨가하고 혼합하여, 원하는 조성의 졸로 한다(공정 S3). 용매로는 물, 4-메틸l-2-펜타논, 에틸알콜, 싸이클로헥사논, 1-메톡시-2-프로페놀중 어느 하나를 사용한다. 또한, 물 및 미량의 염산을 졸에 첨가한다. 최종적으로 졸을 원하는 농도로 조정한다(공정 S4).
이렇게 하여 제작한 졸을 도포처리유니트(13)의 도포액공급원(47)에 수용한다. 웨이퍼(W)를 진공척(45)에 의해 유지하고, 덮개(41)를 닫고, 컵(42)내에 공급원(49)으로부터 용매증기를 공급하는 한편으로, 컵(42)내를 배기한다. 웨이퍼(W)를 회전시켜, 노즐(46)로부터 졸을 웨이퍼(W)에 공급하고, 웨이퍼(W)상에 졸을 스핀도포한다(공정 S5). 이에 따라 도 8(A)에 나타낸 바와 같이, TEOS의 입자 혹은 콜로이드(201)가 용매(202)중에 분산된 도포막이 형성된다. 이 때, 졸 공급량, 웨이퍼 회전속도, 웨이퍼 온도, 졸 온도, 용매증기 공급량, 컵배기량 등을 각각 제어함으로써, 도포막은 목표한 막두께가 된다. 또, 용매증기공급원(49)으로부터 공급되는 용매증기는 졸에 포함된 용매와 동일한 성분인 것이 바람직하다.
다음으로, 웨이퍼(W)를 에이징유니트[(DAC)21]에 반송하고, 가열하에서 알칼리성 증기를 도포막(203)에 작용시킨다. 이에 따라, 도포막(203)중의 TEOS가 축중합함과 동시에 가수분해하여, 도 8(B)에 나타낸 바와 같이 TEOS의 망형상구조체(201)가 형성되어, 도포막(203)은 졸로부터 겔로 변화한다(공정 S6).
이어서, 웨이퍼(W)를 용매치환유니트[(DSE)11]로 반송하여, 도포막(203)에 다른 용매(204)를 작용시켜, 도포막(203)중의 용매(202)를 다른 용매(204)로 치환한다(공정 S7). 이에 따라 도포막중의 수분이 실질적으로 제거된다. 치환용의 다른 용매(204)로서 예를 들어 3-펜타논을 사용한다.
이어서, 핫플레이트[(LHP)23]에 의해 웨이퍼(W)를 저온 가열하여 도포막을 건조시킨다(공정 S8). 또한 핫플레이트[(OHP)22]에 의해 웨이퍼(W)를 고온 가열하여 도포막을 소성한다(공정 S9). 도 8(C)에 나타낸 바와 같이, 소성한 도포막이 층간절연막이 된다.
다음으로, 상기 SOD 시스템에 있어서, 졸-겔법에 의해 층간절연막을 형성하는 경우의 처리동작에 대하여 설명한다.
먼저, 캐리어스테이션[(CSB)3]으로부터 받아넘김부[(TRS)25]로 반송된 웨이퍼(W)는, 반송기구(18)에 의해 쿨링플레이트[(CPL)24,26]로 반송되어 냉각된다. 이에 따라 도포전에 있어서의 웨이퍼(W)의 온도의 불균형을 저감할 수 있고, 막두께 및 막질의 균일화를 도모할 수 있다.
다음으로, 웨이퍼(W)는, 도포처리유니트[(SCT)13]로 반송되어, 도 4에 나타낸 바와 같이, 척(45)으로 받아넘겨지고, 덮개(41)에 의해 회전컵(42)이 밀폐된다. 이 도포처리유니트(13)에서 사용되는 도포액은, TEOS의 콜로이드 또는 입자를 유기용매에 분산시켜, 물 및 미량의 염산을 함유시킨 용액이다. 배기관(50)으로부터 배기하면서, 용매증기공급관(48)으로부터 유기용매의 증기가 회전컵(42)내에 공급되어, 회전컵(42)내가 유기용매의 증기로 채워진 후에, 배기가 정지되어, 노즐(46)로부터 도포액이 웨이퍼(W)의 중심부에 떨어진다. 이어서, 웨이퍼(W)가 척(45)에 의해 회전되어, 도포액이 웨이퍼(W) 표면에 확산되어 도포막이 형성된다. 이와 같이, 회전컵(42)내를 유기용제의 증기로 채운 상태에서 도포처리를 행하는 것은, 도포액중의 용매의 증발을 억제하기 위함이다.
이와 같이 하여, 도포막이 형성된 웨이퍼(W)는, 에이징유니트[(DAC)21]로 반송된다. 또, 도포액을 웨이퍼(W)에 도포한 후에는, 바로 졸을 겔로 바꾸는 겔화처리를 실시하는 것이 바람직하기 때문에, 에이징유니트[(DAC)21]는 도포처리유니트[(SCT)13]에 근접하여 배치하는 것이 바람직하다.
에이징유니트[(DAC)21]에 있어서는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 덮개(53)가 상승되어, 웨이퍼(W)가 리프트핀(56)으로 받아넘겨져서, 가열플레이트(51)에 근접된다. 덮개(53)가 폐쇄된 후, 배기로(55)로부터 배기되면서, 케비넷(2)내의 버블러(27)로부터 가스공급로(54)를 통해 암모니아가 처리공간(21a)내에 공급된다. 이 때, 웨이퍼(W)는 예를 들면 10O℃에서 가열되고 있다. 이에 따라, 웨이퍼(W)의 도포막에 함유된 콜로이드가 겔화되어, 그물코 형상으로 연쇄된다.
이어서, 웨이퍼(W)는, 용매 치환유니트[(DSE)11]로 반송된다. 또, 이 때, 겔화처리후에는, 용매의 치환을 바로 행하는 것이 바람직하기 때문에, 에이징유니트 [(DAC)21]와 용매 치환유니트[(DSE)11]가 근접하여 배치되어 있다,
용매 치환유니트[(DSE)11]에 있어서는, 도 6에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼(W)가 진공척(61)으로 받아넘겨져서, 노즐(67)의 교환노즐(67a)로부터 수용성의 약품으로서 예를 들어 에탄올이 웨이퍼(W)의 중심부에 떨어뜨려지고, 웨이퍼(W) 및 회전컵(62)이 회전되어, 에탄올이 웨이퍼(W) 전체면에 확산된다. 이에 따라 도포막속의 수분에 에탄올이 녹아들어가, 결과적으로 수분이 에탄올로 치환되게 된다.
이어서, 덮개(70)가 열리고, 마찬가지로 하여 HMDS가 웨이퍼(W)의 중심부에 떨어뜨려져서, 도포막속의 수산염이 제거된다. 또한, 헵탄이 웨이퍼(W)에 떨어뜨려져서, 도포막속의 용매가 헵탄에 의해서 치환된다. 헵탄을 사용하는 이유는, 표면장력이 작은 용매를 사용함으로써 다공질인 구조체, 즉 TEOS의 망형상구조체(201)에 가해지는 힘을 작게 하여 무너지지 않도록 하기 위해서이다.
그 후, 웨이퍼(W)는, [핫플레이트(LHP)19,23]에 의해 저온영역으로 가열되고, 핫플레이트[(OHP)22]에 의해 고온영역으로 가열되어, 이러한 2단베이킹에 의해 층간절연막이 완성된다. 최종적으로, 웨이퍼(W)는 받아넘김부[(TRS)25]를 통해 캐리어스테이션[(CSB)3]으로 복귀된다.
상기 실시형태의 장치에서는, HMDS공급원(30a), 암모니아가스공급원(30b), 및 버블러(27)를 구비한 사이드 케비넷(2)이, 이들 약액을 필요로 하는 에이징유니트 [(DAC)21], 용매치환유니트[(DSE)11]를 구비한 처리부(1)에 인접하여 배치되어 있기 때문에, 이들 약액공급배관(54)의 단축화를 도모할 수 있다. 그 결과, 약액공급배관(54)에의 결로를 방지할 수 있는 동시에, 암모니아나 HMDS가 외부에 누설할 우려가 대폭 저감된다. 또한, 이들 약액공급계(29,30a,30b)는, 사이드 케비넷(2)으로 둘러싸여, 처리부(1)로부터 격리되어 있기 때문에, 약액공급계(29,30a,30b)가 처리부(1)에 근접하고 있다고 해도 처리부(1)에 악영향을 미치지 않는다.
또한, 미스트 트랩[(TRAP)28] 및 드레인 탱크(31)가 처리부(1)를 피하여 사이드 케비넷(2)내에 설치되어 있기 때문에, 배기나 배액이 처리부(1)에 악영향을 미치기 어렵다.
이와 같이, 공정에 대하여 악영향을 미칠 우려가 없는 약액의 공급계(29,30a,30b) 및 배기·배액처리계(28,31)를 구비한 사이드 케비넷(2)을 처리부(1)에 근접시킨 상태로 설치함으로써, 약액이 공정에 악영향을 미치는 것을 확실하게 방지할 수 있다.
또한, 상기 실시형태의 장치에서는, 암모니아 및 HMDS를 사용하는 에이징유니트[(DAC)21] 및 용매치환유니트[(DSE)11]가, 약액공급계(29,30a,30b) 및 배액·배기처리계(28,31)에 가장 근접하여 설치되어 있으므로, 공급배관 및 배액배관이 짧아진다.
또, 상기 에이징유니트[(DAC)21]에서는 암모니아를 사용하고, 용매치환유니트 [(DSE)11]에서는 HMDS 및 헵탄을 사용하지만, 치환용 용매는 이들에 한정되지 않는다.
다음으로, 상기 SOD시스템을 사용하여 실크법 및 스피드 필름법에 의해 웨이퍼(W)상에 층간절연막을 형성하는 경우에 대하여 설명한다,
실크법 및 스피드 필름법의 경우는, 쿨링플레이트[(CPL)24,26], 제 1 도포처리유니트[(SCT)13](어드히젼프로모터의 도포), 저온가열용의 핫플레이트 [(LHP)19,23], 쿨링플레이트[(CPL)24,26], 제 2 도포처리유니트[(SCT)12] (본 약액도포), 저온용의 핫플레이트[(LHP)19,23], 고온용의 핫플레이트[(OHP)22], DCC처리유니트[(DCC)20]의 순서로, 도포막이 형성된다.
이들 중에서, DCC처리유니트(20)는, 상기의 졸-겔법에서는 불필요하지만, 실크법 및 스피드 필름법에서는 필요하다.
다음으로, 도 10∼도 13을 참조하면서 경화처리장치로서의 DCC처리유니트 (20)에 대하여 설명한다.
도 10 및 도 11에 나타낸 바와 같이, DCC처리유니트(20)는, 가열처리실(81)및 냉각처리실(82)을 구비하고 있다. 가열처리실(81)은, 설정온도를 200∼470℃로 하는 것이 가능한 핫플레이트(83)를 구비하고 있다. 핫플레이트(83)에는 제 1 온도센서(102) 및 제 2 온도센서(104)가 매설되어, 핫플레이트(83)의 온도가 검출되도록 되어 있다. 제 1 온도센서(102)는 온도조절기(106)의 회로에 접속되어 있다. 제 2 온도센서(104)는 과다온도상승검출기(105)의 회로에 접속되어 있다. 본 실시형태에서는 제 1 온도센서(102)로서 백금(Pt) 측온저항체를 사용하고, 제 2 온도센서(104)로서 백금-백금로듐계의 열전대를 사용하고 있다. 또, 제 1 및 제 2 온도센서(102,104)모두, 측온저항체로 하여도 좋고, 열전대로 하여도 좋다.
가열처리실(81)과 냉각처리실(82)은 인접하고 있으며, 양 처리실(81,82)은 웨이퍼(W)를 출입시키기 위한 반입반출구(92)에 의해 연이어 통하는 것이 가능하도록 되어 있다. DCC처리유니트(20)는, 제 1 및 제 2 게이트셔터(84,85)와, 링셔터(86)를 구비하고 있다. 제 1 게이트셔터(84)는 가열처리실(81)의 반입반출구(84a)에 부착되어, 제 1 게이트셔터(84)를 열면 반입반출구(84a)가 열리고, 메인의 반송기구(18)에 의해 가열처리실(81)에 웨이퍼(W)가 출입되도록 되어 있다. 제 2 게이트셔터(85)는 가열처리실(81)과 냉각처리실(82)의 사이의 반입반출구(92)에 설치되어, 실린더기구(89)에 승강 가능하게 지지된 셔터(85)가 설치되어 있다. 셔터(85)를 하강시키면 반입반출구(92)가 열리고, 셔터(85)를 상승시키면 반입반출구(92)가 닫히도록 되어 있다.
도 11에 나타낸 바와 같이 링셔터(86)는 핫플레이트(83)의 바깥둘레를 둘러싸도록 설치되어 있다. 링셔터(86)와 핫플레이트(83)는 실질적으로 동심원형상으로 배치되고, 링셔터(86)와 핫플레이트(83)의 상호 간극은 실질적으로 같은 간격이다. 이 링셔터(86)의 로드는 부재(85a)에 의해 제 2 게이트셔터(85)에 연결되어 있으며, 실린더(89)에 의해 양 셔터(85,86)는 함께 승강하도록 되어 있다.
도 12에 나타낸 바와 같이, 링셔터(86)의 안둘레면에는 다수의 구멍(86b)이 개구하고 있다. 이들 구멍(86b)은 링셔터(86)내의 가스대기부(도시하지 않음)에 연이어 통하고, 또 가스대기부는 복수의 가스공급관(86b)을 통하여 N2가스공급원(111)(도 11참조)으로 연이어 통하고 있다. N2가스공급원(111)으로부터 가스공급관(86b)에 N2가스를 공급하면, 각 구멍(86b)으로부터 N2가스를 모조리 내뿜도록 되어 있다. 또, 가스를 내뿜는 구멍(86b)은 거의 링수평으로 개구하고 있다.
또한, 3개의 리프트 핀(87)이 핫플레이트(83)의 윗면(웨이퍼 재치면)으로 돌출 또는 퇴입 가능하게 설치되어 있다. 리프트 핀(87)은 부재를 통해 실린더기구(88)의 로드에 연결되어 지지되어 있다. 또, 핫플레이트(83)와 링셔터(86)와의 사이에 차폐판 스크린을 설치하도록 하여도 좋다.
가열처리실(81)의 아래쪽에는 3개의 실린더기구(88,89,90)가 설치되어 있다. 실린더기구(88)는 리프트 핀(87)을 승강시키도록 되어 있고, 실린더기구(89)는 링셔터(86) 및 제 2 게이트셔터(85)를 승강시키도록 되어 있으며, 실린더기구(90)는 제 1 게이트셔터(84)를 승강시키도록 되어 있다.
도 11에 나타낸 바와 같이, 가열처리실(81)은 링셔터(86)를 통해 N2가스공급원(111)으로부터 N2가스가 공급되는 한편으로, 상부의 배기관(91)을 통해 배기되도록 되어 있다. N2가스공급원(111) 및 배기장치(113)는 도 13에 나타내는 제어기(100)에 의해 제어되도록 되어 있다. 제어기(100)는 N2가스공급원(111) 및 배기장치(113)를 동기 제어하고, 이에 따라 가열처리실(81)의 내압이 예를 들어 50ppm 이하로 조정된다. 이와 같이 가열처리실(81)이 낮은 내압을 달성함으로써, 저산소농도의 분위기가 가열처리실(81)내에서 유지되도록 되어 있다.
이 가열처리실(81)과 냉각처리실(82)은 반입반출구(92)를 통해 연이어 통하고 있으며, 쿨링플레이트(93)가 가이드플레이트(94)를 따라 수평실린더기구(95)에 의해 이동이 가능하도록 지지되어 있다. 수평실린더기구(95)는 구동원으로서의 가압공기공급원(116)에 연이어 통하고 있다. 이러한 실린더기구(95)에 의해 쿨링플레이트(93)는, 반입반출구(92)를 통해 가열처리실(81)내로 진입할 수 있고, 가열처리실(81)내의 핫플레이트(83)에 의해 가열된 후의 웨이퍼(W)를 리프트 핀(87)으로부터 받아들여 냉각처리실(82)내에 반입하여, 웨이퍼(W)의 냉각후에, 웨이퍼(W)를 리프트 핀(87)으로 복귀시키도록 되어 있다.
또, 쿨링플레이트(93)의 설정온도는 예컨대 15∼25℃의 범위이며, 냉각되는 웨이퍼(W)의 적용온도범위는 예를 들면 200∼470℃의 범위이다.
냉각처리실(82)은, 상부의 공급관(96)을 통해 N2가스공급원(112)으로부터 N2 가스가 도입되는 한편으로, 하부의 배기관(97)을 통해 배기장치(114)에 의해 배기되도록 되어 있다. N2가스공급원(112) 및 배기장치(114)는 도 13에 나타내는 제어기(100)에 의해 제어되도록 되어 있다. 제어기(100)는 N2 가스공급원(112) 및 배기장치(114)를 동기 제어하고, 이에 따라 냉각처리실(82)의 내압이 예를 들면 P950ppm 이하로 조정된다. 이와 같이 냉각처리실(82)이 낮은 내압을 달성함으로써, 저산소농도의 분위기가 냉각처리실(82)내에 유지되도록 되어 있다.
또, 배기통로(91,97)에는 산소센서(115a)가 각각 부착되어, 산소농도검출기 (115)에 의해 각 처리실(81,82)의 산소농도가 검출되도록 되어 있다. 산소농도 검출기(115)는 산소농도검출신호를 제어기(100)에 보내도록 되어 있다.
다음으로, 상기의 SOD시스템을 사용하여 실크법 및 스피드 필름법에 의해 층간 절연막을 형성하는 경우에 대하여 설명한다.
웨이퍼(W)는, 캐리어스테이션[(CSB)3]으로부터 받아넘김부[(TRS)25]를 경유하여 쿨링플레이트[(CPL)24,26]로 반송되어, 냉각된다. 이어서, 웨이퍼(W)는, 도포처리유니트[(SCT)13]로 반송되어, 제 1 도포액(어드히젼프로모터용액 : 1-메톡시-2-프로판올을 주성분으로 하는 용액)이 스핀코트법에 의해 도포된다. 이 어드히젼프로모터용액으로 웨이퍼(W)를 표면처리함으써, 다음 공정에서 도포되어야 하는 층간절연막의 웨이퍼(W)에 대한 밀착성을 강화촉진시킨다. 그 후, 웨이퍼(W)는 쿨링플레이트[(CPL)24,26]로 온도조절된다.
이어서, 웨이퍼(W)는, 도포처리유니트[(SCT)12]로 반송되어, 제 2 도포액(층간절연막용의 용액)이 스핀코트법에 의해 도포된다. 또한 웨이퍼(W)는 핫플레이트[(LHP)19,23]에 의해 저온가열되고, 쿨링플레이트[(CPL)24,26]로 냉각된다.
특히, 실크법으로는, 회전컵(42)내의 온도/습도, 모터플랜지의 온도, 및 도포전의 냉각 온도를 일괄하여 제어하면서 처리함으로써 도포의 불균일의 발생을 억제할 수 있고, 막두께 및 막질의 균일화의 향상을 도모할 수 있다. 이러한 온도/습도의 제어를 실크법에 적용하면, 특히 막두께 및 막질의 균일화 효과가 크다.
또, 층간절연막용 용액(제 2 도포액)을 도포하기 직전에, 어드히젼프로모터(제 1 도포액)를 웨이퍼(W)에 도포함으로써, 막의 밀착성을 더욱 향상시킬 수 있으며, 최초의 도포처리공정을 생략할 수 있으므로, 처리효율의 향상과 유니트수의 저감을 실현할 수 있다,
이어서, DCC처리유니트(20)로 웨이퍼(W)를 가열하고, 냉각하여, 도포막(203)을 경화처리한다. 구체적으로는, 제 1 게이트셔터(84)를 열고, 반송기구(18)에 의해 웨이퍼(W)를 가열처리실(81)내로 반입하여, 리프트 핀(87)으로 받아넘긴다. 제 1 게이트셔터(84)를 닫고, 링셔터(86) 및 제 2 게이트셔터(85)를 상승시켜, 웨이퍼(W)를 링셔터(86)에 의해 포위한다. 링셔터(86)로부터 가열처리실(81)내에 N2가스를 공급하여, 가열처리실(81)내를 예컨데 5Oppm 이하의 저산소농도분위기로 한다.
리프트 핀(87)을 하강시켜 웨이퍼(W)를 핫플레이트(83)에 근접시켜, 저산소 농도의 분위기하에서 가열한다. 이 가열온도는 예를 들어 200∼470℃의 범위내의 소정온도이다. 이 때 가열로에 의한 가열이 아니라, 핫플레이트(83)에 의한 가열이기 때문에, 웨이퍼(W)의 온도의 면내균일성은 양호하다.
가열후, 링셔터(86) 및 제 2 게이트셔터(85)를 하강시켜, 리프트 핀(87)을 상승시킨다. 이 때, 가열처리실(81)내에의 N2가스의 공급을 정지시킴과 동시에, 냉각처리실(82)내에의 N2가스의 공급을 시작한다. 이에 따라 냉각처리실(82)내를 예를 들어 50ppm 이하의 저산소농도분위기로 유지한다. 그 후, 쿨링플레이트(93)를 가열처리실 (81)내에 진입시켜, 리프트핀(87)에서 웨이퍼(W)를 받아들이고, 리프트 핀(87)을 하강시킨다.
쿨링플레이트(93)를 냉각처리실(82)내로 되돌리고, 제 2 게이트셔터(85)를 상승시켜, 웨이퍼(W)를 저산소농도분위기하에서 냉각한다. 이 때의 냉각온도는, 예를 들면 200∼400℃이며, 또한, 저산소농도분위기로 냉각되고 있기 때문에, 막의 산화가 효과적으로 방지된다. 냉각후, 냉각처리실(82)내에의 N2가스의 공급을 정지시킨다.
제 2 게이트셔터(85)를 하강시켜, 쿨링플레이트(93)를 가열처리실(81)내에 진입시킨다. 다음으로, 리프트 핀(87)을 상승시켜, 웨이퍼(W)를 쿨링플레이트(93)에서 리프트 핀(87)으로 옮겨 싣는다. 쿨링플레이트(93)를 냉각처리실(82)로 후퇴시키면, 제 1 게이트셔터(84)가 열리고, 웨이퍼(W)를 반송기구(18)에 의해 가열처리실(81)로부터 반출한다.
이상으로, 도포막(203)의 경화(큐어)를 위한 가열처리 및 냉각처리가 종료한다. 그 후, 층간절연막이 완성된 웨이퍼(W)는, 받아넘김부[(TRS)25]를 통해 반송기구(18)에 의해 캐리어스테이션[(CSB)3]으로 복귀된다.
다음에, 상기 SOD시스템에 있어서, 폭스방법에 의해 층간절연막을 형성하는 경우에 대하여 상세하게 설명한다.
폭스방법으로는, 쿨링플레이트[(CPL)24,26], 도포처리유니트[(SCT)12], 저온용 핫플레이트[(LHP)19,23], 고온용 핫플레이트[(OHP)22], DCC처리유니트[(DCC)20]의 순서로 처리함으로써, 웨이퍼(W)상에 층간절연막을 형성한다.
웨이퍼(W)는, 캐리어스테이션[(CSB)3]로부터 받아넘김부[(TRS)25]를 경유하여 쿨링플레이트[(CPL)24,26]로 반송되어, 냉각된다.
이어서, 웨이퍼(W)를 도포처리유니트[(SCT)12 또는 13]로 반송하여, 도포액을 웨이퍼(W)에 도포한다. 핫플레이트[(LHP)19,23]에 의해 웨이퍼(W)를 저온으로 가열하고, 이것을 쿨링플레이트[(CPL)24,26]로 반송하여 냉각한다.
다음으로, DCC처리유니트(20)로 도포막(203)을 경화처리한다. 구체적으로는, 웨이퍼(W)를 예를 들어 50ppm 이하의 저산소농도분위기하에서 200∼470℃의 온도영역으로 가열하고, 또 예를 들어 50ppm 이하의 저산소농도분위기하에서 웨이퍼(W)를 냉각하면, 도포막(203)이 경화한다. 냉각후, 웨이퍼(W)는, 가열처리실(81)을 통해 반송기구(18)로 복귀된다. 그 후, 층간절연막이 완성된 웨이퍼(W)는, 받아넘김부[(TRS)25]를 통해 반송기구(18)에 의해 캐리어스테이션[(CSB)3]으로 복귀된다.
이상과 같이, 상기 SOD시스템에 있어서는, 졸-겔법, 실크법, 스피드 필름법, 폭스법의 여러가지의 도포방법에 대응하는 처리유니트를 구비하고 있다. 이 때문에, 하나의 시스템내에서, 상술의 여러가지 방법에 대응하는 도포막을 형성할 수 있다.
또한, 상기 SOD시스템에서는, 각 처리유니트를 집약하고 있으므로, 도포막 형성의 처리효율이 높다. 특히, 반송기구(18)의 주위에, 도포처리유니트 [(SCT)12,13] 및 용매치환유니트[(DSF)l1]라는 액체처리계유니트를 다단으로 배치하여 이루어지는 유니트군, 및 열처리계유니트를 다단으로 적층하여 이루어지는 처리유니트군(16,17)을 설치하였으므로, 시스템자체가 콤팩트하고, 각 유니트간의 반송시간도 단축되기 때문에, 도포막 형성의 처리효율을 현저히 향상시킬 수 있다.
또한, 캐리어스테이션(3)과의 사이의 받아넘김을 유니트군(17)에 설치한 받아넘김부(25)를 통하여 행하도록 하였기 때문에, 웨이퍼(W)의 반입 및 반출을 원활하게 행할 수 있다.
또, 처리부(1)에, 2개의 도포처리유니트[(SCT)12,13]를 설치하였으므로, 특히 상기 실크법 및 스피드 필름법과 같이 2회의 도포처리를 행할 경우에, 처리효율을 높여 효과적이다.
또한, 2개의 에이징유니트[(DAC)21] 및 2개의 DCC처리유니트(20)를 설치하였으므로, 이들 처리에 있어서의 처리효율의 저하를 회피할 수가 있다,
또, 본 발명장치의 처리대상은, 반도체웨이퍼 외에 LCD기판도 포함된다.
또한, 본 발명장치를 사용하여 형성되는 도포막은, 층간절연막 외에 퍼시베이션막(passivation film)이나 사이드 월 스페이스막(side wall space film)도 포함한 것이다.
본 발명의 장치는 졸-겔법, 실크법, 스피드 필름법, 폭스법중 어디에도 대응할 수 있는 처리부를 구비하고 있기 때문에, 이들 여러가지 도포방법에 대응하는 도포막을 본 발명의 장치만을 사용하여 형성할 수 있다.
또한, 본 발명의 장치는 복수의 액체처리계유니트를 상하 다단으로 적층한 복수의 처리유니트군에 집약화하고 있으므로, 기판의 반송시간이 단축되어, 도포막 형성처리의 처리효율이 향상된다.
본 발명의 장치에서는, 약액증기생성부에 가열처리부를 인접하여 배치하고 있으므로, 공급배관속에서 약액증기가 결로하지 않는다.
또한, 본 발명의 장치에서는, 약액증기생성부 및 배액/배기부를 캐리어스테이션에서 떨어진 곳에 배치하고 있으므로, 처리전 또는 처리후의 기판이 약액 등으로 오염될 우려가 없다.





Claims (20)

  1. 기판에 대하여 도포막을 형성하기 위한 일련의 처리를 실시하는 처리부와,
    상기 처리부의 중앙에 배치되어, 기판을 반송하는 공통반송기구와,
    상기 처리부에서 상기 공통반송기구보다도 전면측에 배치되어, 제 1 용매를 포함하는 도포액을 기판에 도포하여 도포막을 형성하는 도포유니트와,
    상기 처리부에서 상기 도포유니트보다도 후면측에 배치되어, 상기 도포유니트로 형성된 도포막중 졸로 이루어진 것을 겔로 바꾸는 에이징유니트와,
    상기 처리부에서 상기 공통반송기구보다도 전면측에 배치되어, 상기 제 1 용매와는 다른 조성의 제 2 용매를 상기 도포막에 접촉시킴으로써 상기 도포막중의 제 1 용매를 상기 제 2 용매로 치환하는 용매 치환유니트와,
    상기 처리부에서 상기 용매 치환유니트보다도 후면측에 배치되어, 저산소농도 분위기 하에서 기판을 가열하고, 냉각함으로써 상기 도포막을 경화시키는 경화처리유니트와,
    상기 처리부에서 상기 도포유니트보다도 후면측에 배치되어, 기판을 냉각하는 냉각유니트와,
    상기 처리부에서 상기 도포유니트보다도 후면측에 배치되어, 상기 기판 상의 도포막을 가열하는 가열유니트를 구비하는 것을 특징으로 하는 도포막 형성장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    처리전의 기판 및 처리후의 기판을 상기 처리부에 출입시키기 위해, 상기 처리부의 측부에 설치된 캐리어스테이션과,
    이 캐리어스테이션과 상기 공통반송기구의 사이에서 기판을 받아넘기는 받아넘김부를 더욱 갖는 것을 특징으로 하는 도포막 형성장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 처리부는, 적어도 2개의 도포유니트를 가지는 것을 특징으로 하는 도포막 형성장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 처리부는, 어드히젼프로모터용액 또는 테트라에톡시실란(TEOS)의 콜로이드 또는 입자를 분산시킨 유기용매를 포함한 졸용액을 기판에 도포하는 제 1 도포유니트와, 층간절연막형성용 용액을 기판에 도포하는 제 2 도포유니트를 가지는 것을 특징으로 하는 도포막 형성장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 처리부는, 적어도 2개의 에이징유니트와, 적어도 2개의 경화처리유니트를 가지는 것을 특징으로 하는 도포막 형성장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 용매치환유니트, 상기 도포유니트, 상기 에이징유니트는 처리가 신속하게 행해지도록 바로 옆에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 도포막 형성장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 처리부의 바로 옆에 설치된 사이드 케비넷을 더욱 가지며,
    이 사이드 케비넷은, 약액의 증기를 생성하여, 생성된 약액증기를 상기 에이징유니트에 공급하는 버블러와, 상기 용매치환유니트, 상기 에이징유니트 및 상기 도포유니트의 각각으로부터 나온 배액 및 배기를 포착하는 트랩부와, 이 트랩부에서 기액분리된 액분이 배출되는 드레인부를 구비하는 것을 특징으로 하는 도포막 형성장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 버블러는, 상기 가열유니트에서의 열적영향이 미치도록 상기 가열유니트의 바로 옆에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 도포막 형성장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 처리부는, 어드히젼프로모터용액 또는 테트라에톡시실란(TEOS)의 콜로이드 또는 입자를 분산시킨 유기용매를 포함한 졸용액을 기판에 도포하는 제 1 도포유니트와, 층간절연막 형성용의 용액을 기판에 도포하는 제 2 도포유니트를 가지며,
    상기 제 1 도포유니트 및 상기 용매치환유니트는, 상기 사이드 케비넷의 바로 옆에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 도포막 형성장치.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 사이드 케비넷은, 상기 처리부에 의해 상기 캐리어스테이션으로부터 격리되어 있는 것을 특징으로 하는 도포막 형성장치.
  11. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 도포유니트는, 층간절연막 형성용의 용액을 온도조정하기 위한 온도조절수단을 가지는 것을 특징으로 하는 도포막 형성장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 용매치환유니트는, 제 2 용매를 온도조정하기 위한 온도조절수단을 가지는 것을 특징으로 하는 도포막 형성장치.
  13. 기판에 대하여 도포막을 형성하기 위한 일련의 처리를 실시하는 처리부와,
    상기 처리부의 중앙에 배치되어, 기판을 반송하는 공통반송기구와,
    상기 처리부에서 상기 공통반송기구보다도 전면측에 배치되어, 제 1 용매를 포함하는 도포액을 기판에 도포하는 도포유니트, 및 상기 제 1 용매와는 다른 조성의 제 2 용매를 상기 도포막에 접촉시킴으로써 상기 도포막중의 제 1 용매를 상기 제 2 용매로 치환하는 용매치환유니트를 포함하는 제 1 처리유니트군과,
    상기 처리부에서 상기 공통반송기구보다도 전면측에 배치되어, 기판을 냉각하는 냉각유니트, 기판을 가열하는 가열유니트, 상기 도포유니트로 형성된 도포막중 졸로 이루어지는 것을 겔로 바꾸는 에이징유니트, 및 저산소농도분위기하에서 기판을 가열하고, 냉각함으로써 상기 도포막을 경화시키는 경화처리유니트를 포함한 제 2 처리유니트군을 구비하며,
    상기 공통반송기구는, 상기 제 1 및 제 2 처리유니트군의 바로 옆에 배치되어, 적어도 상기 도포유니트, 용매치환유니트, 냉각유니트, 가열유니트, 에이징유니트, 경화처리유니트에 대하여 기판을 반입 및 반출하는 것을 특징으로 하는 도포막 형성장치.
  14. 기판에 대하여 도포막을 형성하기 위한 일련의 처리를 실시하는 처리부와,
    상기 처리부의 중앙에 배치되어, 기판을 반송하는 공통반송기구와,
    상기 공통반송기구보다도 전면측에 배치되어, 상기 처리부와는 격리되어 설치된 약액부를 구비하며,
    상기 처리부는,
    입자 또는 콜로이드를 용매에 분산시킨 졸형상의 도포액을 기판에 도포하는 도포유니트와,
    도포막 중의 입자 또는 콜로이드를 겔화하는 에이징유니트와 도포막 중의 용매를 다른 용매로 치환하는 용매치환유니트를 가지며,
    상기 약액부는,
    상기 에이징유니트 및 상기 용매치환유니트에 각각 약액을 공급하기 위한 약액공급계와,
    상기 에이징유니트 및 상기 용매치환유니트로부터의 배액 및 배기를 처리하는 배액/배기처리계를 갖는 것을 특징으로 하는 도포막 형성장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 용매치환유니트, 상기 도포유니트, 상기 에이징유니트는 처리가 신속하게 행해지도록 바로 옆에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 도포막 형성장치.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 약액부는, 약액의 증기를 생성하여, 이 생성된 약액증기를 상기 에이징유니트에 공급하는 버블러를 가지는 것을 특징으로 하는 도포막 형성장치.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 약액부는, 상기 용매치환유니트에 공급되는 약액을 저장하는 탱크를 가지는 것을 특징으로 하는 도포막 형성장치.
  18. 제 14 항에 있어서,
    상기 약액부는, 상기 에이징유니트로부터 배출되는 배출물을 포착하기 위한 드레인탱크를 가지는 것을 특징으로 하는 도포막 형성장치.
  19. 제 14 항에 있어서,
    상기 약액부는, 상기 에이징유니트로부터 배출되는 배출물을 포착하기 위한 드레인탱크와, 이 드레인탱크 및 상기 용매치환유니트에 각각 연이어 통하고, 상기 용매치환유니트로부터 배출된 배출물을 기액분리하여, 분리된 액분을 상기 드레인탱크에 보내는 트랩부를 가지는 것을 특징으로 하는 도포막 형성장치.
  20. 삭제
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