KR100689346B1 - 기판처리장치 - Google Patents

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KR100689346B1
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사카이코오지
히라오타케시
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동경 엘렉트론 주식회사
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Abstract

본 발명은, 기판처리장치에 관한 것으로서, 공급로를 매개로 하여 공급된 처리기체가 안내실 내에 있어서의 안내판 및 안내홈을 매개로 하여 안내실의 열판 이면 외주(外周)의 내측으로 돌아서 들어간 다음, 처리시 본체 내주(內周)와 열판 가장자리 사이의 틈을 통하여 안내실로부터 열판 표면에 처리기체가 공급되도록 구성되어 있음으로써, 간단한 구성으로 처리온도를 일정하게 유지할 수 있으며, 또한 처리기체를 기판 상에 균일하게 공급할 수 있는 기술이 제시된다.

Description

기판처리장치{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
도 1은 본 발명의 실시예와 관련된 SOD 시스템의 평면도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 SOD 시스템의 정면도이다.
도 3은 도 1에 나타낸 SOD 시스템의 배면도이다.
도 4는 도 1에 나타낸 SOD 시스템에 있어서의 주 웨이퍼 반송기구의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 관련된 에이징(aging)처리 스테이션의 단면도이다.
도 6은 도 5에 나타낸 에이징처리 스테이션의 평면도이다.
도 7은 도 5 및 도 6에 나타낸 처리실의 단면도이다.
도 8은 도 7에 있어서의 A를 나타내는 도이다.
도 9는 도 7에 있어서의 B를 나타내는 도이다.
도 10은 도 7에 있어서의 C를 나타내는 도이다.
도 11은 도 1에 나타낸 SOD 시스템의 처리순서도이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예와 관련된 처리실에 있어서의 뚜껑체의 구성을 설명하기 위한 도이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 관련된 처리실의 구성을 설명하기 위한 도 이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 : SOD 시스템 10 : 카세트 블럭
11 : 처리블럭 12 : 캐비넷
20 : 카세트 재치대 20a : 돌기
21 : 웨이퍼 반송체 22 : 웨이퍼 반송기구
25, 26 : 벽부 27 : 통상지지체
30 : 웨이퍼 반송장치 31 : 모터
41∼43 : 핀셋 51 : 처리실
52 : 처리실 본체 53 : 뚜껑체
54, 55 : 승강실린더 56, 57 : 지지부재
60 : 열판 61, 89 : 구멍
62 : 프록시미티 시트(proximity sheet) 63 : 안내가이드
65 : 배기공 66 : 공급로
67 : 안내실 68 : 간막이판
69 : 하방실 70 : 상방실
71 : 안내홈 72∼75 : 안내판
81, 83 : 히터 84 : 기체공급부
85 : 제어부 86 : 모니터
87 : 하부뚜껑 98 : 배기구
99 : 밸브 CP : 컵
CPL : 냉각처리 스테이션 CR : 웨이퍼 카세트
DAC : 에이징처리 스테이션
DCC : 저산소 큐어(cure)·냉각처리 스테이션
DSE : 용매교환처리 스테이션 LHP : 저온가열처리 스테이션
OHP : 저산소 고온가열처리 스테이션 SCT : SOD 도포처리 스테이션
TCP : 주고받음·냉각플레이트 W : 웨이퍼
본 발명은, 반도체 디바이스의 제조공정에 사용되는 기판처리장치의 기술분야에 속하고, 예를들어 기판 상에 절연막 재료로서 도포된 입자 또는 콜로이드를 유기용매에 분산시킨 졸(sol) 상의 도포막을 겔(gel)화시킬 때의 겔화처리를 수행하기 위한 기판처리장치에 관한 것이다.
반도체 디바이스 제조공정에 있어서는, 예를들어 SOD(Spin in Dielectric) 시스템에 의해 층간절연막을 형성시키고 있다. 상기 SOD 시스템에서는, 웨이퍼 상에 도포막을 스핀코팅한 후, 화학적 처리 또는 가열처리 등을 수행하여 층간절연막을 형성시키고 있다.
예를들어, 이와 같은 층간절연막을 형성시키는 경우에는, 먼저 반도체 웨이퍼(이하, 「웨이퍼」로 칭함) 상에 절연막 재료, 예를들어 TEOS(테트라 에톡시 실 란)의 콜로이드를 유기용매에 분산시킨 용액을 공급한다. 다음, 용액이 공급된 웨이퍼를 겔화처리하고, 다음에 용매의 치환을 수행한다. 그리고, 용매가 치환된 웨이퍼를 가열처리하고 있다.
이들 이련의 공정 중에서 웨이퍼를 겔화처리(에이징처리)하는 공정에서는, 예를들어 증기화된 암모니아를 포함하는 처리기체를 공급하면서 배기하도록 구성된 처리실 내에서 웨이퍼를, 예를들어 100℃ 전후로 가열처리하고 있다. 이에 의해, 절연막 재료로서 도포된 도포막에 포함되는 TEOS 콜로이드가 겔화되어 그물눈 모양으로 연쇄된다.
그리고, 처리실 내에 처리기체를 공급하기 위한 구성으로서는, 예를들어 웨이퍼 표면 외주의 외측을 따라 가열된 처리기체를 뿜는 공급공을 다수 설치하여 이들 공급공으로부터 웨이퍼 표면을 향하여 처리기체를 공급하는 것을 생각할 수 있다.
그러나, 상술한 웨이퍼를 겔화처리하는 공정에 있어서는, 균일하게 겔화처리하기 위하여 처리시에 처리온도를 일정하게 유지하는 것 및 암모니아를 포함하는 기체를 웨이퍼 상에 균일하게 공급하는 것이 중요하다.
그러나, 상술한 구성에 있어서, 공급하는 처리기체를 일정하게 유지하기 위하여는, 예를들어 온도검출수단을 설치하여 당해 온도검출결과에 의거하여 처리기체의 온도를 피드백 제어하도록 하는 구성이 필요하게 되지만, 이 경우, 구성이 복잡해 진다고 하는 문제점 뿐 아니라, 특히 과열상태로 되었을 때에 적절한 온도로 되돌리는 경우 엄청난 시간이 요구되기 때문에, 처리온도를 일정하게 유지하는 것이 곤란하다고 하는 문제가 있다.
또한, 처리기체를 공급하기 위하여 장치에 접속된 공급공 중에서 당해 장치의 근처에 접속된 공급공 쪽이 보다 많은 양의 처리기체를 공급하는 경향이 있기 때문에, 처리기체를 웨이퍼 상에 균일하게 공급하는 것이 곤란하다고 하는 문제가 있다.
본 발명의 목적은, 간단한 구성으로 처리온도를 일정하게 유지할 수 있고, 또한 처리기체를 기판 상에 균일하게 공급할 수 있는 기판처리장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 주요 관점은, 기판처리장치에 있어서 기판을 처리하기 위한 처리실과, 상기 처리실 내에 배치되어 제 1 및 제 2 면을 갖추고, 상기 제 1 면에 기판을 보지하여 가열처리하는 열판과, 상기 처리실 내에 처리기체를 공급하는 공급수단과, 상기 처리실 내를 배기하는 배기수단과, 상기 열판의 제 2 면 외주의 내측을 따라 설치되어 상기 공급수단으로부터 공급된 처리기체를 일단 축적하여 상기 열판의 둘레로부터 당해 열판의 표면을 향하여 안내하는 안내실을 구비한다.
본 발명에서는, 공급실로부터 공급된 처리기체가 열판 이면에 설치되어 기판의 가열처리온도와 거의 동일한 온도로 되어 있는 안내실 내에 일단 축적되어 기판의 가열처리온도와 거의 동일한 온도로 되기 때문에, 간단한 구성으로 처리온도로 일정하게 유지시키는 것이 가능하다. 또한, 본 발명에서는, 안내실이 열판 이면 외 주의 내측을 따라 설치되어 공급수단으로부터 공급된 처리기체를 열판 둘레로부터 당해 열판의 표면을 향하여 안내하도록 구성되어 있기 때문에, 공급수단으로부터 공급된 처리기체가 안내실의 열판 이면 외주의 내측으로 돌아서 들어간 다음에 기판 상에 공급된다. 따라서, 처리기체를 기판 상에 균일한 농도 및 온도로 공급할 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하기로 한다.
먼저, 본 발명의 용액공급노즐 및 용액공급장치를 포함하는 SOD(Spin on Dielectric) 시스템을 설명하기로 한다. 도 1∼도 3은 상기 SOD 시스템의 전체 구성을 나타내는 도이고, 도 1은 평면도, 도 2는 정면도 및 도 3은 배면도이다.
상기 SOD 시스템(1)은, 기판으로서의 반도체 웨이퍼(이하, 웨이퍼로 칭함)를 웨이퍼 카세트(CR)에서 복수장, 예를들어 25장 단위로 외부로부터 시스템으로 반입 또는 시스템으로부터 반출하거나, 웨이퍼 카세트(CR)에 대하여 웨이퍼(W)를 반입 및 반출하기 위한 카세트 블럭(10)과, SOD 도포공정 중에서 1장씩 웨이퍼(W)에 소정의 처리를 실시하는 낱장식의 각종 처리스테이션을 소정위치에 다단으로 배치하여 형성되는 처리블럭(11)과, 에이징(aging) 공정에서 필요한 암모니아 수의 버틀(bottle), 버블러(bubbler), 드레인 버틀(drain buttle) 등이 설치된 캐비넷(12)을 일체로 접속시킨 구성을 갖추고 있다.
카세트 블럭(10)에서는 도 1에 나타낸 바와 같이 카세트 재치대(20) 상의 돌기(20a)의 위치에 복수개, 예를들어 4개까지의 웨이퍼 카세트(CR)가 각각의 웨이퍼(W) 출입구를 처리블럭(11) 측을 향하게 하여 X방향을 따라 일렬로 재치되고, 카세트 배열방향(X방향) 및 웨이퍼 카세트(CR) 내에 수납된 웨이퍼의 웨이퍼 배열방향(Z 수직방향)으로 이동가능한 웨이퍼 반송체(21)가 각 웨이퍼 카세트(CR)에 선택적으로 진입할 수 있도록 되어 있다. 또한, 이 웨이퍼 반송체(21)는 θ방향으로 회전이 가능하도록 구성되어 있고, 후술하는 바와 같이 처리블럭(11) 측의 제 2조(G3)의 다단 스테이션부에 속하는 주고받음·냉각플레이트(TCP)에도 진입이 가능하도록 되어 있다.
처리블럭(11)에서는, 도 1에 나타내는 바와 같이 중심부에 수직반송형의 주 웨이퍼 반송기구(22)가 설치되고, 그 주변에는 전체 처리 스테이션이 1조 또는 복수의 조로 다단으로 배치되어 있다. 본 예에서는, 4조(G1, G2, G3, G4)의 다단으로 배치구성되고, 제 1 및 제 2조(G1, G2)의 다단 스테이션은 시스템 정면(도 1에 있어서 앞쪽)측에 병렬로 배치되고, 제 3조(G3)의 다단 스테이션은 카세트 블럭(10)에 인접하여 배치되고, 제 4조(G4)의 다단 스테이션은 캐비넷(12)에 인접하여 배치되어 있다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 제 1조(G1)에서는 컵(CP) 내에서 웨이퍼(W)를 스핀척에 올려 절연막 재료를 공급하고, 웨이퍼를 회전시킴으로써 웨이퍼 상에 균일한 절연막 재료를 도포하는 SOD 도포처리 스테이션(SCT)과, 컵(CP) 내에서 웨이퍼(W)를 스핀척에 올려 HMDS 및 헵탄 등의 교환용 약액을 공급하고, 웨이퍼 상에 도포된 절연막 내의 용매를 건조공정처리하기 전에 다른 용매로 치환하는 처리를 수행하는 용매교환처리 스테이션(DSE)이 밑에서부터 차례로 2단으로 중첩되어 있 다.
제 2조(G2)에서는, SOD 도포처리 스테이션(SCT)이 상단에 배치되어 있다. 덧붙여 설명하면, 필요에 따라 제 2조(G2)의 하단에 SOD 도포처리 스테이션(SCT) 및 용매교환처리 스테이션(DSE) 등을 배치하는 것도 가능하다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 제 3조(G3)에는 2개의 저산소 고온가열처리 스테이션(OHP)과, 저온가열처리 스테이션(LHP)과, 2개의 냉각처리 스테이션(CPL)과, 주고받음·냉각플레이트(TCP)와, 냉각처리 스테이션(CPL)이 밑에서부터 차례로 다단으로 배치되어 있다. 여기서, 저산소 고온가열처리 스테이션(OHP)은 밀폐화가 가능한 처리실 내에 웨이퍼(W)가 재치되는 열판을 갖추고, 열판 외주의 구멍으로부터 균일하게 N2를 토출하면서 처리실 상부 중앙으로부터 배기하고, 저산소화 환경속에서 웨이퍼(W)를 고온으로 가열처리한다. 저온가열처리 스테이션(LHP)은 웨이퍼(W)가 재치되는 열판을 가지며 웨이퍼(W)를 저온으로 가열처리한다. 냉각처리 스테이션(CPL)은 웨이퍼(W)가 재치되는 냉각판을 갖추고, 웨이퍼(W)를 냉각처리한다. 주고받음·냉각플레이트(TCP)는 하단에 웨이퍼(W)를 냉각시키는 냉각판, 상단에 주고받기대를 갖추는 2단구조로 되어 있어, 카세트 블럭(10)과 처리블럭(11)과의 사이에서 웨이퍼(W)의 주고받기를 수행한다.
제 4조(G4)에는, 저온가열처리 스테이션(LHP), 2개의 저산소 큐어(cure)·냉각처리 스테이션(DCC)과, 에이징처리 스테이션(DAC)이 위에서부터 차례로 다단으로 배치되어 있다. 여기서, 저산소 큐어·냉각처리 스테이션(DCC)은 밀폐가능한 처리 실 내에 열판과 냉각판을 인접시킨 구조를 갖추고, N2치환된 저산소 환경속에서 고온으로 가열처리를 수행함과 동시에 가열처리된 웨이퍼를 냉각처리한다. 에이징처리 스테이션(DAC)은 밀폐화가 가능한 처리실 내에 NH3+H2O를 도입하여 웨이퍼(W)에 대하여 에이징처리하고, 웨이퍼(W) 상의 절연막 재료막을 웨트겔(wet gel)화시킨다.
도 4는 주 웨이퍼 반송기구(22)의 외관을 나타내는 사시도이고, 이 주 웨이퍼 반송기구(22)는 상단 및 하단에서 상호 접속되어 대향하는 한쌍의 벽부(25, 26)에 의해 형성되는 통상지지체(27)의 내측에 상하방향(Z 방향)으로 승강이 자유로운 웨이퍼 반송장치(30)를 갖추고 있다. 통상지지체(27)는 모터(31)의 회전축에 접속되어 있어 상기 모터(31)의 회전구동력에 의해 상기 회전축을 중심으로 하여 웨이퍼 반송장치(30)와 함께 일체로 되어 회전한다. 따라서, 웨이퍼 반송장치(30)는 θ방향으로 회전이 자유롭도록 되어 있다. 상기 웨이퍼 반송장치(30)의 반송기재(40) 상에는 핀셋이 예를들어 3개가 장비되어 있다. 이들 핀셋(41, 42, 43)은 모두 통상지지체(27)의 양 벽부(25, 26) 사이의 측면개구부(44)를 통과할 수 있는 형태 및 크기를 갖추고 있으며, X방향을 따라 전후로 이동이 자유롭도록 구성되어 있다. 그리고, 주 웨이퍼반송장치(22)는 핀셋(41, 42, 43)을 그 주변에 배치한 처리스테이션에 진입시켜 이들 처리스테이션 사이에서의 웨이퍼 주고받기를 수행한다.
도 5는 상술한 에이징처리 스테이션(DAC)의 단면도이고, 도 6은 그 평면도이다. 도 7은 에이징처리 스테이션(DAC)에 있어서 처리실의 구성을 나타내는 단면도 이고, 도 8은 도 7에 있어서의 A를 나타내는 도, 도 9는 도 7에 있어서의 B를 나타내는 도, 도 10은 도 7에 있어서의 C를 나타내는 도이다.
도 5 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 에이징처리 스테이션(DAC)의 중앙에는 처리실(51)이 배치되어 있다. 처리실(51)은 처리실 본체(52)와 처리실 본체(52)에 대하여 승강이 가능하도록 배치된 뚜껑체(53)를 갖추고 있다. 또한, 처리실(51)에 인접되도록 된 2개의 승강실린더(54, 55)가 배치되어 있다. 승강실린더(54)는 지지부재(56)를 매개로 하여 뚜껑체에 접속되어 있어 뚜껑체(53)를 승강이동시킨다. 또한, 승강실린더(55)는 지지부재(57)를 매개로 하여 후술하는 3개의 지지핀에 접속되어 지지핀을 숭강구동시킨다.
도 7에 나타낸 바와 같이, 처리실 본체(52)의 대략 중앙에는 열판(60)이 배치되어 있다. 상기 열판(60) 내에는 히터(81)가 내장되어 있다. 열판(60)은 히터(81)에 의해 에이징처리를 수행하기 위한 온도, 예를들어 100℃ 전후로 가열되도록 되어 있다. 또한, 열판 표면으로부터 이면에는 예를들어 3개의 구멍(61)이 동심원상으로 설치되어 있다. 각 구멍(61)에는 상술한 지지핀(58)이 열판(60) 표면으로부터 출몰가능하도록 위치되어 있다. 그리고, 지지핀(58)은 열판(60)이 표면으로부터 돌출된 상태에서 주 웨이퍼 반송기구(22)와의 사이에서 웨이퍼의 주고받기를 수행한다. 주 웨이퍼 반송기구(22)로부터 웨이퍼(W)를 건네받은 지지핀(58)은, 하강하여 열판(60) 내에 몰입하고, 이에 의해 웨이퍼(W)가 열판(60) 상에 재치되어 웨이퍼(W)의 가열이 이루어지도록 되어 있다. 또한, 웨이퍼(W)를 열판(60) 상에 밀착시키는 일 없이 열판(60) 상에 띄워서 보지하기 위한 프록시미티 시트(proximity sheet)(62)가 열판(60) 표면의 웨이퍼(W) 재치위치 외주부의 여러 개소, 예를들어 6개소에 배치되어 있다. 또한, 프록시미티 시트(62)는 각각 웨이퍼(W) 재치위치 외측에 연장배치되어 있고, 각 프록시미티 시트(62)의 연장배치된 위치에는 각각 웨이퍼(W) 안내용의 안내가이드(63)가 배치되어 있다.
또한, 상술한 바와 같이 처리실 본체(52) 상방에는 뚜껑체(53)가 승강할 수 있도록 배치되어 있다. 처리실 본체(52) 외주의 뚜껑체(53) 밀착면에는, 실부재(62)가 배치되어 있고, 또한 이 밀착면에는 진공흡인장치(도시생략)에 접속된 흡인공(64)이 복수로 설치되어 있다. 그리고, 뚜껑체(53)가 하강한 상태에서, 흡인공(64)이 진공흡인되어 뚜껑체(53) 외주의 밀착면과 처리실 본체(52)의 밀착면이 밀착하여 처리실(51) 내에 밀착공간(S)을 형성하도록 구성되어 있다. 또한, 뚜껑체(53)의 대략 중앙, 즉 열판(60) 상방 중앙에는, 배기장치(82)에 접속된 배기구(65)가 설치되어 있다. 또한, 이 뚜껑(53) 내에는 히터(83)가 내장되어 있다. 상술한 열판(60)과 마찬가지로, 뚜껑체도 상기 히터(83)에 의해 에이징처리를 수행하기 위한 온도와 동일한 온도로 가열되도록 되어 있다. 이에 의해, 처리기체가 뚜껑체(53)에 결로(結露)하는 것을 방지할 수 있다.
처리실 본체(52)의 이면 외주 근처에는, 처리실(51) 내로 증기화된 암모니아(HN3)가 포함되는 처리기체 및 퍼지용의 질소(N2)기체를 공급하는 기체공급부(84)에 접속된 오직 하나의 공급로(66)가 설치되어 있다. 열판 이면 외주의 내측을 따라 공급로(66)를 매개로 하여 기체공급부(84)로부터 공급된 처리기체를 일단 축적하여 열판(60) 둘레로부터 당해 열판(66) 표면을 향하여 안내하는 안내실(67)이 설치되어 있다. 기체공급부(84)에는, 예를들어 탱크에 축적된 증기화된 암모니아(NH3)가 포함되는 처리기체(NH3+H2O) 및 퍼지용 질소(N2)기체 중 어느 하나를 선택적으로 공급한다. 또한, 기체공급부(84)는 이들 기체를 예열하는 기능을 갖추고 있다. 예를들어, 이 예열은 실제의 처리온도와 동일한 정도로 하여도 좋지만, 처리온도보다도 약간 낮은 온도라도 좋다. 실제의 처리온도와 동일한 정도로 하면, 과열상태로 되었을 경우에 정상적인 처리온도로 저하시킬 수 없게 되기 때문이다.
제어부(85)는 상술한 히터(81, 83) 및 배기장치(82)의 온·오프 제어 및 기체공급부(84)의 절환을 제어한다. 배기구(65)와 배기장치(82) 사이에는 처리기체의 농도를 검출하기 위한 모니터(86)가 설치되어 있고, 상기 모니터(86)에 의해 검출된 결과는 제어부(85)에 전달되도록 되어 있다.
상술한 3개의 지지핀(58)은, 그 하부에서 연결부재(86)에 연결되어 있으며, 연결이 이루어지는 공간은 하부뚜껑(87)에 의해 덮혀져 있다. 연결부재(86)는, 승강구동용의 봉모양의 부재(88)에 접속되고, 봉모양의 부재(88)는 하부뚜껑(87)에 설치된 구멍(89)을 통하여 외부로 나와 외부의 지지부재(57)에 연결되어 있다. 연결부재(86)와 하부뚜껑(87) 사이에는 실용의 O링이 배치되어 있어 지지핀(58)이 하강하여 열판(60) 상에 웨이퍼(W)가 재치되었을 때 연결부재(86)와 하부뚜껑(87) 사이에서 O링이 끼이도록 되어 있다. 이에 의해, 하부뚜껑(87)의 밀폐성이 확보되어 그 결과 밀폐공간(S) 내의 밀폐성이 확보된다.
안내실(67) 내에는 안내실(67) 내를 상하로 나누기 위한 간막이판(68)이 설치되어 있다. 그리고, 간막이판(68)에 의해 나뉘어진 하방실(69)의 바닥면 외측에는 상기의 오직 하나의 공급로(66)가 설치되고, 하방실(69) 내측에서 하방실(69)은 간막이판(68)에 의해 나뉘어진 상방실(70) 사이를 연통하고 있다. 이와 같이 상하실 구조로 함으로써 안내실(67) 내를 통과하는 실질적인 거리를 길게 할 수 있어 안내실(67) 내에 있어서 처리기체의 축열에 의한 온도제어의 효과를 보다 높일 수 있고, 또한, 안내실(67) 내에 있어 처리기체가 돌아서 들어가는 것에 관한 효과를 보다 높일 수 있어 처리기체를 웨이퍼 상에 보다 균일하게 공급할 수 있다.
또한, 하방실(69)의 바닥면에는, 기체공급부(84)로부터 공급된 처리기체를 열판(60) 이면의 외주를 따라 안내하는 안내홈(71)이 예를들어 4개가 설치되어 있다. 안내홈(71)은 도 10에 나타낸 바와 같이 내측으로 갈 때마다 2방향으로 2회 분기하여 제일 안쪽 내주(內周) 측에서 원을 그리고 있다. 또한, 상방실(70)에는, 도 8 및 도 9에 나타낸 바와 같이, 기체공급부(84)로부터 공급된 처리기체를 열판(60) 이면의 외주를 따라 안내하는 고리모양의 안내판(72∼75)이, 예를들어 4장 설치되어 있다. 제일 안쪽 내주에 배치된 안내판(72)은 간막이판(68) 상에 배치되어 열판(60) 이면과의 사이에서 틈을 가지고, 다음 안내판(73)은 열판(60) 이면에 배치되어 간막이판(68) 과의 사이에서 틈을 가지고, 다음 안내판(74)은 간막이판(68) 상에 배치되어 열판(60) 이면과의 사이에서 틈을 가지고, 제일 바깥쪽 외주의 안내판(75)은 열판(60) 이면에 배치되어 간막이판(68) 과의 사이에서 틈을 가진다. 그리고, 처리실 본체(52) 외주와 열판(60) 둘레와의 사이에 틈(76)이 설치되어, 이 틈(76)을 매개로 하여 처리실(67)로부터 열판(60) 표면에 처리기체 및 퍼지용 질소(N2)기체가 공급되어지도록 되어 있다.
다음, 이와 같이 구성된 SOD 시스템(1)에 있어서의 동작에 관하여 설명하기로 한다. 도 11은 이 SOD 시스템(1)에 있어서의 처리순서를 나타내고 있다.
먼저 카세트 블럭(10)에 있어서, 처리 전의 웨이퍼(W)는 웨이퍼 카세트(CR)로부터 웨이퍼 반송체(21)를 매개로 하여 처리블럭(11) 측의 제 3조(G3)에 속하는 주고받음·냉각 플레이트(TCP)에 있어서의 주고받음대로 반송된다.
주고받음·냉각 플레이트(TCP)에 있어서의 주고받음대로 반송된 웨이퍼(W)는 주 웨이퍼 반송기구(22)를 매개로 하여 냉각처리 스테이션(CPL)으로 반송된다. 그리고, 냉각처리 스테이션(CPL)에 있어서, 웨이퍼(W)는 SOD 도포처리 스테이션(SCT)에 있어서의 처리에 적합한 온도로까지 냉각된다(단계 901).
냉각처리 스테이션(CPL)에서 냉각처리된 웨이퍼(W)는 주 웨이퍼 반송기구(22)를 매개로 하여 SOD 도포처리 스테이션(SCT)으로 반송된다. 그리고, SOD 도포처리 스테이션(SCT)에서 웨이퍼(W)는 SOD 도포처리가 이루어진다(단계 902).
SOD 도포처리 스테이션(SCT)에서 SOD 도포처리가 이루어진 웨이퍼(W)는 주 웨이퍼 반송기구(22)를 매개로 하여 에이징처리 스테이션(DAC)으로 반송된다. 에이징처리 스테이션(DAC)의 처리실(51)에서는, 지지핀(58)이 열판(60)의 표면으로부터 돌출된 상태에서 주 웨이퍼 반송기구(22)로부터 웨이퍼(W)를 건네받는다. 다음, 지 지핀(58)이 하강하여 열판(60) 상에 재치됨과 동시에, 뚜껑체(53)가 하강하여 뚜껑체(53) 외주의 밀착면과 처리실 본체(52)의 밀착면이 밀착하여 처리실(51) 내에 밀착공간(S)이 형성된다. 그리고, 공급로(66)를 매개로 하여 처리실(51) 내의 밀착공간(S)에 증가화된 암모니아(NH3)가 포함된 처리기체를 공급한다. 이에 의해, 웨이퍼(W)를 에이징처리하여 웨이퍼(W) 상의 절연막 재료를 겔화시키는 처리가 이루어진다(단계 903). 본 실시예에서는, 공급로(66)를 매개로 하여 공급된 처리기체가 안내실(67) 내에 있어 특히 안내홈(71) 및 안내판(72∼75)을 매개로 하여 처리실(67)의 열판(60) 이면 외주의 내측으로 돌아들어간 다음, 처리실 본체(52)의 내주와 열판(60) 둘레 사이의 틈(76)을 매개로 하여 안내실(67)로부터 열판(60) 표면에 처리기체가 공급되도록 되어 있기 때문에, 간단한 구성으로 처리실(51) 내의 처리온도를 일정하게 유지하는 것이 가능하고, 또한 처리기체를 웨이퍼(W) 상에 균일하게 공급하는 것이 가능하다. 그리고, 그 후 암모니아의 확산을 방지하기 위한 공급로(66)를 매개로 하여 처리실(51) 내에 질소기체를 공급하여 처리실(51) 내를 퍼지한다. 다음, 뚜껑체(53)를 상승시킴과 동시에, 지지핀(58)을 상승시켜 웨이퍼(W)를 주 웨이퍼 반송기구(22)로 건네준다. 덧붙여 설명하면, 처리실(51)에서 처리가 이루어지고 있지 않을 때에는 통상적으로 뚜껑(53)은 닫혀져 있다. 이에 의해, 처리기체가 새어나가는 것을 보다 적게 할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, 특히 제어부(85)가 모니터(86)의 검출결과에 의거하여, 처리시에 있어서 처리기체의 농도가 진할 경우에는 처리시간을 짧게 하고, 처 리시에 있어서 처리기체의 농도가 엷을 경우에는 처리시간을 길게 하는 제어를 수행하고 있다. 이에 의해, 균일하게 처리를 수행할 수 있다.
에이징처리 스테이션(DAC)에서 에이징처리된 웨이퍼(W)는 주 웨이퍼 반송기구(22)를 매개로 하여 용매교환처리 스테이션(DSE)으로반송한다. 그리고, 용매교환처리 스테이션(DSE)에 있어서, 웨이퍼(W)는 교환용의 약액이 공급되어 웨이퍼 상에 도포된 절연막 내의 용매를 다른 용매로 치환시키는 처리가 이루어진다(단계 904).
용매교환처리 스테이션(DSE)에서 치환처리된 웨이퍼(W)는 주 웨이퍼 반송기구(22)를 매개로 하여 저온가열처리 스테이션(LHP)으로 반송된다. 그리고, 저온가열처리 스테이션(LHP)에서 웨이퍼(W)는 저온으로 가열처리된다(단계 905).
저온가열처리 스테이션(LHP)에서 저온으로 가열처리된 웨이퍼(W)는 주 웨이퍼 반송기구(22)를 매개로 하여 저산소 고온가열처리 스테이션(OHP)으로 반송된다. 그리고, 저산소 고온가열처리 스테이션(OHP)에 있어서, 웨이퍼(W)는 저산소화 환경속에서 고온가열처리가 이루어진다(단계 906).
저산소 고온가열처리 스테이션(OHP)에서 고온으로 가열처리된 웨이퍼(W)는 주 웨이퍼 반송기구(22)를 매개로 하여 저산소 큐어·냉각처리 스테이션(DCC)으로 반송된다.
그리고, 저산소 큐어·냉각처리 스테이션(DCC)에서 웨이퍼(W)는 저산소 환경속에서 고온으로 가열처리되고, 냉각처리된다(단계 907).
저산소 큐어·냉각처리 스테이션(DCC)에서 처리된 웨이퍼는 주 웨이퍼 반송기구(22)를 매개로 하여 주고받음·냉각 플레이트(TCP)에 있어서의 냉각판으로 반 송된다. 그리고, 주고받음·냉각 플레이트(TCP)에 있어서의 냉각판에서 웨이퍼(W)는 냉각처리된다(단계 908).
주고받음·냉각 플레이트(TCP)에 있어서의 냉각판에서 냉각된 웨이퍼(W)는 카세트 블럭(10)에 있어서 웨이퍼 반송체(21)를 매개로 하여 웨이퍼 카세트(CR)로 반송된다.
다음, 본 발명의 다른 실시예에 관하여 설명하기로 한다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 관련된 처리실에 있어서의 뚜껑체의 구성을 설명하기 위한 도이다.
본 실시예에서는, 도 12에 나타낸 바와 같이 배기구(95)를 상술한 실시예에 있어서의 배기구(65)와 비교하여 직경을 크게 함과 동시에, 상기 배기구(95)를 막도록 다수의 투공(透孔)(96)이 설치된 부재(97)를 배치한 것이다.
이와 같은 구성에 의하여, 처리 중에 웨이퍼(W) 상방에 난류(亂流)가 발생하는 일이 없어져, 처리를 균일하게 실시하는 것이 가능하게 된다. 본 발명자들의 실험에 의하면, 이와 같은 구성으로 처리를 수행함으로써 웨이퍼(W) 표면에 줄무늬가 발생하는 등의 나쁜 상태는 전혀 없었다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 관련된 처리실의 구성을 설명하기 위한 도이다.
본 실시예에서는, 도 13에 나타낸 바와 같이, 본체(52) 외주 하부에 배기구(98) 및 이 배기구(98)를 개폐하는 밸브(99)를 설치하여, 처리기체를 퍼지할 때 배기구(65)와 함께 상기 배기구(98)를 사용하여 배기하도록 하고 있다. 이에 의 해 처리기체를 효율적으로 퍼지하는 것이 가능하게 된다.
덧붙여 설명하면, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않고 여러가지로 변형이 가능하다. 예를들어, 처리하는 기판은 반도체 웨이퍼에 한정되지 않고, LCD 기판 등의 다른 것이어도 좋다. 또한, 막의 종류는 층간절연막에 한정되지 않는다.
또한, 공급로(66)가 단지 한개라고 설명하였지만, 공급로(66)를 복수로 설치하여도 물론 좋다. 또한, 느린 유속으로 소정량의 처리기체 및 질소기체를 공급할 수 있고, 또한 처리기체 및 질소기체의 온도 조정능력이 향상될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 공급실로부터 공급된 처리기체가 열판 이면에 설치된 기판의 가열처리온도와 거의 동일한 온도로 되어 있는 안내실 내에 일단 축적되어, 기판의 가열처리온도와 거의 같은 온도로 되기 때문에, 간단한 구성으로 처리온도를 일정하게 유지하는 것이 가능하다. 또한, 본 발명에 의하면, 공급수단으로부터 공급된 처리기체가 안내실의 열판 이면 외주의 내측으로 돌아 들어가서 기판 상에 공급되기 때문에, 처리기체를 기판 상에 균일한 농도 및 온도로 공급할 수 있다.

Claims (20)

  1. 기판처리장치에 있어서,
    기판을 처리하기 위한 처리실과,
    상기 처리실 내에 배치되어 제 1 및 제 2 면을 갖추고, 상기 제 1 면에 기판을 보지하여 가열처리하는 열판과,
    상기 처리실 내에 처리기체를 공급하는 공급수단과,
    상기 처리실 내를 배기하는 배기수단과,
    상기 열판의 제 2 면 외주(外周) 내측을 따라 설치되어 상기 공급수단으로부터 공급된 처리기체를 일단 축적하여 상기 열판 둘레로부터 당해 열판의 표면을 향하여 안내하는 안내실을 구비하고,
    상기 안내실은, 상기 공급수단으로부터 공급된 처리기체를 상기 열판 이면의 외주를 따라서 안내하는 안내판을 구비하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  2. 기판처리장치에 있어서,
    기판을 처리하기 위한 처리실과,
    상기 처리실 내에 배치되어 제 1 및 제 2 면을 갖추고, 상기 제 1 면에 기판을 보지하여 가열처리하는 열판과,
    상기 처리실 내에 처리기체를 공급하는 공급수단과,
    상기 처리실 내를 배기하는 배기수단과,
    상기 열판의 제 2 면 외주(外周) 내측을 따라 설치되어 상기 공급수단으로부터 공급된 처리기체를 일단 축적하여 상기 열판 둘레로부터 당해 열판의 표면을 향하여 안내하는 안내실을 구비하고,
    상기 안내실은, 상기 공급수단으로부터 공급된 처리기체를 상기 열판 이면의 외주를 따라 안내하는 안내홈을 갖추는 안내로를 구비하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 안내판은, 상기 열판에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  4. 삭제
  5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 공급수단은, 상기 처리기체의 온도조정을 수행하는 온도조정부를 구비하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  6. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 안내실에 상기 안내실 내를 퍼지(purge)하기 위한 기체를 공급하는 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  7. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 공급수단은, 상기 안내실에 대하여 1곳으로부터 처리기체를 공급하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  8. 삭제
  9. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 기판은 입자 또는 콜로이드를 용매에 분산시킨 도포액이 도포되어 있고,
    상기 처리기체에는 증기화된 암모니아가 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  10. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 제 1 면이 노출면이 되도록 상기 열판이 배치된 본체와,
    상기 본체에 대하여 접촉 및 분리가 가능하도록 배치되어 상기 본체에 접촉하고 있을 때에 상기 본체와의 사이에서 기판을 처리하기 위한 밀폐공간을 형성하는 뚜껑체를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 뚜껑체에는 상기 열판에 의해 보지된 기판의 대략 중앙에 대응하는 위치에 배기용 배기구가 설치되고,
    상기 배기수단은 상기 배기구를 매개로 하여 상기 밀폐공간 내를 배기하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  12. 삭제
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 배기구를 막도록 배치되고, 복수의 투공(透孔)이 설치된 부재를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  14. 청구항 11에 있어서,
    상기 뚜껑체를 온도조정하는 뚜껑체 온도조정기구를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 처리실 내 처리기체의 농도를 검출하는 수단과,
    상기 검출된 농도에 의거하여 상기 처리실 내에서 기판을 처리하기 위한 처리시간을 제어하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH07201843A (ja) * 1993-12-28 1995-08-04 Tokyo Electron Ltd Ｓｏｇ膜の形成方法
JPH098025A (ja) * 1995-06-15 1997-01-10 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 基板へのシリカ系被膜形成方法及び装置
JPH09129535A (ja) * 1995-10-30 1997-05-16 Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd 加熱処理装置

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