KR100767001B1 - 기판의 건조 처리 장치 및 건조 처리 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 감압(減壓) 분위기 하에서 기판을 오염시키지 않고 건조 처리할 수 있도록 한 기판의 건조 처리 장치를 제공하는 것에 있다.

기판을 감압 분위기 하에서 건조 처리하는 건조 처리 장치로서,

내부에 기판이 공급되는 챔버(15)와, 챔버 내에 공급된 기판을 가열하는 히터(17)와, 챔버 내를 감압하는 배기 펌프(24) 및 배기 유량 조정 밸브와, 챔버 내에 프로세스 가스를 공급하는 가스 공급관(31)과, 배기 유량 조정 밸브를 제어하여 상기 챔버 내를 감압하는 동시에 가스 공급관에 설치된 급기(給氣) 유량 제어 밸브(32)를 제어하여 프로세스 가스를 감압 개시 전부터 챔버에 공급하고, 감압을 개시했으면 공급량을 서서히 감소시켜 챔버 내를 감압시키는 제어 장치(2l)를 구비한다.

기판의 건조 처리 장치, 가스 공급관, 챔버, 유량 조정 밸브, 감압

Description

기판의 건조 처리 장치 및 건조 처리 방법 {APPARATUS FOR DRY TREATING SUBSTRATES AND METHOD OF DRY TREATING SUBSTRATES}

도 1은 본 발명의 일실시예를 나타낸 기판 처리 장치의 개략적 설명도이다.

도 2는 기판을 건조 처리하는 건조 처리 유닛의 구성도이다.

도 3은 건조 처리 유닛에 설치되는 각종 기기의 동작을 설명하기 위한 타임차트이다.

도 4는 단위 시간당의 챔버 내의 배기량과 프로세스 가스의 공급량과의 관계를 나타낸 그래프이다.

[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]

(15)…챔버, (17)…히터, (21)…제어 장치, (23)…배기관, (24)…배기 펌프, (25)…개폐 제어 밸브, (26)…배기 유량 조정 밸브, (31)…가스 공급관, (32)…급기 유량 제어 밸브.

[특허 문헌 1] 일본국 특개평 2-65233호 공보

본 발명은, 예를 들면, 세정 처리된 기판을 건조 처리하기 위한 건조 처리 장치 및 건조 처리 방법에 관한 것이다.

액정 표시 장치나 반도체 장치의 제조 공정에 있어서는, 반도체 웨이퍼나 유리 기판 등의 기판에 회로 패턴을 형성하는 공정이 있다. 회로 패턴을 형성하는 경우, 성막된 기판에 레지스트를 도포하고 나서 노광하고, 노광 후에 현상액에 의해 현상 처리하고 나서 에칭액으로 에칭 처리한다. 그에 따라 기판의 표면에는 회로 패턴이 정밀하게 형성된다.

기판에 회로 패턴을 형성했으면, 그 기판의 표면에 부착 잔류하는 레지스트막이나 레지스트 잔사(殘渣) 등의 유기물을 박리액에 의해 제거한다. 박리액에 의해 유기물을 제거했으면, 그 기판의 판면을 세정액으로 세정 처리하고, 그 다음에, 다음 공정으로 주고받는 것을 행한다.

세정 처리된 기판은 세정액에 의해 젖어 있으므로, 다음 공정으로 주고받기 전에 건조 처리가 행해지는 경우가 있다. 기판을 건조 처리할 때, 상기 기판을 챔버 내에 수용하고, 이 챔버 내에 질소 가스 등의 프로세스 가스를 공급하면서, 히터로 가열하여 건조 처리하는 것이 행해지고 있다.

그러나, 이같이 하여 기판을 건조 처리하는 경우, 챔버 내가 대기압이므로, 가열 온도를 높게 하거나, 가열 시간을 길게 하지 않으면, 기판을 확실하게 건조 처리할 수 없는 경우가 있다.

그 경우, 가열 온도를 높게 하면, 건조 처리 장치의 내열성이 요구되는 경우가 있거나, 기판에 형성되는 회로나 막 등의 종류에 따라서는 가열 온도에 제한을 받아 가열 온도를 충분히 높게 할 수 없는 경우가 있다. 가열 시간을 길게 하면, 그 만큼 처리에 시간이 걸리게 되기 때문에, 생산성이 저하되게 된다.

그래서, 최근에는 챔버 내에 공급된 기판을 히터로 가열할 뿐만 아니라, 이 챔버 내를 감압(減壓)하여 기판을 건조시키는 것이 행해지고 있다. 감압한 챔버 내에서 기판의 건조 처리를 행함으로써, 기판의 가열 온도가 비교적 낮아도, 상기 기판을 단시간에 확실하게 건조시킬 수 있는 이점을 가진다. 기판을 감압 분위기 하에서 건조 처리하는 종래 기술은 특허 문헌 1에 나타나 있다.

특허 문헌 1에 나타낸 장치는 챔버를 가지고, 이 챔버 내에는 기판을 가열하는 핫 플레이트가 설치되어 있다. 상기 챔버에는, 이 내부를 감압하는 진공 펌프가 접속되어 있는 동시에, 기판의 건조 처리 후에 챔버 내를 대기압으로 되돌리기 위한 퍼지용 가스를 공급할 수 있도록 되어 있다. 또, 감압 상태에서 챔버 내에 가스를 항상 퍼지하고, 이 챔버 내의 수증기를 배기하는 캐리어 가스로서 사용하는 것도 나타나 있다.

특허 문헌 1에 나타낸 종래 기술에 의하면, 기판의 건조 처리를 개시할 때, 챔버 내를 감압하기 위해 진공 펌프를 작동시키거나 진공 펌프를 작동시킨 상태에서 개폐 밸브를 개방하는 등하여 감압을 개시하면, 그 개시 시에 챔버 내의 기체가 급격하게 배출된다.

챔버 내의 기체가 급격하게 배출되면 챔버(1) 내에는 난류가 생기기 쉬워지므로, 그 난류에 의해 챔버 내에 침전되어 있던 파티클이 산란되거나, 챔버의 두꺼 운 벽에 부착되어 있던 파티클이 박리되어 비산(飛散)한다. 그 결과, 이들 파티클이 기판에 부착되어, 기판 오염의 원인으로 되는 경우가 있다.

본 발명은, 챔버 내를 감압하여 기판을 건조 처리할 때, 챔버 내에 난류가 쉽게 생기지 않도록 함으로써, 챔버 내에 잔류하는 파티클이 비산되어 기판에 부착되지 않도록 한 기판의 건조 처리 장치 및 건조 처리 방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명은, 기판을 감압 분위기 하에서 건조 처리하는 건조 처리 장치로서,

내부에 상기 기판이 공급되는 챔버와,

상기 챔버 내에 공급된 기판을 가열하는 가열 수단과,

상기 챔버 내를 감압하는 감압 수단과,

상기 챔버 내에 프로세스 가스를 공급하는 가스 공급 수단과,

상기 감압 수단을 제어하여 상기 챔버 내를 감압하고, 상기 가스 공급 수단을 제어하여 상기 프로세스 가스를 감압 개시 전부터 상기 챔버에 공급하고, 감압을 개시했으면 공급량을 서서히 감소시켜 상기 챔버 내를 감압시키는 제어 장치

을 구비한 기판의 건조 처리 장치에 있다.

본 발명은, 기판을 감압 분위기 하에서 건조 처리하는 건조 처리 방법으로서,

상기 기판을 챔버 내에 공급하는 공정과,

상기 챔버 내에 공급된 기판을 가열하는 공정과,

상기 챔버 내에 미리 프로세스 가스를 공급하고 나서 상기 챔버 내를 감압하는 공정과,

상기 챔버 내를 감압하기 시작하고 나서 소정의 압력으로 저하되기까지의 사이에 상기 챔버 내에 공급되는 프로세스 가스의 유량을 서서히 감소시키는 공정

을 포함하는 기판의 건조 처리 방법에 있다.

본 발명에 의하면, 챔버 내에 프로세스 가스를 미리 공급하고 나서 감압을 개시하고, 감압을 개시하고 나서 프로세스 가스의 공급량을 서서히 감소시키도록 했다. 그러므로, 감압 개시 시에 챔버 내의 기체의 흐름이나 압력이 급격하게 변동되는 것이 방지되므로, 챔버 내에 잔류하는 파티클이 비산되어 기판에 부착되는 것을 방지할 수 있다.

이하, 본 발명의 일실시예를 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 기판 처리 장치(1)를 나타낸다. 이 처리 장치(1)는 카세트 스테이션(2)을 가진다. 이 카세트 스테이션(2)은 카세트(3)에 미처리된 기판 W가 수용된 로더부(4)와, 후술하는 바와 같이 세정 및 건조 처리된 기판 W를 카세트(3)에 회수하는 언로더부(5)를 구비하고 있다.

상기 카세트 스테이션(2)에는 주고받음 유닛(7)이 인접하여 설치되어 있다. 이 주고받음 유닛(7)에는 스핀 세정 처리 유닛(8)과 건조 처리 유닛(9)이 인접하여 설치되어 있다.

상기 주고받음 유닛(7)에는 X, Y 및 θ방향으로 구동되는 로봇(11)을 구비하고 있다. 이 로봇(11)은 처리전의 기판 W와 처리 후의 기판 W를 별개로 취급하는 한쌍의 암(12)를 가지고, 한쌍의 암(12)에 의해 상기 로더부(4)의 카세트(3)에 수 용된 미처리된 기판 W를 인출하여 상기 스핀 세정 처리 유닛(8)에 공급한다.

스핀 세정 처리 유닛(8)에 공급된 기판 W는 여기서 세정 처리된다. 세정 처리된 기판 W는 상기 로봇(8)의 다른 쪽의 암(12)에 의해 꺼내져, 상기 스핀 세정 처리 유닛(8)에 인접하여 설치된 상기 건조 처리 유닛(9)에 공급된다. 이 건조 처리 유닛(9)과 기판 W는 후술하는 바와 같이 건조 처리된다.

상기 건조 처리 유닛(9)에서 건조 처리된 기판 W는 상기 로봇(11)의 다른 쪽의 암(12)에 의해 꺼내져 상기 카세트 스테이션(2)의 언로더부(5)의 카세트(3)에 수납된다.

상기 건조 처리 유닛(9)은 도 2에 나타낸 바와 같이 챔버(15)를 구비하고 있다. 이 챔버(15) 내에는 기판 W를 탑재하는 테이블(16)이 설치되어 있다. 이 테이블(16)에는 가열 수단으로서의 히터(17)가 설치되고, 이 히터(17)는 히터 컨트롤러(18)에 의해 통전이 제어된다. 그리고, 도시하지 않지만, 상기 챔버(15)에는 상기 기판 W를 출입시키기 위한 출입구가 형성되어 있다. 이 출입구는 셔터(도시하지 않음)에 의해 개폐되도록 되어 있다.

히터(17)에 의해 가열되는 기판 W의 온도는 온도 센서(19)에 의해 검출된다. 이 온도 센서(19)의 검출 신호는 제어 장치(21)에 입력된다. 제어 장치(21)는 설정 온도에 따라 상기 히터 컨트롤러(18)를 제어하고, 기판 W의 온도를 설정 온도로 유지하도록 되어 있다.

상기 챔버(15)에는 배기관(23)의 일단이 접속되어 있다. 이 배기관(23)의 타단에는 배기 펌프(24)가 접속되어 있다. 그에 따라 챔버(15) 내는 상기 배기 펌 프(24)에 의해 감압 가능하도록 되어 있다.

상기 배기관(23)의 중도부에는, 개폐 제어되는 개폐 제어 밸브(25) 및 개폐 제어 밸브(25)가 열려 있을 때 상기 배기 펌프(24)에 의한 챔버(15) 내의 단위 시간당의 배기량, 즉 챔버(15) 내의 감압 속도를 조정하는 배기 유량 조정 밸브(26)가 설치되어 있다.

상기 배기 펌프(24)에 의해 감압되는 상기 챔버(15) 내의 압력은 압력 센서(28)에 의해 검출된다. 이 압력 센서(28)의 검출 신호는 상기 제어 장치(2l)에 입력되고, 그 입력에 따라 상기 개폐 제어 밸브(25)의 개폐와, 상기 배기 유량 조정 밸브(26)의 개방도가 제어되도록 되어 있다.

상기 챔버(15)에는 질소 가스 등의 프로세스 가스를 공급하는 가스 공급관(31)이 접속되어 있다. 이 가스 공급관(31)에는 상기 프로세스 가스의 공급량을 제어하는 급기(給氣) 유량 제어 밸브(32) 및 개폐 밸브(33)가 설치되어 있다.

상기 가스 공급관(31)의 선단은 챔버(15) 내에 돌출하고, 거기에는 가스 공급 노즐(34)이 접속되어 있다. 자세한 것은 도시하지 않지만, 상기 가스 공급 노즐(34)은 중공(中空)의 원반형으로서, 그 판면에는 복수개의 노즐공이 개구 형성되어 있다. 그에 따라 프로세스 가스를 상기 챔버(15) 내에 균일하게 공급할 수 있도록 되어 있다.

다음에, 상기 구성의 건조 처리 유닛(9)에 의해 세정 처리된 기판 W를 건조 처리할 때의 작용에 대하여 설명한다.

도 3은 챔버(15)에 대한 기판 W의 공급, 개폐 제어 밸브(25)의 개폐, 배기 펌프(24)의 작동 및 프로세스 가스의 공급을 나타낸 타임 차트이다. 도 4의 그래프 A는 배기 펌프(24)에 의해 배기되는 챔버(15) 내의 단위 시간당의 배기량과 시간과의 관계를 나타내고, 그래프 B는 급기 유량 제어 밸브(32)에 의해 제어되는 프로세스 가스의 공급량과 시간과의 관계를 나타내고 있다.

챔버(15) 내에는 시간 T1에서 기판 W가 공급되지만, 그 전의 시간 T0으로부터 프로세스 가스가 공급되어 있다. 또, 배기 펌프(24)는 작동하고 있지만, 개폐 제어 밸브(25)가 닫혀 있으므로, 챔버(15) 내에는 배기 펌프(24)에 의한 배기가 작용하고 있지 않다. 즉, 챔버(15) 내는 감압되어 있지 않다.

시간 T1에서 기판 W가 챔버(15)에 공급되면, 개폐 제어 밸브(25)가 개방되는 동시에, 배기 유량 조정 밸브(26)가 소정의 개방도로부터 서서히 커지도록 제어되고, 단위 시간당의 배기량이 증가하는 동시에, 급기 유량 제어 밸브(32)가 제어되어, 챔버(15) 내로의 프로세스 가스의 공급량이 서서히 감소된다.

시간 T1에서 기판 W가 챔버(15)에 공급되는 동시에, 히터(17)로의 통전이 개시되고, 챔버(15) 내가 설정 온도로 되도록 가열된다. 그리고, 히터(17)에 의한 가열은, 기판 W를 챔버(15)에 공급하기 전부터 행하도록 해도 된다.

상기 개폐 제어 밸브(25)가 개방되어 챔버(15) 내의 감압이 개시된 시간 T1에서는, 이 챔버(15) 내로의 프로세스 가스의 단위 시간당의 공급량은 Q1에 달하고 있고, 그에 따라 챔버(15) 내의 압력은 대기압보다 높은 압력으로 상승하고 있다.

그리고, 챔버(15)의 압력은 압력 센서(28)에 의해 검출된다. 그리고, 챔버(15) 내의 압력이 미리 설정된 압력으로 되면, 챔버(15) 내의 압력이 그 이상, 상승하지 않도록, 프로세스 가스의 공급이 제어된다.

기판 W를 챔버(15)에 공급한 시간 T1에서 개폐 제어 밸브(25)가 개방되어 챔버(15) 내의 감압이 개시되면, 감압 개시 시에는 챔버(15) 내의 기체가 급격하게 배출된다. 그러나, 챔버(15) 내에는 프로세스 가스가 압력 센서(28)에 의해 설정된 압력으로 되기까지 공급되어 있다. 그러므로, 감압 개시 시에 챔버(15) 내로부터 프로세스 가스가 급격하게 배출되어도, 챔버(15) 내의 압력은 약간 저하될 뿐, 대폭 저하되지 않는다.

그에 따라 감압 개시 시인, 개폐 제어 밸브(25)의 개방 시에, 챔버(15) 내의 압력이 급격하게 변동되어 난류가 생기지 않으므로, 챔버(15) 내에 침전되거나, 내면에 부착된 파티클이 챔버(15) 내에 산란되어 기판 W에 부착되는 것을 방지할 수 있다.

챔버(15)에 공급되는 프로세스 가스의 공급량은, 도 4의 그래프 B에 나타낸 바와 같이, 챔버(15) 내의 감압이 개시되는 시간 T1으로부터 서서히 감소하고, 소정 시간이 경과하는 시간 T2에서는 단위 시간당의 공급량은 Q2로 된다.

한편, 배기 펌프(24)에 의한 단위 시간당의 배기량은 그래프 A에 나타낸 바와 같이 시간 T1으로부터 서서히 증가하고, 시간 T2의 시점에서는 V1에 도달한다. 이 때의 배기 속도는 배기 유량 조정 밸브(26)의 개방도 조정에 의해 제어된다.

이와 같이, 챔버(15) 내로의 프로세스 가스의 공급량이 서서히 감소하고, 챔버(15) 내의 배기량이 서서히 증대됨으로써, 시간 T2에서는 챔버(15) 내의 압력이 소정의 압력, 즉 기판 W를 건조 처리하는데 적합한 압력까지 저하되게 된다.

시간 T2로부터 시간 T3까지는, 배기 유량 조정 밸브(26)의 개방도에 따른 단위 시간당의 배기량 V1 및 급기 유량 제어 밸브(32)에 의한 프로세스 가스의 단위 시간당의 공급량 Q2가 계속된다. 그에 따라 챔버(15) 내는 소정의 감압 압력으로 유지되므로, 기판 W는 그 감압 압력 하에서 건조 처리된다.

기판 W를 건조 처리하는 동안, 프로세스 가스의 공급은 단위 시간당 Q2의 공급량으로 행해지고, 배기는 공급량 Q2에 알맞는 양인, V1의 배기량으로 행해진다. 그러므로, 건조 처리시에 기판 W로부터 생기는 수증기는, 배기량 V1으로 배기되는 프로세스 가스에 의해 챔버(15) 내로부터 배출되므로 건조 처리가 촉진되게 된다. 또, 그 동안, 챔버(15) 내의 압력은 변동되지 않기 때문에, 챔버(15) 내에 난류가 생겨 파티클이 기판 W에 부착되지 않는다.

이같이 하여, 기판 W의 건조 처리가 종료하면, 시간 T3으로부터 시간 T4에서는 배기 유량 조정 밸브(26)가 서서히 폐쇄되는 동시에, 시간 T4에서는 개폐 제어 밸브(25)가 폐쇄된다. 그에 따라 배기 펌프(24)에 의한 챔버(15) 내의 단위 시간당의 배기량이 V1로부터 서서히 감소하여 0으로 된다. 한편, 프로세스 가스의 공급량은 Q2로부터 서서히 증대하고, 시간 T4에서는 Q1이 된다. 그리고, 챔버(1) 내의 압력이 대기압으로 되고, 그 것이 시간 T5에서 압력 센서(28)에 의해 검출되면, 프로세스 가스의 공급량이 0으로 된다.

이와 같이, 상기 챔버(15) 내의 압력을 대기압으로 되돌릴 때, 챔버(15) 내의 단위 시간당의 배기량을 서서히 감소시키는 동시에, 프로세스 가스의 단위 시간당의 공급량을 서서히 증가시키도록 하고 있다.

그러므로, 챔버(15) 내를 대기압으로 되돌릴 때, 챔버(15) 내의 압력이 급격하게 상승하지 않으므로, 그 때에도 챔버(15) 내에 잔류하는 파티클이 비산되어 기판 W에 부착되는 것을 방지할 수 있다.

그리고, 상기 일실시예에서는 챔버 내의 감압 개시 시 또는 감압 상태로부터 대기압으로 되돌릴 때, 배기 펌프를 작동시킨 채로, 개폐 제어 밸브를 개폐 제어하여 행하도록 했지만, 개폐 제어 밸브를 없애고, 배기 펌프의 발정(發程)을 제어하여 행하도록 해도 된다.

본 발명에 의하면, 챔버 내에 프로세스 가스를 미리 공급하고 나서 감압을 개시하고, 감압을 개시하고 나서 프로세스 가스의 공급량을 서서히 감소시키도록 했다. 그러므로, 감압 개시 시에 챔버 내의 기체의 흐름이나 압력이 급격하게 변동되는 것이 방지되므로, 챔버 내에 잔류하는 파티클이 비산되어 기판에 부착되는 것을 방지할 수 있다.

Claims (7)

1. 기판을 감압(減壓) 분위기 하에서 건조 처리하는 건조 처리 장치로서,

   내부에 상기 기판이 공급되는 챔버와,

   상기 챔버 내에 공급된 기판을 가열하는 가열 수단과,

   상기 챔버 내를 감압하는 감압 수단과,

   상기 챔버 내에 프로세스 가스를 공급하는 가스 공급 수단과,

   상기 감압 수단을 제어하여 상기 챔버 내를 감압하고, 상기 가스 공급 수단을 제어하여 상기 프로세스 가스를 감압 개시 전부터 상기 챔버에 공급하고, 감압을 개시했으면 공급량을 서서히 감소시켜 상기 챔버 내를 감압시키는 제어 장치

   를 구비한 기판의 건조 처리 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 감압 수단에 의해 상기 챔버 내가 소정의 압력으로 감압되었을 때, 상기 제어 장치는 상기 챔버 내에 소정량의 프로세스 가스가 공급되도록 상기 가스 공급 수단을 제어하는 것을 특징으로 하는 기판의 건조 처리 장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 감압 수단에 의한 상기 챔버 내의 감압 상태를 해제할 때, 상기 제어 장치는, 상기 챔버 내로의 프로세스 가스의 공급량이 서서히 증가하도록 상기 가스 공급 수단을 제어하는 것을 특징으로 하는 기판의 건조 처리 장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 감압 수단은, 상기 챔버에 일단이 접속되고 타단에 배기 펌프가 접속된 배기관과, 상기 배기관의 중도부에 설치된 개폐 제어 밸브 및 배기 유량 조정 밸브를 가지고, 상기 배기 유량 조정 밸브의 개방도에 의해 배기 속도를 제어하는 것을 특징으로 하는 기판의 건조 처리 장치.
5. 기판을 감압 분위기 하에서 건조 처리하는 건조 처리 방법으로서,

   상기 기판을 챔버 내에 공급하는 공정과,

   상기 챔버 내에 공급된 기판을 가열하는 공정과,

   상기 챔버 내에 미리 프로세스 가스를 공급하고 나서 상기 챔버 내를 감압하는 공정과,

   상기 챔버 내를 감압하기 시작하고 나서 소정의 압력으로 저하되기까지의 사이에 상기 챔버 내에 공급되는 프로세스 가스의 유량을 서서히 감소시키는 공정

   을 포함하는 기판의 건조 처리 방법.
6. 제5항에 있어서,

   상기 챔버 내를 감압하기 전에 상기 챔버 내의 압력이 대기압 이상으로 되기까지 프로세스 가스를 공급하는 것을 특징으로 하는 기판의 건조 처리 방법.
7. 제5항에 있어서,

   상기 챔버 내의 감압 상태를 해제할 때, 상기 챔버 내로의 프로세스 가스의 공급량을 서서히 증가시키는 것을 특징으로 하는 기판의 건조 처리 방법.

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