KR102326458B1 - 처리 가스 발생 장치, 처리 가스 발생 방법, 기판 처리 방법 및 기억 매체 - Google Patents

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Abstract

[과제] 기판에 안정된 양의 처리 가스를 공급하는 것이 가능한 처리 가스 발생 장치, 처리 가스 발생 방법 등을 제공한다.
[해결수단] 처리 가스 발생 장치(3)는, 원료액 탱크(31, 32)에 수용된 원료액(8)에, 캐리어 가스 공급부(33, 331)로부터 공급된 캐리어 가스를 버블링하여 처리 가스를 발생시켜, 원료액(8)(액상부)의 상방측의 기상부로부터 취출부(301)를 통해, 버블링에 의해 발생한 처리 가스를 취출한다. 제1 온도 조정부(34)는, 액상부의 온도 조정을 행하고, 제2 온도 조정부(35)는, 기상부의 온도가 상기 액상부의 온도보다 높아지도록, 그 기상부의 온도 조정을 행한다.

Description

처리 가스 발생 장치, 처리 가스 발생 방법, 기판 처리 방법 및 기억 매체{PROCESSING GAS GENERATING APPARATUS, PROCESSING GAS GENERATING METHOD, SUBSTRATE PROCESSING METHOD, AND STORAGE MEDIUM}
본 발명은, 기판을 처리하기 위한 처리 가스를 발생시키는 기술에 관한 것이다.
반도체 제조 공정의 하나인 포토리소그래피 공정에 있어서는, 기판인 반도체 웨이퍼(이하, 웨이퍼라고 함)의 표면에 레지스트를 막형으로 도포하고, 얻어진 레지스트막을 정해진 패턴으로 노광한 후에 현상하여 레지스트 패턴을 형성한다.
이 포토리소그래피 공정에 있어서, 현상액에 의해 현상된 레지스트 패턴의 표면에는 미세한 요철이 존재하고, 후단의 에칭 공정에서 에칭 처리를 행할 때에, 이 요철이 패턴의 선폭의 균일성에 악영향을 미치는 경우가 있다. 이 때문에, 레지스트 패턴의 러프니스(LER : Line Edge Roughness)나 패턴 선폭의 불균일(LWR : Line Width Roughness)을 개선하는 스무딩 처리가 제안되어 있다.
스무딩 처리는, 레지스트를 용해하는 것이 가능한 유기 용제 증기의 분위기에 레지스트 패턴을 노출시켜, 상기 용제 증기로 레지스트 패턴의 표층부를 팽윤시키는 처리이다. 이에 따라, 상기 표층부의 요철이 유기 용제에 용해되어 평활화되어 패턴 표면의 거칠기가 개선된다. 그 후, 가열 처리를 실시함으로써, 유기 용제를 휘발시켜 제거한다.
여기서 특허문헌 1에는, 히터를 구비한 저류 탱크 내에 저류된 액체 용제 내에 질소 가스를 버블링하여, 기화한 용제 증기를 스무딩 처리가 행해지는 케이스를 향해서 공급하는 용제 증기 공급원이 기재되어 있다. 그러나, 질소 가스에 의해 저류 탱크 내의 용제 증기가 냉각되어 액체 용제의 온도보다 낮아지면, 증기 중의 용제가 다시 액체로 되돌아가 버려 기판에 공급되는 용제 증기의 농도가 변동하는 요인이 된다.
특허문헌 1 : 일본 특허 공개 제2009-147261호 공보 : 단락 0047, 0049, 도 8
본 발명은 이러한 사정하에 이루어진 것으로, 그 목적은, 기판에 안정된 양의 처리 가스를 공급하는 것이 가능한 처리 가스 발생 장치, 처리 가스 발생 방법, 기판 처리 방법 및 상기 처리 가스 발생 방법을 기억한 기억 매체를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 처리 가스 발생 장치는, 원료액에 캐리어 가스를 버블링하여 처리 가스를 발생시키는 처리 가스 발생 장치에 있어서,
원료액을 수용하는 원료액 탱크와,
상기 원료액 탱크 내의 원료액에 캐리어 가스를 공급하는 캐리어 가스 공급부와,
상기 원료액 탱크 내의 원료액이 수용되어 있는 영역인 액상부(液相部)의 상방측의 기상부(氣相部)로부터, 버블링에 의해 발생한 처리 가스를 취출하기 위한 취출부(取出部)와,
상기 액상부의 온도 조정을 행하는 제1 온도 조정부와,
상기 기상부의 온도가 상기 액상부의 온도보다 높아지도록, 그 기상부의 온도 조정을 행하는 제2 온도 조정부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 처리 가스 발생 장치는, 이하의 구성을 구비하고 있어도 좋다.
(a) 상기 원료액 탱크 내에 원료액을 공급하는 원료액 공급부를 구비하고, 상기 원료액 공급부는, 그 원료액 탱크에 공급되는 원료액의 온도가 상기 액상부의 온도에 근접하도록 원료액의 온도를 조정하는 원료액 온도 조정부를 구비하는 것.
(b) (a)의 원료액 온도 조정부는, 상기 원료액 탱크의 외부에서, 원료액의 온도를 상기 액상부의 온도에 근접하게 하는 예비 온도 조정부를 구비하는 것. 상기 원료액 공급부는, 상기 원료액 탱크에 공급되는 원료액이 흐르는 공급 배관을 구비하고, 상기 예비 온도 조정부는, 상기 제1 온도 조정부를 이용하여, 상기 공급 배관을 흐르는 원료액의 온도를 상기 액상부의 온도에 근접하게 하도록 구성되어 있는 것.
(c) (a)의 상기 원료액 공급부는, 상기 원료액 탱크에 공급되는 원료액이 흐르는 공급 배관을 구비하고, 상기 원료액 온도 조정부는, 상기 액상부의 원료액에 침지된 상태로 배치된 상기 공급 배관의 말단부측에 의해 구성되고, 그 공급 배관 내의 원료액과 상기 액상부와의 열교환을 행하여, 그 원료액 탱크에 공급되는 원료액의 온도를 상기 액상부의 온도에 근접하게 하기 위한 열교환부를 구비하는 것. 상기 열교환부를 구성하는 상기 공급 배관의 말단측은, 상기 원료액 탱크 내에서 상하 방향으로 신장되는 나선형으로 형성되어 있는 것. 또한 상기 열교환부를 구성하는 상기 공급 배관의 말단측은 수지제인 것.
(d) 상기 액상부의 온도를 검출하는 액상 온도 검출부와, 상기 기상부의 온도를 검출하는 기상(氣相) 온도 검출부를 구비하고, 상기 제1 온도 조정부는, 상기 액상 온도 검출부의 검출 온도가 상기 액상부의 온도 설정치인 제1 온도가 되도록 온도 조정을 행하고, 상기 제2 온도 조정부는, 상기 기상 온도 검출부의 검출 온도가 상기 기상부의 온도 설정치인 제2 온도가 되도록 온도 조정을 행하는 것.
(e) 상기 제1 온도 조정부는, 상기 원료액 탱크의 측면 또는 저면 중 적어도 한쪽을 통해 상기 액상부의 온도 조정을 행하고, 상기 제2 온도 조정부는, 상기 원료액 탱크의 상면을 통해 상기 기상부의 온도 조정을 행하는 것.
(f) 상기 액상부의 액면의 높이 위치를 검출하는 액면계를 구비하고, 상기 원료액 공급부는, 상기 액면계에 의해 검출된 액면의 높이 위치가 미리 설정된 하한 위치에 도달하면, 원료액 탱크에 대한 원료액의 공급을 실행하는 것.
본 발명은, 원료액 탱크에 수용된 원료액에 캐리어 가스를 버블링하여 발생한 처리 가스를 취출함에 있어서, 기상부의 온도가 액상부의 온도보다 높아지도록 온도 조정을 행하기 때문에, 처리 가스의 온도 저하에 따르는 원료의 재액화를 억제하여, 안정된 양의 처리 가스를 기판에 공급할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 용제 증기 발생 장치를 구비한 용제 증기의 공급 계통도이다.
도 2는 상기 용제 증기 발생 장치의 구성을 나타내는 종단 측면도이다.
도 3은 상기 용제 증기 발생 장치에 설치되어 있는 덮개부의 일부 파단(破斷) 평면도이다.
도 4는 상기 용제 증기 발생 장치에 설치되어 있는 1차 가열부의 일부 파단 사시도이다.
도 5는 상기 용제 증기 발생 장치에 의해 용제 증기를 기화하는 동작에 관한 설명도이다.
도 6은 상기 용제 증기 발생 장치에 액체 용제를 보충하는 동작에 관한 제1 설명도이다.
도 7은 상기 용제 증기 발생 장치에 액체 용제를 보충하는 동작에 관한 제2 설명도이다.
도 8은 상기 용제 증기 발생 장치에 액체 용제를 보충하는 동작에 관한 제3 설명도이다.
도 9는 상기 용제 증기 발생 장치에 액체 용제를 보충하는 동작에 관한 제4 설명도이다.
도 10은 상기 용제 증기의 공급 계통을 구비하는 도포, 현상 장치의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 11은 상기 도포, 현상 장치의 종단 측면도이다.
도 12는 상기 용제 증기 발생 장치에 의해 용제 증기를 기화하는 동작에서의 액상 온도 및 기상 온도의 경시(經時) 변화를 나타내는 설명도이다.
도 13은 상기 용제 증기 발생 장치에 액체 용제를 보충하는 동작에서의 액상 온도의 경시 변화를 나타내는 설명도이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 따른 처리 가스 발생 장치의 일례로서, 현상후의 웨이퍼(W)(기판)에 형성된 레지스트 패턴 표면의 거칠기(예컨대, 기판에 형성된 패턴 마스크의 거칠기)를 개선하는 스무딩 처리를 실행하는 스무딩 처리 장치(1)에 대하여, 처리 가스인 용제 증기를 공급하는 용제 증기 발생 장치(3)에 대한 적용예에 관해 설명한다.
도 1의 공급 계통도에 나타낸 바와 같이, 스무딩 처리 장치(1)에 대해서는 용제 증기 발생 장치(3) 내에서 원료액인 액체 용제(8)를 버블링하여 얻어진 용제 증기가 공급된다. 이 용제 증기 발생 장치(3)에 대해서는, 용제 가열부(4)에 의해 미리 가열된 액체 용제(8)가 공급된다.
스무딩 처리 장치(1)는, 상하 방향으로 승강 가능하게 구성된 하부 챔버(13)와, 이 하부 챔버(13)를 상면측으로부터 덮는 상부 챔버(12)의 사이에, 웨이퍼(W)에 대한 스무딩 처리를 실행하기 위한 처리 공간이 형성된다. 하부 챔버(13)에는, 히터를 구비한 가열 플레이트(14)가 설치되고, 이 가열 플레이트(14) 상에 배치된 웨이퍼(W)는, 용제 증기의 비점보다 낮고 노점보다 높은 온도로 가열된다. 그리고, 상부 챔버(12)에 설치된 용제 공급부(11)로부터 용제 증기가 공급되면, 그 용제에 의해 웨이퍼(W)에 형성된 레지스트 패턴이 팽윤하여 스무딩 처리가 실행된다.
가열 플레이트(14)에는, 승강 기구(151)에 의해 승강하는 지지핀(15)이, 웨이퍼(W)의 배치면으로부터 출몰 가능하게 설치되며, 가열 플레이트(14)를 강하시켜 가열 플레이트(14)의 배치면으로부터 지지핀(15)을 돌출시킴으로써, 외부의 반송 기구(예컨대, 후술하는 반송 아암(A1))와의 사이에서, 반입 반출시의 웨이퍼(W)의 전달이 행해진다.
또한 전술한 용제 공급부(11)는, 예컨대 용제 증기를 확산시키는 공간의 하면에, 다수의 토출 구멍을 구비한 분산판을 설치한 샤워 헤드 구조로 되어 있고, 이 확산 공간에 대하여 용제 증기 공급 유로(203)로부터 용제 증기가 공급된다.
용제 증기 공급 유로(203)에는, 용제 증기 내의 파티클을 제거하는 필터부(22)가 설치되고, 그 기단부(基端部)는, 용제 증기 발생 장치(3)로부터 용제 증기를 취출하는 용제 증기 발출(拔出) 유로(301)에 접속되어 있다. 용제 증기 발출 유로(301)는, 본 예의 취출부에 해당한다.
또한 용제 증기 공급 유로(203)에는, 웨이퍼(W)의 스무딩 처리 종료후에 스무딩 처리 장치(1)의 처리 공간 내의 용제 증기를 도시하지 않은 배기로를 향해 배기하기 위해, 처리 공간에 퍼지 가스를 공급하는 퍼지 가스 공급 유로(202)에 접속되어 있다. 퍼지 가스 공급 유로(202)는 퍼지 가스로서 불활성 가스인 질소 가스를 공급하는 퍼지 가스 공급부(23)에 접속되고, 퍼지 가스 공급부(23)의 하류측의 퍼지 가스 공급 유로(202) 상에는 개폐 밸브(303)가 설치되어 있다.
용제 증기 공급 유로(203)나 퍼지 가스 공급 유로(202), 이들에 개설된 각종 기기(22, 303)에는, 용제 증기 공급 유로(203)를 흐르는 용제 증기의 온도나, 용제 증기 공급 유로(203)에 공급되는 퍼지 가스의 온도가, 용제 증기 발생 장치(3)로부터 공급되는 용제 증기의 노점 온도보다 높아지도록 가열을 행하는 테이프 히터 등의 도시하지 않은 가열부가 설치되어 있다(도 1에 파선으로 둘러싼 상태로 도시됨). 또한, 용제 증기 발출 유로(301)에도 용제 증기를 가열하는 기구가 설치되어 있지만, 그 구성에 관해서는 후술한다.
또한 용제 증기 발출 유로(301)는, 개폐 밸브(302)를 통해 용제 증기 발생 장치(3)에 접속되고, 이들 용제 증기 발생 장치(3)와 개폐 밸브(302) 사이에 위치하는 용제 증기 발출 유로(301)로부터는 용제 증기 발생 장치(3) 내의 기상 분위기를 외부로 배기하기 위해 설치되고, 개폐 밸브(21)를 구비한 배기 유로(201)가 분기되어 있다.
용제 증기 발생 장치(3)는, 용제 용기(31) 내에 수용된 액체 용제(8)에 대하여, 버블링 노즐(33)로부터 공급되는 캐리어 가스를 버블링하여 용제 증기를 발생시킨다. 이 용제 용기(31)에 대해서는 액체 용제 공급로(401)로부터 액체 용제(8)가 공급되며, 이 액체 용제 공급로(401)에는 미리 액체 용제(8)의 온도 조정(가열)을 행하기 위한 용제 가열부(4)가 설치되어 있다. 이들 용제 증기 발생 장치(3)나 용제 가열부(4)의 구성에 관해서는, 후단(後段)에서 상세히 설명한다.
액체 용제 공급로(401)의 기단부는, 교체 가능한 용제 보틀(5)에 수용된 액체 용제(8)에 삽입되어 있다. 용제 보틀(5)은 압송 가스 공급로(501)와 접속되어 있고, 압송 가스 공급부(51)로부터 압송용 가스로서 예컨대 질소 가스가 공급되며, 이에 따라 용제 보틀(5)로부터 용제 증기 발생 장치(3)로 액체 용제(8)가 송액된다. 용제 보틀(5)이나 액체 용제 공급로(401)는, 본 예의 원료액 공급부에 해당한다.
스무딩 처리에 이용되는 유기 용제의 예로는, 아세톤, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(PGMEA), 이소프로필알콜, 시클로헥사논, 프로필렌글리콜모노메틸에테르(PGME), γ-부틸락톤, 피리딘, 크실렌, N-메틸-2-피롤리디논(NMP), 부탄올, 락트산에틸, 에탄올, 2-헵타논, 아세트산부틸, 메틸이소부틸케톤, 디에틸에테르, 아니솔 등을 들 수 있다.
다음으로, 도 2 ∼ 도 4를 참조하면서 용제 증기 발생 장치(3), 용제 가열부(4)의 상세한 구성에 관해 설명한다.
도 2의 종단 측면도에 일례를 나타낸 바와 같이, 용제 증기 발생 장치(3)는, 액체 용제(8)를 수용하는 용제 용기(31)와, 이 용제 용기(31)의 상면측에 형성된 개구부(310)를 막는 덮개(32)를 구비한다. 이들 용제 용기(31), 덮개(32)는 외부로부터 구획된 원료액 탱크를 구성하고 있다.
예컨대 용제 용기(31)는, 스테인리스강 등의 금속 부재를 세로로 긴 원통형으로 형성하여 구성되며, 상면측의 개구부(310)의 주위에는, 도시하지 않은 볼트에 의해 덮개(32)를 용제 용기(31)에 체결하기 위한 플랜지부(311)가 설치되어 있다. 한편, 용제 용기(31)의 저면측의 저판부(312)에는, 후술하는 버블링 노즐(33)을 배치하기 위한 오목부가 형성되어 있다. 또한 용제 용기(31)의 측벽면에는, 액체 용제(8)를 가열하는 후술하는 탱크 가열부(34)로부터의 전열성을 높이기 위해, 수밀리미터, 본 예에서는 5 밀리미터 정도의, 다른 부위보다 비교적 얇은 금속 부재가 이용되고 있다.
버블링 노즐(33)은, 용제 용기(31) 내에 버블링용 캐리어 가스를 공급하는 역할을 한다. 예컨대 버블링 노즐(33)은, 내부가 공동(空洞)이며 편평한 원판의 상면측에, 그 면으로부터 캐리어 가스를 분산하여 공급하는 분산판을 설치한 구조로 되어 있다. 분산판은, 금속이나 플라스틱제의 판재에 다수의 작은 구멍을 분산하여 형성한 구성으로 해도 좋고, 다공질 세라믹 등의 다공체에 의해 구성해도 좋다.
버블링 노즐(33)에는 캐리어 가스 공급로(331)가 접속되고, 그 기단부는 캐리어 가스로서 불활성 가스인 질소 가스를 공급하는 캐리어 가스 공급부(332)에 접속되어 있다(도 1).
도 2에 나타낸 바와 같이 덮개(32)는, 스테인리스강 등의 금속 부재에 의해 구성되며, 그 하면에는 용제 용기(31)의 개구부(310)에 연통하는 오목부(320)가 형성되어 있다.
또한 도 3의 일부 파단 평면도에 나타낸 바와 같이, 본 덮개(32)의 내부에는, 도 1에서 설명한 용제 증기 발출 유로(301)나, 배기 유로(201), 용제 증기 공급 유로(203)의 일부를 이루는 홈부(30a ∼ 30d)가 절삭 가공 등에 의해 형성되어 있다.
상세히 설명하면, 덮개(32)에는, 전술한 오목부(320)를 향해서 개구되고, 용제 증기 발출 유로(301)가 되는 홈부(30a)가 형성되어 있다. 이 홈부(30a)로부터는, 용제 증기 발생 장치(3) 내의 기체를 외부를 향해서 배기하기 위한 배기 유로(201)가 되는 홈부(30b)가 분기되고, 그 홈부(30b)는 개폐 밸브(21)를 구비한 배관에 접속되어 있다.
한편, 배기 유로(201)(홈부(30b))와 분기된 용제 증기 발출 유로(301)(홈부30a)는, 개폐 밸브(302)의 밸브체(304a)를 수용한 밸브실(30e)에 접속되어 있다.
밸브실(30e)의 측벽면에는, 밸브체(304a)에 의해 개폐되는 밸브 시트가 형성되고, 이 밸브 시트에는 용제 증기 공급 유로(203)가 되는 홈부(30c)가 접속되어 있다. 이 용제 증기 공급 유로(203)(홈부(30c))는, 덮개(32)를 상면에서 봤을 때, 그 덮개(32)의 한변을 따라서 신장되도록 형성되고, 덮개(32)의 단부 부근에서 유로 방향을 하방측으로 변경한다. 그 후, 그 홈부(30c)는, 덮개(32)나 용제 용기(31)의 플랜지부(311)를 관통하여 용제 증기 공급 유로(203)의 배관 부재에 접속되어 있다.
또한, 용제 증기 발출 유로(301)와의 접속부인 밸브실(30e)과, 유로 방향이 하방측으로 변하는 위치 사이의 용제 증기 공급 유로(203)(홈부(30c))로부터는, 퍼지 가스 공급 유로(202)가 되는 홈부(30d)가 분기되어 있다. 이 홈부(30d)는 개폐 밸브(303)의 밸브체(304b)를 수용한 밸브실(30f)에 접속되어 있다. 이 밸브실(30f)에는, 퍼지 가스 공급 유로(202)를 구성하는 배관이, 예컨대 덮개(32)의 상면측으로부터 접속되고, 퍼지 가스 공급부(23)(도 1 참조)로부터 퍼지 가스인 질소 가스를 수용하고, 용제 증기 공급 유로(203)를 통해 스무딩 처리 장치(1)에 공급할 수 있다.
이상에 설명한 바와 같이 본 예의 용제 증기 발생 장치(3)는, 각 유로(301, 201, 202, 203)의 일부를 구성하는 홈부(30a ∼ 30d)가 덮개(32)의 내부에 형성되어 있다. 또한, 이들 유로(301, 201, 202, 203)의 접속, 분리를 행하는 밸브체(304a, 304b)도 덮개(32) 내에 수용되어 있다. 이에 따라, 유로(301, 201, 202, 203)의 배관이나 그 개폐 밸브(302, 303) 전체를 외부에 부착하는 경우와 비교해서 용제 증기 발생 장치(3)의 사이즈를 소형화할 수 있다.
또한 도 2, 도 3에 나타낸 바와 같이, 덮개(32)에는 용제 용기(31) 내의 액체 용제(8)(액상부)의 온도를 검출하는 액상 온도 검출부(37a), 및 용제 증기(기상부)의 온도를 검출하는 기상 온도 검출부(37b)나, 액체 용제(8)의 액면의 높이 위치를 검출하는 액면계(38)가 용제 용기(31) 내를 향해서 삽입되어 있다.
여기서 도 2에 나타낸 바와 같이 액면계(38)에는, 후술하는 제어부(6)를 향해서, 액체 용제(8)의 액면의 높이 위치를 나타내는 전기 신호를 출력하는 출력부(381)가 접속되어 있다. 본 예의 액면계(38)에 있어서는, 용제 보틀(5)로부터의 액체 용제(8)의 보충 개시, 보충 정지를 실행하는 위치에 대응하는 「HL 오프」, 「HL 온」 위치, 및 액면 위치 오버 또는 액없음의 알람을 울림과 함께, 용제 증기 발생 장치(3)의 가동을 정지하는 「HH」, 「LL」 위치가 각각 설정되어 있다.
또한 전술한 용제 증기 발생 장치(3)는, 액체 용제(8)를 기화시킬 때의 용제 용기(31) 내의 온도 변화를 억제하여, 안정적으로 용제 증기를 발생시키기 위해서 용제 용기(31), 덮개(32)를 통해 액상부, 기상부를 각각 독립적으로 가열하는 탱크 가열부(34) 및 덮개 가열부(35)를 구비한다. 또한, 용제 보틀(5)로부터의 액체 용제(8)의 보충시의 액상부의 온도 변동을 억제하기 위한 용제 가열부(4)를 구비한다.
이하, 이들 기기의 상세한 구성에 관해 설명한다.
탱크 가열부(34)는, 원통형으로 형성된 용제 용기(31)의 본체 부분의 측벽면 및 저벽면을 덮는 각통형상의 히터 블록으로서 구성되어 있다. 탱크 가열부(34)는, 예컨대 알루미늄제의 본체에, 카트리지 히터 등으로 이루어진 복수의 히터(341)가 매설된 구조로 되어 있다. 히터(341)에는, 전력 공급부(342)로부터 전력이 공급되고, 그 전력 공급부(342)는, 액상 온도 검출부(37a)에 의한 액상부의 온도 검출 결과에 기초하여 액상부의 온도가 정해진 목표 온도(예컨대, 70℃)가 되도록 공급 전력을 증감시킨다.
탱크 가열부(34)는, 본 예의 제1 온도 조정부에 해당하고, 액상부의 목표 온도는 제1 온도에 해당한다.
또 탱크 가열부(34)는, 용제 용기(31)의 측벽 및 저벽의 양쪽을 가열하도록 구성하는 경우로 한정되지 않고, 이들 측벽, 저벽 중 적어도 한쪽을 통해 액상(液相)을 가열하는 구성으로 해도 좋다.
또한 용제 용기(31)의 하면에는, 방열용 복수의 방열핀(361)을 구비하는 방열부(36)가 설치되어 있다. 방열부(36)에 대해서는, 도시하지 않은 냉각 공기 공급부로부터 냉각용 공기를 분무하는 것이 가능하며, 예컨대 용제 증기 발생 장치(3)의 운전 정지시에 탱크 가열부(34)나 용제 용기(31) 내부의 액체 용제(8)를 신속하게 냉각시킬 수 있다.
한편, 도 2에 나타낸 바와 같이, 덮개 가열부(35)는 덮개(32)의 상면측을 덮는 히터 블록으로서 구성되어 있다. 덮개 가열부(35)는, 판형으로 형성된 알루미늄제의 본체에, 카트리지 히터 등으로 이루어진 복수의 히터(351)가 매설되어 있다. 히터(351)에는, 전력 공급부(352)로부터 전력이 공급되고, 그 전력 공급부(352)는, 기상 온도 검출부(37b)의 온도 검출 결과에 기초하여 기상부의 온도가 정해진 목표 온도(예컨대, 73℃)가 되도록 공급 전력을 증감시킨다.
덮개 가열부(35)는, 본 예의 제2 온도 조정부에 해당하고, 용제 증기의 목표 온도는 제2 온도에 해당한다. 또한, 용제 증기의 목표 온도인 제2 온도는, 액체 용제(8)의 목표 온도인 제1 온도보다 높은 값으로 설정되어 있다. 또한 덮개 가열부(35)는, 덮개(32)의 내부에 형성된 용제 증기 발출 유로(301)나 용제 증기 공급 유로(203)를 가열하는 가열부로서의 역할도 한다.
다음으로 용제 가열부(4)의 구성에 관해 설명하면, 도 2에 나타낸 바와 같이 용제 가열부(4)는, 용제 용기(31)의 외부에서 액체 용제(8)를 예열하는 예비 가열부(41)와, 용제 용기(31) 내의 액체 용제(8) 사이의 열교환에 의해 용제 용기(31)에 공급되는 액체 용제(8)의 온도를 용제 용기(31) 내의 액체 용제(8)의 온도에 근접하게 하는 열교환부(42)를 구비한다. 또 도시의 편의상, 도 1에 있어서는 이들 예비 가열부(41), 열교환부(42)를 통합하여 용제 가열부(4)로서 나타낸다. 용제 가열부(4)는, 본 예의 원료액 온도 조정부에 해당한다.
도 2, 도 4에 나타낸 바와 같이, 예비 가열부(41)는, 전술한 액체 용제 공급로(401)의 일부를 구성하는 예컨대 PFA 등의 불소 수지제의 공급 배관을 소용돌이형, 예컨대 극좌표로 나타냈을 때 r=aθ로 표시되는 아르키메데스 소용돌이형으로 감은 소용돌이 배관(401a)을 구비한다. 소용돌이 배관(401a)은, 직경 방향의 내측과 외측에 나열된 소용돌이 배관(401a)의 관벽끼리 접해 있어, 소용돌이 배관(401a) 내의 액체 용제(8)가 이들 배관의 벽면을 통해서도 열의 전달을 행할 수 있다.
본 예의 예비 가열부(41)는, 직경 방향 외측으로부터 내측을 향해서 액체 용제(8)가 흐르는 소용돌이 배관(401a)(도 2를 바라봤을 때 좌측에 배치되어 있음)과, 직경 방향 내측으로부터 외측을 향해서 액체 용제(8)가 흐르는 소용돌이 배관(401a)이 직렬로 접속되고, 이들 2개의 소용돌이 배관(401a)이 공통의 케이스(411) 내에 저장되어 있다. 케이스(411)는, 예컨대 알루미늄제의 박판으로 구성되며, 용제 용기(31)에 설치된 각통형상의 탱크 가열부(34)의 일면에 접하도록 설치되어 있다. 이에 따라 예비 가열부(41)는, 탱크 가열부(34)를 이용하여 소용돌이 배관(401a) 내의 액체 용제(8)를 가열할 수 있다.
여기서 케이스(411) 내에 저장되어 있는 소용돌이 배관(401a)의 용량은, 「HL 오프」의 위치(하한 위치)까지 저하된 용제 용기(31) 내의 액체 용제(8)를, 「HL 온」의 높이 위치까지 보충하는 양에 해당하는 양이나, 그 이상의 용량을 구비한다. 상온(예컨대, 23℃)에서 공급된 액체 용제(8)는, 이 예비 가열부(41)에 의해 53℃ 정도로까지 가열되고 나서 후단의 열교환부(42)에 공급된다. 예비 가열부(41)는 본 예의 예비 온도 조정부에 해당한다.
전술한 예비 가열부(41)를 나온 액체 용제 공급로(401)는, 용제 용기(31) 내에 배치된 열교환부(42)에 접속되어 있다. 열교환부(42)는, 액체 용제 공급로(401)의 말단부측을 구성하며, 불소 수지 등 열전도율이 낮은 부재로 이루어진 배관 부재를 하방측으로부터 상방측을 향해서 나선형으로 감은 구성으로 되어 있다. 이 열교환부(42)를 구성하는 나선형의 배관(나선 배관(401b))은, 원통형상으로 형성된 용제 용기(31)의 내부 공간에 배치되고, 그 내부 공간의 하단부 근방 위치로부터, 상기 내부 공간의 높이의 3분의 2 정도의 높이 위치까지의 영역에 걸쳐, 나선의 축이 상하 방향으로 향하도록 배치되어 있다.
나선 배관(401b)의 상단은, 용제 용기(31) 내의 공간을 향해서 개구되어 있고, 예비 가열부(41)(소용돌이 배관(401a)), 열교환부(42)(나선 배관(401b))를 통과하여 흐른 액체 용제(8)는, 이 개구를 통해 용제 용기(31) 내에 흘러내린다. 여기서, 전술한 액면계(38)에 설정되어 있는 전술한 「HL 온」 위치는, 나선 배관(401b)의 개구부의 하방측 근방 위치로 설정되어 있다. 또한 액상 온도 검출부(37a)는, 열교환부(42)의 내측의 하부측 근방에서의 액상부의 온도를 검출하는 위치에 배치되어 있다. 한편, 기상 온도 검출부(37b)는, 열교환부(42)의 상방측에 설정된 전술한 「HH」 위치보다 상방측의 기상부의 온도를 검출하는 위치에 배치되어 있다.
나선 배관(401b)의 용량은, 「HL 오프」의 위치까지 저하된 용제 용기(31) 내의 액체 용제(8)를, 「HL 온」의 높이 위치까지 보충하는 양에 해당하는 양이나, 그 이상으로서, 소용돌이 배관(401a)과 동일한 정도의 용량으로 조절되어 있다.
전술한 상태에서 열교환부(42)가 배치된 용제 용기(31) 내에 액체 용제(8)를 채우고, 그 액면의 높이 위치가 「HL 온 - HL 오프」 위치의 사이를 오르내리도록 액체 용제(8)를 보충하면, 열교환부(42)의 하부측은 항상 액상부 내에 침지된 상태가 된다. 그 결과, 예비 가열부(41)에 의해 예열된 후, 열교환부(42)의 나선 배관(401b)에 공급된 액체 용제(8)는, 나선 배관(401b)의 관벽을 통해 액상부의 액체 용제(8)에 의해 가열되게 된다.
또한 도 2에 나타낸 바와 같이, 열교환부(42)에 있어서는, 용제 용기(31) 내의 액체 용제(8)가 유동하기 쉬워지도록, 상하로 나열된 나선 배관(401b)의 관벽 사이에 간극이 형성되어 있다.
도 1, 도 2에 나타낸 바와 같이, 용제 증기 발생 장치(3)나 스무딩 처리 장치(1), 용제 증기의 공급 계통에 설치되어 있는 각 기기는, 제어부(6)에 접속되어 있다. 제어부(6)는 도시하지 않은 CPU와 기억부를 구비한 컴퓨터로 이루어지고, 기억부에는 용제 증기 발생 장치(3)나 스무딩 처리 장치(1)의 동작 등에 관한 단계(명령)군이 짜여진 프로그램이 기록되어 있다. 이 프로그램은, 예컨대 하드디스크, 컴팩트디스크, 마그넷 옵티컬 디스크, 메모리 카드 등의 기억 매체에 저장되고, 거기에서 컴퓨터에 인스톨된다.
이하, 전술한 용제 증기 발생 장치(3)의 작용에 관해 도 5 ∼ 도 9를 참조하면서 설명한다. 도 5는, 용제 증기 발생 장치(3)에 의해 용제 증기를 발생시키는 동작에 관한 설명도이고, 도 6 ∼ 도 9는, 용제 용기(31)에 액체 용제(8)를 보충하는 동작에 관한 설명도이다. 또, 도 5 ∼ 도 9에 있어서는, 액상 온도 검출부(37a), 기상 온도 검출부(37b)나 액면계(38), 방열부(36) 등의 기재를 적절하게 생략하고, 용제 증기 발출 유로(301)의 형상도 간략화하여 나타낸다.
우선, 용제 증기를 발생시키는 동작에 관해 설명하면, 스무딩 처리 장치(1)에 의해 웨이퍼(W)의 스무딩 처리를 실행하는 타이밍이 되면, 용제 용기(31) 내의 액체 용제(8)를 향해서 버블링 노즐(33)로부터 캐리어 가스를 버블링함으로써 용제 증기를 발생시킨다. 용제 증기의 발생은, 액상부에서의 액체 용제(8)의 액면의 높이 위치가 전술한 「HL 온 - HL 오프」의 설정 위치의 범위 내에서 행해진다.
버블링한 캐리어 가스가 액체 용제(8)와 접촉하면, 그 캐리어 가스의 기포 중에 액체 용제(8)가 증발하고, 캐리어 가스와 용제 성분을 포함하는 용제 증기를 얻을 수 있다. 이 용제 증기는, 덮개(32)에 형성된 용제 증기 발출 유로(301)를 통해 용제 용기(31)로부터 취출되고, 용제 증기 공급 유로(203)를 통하여 스무딩 처리 장치(1)에 공급된다.
여기서 용제 용기(31)의 내부는, 그 용제 용기(31)의 측벽면 및 저벽면측으로부터 탱크 가열부(34)에 의해 가열되고 있다. 그러나 후술하는 실시예(도 12)에서 설명하는 바와 같이, 버블링 노즐(33)로부터 예컨대 상온의 캐리어 가스를 공급하면, 열용량이 작은 기상부측의 온도는 급격하게 저하된다. 또한, 용제가 기화할 때에 기화열이 빼앗기는 것에 의해서도 용제 증기의 온도는 저하된다. 그리고, 액상부(액체 용제(8))와 접해 있는 기상부에 있어서는, 용제 증기의 온도가 액체 용제(8)와 동일한 온도로까지 저하되면, 용제 성분의 일부가 다시 액화되어 버린다.
이와 같이, 용제 증기 중의 용제 성분이 액화되면, 용제 증기 공급 유로(203)의 배관 등을 가열하여 이들의 유로 내에서 용제 증기의 결로가 발생하지 않도록 하더라도, 용제 증기의 발생원인 용제 증기 발생 장치(3)에 의해 용제 증기의 농도가 변동해 버린다. 이 때문에, 스무딩 처리 장치(1)에 있어서 각 웨이퍼(W)에 대하여 균일한 스무딩 처리를 실행하는 데에 있어서의 저해 요인이 될 우려가 있다.
따라서 전술한 바와 같이 본 예의 용제 증기 발생 장치(3)에는, 액상부측의 탱크 가열부(34)와, 기상부측의 가열을 행하는 덮개 가열부(35)가 독립적으로 설치되어 있다.
탱크 가열부(34)에 있어서는, 액상 온도 검출부(37a)에 의해 검출된 액상부의 온도가 정해진 목표 온도(70℃)가 되도록, 전력 공급부(342)로부터 공급되는 전력이 증감된다. 한편, 덮개 가열부(35)에 있어서는, 기상 온도 검출부(37b)에 의해 검출된 기상부의 온도가, 액상부의 온도보다 높은 목표 온도(73℃)가 되도록, 전력 공급부(352)로부터 공급되는 전력이 증감된다.
그 결과, 버블링 노즐(33)로부터 온도가 낮은 캐리어 가스를 공급하더라도, 기상부의 온도가 액상부보다 높은 온도로 유지되고, 용제 성분의 재액화를 억제하여, 안정된 농도의 용제 증기를 스무딩 처리 장치(1)에 공급할 수 있다. 또, 용제 증기 발생 장치(3)에 공급하는 캐리어 가스는 상온에서 공급하는 경우에 한정되지 않고, 예컨대 예열기에 의해 액체 용제(8)의 온도에 가까운 온도까지 예열한 상태로 공급해도 좋다. 이 경우에 있어서도, 기화열의 영향에 의해 용제 증기의 온도가 저하되는 것에 따른 용제의 재액화를 억제할 수 있다.
다음으로, 용제 가열부(4)(예비 가열부(41), 열교환부(42))를 이용하여 온도 조정을 행하면서 액체 용제(8)의 보충을 행하는 방법에 관해 설명한다.
용제 증기 발생 장치(3)에서의 용제 증기의 발생량은, 전술한 바와 같이 용제 증기 발생 장치(3) 내에서의 기상부의 온도 변화의 영향을 받아 변동할 우려가 있을 뿐만 아니라, 액상부의 온도 변화에 의해서도 변동할 우려가 있다.
예컨대, 용제 가열부(4)를 설치하지 않고, 용제 보틀(5) 내의 액체 용제(8)(예컨대, 23℃)를 그대로 용제 용기(31)에 공급하면, 액상부의 온도가 급격하게 저하되고, 이에 따라 용제 증기 중의 용제 성분의 농도가 저하된다. 이러한 농도 변화를 피하기 위해서는, 액체 용제(8)의 보충 기간 중에서의 용제 용기(31) 내의 액체 용제(8)의 온도 변화를 예컨대 ±1.0℃의 범위 내로 억제하는 것이 바람직하다.
한편, 용제 증기 발생 장치(3)와는 독립적으로, 액체 용제 공급로(401)를 구성하는 배관에, 별도 히터나 열교환기를 설치하면, 추가의 온도 조정 기구가 필요해질 뿐만 아니라, 이들 기기의 설치 스페이스도 필요해진다. 따라서 본 예의 용제 증기 발생 장치(3)는, 용제 용기(31)에 설치되어 있는 탱크 가열부(34)를 이용하여 액체 용제(8)의 예열을 행하는 구성으로 되어 있다.
예컨대 도 6은, 「HL 온」의 위치까지 보충된 용제 용기(31) 내의 액체 용제(8)가, 웨이퍼(W)의 스무딩 처리에 의해 소비되고, 「HL 오프」의 높이 위치까지 저하된 타이밍을 나타내고 있다. 「HL 온」의 위치까지 보충된 액체 용제(8)는, 예비 가열부(41)나 열교환부(42)에서의 온도 조정을 행하는 데에 있어서 충분히 긴 시간, 예컨대 수시간 ∼ 1일 정도의 시간을 들여 「HL 오프」의 위치까지 소비된다.
이 때문에, 액체 용제(8)의 보충을 시작하기 전의 상태에 있어서, 열교환부(42)(나선 배관(401b)) 내의 액체 용제(8)의 온도는, 액상부의 온도와 거의 동일한 온도로 되어 있다(도 6 중에 우측 위로 향한 사선으로 칠해져 있음). 또한, 탱크 가열부(34)로부터 열을 받아 케이스(411) 내에서 가열되는 예비 가열부(41)(소용돌이 배관(401a)) 내의 액체 용제(8)의 온도에 관해서도, 예비 가열부(41)의 출구의 설계 온도인 예컨대 53℃로 되어 있다(도 6 중에 도트 패턴의 해칭으로 칠해져 있음).
이 상태에서 용제 용기(31) 내의 액체 용제(8)의 액면의 높이가 「HL 오프」의 위치에 도달하면(도 6), 용제 보틀(5)에 압송용 가스를 공급하여 정해진 량의 액체 용제(8)를 용제 증기 발생 장치(3)에 공급한다. 그 결과, 액체 용제 공급로(401)의 말단부측에 설치되어 있는 열교환부(42)(나선 배관(401b))로부터 액상부에 액체 용제(8)가 유입되지만, 열교환부(42) 내의 액체 용제(8)의 온도는, 용제 용기(31) 내의 액체 용제(8)의 온도와 거의 동일하게 되어 있기 때문에, 그 유입에 의해 액상부의 온도는 거의 변동하지 않는다(도 7).
또한 도 7에 나타낸 바와 같이, 나선 배관(401b)의 상류부측에는 새로운 액체 용제(8)가 공급된다(도트 패턴의 해칭으로 칠해져 있음). 이 액체 용제(8)는, 예비 가열부(41)에 의해 예열되어 있기 때문에, 용제 보틀(5)로부터 공급된 액체 용제(8)를 직접 공급하는 경우와 비교해서 나선 배관(401b)의 내측과 외측의 온도차는 작다. 또한, 나선 배관(401b)은 금속과 비교해서 열전도율이 작은 수지에 의해 구성되어 있기 때문에, 액상부로부터 나선 배관(401b) 내의 액체 용제(8)로의 열의 이동은 천천히 진행된다. 이 관점에 있어서도 열교환부(42)에, 액상부보다 낮은 온도의 액체 용제(8)가 공급된 것에 의한 액상부의 온도의 변화폭은 작게 억제된다.
또한, 용제 보틀(5)로부터 공급된 상온의 액체 용제(8)는(도 7 중에 우측 아래로 향한 사선으로 칠해져 있음), 용제 용기(31)의 외부에 배치된 예비 가열부(41)에 진입하고, 용제 용기(31) 내의 액상부와는 접촉하지 않기 때문에, 이것에 의해서도 액상부의 온도의 변동이 억제된다.
이와 같이, 예비 가열부(41)에 새로운 액체 용제(8)를 공급하여, 예비 가열부(41) 내의 액체 용제(8)를 열교환부(42)에 압출하고, 또한 열교환부(42) 내의 액체 용제(8)를 용제 용기(31) 내에 흘러내리게 함으로써, 액상부의 온도의 변동을 억제하면서, 「HL 온」의 위치까지 액체 용제(8)를 보충할 수 있다(도 8). 그리고, 정해진 량의 액체 용제(8)를 보충한 타이밍에 용제 보틀(5)로부터의 액체 용제(8)의 압송을 정지하면, 액상부로부터 공급되는 열에 의해 열교환부(42)(나선 배관(401b)) 내의 액체 용제(8)가 가열되어, 양 액체 용제(8)가 거의 동일한 온도가 된다(도 9). 또한, 탱크 가열부(34)로부터 공급되는 열에 의해 예비 가열부(41)(소용돌이 배관(401a)) 내의 액체 용제(8)가 가열된다(도 9).
전술한 바와 같이 온도의 변동을 억제하면서 용제 용기(31) 내에 액체 용제(8)를 보충함으로써, 예컨대 액체 용제(8)의 보충 기간 중에 캐리어 가스를 버블링하여, 용제 증기를 발생시켰다고 하더라도 용제 증기에 포함되는 용제 성분의 농도 변동을 작게 억제할 수 있다.
여기서 외부로부터 구획된 용제 용기(31) 내에 액체 용제(8)를 보충하는 타이밍이, 용제 증기를 발생시키고 있는 기간 중인 경우에는, 발생한 용제 증기를 스무딩 처리 장치(1)를 향해 공급함으로써 용제 용기(31) 내의 압력 상승은 억제된다. 한편, 용제 증기를 발생시키지 않은 기간 중에 액체 용제(8)의 보충을 행하는 경우에는, 도 7, 도 8에 나타낸 바와 같이 배기 유로(201)의 개폐 밸브(21)를 열어 용제 용기(31) 내의 기체를 외부로 배기하면 된다.
본 실시형태에 따른 용제 증기 발생 장치(3)에 의하면 이하의 효과가 있다. 용제 용기(31)에 수용된 액체 용제(8)에 캐리어 가스를 버블링하여 발생한 용제 증기를 취출함에 있어서, 기상부의 온도가 액상부의 온도보다 높아지도록 온도 조정을 행하기 때문에, 용제 증기의 온도 저하에 따르는 용제의 재액화를 억제하여, 안정된 양의 용제 증기를 웨이퍼(W)에 공급할 수 있다.
여기서, 도 2에 나타낸 용제 증기 발생 장치(3)에 있어서는, 액상 온도 검출부(37a), 기상 온도 검출부(37b)에 의해 검출한 용제 용기(31) 내의 액체 용제(8)의 온도나 용제 증기의 온도에 기초하여, 전력 공급부(342, 352)로부터 탱크 가열부(34), 덮개 가열부(35)에 공급하는 전력을 증감시키는 경우에 관해 설명했다. 단, 이러한 피드백 기구를 설치하는 것은 필수적인 요건은 아니다. 예컨대 용제 증기 발생 장치(3)의 설계 단계에서 용제 용기(31) 내의 용제 증기의 온도가 가장 저하되는 타이밍에서의 그 용제 증기의 온도를 실험 등에 의해 파악해 두고, 그 타이밍에서의 용제 증기의 온도가 액체 용제(8)의 온도를 하회하지 않도록 덮개(32)나 덮개 가열부(35)의 출력을 고정하여 설정해도 좋다.
또한, 용제 가열부(4)에 예비 가열부(41)와 열교환부(42)의 양쪽을 설치하는 것도 필수가 아니며, 액상부의 온도 변화의 허용폭에 따라서 어느 하나만을 설치해도 좋다.
또한, 용제 보틀(5)로부터는 용제 용기(31) 내의 액체 용제(8)보다 저온인 것이 공급되는 경우로 한정되지 않는다. 이 경우에는 예비 가열부(41) 대신에 예컨대 수냉식의 쿨러 등을 설치한 후, 용제 용기(31) 내의 액체 용제(8)에 의해 열교환부(42) 내를 통과하여 흐르는 액체 용제(8)를 냉각시키는 구성으로 해도 좋다.
계속해서, 전술한 스무딩 처리 장치(1)를 삽입한 도포, 현상 장치의 구성예에 관해 도 10, 도 11을 참조하면서 간단히 설명한다.
처리 대상인 웨이퍼(W)를 수용한 캐리어(102)가 도포, 현상 장치의 캐리어 블록(S1)에 설치된 배치대(101)에 배치되면, 전달 아암(C)에 의해 웨이퍼(W)가 취출된다. 취출된 웨이퍼(W)는, 처리 블록(S2)에 설치된 선반 유닛(U2) 내의 전달 모듈(CPL2)에 전달되고, 반송 아암(A2)에 의해 BCT층(B2)에 반입되어, 반사 방지막이 형성된다. 이어서, 웨이퍼(W)는, 선반 유닛(U1)의 전달 모듈(BF2)에 전달되고, 전달 모듈(CPL3) 및 반송 아암(A3)을 통해 COT층(B3)에 반입되어, 레지스트막이 형성된다.
레지스트막 형성후의 웨이퍼(W)는, 반송 아암(A3)에 의해, 선반 유닛(U1)의 전달 모듈(BF3)에 전달된 후, 예컨대 전달 모듈(BF3)→전달 아암(D)→전달 모듈(CPL4)을 통해 반송 아암(A4)에 전달되고, TCT층(B4)에서 레지스트막 위에 반사 방지막이 형성된다. 그 후, 웨이퍼(W)는, 반송 아암(A4)에 의해 전달 모듈(TRS4)에 전달된다. 또 레지스트막 위에 반사 방지막을 형성하지 않는 경우나, 레지스트막 아래에 반사 방지막을 형성하는 대신에, 웨이퍼(W)에 대하여 소수화 처리를 행하는 경우도 있다.
전달 모듈(TRS4)에 전달된 반사 방지막 형성후의 웨이퍼(W)는, 또한 전달 모듈(CPL11)에 전달되고, DEV층(B1) 내의 상부에 설치된 반송 전용의 셔틀 아암(E)에 의해 선반 유닛(U3)의 전달 모듈 CPL(12)에 반송된다. 이어서, 웨이퍼(W)는 인터페이스 블록(S3)에 취입되고, 인터페이스 아암(F)에 의해 노광 장치(S4)에 반송되어, 여기서 정해진 노광 처리가 행해진다. 그 후, 웨이퍼(W)는, 선반 유닛(U3)의 전달 모듈(TRS6)에 배치되어 처리 블록(S2)으로 되돌아간다.
처리 블록(S2)으로 되돌아간 웨이퍼(W)는, DEV층(B1)에서 현상 처리가 행해진 후, 본 예의 스무딩 처리 장치(1)가 설치된 기판 처리부(104)에 반송되어, 여기서 스무딩 처리가 실행된다. 이어서, 그 DEV층(B1) 내에 있어서, 처리 모듈군(U1)에 설치된 가열 모듈에 반송되고, 여기서 정해진 온도, 예컨대 100℃로 가열되어, 레지스트 패턴에 잔존하는 용제가 제거된다. 그 후, 예컨대 반송 아암(A1)에 의해 처리 모듈군(U1)에 설치된 냉각 모듈에 반송되어, 여기서 정해진 온도, 예컨대 23℃로 냉각된 후, 선반 유닛(U2)에서의 전달 아암(C)의 액세스 범위의 전달대에 반송되고, 전달 아암(C)을 통해 캐리어(102)로 되돌아간다.
여기서, 도 2 등에 나타낸 본 실시형태에 따른 용제 증기 발생 장치(3)를 적용할 수 있는 장치는, 웨이퍼(W)의 스무딩 처리를 행하는 스무딩 처리 장치(1)로 한정되지는 않는다. 예컨대 웨이퍼(W)에 HMDS(Hexamethyl Disilazane) 등의 소수화 처리용 가스를 공급하여 웨이퍼(W)의 표면을 소수화하는 소수화 처리 장치, 성막 처리용 가스를 이용하여 CVD(Chemical Vapor Deposition)에 의해 웨이퍼(W)의 표면에 성막을 행하는 성막 장치나, 처리액을 채운 처리조에 웨이퍼(W)를 침지하여 세정 처리를 행한 후, 건조용 처리 가스인 IPA(IsoPropyl Alcohol) 등의 유기 용제의 증기의 분위기 내에 웨이퍼(W)를 인상하여 건조를 행하는 세정 장치에서의 각종 처리 가스 발생 장치에 대해서도 본 발명을 적용할 수 있다.
[실시예]
(실시예 1)
용제 용기(31)를 가열하기 위한 탱크 가열부(34)와, 덮개(32)를 가열하기 위한 덮개 가열부(35)를 구비하는 용제 증기 발생 장치(3)에 의해, 용제 증기 발생시의 용제 용기(31) 내에서의 액상부 및 기상부의 온도의 경시 변화를 조사했다.
A. 실험 조건
내부 용량이 200 밀리리터인 용제 용기(31)에 100 밀리리터의 NMP를 수용하고, 버블링 노즐(33)로부터 캐리어 가스로서 23℃의 질소 가스를 공급, 정지하는 동작을 반복하여 용제 증기를 발생시켰다. 탱크 가열부(34)에 의해 가열되는 액상부의 목표 온도는 70℃이고, 덮개 가열부(35)에 의해 가열되는 기상부의 목표 온도는 73℃로 설정했다.
B. 실험 결과
용제 용기(31) 내의 액상부의 온도(액상 온도) 및 기상부의 온도(액상 온도)의 경시 변화를 도 12에 나타낸다. 도 12는 횡축이 시간, 종축이 액상 온도 또는 기상 온도를 나타내고 있다. 또한, 버블링을 시작한 타이밍을 하얀 역삼각형이 붙은 파선으로 나타내고, 버블링을 정지한 타이밍을 검은 역삼각형이 붙은 파선으로 나타냈다.
도 12에 나타낸 바와 같이, 버블링용 캐리어 가스를 공급하더라도, 열용량이 큰 액체 용제(8)에 있어서는, 액상 온도는 거의 변동하지 않았다. 한편, 버블링용 캐리어 가스의 공급 타이밍에서, 기상 온도는 급격히 1.0℃ 가까이 저하된다. 그러나 용제 증기측을 가열하는 전용 덮개 가열부(35)를 설치한 본 예에서는, 기상 온도(용제 증기의 온도)가 액상 온도(액체 용제(8)의 온도)까지 저하되는 현상은 확인되지 않았다. 또한, 버블링을 정지하면, 기상 온도는 급격히 기상부의 목표 온도 근처까지 상승하는 것도 확인할 수 있다.
(실험 2)
도 2에 나타낸 바와 같이 예비 가열부(41) 및 열교환부(42)를 구비한 용제 증기 발생 장치(3)에 의해 액체 용제(8)를 보충하고, 액상 온도의 경시 변화를 조사했다.
A. 실험 조건
내부 용량이 200 밀리리터인 용제 용기(31)에 100 밀리리터의 NMP를 수용하고, 외부로부터 55℃의 NMP를 공급했다. 탱크 가열부(34)의 목표 온도는 60℃로 설정했다. 이 때, 예비 가열부(41)의 출구 온도는 58℃가 된다.
B. 실험 결과
용제 용기(31) 내의 액상 온도의 경시 변화를 도 13에 나타낸다. 도 13은 횡축이 시간, 종축이 액상 온도를 나타내고 있다. 도 13에 있어서는, 액체 용제(8)의 보충을 행한 시각을 제로로 기재했다.
도 13에 나타낸 바와 같이, 액체 용제(8)의 보충을 행하면 액상 온도는 변동했지만, 그 변동폭은 ±0.5℃의 범위 내로 억제할 수 있었다. 예비 가열부(41), 열교환부(42)를 구비하지 않은 용제 용기(31)에, 목표 온도보다 1℃ 낮은 NMP를 본 예와 동일한 양만큼 보충한 도시하지 않은 예비 실험에 있어서는, 액상 온도의 변동폭이 ±0.5℃의 범위를 넘었기 때문에, 예비 가열부(41), 열교환부(42)를 설치함으로써 적절한 온도 조정을 행하는 것이 가능하다는 것을 알 수 있다.
W : 웨이퍼 1 : 스무딩 처리 장치
3 : 용제 증기 발생 장치 301 : 용제 증기 발출 유로
31 : 용제 용기 32 : 덮개
33 : 버블링 노즐 332 : 캐리어 가스 공급부
34 : 탱크 가열부 35 : 덮개 가열부
37a : 액상 온도 검출부 37b : 기상 온도 검출부
38 : 액면계 4 : 용제 가열부
41 : 예비 가열부 42 : 열교환부
5 : 용제 보틀 6 : 제어부
8 : 액체 용제

Claims (17)

  1. 원료액에 캐리어 가스를 버블링하여 처리 가스를 발생시키는 처리 가스 발생 장치에 있어서,
    원료액을 수용하는 원료액 탱크와,
    상기 원료액 탱크 내의 원료액에 캐리어 가스를 공급하는 캐리어 가스 공급부와,
    상기 원료액 탱크 내의 원료액이 수용되어 있는 영역인 액상부의 상방측의 기상부(氣相部)로부터, 버블링에 의해 발생한 처리 가스를 취출하기 위한 취출부와,
    상기 액상부의 온도 조정을 행하는 제1 온도 조정부와,
    상기 기상부의 온도가 상기 액상부의 온도보다 높아지도록, 그 기상부의 온도 조정을 행하는 제2 온도 조정부를 구비하는 것을 특징으로 하는 처리 가스 발생 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 원료액 탱크 내에 원료액을 공급하는 원료액 공급부를 구비하고, 상기 원료액 공급부는, 그 원료액 탱크에 공급되는 원료액의 온도가 상기 액상부의 온도에 근접하도록 원료액의 온도를 조정하는 원료액 온도 조정부를 구비하는 것을 특징으로 하는 처리 가스 발생 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 원료액 온도 조정부는, 상기 원료액 탱크의 외부에서, 원료액의 온도를 상기 액상부의 온도에 근접하게 하는 예비 온도 조정부를 구비하는 것을 특징으로 하는 처리 가스 발생 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 원료액 공급부는, 상기 원료액 탱크에 공급되는 원료액이 흐르는 공급 배관을 구비하고, 상기 예비 온도 조정부는, 상기 제1 온도 조정부를 이용하여, 상기 공급 배관을 흐르는 원료액의 온도를 상기 액상부의 온도에 근접하게 하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 처리 가스 발생 장치.
  5. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 원료액 공급부는, 상기 원료액 탱크에 공급되는 원료액이 흐르는 공급 배관을 구비하고, 상기 원료액 온도 조정부는, 상기 액상부의 원료액에 침지된 상태로 배치된 상기 공급 배관의 말단부측에 의해 구성되고, 그 공급 배관 내의 원료액과 상기 액상부와의 열교환을 행하여, 그 원료액 탱크에 공급되는 원료액의 온도를 상기 액상부의 온도에 근접하게 하기 위한 열교환부를 구비하는 것을 특징으로 하는 처리 가스 발생 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 공급 배관의 말단측은, 상기 원료액 탱크 내에서 상하 방향으로 신장되는 나선형으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 처리 가스 발생 장치.
  7. 제5항에 있어서, 상기 공급 배관의 말단측은 수지제(製)인 것을 특징으로 하는 처리 가스 발생 장치.
  8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액상부의 온도를 검출하는 액상 온도 검출부와, 상기 기상부의 온도를 검출하는 기상 온도 검출부를 구비하고,
    상기 제1 온도 조정부는, 상기 액상 온도 검출부의 검출 온도가 상기 액상부의 온도 설정치인 제1 온도가 되도록 온도 조정을 행하고, 상기 제2 온도 조정부는, 상기 기상 온도 검출부의 검출 온도가 상기 기상부의 온도 설정치인 제2 온도가 되도록 온도 조정을 행하는 것을 특징으로 하는 처리 가스 발생 장치.
  9. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 온도 조정부는, 상기 원료액 탱크의 측면 또는 저면 중 적어도 한쪽을 통해 상기 액상부의 온도 조정을 행하고, 상기 제2 온도 조정부는, 상기 원료액 탱크의 상면을 통해 상기 기상부의 온도 조정을 행하는 것을 특징으로 하는 처리 가스 발생 장치.
  10. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액상부의 액면의 높이 위치를 검출하는 액면계를 구비하고, 상기 원료액 공급부는, 상기 액면계에 의해 검출된 액면의 높이 위치가 미리 설정된 하한 위치에 도달하면, 원료액 탱크에 대한 원료액의 공급을 실행하는 것을 특징으로 하는 처리 가스 발생 장치.
  11. 삭제
  12. 기판을 처리하기 위한 처리 가스를 발생시키는 처리 가스 발생 방법에 있어서,
    외부로부터 구획되고, 원료액 탱크 내에 수용된 원료액에 캐리어 가스를 공급하는 공정과,
    상기 원료액 탱크 내의 원료액이 수용되어 있는 영역인 액상부의 상방측의 기상부로부터, 버블링에 의해 발생한 처리 가스를 취출하는 공정과,
    상기 액상부의 원료액의 온도 조정을 행하는 공정과,
    상기 기상부의 온도가 상기 액상부의 온도보다 높아지도록, 그 처리 가스의 온도 조정을 행하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 처리 가스 발생 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 원료액 탱크에 공급되는 원료액의 온도가 상기 액상부의 온도에 근접하도록 원료액의 온도를 조정하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 처리 가스 발생 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 원료액의 온도를 조정하는 공정에는, 상기 원료액 탱크의 외부에서, 원료액의 온도를 상기 액상부의 온도에 근접하게 하는 공정이 포함되는 것을 특징으로 하는 처리 가스 발생 방법.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 원료액의 온도를 조정하는 공정에는, 상기 액상부에 침지된 상태로 배치되어, 상기 원료액 탱크에 공급되는 원료액이 흐르는 공급 배관의 말단부측을 흐르는 원료액과, 상기 액상부와의 열교환을 행하여, 그 원료액 탱크에 공급되는 원료액의 온도를 상기 액상부의 온도에 근접하게 하는 공정이 포함되는 것을 특징으로 하는 처리 가스 발생 방법.
  16. 기판을 처리 용기 내에 배치하는 공정과,
    제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 기재된 처리 가스 발생 방법에 의해 발생한 처리 가스를 상기 처리 용기에 공급하여 기판을 처리하는 공정을 포함하고,
    상기 처리 가스는 노광, 현상되어 패턴 마스크가 형성된 기판에 대하여, 상기 패턴 마스크의 거칠기를 개선하는 처리에 이용되는 용제 증기인 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  17. 기판을 처리하기 위한 처리 가스를 발생시키는 처리 가스 발생 장치에 이용되는 컴퓨터 프로그램을 저장한 기억 매체로서, 상기 프로그램은 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 기재된 처리 가스 발생 방법을 실행하기 위한 단계가 짜여져 있는 것을 특징으로 하는 기억 매체.
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