KR20010071982A - 반도체 처리 시스템의 오존 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

반도체 처리 시스템의 오존 처리 장치는 접속 배관부(40)에 의해서 접속된 오존 발생 유닛(30)과 개질(改質) 처리 유닛(50)을 포함한다. 오존 발생 유닛(30)은 배관(35)을 거쳐서 서로 접속된 오존 발생기(33)와 압력 조정기(34)를 포함한다. 접속 배관부(40)는 내관(41) 및 외관(42)으로 이루어지는 2중관 구조를 갖는다. 배관(35) 및 내관(41)은 불소 수지에 의해서 형성된다. 배관(35)의 도중에서 분기관(36)이 분기되어 공장 배기로에 접속된다. 분기관(36)에는 유량계(37)와 오존 농도계(38)가 배치된다. 농도계(38)에 의해서 측정된 오존 농도의 측정값에 근거하여 오존 발생기(33)가 콘트롤러(67)에 의해서 제어된다.

Description

반도체 처리 시스템의 오존 처리 장치{OZONE TREATMENT DEVICE OF SEMICONDUCTOR PROCESS SYSTEM}
반도체 장치의 제조 프로세스에 있어서, 반도체 웨이퍼 등의 피처리 기판상에 배치된, 예컨대 산화 탄탈륨(TaOx)막과 같은 박막을 개질하는 경우, 활성화한 산소원자(산소래디컬)가 사용된다. 이러한 경우, 오존 발생 유닛에서 오존(O3) 가스를 발생시키고, 이것을 자외선(UV) 램프 등으로 활성화함으로써 발생하는 산소래디컬이 사용된다.
도 5는 종래의 개질 처리를 실행하기 위한 오존 처리 장치를 도시하는 개략도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 이 장치는 스테인레스강 배관(15)에 의해서 접속된 오존 발생 유닛(10)과 개질 처리 유닛(20)을 포함한다. 오존 발생 유닛(10)은 하우징(14)을 구비하고, 그 내부에 오존 발생기(11), 오존 농도계(12) 및 압력 조정기(13)가 배치된다. 한편, 처리 유닛(20)은 처리실(21)을 구비하고, 그 내부에 웨이퍼(W)를 탑재하기 위한 탑재대(23)가 배치된다. 처리실(21)의 위쪽에는 처리실(21)내로 자외선을 조사하기 위한 UV 램프(22)가 배치된다. 처리실(21)의 바닥부에는 배관을 거쳐서 진공 펌프(24)가 접속된다.
이 장치에 있어서는, 우선 산소 가스와 질소 가스를 혼합한 원료 가스를 오존 발생기(11)에 공급하고, 여기서 원료 가스에 고주파 고전압을 인가하여 오존 가스를 발생시킨다. 그리고 이 오존 가스(처리 가스)를 배관(15)을 거쳐서 처리실(21)로 보낸다. 여기서 UV 램프(22)로부터의 자외선에 의해서 오존 가스를 활성화하여 산소원자(산소래디컬)를 생성하고, 이 산소래디컬에 의해서 탑재대(23)상의 웨이퍼(W)의 처리를 실행한다. 이 처리 중, 처리실(21)내는 진공 펌프(24)에 의해서 배기된다.
도 5에 도시된 오존 처리 장치에 있어서는, 그러나 배관(15)이나 처리실(21) 등의 구성재료로 유래된다고 생각되는 크롬, 철 등의 금속의 화합물에 의해서, 웨이퍼(W)나 그 위의 박막이 오염된다고 하는 문제가 있다. 이러한 금속화합물은 비록 미량이더라도, 반도체 장치의 미세화, 박막화가 진행함에 따라서, 반도체 장치의 품질을 저하시키는 큰 요인이 된다.
발명의 요약
따라서, 본 발명은 피처리 기판에 대한 금속오염의 발생을 억제한 오존 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제 1 실시예는 반도체 처리 시스템의 오존 처리 장치에 있어서, 기밀한 처리실과, 상기 처리실내에 배치된 피처리 기판을 지지하기 위한 지지부재와, 상기 처리실내를 배기하기 위한 배기기구와, 상기 처리실에 접속된 처리 가스 공급관과, 상기 처리 가스 공급관에 접속되고, 상기 처리 가스 공급관을 통해서 상기 처리실에 오존 함유 가스를 공급하기 위한 오존 발생기와, 상기 오존 발생기에 접속된 원료 가스 공급관과, 상기 원료 가스 공급관에 접속되고, 상기 원료 가스 공급관을 통해서 상기 오존 발생기에 산소 가스를 공급하기 위한 산소원과, 상기 처리 가스 공급관으로부터 분기되고 또한 상기 처리실에 접속되지 않은 분기관과, 상기 오존 함유 가스 중의 오존 농도를 측정하기 위해서, 상기 분기관상에 배치된 농도계와, 상기 농도계에 의해서 측정된 오존 농도의 측정값에 근거하여 상기 오존 발생기를 제어하기 위한 콘트롤러를 구비한다.
본 발명의 제 2 실시예는 반도체 처리 시스템의 오존 처리 장치에 있어서, 기밀한 처리실과, 상기 처리실내에 배치된 피처리 기판을 지지하기 위한 지지부재와, 상기 처리실내를 배기하기 위한 배기기구와, 상기 처리실에 접속된 비금속재료로 이루어지는 처리 가스 공급관과, 상기 처리 가스 공급관에 접속되고, 상기 처리 가스 공급관을 통해서 상기 처리실에 오존 가스를 공급하기 위한 오존 발생기와,상기 오존 발생기에 접속된 원료 가스 공급관과, 상기 원료 가스 공급관에 접속되고, 상기 원료 가스 공급관을 통해서 상기 오존 발생기에 산소 가스를 공급하기 위한 산소원과, 상기 처리 가스 공급관을 기밀하게 포위하는 외피체로서, 상기 처리 가스 공급관과 상기 외피체 사이에 갭 공간이 형성되는, 상기 외피체와, 가열된 건조 가스를 상기 처리 가스 공급관내에 공급함으로써, 상기 처리 가스 공급관의 내면으로부터 건조시키기 위한 건조기구와, 상기 갭 공간을 환기하기 위한 환기기구를 구비한다.
본 발명은 반도체 웨이퍼 등의 피처리 기판에 대하여 오존 가스를 이용하여 개질(改質)이나 산화 등의 처리를 실시하기 위한 반도체 처리 시스템의 오존 처리 장치에 관한 것이다. 또한, 여기서 반도체 처리란 반도체 웨이퍼나 LCD 기판 등의 피처리 기판상에 반도체층, 절연층, 도전층 등을 소정의 패턴으로 형성함으로써, 해당 피처리 기판상에 반도체 장치나, 반도체 장치에 접속되는 배선, 전극 등을 포함하는 구조물을 제조하기 위해서 실시되는 여러가지 처리를 의미한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 관한 반도체 처리 시스템에 있어서 개질 처리를 실행하기 위한 오존 처리 장치를 도시하는 단면도,
도 2a 및 도 2b는 각각 도 1에 도시된 장치의 오존 발생기를 도시하는 평면도 및 종단측면도,
도 3은 도 1에 도시된 장치의 개질 처리 유닛을 도시하는 종단측면도,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 관한 오존 처리 장치를 도시하는 단면도,
도 5는 종래의 개질 처리를 실행하기 위한 오존 처리 장치를 도시하는 개략도.
본 발명자들은 본 발명의 개발 과정에서 도 5를 참조하여 서술한 바와 같은종래의 오존 처리 장치에 있어서 웨이퍼(W)에 대한 금속오염이 발생하는 원인에 대하여 연구했다. 그 결과, 본 발명자들은 이하에 서술하는 바와 같은 사실을 알았다.
산소에서 오존으로 될 때에 발생하는 산소원자(O)가 O2로 돌아가는 것을 막기 위해서, 원료 가스에는 질소(N2)가스가 0.5% 정도 혼합된다. 질소 가스의 일부는 산소원자와 반응하여 질소 산화물(NOx)이 되어 처리 유닛(20)(도 5 참조)의 처리실(21)로 이송된다. 이 경우, 유지 보수 작업에 의해서 배관(14)을 분해하는 등의 이유로 수분이 배관(14)내에 부착되어 있으면, NOx가 수분과 반응하여 초산을 생성한다. 초산은 배관(14)을 구성하는 스테인레스강과 반응하여 크롬(Cr), 철(Fe) 등의 금속화합물을 생성한다. 이들 금속화합물은 처리중 오존 가스중에 비산하여, 처리실(21)내로 운반되어, 웨이퍼(W)에 대하여 금속오염의 문제를 가져온다.
배관재료로서, 일본 특허 공개 공보 제 1994-163480 호에 개시된 바와 같이, 초산에 의해서 부식되지 않는 PTFE[폴리 테트라 플루오르 에틸렌 수지: 상품명 테플론 등]이 알려져 있다. 그러나, 도 5에 도시된 장치의 배관을 PTFE제로 한 경우, PTFE는 다공질이므로 유지 보수 등으로 이 배관 내부의 PTFE에 수분이 흡착하면 건조에 매우 긴 시간이 걸린다. 또한 PTFE에 부착된 수분의 건조가 불충분하면, 그 수분이 유통 가스중에 침투된다. 따라서, 배관중에 초산이 생성되기 쉽고, 처리실(21)이 스테인레스강제이면 크롬, 철 등의 금속화합물이 생성된다.
별도의 배관재료로서, 일본 특허 공개 공보 제 1996-117068 호에 개시된 바와 같이, 알루미늄이나 니켈이 알려져 있다. 그러나, 도 5에 도시된 장치의 배관을 이들의 재료제로 하더라도, 초산에 의한 부식은 회피할 수 없고, 역시 웨이퍼(W)에 대하여 금속오염을 가져온다. 또한, 처리실(21)이 스테인레스강제이면, 초산과의 반응에 의해서 크롬, 철 등의 금속화합물이 생성된다.
또한, 관련되는 문제로서, 고순도 N2가스중의 수분농도는 무시할 수 있는 범위이기는 하지만, O2가스중에는 제조과정에서 미량이지만 수분의 혼입을 피할 수 없다. 이 수분이 NOx와 반응하여 초산을 생성한다. 또한, 오존 농도계(12)의 가스 유로 부분은 예컨대 스테인레스강 등의 금속으로 만들어져 있기 때문에, 초산이 생성되면 이것을 부식하여 웨이퍼(W)에 대하여 금속오염을 가져온다.
이하에, 이러한 사실에 근거하여 구성된 본 발명의 실시예에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 대략 동일한 기능 및 구성을 갖는 구성요소에 관해서는 동일 부호를 부여하고 중복 설명은 필요한 경우에만 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 관한 반도체 처리 시스템에 있어서 개질 처리를 실행하기 위한 오존 처리 장치를 도시하는 단면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 이 장치는 접속 배관부(40)에 의해서 접속된 오존 발생 유닛(30)과 개질 처리 유닛(50)을 포함한다.
오존 발생 유닛(30)은 하우징(31)으로 내부 장치를 기밀하게 포위한 형태를 이룬다. 하우징(31)의 천장에는 공장내 배기로(도시하지 않음)로 통하는배기관(32)이 접속된다. 하우징(31) 내부에는 오존 발생기(33)와 압력 조정기(34)가 배치되고, 배관(35)을 거쳐서 서로 접속된다. 배관(35) 및 압력 조정기(34)는 NOx에 대하여 내식성이 있는 비금속재료, 예컨대 PTFE, PFA(퍼플루오르알콕시 수지) 등의 불소 수지에 의해서 구성된다.
배관(35)의 도중에서 분기관(36)이 분기되어 공장 배기로에 접속된다. 분기관(36)에는 유량계(37)와 오존 농도계(38)가 배치된다. 유량계(37)는 NOx에 대하여 내식성이 있는 비금속재료, 예컨대 PTFE, PFA 등의 불소 수지에 의해서 내부가 구성된다. 한편, 오존 농도계(38)의 내면에는 스테인레스강 등의 금속 부분이 노출된다. 그러나, 오존 농도계(38)는 배관(35) 밖에 배치되기 때문에, 오존 농도계(38)로부터 발생할 우려가 있는 금속화합물이 처리 유닛(50)으로 이송되는 일은 없다.
또한, 유량계(37)는 분기관(36)내에 차압을 생기게 함으로써, 역류 방지 부재로서의 기능을 다한다. 이것에 의해서, 오존 농도계(38)로부터의 금속화합물이 배관(35)으로 역류하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 오존 농도계(38)의 상류에 체크밸브와 같은 역류 방지 부재를 별도로 배치하면, 유량계(37)는 오존 농도계(38)의 하류에 배치할 수도 있다.
도 2a 및 도 2b는 각각 오존 발생기(33)를 도시하는 평면도 및 종단측면도이다. 오존 발생기(33)는 불소계고무로 이루어지는 개스킷(61)과, 이것을 사이에 두는 한 쌍의 전극(62, 63)을 포함한다. 전극(62, 63)의 원료 가스와의 접촉면은 세라믹으로 코팅된다. 한쪽의 전극(63)에는 원료 가스 공급구(64)와 처리 가스배출구(65)가 배치된다. 공급구(64)는 후술하는 배관(71)에 접속되고, 배출구(65)는 배관(35)에 접속된다.
전극(62, 63) 사이에는 고주파 전원부(66)로부터 고주파 전압을 인가할 수 있고, 이 전압은 전압 콘트롤러(67)에 의해서 제어된다. 한편, 오존 농도계(38)의 출력(오존 농도 검출값)은 전압 콘트롤러(67)에 입력되어, 오존 농도의 검출값과 설정값의 편차에 따라 전극(62, 63) 사이에 인가되는 고주파 전압의 크기가 콘트롤된다. 오존 농도는 전압의 크기에 좌우되므로, 결과적으로 오존 농도가 설정값이 되도록 콘트롤된다.
오존 발생기(33)의 상류측, 즉 원료 가스 공급구(64)에는 산소 가스(O2) 및 질소 가스(N2)의 혼합 가스로 이루어지는 원료 가스를 공급하는 배관(71)이 접속된다. 배관(71)에는 상류측에서부터 순서대로 밸브(V1) 및 수분 제거기(72)가 배치된다. 수분 제거기(72)로서는, 예컨대 스테인레스강을 이용한 필터와 화학 흡착제를 조합하여 수분을 예컨대 1ppb 이하까지 제거할 수 있는 일본 미리포아주식회사가 제조한 상품명 「웨이퍼 퓨어 메가 라인」을 이용할 수 있다. 밸브(V1)보다도 상류측에서 배관(71)에는 산소 가스원(TS1) 및 질소 가스원(TS2)이 접속된다. 오존 발생기(33)에 공급되는 원료 가스의 조성은, 예컨대 산소 99.5%, 질소0.5%로 설정된다.
오존 발생 유닛(30)과 수분 제거기(72) 사이에서 배관(71)에는 오존 발생 유닛(30)을 거쳐서 접속 배관부(40)로 가열된 건조 가스를 공급하기 위한 배관(73)이접속된다. 배관(73)은 밸브(V2)를 거쳐서, 질소, 아르곤 등의 불활성 가스로 이루어지는 건조 가스의 공급원(TS3)(가열 수단을 포함)과 접속된다. 배관(35) 및 후술하는 접속 배관부(40)의 내관(41) 등의 재질이 PTFE, PFA 등의 불소 수지이므로, 이 건조 가스는 80 내지 180℃, 바람직하게는 약 150℃로 설정된다.
접속 배관부(40)에 있어서, 오존 발생 유닛(30)과 처리 유닛(50) 사이의 부위는 내관(41) 및 외관(42)으로 이루어지는 2중관으로 구성된다. 내관(41)은 NOx에 대하여 내식성이 있는 비금속재료, 예컨대 PTFE, PFA 등의 불소 수지에 의해서 형성됨과 동시에, 외관(42)은 예컨대 스테인레스강에 의해서 형성된다. 외관(42)은 내관(41)을 기밀하게 포위하여, 내관(41)과 외관(42) 사이에 갭 공간(43)이 형성된다. 갭 공간(43)은 하우징(31)의 측벽에 형성된 구멍을 거쳐서 하우징(31)내로 연통한다.
내관(41)은 밸브(V3)를 거쳐서, 후술하는 처리 유닛(50)의 처리실(51)의 처리 가스 공급구에 접속된다. 밸브(V3) 앞에서 내관(41)으로부터 바이패스관(44)이 분기되어, 밸브(V4)를 거쳐서 처리 유닛(50)의 배기관(80)에 접속된다. 즉, 바이패스관(44)은 처리실(51)에 대하여 병렬이 되도록 배치된다.
접속 배관부(40)에는 밸브(V3, V4)의 근방에서 갭 공간(43)내에 환기 가스를 공급하기 위한 배관(45a, 45b)이 접속된다. 배관(45a, 45b)은 밸브(V5, V6)를 거쳐서, 질소, 아르곤 등의 불활성 가스로 이루어지는 환기 가스의 공급원(TS4)과 접속된다. 따라서, 내관(41)으로부터 오존 가스가 누설된 경우라도, 외관(42)에 의해서 오존 가스가 작업 영역으로 누설하는 것이 방지된다. 특히, 갭 공간(43)내가공급관(45a, 45b)에서 배기관(32)으로 흐르는 환기 가스에 의해서 항상 환기되기 때문에, 보다 높은 안전성이 확보된다.
도 3은 개질 처리 유닛(50)을 도시하는 종단측면도이다. 처리 유닛(50)은 기밀한 처리실(51)을 포함하고, 그 바닥부 중앙에 탑재대(52)가 배치된다. 탑재대(52)는 반도체 웨이퍼(W)를 탑재하기 위한 원형의 상면(탑재면)을 갖는다. 탑재대(52) 내부의 탑재면 부근에는 웨이퍼(W)를 가열하기 위한 가열 수단, 예컨대 저항 가열체로 이루어지는 히터(53)가 매설되어, 전원 공급부(도시하지 않음)와 접속된다.
처리실(51)의 천장에는 탑재면과 대향하도록, 석영제의 투과창(55)이 배치된다. 투과창(55)의 위쪽에는 UV(자외선) 램프(54)가 배치되어, 처리 가스(오존)를 활성화시키도록 투과창(55)을 통해서 처리실(51)내에 자외선을 조사한다. 처리실(51)의 측벽에는 웨이퍼(W)의 반입출을 실행하기 위한 게이트 밸브(56)가 배치된다. 처리실(51)의 바닥면 부근에는 배기관(80)이 접속되고, 배기관(80)에는 밸브(V7)를 거쳐서 진공 펌프(81)가 접속된다. 또한, 밸브(V7)는 전술한 바이패스관(44)이 배기관(80)에 접속하는 개소보다 처리실(51)에 가까운 상류측에 위치한다.
다음에, 상술한 오존 처리 장치의 작용에 대하여, 피처리 기판에 대하여 오존 처리를 실행하는 처리단계와, 해당 장치의 유지 보수후에 실행되는 장치의 건조단계로 나누어 설명한다.
처리단계에서 우선 밸브(V1)를 거쳐서 배관(71)으로부터 공급되는 원료 가스(예컨대 산소 99.5%, 질소 0.5%)를 수분 제거기(72)를 거치면서 오존 발생기(33)로 공급한다. 원료 가스의 주성분인 산소는 탱크 등에 의해서 산소 가스원(TS1)으로 보급되기 때문에, 그 순도는 보통 99.5 내지 99.9% 정도이며, 어느 정도의 수분을 포함하고 있다. 이 때문에, 원료 가스를 수분 제거기(72)에 통과시킴으로써, 산소 가스중에 혼입하는 수분의 제거를 실행한다. 수분 제거기(72)가 오존 발생기(33)의 상류에 배치되기 때문에, 오존 발생기(33)에서 오존이 발생할 때에 발생하는 NOx와 원료 가스중에 포함되는 수분이 반응하여 초산이 되는 것이 경감된다. 따라서, 처리실(51) 내벽면으로 이용되는 알루미늄이나 스테인레스와 같은 금속재료가 부식되는 것이 방지된다.
원료 가스중의 산소 가스는 오존 발생기(3)에서 인가되는 전압에 의해서 예컨대 8체적%가 오존 가스로 변한다. 이렇게 해서 발생한 오존을 포함하는 처리 가스는 배관(35)을 거쳐서 압력 조정기(34)로 이송된다. 오존 발생기(33)내는 약 0.lMPa(G)의 가압분위기로 조절되지만, 처리실(51)내에서의 프로세스 압력은 예컨대 5kPa(A) 정도의 감압분위기이다. 이 때문에, 압력 조정기(34)에 의해서 처리 가스의 압력이 조절된다.
처리 가스는 오존 발생기(33)로부터 예컨대 l0리터/분으로 유출하고, 그 일부는 예컨대 500㏄/분 정도의 유량으로 분기관(36)측으로 흘러, 유량계(37) 및 농도계(38)를 거쳐서 외부로 배기된다. 분기관(36)에 흐르는 처리 가스중의 오존의 농도는 농도계(38)로 계측되고, 그 계측값에 근거하여 상술한 바와 같이 오존 발생기(33)에 있어서의 전압이 콘트롤된다.
원료 가스의 공급개시후, 오존 발생량이 안정될 때까지 밸브(V3)를 닫고, 밸브(V4)를 개방하여 처리 가스를 바이패스관(44)에서 배기관(80)으로 배기한다. 그 후, 밸브(V3, V4)를 전환하여 처리 가스를 처리실(51)에 공급한다. 피처리 기판인 웨이퍼(W)는 이 때까지 탑재대(52)에 탑재된다.
UV 램프(54)로부터의 자외선 에너지에 의해서 처리 가스중의 오존이 활성화되어 산소래디컬이 생성된다. 이렇게 하여 생성된 산소래디컬에 의해서, 웨이퍼(W)상의 산화 탄탈륨막(TaOx)의 개질 처리(어니일링 처리)가 실행된다. 구체적으로는 산소래디컬은 산화 탄탈륨막(TaOx)내의 극간 개소에 들어가 산소이온으로 된다. 산소이온은 탄탈륨원자와 해당 막내에서 화학적으로 안정한 구조를 형성하고, 그 결과 막질이 향상한다.
또한, 오존 농도계(38)에는 스테인레스강 등의 금속재료가 사용되는 것이 일반적이며, 종래 구조에서는 이것이 웨이퍼(W)에 대하여 금속오염의 문제를 가져오는 원인으로 되어있다. 그러나, 도 l에 도시한 장치에 있어서는 배관(35)으로부터 분기된 분기관(36)에 이들 유량계(유량계는 예컨대 PTFE제임)(37)와 농도계(38)가 배치되고, 계측후의 처리 가스는 처리실(51)로 흐르지 않는다. 따라서, 초산이 발생했을 때에 있어서의 금속부식이 웨이퍼(W)에 악영향을 끼치는 것을 회피할 수 있다. 또한, 유량계(37)는 차압을 형성함으로써 가스의 역류 방지 수단으로 기능하기 때문에, 금속오염 방지가 보다 확실해 진다.
다음에, 장치의 건조단계에 대하여 서술한다. 예컨대, 유지 보수를 위해서 오존 발생 유닛(30)과 접속 배관부(40)를 분리하여 내관(41)내를 대기에 개방하면,내관(41)의 내면에 수분이 부착된다. 건조단계는 가열된 건조 가스를 내관(41)내에 공급함으로써, 내관(41)을 내면으로부터 건조하여 부착 수분을 제거하기 위해서 실행한다.
구체적으로는 우선 밸브(V1, V3)를 폐쇄한 상태에서 밸브(V2, V4)를 개방하고, 80 내지 l80℃, 바람직하게는 약 150℃로 가열된 건조 가스, 예컨대 질소 가스를 배관(73)으로부터 오존 발생 유닛(30)으로 공급한다. 건조 가스는 오존 발생 유닛(30)에서 내관(41) 및 바이패스관(44)을 경유하여 배기관(80)으로 배출된다. 건조 가스의 공급은 예컨대 약 1시간 실행한다.
이와 같이 접속 배관부(40)를 가열하면, 유지 보수시에 접속 배관부(40)내에 부착된 수분의 증발이 신속하게 실행된다. 예컨대 내관(41)에 PTFE 등의 다공질재료를 이용한 경우에는 구멍속에 수분이 들어가기 때문에, 내관(41)내에 건조 가스를 흘림으로써 내관(41)을 직접 가열하는 것이 유효하게 된다. 이것에 의해서, 접속 배관부(40)를 짧은시간에 건조시켜서, 장치의 가동효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 가열한 건조 가스는 오존 발생 유닛(30)의 바로 하류측에서 내관(41)내에 공급하도록 해도 무방하다.
도 1에 도시된 오존 처리 장치에 의하면, 오존 발생기(33)의 상류측에 수분 제거기(72)를 배치하고 있기 때문에, 처리 가스중의 수분을 극미량이나 또는 실질적으로 거의 0으로 할 수 있다. 이 때문에, NOx가 포함되어 있더라도 초산의 생성은 억제되므로, 처리실(51) 내벽의 부식이 억제되고, 웨이퍼(W)의 오염이 저감된다. 산소 가스원(TS1)으로부터의 산소에는 상술한 바와 같이 어느 정도의 수분의혼입을 피할 수 없고, 한편으로 오존 처리 장치에서는 미량인 수분에 의해서 금속부식이 일어난다. 따라서, 수분 제거기(72)를 오존 발생기(33)의 상류측에 배치하는 것이 유효해 진다.
또한, 농도계(38) 등의 부식 가능성이 있는 금속을 이용한 장치를 처리 가스의 분기관(36)에 배치함으로써, 금속부식에 의한 웨이퍼(W)의 오염을 억제할 수 있다. 유지 보수후에는 접속 배관부(40)내에 가열한 건조 가스를 흘리기 때문에, 다공질의 내관(41)의 구멍속에 들어간 수분을 신속하게 증발시킬 수 있다. 또한, 이 건조 가스를 바이패스관(44)으로부터 배기함으로써, 처리 유닛(50)내에 수분이 유입하는 일도 없다. 또한, 배관 건조후에는 밸브(V3)를 경유하여 처리실(51)로 건조 가스를 유입시켜, 처리실(51)을 포함하는 전체를 건조시킬 수 있다.
또한, 접속 배관부(40)는 예컨대 스테인레스강에 의한 단관 구조로 해도 무방하고, 이 경우에도 수분 제거기(72)를 배치하는 것은 배관의 부식이 억제되므로 유효하다. 또한, 수분 제거기(72)는 산소 가스의 공급로(72a)에 배치할 수도 있다. 또한, 원료 가스의 일부로서는 질소 가스 대신에 CO 가스를 이용해도 무방하고, 이 경우에 있어서도 CO2의 생성이 예측되므로 수분을 제거해야 한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 관한 오존 처리 장치를 도시하는 단면도이다. 이 장치에 있어서는 오존 발생 유닛(30)의 하우징(31)내의 공간과, 접속 배관부(40)의 갭 공간(43)이 연통하고 있지 않고, 각각 별개로 환기된다. 이 때문에, 하우징(31)에는 공급관(45z)이 접속되고, 이것은 밸브(V8)를 거쳐서, 질소, 아르곤등의 불활성 가스로 이루어지는 환기 가스의 공급원(TS5)과 접속된다. 한편, 갭 공간(43)에는 최상류측에 공장내 배기로(도시하지 않음)로 통하는 배기관(32z)이 접속된다.
도 4에 도시된 장치에 있어서, 갭 공간(43)내에 질소, 아르곤 등의 불활성 가스로 이루어지는 환기 가스를 공급하기 위한 공급원(TS4)은 가열 수단을 포함한다. 즉, 공급관(45z)에서 갭 공간(43)내로 공급되는 환기 가스로서, 가열된 건조 가스가 사용 가능해진다. 이 건조 가스의 온도는 내관(41) 등의 재질이 PTFE, PFA 등의 불소 수지이므로, 80 내지 180℃, 바람직하게는 약 150℃로 설정된다.
이러한 구성에 의해서, 필요에 따라 갭 공간(43)의 환기 가스로서 가열된 건조 가스를 사용할 수 있다. 이것에 의해서, 내관(41)을 외면으로부터 건조시켜, 보다 짧은시간에 건조작업을 종료하여 장치의 가동효율을 향상시킬 수 있다. 한편, 이 건조 가스는 오존 발생 유닛(30)의 하우징(31)내로 흘러 들어가지 않기 때문에, 오존 발생기(33)에 악영향을 미치지 않는다.
또한, 도 1 및 도 4에 도시된 장치에 있어서, 외관(42) 주위 또는 내관(41) 주위에 가열 수단, 예컨대 테이프 히터를 권취하고, 간접적으로 전열을 실행하여 내관(41)의 건조를 실행하도록 할 수 있다. 이러한 가열 수단은 건조 가스나 환기 가스를 사용하는 기구와 병용할 수 있다. 또한, 상술한 실시예에 있어서는 오존 처리 장치로서 개질 처리 장치가 예시되지만, 본 발명은 산화 장치, 확산 장치, 성막 장치 등 오존을 사용하여 처리를 실행하는 다른 장치에도 적용할 수 있다. 또한, 상술한 실시예에서는 피처리 기판으로서 반도체 웨이퍼를 예로 들어 설명했지만, 본 발명은 LCD 기판, 유리 기판 등에도 적용할 수 있다.
본 발명에 의하면 오존 가스를 이용하여 피처리 기판을 처리하는데 있어서, 처리 가스중의 성분에 의해서 가스 유로나 처리실내의 부식이 일어나는 것을 억제할 수 있어, 피처리 기판의 오염을 저감할 수 있다.

Claims (21)

  1. 반도체 처리 시스템의 오존 처리 장치에 있어서,
    기밀한 처리실과,
    상기 처리실내에 배치된 피처리 기판을 지지하기 위한 지지부재와,
    상기 처리실내를 배기하기 위한 배기기구와,
    상기 처리실에 접속된 처리 가스 공급관과,
    상기 처리 가스 공급관에 접속되고, 상기 처리 가스 공급관을 통해서 상기 처리실에 오존 함유 가스를 공급하기 위한 오존 발생기와,
    상기 오존 발생기에 접속된 원료 가스 공급관과,
    상기 원료 가스 공급관에 접속되고, 상기 원료 가스 공급관을 통해서 상기 오존 발생기에 산소 가스를 공급하기 위한 산소원과,
    상기 처리 가스 공급관으로부터 분기되고 또한 상기 처리실에 접속되지 않는 분기관과,
    상기 오존함유 가스중의 오존 농도를 측정하기 위해서, 상기 분기관상에 배치된 농도계와,
    상기 농도계에 의해서 측정된 오존 농도의 측정값에 근거하여 상기 오존 발생기를 제어하기 위한 콘트롤러를 포함하는
    반도체 처리 시스템의 오존 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 처리 가스 공급관과, 상기 농도계 사이에서 상기 분기관상에 배치된 역류 방지 부재를 더 포함하는
    반도체 처리 시스템의 오존 처리 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 역류 방지 부재는 상기 분기관내에 차압을 생기도록 하는 유량계를 포함하는
    반도체 처리 시스템의 오존 처리 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 처리 가스 공급관은 비금속재료로 이루어지는
    반도체 처리 시스템의 오존 처리 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    가열된 건조 가스를 상기 처리 가스 공급관내에 공급함으로써, 상기 처리 가스 공급관을 내면으로부터 건조시키기 위한 건조기구를 더 포함하는
    반도체 처리 시스템의 오존 처리 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 처리실에 대하여 병렬이 되도록 상기 처리 가스 공급관의 단부 근방과 상기 배기기구를 접속하는 선택적으로 개폐되는 바이패스관을 더 포함하는
    반도체 처리 시스템의 오존 처리 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 원료 가스 공급관상에 배치된 수분 제거기를 더 포함하는
    반도체 처리 시스템의 오존 처리 장치.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 건조 가스는 질소, 아르곤으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는
    반도체 처리 시스템의 오존 처리 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 처리 가스 공급관은 불소 수지로 이루어지고, 상기 건조 가스는 80 내지 180℃로 가열되는
    반도체 처리 시스템의 오존 처리 장치.
  10. 제 4 항에 있어서,
    상기 처리 가스 공급관을 기밀하게 포위하는 외피체와, 상기 갭 공간을 환기하기 위한 환기기구를 더 포함하며, 상기 처리 가스 공급관과 상기 외피체 사이에 갭 공간이 형성되는
    반도체 처리 시스템의 오존 처리 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 환기기구는 가열된 건조 가스를 상기 갭 공간내에 공급함으로써, 상기 처리 가스 공급관을 외면으로부터 건조시키기 위한 기구를 포함하는
    반도체 처리 시스템의 오존 처리 장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 환기기구의 상기 건조 가스는 질소, 아르곤으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는
    반도체 처리 시스템의 오존 처리 장치.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 처리 가스 공급관은 불소 수지로 이루어지고, 상기 환기기구의 상기 건조 가스는 80 내지 180℃로 가열되는
    반도체 처리 시스템의 오존 처리 장치.
  14. 반도체 처리 시스템의 오존 처리 장치에 있어서,
    기밀한 처리실과,
    상기 처리실내에 배치된 피처리 기판을 지지하기 위한 지지부재와,
    상기 처리실내를 배기하기 위한 배기기구와,
    상기 처리실에 접속된 비금속재료로 이루어지는 처리 가스 공급관과,
    상기 처리 가스 공급관에 접속되고, 상기 처리 가스 공급관을 통해서 상기 처리실에 오존 가스를 공급하기 위한 오존 발생기와,
    상기 오존 발생기에 접속된 원료 가스 공급관과,
    상기 원료 가스 공급관에 접속되고, 상기 원료 가스 공급관을 통해서 상기 오존 발생기에 산소 가스를 공급하기 위한 산소원과,
    상기 처리 가스 공급관을 기밀하게 포위하는 외피체로서, 상기 처리 가스 공급관과 상기 외피체 사이에 갭 공간이 형성되는, 상기 외피체와,
    가열된 건조 가스를 상기 처리 가스 공급관내에 공급함으로써, 상기 처리 가스 공급관의 내면으로부터 건조시키기 위한 건조기구와,
    상기 갭 공간을 환기하기 위한 환기기구를 포함하는
    반도체 처리 시스템의 오존 처리 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 처리실에 대하여 병렬이 되도록 상기 처리 가스 공급관의 단부 근방과 상기 배기기구를 접속하는 선택적으로 개폐되는 바이패스관을 더 포함하는
    반도체 처리 시스템의 오존 처리 장치.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 원료 가스 공급관상에 배치된 수분 제거기를 더 포함하는
    반도체 처리 시스템의 오존 처리 장치.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 건조 가스는 질소, 아르곤, 헬륨으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는
    반도체 처리 시스템의 오존 처리 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 처리 가스 공급관은 불소 수지로 이루어지고, 상기 건조 가스는 80 내지 180℃로 가열되는
    반도체 처리 시스템의 오존 처리 장치.
  19. 제 12 항에 있어서,
    상기 환기기구는 가열된 건조 가스를 상기 갭 공간내에 공급함으로써, 상기 처리 가스 공급관을 외면으로부터 건조시키기 위한 기구를 포함하는
    반도체 처리 시스템의 오존 처리 장치.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 환기기구의 상기 건조 가스는 질소, 아르곤으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는
    반도체 처리 시스템의 오존 처리 장치.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 처리 가스 공급관은 불소 수지로 이루어지고, 상기 환기기구의 상기 건조 가스는 80 내지 180℃로 가열되는
    반도체 처리 시스템의 오존 처리 장치.
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