KR20010083206A - 처리장치 - Google Patents

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KR20010083206A
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KR1020010008571A
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오오시마카즈히코
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히가시 데쓰로
동경 엘렉트론 주식회사
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Abstract

본 발명은 처리장치에 관한 것으로 기판을 기체분위기에 접하게하여 소정의 처리를 실행하는 처리장치로서 기판을 수용하는 쳄버와 기체분위기를 형성하는 액체를 공급하는 액체라인과 액체라인에 있어서의 액체의 유량을 제어하는 액체유량제어장치와, 액체라인에서 공급된 액체를 기화하는 기화기와 상기의 기화기에서 기화된 기체를 캐리어하기 위한 캐리어가스를 공급하는 캐리어가스라인과, 상기 기화기에서 기화된 기체를 캐리어가스로 캐리어시켜서 상기 쳄버로 공급하는 기체공급라인을 구비하고 있다. 액체라인의 액체유량을 제어하면서 기화기에 의해 기화시키기 때문에 일정한 양의 액체에서 일정한 양을 기화시키는 것이 가능하고 환경의 영향을 받지 않고 안정한 농도의 기체분위기를 제어성 좋게 확실하게 형성하는 것이 가능한 기술이 제시된다.

Description

처리장치{TREAMENT APPARATUS}
본 발명은 처리장치에 관한 것이다.
반도체디바이스의 포트리소그래피공정에 있어서는 반도체웨이퍼(이하 단순히 웨이퍼로 기록함)에 레지스트를 도포하고 상기에 의해 형성된 레지스트막을 소정의 회로패턴에 응하여 노광하고 상기 노광패턴을 현상처리하는 것에 의해 레지스트막에 회로패턴이 형성된다.
종래로부터 이와 같은 일련의 공정을 실시하기위하여 레지스트도포현상 처리시스템이 이용되고 있다. 이와 같은 레지스트도포현상 처리시스템은 웨이퍼에 도포현상을 위한 각종처리를 실시하기위한 각종처리유니트가 다단배치된 처리스테이션과 복수의 웨이퍼를 수납하는 카세트가 재치되고 웨이퍼를 1매씩 처리스테이션에반입하고 처리 후의 웨이퍼를 처리스테이션에서 반출하고 카세트에 수납하는 카세트스테이션과 상기 시스템에 근접하여 설치되고 레지스트막을 소정의 패턴에 노광하는 노광장치와의 사이에서 반도체웨이퍼를 수수하기위한 인터페이스부를 일체적으로 설치하여 구성되어 있다.
이와 같은 레지스트 도포현상처리시스템에서는 카세트스테이션에 재치된 카세트로부터 웨이퍼가 1매씩 취출되어 처리스테이션에 반송되고 우선 애드히젼처리 유니트에서 소수화처리가 실행되고 쿨링유니트에서 도포된 후 레지스트도포유니트에서 포토레지스트막이 도포되고 핫 플레이트 유니트(가열처리유니트)에서 프리베이킹(prebaking)처리가 실행된다.
상기 후 웨이퍼는 처리스테이션에서 인터페이스부를 매개로 노광장치에 반송되고 노광장치에서 레지스트막에 소정의 패턴이 노광된다. 노광장치에서 레지스트막에 소정의 패턴이 노광된다. 노광 후 웨이퍼는 인터페이스부를 매개로 다시 처리스테이션에 반송되고 노광된 웨이퍼에 대해서 우선 핫 플레이트 유니트에서 사후 노광(post-exposure) 베이킹(baking)처리가 실행되고 냉각 후 현상처리유니트에서 현상액이 도포되어 노광패턴이 현상된다. 상기 후 핫 플레이트유니트에서 사후 베이킹처리가 실행되고 냉각되어 일련의 처리가 종료한다. 일련의 처리가 종료한 후 웨이퍼는 카세트스테이션에 반송되고 웨이퍼카세트에 수용된다.
이와 같은 일련의 처리 중 애드히젼처리는 쳄버내에 수평으로 배치된 웨이퍼에 HMDS(Hexamethyldisilazane) 증기를 공급하는 것에 의해 친수성의 웨이퍼의 표면을 소수성에 변화시키는 처리가 있고 구체적으로는 산화막 기판베이스의 OH기판결합을 화학적으로 분리하고 수분을 제거한다.
상기 처리에 있어서는 종래 밀폐된 탱크내에 들어있는 액체상태의 HMDS를 자연기화시켜 그 분위기를 예를들면 N₂가스에 압송하고 반도체 웨이퍼가 수용된 쳄버내에 공급하고 있다. 탱크내의 액면높이(액용량)은 액면검지센서에서 감시되어 있고 액면이 내려가면 액이 공급되어 액면이 매우 일정하게 유지되도록 하고 있기 때문에 액면의 표면적과 탱크내의 분위기부 용적도 일정하게 유지되고 비교적 안정한 농도의 분위기가스를 구하는 것이가능하다.
그러나 이와 같은 방법에 있어서는 액체의 HMDS를 자연기화 시켜 상기의 분위기를 이용하고 있기 때문에 주변온도의 영향을 크게 받는다. 따라서, 주변온도가 변화하면 기화의 상태도 변화하고 분위기농도에 변동이 생긴다. 즉, 분위기농도의 재현성 및 제어성이 나뻐지는 문제가 있다. 또한, 장치간 차이가 발생하기 쉽고 안정성이 결여되는 문제도 있다.
본 발명은 상기의 사정에 비추어 이루어 진 것으로서 환경에 영향을 받지않고 안정한 농도의 기체분위기를 제어성 좋게 형성하는 것이 가능한 처리장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제 1 관점에 의하면 본 발명은 기판을 기체분위기에 노출하여 소정의 처리를 실행하는 처리장치로서 기판을 수용하는 쳄버와 상기 기체분위기를 형성하는 액체를 공급하는 액체라인과 액체라인에 있어서의 액체의 유량을 제어하는 액체유량제어장치와 액체라인에서 공급된 액체를 기화하는 기화기와 상기 기화기에서 기화된 기체를 캐리어하기 위한 캐리어가스를 공급하는 캐리어가스라인과 상기 기화기에서 기화된 기체를 캐리어가스에서 캐리어 시켜서 상기 쳄버에 공급하는 기체공급라인을 구비하고 있다.
상기의 경우에 상기 캐리어가스라인에 설치되고 캐리어가스의 유량을 제어하는 캐리어가스유량 제어장치를 또한 구비하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제 2 관점에 의하면 본 발명은 기판을 기체분위기로 노출하여 소정의 처리를 실행하는 처리장치로서 기판을 수용하는 쳄버와 상기 기체분위기를 형성하는 액체를 공급하는 액체라인과 액체라인에 설치된 제 1의 유량제어장치와 액체라이에서 공급된 액체를 기화하는 기화기와 상기 기화기에서 기화된 기체를 캐리어하기 위한 캐리어가스를 공급하는 캐리어가스라인과 상기 캐리어가스라인에 설치된 제 2의 유량제어장치와 상기 기화기에서 기화된 기체를 캐리어가스에서 캐리어시켜서 상기 쳄버에 공급하는 기체공급라인을 구비하고 있다.
본 발명에 있어서는 액체라인의 액체유량을 제어하면서 기화기에 의해 기화시키므로 일정량의 액체로부터 일정량을 기화시키는 것이 가능하고 환경의 영향을 받지 않고 안정한 농도의 기체분위기를 제어성 좋게 확실하게 형성하는 것이 가능하다. 특히 액체라인 및 캐리어가스라인에 유량제어장치 예를들면 매스 플로 콘트롤러를 설치하는 것에 의해 기화하는 액체의 양 및 기화한 기체의 공급량을 용이하게 제어하는 것이 가능하고 분위기농도를 매우 용이하게 제어하는 것이 가능하다.
기체공급개시시에 상기 캐리어가스라인을 열고 나서 상기 액체라인을 열도록 제어하고 기체공급 종료시에 상기 액체라인을 닫고 나서 상기 캐리어가스라인을 닫도록 제어하는 제어장치를 설치하는 것에 의해 액체만이 기화기에 공급되는 것을 방지하는 것이 가능하고 기화기 후의 배관으로 기화되지 않고 액체인 상태로 유입하는 것이 방지된다.
또한 상기 제 1 및 제 2의 유량제어장치가 각각 매스플로 콘트롤러를 구비하는 경우에는 구체적으로는 기체공급개시에 상기 캐리어가스라인의 제 2의 유량제어장치의 매스플로 콘트롤러를 열고나서 상기 액체라인의 제 1의 유량제어장치의 매스플로 콘트롤러를 열도록 제어하고 기체공급 종료시에 제 1의 유량제어장치의 매스플로 콘트롤러를 닫고 나서 상기 제 2의 유량제어장치의 매스플로 콘트롤러를 닫도록 제어하는 것에 의해 액체만이 기화기에 공급되는 것을 방지하는 것이 가능하고 기화기 후의 배관으로 기화되지 않고 액체인 상태로 유입하는 것이 방지된다.
도 1 은 본 발명의 한 실시형태에 관한 애드히젼유니트(Adhesion Unit)를 구비한 레지스트 도포 ·현상처리 시스템의 전체구성의 개략을 나타내는 평면도이다.
도 2 는 도 1의 레지스트도포 현상처리시스템의 전체구성을 나타내는 정면도이다.
도 3 은 도 1의 레지스트도포 현상처리시스템의 전체구성을 나타내는 배면도이다.
도 4 는 본 발명의 한 실시형태에 관한 애드히젼유니트의 구성의 개략을 나타내는 설명도이다.
도 5 는 본 발명의 타 실시형태에 관한 애드히젼유니트의 구성의 개략을 나타내는 설명도이다.
도 6 은 히터 모듈을 가지는 기화기의 구성의 개략을 나타내는 설명도이다.
도 7 은 초음파식의 기화기의 구성의 개략을 나타내는 설명도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
50 : 쳄버 51 : 하부재
52 : 커버부재 53 : 가열플레이트
54 : 위치결정핀 55 : 가스도입포트
56 : 배출포트 60 : HMDS가스 공급부
61 : 액체HMDS 공급라인 62 : 캐리어가스라인
63 : 기화기 63a : 작동기(acutator)
64 : 기체HMDS공급라인 65 : HMDS탱크
66 : 액체형의 HMDS 67 : N₂가스라인
68, 72, 75, 76, 78 : 개폐밸브 69, 73 : 매스플로 컨트롤러
70 : 레귤레터 71 : 필터
74 : 바이패스 라인 77 : 드레인탱크라인
79 : 드레인탱크 80 : 컨트롤러
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시형태에 대해서 상세하게 설명한다.
우선 본 발명의 한 실시형태에 관한 애드히젼 유니트가 탑재된 레지스트 도포 현상처리시스템의 전체구성에 대해서 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시형태에 관한 애드히젼 유니트를 구비한 레지스트 도포 현상처리시스템의 전체구성의 개략을 나타내는 평면도, 도 2는 상기 정면도도 3은 상기 배면도이다.
상기 처리시스템은 반송스테이션인 카세트스테이션(10)과 복수의 처리유니트를 가지는 처리스테이션(11)과 처리스테이션(11)과 근접하여 설치되는 노광장치(미도시)와의 사이에서 웨이퍼(W)를 전하기 위한 인터페이부(12)를 구비하고 있다.
상기 카세트스테이션(10)은 피처리체로서의 반도체웨이퍼(이하, 단순히 웨이퍼로 기재함)(W)를 복수매 예를들면 25매단위로 웨이퍼카세트(CR)에 탑재된 상태에서 타 시스템에서 상기 시스템으로 반입 또는 상기 시스템에서 타 시스템으로 반출하거나 웨이퍼카세트(CR)과 처리스테이션(11)과의 사이에서 웨이퍼(W)의 반송을 실행하기 위한 것이다.
상기 카세트스테이션(10)에 있어서는 도 1에 도시하는 바와 같이 카세트 재치대(20)상에 도중 X방향을 따라서 복수(도에서는 4개)의 위치결정 돌기(20a)가 형성되어 있고 상기 돌기(20a)의 위치에 웨이퍼카세트(CR)이 각각의 웨이퍼 출입구를 처리스테이션(11)측에 향하여 일렬로 재치가 가능하도록 되어 있다. 웨이퍼카세트(CR)에 있어서는 웨이퍼(W)가 수직방향(Z방향)으로 배열되어 있다. 또한, 카세트스테이션(10)은 웨이퍼카세트재치대(20)과 처리스테이션(11)과의 사이에 위치하는 웨이퍼반송기구(21)를 가지고 있다. 상기 웨이퍼반송기구(21)은 카세트배열방향(X방향) 및 상기 안의 웨이퍼(W)의 웨이퍼배열방향(Z방향)으로 이동이 가능한 웨이퍼반송용 암(21a)를 가지고 있고 상기 반송암(21a)에 의해 어느 것인가의 웨이퍼카세트(CR)에 대해서 선택적으로 억세스가능하게 되어 있다. 또한, 웨이퍼 반송용 암(21a)는 θ방향에 회전이 가능하게 구성되어 있고 후 기술하는 처리스테이션(11)측의 제 3 처리부(G₃) 속하는 얼라인먼트 유니트(Alignment Unit)(ALIM)및 익스텐션 유니트(Extension Unit)(EXT)에도 억세스가능하도록 되어 있다.
상기 처리스테이션(11)은 웨이퍼(W)에 대해서 도포 현상처리를 실행할 때의 일련의공정을 실시하기 위한 복수의 처리유니트를 구비하고 이들이 소정위치에 다단으로 배치되어 있고 이들에 의해 웨이퍼(W)가 한매씩 처리된다. 상기 처리스테이션(11)은 도 1에 도시하는 바와 같이 중심부에 반송로(22a)를 갖고 상기 안에 주웨이퍼반송기구(22)가 설치되고 웨이퍼반송로(22a)의 주위에 전체의 처리유니트가 배치되어 있다. 이들 복수의 처리유니트는 복수의 처리부로 나눠져 있고 각 처리부는 복수의 처리유니트가 연직방향에 따라서 다단으로 배치되어 있다.
주 웨이퍼반송기구(22)는 도 3에 도시하는 바와 같이 통형지지체(49)의 내측에 웨이퍼반송장치(46)을 상하방향(Z방향)에 승강이 자유롭게 장치하고 있다. 통형지지체(49)는 모터(미도시)의 회전구동력에 의해 회전이 가능해져 있고 상기에 부가되어 웨이퍼반송장치(46)도 일체적으로 회전이 가능해져 있다.
웨이퍼반송장치(46)은 반송기판대(47)의 전후방향에 이동이 자유로운 복수개의 보지부재(48)을 구비하고 이들의 보지부재(48)에 의해 각 처리유니트간에서의 웨이퍼(W)의 수수를 실현하고 있다.
도 1에 도시하는 바와 같이 상기 실시형태에 있어서는 4개의 처리부 G₁,
G₂, G₃, G₄가 웨이퍼반송로(22a)의 주위에 실제로 배치되어 있고 처리부 G5는 필요에 따라서 배치가능하다.
상기 중 제 1 및 제 2 처리부 G₁, G₂는 시스템정면(도 1에 있어서 앞쪽)측에 배열하여 배치되고 제 3의 처리부(G₃)은 카세트스테이션(10)에 근접하여 배치되고 제 4의 처리부(G₄)는 인터페이스부(12)에 근접하여 배치되어 있다. 또한, 제 5의 처리부(G5)는 배면부에 배치가 가능하다.
제 1의 처리부(G₁)에서는 웨이퍼(W)에 레지스트를 도포하는 레지스트도포 유니트(COT) 및 레지스트 패턴을 현상하는 현상유니트(DEV)가 아래로 부터 순서로 2단으로 겹쳐져 있다. 제 3의 처리부(G₂)도 상기와 같이 2대의 스피너형 처리유니트로서 레지스트도포유니트(COT) 및 현상유니트(DEV)가 아래로부터 순서로 2단으로 겹쳐져 있다.
제 3의 처리부(G₃)에 있어서는 도 3에 도시하는 바와 같이 웨이퍼(W)를 재치대(SP)에 재치시켜서 소정의 처리를 실행하는 오픈형의 처리유니트가 다단으로 겹쳐져 있다. 즉 레지스트의 정착성을 높이기 위한 이른바 소수화처리를 실행하는 본 발명의 한 실시형태에 관한 애드히젼유니트(AD) 위치맞춤을 실행하는 얼라인먼트 유니트(ALIM) 웨이퍼(W)의 반입출을 실행하는 익스텐션 유니트(EXT) 냉각처리를 실행하는 쿨링 유니트(COL) 노광처리전과 노광처리 후 또한 현상처리후에 웨이퍼(W)에 대해서 가열처리를 실행하는 4개의 핫 플레이트 유니트(HP)가 아래로부터 순서로 8단으로 겹쳐져 있다. 또한, 얼라인먼트 유니트(ALIM)의 대신에 클링닝유니트(COL)을 설치하여 쿨링 유니트(COL)에 얼라인먼트기능을 가지게 하여도 좋다.
제 4의 처리부(G₄)도 오븐형의 처리유니트가 다단으로 겹쳐져 있다. 즉 쿨링 유니트(COL) 쿨링플레이트를 구비한 웨이퍼반입출부인 익스텐션 쿨링유니트(EXTCOL) 익스텐션 유니트(EXT) 쿨링 유니트(COL) 및 4개의 핫 플레이트 유니트(HP)가 아래로부터 순서로 8단으로 겹쳐져 있다.
주 웨이퍼반송기구(22)의 배면측에 제 5의 처리부(G5)를 설치한 경우에는 안내레일(25)에 따라서 주 웨이퍼반송기구(22)에서 보고 측편으로 이동할 수 잇도록 되어 있다. 따라서 제 5의 처리군(G5)를 설치한 경우에도 이것을 안내레일(25)에 따라서 슬라이드하는 것에 의해 공간부가 확보되기 때문에 주웨이퍼반송기구(22)에 대해서 배후로부터 멘테난스작업을 용이하게 하는 것이 가능하다.
상기 인터페이스부(12)는 깊이방향(X방향)에 대해서는 처리스테이션(11)과 같은 길이를 가지고 있다. 도 1, 도 2에 나타나는 바와 같이 상기인터페이스부(12)의 정면부에는 반송가능한 픽업카세트(CR)과 완충형의 버퍼카세트(BR)이 2단으로 배치되고 배면부에는 주변 노광장치(23)이 배치되고 중앙부에는 웨이퍼반송기구(24)가 배치되어 있다. 상기 웨이퍼반송기구(24)는 웨이퍼반송용 암(24a)를 가지고 있고 상기 웨이퍼반송용 암(24a)는 X방향 Z방향으로 이동하여 양카세트 CR, BR 및 주변노광장치(23)에 엑세스가능하게 되어 있다. 또한, 상기 웨이퍼반송용 암(24a)는 θ방향으로 회전이 가능하고 처리스테이션(11)의 제 4의 처리부(G₄)에 속하는 익스텐션 유니트(EXT)와 또한 근접하는 노광장치측의 웨이퍼수수대(미도시)에도 엑세스가능하게 되어 있다.
이와 같은 레지스트도포현상 처리시스템에 있어서는 우선 카세트스테이션(10)에 있어서 웨이퍼반송기구(21)의 웨이퍼반송용 암(21a)이 카세트재치대(20)상의 미처리의 웨이퍼(W)를 수용하고 있는 웨이퍼카세트(CR)에 엑세스하여 상기 카세트(CR)로부터 한매의 웨이퍼(W)를 취출하고 제 3의 처리부(G₃)의 익스텐션 유니트(EXT)에 반송한다.
웨이퍼(W)는 상기 익스텐션 유니트(EXT)로부터 주웨이퍼주반송기구(22)의 웨이퍼반송장치(46)에 의해 처리스테이션(11)에 반입된다. 그리고 제 3의 처리부(G₃)의 얼라인먼트유니트(ALIM)에 의해 얼라인먼트 된 후 애드히젼 유니트(AD)에 반송되고 상기에서 레지스트의 정착성을 높이기 위하여 소수화처리(HMDS처리)가 실행된다. 상기 처리는 가열을 수반하기 때문에 상기후 웨이퍼(W)는 웨이퍼반송장치(46)에 의해 쿨링유니트(COL)에 반송되어 냉각된다.
애드히젼처리가 종료하고 쿨링유니트(COL)에서 냉각된 웨이퍼(W)는 이어서 웨이퍼반송장치(46)에 의해 레지스트도포유니트(COT)에 반송되고 상기에서 레지스트도포막이 형성된다. 도포처리종료 후 웨이퍼(W)는 처리부(G₃),(G₄)중 어느 것인가의 핫 플레이트 유니트(HP)내에서 프리베이킹처리되어 상기 후 어느것인가의 쿨링유니트(COL)에서 냉각된다.
냉각된 웨이퍼(W)는 제 3의 처리부(G₃)의 얼라인먼트유니트(ALIM)에 반송되고 상기에서 얼라인먼트 된 후 제 4의 처리부(G₄)의 익스텐션유니트(EXT)를 매개로 인터페이스부(12)에 반송된다.
인터페이스부(12)에서는 주변노광장치(23)에 의해 여분의 레지스트제거를 위하여 주변노광이 웨이퍼주변의 예를들면 1.5mm의 부분에 대해서 실행된 후 인터페이스부(12)에 근접하여 설치된 노광장치(미도시)에 의해 소정의 패턴에 따라서 웨이퍼(W)의 레지스트막에 노광처리가 실시된다.
노광 후의 웨이퍼(W)는 다시 인터페이스부(12)에 돌아가고 웨이퍼반송기구(24)에 의해 제 4의 처리부(G₄)에 속하는 익스텐션 유니트(EXT)에 반송된다. 그리고 웨이퍼(W)는 웨이퍼반송장치(46)에 의해 어느 것인가의 핫 플레이트 유니트(HP)에 반송되어 사후노광(Post-exposure) 처리가 실행되고 이어서 쿨링유니트(COL)에 의해 냉각된다.
상기 후 웨이퍼(W)는 현상유니트(DEV)에 반송되고 상기에서 노광패턴의 현상 및 주변레지스트의 제거가 실행된다. 현상종료 후 웨이퍼(W)는 어느 것인가의 핫 플레이트 유니트(HP)에 반송되어 사후베이킹처리가 실해이되고 이어서 쿨링유니트(COL)에 의해 냉각된다. 이와 같은 일련의 처리가 종료한 후 제 3 처리부(G₃)의 익스텐션 유니트(EXT)를 매개로 카세트스테이션(10)에 돌아가고 어느 것인가의 웨이퍼 카세트(CR)에 수용된다.
이어서, 도 4를 참조하여 본 발명의 실시형태에 관한 애드히젼유니트(AD)에 대해서 설명한다.
상기 애드히젼유니트(AD)는 웨이퍼(W)를 수용하는 쳄버(50)과 HMDS가스공급부(60)을 구비하고 있다.
쳄버(50)은 웨이퍼(W)를 지지하면서 웨이퍼를 가열하는 가열플레이트(53)을 수용하는 하부재(51)과 하부재(51)에 대해서 착탈이 자유롭게 설치된 커버부재(52)를 구비하고 있다. 가열 플레이트(53)의 표면에는 예를들면 6개(2개만 표시)의 위치결정핀(54)가 설치되어 있다. 상기 위치결정핀(54)의 하부는 스페이서(두께 예를들면 0.1mm)로 되어 있고 웨이퍼(W)는 위치결정 핀(54)에 의해 위치결정되면서 상기 스페이서에 의해 가열플레이트(53)에서 떨어진 위치에서 배치되고 이른바 프로시미트(Proximity)방식에 의해 가열하도록 되어 있다. 커버부재(52)의 상면에는 가스도입포트(55) 및 가스배출포트(56)이 설치되어 있고 가스도입포트(55)에서는 HMDS가스 및 정화가스(Purge Gas)가 쳄버(50)내에 도입되고 가스배출포트(56)에서는 쳄버(50)내의 가스가 배치되도록 되어 있다.
HMDS가스 공급부(60)은 액체형의 HMDS를 공급하는 액체HMDS공급라인(61)과 캐리어가스로서 예를들면 N₂가스를 공급하는 캐리어가스라인(62)와 액체형의 HMDS를 기화하는 기화기(63)과 기화기(63)에서 기화된 기체형의 HMDS를 캐리어가스인 N₂에 캐리어시켜서 쳄버(50)에 공급하는 기체 HMDS공급라인(64)를 가지고 있다. 또한, 기화기(63)에는 기화농도제어밸브인 작동기(Extuator)(63a)가 설치되어 있다. 또한, 기화기(63)의 근방에는 기화안정 및 기화촉직용의 온도조절수단으로서 온도조절기능을 가지 히터(81)이 설치되어 있다. 본 실시형태에서 채용된 기화기(63)은 분무기(atomizer)를 닮은 구조를 가지고 있다.
액체HMDS공급라인(61)은 액체형의 HMDS(66)을 저유한 HMDS탱크(65)에 삽입되고 N₂가스라인(67)을 매개로 N₂가스를 HMDS탱크(65)에 공급하는 것에 의해 탱크(65)내의 액체형의 HMDS(66)이 액체HMDS공급라인(61)을 압송되도록 되어 있다.액체HMDS공급라인(61)에는 상류측에서 개폐밸브(68)과 유량제어장치로서의 매스플로 컨트롤러(69)가 개재되어 있다.
캐리어가스라인(62)는 도시않은 가스공급원으로부터 캐리어가스로서 예를들면 N₂가스를 기화기(63)에 공급하기위한 라인이고 상류측으로부터 레귤레이터(70) 필터(71) 개폐밸브(72)와 유량제어장치로서의 매스플로 컨트롤러가 개재되어 있다.
액체HMDS공급라인(61)의 개폐밸브(68)과 매스플로 컨트롤러(69)와의 사이의 부분과 캐리어가스라인(62)의 개폐밸브(72)와 매스플로 컨트롤러(73)과의 사이의 부분과는 바이패스라인(74)로 연결되어 있고 바이패스라인(74)에는 개폐밸브(75)가 설치되어 있다. 상기 바이패스라인(74)는 멘테난스를 실행하는 경우에 N₂가스에 의해 액라인배관을 정화할 때에 이용된다.
기체HMDS공급라인(64)에는 개폐밸브(76)이 개재되어 있으면서 상기 기화기 바로아래 부분에는 드레인라인(77)이 접속되어 있다. 드레인라인(77)에는 개폐밸브(78)이 설치되고 드레인탱크(79)가 접속되어 있다.
컨트롤러(80)은 액체HMDS공급라인(61)의 매스플로 컨트롤러(69) 및 캐리어가스라인(62)의 매스플로컨트롤러(73)을 제어하는 외에 제어라인은 기재하고 있지 않지만 각 라인에 설치된 개폐밸브도 제어가능하게 되어 있다. 상기 컨트롤러(80)은 애드히젼유니트(AD)의 유니트컨트롤러(미도시)에 의해 제어된다.
이와 같이 구성되는 애드히젼유니트(AD)에 있어서는 우선 웨이퍼를 쳄버(50)내의 가열플레이트(53)상에 세트하고 하부재(51)상에 커버부재(52)를 장착하여 반밀폐상태로 하고 HMDS가스 공급부(60)에서 기체형의 HMDS를 쳄버(50)내에공급한다. 이 때 HMDS가스를 공급하면서 쳄버내가 배기포트(56)을 매개로 배기된다.
상기의 경우의 기체형의 HMDS는 HMDS가스공급부(60)에 있어서 HMDS탱크(65)내의 액체HMDS(66)을 N₂가스 압송에 의해 액체HMDS공급라인(61)을 매개로 기화기(63에 공급하고 기화기(63)에 있어서 형성된다. 그리고 기화기(63)에 있어서 형성된 기체형의 HMDS는 캐리어가스라인(62)를 매개로 기화기(63)에 공급된 캐리어가스(N₂가스)에 캐리어되고 기체HMDS공급라인(64)를 통하여 가스도입포트(55)에서 쳄버(50)내로 도입된다. HMDS에 의한 애드히젼처리 종료후는 HMDS의 공급을 정지하여 쳄버내에 정화가스를 보낸다.
이와 같이 본 실시형태에 있어서는 액체HMDS(66)을 액체HMDS공급라인(61)의 액체유량을 매스플로컨트롤러(69)에서 제어하면서 기화기(63)에 의해 기화시키기 때문에 일정량의 액체로부터 일정량을 기화시키는 것이 가능하고 종래의 자연기화의 경우와 같이 환경의 영향을 받는 일 없이 안정한 농도의 HMDS가스 분위기를 제어성 좋게 확실하게 형성하는 것이 가능하다. 또한, 액체 HMDS공급라인(61)에 매스플로 컨트롤러(69)를 설치하여 공급하는 액체HMDS의 양을 제어하면서 캐리어가스공급라인(62)에도 매스플로 컨트롤러(73)을 설치하는 것에 의해 기화하는 액체HMDS의 양 및 기화한 HMDS의 공급량을 용이하게 제어하는 것이 가능하고 분위기농도를 매우 용이하게 제어하는 것이 가능하다. 종래와 같이 탱크내에서 자연기화된 기체형의 HMDS를 공급하는 경우에는 이와 같이 농도안정성 및 제어성이 악화될 뿐아니라 탱크내의 하부에 기화하지 않고 장기간 잔존하고 있는 이른바 「사액」의 존재도 문제가 되지만 본 실시형태와 같이 기화기(63)을 이용한 경우에는 이와 같은 문제도 해소하는 것이 가능하다.
또한, 이와 같은 HMDS의 공급에 있어서 컨트롤러(80)에 의해 공급개시시에 캐리어가스라인(62)의 매스플로 컨트롤러(73)을 열고 캐리어가스공급라인(62)에 캐리어가스를 보내고 나서 액체HMDS공급라인(61)의 매스플로컨트롤러(69)를 열도록 제어하고 기체공급종료시에 액체HMDS공급라인(61)의 매스플로 컨트롤러(69)을 닫고 액체HMDS의 공급을 정지하고 나서 캐리어가스공급라인(62)의 매스플로 컨트롤러(73)을 닫도록 제어하는 것이 바람직하다. 이와 같이 제어하는 것에 의해 액체형의 HMDS만이 기화기(63)에 공급되는 것을 저지하는 것이 가능하고 기화기(63)후단으로 기화되지 않는 HMDS가 액체인 상태로 유입하는 것이 방지된다.
또한, 기체HMDS공급라인(64)에는 드레인라인(77)이 접속되어 있고 기체HMDS공급라인(64)에 존재하는 드레인을 드레인탱크(79)에 인도하는 것이 가능하기 때문에 쳄버(50)에 드레인이 공급되는 것을 확실하게 방지하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명의 별도의 실시예에 대해서 설명한다. 도 5에 도시한 애드히젼 유니트(AD)에 있어서는 배기포트(56)에 접속되는 배기라인(56a)에 배기중의 HMDS의 농도를 측정하는 농도센서(90)이 취부되어 있다.
농도센서(90)의 측정결과는 항상 컨트롤러(91)에 보내지고 컨트롤러(91)은 미리설정된 농도의 적정범위치와의 비교를 실행하고 상기 적정범위치에서 벗어난 경우에는 밸브컨트롤러(92)에 상기의 경우를 출력하도록 되어 있다.
밸브컨트롤러(92)는 컨트롤러(92)에서 농도가 적정범위에서 벗어날 경우의신호가 있으면 캐리어가스라인(62)의 개폐밸브(72)와 액체HMDS라인(61)의 개폐밸브(68)을 폐쇄하도록 상기의 개폐밸브를 컨트롤하도록 되어 있다. 상기 경우 미리 설정된 농도의 적정범위에서 벗어난 것을 외부에 통지하도록 하면 더욱 바람직하다.
따라서 웨이퍼(W)의 애드히젼처리간 무엇인가의 이유로 쳄버내의 HMDS의 농도가 소정의 범위외로 되어도 상기 시점에서 즉시 처리를 중단하는 것이 가능하다. 상기 결과 불량제품의 제조를 미연에 방지가능하다.
상기한 기화기(63)에 설치되어 있는 히터(81)은 예를들면 도 6에 도시한 바와 같이 기화기(63)에 있어서의 종축방향(즉 기화 후의 기체의 분출방향에 따른 방향)에 분할한 히터모듈(81a, 81b, 81c)를 구비하고 있어도 좋다.
기화기(63)에 있어서는 기화한 직후의 기쳬보다도 기화기(63)의 출구부근의 기체의 온도쪽이 낮아진다. 그것은 액체의 기화잠열(潛熱)이 원인이다.
따라서 히터모듈(81a, 81b, 81c)의 순서로 가열온도를 높게하도록 이들 히터모듈의 온도를 높게하는 것에 의해 그와 같은 기화기(63)에 있어서의 온도균배에 대응시켜서 기화기(63)을 가열하여 온도조절하는 것이 가능하다. 그 결과 쳄버(50)내에 공급되는 기화한 기체의 온도를 보다 정확하게 제어가능하다.
그런데 예를들면 웨이퍼(W)의 로트간의 개개에 있어서는 쳄버(50)에 공급하는 기체중의 HMDS의 농도를 변경하는 경우에는 당해 변경전에 우선 기화기(63)내에 캐리어가스를 보내어 정화하는 것이 바람직하다. 본 경우 히터(81)에 의한 가열온도를 처리시의 온도보다도 높게하도록 하면 기화기(63)내에 잔류하고 있는 HMDS를보다 빠르게 증발시켜서 정화하는 것이 가능하다.
또한 그와 같은 농도변경의 경우 로트의 개개에 있어서는 웨이퍼(W)의 처리 전에 기체의 공급계 예를들면 HMDS공급라인(64)의 상태를 확인하기 위하여 우선 쳄버(50)내 웨이퍼(W)를 반입하기 전에 기화기(63)을 통상의 모드(웨이퍼(W)의 실제의 처리와 같은형태인 운전모드)로 일단 작동시켜서 이른바 더미(Dummy)처리를 실시하면 좋다.
상기 기화기(63)은 액체와 압축한 캐리어가스를 동시에 분무하는 형식의 2유체분무식(霧化式)의 기화기였지만 도 7에 도시한 바와 같은 초음파방식의 기화기(100)을 이용하여도 좋다.
상기 기화기(100)은 기화실(101)과 기화실(101)의 저부에 취부된 진동자(102)를 가지고 있다. 기화실(101)에는 캐리어가스라인(62)와 액체공급라인(61)이 접속되어 있다. 그리고 진동자(102)에 대해서 여진회로(103)에서의 초음파가 부여되면 진동자(102)에 의해 기화실(100)내에 저유하고 있눈 HMDS가 분무되도록 되어 있다. 상기의 구성의 기화기(100)도 본 발명에 이용하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되지 않고 각종의 변형이가능하다. 상기 실시형태에서는 레지스트도포 ·현상처리시스템의 애드해젼유니트에 본발명을 적용한 예에 대해서 나타냈지만 여기에 한정되지 않고 액체원료를 기화시켜서 기체분위기를 형성하는 경우에만 적용하는 것이 가능하다. 예를들면 용액의 도포에 의해 웨이퍼상에 유전체막을 형성하는 SOD(Spin On Dielectric)처리장치에서는 웨이퍼를 HMDS가스와 암모니아가스등의 분위기에 노출하는 공정이존재하지만 이와같은 공정에 있어서도 본 발명을 적용하는 것이 가능하다. 또한, 현상액을 이용하지 않고 가스를 이용하여 레지스트패턴을 현상하는 드라인현상장치에 있어서도 웨이퍼를 현상가스분위기에 노출할 때에 본 발명을 적용하는 것이 가능하다. 또한, 상기 실시형태에서는 유량제어용에 매스플로 컨트롤러를 이용하였지만, 필히 매스플로 컨트롤러이지 않아도 좋다. 그리고 또한 액체의 공급을 가스 압송으로 실행하였지만 여기에 한정되지 않고 펌프등을 이용 하여도 좋다. 또한, 상기 실시형태에서는 기판으로서 반도체웨이퍼를 이용한 경우에 대해서 설명하였지만 반도체웨이퍼이외의 다른 피처리기판 예를들면 LCD기판에 대해서도 적용가능하다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면 액체라인의 액체유량을 제어하면서 기화기에 의해 기화시키는 것으로 일정량의 액체로부터 일정량을 기화시키는 것이 가능하고 환경의 영향을 받지 않고 안정한 농도의 기체분위기를 제어성 좋고 확실하게 형성하는 것이 가능하다. 특히, 액체라인 및 캐리어가스라인에 매스플로 컨트롤러를 설치하는 것에 의해 기화하는 액체의 양 및 기화한 기체의 공급량을 용이하게 제어하는 것이 가능하고 분위기농도를 매우 용이하게 제어하는 것이 가능하다.
또한, 기체공급개시시에 상기 캐리어가스라인을 열고나서 상기 액체라인을 열게 하도록 제어하고 기체공급종료시에 상기 액체라인을 닫고 나서 상기 캐리어가스라인을 닫히도록 제어하는 제어장치를 설치하는 것에 의해 액체만이 기화기에 공급되는 것을 방지하는 것이 가능하고 기화기 후의 배관으로 기화되지 않고 액체인 상태로 유입하는 것을 방지하는 것이 가능하다.

Claims (20)

  1. 기판을 기체분위기에 노출하여 소정의 처리를 실행하는 처리장치에 있어서,
    기판을 수용하는 쳄버와,
    상기 기체분위기를 형성하는 액체를 공급하는 액체라인과,
    액체라인에 있어서의 액체의 유량을 제어하는 액체유량제어장치와,
    액체라인에서 공급된 액체를 기화하는 기화기와,
    상기 기화기에서 기화된 기체를 캐리어하기 위한 캐리어가스를 공급하는 캐리어가스라인과,
    상기 기화기에서 기화된 기체를 캐리어가스에서 캐리어시켜서 상기 쳄버로 공급하는 기체공급라인을 구비하는 것을 특징으로 하는 처리장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 캐리어가스라인에 설치되고 캐리어가스의 유량을 제어하는 캐리어가스유량제어장치를 또한 구비하는 것을 특징으로 하는 처리장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    기체공급개시시에 상기 캐리어가스라인을 열고나서부터 상기 액체라인을 열리도록 제어하고,
    기체공급종료시에 상기 액체라인을 닫고나서 부터 상기 캐리어가스라인을 닫히도록 제어하는 제어장치를 또한 구비하는 것을 특징으로 하는 처리장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 액체라인은 가스압송에 의해 액체를 공급하는 것을 특징으로 하는 처리장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 기체공급라인에 설치된 드레인을 회수하기위한 드레인라인을 또한 구비하는 것을 특징으로 하는 처리장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 기화기는 초음파진동에 의해 액체를 기화하는 방식의 기화기인것을 특징으로 하는 처리장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 쳄버에서의 배기중에 있어서의 상기 액체성분의 농도를 검출하는 농도센서와,
    상기 농도센서에 의한 검출결과가 소정의 한계치를 넘어선 경우에는 상기 액체라인과 상기 캐리어가스라인을 폐쇄하는 제어장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 처리장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 기화기의 온도조절을 실행하는 히터를 또한 구비하는 것을 특징으로 하는 처리장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 히터는 기화기에 있어서의 하류측만큼 당해 기화기에 대한 가열온도가 높아지도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 처리장치.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 기화기내를 정화할 때에는 상기 히터는 상기 소정의 처리시의 가열온도보다도 높은 온도로 상기 기화기를 가열하는 것을 특징으로 하는 처리장치.
  11. 기판을 기체분위기에 노출하여 소정의 처리를 실행하는 처리장치에 있어서,
    기판을 수용하는 쳄버와,
    상기 기체분위기를 형성하는 액체를 공급하는 액체라인과,
    액체라인에 설치된 제 1의 유량제어장치와,
    액체라인에서 공급된 액체를 기화하는 기화기와,
    상기 기화기에서 기화된 기체를 캐리어하기 위한 캐리어가스를 공급하는 캐리어가스라인과,
    상기 캐리어가스라인에 설치된 제 2의 유량제어장치와,
    상기 기화기에서 기화된 기체를 캐리어가스에서 캐리어시켜서 상기 쳄버로 공급하는 기체공급라인을 구비하는 것을 특징으로 하는 처리장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2의 유량제어장치는 각각 매스플로컨트롤러를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 처리장치.
  13. 청구항 11에 있어서,
    기체공급개시시에 상기 캐리어가스라인의 제 2의 유량제어장치의 매스플로 컨트롤러를 열고나서 부터 상기 액체라인의 제 1의 유량제어장치의 매스플로 컨트롤러를 열도록 제어하고,
    기체공급종료시에 상기 제 1의 유량제어장치의 매스플로 컨트롤러를 닫고나서 부터 상기 제 2의 유량제어장치의 매스플로 컨트롤러를 닫도록 제어하는 제어장치를 또한 구비하는 것을 특징으로 하는 처리장치.
  14. 청구항 11에 있어서,
    상기 액체라인은 가스압송에 의해 액체를 공급하는 것을 특징으로 하는 처리장치.
  15. 청구항 11에 있어서,
    상기 기체공급라인에 설치된 드레인을 회수하기 위한 드레인라인을 또한 구비하는 것을 특징으로 하는 처리장치.
  16. 청구항 11에 있어서,
    상기 기화기는 초음파진동에 의해 액체를 기화하는 방식의 기화기인 것을 특징으로 하는 처리장치.
  17. 청구항 11에 있어서,
    상기 쳄버로부터의 배기중에 있어서의 상기 액체성분의 농도를 검출하는 농도센서와,
    상기 농도센서에 의한 검출결과가 소정의 한계치를 넘어선 경우에는 상기 액체라인과 상기 캐리어가스라인을 폐쇄하는 제어장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 처리장치.
  18. 청구항 11에 있어서,
    상기 기화기의 온도조절을 실행하는 히터를 또한 구비하는 것을 특징으로 하는 처리장치.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 히터는 기화기에 있어서의 하류측만큼 당해 기화기에 대한 가열온도가 높아지도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 처리장치.
  20. 청구항 18에 있어서,
    상기 기화기내를 정화할 때에는 상기 히터는 상기 소정의 처리시의 가열온도보다도 높은 온도로 상기 기화기를 가열하는 것을 특징으로 하는 처리장치.
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