KR20110132214A - Hydrophobic conversion processing method and hydrophobic conversion processing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 기판에 대해 소수화 처리를 행하는 소수화 처리 방법 및 소수화 처리 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a hydrophobization treatment method and a hydrophobization treatment apparatus for performing a hydrophobization treatment on a substrate.
반도체 디바이스나 LCD 기판 등의 제조 프로세스에 있어서의, 레지스트 패턴의 형성 처리의 일련의 공정의 하나로, 기판, 예를 들어 반도체 웨이퍼(W)(이하, 「웨이퍼」라고 함)에 대한 소수화 처리가 있다. 이 처리는 웨이퍼(W)에 레지스트액을 도포하기 전에, 바탕막과 레지스트막의 밀착성을 향상시키기 위해 행해지는 것이다.As one of a series of processes of forming a resist pattern in a manufacturing process such as a semiconductor device or an LCD substrate, there is a hydrophobization treatment for a substrate, for example, a semiconductor wafer W (hereinafter referred to as "wafer"). . This treatment is performed to improve the adhesion between the base film and the resist film before applying the resist liquid to the wafer W. FIG.
이와 같은 소수화 처리는 처리 용기 내의 적재대 상에 웨이퍼(W)를 적재하여, 웨이퍼(W)를 가열한 상태에서, 처리 용기 내에 HMDS(hexamethyl disilazane) 가스를 공급함으로써 행해진다. 예를 들어, HMDS 가스는 HMDS액의 저류 탱크에 캐리어 가스인 질소(N2) 가스를 도입하여, HMDS액을 기화함으로써 얻어지고, 이 가스가 상기 N2 가스와 함께 처리 용기 내에 공급된다. 이와 같이 하여, 웨이퍼(W)에 HMDS 가스가 공급됨으로써, 웨이퍼(W)의 표면에 박막이 형성되어, 친수성의 웨이퍼(W)의 표면이 소수성으로 변화된다.Such hydrophobization treatment is carried out by loading the wafer W on a mounting table in the processing container, and supplying a HMDS (hexamethyl disilazane) gas into the processing container while the wafer W is heated. For example, the HMDS gas is obtained by introducing nitrogen (N 2 ) gas, which is a carrier gas into the storage tank of the HMDS liquid, and vaporizing the HMDS liquid, and the gas is supplied into the processing vessel together with the N 2 gas. In this way, by supplying the HMDS gas to the wafer W, a thin film is formed on the surface of the wafer W, and the surface of the hydrophilic wafer W is changed to hydrophobic.
그런데, 소수화 처리의 평가 방법의 하나로서 접촉각의 측정이 알려져 있다. 이 방법에서는 접촉각이 클수록, 소수성이 크다고 판단되어, 레지스트 패턴의 형성에 있어서의 소수화 처리에 있어서도, 목적으로 하는 접촉각이 설정되어 있다. 웨이퍼(W) 표면에서 목적으로 하는 접촉각이 얻어지지 않으면, 바탕막과 레지스트막의 밀착성이 불충분해져 패턴 쓰러짐이 발생하고, 결과적으로 수율이 저하되어 버리기 때문이다.By the way, the measurement of a contact angle is known as one of the evaluation methods of hydrophobization treatment. In this method, it is determined that the larger the contact angle is, the larger the hydrophobicity is, and the target contact angle is set also in the hydrophobization treatment in forming a resist pattern. If the target contact angle cannot be obtained on the surface of the wafer W, the adhesion between the base film and the resist film is insufficient and pattern collapse occurs, resulting in a decrease in yield.
상술한 방법에서는, 통상, 적재대 온도를 90℃, 처리 시간을 30초 정도로 설정하여 소수화 처리가 실시되고 있다. 이 처리 조건으로 실시하면, 60 내지 70° 정도의 접촉각을 확보할 수 있지만, HMDS 가스의 열화 등의 요인으로부터, 목적으로 하는 접촉각이 얻어지지 않는 경우가 일어날 수 있다. 이때, 처리 시간을 길게 하면, 웨이퍼(W) 표면에 있어서의 HMDS 가스와의 접촉 시간이 길어지므로, 소수화 처리가 충분히 진행되어, 접촉각을 크게 할 수 있다. 그러나, 처리의 처리량 향상의 관점으로부터는, 처리 시간을 길게 하는 것은 득책이 아니고, 처리 시간을 길게 하지 않고, 소수성을 향상시키는 것이 바람직하다.In the above-mentioned method, hydrophobization treatment is usually performed by setting the mounting table temperature at 90 ° C. and the processing time at about 30 seconds. If it is carried out under these treatment conditions, a contact angle of about 60 to 70 ° can be secured, but a target contact angle may not be obtained due to factors such as deterioration of the HMDS gas. At this time, if the processing time is extended, the contact time with the HMDS gas on the surface of the wafer W becomes long, so that the hydrophobization treatment proceeds sufficiently and the contact angle can be increased. However, from the viewpoint of improving the throughput of the process, it is not profitable to lengthen the processing time, and it is preferable to improve the hydrophobicity without lengthening the processing time.
그런데, 특허 문헌 1에는 가열판 상에 기판을 적재하여 소수화 처리를 행하는 기술이 기재되어 있다. 이 기술에 따르면, 기판의 온도를 조정함으로써 소수성을 높일 수 있지만, 보다 간이한 방법으로 안정적이고 높은 소수성을 확보할 수 있는 기술의 확립이 요구되고 있다.By the way,
본 발명은 이와 같은 문제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 안정적이고 높은 소수성을 확보할 수 있는 소수화 처리 방법 및 소수화 처리 장치를 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a hydrophobization treatment method and a hydrophobization treatment apparatus capable of securing stable and high hydrophobicity.
본 발명의 소수화 처리 방법은 처리 용기 내에서, 규소를 포함하고, 표면에 수산기를 구비한 기판에, 트리메틸실릴기를 포함하는 소수화 처리 가스를 공급하여, 상기 기판의 표면에 -O(CH3)3로 이루어지는 소수기를 생성하는 소수화 처리 방법에 있어서,In the hydrophobization treatment method of the present invention, a hydrophobization treatment gas containing trimethylsilyl groups is supplied to a substrate containing silicon and having a hydroxyl group on the surface thereof in a processing container, and -O (CH 3 ) 3 is applied to the surface of the substrate. In the hydrophobization treatment method of generating a hydrophobic group consisting of:
상기 기판의 소수화를 촉진시키는 반응 촉진제를 기화시켜 기판에 공급하는 공정과,Vaporizing a reaction promoter for promoting hydrophobicity of the substrate and supplying the substrate to the substrate;
상기 처리 용기 내로 반입된 기판을 가열하는 공정과,Heating the substrate brought into the processing container;
가열된 기판의 표면에 상기 반응 촉진제의 증기가 흡착되어 있는 상태에서, 당해 기판의 표면에 상기 소수화 처리 가스를 공급하는 공정을 포함하고,A step of supplying the hydrophobization treatment gas to the surface of the substrate in a state in which vapor of the reaction accelerator is adsorbed on the surface of the heated substrate,
상기 반응 촉진제에 의해, 소수화 처리 가스의 규소와, 기판 표면의 산소의 반응을 촉진시키는 것을 특징으로 한다.The reaction accelerator promotes the reaction between the silicon of the hydrophobization treatment gas and the oxygen on the substrate surface.
여기서, 상기 반응 촉진제는 물, 암모니아, 아민, 알코올로부터 선택된 물질로 할 수 있다. 또한, 상기 반응 촉진제를 기화시켜 기판에 공급하는 공정은, 기판을 가열하기 전, 기판을 설정 온도로 승온시키는 도중 및 기판을 설정 온도로 가열한 후 중 적어도 하나의 타이밍에서 실시된다.Here, the reaction accelerator may be a material selected from water, ammonia, amines and alcohols. In addition, the process of vaporizing the said reaction promoter and supplying it to a board | substrate is performed at least in the timing of heating up a board | substrate to a preset temperature, and after heating a board | substrate to a preset temperature before heating a board | substrate.
상기 반응 촉진제의 증기는 소수화 처리 가스와 혼합된 후, 처리 용기에 공급되도록 해도 좋다. 또한, 상기 처리 용기 내에 설치된 반응 촉진제의 액체의 저류부를 가열함으로써, 상기 반응 촉진제를 기화시키도록 해도 좋다. 또한, 상기 처리 용기 내에 기판을 반입하기 전에, 당해 기판에 상기 반응 촉진제의 증기를 공급하도록 해도 좋다.The vapor of the reaction accelerator may be supplied to the processing vessel after being mixed with the hydrophobization treatment gas. Moreover, you may make it evaporate by heating the storage part of the liquid of the reaction accelerator provided in the said processing container. In addition, before carrying a board | substrate into the said processing container, you may make it supply the vapor of the said reaction promoter to the said board | substrate.
또한, 본 발명의 소수화 처리 장치는 처리 용기 내에서 적재부에 적재된, 규소를 포함하고, 표면에 수산기를 구비한 기판에, 트리메틸실릴기를 포함하는 소수화 처리 가스를 공급하여, 상기 기판의 표면에 -O(CH3)3로 이루어지는 소수기를 생성하는 소수화 처리 장치에 있어서,In addition, the hydrophobization treatment apparatus of the present invention supplies a hydrophobization treatment gas containing trimethylsilyl group to a substrate containing silicon, which is loaded in a loading section in a processing container, and having a hydroxyl group on the surface thereof, to the surface of the substrate. in the hydrophobic treatment apparatus for creating a group consisting of a small number of -O (CH 3) 3,
상기 처리 용기에 설치되어, 상기 기판을 가열하는 가열 수단과,Heating means provided in the processing container for heating the substrate;
상기 처리 용기 내에 상기 소수화 처리 가스를 공급하는 소수화 처리 가스 공급로와,A hydrophobization treatment gas supply path for supplying the hydrophobization treatment gas into the processing container;
상기 처리 용기 내에 상기 기판의 소수화를 촉진시키는 반응 촉진제를 기화시켜 공급하는 반응 촉진제 공급 수단을 구비하고,A reaction accelerator supplying means for vaporizing and supplying a reaction accelerator for promoting hydrophobicity of the substrate in the processing container,
처리 용기 내에 있어서, 가열된 기판의 표면에 상기 반응 촉진제의 증기가 흡착되어 있는 상태에서, 당해 기판의 표면에 상기 소수화 처리 가스를 공급하여, 상기 반응 촉진제에 의해, 소수화 처리 가스의 규소와, 기판 표면의 산소의 반응을 촉진시키는 것을 특징으로 한다.In the processing container, the hydrophobization treatment gas is supplied to the surface of the substrate in a state where the vapor of the reaction accelerator is adsorbed on the surface of the heated substrate, and the reaction accelerator is used to provide silicon and the substrate of the hydrophobization treatment gas. It is characterized by promoting the reaction of oxygen on the surface.
상기 반응 촉진제는 물, 암모니아, 아민, 알코올로부터 선택된 물질로 할 수 있다. 또한, 상기 반응 촉진제 공급 수단은 상기 처리 용기 내에 상기 반응 촉진제의 증기를 공급하는 반응 촉진제 공급로로 하여 구성해도 좋다. 이때,The reaction promoter may be a material selected from water, ammonia, amines and alcohols. The reaction accelerator supply means may be configured as a reaction accelerator supply path for supplying the vapor of the reaction accelerator into the processing container. At this time,
상기 반응 촉진제 공급로는 상기 소수화 처리 가스 공급로를 겸용하고 있고, 상기 반응 촉진제의 증기는 소수화 처리 가스와 혼합된 후, 처리 용기에 공급되는 방법으로 해도 좋다. 또한, 상기 반응 촉진제 공급 수단은 처리 용기 내에 설치된 반응 촉진제의 액체의 저류부와, 이 저류부를 가열하는 가열부를 포함하고, 당해 처리 용기 내에서 반응 촉진제를 기화시키는 것이라도 좋다.The reaction accelerator supplying path is also used as the hydrophobization treatment gas supply passage, and the vapor of the reaction accelerator may be mixed with the hydrophobization treatment gas and then supplied to the processing vessel. The reaction accelerator supplying means may include a storage portion of the liquid of the reaction accelerator provided in the processing vessel and a heating portion for heating the storage portion, and may vaporize the reaction accelerator in the processing vessel.
본 발명에 따르면, 처리 용기 내에서, 규소를 포함하고, 표면에 수산기를 구비한 기판 표면과, 트리메틸실릴기를 포함하는 소수화 처리 가스를 접촉시켜, 상기 기판 표면에 -O(CH3)3로 이루어지는 소수기를 생성하는 소수화 처리에 있어서, 가열된 기판의 표면에 반응 촉진제의 증기가 흡착되어 있는 상태에서, 당해 기판의 표면에 상기 소수화 처리 가스를 공급하고 있다. 이 반응 촉진제에 의해, 소수화 처리 가스의 규소와, 기판 표면의 산소를 결합시켜, 기판 표면에 상기 소수기를 형성하는 반응이 촉진되므로, 이 소수화 처리를 행함으로써, 안정적이고 높은 소수성을 확보할 수 있다.According to the present invention, in a processing vessel, a substrate surface comprising silicon and having a hydroxyl group on the surface thereof and a hydrophobization treatment gas containing trimethylsilyl group are brought into contact with each other to form -O (CH 3 ) 3 on the substrate surface. In the hydrophobization process which produces | generates a hydrophobic group, the said hydrophobization process gas is supplied to the surface of the said board | substrate in the state in which the vapor of the reaction promoter is adsorbed to the surface of the heated board | substrate. The reaction accelerator promotes a reaction in which the silicon of the hydrophobization treatment gas and oxygen on the surface of the substrate are bonded to form the hydrophobic group on the surface of the substrate, so that stable and high hydrophobicity can be secured by performing the hydrophobization treatment. .
도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 소수화 처리 방법의 개략을 설명하는 공정도.
도 2는 소수화 처리 가스로서 HMDS 가스를 사용한 경우의 소수화 처리를 설명하는 설명도.
도 3은 소수화 처리 가스로서 HMDS 가스를 사용한 경우에 대해, 양자 화학 계산으로부터 구한 활성화 에너지를 도시하는 특성도.
도 4는 본 발명의 소수화 처리 장치를 사용한 소수화 처리 시스템의 일 실시 형태를 도시하는 구성도.
도 5는 본 발명의 소수화 처리 장치의 일 실시 형태를 도시하는 단면도와 평면도.
도 6은 상기 소수화 처리 시스템에 설치되는 기화 유닛의 일례를 도시하는 단면도.
도 7은 상기 소수화 처리 장치의 작용을 설명하기 위한 공정도.
도 8은 본 발명의 소수화 처리 방법을 설명하기 위한 공정도.
도 9는 소수화 처리 시스템의 다른 예를 도시하는 구성도.
도 10은 도 9에 도시하는 소수화 처리 시스템에서 실시되는 소수화 처리 방법을 설명하기 위한 공정도.
도 11은 소수화 처리 시스템의 또 다른 예를 도시하는 구성도.
도 12는 소수화 처리 시스템의 또 다른 예를 도시하는 구성도.
도 13은 본 발명의 소수화 처리 장치의 다른 예를 도시하는 단면도와 평면도.
도 14는 본 발명의 소수화 처리 장치의 또 다른 예를 도시하는 단면도.
도 15는 도 14에 도시하는 소수화 처리 장치의 작용을 설명하기 위한 공정도.
도 16은 본 발명의 소수화 처리 장치의 또 다른 예를 도시하는 단면도.
도 17은 도 16에 도시하는 소수화 처리 장치의 작용을 설명하기 위한 공정도.
도 18은 본 발명의 소수화 처리 장치의 또 다른 예를 도시하는 단면도.
도 19는 수증기의 공급의 다른 예를 도시하는 구성도.
도 20은 반응 촉진제의 다른 예를 도시하는 설명도.
도 21은 상기 실시예에서 사용되는 소수화 처리 장치를 도시하는 단면도.
도 22는 본 발명의 효과를 확인하기 위해 행한 실시예를 도시하는 특성도.
도 23은 상기 실시예의 결과를 나타내는 특성도.
도 24는 본 발명의 효과를 확인하기 위해 행한 다른 실시예의 결과를 나타내는 특성도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The process chart explaining the outline of the hydrophobization processing method which concerns on embodiment of this invention.
2 is an explanatory diagram for explaining a hydrophobization treatment when HMDS gas is used as the hydrophobization treatment gas.
Fig. 3 is a characteristic diagram showing activation energy obtained from quantum chemical calculations for the case where HMDS gas is used as the hydrophobization treatment gas.
4 is a configuration diagram showing an embodiment of a hydrophobicization processing system using the hydrophobicization processing apparatus of the present invention.
Fig. 5 is a sectional view and a plan view showing one embodiment of a hydrophobization treatment apparatus of the present invention.
6 is a cross-sectional view showing an example of a vaporization unit installed in the hydrophobic treatment system.
7 is a process chart for explaining the operation of the hydrophobic treatment apparatus.
8 is a flowchart for explaining the hydrophobization treatment method of the present invention.
9 is a configuration diagram illustrating another example of the hydrophobization processing system.
FIG. 10 is a flowchart for explaining a hydrophobic treatment method performed in the hydrophobic treatment system shown in FIG. 9. FIG.
11 is a configuration diagram showing still another example of the hydrophobization processing system.
12 is a configuration diagram showing still another example of the hydrophobicization processing system.
13 is a sectional view and a plan view showing another example of the hydrophobization treatment apparatus of the present invention.
14 is a cross-sectional view showing still another example of the hydrophobization treatment apparatus of the present invention.
FIG. 15 is a flowchart for explaining the operation of the hydrophobization treatment apparatus shown in FIG. 14. FIG.
16 is a cross-sectional view showing still another example of the hydrophobization treatment apparatus of the present invention.
FIG. 17 is a flowchart for explaining the operation of the hydrophobization treatment device shown in FIG. 16; FIG.
18 is a cross-sectional view showing still another example of the hydrophobization treatment apparatus of the present invention.
19 is a block diagram illustrating another example of the supply of water vapor.
20 is an explanatory diagram showing another example of a reaction accelerator.
21 is a cross-sectional view showing a hydrophobization processing apparatus used in the embodiment.
Fig. 22 is a characteristic diagram showing an embodiment performed to confirm the effect of the present invention.
23 is a characteristic diagram showing the result of the said Example.
Fig. 24 is a characteristic diagram showing the result of another embodiment performed to confirm the effect of the present invention.
우선, 본 발명의 개요에 대해 도 1에 기초하여 설명한다. 본 발명은 규소(Si)를 포함하고, 표면에 수산기(OH기)를 구비한 기판, 예를 들어 웨이퍼(W)의 표면과, 트리메틸실릴기를 포함하는 소수화 처리 가스를 접촉시켜, 상기 웨이퍼(W) 표면에 -O(CH3)3로 이루어지는 소수기를 생성하는 소수화 처리에 관한 것이다. 그리고, 상기 웨이퍼(W)의 소수화를 촉진시키는 반응 촉진제를 기화시켜 웨이퍼(W)에 공급하고, 가열된 웨이퍼(W) 표면에 이 반응 촉진제의 증기가 흡착되어 있는 상태에서, 당해 웨이퍼(W)의 표면에 상기 소수화 처리 가스를 공급하여, 웨이퍼(W)의 표면을 소수화하는 것이다. 이하에서는, 상기 반응 촉진제가 물, 소수화 처리 가스가 HMDS 가스 : (CH3)3SiNHSi(CH3)3, 웨이퍼(W) 표면에 형성되는 소수기가 -O(CH3)3인 경우를 예로 들어 설명을 진행시킨다.First, the outline | summary of this invention is demonstrated based on FIG. The present invention is made by contacting a surface of a substrate including silicon (Si) with a hydroxyl group (OH group), for example, a surface of a wafer (W), and a hydrophobization treatment gas containing a trimethylsilyl group to contact the wafer (W). It relates to a hydrophobization treatment for generating a hydrophobic group consisting of -O (CH 3 ) 3 on the surface. Then, the reaction accelerator for promoting hydrophobicity of the wafer W is vaporized and supplied to the wafer W, and in the state where the vapor of the reaction accelerator is adsorbed on the heated wafer W surface, the wafer W The hydrophobization treatment gas is supplied to the surface of the wafer to hydrophobize the surface of the wafer (W). Hereinafter, the reaction accelerator of water, hydrophobic treatment gas HMDS gas: for (CH 3) 3 SiNHSi (CH 3) 3, a wafer (W) to be formed on the surface minority group -O (CH 3) 3, if for example the Proceed to explanation.
도 1의 (a)는 처리 용기에 반입된 웨이퍼(W)를 도시하고 있고, 이 웨이퍼(W) 표면의 OH기는 클린룸 반송 중에 흡착한 외기 중의 수분에 기인하는 것이다. 이 처리 용기 내에, 수증기와 HMDS 가스를 공급하면, 웨이퍼 표면에는 수증기가 흡착되어, 이 수증기가 반응 촉진제(촉매 물질)로서 작용하고, 이하의 기본 반응식 1에 나타내는 소수화 반응이 진행된다.FIG. 1A shows a wafer W carried in a processing container, and the OH group on the surface of the wafer W is caused by moisture in the outside air adsorbed during clean room conveyance. When water vapor and HMDS gas are supplied into this processing container, water vapor is adsorbed on the wafer surface, and this water vapor acts as a reaction accelerator (catalyst), and the hydrophobic reaction shown in
[반응식 1]
반응식 1 중의 SiOH는, 도 1의 (a), (b)에 도시한 바와 같이 웨이퍼(W)의 표면의 OH기이고, 도 1의 (b)는 처리 용기 내에 공급된 수증기가 웨이퍼(W) 표면에 흡착된 모습을 도시하고 있다. 이 반응에 의해, 도 1의 (c)에 도시한 바와 같이, 웨이퍼(W) 표면에는 소수기인 OSi(CH3)3가 생성되어, 웨이퍼(W) 표면이 소수화된다.SiOH in
이 소수화 반응에서는, 예를 들어 도 2에 도시한 바와 같이, HMDS 가스의 Si-N 결합이 절단되고, N과의 결합이 끊어진 Si는 OH 결합의 O와 결합하여, 소수기인 OSi(CH3)3가 생성된다. 한편, OH 결합으로부터 이탈한 H는 절단된 Si-N 결합의 N과 결합하여, (CH3)3SiNH2가 생성된다.In this hydrophobic reaction, for example, as shown in FIG. 2, Si—N bond of HMDS gas is cleaved, and Si, in which the bond with N is broken, is bonded to O of OH bond, and OSi (CH 3 ), which is a hydrophobic group 3 is generated. On the other hand, H released from the OH bond is bonded to N of the cleaved Si-N bond to generate (CH 3 ) 3 SiNH 2 .
여기서, 수증기의 개재에 의해 소수화 반응이 촉진되는 이유에 대해서는, 도 3에 도시한 바와 같이, 수증기(H2O)가 천이 상태로 존재하면, 수증기가 존재하지 않는 경우보다도 반응의 활성화 에너지가 저하되어, 소수화 반응이 진행되기 쉬워지기 때문이라고 생각된다. 또한, 도 3에 도시하는 활성화 에너지는 개략값이다.Here, as to the reason why the hydrophobization reaction is promoted by the presence of water vapor, as shown in FIG. 3, when water vapor (H 2 O) is present in a transition state, the activation energy of the reaction is lower than when water vapor is not present. It is considered that the hydrophobization reaction is likely to proceed. In addition, the activation energy shown in FIG. 3 is a rough value.
그리고, 수증기의 존재에 의해 활성화 에너지가 작아지는 메커니즘에 대해서는, 다음과 같이 추측된다. 즉, HMDS 분자는 3차원 구조이고, HMDS가 SiOH와 반응하기 위해서는, SiOH에 대해 HMDS 분자가 어떤 각도로 되는 것이 필요하다. 이때, 수증기가 관여한 경우에는, 도 3에 도시한 바와 같이, 천이 상태에 있어서, HMDS의 N이 H2O를 통해 SiOH와 결합하고, 계속해서, 수소 결합이 교체되어, SiOSi(CH3)3와 (CH3)3SiNH2를 생성한다고 생각된다. 한편, 수증기가 관여하지 않는 경우에는, 천이 상태에서는, 도 2에 도시한 바와 같이 HMDS의 Si와 SiOH의 O가 반응한다.And the mechanism by which activation energy becomes small by presence of water vapor is estimated as follows. That is, the HMDS molecule has a three-dimensional structure, and in order for the HMDS to react with SiOH, the HMDS molecule needs to be at an angle with respect to SiOH. At this time, when water vapor is involved, as shown in FIG. 3, in the transition state, N in the HMDS bonds with SiOH through H 2 O, and then the hydrogen bond is replaced, and SiOSi (CH 3 ) is replaced. It is thought that 3 and (CH 3 ) 3 SiNH 2 are produced. On the other hand, when water vapor is not involved, Si in HMDS and O in SiOH react as shown in FIG. 2.
따라서, 수증기가 관여하는 경우에는, 천이 상태에 있어서, SiOH와 반응하기 위한 HMDS의 각도의 자유도가 커져, 결과적으로, HMDS의 Si와 SiOH의 O가 반응하기 쉬운 상태로 되므로, 활성화 에너지가 저하되는 것이라고 추측된다.Therefore, when water vapor is involved, the degree of freedom of the angle of HMDS for reacting with SiOH increases in the transition state, and as a result, the Si of HMDS and O of SiOH tend to react, resulting in lowering the activation energy. It is assumed that.
그런데, HMDS는 H2O에 의해 가수 분해되는 것이 알려져 있다. 그러나, H2O가 수증기로서 기상 상태로 존재하는 경우에는, 소수화 처리 장치에 공급되는 동안에 가수 분해는 거의 일어나지 않고, 후술하는 실시예에서도 명백한 바와 같이, 웨이퍼(W) 표면에서 소수화 처리가 빠르게 진행된다. 한편, H2O가 액상 상태로 존재하면, HMDS와 H2O의 충돌 확률이 높아져, 가수 분해가 일어나 버린다.However, HMDS is known to be hydrolyzed by H 2 O. However, when H 2 O is present in the gaseous state as water vapor, hydrolysis hardly occurs while being supplied to the hydrophobic treatment apparatus, and as is apparent from the examples described later, the hydrophobization treatment proceeds rapidly on the wafer W surface. do. On the other hand, when H 2 O exists in the liquid state, the collision probability between HMDS and H 2 O increases, and hydrolysis occurs.
이것으로부터, H2O가 액상 상태에서 웨이퍼(W) 상에 흡착되었을 때에는, 상기 가수 분해 반응이 진행되지만, 웨이퍼(W)에 흡착된 H2O가 기상 상태에서 HMDS 가스와 접촉하면, 상술한 바와 같이 촉매 물질로서 작용하고, SiOH가 존재하는 곳에서는, OH 제거 작용이 작용하여 상술한 소수기가 생성되게 된다.From this, when H 2 O is adsorbed on the wafer W in a liquid state, the hydrolysis reaction proceeds. However, when H 2 O adsorbed on the wafer W comes into contact with the HMDS gas in a gaseous state, the above-described hydrolysis reaction proceeds. As described above, the catalyst material acts as a catalyst material, and in the presence of SiOH, the OH removing action acts to produce the hydrophobic group described above.
그런데, 상기 소수화 처리는, 예를 들어 웨이퍼(W)를 미리 90℃로 가열된 열판에, 예를 들어 30초 적재함으로써 행해지고, 웨이퍼(W)로의 수증기의 공급은 웨이퍼(W)를 가열하기 전, 웨이퍼(W)를 설정 온도인 90℃로 승온시키는 도중 및 웨이퍼(W)를 설정 온도로 가열한 후 중 적어도 하나의 타이밍에서 실시된다.By the way, the hydrophobization treatment is performed by, for example, loading the wafer W on a hot plate heated to 90 ° C. in advance for 30 seconds, and supplying water vapor to the wafer W before heating the wafer W. , At the time of raising the wafer W to a set temperature of 90 ° C. and at least one timing of heating the wafer W to a set temperature.
웨이퍼(W)를 가열하기 전에 수증기를 공급할 때에는, 웨이퍼(W)를 가열했을 때에는, 충분히 수증기가 흡착되어 있고, 이 상태에서 웨이퍼(W)의 표면에 HMDS 가스가 공급된다. 수증기가 존재하면, 상술한 바와 같이 활성화 에너지가 작아지므로, 웨이퍼(W)의 온도가 설정 온도보다도 낮은 상태라도 소수화 반응이 일어나고, 웨이퍼(W)가 승온되는 동안에, 충분히 소수화 반응이 진행된다. 또한, 웨이퍼(W)를 설정 온도로 승온시키는 도중에 수증기를 공급할 때에 있어서도, 상술한 바와 같이 웨이퍼(W)의 온도가 설정 온도보다도 낮은 상태에서도 소수화 반응이 일어나므로, 그 후 웨이퍼(W)가 승온되는 동안에, 충분히 소수화 반응이 진행된다.When water vapor is supplied before heating the wafer W, when the wafer W is heated, water vapor is sufficiently adsorbed, and HMDS gas is supplied to the surface of the wafer W in this state. If water vapor is present, the activation energy is reduced as described above. Thus, even if the temperature of the wafer W is lower than the set temperature, a hydrophobic reaction occurs, and while the temperature of the wafer W is elevated, the hydrophobic reaction sufficiently proceeds. In addition, even when water vapor is supplied while the wafer W is heated to the set temperature, hydrophobization reaction occurs even when the temperature of the wafer W is lower than the set temperature as described above, so that the wafer W is heated thereafter. , The hydrophobic reaction proceeds sufficiently.
또한, 웨이퍼(W)를 설정 온도로 가열한 후에, 수증기를 공급하는 경우에는, 설정 온도가 90℃이므로, 웨이퍼(W)에 흡착된 수증기는 휘발하는 것도 있지만, 수증기를 계속해서 공급하고 있으므로, 웨이퍼(W) 표면에는 항상 수증기가 흡착되어 있는 상태로 된다. 그리고, 이 흡착된 수증기에 의해 소수화 반응이 촉진된다. 이때, 상기 소수화 처리는, 예를 들어 웨이퍼(W)를 설정 온도로 가열했을 때에 반응 속도가 커지므로, 수증기의 공급에 의해, 소수화 반응이 더욱 빠르게 진행된다.In addition, when the steam is supplied after heating the wafer W to the set temperature, since the set temperature is 90 ° C., the vapor adsorbed on the wafer W may volatilize, but since the vapor is continuously supplied, Water vapor is always adsorbed on the wafer W surface. The hydrophobization reaction is accelerated by the adsorbed water vapor. At this time, in the hydrophobic treatment, for example, the reaction rate increases when the wafer W is heated to a set temperature, so that the hydrophobization reaction proceeds faster by supply of steam.
따라서, 소수화 반응 촉진에 기여하는 수증기는 웨이퍼(W) 표면에 수증기가 흡착되어 있는 동안에, HMDS 가스와 웨이퍼(W) 표면이 접촉하도록 공급되면 좋고, HMDS 가스의 캐리어 가스에 수증기를 혼합시켜 처리 용기의 외부로부터 처리 용기로 공급해도 좋고, 수증기를 기화기에 의해 발생시켜, 직접 처리 용기에 공급해도 좋다. 또한, 처리 용기에 반입되기 전의 웨이퍼(W)에 수증기를 흡착시키고, 계속해서 이 웨이퍼(W)를 처리 용기에 반입하도록 해도 좋다. 또한, 처리 용기의 내부에서 수증기를 발생시키도록 해도 좋다.Therefore, the water vapor contributing to promoting the hydrophobic reaction may be supplied such that the HMDS gas and the surface of the wafer W come into contact with each other while the water vapor is adsorbed on the wafer W surface. May be supplied from the outside to the processing vessel, or vapor may be generated by a vaporizer and supplied directly to the processing vessel. In addition, water vapor may be adsorbed to the wafer W before being carried into the processing container, and the wafer W may be carried into the processing container. In addition, steam may be generated inside the processing container.
단, 상술한 바와 같이 H2O가 액상 상태에서 HMDS 가스와 접촉하면, 상기 가수 분해 반응이 진행되어 버려, 물에 의해 HMDS 가스와 웨이퍼(W)가 접촉하기 어려운 상태로 된다. 이로 인해, HMDS 가스가 존재하는 처리 용기 내나, HMDS 가스와 수증기를 공통의 공급로에 의해 처리 용기에 공급할 때에는, 이 공급로 내에서 수증기를 결로시키지 않는 것이 요구된다.However, as described above, when H 2 O is in contact with the HMDS gas in the liquid state, the hydrolysis reaction proceeds, and the HMDS gas is not easily brought into contact with the wafer W by water. For this reason, when supplying HMDS gas and water vapor to a processing container by a common supply path, it is required not to condense water vapor in this supply path.
또한, 처리 용기 내에 있어서는, 웨이퍼(W)의 표면에 수증기가 흡착되어 있어도, 웨이퍼(W)를 가열하면, 그 일부는 증발해 버린다. 이로 인해, 웨이퍼(W) 표면에 수증기가 흡착되어 있는 동안에, HMDS 가스와 웨이퍼(W) 표면이 접촉하도록, HMDS 가스의 처리 용기로의 공급 타이밍이나, HMDS 가스 농도, 수증기의 공급 타이밍이나, 웨이퍼(W)의 승온의 방법이 결정된다. 예를 들어, 웨이퍼(W)를 가열한 후에, 처리 용기에 수증기를 공급하는 경우에는, HMDS 가스 농도를 높게 함으로써, 충분히 소수화 반응을 촉진시킬 수 있다.In addition, in the processing container, even if water vapor is adsorbed on the surface of the wafer W, a part of it will evaporate when the wafer W is heated. Therefore, while the water vapor is adsorbed on the wafer W surface, the HMDS gas supply timing to the processing vessel, the HMDS gas concentration, the water vapor supply timing, or the wafer so that the HMDS gas and the wafer W surface come into contact with each other. The method of temperature rising of (W) is determined. For example, when steam is supplied to the processing container after the wafer W is heated, the hydrophobic reaction can be sufficiently promoted by increasing the HMDS gas concentration.
또한, 수증기의 공급량에 대해서는, 후술하는 실시예에 의해, 수증기의 공급량이 많으면, 보다 높은 소수성을 확보할 수 있는 것이 인정되어 있다. 단, 수증기의 공급량이 많아지면, 처리 용기 내에서 결로될 우려가 있으므로, 웨이퍼(W)의 가열 온도나, 처리 시간 등의 처리 조건에 의해, 처리 용기가 결로되지 않도록 적절한 수증기의 공급량이 설정된다.In addition, about the supply amount of steam, it is recognized by the Example mentioned later that when there is much supply amount of steam, higher hydrophobicity can be ensured. However, if the amount of water vapor supplied increases, there is a risk of condensation in the processing container. Therefore, the supply amount of steam is set so that the processing container is not condensed by processing conditions such as the heating temperature of the wafer W and the processing time. .
이하에, 구체적인 수증기의 공급 방법에 대해, 도면을 참조하여 설명한다. 도 4는 본 발명의 소수화 처리 장치를 구비한 소수화 처리 시스템의 일 실시 형태를 도시하는 구성도이다.Hereinafter, the specific water vapor supply method is demonstrated with reference to drawings. It is a block diagram which shows one Embodiment of the hydrophobicization processing system provided with the hydrophobicization processing apparatus of this invention.
본 발명에서는 수증기를 처리 용기에 첨가하는 방법으로서,In this invention, as a method of adding water vapor to a processing container,
(1) N2 가스를 수증기의 캐리어 가스로서 사용하고, HMDS 가스와 합류하여 처리 용기에 공급하는 예.(1) Example of using N 2 gas as a carrier gas of water vapor, joining with HMDS gas, and supplying it to a processing vessel.
(2) HMDS 가스를 수증기의 캐리어 가스로서 사용하는 예.(2) Example using HMDS gas as carrier gas of water vapor.
를 채용하고 있고, 이하에 각각의 예로 나누어 설명한다. 도 4에 도시하는 예는, N2 가스를 수증기의 캐리어 가스로서 사용하는 경우이다.Is employed and will be described below by dividing each example. The example shown in Fig. 4 is a case of using the N 2 gas as a carrier gas of water vapor.
도 4 중, 부호 1은 HMDS액을 저류하는 저류 탱크로, 이 하류측에는 펌프(P) 및 색백 밸브(SV)를 구비한 공급로(11)를 통해 HMDS 기화 유닛(2)이 설치되어 있다. 도면 중 부호 20은 HMDS 기화 유닛(2)의 온도 컨트롤러이다. 이 HMDS 기화 유닛(2)에는 그 상류측에 밸브(AV1)를 구비한 공급로(22)를 통해 N2 가스의 공급원(21)이 접속되는 한편, 그 하류측에는 밸브(AV3), 필터(F), 농도 센서(T), 밸브(AV4)를 상류측으로부터 이 순서로 구비한 공급로(23)를 통해 소수화 처리 유닛(ADH)(3)의 처리 용기가 접속되어 있다. 또한, 도 4 중 점선으로 나타낸 바와 같이, 농도 센서(T)와 소수화 처리 유닛(3) 사이에, 공급로(23)로부터 분기하는 공급로(24)를 설치하도록 해도 좋다. AV7은 공급로(24)에 설치된 밸브이다.In FIG. 4, the code |
도면 중 부호 4는 H2O 기화 유닛으로, 이 상류측은 밸브(AV8)를 구비한 공급로(41)를 통해 N2 가스의 공급원(42)에 접속되는 한편, 그 하류측은 전환 밸브(AV9)를 구비한 공급로(43)를 통해, 상기 공급로(23)의 농도 센서(T)의 하류측에 접속되어 있다. 또한, 이 공급로(43)는 밸브(AV10)를 구비한 공급로(44)를 통해 N2 가스의 공급원(45)에 접속되어 있다.In the figure,
또한, 상기 소수화 처리 유닛(3)의 처리 용기는 배기로(51)를 통해 배기되어 있고, 이 배기로(51)는 밸브(AV2), 밸브(AV5)를 구비한 공급로(52)에 의해 퍼지 가스인 N2 가스의 공급원(5)에 접속되어 있다. 이 공급로(52)는 상기 공급로(23)에도 접속되어 있다. 또한, 전환 밸브(AV9)는 배기로(51)에 접속된 배기로(53)로 전환하여 접속하도록 구성되어 있다. 또한, 상술한 공급로(23)의 밸브(AV4)의 상류측은 밸브(AV6)를 구비한 배기로(54)에 의해, 상기 배기로(53)에 접속되어 있다. 여기서, 도 4 중, 2중선으로 둘러싼 영역은, HMDS 가스나 수증기의 결로를 억제하기 위해, 예를 들어 히터로 이루어지는 가열 수단이 권취되어, HMDS 가스나 수증기가 결로되지 않을 정도의 온도로 온도 조정되어 있다.In addition, the processing vessel of the
그리고, 농도 센서(T)의 검출값은 후술하는 제어부(100)에 출력되고, 제어부(100)에서는 농도 센서(T)의 검출값에 기초하여, 펌프(P) 및 HMDS 기화 유닛(2)의 온도 컨트롤러(20)에 제어 신호를 출력하도록 구성되어 있다. 예를 들어, 농도 센서(T)의 검출값이 설정값보다도 낮은 경우에는, 펌프(P)에 의해 HMDS액의 유량을 증가시키거나, HMDS 기화 유닛(2)의 온도를 상승시키도록 제어가 행해진다.And the detection value of the density sensor T is output to the
계속해서, 본 발명의 소수화 처리 장치인 소수화 처리 유닛(3)의 일 실시 형태에 대해 도 5를 참조하면서 설명한다. 도면 중 부호 30은 처리 용기이고, 그 일단부측은 웨이퍼(W)의 반송구(31)로서 개방되어 있고, 셔터(32)에 의해 개폐 가능하게 구성되어 있다. 도 5에 있어서는 셔터(32)가 폐쇄되어 있는 상태를 도시하고 있지만, 이 예에서는 셔터(32)가 폐쇄되어 있을 때라도, 약간 외기의 도입용 간극이 개방되도록 구성되어 있다.Subsequently, an embodiment of the
처리 용기(30)의 내부에는 웨이퍼(W)의 적재부를 이루는 열판(33)이, 그 주위를 서포트 블록(34)에 의해 지지되도록 설치되어 있다. 이 열판(33)은 도시하지 않은, 예를 들어 히터로 이루어지는 가열부를 구비하고 있고, 본 발명의 기판을 가열하는 가열 수단에 상당한다. 또한, 이 열판(33)에는 외부의 반송 수단과, 열판(33) 사이에서 웨이퍼(W)의 전달을 행할 때에 사용하는 밀어올림 핀 기구(35)가 설치되어 있다. 또한, 처리 용기(30)의 천장부에는 수증기의 결로를 방지하기 위해, 예를 들어 히터로 이루어지는 가열 수단(36)이 내장되어 있다.Inside the
상기 처리 용기(30)의 천장부에는 상기 반송구(31)의 근방에, 가스 토출부(37)가 설치되어 있다. 이 가스 토출부(37)는, 예를 들어 반송구(31)의 폭 방향[도 5의 (b) 중 Y방향]을 따라서, 웨이퍼(W)의 직경을 커버하도록 형성되어 있다. 도면 중 부호 37a는 가스 토출부(37)에 접속된 가스 공급부로, 이 가스 공급부(37a)에는 상술한 공급로(23)[또한 공급로(24)]의 일단부측이 접속되어 있다.In the ceiling part of the said
이 예에서는, 공급로(23)[또한 공급로(24)]를 통해, 처리 용기(30) 내에 반응 촉진제의 증기 및 소수화 처리 가스가 공급된다. 따라서, 당해 공급로(23)가, 처리 용기(30) 내에 소수화 처리 가스를 공급하는 소수화 처리 가스 공급로에 상당한다. 또한, 이 예에서는 처리 용기(30) 내에 반응 촉진제를 기화시켜 공급하는 반응 촉진제 공급 수단으로서, 처리 용기(30) 내에 상기 반응 촉진제의 증기를 공급하는 반응 촉진제 공급로가 설치되어 있고, 반응 촉진제 공급로는 소수화 처리 가스 공급로와 공통의 공급로(23)로서 구성되어 있다.In this example, vapor and hydrophobization treatment gas of the reaction accelerator are supplied into the
상기 처리 용기(30)의 천장부에는 상기 열판(33) 상에 적재된 웨이퍼(W)를 사이에 두고 상기 가스 토출부(37)와 대향하도록 흡인 배기구(38)가 형성되어 있다. 이 흡인 배기구(38)는, 예를 들어 반송구(31)의 폭 방향에 따라서, 웨이퍼(W)의 직경을 커버하도록 설치되어 있다. 도면 중 부호 38a는 흡인 배기구(38)에 접속된 배기부로, 이 배기부(38a)에는 상술한 배기로(51)가 접속되어 있다. 이들 가스 토출부(37)나 흡인 배기구(38)는 슬릿 형상으로 형성해도 좋고, 작은 구멍을 일정한 간격으로 배열하여 형성해도 좋다. 이 예에서는, 상기 흡인 배기구(38), 배기부(38a), 배기로(51)에 의해, 처리 용기(30) 내를 배기하는 배기 수단이 구성되어 있다.A
계속해서, HMDS 기화 유닛(2) 및 H2O 기화 유닛(4)에 대해, 도 6을 사용하여 간단하게 설명한다. 이들은 동일하게 구성되므로, H2O 기화 유닛(4)을 예로 들어 설명한다. H2O 기화 방식으로서는, 물을 저류하여 캐리어 가스를 유입 혹은 버블링시켜 기화시키는 방법이나, 압력이 일정한 상태에서 온도를 상승시켜 기화시키는 방법, 미리 물을 가열해 두고, 한번에 압력을 내려 기화시키는 방법, 물과 가열한 캐리어 가스를 출구 앞의 기액 혼합부에서 혼합하여, 출구를 통과할 때에, 감압하여 기화하는 방법 등 다양한 방법을 사용할 수 있다.Subsequently, the
또한, 기화량을 제어하는 방법으로서는, 도 6에 도시하는 방법이 사용된다. 예를 들어, 도 6의 (a)에 도시하는 예에서는, 처리 용기(400)에 물을 저류하여, 가열 온도를 조정함으로써 기화량의 제어를 행하는 것으로, 예를 들어 도 4의 소수화 처리 시스템에서는 이 방식의 HMDS 기화 유닛(2) 및 H2O 기화 유닛(4)이 채용되어 있다. 이 예에서는, 처리 용기(400) 내에 공급로(411)를 통해 도시하지 않은 펌프에 의해 소정량의 물을 송액하고, 처리 용기(400)의 주위에 설치된 히터로 이루어지는 가열 수단(420)에 의해 가열함으로써 기화시킨다. 이 처리 용기(400)에는 공급로(41)를 통해 캐리어 가스, 이 예에서는 N2 가스가 상시 도입되어 있고, 기화된 수증기는 N2 가스와 함께 공급로(43)를 통해 처리 용기(400)로부터 유출해 간다. 도면 중 부호 412는 처리 용기(61) 내에 물을 과잉으로 공급했을 때에 배출하는 배출로이다.In addition, the method shown in FIG. 6 is used as a method of controlling the amount of vaporization. For example, in the example shown to FIG. 6A, water is stored in the
또한, HMDS 기화 유닛(2)에 있어서도, 마찬가지로 구성되어, 처리 용기(400) 내에 공급로(11)를 통해 펌프(P)에 의해 소정량의 HMDS액을 송액하고, 처리 용기(400)의 주위에 설치된 히터로 이루어지는 가열 수단(420)에 의해 가열함으로써 기화시키도록 구성되어 있다. 그리고, 처리 용기(400)에는 공급로(22)를 통해 캐리어 가스인 N2 가스가 상시 도입되고, 처리 용기(400) 내에서 기화된 HMDS 가스는 N2 가스와 함께 공급로(23)를 통해 처리 용기(400)로부터 유출해 간다. 이때, 온도 컨트롤러(20)에 의해, 상기 가열 수단(420)의 온도 제어가 행해지도록 되어 있다.Moreover, also in the
또한, 도 6의 (b)에 도시하는 예는, 처리 용기(400)에 물을 적하하여, 이 적하량을 조정함으로써, H2O 기화량의 제어를 행하는 것이다. 이 예에서는, 처리 용기(400) 내에, 매스 플로우 컨트롤러나 펌프에 의해, 제어된 유량의 물을 적하하여, 처리 용기(400)의 주위에 설치된 가열 수단(420)에 의해 가열함으로써 기화시키고 있고, 처리 용기(400)의 가열 온도와 물의 적하량으로부터, H2O 기화량을 제어하고 있다. 처리 용기(400)에는 공급로(41)를 통해 캐리어 가스, 이 예에서는 N2 가스가 상시 도입되고 있고, 기화된 수증기는 N2 가스와 함께 공급로(43)를 통해 처리 용기(400)로부터 유출해 간다. 처리 용기(400) 내에는 기화를 촉진하는 핀 구조를 설치하도록 해도 좋다.In the example shown in FIG. 6B, water is dropped into the
도 6의 (a), (b)에 도시하는 처리 용기(400)로서는, 구리(Cu), 알루미늄(Al) 등 열전도율이 높은 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, HMDS 가스를 수증기의 캐리어 가스로서 사용하는 경우에는, 처리 용기(400) 내에 HMDS 가스가 잔류하여 가수 분해가 진행되어, 소수화를 저해하는 암모니아(NH3)가 발생하지 않도록, 소수화 처리 중 이외에도 N2 가스를 상시 당해 H2O 기화 유닛(4)에 도입하는 것이 바람직하다. 또한, 처리 용기(400)를 가열하는 가열 수단은 처리 용기(400)의 아래에 설치된 가열 플레이트라도 좋다.As the
도 6의 (c)의 구성은 처리 용기(400)에 물을 저류하여, 감압 제어에 의해, H2O 기화량의 제어를 행하는 것이다. 이 예에서는, 처리 용기(400) 내에, 공급로(411)를 통해 도시하지 않은 펌프에 의해 소정량의 물을 송액하고, 처리 용기(400)의 주위에 설치된 가열 수단(420)에 의해 처리 용기(400)를 가열한다. 한편, 처리 용기(400)에는 기화된 수증기를 유출시키기 위한 유로(431)가 설치되고, 이 유로(431)에는 이젝터부(430)를 통해, 캐리어 가스인 N2 가스의 공급로(41, 43)가 접속되어 있다. 그리고, 이 캐리어 가스의 통류에 의해 이젝터부(430)에서 발생하는 이젝터 효과에 의해, 처리 용기(400) 내를 유로(431)를 통해 감압하고, 가열 수단(420)에 의한 가열과 합하여 물을 기화한다. 기화된 수증기는 상기 캐리어 가스의 통류에 의한 이젝터 효과에 의해 유로(431)로부터 흡입되어, 공급로(43)로부터 캐리어 가스와 함께 유출해 간다. 이 방법에서는, HMDS 가스를 수증기의 캐리어 가스로서 사용하는 경우라도, 처리 용기(400) 내에 HMDS 가스가 침입하기 어렵다고 하는 이점이 있다. 또한, 처리 용기(400)를 가열하는 가열 수단은 처리 용기(400)의 아래에 설치된 가열 플레이트라도 좋다.In the structure of FIG. 6C, water is stored in the
또한, HMDS의 기화에 있어서는, 기화 필터를 사용하여, 기화 필터의 온도 제어와, HMDS액 공급량의 제어에 의해, 기화량을 제어하는 방식을 사용하도록 해도 좋다.In the vaporization of HMDS, a vaporization filter may be used to control the vaporization amount by controlling the temperature of the vaporization filter and controlling the HMDS liquid supply amount.
상기 소수화 처리 시스템은 제어부(100)에 의해 제어되도록 구성되어 있다. 이 제어부(100)는, 예를 들어 컴퓨터로 이루어지고, 프로그램, 메모리, CPU를 구비하고 있다. 상기 프로그램에는 제어부(100)로부터 소수화 처리 시스템의 각 부로 제어 신호를 보내어, 소정의 소수화 처리를 진행시키도록 명령(각 스텝)이 짜여져 있다. 이 프로그램은 컴퓨터 기억 매체, 예를 들어 플렉시블 디스크, 콤팩트 디스크, 하드 디스크, MO(광자기 디스크) 등의 기억부에 저장되어 제어부(100)에 인스톨된다.The hydrophobicization processing system is configured to be controlled by the
계속해서, 상술한 소수화 처리 장치에 의해 행해지는 본 발명의 소수화 처리 방법에 대해, 도 7 및 도 8을 참조하여 설명한다. 우선, HMDS 기화 유닛(2) 및 H2O 기화 유닛(4)의 온도 조절을 개시한다(스텝 S1). 계속해서, 펌프 P를 작동시켜 HMDS액 저류 탱크로부터 소정량의 HMDS액을 HMDS 기화 유닛(2)에 공급한다(스텝 S2). 계속해서, H2O 기화 유닛(4)에서는, 상술한 바와 같이 H2O의 기화량 제어를 행한다(스텝 S3).Subsequently, the hydrophobic treatment method of the present invention performed by the hydrophobic treatment apparatus described above will be described with reference to FIGS. 7 and 8. First, temperature control of the
계속해서, 밸브(AV1, AV3, AV4, AV8, AV9)를 개방한다. 이에 의해, N2원(21)으로부터의 N2 가스를 캐리어 가스로 하여 HMDS 기화 유닛(2)에서 발생한 HMDS 가스가 공급로(23)를 통해 소수화 처리 유닛(3)에 공급되는 동시에, N2원(42)으로부터의 N2 가스를 캐리어 가스로 하여 H2O 기화 유닛(4)에서 발생한 수증기가 공급로(43, 23)를 통해 소수화 처리 유닛(3)에 공급된다[스텝 S4, 도 7의 (a)]. 즉, HMDS 가스와 수증기는 공급로(23)에서 합류되어, 캐리어 가스인 N2 가스에 의해, 소수화 처리 유닛(3)에 공급된다. 이때, HMDS 가스는 농도 센서(T)에 의해, 상시 소정의 타이밍으로 농도 측정되고 있고, 이 검출값에 기초하여, 펌프(P)나 HMDS 기화 유닛(2)의 온도 컨트롤러(20)가 피드백 제어되고, HMDS 가스 중의 수증기의 농도가 원하는 농도로 되도록, HMDS 가스 농도가 제어되고 있다.Subsequently, the valves AV1, AV3, AV4, AV8 and AV9 are opened. Thereby, the HMDS gas generated in the HMDS vaporization unit 2 using the N 2 gas from the N 2 source 21 as the carrier gas is supplied to the
또한, 도 7의 (a)에 도시한 바와 같이, 처리 용기(30)는 셔터(32)가 폐쇄되어, 예를 들어 5 내지 15L/min 정도의 배기량으로 배기되고 있다. 이때, 상술한 바와 같이 셔터(32)가 폐쇄되어 있을 때라도, 외기 도입용 간극이 형성되어 있으므로, 처리 용기(30) 내에는 외기가 들어가고, 이에 의해 외기 중에 포함되는 수분이 처리 용기(30) 내에 도입된다. 또한, 수증기 농도를 안정시키기 위해, 소수화 처리의 개시 전에, 밸브(AV1, AV3, AV6, AV8, AV9)를 개방하여, HMDS 가스 및 수증기를 공급로(23), 배기로(54, 53)를 통해 배기하도록 해도 좋다.In addition, as shown in FIG. 7A, the
계속해서, 셔터(32)를 개방하여, 웨이퍼(W)를 도시하지 않은 외부의 반송 기구에 의해 반송구(31)를 통해 처리 용기(30) 내로 반입한다[스텝 S5, 도 7의 (b)]. 그리고, 밀어올림 핀 기구(35)를 사용하여 웨이퍼(W)를 열판(33) 상에 전달하고, 셔터(32)를 폐쇄한다. 이때, 처리 용기(30) 내에는 미리 HMDS 가스 및 수증기가 공급되어 있으므로, 웨이퍼(W)는 그 표면에 HMDS 가스 및 수증기가 흡착되면서 처리 용기(30) 내로 반입되어, 미리 90℃로 가열된 열판(33) 상에 전달되게 된다.Subsequently, the
계속해서, 도 7의 (c)에 도시한 바와 같이, 소수화 처리를 행한다(스텝 S6). 이 소수화 처리에서는 웨이퍼(W)를 열판(33)에 의해 가열하면서, 처리 용기(30) 내에 가스 토출부(37)로부터 HMDS 가스 및 수증기를 공급하는 한편, 처리실(30) 내를 5 내지 15L/min 정도의 배기 상태로 배기한다. 이와 같이 하여, 웨이퍼(W)가 열판(33)에 적재된 후 15초 내지 30초 정도 소수화 처리를 행한다. 여기서, 처리 용기(30) 내에는 가스 토출부(37)와 흡인 배기구(38)가 웨이퍼(W)를 사이에 두고 대향하도록 형성되어 있으므로, 반송구(31)측으로부터 흡인 배기구(38)측으로 일방향으로 흐르는 기류가 형성된다.Subsequently, as shown in FIG. 7C, the hydrophobization process is performed (step S6). In this hydrophobic treatment, the wafer W is heated by the
계속해서, 도 7의 (d)에 도시한 바와 같이, 밸브(AV1, AV3, AV4, AV8, AV9)를 폐쇄하고, 밸브{AV2, AV4, AV10[또는 밸브(AV2, AV7, AV10)]}를 개방하여, 처리 용기(30) 내에 퍼지용 N2 가스원(5)으로부터 공급로{52, 23[또는 공급로(52, 24)]}를 통해 N2 가스를 공급하는 동시에, N2 가스원(45)으로부터 공급로{44, 23[또는 공급로(44, 24)]}를 통해 N2 가스를 공급한다. 이와 같이 하여, 처리 용기(30) 내의 N2 퍼지를 개시하는 동시에(스텝 S7), 셔터(32)를 개방하여 웨이퍼(W)를 반출한다(스텝 S8).Subsequently, as shown in Fig. 7D, the valves AV1, AV3, AV4, AV8, AV9 are closed and the valves AV2, AV4, AV10 (or valves AV2, AV7, AV10) are closed. at the same time opening to the supply of N 2 gas through the {52, 23 - or supply (52, 24)} as supplied from the purge N 2 gas supply source (5) into the processing vessel (30), N 2 gas The N 2 gas is supplied from the
웨이퍼(W)의 반출 종료 후, 셔터(32)를 폐쇄하여 처리 용기(30) 내에 퍼지용 N2 가스를 계속해서 공급하고, 치환 처리를 행한다[도 7의 (e), 스텝 S9]. 이 치환 처리를 행할 때에는, 처리 용기(30) 내를, 예를 들어 30 내지 100L/min 정도의 고배기 상태로 배기하도록 해도 좋다. 그리고, 처리 용기(30) 내가 N2 가스에 의해 치환된 후, 밸브{AV2, AV4, AV10[또는 밸브(AV2, AV7, AV10)]}를 폐쇄하고, 밸브(AV1, AV3, AV5)를 개방하여, N2 가스를 공급로(22, 23, 52), 배기로(51)를 통해 통류시켜, 이들 공급로 내에 잔존하는 잔류 HMDS를 배출한다(스텝 S10). 또한, 처리 중 이외에는, 밸브(AV8)를 개방하여, N2 가스를 상시 H2O 기화 유닛(4) 및 공급로(43, 23)를 통해 소수화 처리 유닛(3)에 공급하고, 배기로(51)를 통해 배출하도록 해도 좋다.After the carrying out of the wafer W is completed, the
이와 같은 소수화 처리 방법에서는, 수증기를 HMDS 가스와 함께 처리 용기(30)에 공급하고 있으므로, 상술한 바와 같이, 수증기가 반응 촉진제(촉매)로서 작용하여 소수화 처리를 촉진시킨다. 이로 인해, 수증기를 공급한다고 하는 간이한 방법으로, 열판 온도가 90℃, 소수화 처리 시간이 30초인 처리 조건 하에서도, 항상 65° 이상의 접촉각을 얻을 수 있고, 이 소수화 처리를 행함으로써, 높은 소수성을 확보할 수 있다.In such a hydrophobic treatment method, since water vapor is supplied to the
또한, N2 가스를 캐리어 가스로서 사용하여 HMDS 가스와 수증기를 처리 용기(30)의 앞에서 합류시킨 후, 처리 용기(30)에 공급하고 있으므로, 배관 중에서 수증기가 결로되고, 여기를 HMDS 가스가 통류하여, HMDS 가스가 가수 분해될 우려가 없어, 안정된 상태에서 수증기와 HMDS 가스를 처리 용기(30) 내에 도입할 수 있다.In addition, since N 2 gas is used as a carrier gas and HMDS gas and water vapor are combined in front of the
또한, 웨이퍼(W)를 처리 용기(30)에 반입하기 전부터 처리 용기(30)에는 HMDS 가스를 공급하여, 웨이퍼(W)가 열판(33)에 전달되기 전에, 처리 용기(30) 내를 HMDS 가스 분위기로 설정할 수 있다. 이로 인해, 웨이퍼(W)를 처리 용기(30)에 반입할 때에도, HMDS 가스가 웨이퍼(W) 표면에 접촉하므로, 웨이퍼(W) 표면에 수분이 흡착하고 있는 동안에 확실히 HMDS 가스와의 반응을 개시시킬 수 있다. 이에 의해, 웨이퍼(W) 표면에 흡착하고 있는 수분을 충분히 소수화 반응에 기여시킬 수 있다.In addition, HMDS gas is supplied to the
또한, 미리 처리 용기(30) 내는 HMDS 가스 분위기로 되어 있으므로, 웨이퍼(W)의 가열 개시 시에는 웨이퍼(W) 표면 전체가 HMDS 가스와 접촉하고 있다. 이로 인해, 웨이퍼(W)에 흡착한 수증기가 웨이퍼(W)의 가열에 의해 휘발되어 버리기 전에, 웨이퍼(W) 전체면에 있어서 소수화 처리가 행해져, 확실히 반응 촉진제의 존재 하에서 소수화 처리를 행할 수 있다.In addition, since the inside of the
또한, 웨이퍼(W)를 처리 용기(30)에 반입한 후에도, 계속해서 처리 용기(30)에 HMDS 가스 및 수증기를 도입하고 있으므로, 웨이퍼(W) 표면에는 수증기가 항상 공급되어, 웨이퍼(W) 표면에 수분이 흡착되어 있는 상태에서 HMDS 가스와 반응시킬 수 있다.In addition, even after the wafer W is brought into the
또한, 셔터(32)의 외기 도입 간극으로부터, 처리 용기(30) 내에 실온에서 습도 40% RH 정도의 수분을 포함한 외기를 처리 용기(30) 내에 도입할 수 있다. 외기 중의 수분은 처리 용기(30) 내가 가열되어 있으므로 수증기로 되어 웨이퍼(W)에 흡착되므로, 이 외기의 도입에 의해서도, 웨이퍼(W) 표면에 수증기를 공급할 수 있다.In addition, the outside air containing the moisture of about 40% RH of humidity at room temperature can be introduced into the
또한, 상술한 예에서는, 웨이퍼(W)를 반입하기 전부터 웨이퍼(W)를 반입한 후 소수화 처리가 종료될 때까지 처리 용기(30) 내에 수증기를 계속해서 공급하고 있지만, 수증기는 웨이퍼(W)를 처리 용기(30)에 반입하기 전에만 처리 용기(30)에 공급하도록 해도 좋고, 웨이퍼(W)를 처리 용기(30)에 반입하고 있는 동안에만 공급하도록 해도 좋다. 여기서, 웨이퍼(W)를 처리 용기(30)에 반입하고 있는 동안이라 함은, 웨이퍼(W)의 일단부측이 처리 용기(30) 내에 들어가고, 열판(33)으로의 웨이퍼(W)의 전달이 종료될 때까지의 동안을 말한다. 또한, 웨이퍼(W)를 처리 용기(30)에 반입한 후, 웨이퍼(W)를 설정 온도, 예를 들어 90℃로 승온시키는 도중에만 수증기를 공급하도록 해도 좋다. 또한, 웨이퍼(W)를 처리 용기(30)에 반입하여, 웨이퍼(W)를 설정 온도로 가열한 후에만 수증기를 공급하도록 해도 좋다. 또한, 이들 타이밍 중 어느 하나를 조합하여 수증기를 처리 용기(30) 내에 공급해도 좋다.In addition, in the above-mentioned example, although water vapor is continuously supplied into the
이상에 있어서, HMDS 가스는, 도 9에 도시한 바와 같이 그 내부에 HMDS액이 공급된 HMDS 탱크(6)를 가압하여 HMDS액을 기화시키는 것이라도 좋다. 이 예에서는, 상술한 도 4의 구성에 있어서, HMDS 기화 유닛(2) 대신에, HMDS 탱크(6)가 설치되어 있다. 이 HMDS 탱크(6)에는 HMDS액을 저류하는 저류 탱크(1)가 밸브(AV11)를 구비한 공급로(61)를 통해 접속되는 동시에, 가압용 N2 가스 공급원(62)이 밸브(AV12)를 구비한 공급로(63)를 통해 접속되어 있다. 그리고, N2 가스의 가압에 의해 발생한 HMDS 가스가 밸브(AV13)를 구비한 공급로(64), 공급로(23)를 통해 소수화 처리 유닛(3)으로 송기되도록 구성되어 있다. 이 공급로(64)에는 밸브(AV13)의 하류측에 필터(F), 농도 센서(T)가 설치되어 있다. 또한, 퍼지용 N2 가스원(5)은 밸브(AV5)를 구비한 공급로(52)에 의해, 공급로(64)에 있어서의 밸브(AV13)와 필터(F) 사이에 접속되어 있다. 또한, 농도 센서(T)의 하류측의 구성은, 도 4에 있어서의 농도 센서(T)의 하류측의 구성과 동일하므로, 설명을 생략한다.As described above, the HMDS gas may pressurize the
도 9 중, 2중선으로 둘러싼 영역은 HMDS 가스나 수증기의 결로를 억제하기 위해, 예를 들어 히터로 이루어지는 가열 수단이 권취되어, HMDS 가스나 수증기가 결로되지 않을 정도의 온도로 온도 조정되어 있다. 또한, 농도 센서(T)의 검출값은 제어부(100)에 출력되고, 제어부(100)에서는 농도 센서(T)의 검출값에 기초하여, HMDS 탱크(6)의 온도 컨트롤러(60)에 제어 신호를 출력하도록 구성되어 있다. 예를 들어, 농도 센서(T)의 검출값이 낮은 경우에는, HMDS 탱크(6)의 가열 온도를 상승시켜 HMDS 농도를 높이도록 제어가 행해진다.In FIG. 9, the area | region enclosed by the double wire | line is temperature-controlled by the heating means which consists of a heater, for example, in order to suppress condensation of HMDS gas or water vapor | steam, and HMDS gas or water vapor | steam is not condensed. In addition, the detection value of the concentration sensor T is output to the
이와 같은 소수화 처리 시스템에서는, 도 10에 도시한 바와 같이, 우선, 밸브(AV11)를 개방하여 저류 탱크(1)로부터 HMDS 탱크(6)로 소정량의 HMDS액을 공급하고(스텝 S11), 계속해서 HMDS 탱크(6)의 온도 조절을 개시한다(스텝 S12). 이때, 밸브(AV13, AV6)를 개방하여, 과잉의 HMDS 가스를 공급로(64), 배기로(54, 53, 51)를 통해 배기한다. 계속해서, H2O 기화 유닛(4)에서는, 상술한 바와 같이 H2O의 기화량 제어를 행한다(스텝 S13).In this hydrophobic treatment system, as shown in FIG. 10, first, the valve AV11 is opened, and a predetermined amount of HMDS liquid is supplied from the
계속해서, 밸브(AV13, AV6)를 개방한 상태에서, 밸브(AV12, AV13, AV4, AV8)를 개방하여, 밸브(AV9)를 공급로(43)측으로 전환한다. 이에 의해, N2원(62)으로부터의 N2 가스를 캐리어 가스로 하여 HMDS 탱크(6)에서 발생한 HMDS 가스가 공급로(64, 23)를 통해 소수화 처리 유닛(3)에 공급되는 동시에, N2원(42)으로부터의 N2 가스를 캐리어 가스로 하여 H2O 기화 유닛(4)에서 발생한 수증기가 공급로(43, 23)를 통해 소수화 처리 유닛(3)에 공급된다(스텝 S14). 이때, HMDS 가스는 농도 센서(T)에 의해, 상시 소정의 타이밍으로 농도 측정되고 있고, 이 검출값에 기초하여, HMDS 가스 중의 수증기 농도가 소정 농도로 되도록, HMDS 탱크(6)의 온도 컨트롤러(60)가 피드백 제어된다.Subsequently, with the valves AV13 and AV6 open, the valves AV12, AV13, AV4 and AV8 are opened to switch the valve AV9 to the
계속해서, 웨이퍼(W)를 반송구(31)를 통해 처리 용기(30) 내로 반입한다(스텝 S15). 그리고, 밀어올림 핀 기구(35)를 사용하여 웨이퍼(W)를 열판(33) 상에 전달하여, 셔터(32)를 폐쇄하는 동시에, 처리 용기(30) 내에 가스 토출부(37)로부터 HMDS 가스 및 수증기를 공급하는 한편, 처리 용기(30) 내를 배기하면서, 소수화 처리를 행한다(스텝 S16). 또한, H2O 농도를 안정시키기 위해, 소수화 처리의 개시 전에, 밸브(AV12, AV13, AV6, AV8)를 개방하고, 밸브(VAV9)를 배출로(54)측으로 전환하여, HMDS 가스 및 수증기를 공급로(64, 23), 배기로(54, 53)를 통해 배기하도록 해도 좋다.Subsequently, the wafer W is carried into the
이 후, 밸브(AV12, AV13, AV4, AV8, AV9)를 폐쇄하고, 밸브{AV4, AV5, AV10[또는 밸브(AV5, AV7, AV10)]}를 개방하여, 처리 용기(30) 내에 퍼지용 N2 가스원(5) 및 N2 가스원(52)으로부터 공급로{52, 41, 23[또는 공급로(52, 41, 24)]}를 통해 처리 용기(30) 내에 공급한다. 그리고, 처리 용기(30) 내의 N2 퍼지를 개시하는(스텝 S17) 동시에, 셔터(32)를 개방하여 웨이퍼(W)를 반출한다(스텝 S18).Thereafter, the valves AV12, AV13, AV4, AV8, AV9 are closed, and the valves AV4, AV5, AV10 (or valves AV5, AV7, AV10) are opened to purge the
이와 같이 하여, 웨이퍼(W)의 반출 종료 후, 셔터(32)를 폐쇄하여, 처리 용기(30) 내에 퍼지용 N2 가스를 계속해서 공급하여 치환 처리를 행한다(스텝 S19). 또한, 처리 중 이외에는 밸브(AV8)를 개방하여, 밸브(AV9)를 공급로(43)측으로 전환하고, N2 가스원(42)으로부터 상시, H2O 기화 유닛(4) 및 공급로(43, 23)를 통해 소수화 처리 유닛(3)에 공급하고, 배기로(51)를 통해 배출하도록 해도 좋다.In this manner, after the completion of the carrying out of the wafer W, the
이와 같은 구성에 있어서도, N2 가스를 수증기의 캐리어 가스로서 사용하여, HMDS 가스와 혼합한 후, 처리 용기(30)에 공급하고 있다. 이로 인해, 상술한 실시 형태와 마찬가지로, 수증기가 존재하는 상태에서 HMDS 가스와 웨이퍼(W)를 접촉시킬 수 있어, 이 수증기에 의해 소수화 반응이 촉진된다. 따라서, 당해 소수화 처리에 있어서, 목적으로 한 접촉각이 얻어져, 안정적이고 높은 소수성을 확보할 수 있다.Also in this configuration, by using the N 2 gas as a carrier gas of water vapor, and supplied to the HMDS gas and then mixed with the
계속해서, HMDS 가스를 H2O의 캐리어 가스로서 사용하는 예에 대해, 도 11 및 도 12를 참조하면서 설명한다. 또한, 도 11의 구성은 HMDS의 기화를 HMDS 기화 유닛(2)을 사용하여 행하는 것으로, 농도 센서(T)의 상류측의 구성은 도 4의 구성과 마찬가지이므로, 설명을 생략한다.Subsequently, an example of using the HMDS gas as the carrier gas of H 2 O will be described with reference to FIGS. 11 and 12. In addition, since the structure of FIG. 11 performs vaporization of HMDS using the
이 예에서는, 농도 센서(T)의 하류측은 공급로(65)를 통해 H2O 기화 유닛(4)에 접속되어 있다. 그리고, 이 H2O 기화 유닛(4)의 하류측은 밸브(AV24)를 구비한 공급로(66)를 통해 소수화 처리 유닛(ADH)(3)의 처리 용기(30)에 접속되는 동시에, 밸브(AV26)를 구비한 배출로(67)를 통해 배기로(51)에 접속되어 있다.In this example, the downstream side of the concentration sensor T is connected to the H 2
이 경우에는, HMDS 가스의 가수 분해의 영향이 발생하지 않도록, 소수화 처리 유닛(3)의 바로 근처에 H2O 기화 유닛(4)을 설치하는 것이 바람직하다. 또한, 도 11 중 점선으로 나타낸 바와 같이, 농도 센서(T)와 소수화 처리 유닛(3) 사이에, 공급로(65)로부터 분기하는, 밸브(AV27)를 구비한 공급로(68)를 설치하도록 해도 좋다. 또한, 도 11 중, HMDS 기화 유닛(4)과 소수화 처리 유닛(3)을 연결하는 공급로를 포함하는 2중선으로 둘러싼 영역은, HMDS 가스나 수증기의 결로를 억제하기 위해, 예를 들어 히터로 이루어지는 가열 수단이 권취되어, HMDS 가스나 수증기가 결로되지 않을 정도의 온도로 온도 조정되어 있다. 그리고, 농도 센서(T)의 검출값은 제어부(100)에 출력되고, 제어부(100)에서는 농도 센서(T)의 검출값에 기초하여, 펌프(P) 및 HMDS 기화 유닛(2)의 온도 컨트롤러(20)에 제어 신호를 출력하도록 구성되어 있다.In this case, it is preferable to provide the H 2
이와 같은 소수화 처리 시스템에서는, 우선, HMDS 기화 유닛(2) 및 H2O 기화 유닛(4)의 온도 조절을 개시한다. 계속해서, 펌프(P)를 작동시켜 HMDS액 저류 탱크(1)로부터 소정량의 HMDS액을 HMDS 기화 유닛(2)에 공급하고, 계속해서 H2O 기화 유닛(4)에 있어서, 상술한 바와 같이 H2O의 기화량 제어를 행한다.In such a hydrophobization treatment system, first, temperature control of the
계속해서, 밸브(AV1, AV3, AV24)를 개방한다. 이에 의해, N2원(21)으로부터의 N2 가스를 캐리어 가스로서 사용하여 HMDS 기화 유닛(2)에서 발생한 HMDS 가스가 공급로(23, 65), H2O 기화 유닛(4)을 통해 소수화 처리 유닛(3)에 공급된다. 이때, HMDS 가스를 캐리어 가스로 하여 H2O 기화 유닛(4)에서 발생한 수증기가 소수화 처리 유닛(3)에 공급된다. 이때, HMDS 가스는 농도 센서(T)에 의해, 상시 소정의 타이밍에서 농도 측정되고 있고, 이 검출값에 기초하여, 펌프(P)나 HMDS 기화 유닛(3)의 온도 컨트롤러(20)가 피드백 제어되어, HMDS 가스의 농도가 소정 범위에 들어가도록 제어되어 있다. 또한, H2O 농도를 안정시키기 위해, 소수화 처리의 개시 전에, 밸브(AV1, AV3, AV26)를 개방하여, HMDS 가스 및 수증기를 배출로(67)를 통해 배기하도록 해도 좋다.Subsequently, the valves AV1, AV3, and AV24 are opened. Thereby, HMDS gas generated in the
계속해서, 셔터(32)를 개방하여, 웨이퍼(W)를 도시하지 않은 외부의 반송 기구에 의해 반입구를 통해 처리 용기(30) 내로 반입하고 웨이퍼(W)를 열판(33) 상에 전달하여, 소정의 소수화 처리를 행한다. 계속해서, 밸브(AV1, AV3, AV24)를 폐쇄하고, 밸브{AV2, AV24[또는 밸브(AV2, AV27)]}를 개방하여 처리 용기(30) 내에 퍼지용 N2 가스원(5)으로부터 공급로{52, 65, 66[또는 공급로(52, 65, 68)]}를 통해 N2 가스를 도입한다(스텝 S7). 그리고, 셔터(32)를 개방하여, 웨이퍼(W)를 반출한 후, 셔터(32)를 폐쇄하여 처리 용기(30) 내에 퍼지용 N2 가스를 계속해서 공급하여, 치환 처리를 행한다.Subsequently, the
이와 같이 하여, 처리 용기(30) 내가 N2 가스로 치환된 후, 밸브{AV2, AV24{또는 밸브(AV2, AV27)]}를 폐쇄하고, 밸브(AV1, AV3, AV5)를 개방하여, 공급로(23) 내에 N2 가스원(21)으로부터 N2 가스를 공급하여, 이들 공급로(23) 내에 잔존하는 HMDS를 배기로(51)를 통해 배출한다. 또한, 처리 중 이외에는 밸브(AV2, A26)를 개방하여, H2O 기화 유닛(4) 및 공급로(23), 배출로(67, 51)를 통해 N2 가스를 상시 배출하도록 해도 좋다. 이와 같이 하면, H2O 기화 유닛(4) 내로의 HMDS 가스의 잔류가 방지된다.In this way, after the inside of the
이와 같은 소수화 처리 시스템에 있어서도, HMDS 가스를 H2O의 캐리어 가스로서 사용하여 처리 용기(30)에 공급하고 있으므로, 상술한 실시 형태와 마찬가지로, 수증기가 존재하는 상태에서 HMDS 가스와 웨이퍼(W)를 접촉시킬 수 있다. 따라서, 이 수증기에 의해 소수화 반응이 촉진되므로, 당해 소수화 처리에 의해, 목적으로 한 접촉각이 얻어져, 안정적이고 높은 소수성을 확보할 수 있다.In such a hydrophobic treatment system, the HMDS gas is supplied to the
이상에 있어서, HMDS 가스를 수증기의 캐리어 가스로서 사용하는 경우라도, 도 12에 도시한 바와 같이, HMDS 기화 유닛(2) 대신에, HMDS 탱크(6)를 설치하도록 해도 좋다. 도 12에 도시하는 예는, 농도 센서(T)의 상류측은 도 9에 도시하는 예와 마찬가지로 구성되어 있고, 농도 센서(T)의 하류측은 도 11에 도시하는 예와 마찬가지로 구성되어 있다.As described above, even when HMDS gas is used as a carrier gas of water vapor, an
이와 같은 소수화 처리 시스템에서는, 우선 밸브(AV11)를 개방하여 저류 탱크(1)로부터 HMDS 탱크(6)로 소정량의 HMDS액을 공급하고, 계속해서 HMDS 탱크(6)의 온도 조절을 개시한다. 이때, 밸브(AV13, AV26)를 개방하여, 과잉의 HMDS 가스를 공급로(64, 65), 배출로(67)를 통해 배기한다. 계속해서, H2O 기화 유닛(4)에서는, 상술한 바와 같이 H2O의 기화량 제어를 행한다.In such a hydrophobic treatment system, first, the valve AV11 is opened to supply a predetermined amount of HMDS liquid from the
계속해서, 밸브(AV12, AV13, AV24)를 개방하여, N2원(62)으로부터의 N2 가스의 공급에 의해 HMDS 탱크(6)에서 발생한 HMDS 가스를 공급로(64, 65), H2O 기화 유닛(4)을 통해 소수화 처리 유닛(3)에 공급한다. 즉, HMDS 가스를 캐리어 가스로서 사용하여, 수증기가 소수화 처리 유닛(3)에 공급된다. 이때, HMDS 가스는 농도 센서(T)에 의해, 상시 소정의 타이밍으로 농도 측정되고 있고, 이 검출값에 기초하여, HMDS 농도가 소정 범위에 들어가도록, HMDS 탱크(6)의 온도 컨트롤러(60)가 피드백 제어된다.Subsequently, the valves AV12, AV13, and AV24 are opened to supply the HMDS gas generated in the
계속해서, 웨이퍼(W)를 반송구(31)를 통해 처리 용기(30) 내로 반입하여 열판(33) 상에 전달하여, 셔터(32)를 폐쇄한다. 그리고, 처리 용기(30) 내에 가스 토출부(37)로부터 HMDS 가스 및 수증기를 공급하는 한편, 처리 용기(30) 내를 배기하면서, 소수화 처리를 행한다. 또한, H2O 농도를 안정시키기 위해, 소수화 처리의 개시 전에, 밸브(AV12, AV13, AV26)를 개방하여, HMDS 가스 및 수증기를 공급로(68, 65), 배출로(67)를 통해 배기하도록 해도 좋다.Subsequently, the wafer W is carried into the
이 후, 밸브(AV12, AV13, AV24)를 폐쇄하고, 밸브{AV24, AV5[또는 밸브(AV5, AV27)]}를 개방하여, 처리 용기(30) 내에 퍼지용 N2 가스원(5)으로부터 처리 용기(30) 내에 N2 가스를 공급한다. 그리고, 처리 용기(30) 내의 N2 퍼지를 개시하는 동시에, 웨이퍼(W)를 반출한다. 이와 같이 하여, 웨이퍼(W)의 반출 종료 후, 처리 용기(30) 내에 N2 가스를 계속해서 공급하여, 치환 처리를 행한다. 또한, 처리 중 이외에는 밸브(AV5, AV26)를 개방하여, N2 가스를 상시 H2O 기화 유닛(4), 배출로(67, 51)를 통해 배출하도록 해도 좋다.Thereafter, the valves AV12, AV13, and AV24 are closed, and the valves AV24 and AV5 (or valves AV5 and AV27) are opened to purge the N 2 gas source 5 into the
이와 같은 구성에 있어서도, HMDS 가스를 H2O의 캐리어 가스로서 사용하여 처리 용기(30)에 공급하고 있으므로, 상술한 실시 형태와 마찬가지로, 수증기가 존재하는 상태에서 HMDS 가스와 웨이퍼(W)를 접촉시킬 수 있다. 따라서, 이 수증기에 의해 소수화 반응이 촉진되므로, 당해 소수화 처리에 의해 목적으로 한 접촉각이 얻어져, 안정적이고 높은 소수성을 확보할 수 있다.Thus even in this configuration, because the supplying HMDS gas to the
또한, 수증기는 소수화 처리 유닛(3)의 처리 용기(30)의 내부에서 발생시키도록 해도 좋다. 구체적으로 도 13을 참조하여 설명하면, 도 13에 도시하는 소수화 처리 유닛(3)은 도 5에 도시하는 소수화 처리 유닛(3)에, 반응 촉진제의 액체의 저류부를 이루는 H2O 저류부(300)를 설치한 것이다. 예를 들어, H2O 저류부(300)는 열판(33) 근방에 설치되어, 예를 들어 도 13의 (b)에 도시한 바와 같이, 반송구(31)측의 서포트 블록(34)의 표면에 있어서의 열판(33)의 근방에, 열판(33)의 원호를 따른 홈부로서 구성되어 있다. 따라서, H2O 저류부(300)는 열판(33) 상의 웨이퍼(W)를 통해 흡인 배기구(38)와 반대측에 설치되게 된다.In addition, steam may be generated inside the
또한, 상기 서포트 블록(34)에는 H2O 저류부(300)에 반응 촉진제의 액체인 물을 공급하기 위한 유로(301)가 형성되고, 이 유로(301)의 타단부측은 펌프(P1)를 통해 물저조부(302)에 접속되어 있다. 이와 같이 하여, H2O 저류부(300)에는 상시 물을 공급해 둔다. 상기 서포트 블록(34)에 있어서의 H2O 저류부(300)의 근방에는 당해 H2O 저류부(300)를 가열하기 위한, 예를 들어 히터로 이루어지는 가열부(303)가 설치되어 있다.In addition, the
이와 같은 구성에서는, H2O 저류부(300)는 가열부(303) 및 열판(33)으로부터의 열에 의해 기화된다. 따라서, 열판(33)도 H2O 저류부(300)를 가열하기 위한 가열부로서의 기능을 갖는다. 이때, H2O 저류부(300)는 반송구(31)측에 설치되고, 열판(33) 상을 통해 흡인 배기구(38)와 반대측에 설치되므로, 기화된 수증기는 웨이퍼(W) 표면측을 통기하여 배기된다. 따라서, 웨이퍼(W) 표면에 확실히 수증기를 흡착시킬 수 있다.In such a configuration, the H 2
이와 같이, 처리 용기(30) 내에서 물을 기화시키는 구성을 채용한 경우에는, 외부로부터 처리 용기(30) 내에 수증기를 공급하지 않아도 좋고, 외부로부터의 수증기의 공급과 처리 용기(30) 내에 있어서의 수증기의 발생을 조합하도록 해도 좋다.Thus, when employ | adopting the structure which vaporizes water in the
계속해서, 소수화 처리 유닛(3)의 다른 예에 대해, 도 14를 참조하여 설명한다. 이 예의 소수화 처리 유닛(3)은 처리 용기(310) 내에, HMDS 가스 및 수증기를 샤워 헤드로부터 공급하도록 구성되어 있다. 이 예에서는, 처리 용기(310)는 하부 용기(311)와 상부 용기(312)로 상하로 분할되어 있고, 예를 들어 상부 용기(312)가 하부 용기(311)에 대해 승강 가능하게 설치되어 있다.Subsequently, another example of the
또한, 상부 용기(312)의 천장판(313)에는 다수의 가스 공급 구멍(314)이 형성되어 있고, 이 가스 공급 구멍(314)에는 처리 가스 공급부(315)가 접속되고, 이 처리 가스 공급부(315)에는 도 4에 있어서의 공급로(23)로 이루어지는 HMDS 가스 및 수증기의 공급로가 접속되어 있다. 이와 같이 하여, 처리 용기(310) 내에 있어서의 열판(33)의 상방에, HMDS 가스 및 수증기를 샤워 형상으로 공급하는 샤워 헤드가 구성되어 있다. 이 예에서는, 공급로(23)와 처리 가스 공급부(315)에 의해, 소수화 처리 공급로 및 반응 촉진제 공급로가 구성되어 있다.In addition, a plurality of gas supply holes 314 are formed in the
또한, 천장판(313)에는, 예를 들어 중앙부에 퍼지 가스인 N2 가스의 공급로(316)가 접속되어 있다. 또한, 도 4, 도 9, 도 11, 도 12에서는, N2 퍼지 가스는 HMDS 가스와 동일한 공급로로 소수화 처리 유닛에 공급되는 구성이지만, 당해 실시 형태의 소수화 처리 유닛을 사용하는 경우에는, 퍼지용 N2 가스원으로부터 N2 퍼지 가스를 소수화 처리 유닛에 공급하는 전용의 공급로가 설치된다. 또한, 천장판(313)에는 HMDS 가스나 수증기의 결로를 억제하기 위해, 히터로 이루어지는 가열 수단(36)이 설치되어 있다.In addition, a
또한, 천장판(313)의 하방측에는 다수의 가스 공급 구멍(321)을 구비한 중간판(320)이 설치되어 있고, 예를 들어 가스 공급 구멍(321)은 천장판(313)에 형성된 가스 공급 구멍(314)과 간섭하지 않도록, 가스 공급 구멍(314)의 하방측으로부터 어긋난 위치에 형성되어 있다. 중간판(320)은 열판(33) 상의 웨이퍼(W)보다도 상방측의 처리 위치와, 상기 처리 위치의 상방측이며, 천장판(313)의 바로 하방측의 퍼지 위치 사이에서 승강 가능하게 구성되어 있다. 상기 처리 위치라 함은, HMDS 가스 등을 처리 용기(310) 내에 공급할 때의 위치이고, 도 14에 도시하는 위치이다. 또한, 퍼지 위치라 함은, N2 퍼지 가스를 처리 용기(300) 내에 공급할 때의 위치이다. 이 예에서는, 중간판(320)은, 상기 처리 위치에 있을 때에는 측벽(317)에 설치된 돌기부(318)에 의해 그 주연부가 지지되어, 승강 핀 기구(322)에 의해 상기 퍼지 위치까지 밀어 올려지도록 구성되어 있다.In addition, an
또한, 처리 용기(310)는 측벽부(317)에 형성된 배기로(331)를 통해 천장부에 설치된 배기부(330)로부터 배기되도록 구성되고, 이 배기부(330)는, 예를 들어 도 4의 배기로(51)에 접속되어 있다. 이에 의해, 처리 용기(310) 내에 샤워 헤드로부터 공급된 가스가, 처리 용기(310)의 외측 테두리부로부터 배기되도록 구성되어 있다. 그 밖의 구성은 상술한 도 5에 도시하는 소수화 처리 유닛(3)과 마찬가지이다.Moreover, the
이와 같은 소수화 처리 유닛(3)에서는, 우선 도 15의 (a)에 도시한 바와 같이, 상부 용기(312)가 상승하여, 하부 용기(311)와의 사이에 웨이퍼(W) 반입용 개구를 형성하고, 웨이퍼(W)를 처리 용기(310) 내로 반입시킨다. 이때, 처리 용기(310) 내는 상기 고배기 상태로 배기하도록 해도 좋다. 계속해서, 도 15의 (b)에 도시한 바와 같이, 상부 용기(312)를 하강시키고, 처리 용기(310)를 밀폐하여, HMDS 가스 및 수증기의 공급을 개시하는 동시에, 처리 용기(310)를 배기하여, 웨이퍼를 밀어 올림 핀(35)에 의해 열판(33)에 적재하여, 소수화 처리를 행한다. 이때, HMDS 가스 및 수증기는 처리 가스 공급부(315), 천장판(313)에 형성된 가스 공급 구멍(314)을 통해 샤워 형상으로 처리 용기(310) 내에 공급되고, 외주에 설치된 배기로(318)를 통해 배기된다.In this
그리고, 도 15의 (c)에 도시한 바와 같이, 소수화 처리 종료 후, 중간판(320)을 승강 핀 기구(322)로부터 퍼지 위치까지 상승시켜, 치환 처리를 개시한다. 이에 의해, N2 가스는 처리 용기(310)의 중심부로부터 외주부에 설치된 배기로(318)를 향해 통기해 간다. 이와 같이 하여, 처리 용기(310) 내를 N2 가스에 의해 치환한 후, 도 15의 (d)에 도시한 바와 같이, 중간판(320)을 처리 위치까지 하강시키고, 상부 용기(312)를 상승시켜, 웨이퍼(W)의 반출을 행한다. 이 치환 처리 시나, 상부 용기(312)를 상승시켰을 때에는, 처리 용기(310) 내를 상기 고배기 상태로 배기하도록 해도 좋다.And as shown in FIG.15 (c), after completion | finish of hydrophobization process, the
이와 같은 구성에서는, HMDS 가스 및 수증기를 샤워 헤드로부터 공급하고 있으므로, 웨이퍼(W) 전체면에 대해 HMDS 가스 및 수증기를 빠르고 균일하게 공급할 수 있다. 즉, 웨이퍼(W)의 중심부와 외주부 사이에서, HMDS 가스 등의 공급 시간 차를 없애는 동시에, 공급량을 정렬시킬 수 있다. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 온도가 상승하여, 웨이퍼(W)에 흡착되어 있는 수증기가 모두 기화되어 버리기 전에, 웨이퍼(W) 전체면에 균일하게 HMDS 가스를 공급할 수 있어, 소수화 처리를 빠르게 진행시킬 수 있다.In such a structure, since HMDS gas and water vapor are supplied from the shower head, HMDS gas and water vapor can be supplied quickly and uniformly to the whole surface of the wafer W. As shown in FIG. In other words, the supply amount can be aligned while the supply time difference of the HMDS gas or the like is eliminated between the central portion and the outer peripheral portion of the wafer W. Thereby, before the temperature of the wafer W rises and all the water vapor adsorbed on the wafer W is vaporized, the HMDS gas can be uniformly supplied to the entire surface of the wafer W, thereby advancing the hydrophobization process quickly. You can.
또한, N2 치환 처리 시에는 중간판(320)이 상승하여, N2 가스를 처리 용기(310)의 중심부로부터 공급하고, 외주부로부터 배기하고 있으므로, N2 가스의 흐름이 일방향류로 되어, N2 가스를 샤워 형상으로 공급하는 경우에 비해, 치환 처리를 빠르게 진행시킬 수 있다.Further, when N 2 substitution process, the
계속해서, 소수화 처리 유닛(3)의 또 다른 예에 대해, 도 16을 참조하여 설명한다. 이 예는 처리 용기(330)의 외주로부터 HMDS 가스 및 수증기를 처리 용기(330) 내에 공급하고, 처리 용기(330)의 중심부로부터 배기하는 구성이다. 이 예에서는, 상기 처리 용기(330)는 하부 용기(331)와 상부 용기(332)로 상하로 분할되어 있고, 예를 들어 상부 용기(332)가 하부 용기(331)에 대해 승강 가능하게 설치되어 있다. 하부 용기(331)의 구성은 도 4에 도시하는 소수화 처리 유닛과 마찬가지이다.Next, another example of the
상부 용기(332)는 중앙부에 배기로(333)가 형성되는 동시에, 천장판(334)에는 가스실(335)이 형성되어 있다. 이 가스실(335)의 하면의 외주부에는 가스 공급 구멍(336)이 형성되고, 상기 가스실(335)에는 HMDS 가스 및 수증기의 공급로(23)가 접속되어 있다. 이 예에서는, 공급로(23)에 의해, 소수화 처리 공급로 및 반응 촉진제 공급로가 구성되어 있다. 또한, 천장판(334)에는 HMDS 가스나 수증기가 결로되지 않도록, 히터로 이루어지는 가열 수단(36)이 설치되어 있다. 그 밖의 구성은 도 5에 도시하는 소수화 처리 유닛(3)과 마찬가지이다.The
이와 같은 소수화 처리 유닛(3)에서는, 우선 도 17의 (a)에 도시한 바와 같이, 상부 용기(332)가 상승하고, 하부 용기(331)와의 사이에 웨이퍼 반입용 개구를 형성하여, 웨이퍼(W)를 처리 용기(330) 내로 반입시킨다. 이때, 처리 용기(330) 내는 상기 고배기 상태로 전환하도록 해도 좋다. 계속해서, 도 17의 (b)에 도시한 바와 같이, 상부 용기(332)를 하강시켜 처리 용기(330)를 형성하여, HMDS 가스 및 수증기의 공급을 개시하는 동시에, 웨이퍼를 열판(33)에 적재하여, 소수화 처리를 행한다. 이때, HMDS 가스 및 수증기는 공급로(24)로부터 가스실(335)을 통해 처리 용기(330) 내로 공급된다. 이때, HMDS 가스 및 수증기는 처리 용기(330)의 외주부로부터 공급되고, 처리 용기(330)의 중심부로부터 배기되므로, 처리 용기(330) 내에는 외부로부터 내부로 향하는 가스 흐름이 형성된다.In the
이와 같이 하여, 도 17의 (c)에 도시한 바와 같이, 소수화 처리 종료 후, 퍼지용 N2 가스를 공급로(24)로부터 가스실(335)을 통해 처리 용기(330) 내에 공급하여, 치환 처리를 개시한다. 치환 처리 종료 후, 도 17의 (d)에 도시한 바와 같이, 상부 용기(332)를 상승시켜 웨이퍼(W)를 반출한다. 이 치환 처리나 웨이퍼(W)의 반출 시에는 처리 용기(330) 내를 상기 고배기 상태로 전환하도록 해도 좋다. 또한, 상부 용기(332)를 하부 용기(331)에 접촉시켰을 때에, 양자 사이에 약간의 외기 도입용 간극이 형성되도록 구성하여, 당해 간극으로부터, 처리 용기(330) 내에 습도 40% RH 정도의 수분을 포함한 외기를 도입하도록 해도 좋다.In this way, as shown in Fig. 17 (c), after the hydrophobic treatment was completed, the supplied into the
이와 같은 구성에서는 HMDS 가스 등을 처리 용기(330)의 외주부로부터 공급하고, 중심부로부터 배기하고 있으므로, 처리 용기(330)의 외부로의 분위기 누설 방지를 기대할 수 있다.In such a structure, since HMDS gas etc. are supplied from the outer peripheral part of the
또한, 이 소수화 처리 유닛에서는, 도 18에 도시한 바와 같이 H2O 저류부(340)를 설치하도록 해도 좋다. 이 예의 H2O 저류부(340)는 서포트 블록(34)에 있어서의 열판(33)의 근방에, 예를 들어 열판(33)의 주위를 따라서 설치되어 있다. 서포트 블록(34)에는 H2O 저류부(340)에 물을 공급하기 위한 유로(341)와, 이 유로(341)와 H2O 저류부(340)를 가열하기 위한 가열부(342)가 설치되어 있고, 상기 유로(341)에는 펌프(P2)에 의해 물탱크(343)로부터 물이 공급되도록 구성되어 있다.Further preferably, the hydrophobic treatment in the unit, so as to install the H 2
이와 같은 구성에서는, 우선, 앞의 처리가 종료된 후, 다음의 처리를 개시하기 전에, 일정량의 물을 H2O 저류부(340)에 펌프(P2)에 의해 공급해 둔다. 그리고, 상부 용기(332)를 상승시켜, 웨이퍼(W)를 처리 용기(330) 내로 반입한다. 이때, H2O 저류부(340)의 물은 가열 수단(342) 및 열판(33)에 의해 가열되어 기화되어, 수증기가 발생하고 있는 상태이다. 계속해서, 웨이퍼(W)를 열판(33) 상에 적재하여, 상부 용기(332)를 하강시킨다. 이 후, 공급로(24)를 통해 처리 용기(30) 내로의 HMDS 가스의 공급을 개시하여 소수화 처리를 행한다.In such a configuration, first, after the previous process is finished, a certain amount of water is supplied to the H 2 O reservoir 340 by the pump P2 before starting the next process. The
소수화 처리 종료 후, HMDS 가스의 공급을 정지하여, N2 가스를 공급로(24)를 통해 공급하고, 처리 용기(330) 내 분위기를 N2 가스 분위기로 치환한다. 치환 처리 종료 후, 상부 용기(332)를 상승시켜 웨이퍼(W)를 반출한다. 이와 같이 하여, 1매의 웨이퍼(W)에 대해 처리를 종료한 후, H2O 저류부(340)로의 물의 공급을 행한다. 이와 같은 처리에서는 상부 용기(332)를 상승시키고 있는 동안이나 치환 처리 동안에는 상기 고배기 상태로 전환하도록 해도 좋다. 또한, 처리 용기(332)의 내부에서의 수증기의 발생과 합하여, 처리 용기(332)의 외부로부터, HMDS 가스와 함께 수증기를 공급하도록 해도 좋다.After completion of the hydrophobization treatment, the supply of the HMDS gas is stopped, the N 2 gas is supplied through the
또한, 소수화 처리 유닛(3)의 처리 용기(3) 내에 웨이퍼(W)를 반입하기 전에, 당해 웨이퍼(W)에 수증기를 공급함으로써, 반응 촉진제를 기화시켜 기판에 공급하는 공정을 실시하도록 해도 좋다. 도 19에 도시하는 예에서는, 외부의 반송 기구(7) 상에 웨이퍼(W)를 적재하여, 예를 들어 소수화 처리 유닛(3)의 근방에 설치된 H2O 기화 유닛(4)으로부터 반송 기구(7) 상의 웨이퍼(W)에 수증기를 공급하도록 구성되어 있다. 그리고, H2O 기화 유닛(4)으로부터 수증기가 공급된 웨이퍼(W)는 이 반송 기구(7)에 의해 소수화 처리 유닛(3)에 전달되게 되어 있다. 또한, H2O 기화 유닛(4)으로부터 소수화 처리 유닛(3) 근방에 설치된 적재대 상의 웨이퍼(W)에 대해 수증기를 공급하고, 이 후, 당해 웨이퍼(W)를 소수화 처리 유닛(3)으로 반송하도록 해도 좋다. 이와 같이, 소수화 처리 유닛(3)에 웨이퍼(W)를 반입하기 전에, 이 웨이퍼(W)에 수증기를 공급하는 구성에서는, 당해 웨이퍼(W)가 소수화 처리 유닛(3)에 반입되어, HMDS 가스가 공급될 때까지 웨이퍼(W) 표면에서 수증기가 결로되지 않는 것이 필요해진다.Moreover, before carrying in the wafer W into the
이상에 있어서, 웨이퍼(W)를 가열할 때에는, 초기 흡착 수분이 휘발하여 웨이퍼(W) 표면으로부터 없어지기 전에, 웨이퍼(W)를 소수화 처리에 적합한 온도까지 빠르게 승온시키는 것이 바람직하다. 여기서 초기 흡착 수분이라 함은, 처리 용기에 반입하기 전의 웨이퍼(W)에 흡착되어 있는 수분이다. 이로 인해, 웨이퍼(W)와 열판의 갭이 커지면, 웨이퍼(W)의 승온 속도가 저하되므로, 웨이퍼(W)를 열판에 접촉시켜 가열하는 콘택트 베이크나, 웨이퍼(W)와 열판의 갭이 0.03㎜ 내지 0.05㎜ 정도인 프록시미티갭 베이크 방식을 채용하는 것이 바람직하다.In the above, when heating the wafer W, it is preferable to rapidly raise the wafer W to a temperature suitable for the hydrophobization treatment before the initial adsorption moisture volatilizes and disappears from the surface of the wafer W. Here, initial adsorption moisture is moisture adsorb | sucked to the wafer W before carrying in to a process container. For this reason, when the gap between the wafer W and the hot plate increases, the temperature increase rate of the wafer W decreases, so that the contact bake for heating the wafer W in contact with the hot plate or the gap between the wafer W and the hot plate is 0.03. It is preferable to employ a proximity gap bake system of about mm to 0.05 mm.
본 발명에서는, 웨이퍼(W)의 소수화를 촉진시키는 반응 촉진제로서는, 물 이외에도 암모니아(NH3)나 아민이나 알코올 등, 수소 결합을 갖는 것을 사용할 수 있다. 이때, 상온 상압에서 가스의 것을 반응 촉진제로서 사용하는 경우에는, 예를 들어 고압에 의해 액화시켜 튜브에 봉입하는 퍼미에이션 튜브법 등을 사용하여, 농도 조절한 가스를 소수화 처리 유닛(3)의 처리 용기(30) 내에 공급하는 것이 바람직하다.In the present invention, as a reaction accelerator for promoting hydrophobization of the wafer W, those having hydrogen bonds such as ammonia (NH 3 ), amines and alcohols can be used in addition to water. At this time, in the case of using a gas at room temperature and normal pressure as a reaction accelerator, the concentration-controlled gas is treated in the
이하에, NH3가 소수화 반응에 개재되는 경우를 예로 들어 도면을 참조하여 설명한다. 이 경우에는, NH3가 천이 상태로 개재됨으로써, 도 20의 (a)에 도시한 바와 같이, NH3가 개재되지 않는 경우에 비해 반응의 활성화 에너지가 저하된다고 추찰된다. NH3가 관여한 경우에는, 천이 상태에 있어서, HMDS의 N이 NH3를 통해 SiOH와 결합하고, 계속해서 수소 결합이 교체되어, SiOSi(CH3)3와 (CH3)3SiNH2를 생성한다고 생각된다. 이로 인해, 천이 상태에 있어서, HMDS의 3차원 구조의 각도의 자유도가 커져, 결과적으로 HMDS의 Si와 SiOH의 O가 반응하기 쉬운 상태로 되어, 활성화 에너지가 저하되는 것이라고 추측된다. 이와 같이, H2O나 NH3, 아민, 알코올 등의 수소 결합을 갖는 것이 관여되는 경우에는, 상술한 바와 같이 천이 상태에 있어서의 수소 결합의 교체가 발생하여, 반응의 활성화 에너지가 저하되므로, 소수화 반응의 반응을 촉진하는 촉매로서 작용하는 것이라고 생각된다.Hereinafter, the case where NH 3 is interposed in the hydrophobic reaction will be described with reference to the drawings. In this case, when NH 3 is interposed in a transition state, as shown in FIG. 20A, it is inferred that the activation energy of the reaction is lowered than when NH 3 is not interposed. In the case where NH 3 is involved, in the transition state, N in the HMDS bonds with SiOH through NH 3 , and then the hydrogen bond is replaced, thereby producing SiOSi (CH 3 ) 3 and (CH 3 ) 3 SiNH 2 . I think. For this reason, in the transition state, the degree of freedom of the angle of the three-dimensional structure of HMDS becomes large, As a result, Si and H of SiOH of HMDS become easy to react, and it is guessed that activation energy falls. As described above, when having hydrogen bonds such as H 2 O, NH 3 , amines, alcohols, or the like is involved, replacement of hydrogen bonds in the transition state occurs as described above, and the activation energy of the reaction is lowered. It is considered to act as a catalyst for promoting the reaction of the hydrophobization reaction.
또한, HMDS 가스 이외의 소수화 처리 가스로서는, 예를 들어 TMSDMA(Trimethylsilyldimethylamine)나 TMSDEA(N-Trimethylsilyldiethylamine)나 BSA[N,O-bis(trimethylsilyl)acetamide] 등의 실릴알킬기를 갖는 실릴화제를 사용할 수 있다. 이들 실릴화제도 HMDS와 동일한 반응 기구에서 표면 반응을 일으키므로, 이들도 HMDS와 마찬가지로 물 등의 수소 결합을 갖는 반응 촉진제를 첨가함으로써 소수화 반응이 촉진된다고 생각된다.As hydrophobization treatment gas other than HMDS gas, for example, a silylating agent having a silyl alkyl group such as TMSDMA (Trimethylsilyldimethylamine), TMSDEA (N-Trimethylsilyldiethylamine), or BSA [N, O-bis (trimethylsilyl) acetamide] can be used. . Since these silylating agents also cause surface reactions in the same reaction mechanism as HMDS, it is thought that these also promote the hydrophobization reaction by adding a reaction accelerator having a hydrogen bond, such as water, like HMDS.
TMSDMA를 소수화 처리 가스로서 사용한 경우에는, 다음의 반응식 2에 나타내는 기본 반응식에 따라서, 소수화 반응이 진행되어, 소수기인 OSi(CH3)3가 생성된다.When TMSDMA is used as the hydrophobization treatment gas, the hydrophobization reaction proceeds according to the basic reaction formula shown in
[반응식 2]
또한, TMSDEA를 소수화 처리 가스로서 사용한 경우에는, 다음의 반응식 3에 나타내는 기본 반응식에 따라서, 소수화 반응이 진행되어, 소수기인 OSi(CH3)3가 생성된다.Further, in the case of using a process gas TMSDEA hydrophobic, depending on the basic reaction scheme shown in
[반응식 3]
또한, BSA를 소수화 처리 가스로서 사용한 경우에는, 다음의 반응식 4에 나타내는 기본 반응식에 따라서, 소수화 반응이 진행되어, 소수기인 OSi(CH3)3가 생성된다.Further, in the case of using BSA as a hydrophobic treatment gas, according to the basic scheme shown in
[반응식 4]
[실시예][Example]
이하에, 수분의 소수화 처리 반응으로의 기여를 확인하기 위해 행한 실시예에 대해 설명한다.Below, the Example performed in order to confirm the contribution of the water | hydrophobization treatment reaction is demonstrated.
(제1 실시예)(First embodiment)
초기 흡착 수분이 존재하는 웨이퍼(W)를 소수화 처리 유닛의 처리 용기에 반입하고, 가열한 열판 상에 웨이퍼(W)를 적재하여 웨이퍼(W)를 가열하면서 HMDS 가스를 도입하여 소수화 처리를 행하고, 처리 후에 접촉각을 커브 피팅법에 의해 측정하였다. 여기서, 소수화 처리 유닛은, 도 21에 도시한 바와 같이 처리 용기(71)의 중앙으로부터 HMDS 가스를 도입하고, 처리 용기(71)의 외주로부터 배기하는 구성으로 하였다. 또한, 웨이퍼(W)를 적재했을 때의 열판(72)의 온도는 90℃로 설정하여, 열판(72)에 적재한 후 30초간 소수화 처리를 행하였다. 이때의 웨이퍼(W)의 온도 변화와 처리 상태를 도 22의 (a)에 도시한다.The wafer W in which the initial adsorption moisture exists is carried into the processing container of a hydrophobization processing unit, the wafer W is loaded on the heated hotplate, HMDS gas is introduced while the wafer W is heated, and hydrophobization treatment is carried out. After the treatment, the contact angle was measured by the curve fitting method. Here, as shown in FIG. 21, the hydrophobization processing unit introduce | transduces HMDS gas from the center of the
(제2 실시예)(2nd Example)
초기 흡착 수분이 존재하는 웨이퍼(W)를 소수화 처리 유닛의 처리 용기(71)에 반입하고, 웨이퍼(W)를 가열하면서 당해 처리 용기(71)에 N2 가스를 공급하여 120℃에서 베이크 처리를 1분 행하여, 웨이퍼(W) 상의 초기 공급 수분을 제거하였다. 이 후, HMDS 가스를 도입하여 소수화 처리를 30초 행하고, 처리 후에 접촉각을 측정하였다. 이때의 웨이퍼(W)의 온도 변화와 처리 상태를 도 22의 (b)에 도시한다.Carry a wafer (W) in the initial adsorbed water present in the
(제3 실시예)(Third Embodiment)
초기 흡착 수분이 존재하는 웨이퍼(W)를 소수화 처리 유닛의 처리 용기(71)에 반입하고, 웨이퍼(W)를 가열하면서 당해 처리 용기(71)에 N2 가스를 공급하여 120℃에서 베이크 처리를 1분 행하여, 웨이퍼(W) 상의 초기 공급 수분을 제거하였다. 이 후, 일단 웨이퍼(W)를 처리 용기(71)로부터 반출하여, 습도 40% RH 대기 중에 30분 정도 노출하였다. 계속해서, 다시 웨이퍼(W)를 처리 용기(71)에 반입하고, 웨이퍼(W)를 가열하면서 HMDS 가스를 도입하여 소수화 처리를 30초 행하고, 처리 후에 접촉각을 측정하였다. 이때의 웨이퍼(W)의 온도 변화와 처리 상태를 도 22의 (c)에 도시한다.Carry a wafer (W) in the initial adsorbed water present in the
(제4 실시예)(Example 4)
초기 흡착 수분이 존재하는 웨이퍼(W)를 소수화 처리 유닛의 처리 용기(71)에 반입하고, 웨이퍼(W)를 가열하면서 당해 처리 용기(71)에 N2 가스를 공급하여 베이크 처리를 1분 행하여, 웨이퍼(W) 상의 초기 공급 수분을 제거하였다. 이 후, HMDS 가스와 함께 이슬점 22℃의 수증기를 도입하여 소수화 처리를 30초 행하고, 처리 후에 접촉각을 측정하였다. 이때의 웨이퍼(W)의 온도 변화와 처리 상태를 도 22의 (d)에 도시한다.The wafer W in which the initial adsorption moisture exists is carried into the
(결과)(result)
제1 실시예 내지 제4 실시예의 접촉각에 대해, 도 23에 도시한다. 이 결과, 제2 실시예와 같이, 소수화 처리 전에 N2 퍼지에 의한 베이크 처리를 행하고, 표면에 흡착한 수분을 제거한 후에 다시 소수화 처리를 행하면, 베이크 처리를 행하지 않는 경우(제1 실시예)에 비해, 접촉각이 크게 저하되었다.23 shows the contact angles of the first to fourth embodiments. As a result, as in the second embodiment, when the baking treatment by N 2 purge is performed before the hydrophobization treatment, and the hydrophobization treatment is performed again after removing the water adsorbed on the surface, the baking treatment is not performed (first embodiment). In comparison, the contact angle was greatly reduced.
또한, 베이크 처리 후에 습도 40% RH의 분위기 중에 웨이퍼(W)를 방치한 후 소수화 처리를 행한 경우(제3 실시예)나, 베이크 처리 후의 소수화 처리 시에 수분을 첨가한 경우(제4 실시예)의 처리에서는, 제1 실시예에 가까운 상태까지 접촉각이 회복되었다.Moreover, when the hydrophobization process is performed after leaving the wafer W in the atmosphere of 40% RH after baking process (3rd Example), or when water is added at the time of the hydrophobization process after baking process (4th Example) ), The contact angle was restored to a state close to the first embodiment.
이것으로부터, 웨이퍼(W)에 수분이 존재한 상태에서 소수화 처리를 행함으로써, 접촉각이 커지는 것이 확인되었다. 또한, 초기 흡착 수분이 제거된 경우라도, 수증기의 공급을 행하는 등, 웨이퍼(W) 표면에 수증기가 흡착된 상태에서 소수화 처리를 행하는 것이 중요한 것이 이해된다.From this, it was confirmed that the contact angle is increased by performing the hydrophobization treatment in the state where water is present on the wafer W. As shown in FIG. In addition, even when the initial adsorption water is removed, it is understood that it is important to perform the hydrophobization treatment in the state where water vapor is adsorbed on the surface of the wafer W, such as supply of water vapor.
(제5 실시예)(Fifth Embodiment)
상술한 도 12에 도시하는 소수화 처리 시스템을 사용하여, 소수화 처리 유닛(3)의 열판(33) 온도를 90℃, 소수화 처리 시간을 30초로 하여 HMDS 가스를 수증기의 캐리어 가스로서 사용하는 동시에, HMDS 가스를 2.5L/min의 유량으로 공급하여, 상술한 공정에 따라서 소수화 처리를 행하고, 처리 후에 접촉각을 측정하였다. 이때, H2O 기화 유닛(4)은 도 6의 (a)의 구성의 것을 사용하여, 수증기를 공급하지 않는 경우와, H2O 기화 유닛(4)의 수온을 바꾼 경우에 대해 마찬가지로 소수화 처리를 행하고, 각각의 경우에 대해 접촉각을 측정하였다. 이 결과를 도 24에 나타낸다.Using the hydrophobization treatment system shown in FIG. 12 described above, the HMDS gas is used as a carrier gas of steam while the
도 24에 의해, 수증기를 공급한 경우에는, 수증기를 공급하지 않는 경우에 비해, 접촉각이 커지는 것, H2O 기화 유닛(4)의 수온이 높을수록, 접촉각이 커지는 것이 이해된다. 여기서 H2O 기화 유닛(4)의 수온이 높을수록, 기화량이 많아져, 수증기의 공급량이 증가하므로, 수증기의 공급량이 증가할수록, 접촉각이 커지는 것이 인정되었다.It is understood from FIG. 24 that, in the case of supplying steam, the contact angle becomes larger as compared with the case of not supplying steam, and the higher the water temperature of the H 2
이상에 있어서, 본 발명의 소수화 처리 장치에서는 소수화 처리 가스 공급로와, 반응 촉진제 공급로는 별개로 설치하도록 해도 좋다. 또한, 소수화 처리 가스 공급로와, 반응 촉진제 공급로가 공통인 경우, 별개인 경우에 관계없이, 소수화 처리 가스와 반응 촉진제의 증기의 공급은 각각 독립된 타이밍으로 행하도록 해도 좋다. 예를 들어, 처리 용기 내에 먼저 수증기를 공급한 후, 소수화 처리 가스를 공급하도록 해도 좋다. 또한, 소수화 처리 유닛의 구성은 상술한 실시 형태로는 한정되지 않고, 또한 반응 촉진제를 기화하는 수단이나, 기화된 반응 촉진제를 웨이퍼(W)에 기화하여 공급하는 수단도 상술한 실시 형태로는 한정되지 않는다.In the above, in the hydrophobization treatment apparatus of the present invention, the hydrophobization treatment gas supply passage and the reaction accelerator supply passage may be provided separately. In addition, when the hydrophobization process gas supply path and the reaction accelerator supply path are common, the hydrophobization process gas and the vapor of the reaction accelerator may be supplied at independent timings, regardless of the separate cases. For example, water vapor may be first supplied into the processing vessel, and then hydrophobized processing gas may be supplied. In addition, the structure of a hydrophobization processing unit is not limited to the above-mentioned embodiment, Moreover, the means which vaporizes a reaction accelerator and the means which vaporizes and supplies the vaporized reaction promoter to the wafer W are also limited to the above-mentioned embodiment. It doesn't work.
이상에 있어서, 본 발명의 소수화 처리는 반도체 웨이퍼(W) 이외의 FPD(Flat Panel Display)용 글래스 기판 등의 기판의 소수화 처리에 적용할 수 있다.As described above, the hydrophobic treatment of the present invention can be applied to hydrophobic treatment of substrates such as glass substrates for flat panel displays (FPD) other than the semiconductor wafer (W).
W : 웨이퍼
2 : HMDS 기화 유닛
3 : 소수화 처리 유닛
30 : 처리 용기
33 : 열판
303 : H2O 저류부
4 : H2O 기화 유닛W: Wafer
2: HMDS vaporization unit
3: hydrophobization processing unit
30 processing container
33: hotplate
303: H 2 O reservoir
4: H 2 O vaporization unit
Claims (11)
상기 기판의 소수화를 촉진시키는 반응 촉진제를 기화시켜 기판에 공급하는 공정과,
상기 처리 용기 내로 반입된 기판을 가열하는 공정과,
가열된 기판의 표면에 상기 반응 촉진제의 증기가 흡착되어 있는 상태에서, 당해 기판의 표면에 상기 소수화 처리 가스를 공급하는 공정을 포함하고,
상기 반응 촉진제에 의해, 소수화 처리 가스의 규소와, 기판 표면의 산소의 반응을 촉진시키는 것을 특징으로 하는, 소수화 처리 방법.In a processing container, comprising a hydrophobic silicon, and generating a substrate having hydroxyl groups on the surface, and trimethyl silyl supplying a hydrophobic treatment comprising a gas, the surface of the substrate made of a small number of groups -O (CH 3) 3 In the processing method,
Vaporizing a reaction promoter for promoting hydrophobicity of the substrate and supplying the substrate to the substrate;
Heating the substrate brought into the processing container;
A step of supplying the hydrophobization treatment gas to the surface of the substrate in a state in which vapor of the reaction accelerator is adsorbed on the surface of the heated substrate,
The hydrophobization treatment method characterized by promoting the reaction of the silicon of a hydrophobization process gas and oxygen of the surface of a board | substrate with the said reaction promoter.
상기 처리 용기에 설치되어, 상기 기판을 가열하는 가열 수단과,
상기 처리 용기 내에 상기 소수화 처리 가스를 공급하는 소수화 처리 가스 공급로와,
상기 처리 용기 내에 상기 기판의 소수화를 촉진시키는 반응 촉진제를 기화시켜 공급하는 반응 촉진제 공급 수단을 구비하고,
처리 용기 내에 있어서, 가열된 기판의 표면에 상기 반응 촉진제의 증기가 흡착되어 있는 상태에서, 당해 기판의 표면에 상기 소수화 처리 가스를 공급하여, 상기 반응 촉진제에 의해, 소수화 처리 가스의 규소와, 기판 표면의 산소의 반응을 촉진시키는 것을 특징으로 하는, 소수화 처리 장치.Comprising a silicon loaded into the loading portion in the processing container, on a substrate having a hydroxyl group at the surface, by supplying a hydrophobic treatment gas comprising a trimethylsilyl, a surface of the substrate made of a -O (CH 3) 3 In the hydrophobization processing apparatus which produces | generates a hydrophobic group,
Heating means provided in the processing container for heating the substrate;
A hydrophobization treatment gas supply path for supplying the hydrophobization treatment gas into the processing container;
A reaction accelerator supplying means for vaporizing and supplying a reaction accelerator for promoting hydrophobicity of the substrate in the processing container,
In the processing container, the hydrophobization treatment gas is supplied to the surface of the substrate in a state where the vapor of the reaction accelerator is adsorbed on the surface of the heated substrate, and the reaction accelerator is used to provide silicon and the substrate of the hydrophobization treatment gas. A hydrophobic treatment apparatus characterized by promoting the reaction of oxygen on the surface.
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