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KR100483310B1 - 건조처리방법및그장치 - Google Patents

건조처리방법및그장치 Download PDF

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KR100483310B1
KR100483310B1 KR1019980017625A KR19980017625A KR100483310B1 KR 100483310 B1 KR100483310 B1 KR 100483310B1 KR 1019980017625 A KR1019980017625 A KR 1019980017625A KR 19980017625 A KR19980017625 A KR 19980017625A KR 100483310 B1 KR100483310 B1 KR 100483310B1
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KR
South Korea
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gas
drying
carrier gas
dry gas
heating
Prior art date
Application number
KR1019980017625A
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English (en)
Inventor
미쯔아키 코미노
우치사와 오사무
Original Assignee
동경 엘렉트론 주식회사
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Publication date
Application filed by 동경 엘렉트론 주식회사 filed Critical 동경 엘렉트론 주식회사
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Abstract

본 발명은, 예를 들어 반도체 웨이퍼나 LCD용 유리기판등의 피처리체에 건조가스를 접촉해서 건조하는 건조처리 방법 및 장치에 관한 것이다.
일반적인 건조처리 방법과 장치에 있어서는, 다단식의 증발접시를 가지는 증기 발생기로 건조가스를 생성하는 구조라서, 증기 발생기가 가지는 열용량이 한정되기 때문에, IPA 증발량이 한정되어 버려, 증발능력이 저하하는 문제가 있다. 즉,IPA 가스의 발생에서 정지까지의 시간이 과도하게 걸리는 문제가 있다.
본 발명에서는, 피처리체를 건조하는 건조방법에 있어서, 캐리어가스를 가열하는 공정과, 가열된 캐리어가스에 의해 건조가스용 액체를 안개 상태로 함과 동시에, 가열해서 건조가스를 생성하는 공정과, 건조가스의 유량을 제어해서 소정량을 피처리체를 수용하는 처리실 내로 건조가스를 공급하여 상기와 같은 문제점을 해결하는 건조처리 방법과 장치가 제시되어 있다.

Description

건조처리 방법 및 그 장치
본 발명은, 예를 들어 반도체 웨이퍼나 LCD용 유리기판 등의 피처리체에 건조가스를 접촉해서 건조하는 건조처리 방법 및 장치((Drying treatment method and apparatus using same)에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 제조장치의 제조공정에서는, 반도체 웨이퍼나 LCD용 유리기판등의 피처리체(이하, 웨이퍼 등이라 한다)를 약액이나 린스액(세정액)등의 처리액이 저장된 처리조에 순차 침적해서 세정을 행하는 세정처리 방법이 광범위하게 채용되고 있다. 또한, 이와 같은 세정처리 장치에서는, 세정후, 웨이퍼 등의 표면에 예를 들어 IPA(이소프로필 알코올)등의 휘발성을 가지는 용제의 증기에서 나오는 건조가스를 접촉시켜, 건조가스의 증기를 응축 또는 흡착시켜서, 웨이퍼 등의 수분 제거 및 건조를 행하는 건조처리 장치가 제조되어 있다(특개평8-45893호 공보참조).
종래의 이러한 종류의 건조처리 장치는, 특개평8-45893호 공보에 도시한 바와 같이, 캐리어가스, 예를 들어 질소(N2) 가스의 공급부와, 건조가스, 예를 들어 IPA(이소프로필 알코올)을 받는 다단의 증발접시와 히터를 구비하는 증기 발생기와, 이 증기 발생기에서 생성된 증기 즉, 건조가스를 건조처리실에 공급하기 위해 개폐밸브을 개설하는 주공급로와, 주공급로를 가열하는 히터를 구비하고 있다.
상기와 같이 구성된 종래의 건조처리 장치에 의하면 N2 가스 공급원에서 공급된 N2 가스가 증기 발생기로 공급되고, 증기 발생기에서 증발된 IPA 가스와 혼합되어 주공급로를 매개로 해서 처리실 내로 공급되어, 처리실 내에 수용된 웨이퍼와 IPA 가스가 접촉해서 웨이퍼 등의 수분 제거 및 건조를 행할 수 있다.
종래의 이러한 종류의 건조처리 장치에 있어서는, 다단식의 증발접시를 가지는 증기 발생기로 건조가스를 생성하는 구조라서, 증기 발생기가 가지는 열용량이 한정되기 때문에, IPA 증발량이 한정되어 버려, 증발능력이 저하하는 문제가 있다. 따라서, 증기발생기에 IPA 가스를 공급한후 정지할 때까지의 시간, 즉, IPA 가스의 발생에서 정지까지의 시간이 과도하게 걸리는 문제가 있다.
또한, 증기 발생기가 다단식의 증발 접시를 가지기 때문에, 장치 전체가 대형으로 이루어지는 문제도 있었다.
또한, 건조장치에 처리실 내를 대기압이하로 하는 공정이 포함되는 경우, 처리실 내가 대기압이하의 상태에서 대기압 상태로 되돌릴 때에 처리실 내의 분위기를 갑작스럽게 변화시키지 않도록 할 필요가 있다. 그 이유는 처리실 내 분위기의 갑작스런 변화에 기인하는 파티클의 기류 상승 등을 방지하기 위함이다. 따라서, 극히 소량의 N2 가스를 처리실 내로 공급해야 하고, 이를 때문에 많은 시간이 걸리고, 처리능력을 저하를 초래하는 문제가 있지만, 그 구체적 해결 수단이 없는 것이 현 상태이다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 캐리어가스의 가열수단의 열전도 효율의 향상, 건조가스의 생성량의 증대 및 증기 생성시간의 단축을 도모하고, 더불어 건조처리 종료후, 처리실 내의 분위기의 흐트러짐을 방지하도록 한 건조처리 방법 및 그 장치를 공급하는 것을 목적으로 한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 제 1 발명은, 피처리체를 수용하는 처리 실내에 건조가스를 공급해서 상기 피처리체를 건조하는 건조방법에 있어서, 캐리어가스를 가열하는 공정과, 가열된 상기 캐리어가스에 의해 건조가스용 액체를 안개 상태로 함과 동시에, 가열해서 상기 건조가스를 생성하는 공정과, 상기 건조가스의 유량을 제어해서 상기 처리실 내로 공급하는 공정을 가지는 것을 특징으로 한다.
제 2 발명은, 피처리체를 수용하는 처리 실내에 건조가스를 공급해서 상기 피처리체를 건조하는 건조장치에 있어서, 캐리어가스를 가열하는 캐리어가스 가열수단과, 가열된 상기 가열수단에 의해 가열된 상기 캐리어가스에 의해 건조가스용 액체를 안개 상태로 함과 동시에, 가열해서 상기 건조가스를 생성하는 증기 발생수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
제 3발명은, 제 2 발명에 있어서, 상기 건조용 가스의 소정량을 상기 처리실 내로 공급하는 유량 제어수단을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
제 4발명은, 제 2 발명에 있어서, 상기 캐리어가스 가열수단은, 캐리어가스 공급로에 연통하는 도입관과, 이 도입관 내로 삽입되고, 도입관의 내벽 면과의 사이에 나선형 유통로를 형성하는 유통로 형성관과, 적어도 상기 유통로 형성관 내측에 삽입된 가열수단을 구비하는 것을 특징으로 한다
제 5발명은, 제 2 발명에 있어서, 상기 캐리어가스 가열수단은, 캐리어가스 공급로에 연통하는 도입관과, 이 도입관내로 삽입되어, 도입관의 내벽 면과의 사이에 나선형 유통로를 형성하는 코일형 부재와, 적어도 상기 유통로 형성관 내측에 삽입된 가열수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 증기 발생수단은, 가열수단에 의해 가열된 상기 캐리어가스에 의해 건조가스용 액체를 안개 상태로 함과 동시에, 가열해서 건조가스를 생성하는 것이면, 이 구조는 임의적이고, 예를 들어 증기 발생수단을, 캐리어가스 공급로에 연통하는 도입관 내에 형성된 충격파 형성부와 상기 충격파 형성부의 근방에 건조가스용 액체를 공급하는 공급구와, 상기 충격파 형성부 및 공급구 근방, 또는 그 하류 측의 관 내측 또는 외측에 배설된 가열수단으로 주요부를 구성할 수 있다.
또한, 상기 유량 제어수단은, 공급로에 개설된 열림 조정밸브와, 처리실 내에 압력을 검출하는 검출수단에서의 신호와 소정의 기억된 정보를 비교 연산하는 제어부와, 이 제어부에서의 신호에 기초해서 열림 조정밸브의 작동압을 제어하는 제어밸브과, 수단을 구비하는 편이 바람직하다.
또한, 상기 건조가스 공급로에 건조가스 온도 검출수단을 배설하는 편이 바람직하다. 이 경우, 상기 온도 검출수단을 열전대로 형성하고, 이 열전대를, 공급로를 형성해서 관에 고정된 암너트와 이 암너트에 나사결합된 고정너트와의 사에 개재된 금속제 실(seal) 부재에 용접에 의해 고정하는 편이 바람직하다.
이하에서는, 본 발명의 목적을 달성하기 위한 실시예의 구성과 작용에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하고자 한다.
본 발명은 반도체 웨이퍼의 세정처리 시스템에 적용한 경우에 대해서 설명한다.
제 1 도는 본 발명에 관계하는 건조처리 장치를 적용한 세정처리 시스템의 하나의 실시예를 도시한 개략 평면도이고 제 2 도는 개략 측면도이다.
상기 세정처리 시스템은, 피처리체인 반도체 웨이퍼 (W) (이하 웨이퍼로 한다)를 수평상태로 수납하는 용기, 예를 들어 캐리어 (1)을 반입, 반출하기 위한 반송부 (2)와 웨이퍼 (W)를 약액, 세정액 등의 액처리를 함과 동시에 건조처리하는 처리부 (3), 반송부 (2), 처리부 (3)과의 사이에 위치해서 웨이퍼 (W)를 주고받고, 위치조정 및 자세 변환 등을 행하는 인터페이스부 (4)로 주로 구성되어 있다.
상기 반송부 (2)는 세정처리 시스템의 한 측단부에 병설해 설치된 반입부 (5)와 반출부(6)으로 구성되어 있다. 또한, 반입부 (5) 및 반출부 (6)의 캐리어 (1)의 반입부 (5a) 및 반출부 (6b)에는, 캐리어 (1)을 반입부 (5), 반출부 (6)에 출입이 자유로운 슬라이드식 적치 테이블 (7)이 설치되어 있다. 또한, 반입부 (5) 및 반출부 (6)에는 각각 캐리어 리프터 (8) (용기 반송수단)이 배설되고, 이 캐리어 리프터 (8)에 의해 반입부 사이 또는 반출부 사이에서의 캐리어 (1)의 반송을 행할 수 있음과 동시에, 빈 캐리어 (1)을 반송부 (2) 상방에 설치된 캐리어 대기부 (9)에로의 주고받음 및 캐리어 대기부에서의 수취를 행할 수 있도록 구성되어 있다(제 2도 참조).
상기 인터페이스부 (4)는, 구획벽 (4c)에 의해 반입부 (5)에 인접하는 제 1 실 (4a)와 반출부 (6)에 인접하는 제 2 실 (4b)로 구획되어 있다. 그리고, 제 1 실 (4a) 내에는 반입부 (5)의 캐리어 (1)에서 복수 매의 웨이퍼를 도출해 반송하는 수평 방향 (X, Y 방향), 수직방향 (Z 방향) 및 회전 (θ 방향) 가능한 웨이퍼 도출 아암 (10) (기판 도출 수단)과, 웨이퍼 (W)에 설치된 노치를 검출하는 노치 얼라이너 (11) (위치 검출수단)과, 웨이퍼 도출 아암 (10)에 의해 도출된 복수 매의 웨이퍼 (W)의 간격을 조정하는 간격 조정수단 (12)를 구비함과 동시에, 수평상태의 웨이퍼 (W)를 수직 상태로 변환하는 제 1의 자세 변환 장치 (13) (자세 변환수단) 이 배설되어 있다.
또한 제 2 실 (4b)내에는 처리 완료된 복수 매의 웨이퍼 (W)를 처리부 (3)에서 수직상태로 도출해 반송하는 웨이퍼 주고받음 아암 (14) (기판 반송 수단)과, 웨이퍼 주고받음 아암 (14)에서 도출한 웨이퍼 (W)를 수직 상태에서 수평상태로 변환하는 제 2 자세 변환 수단 (13A) (자세 변환수단)과, 이 제 2 자세 변환장치 (13A)에 의해 수평상태로 변환된 복수 매의 웨이퍼 (W)를 도출해 반출부 (6)에 반송된 빈 캐리어 (1)내에 수납하는 수평방향 (X, Y 방향), 수직방향 (Z 방향) 및 회전 (θ 방향) 가능한 웨이퍼 수납 아암 (15) (기판 수납 수단)이 배설되어 있다. 또, 제 2 실 (4b)는 외부로부터 밀폐되어 지고, 도시 안한 불활성 가스 예를 들어 질소 (N2) 가스의 공급원으로부터 공급된 N2 가스에 의해 실내가 치환되도록 구성되어 있다.
한편, 상기 처리부 (3)에는, 웨이퍼 (W)에 부착하는 파티클이나 유기물 오염을 제거하는 제 1 처리 유니트 (16)과, 웨이퍼 (W)에 부착하는 금속 오염을 제거하는 제 2 처리 유니트 (17)과, 웨이퍼 (W)에 부착하는 산화 막을 제거함과 동시에 건조처리하는 세정, 건조처리 유니트인 본 발명에 관계하는 건조처리 장치 (18) 및 척 세정 유니트 (19)가 직선형으로 배설되어 지고, 이들 각 유니트 (16) ∼ (19)와 대향하는 위치에 설치된 반송로 (20)에, X, Y 방향 (수평방향), Z 방향 (수직방향), 및 회전 (θ 방향) 가능한 웨이퍼 수납 반송아암 (21) (반송수단)이 배설되어 있다.
상기 건조처리 장치 (18)은 제 3 도에 도시한 바와 같이, 캐리어가스, 예를 들어 질소 (N2) 가스의 공급원 (30)에 공급로 (31a)를 매개로 해서 접속하는 N2 가스가열수단으로서 N2 가스 가열기 (32) (이하 단순히 가열기라 한다)와, 이 가열기 (32)에 공급로 (31b)를 매개로 해서 접속하는 한편, 건조가스용 액체, 예를 들어, IPA 공급원 (33)에 공급로 (31d)를 매개로해서 접속하는 증기 발생수단으로서의 증기 발생기 (34)와, 이 증기 발생기(34)와 건조처리실(35) (이하 단순히 처리실이라 한다)를 접속하는 공급로 (31d)에 배설된 유량 제어수단 (36)을 구비하여 이루어진다.
이 경우, N2 가스 공급원 (30)과 가열기 (32)를 접속하는 공급로 (31a)에는 개폐밸브 (37a)가 개설되어 있다. 또한, IPA 공급원 (33)과 가열기 (32)를 접속하는 공급로 (31c)에는 개폐밸브 (37b)가 개설되고, 이 개폐밸브 (37b)의 IPA 공급원 측에는 분기로 (38) 및 개폐밸브 (37c)를 매개로 해서 IPA 회수부 (39)가 접속되어 있다. 또한, 제 3 도에 2점쇄선으로 도시한 바와 같이, 증기 발생기 (34)에는, 필요에 따라 IPA 드레인관 (40)이 접속되고, 이 드레인관 (40)에 드레인 밸브(41)이 개설됨과 동시에, 첵밸브 (42)를 개설하는 분기로 (40a)가 접속되어 있다. 이와 같이 드레인관 (40), 드레인 밸브 (41)등을 접속함에 따라, 증기 발생기 (34)내를 세정할 때의 세정액 등의 배출에 편리하다.
상기 가열기 (32)는 제 4a 도에 도시한 바와 같이, N2가스의 공급로 (31a)에 연통하는 도입관 (43)과, 이 도입관 (43)내에 삽입되고, 도입관 (43)의 내벽 면과의 사이에 나선형 유통로(44)를 형성하는 유통로 형성관 (45)와, 이 유통로 형성관(45) 내측에 삽입된 가열수단, 예를 들어, 카트리지 히터(46)으로 주요부가 구성되어 있다.
이 경우에, 도입관 (43)은 일단의 공급로 (31a)와 접속하는 유입구 (43a)를 가지고, 타단부의 측면에, 공급로 (31b)에 접속하는 유출구 (43b)가 설치되어 있다. 또한, 유통로 형성관 (45)는 제 4b 도에 도시한 바와 같이, 이 외측 둘레면에 예를 들어 사다리꼴형 나사와 같은 나선형의 요철 (47)이 형성되어, 나선형의 요철 (47)과 도입관 (43)의 내벽면 (43c)에서 나선형 유통로 (44)가 형성되어 있다. 또, 나선형 유통로 (44)는 반드시 이와 같은 구조일 필요는 없고, 예를 들어, 도입관 (43)내벽 면에 나선형 요철을 형성하고, 유통로 형성관 (45)의 외측 둘레면을 평탄면으로 해도 좋고 또는 도입관 (143)의 내벽 면 및 유통로 형성관 (145)의 외측 둘레면 쌍방에 나선형 요철을 형성해서 나선형 유통로 (45)를 형성하도록 해도 좋다. 또, 가열수단으로서, 상기 카트리지 히터 (46)에 더해 도입관 (43)의 외부를 가열하는 히터를 설치해도 좋다.
상기 설명에서는, 도입관 (43)과, 이 도입관 (43)내에 삽입된 유통로 형성관 (45)에서 나선형 유통로 (44)를 형성하는 경우에 대해서 설명하지만, 제 5 도에 도시한 바와 같이 도입관 (43)과, 이 도입관 (43)내에 삽입된 코일형 부재, 예를 들어 코일 스프링 (45A)로 나선형 유통로 (44)를 형성하도록 해도 좋다. 즉, 도입관 (43)내에 코일 스프링 (45A)를 삽입함과 동시에, 코일 스프링 (45A) 내에 카트리지 히터 (46)을 삽입해서 도입관 (45A)와 카트리지 히터 (43)과의 사이에 개재된 코일 스프링 (45A)에 의해 나선형 유통로 (44)를 형성할 수 있다.
상기와 같이, N2 가스의 공급원 (30)측의 공급로 (31a)에 접속하는 도입관 (43)과, 이 도입관 (43)내에 삽입된 유통로 형성관(45) 또는 코일 스프링 (45A)와의 사이에 나선형 유통로(44)를 형성하고, 유통로 형성관 (45) 내에 카트리지 히터 (46)을 삽입하는 것에 의해, N2 가스 유통로와 카트리지 히터 (46)과 접촉하는 유통로 길이를 길게 함과 동시에, 나선형의 흐름을 형성해서, 그것이 없는 경우에 비해 유속을 앞당길 수 있고, 그 결과 레이놀즈수(Re수) 및 누셀트수(Nu수)를 증대해서, 경계층을 난류 영역으로 하고, 가열기 (32)의 열전도 효율의 향상을 도모할 수 있다. 따라서, 한 개의 카트리지 히터 (46)으로 효율 좋게 N2 가스를 소정온도, 예를 들어 200℃로 가열할 수 있기 때문에, 가열기 (32)를 소형화할 수 있다. 또, 가열온도를 더 높일 필요가 없을 경우는, 도입관 (43)의 외측에 외측 통히터를 배설하면 좋다.
상기 증기 발생기 (34)는, 제 6 도에 도시한 바와 같이, 캐리어가스의 공급로 (31b)에 접속하는, 예를 들어 스테인레스 강재 파이프형 본체 (50)으로 형성되있고, 이 파이프형 본체 (50)의 내측 둘레면에 캐리어가스 흐름방향을 따라 점차 협소해지는 협소 테이퍼(51a)와, 이 협소 테이퍼 (51a)의 협소부 (51b)에서 흐름방향을 따라 서서히 확장하는 확장 테이퍼면 (51c)로 되는 충격파 형성부 (51)이 형성되어 있다. 이 충격파 형성부 (51)은, 충격파 형성부(51)의 유입측 압력 (1차 압력)과 유출측 압력(2차 압력)과의 압력차에 의해 충격파가 형성된다.
예를 들어, 1차 압력(㎏f/㎠G)와 N2 가스의 통과 유량(N1/min)을 적절한 선택에 의해 충격파를 형성할 수 있다. 예를 들어 제 7 도에 도시한 바와 같이, 협소부 (51b)의 내경을 1.4(㎜), 1.7(㎜), 2.0(㎜)로 한 경우, 2차 압력과의 관계에서 1차 압력이 예를 들어 2 (㎏f/㎠G)인 것이 요청되어 지면, N2 가스 통과유량이 40(N1/min), 60(N1/min), 80(N1/min)일 때 충격파가 발생한다. 이 경우, 충격파 형성부 (51)의 1차측과 2차측을 접속하는 분기로 (52)에 압력 조정밸브(53)을 개설 해서, 이 압력 조정밸브(53)의 조절에 의해 충격파의 발생조건을 적절히 설정할 수 있다.
또, 1차측에서 N2 가스의 압력 또는 유량을 소정의 높은 압력범위로 조정하는 것이 가능하면, 압력 조정밸브 (53)을 사용하지 않더라도 충격파 형성이 가능하다. 즉, 제 12 도에 도시한 바와 같이, N2 가스 공급원 (30)에 N2 가스 압력 또는 유량을 조절하는 N2가스 압력 조정 수단 (30a)가 접속되어 있고, 또한, 분기로 (52) 및 압력 조정밸브 (53)은 제거되어 있다. 이 경우, 소정의 높은 압력범위의 N2 가스를 공급할 수 있도록 N2 가스의 공급원 (30)은 통상보다도 높은 압력의 N2 가스를 공급할 필요가 있다. N2 가스압력 조정수단 (30a)에 의해 N2가스 공급원 (30)으로부터 공급된 N2 가스의 압력 정도를 조정하는 것에 의해, 충격파 형성부 (51)의 유입측 압력 (1차 압력)과 유출측 압력 (2차 압력)과의 압력차를 조절해 충격파의 발생조건을 적절히 설정할 수 있다.
이와 같이 형성된 충격파 형성부 (51)의 확장 테이퍼면 (51c)의 도중에는 IPA 공급구 (54)가 개설되어 있다. 이 공급부 (54)에 IPA 공급관 즉, 공급로 (31c)를 매개로 해서 IPA 공급원 (33)이 접속되어 있다. 또한, 확장 테이퍼면 (51c)의 유출측 파이프형 본체 (50)내로 내측 통히터 (55)가 삽입되고, 그 외측에는 외측통히터 (56)이 배설되어 있다. 또 이 경우, 충격파 형성부 (51) 및 IPA공급구 (54)부근에 히터를 설치해도 좋다.
또, 제 12 도에 도시한 바와 같이 유량 조절수단 공급로 (31c)에 펌프 등의 유량 조절수단(37d)를 설치해도 좋다. 이 경우, 유량 조절수단 (37d)에 의해 IPA 공급원 (33)으로부터 충격파 형성부 (51)로 공급된 IPA 유량을 필요에 의해 용이하게 조절할 수 있다.
또한, 제 13a 도, 제 13b 도에 도시한 바와 같이, 내측 통히터 (55) 및 외측 통히터(56)에 대신해, 가열기 (32)의 구성과 유사 구성을 가지는 가열 히터 (140)을 사용하는 것도 가능하다.
가열히터 (140)은, 제 13a 도에 도시한 바와 같이, 충격파 형성부 (51)에 연통하는 도입관 (143)과, 이 도입관 (143)내에 삽입되고 도입관 (143)의 내벽 면과의 사이에 나선형 유통로(144)를 형성하는 유통로 형성관 (145)와, 이 유통로 형성관(145) 내측에 삽입된 가열수단, 예를 들어, 카트리지 히터(46)으로 주요부가 구성되어 있다.
이 경우에, 도입관 (143)은 일단의 충격파 형성부(51)과 접속하는 유입구 (143a)를 가지고, 타단부의 측면에, 공급로 (31b)에 접속하는 유출구 (143b)가 설치되어 있다. 또한, 유통로 형성관 (145)는 제 13b 도에 도시한 바와 같이, 이 외측 둘레면에, 예를 들어, 사다리꼴형 나사와 같은 나선형의 요철 (147)이 형성되어, 나선형의 요철 (147)와 도입관 (143)의 내벽면 (143c)에서 나선형유통로 (144)가 형성되어 있다. 또, 나선형 유통로 (144)는 반드시 이와 같은 구조일 필요는 없고, 예를 들어, 도입관 (143)내벽 면에 나선형 요철을 형성하고, 유통로 형성관 (145)의 외측 둘레면을 평탄면으로 해도 좋고 또는 도입관 (143)의 내벽 면 및 유통로 형성관 (145)의 외측 둘레면 쌍방에 나선형 요철을 형성해서 나선형 유통로를 형성하도록 해도 좋다. 또, 가열수단으로서, 상기 카트리지 히터 (146)에 더해 도입관 (143)의 외부를 가열하는 히터를 설치해도 좋다.
상기 설명에서는, 도입관 (143)과, 이 도입관 (143)내에 삽입된 유통로 형성관 (145)에서 나선형 유통로 (144)를 형성하는 경우에 대해서 설명하지만, 가열기 (32)에 대해서 제 5 도에 도시한 바와 같이, 도입관 (143)과, 이 도입관 (143)내에 삽입된 코일형 부재, 예를 들어 코일 스프링 (45A)에서 나선형 유통로 (144)를 형성하도록 해도 좋다. 즉, 도입관 (143)내에 코일 스프링 (45A)를 삽입함과 동시에, 코일 스프링 (45A) 내에 카트리지 히터 (146)을 삽입해서 도입관 (45A)와 카트리지 히터 (143)과의 사이에 개재된 코일 스프링 (45A)에 의해 나선형 유통로 (144)를 형성할 수 있다.
상기와 같이, 충격파 형성부 (51)에 접속하는 도입관 (143)과, 이 도입관 (143)내에 삽입된 유통로 형성관(145) 또는 코일 스프링 (45A)와의 사이에 나선형 유통로(144)를 형성하고, 유통로 형성관 (145) 내에 카트리지 히터 (146)을 삽입하는 것에 의해, IPA 가스 유통로와 카트리지 히터 (146)과 접촉하는 유통로 길이를 길게 함과 동시에, 나선형의 흐름을 형성해서, 그것이 없는 경우에 비해 유속을 앞당길 수 있고, 그 결과 레이놀즈수(Re수) 및 누셀트수(Nu수)를 증대해서, 경계층을 난류 영역으로 하고, 가열히터 (140)의 열전도 효율의 향상을 도모할 수 있다. 따라서, 한 개의 카트리지 히터 (146)으로 효율 좋게 IPA 가스를 소정온도, 예를 들어 200℃로 가열할 수 있기 때문에, 가열히터 (140)을 소형화할 수 있다. 또, 가열온도를 더 높일 필요가 없을 경우는, 도입관 (143)의 외측에 외측 통히터를 배설하면 좋다.
상기와 같이 구성함에 의해 IPA 공급원 (33)으로부터 공급된 IPA를 충격파 형성부 (51)의 공급구 (54)로부터 공급하면, 충격파 형성부 (51)에서 형성된 충격파에 의해 IPA가 안개 상태로 된후, 히터 (55), (56) 가열에 의해 IPA 증기가 생성된다. 이때, IPA 농도는, 예를 들어, N2 가스 유량 100 (N1/min)의 경우, IPA 공급량이 1 (㏄/sec), 2 (㏄/sec), 3 (㏄/sec)를에서는 각각 IPA 농도는 약 20 (%), 약 30 (%), 약 40 (%)로 된다.
또한, 상기 설명에서는, 공급구 (54)를 충격파 형성부 (51)의 2차측 즉, 충격파 발생 후측에 설치된 경우에 대해서 설명했지만, 반드시 이와 같은 구성을 할 필요는 없고, 공급구 (54)를 충격파 형성부 (51)의 1차측 즉, 충격파 발생 전의 위치에 설치해서, N2 가스와 IPA를 혼합한 후에 충격파에 의해 안개 상태로 해도 좋다.
상기 유량 제어수단 (36)은, 제 3 도 및 제 8 도에 도시한 바와 같이, 공급로 (31d)에 개설된 열림 조정밸브, 예를 들어 다이아프램 밸브 (60)과, 상기 처리실 (35)내에 압력을 검출하는 검출수단인 압력 센서 (61)에서의 신호와 소정의 기억된 정보를 비교 연산하는 제어부, 예를 들어 CPU (62) (중앙연산 처리장치)와, CPU (62)에서의 신호에 기초해서 다이아프램 밸브 (60)의 작동압을 제어하는 제어밸브 예를 들어, 마이크로밸브 (63)을 구비하고 있다.
이 경우, 마이크로밸브 (63)은, 예를 들어 제 9 도에 도시한 바와 같이, 상기 다이아프램 밸브(60)의 작동유체, 예를 들어 공기 유입로 (64)에 배출로 (65)를 연통해, 이 배출로 (65)와 대향하는 면에 가요성 부재 (66)을 매개로 해서 제어 액체, 예를 들어 열신축성 오일 (67)을 수용하는 방 (68)을 형성함과 동시에, 방 (68)에서의 가요성 부재(66)과 대향하는 면에 배설된 복수의 저항 히터 (69)를 배설해 이루어진다. 또 이 경우, 가요성 부재 (66)은, 상부재 (63a)와 하부재(63c)와의 사이에 개재하는 중부재 (63b)를 가짐과 동시에 하부재 (63c)과 접합하는 사다리꼴 받침 (63d)를 가지고 있고, 가요성 부재 (66)의 변형에 의해 중부재 (63b)가 배출로 (65)를 개폐할 수 있도록 구성되어 있다. 또, 이 마이크로 밸브 (63)은 전체가 실리콘으로 형성되어 있다.
이와 같은 구성에 의해, 상기 CPU (62)으로부터의 신호를 디지털/아날로그 변환시켜서 저항 히터 (69)에 전달되면, 저항 히터 (69)가 가열됨과 동시에 제어 액체, 즉 오일 (67)이 팽창수축하고, 이것에 의해 가요성 부재 (66)이 유입측에 출몰이동해서 배출로 (65)의 상부가 열림 상태로 되고, 제어 유체, 즉, 가스압력을 조절 할 수 있다. 따라서, 마이크로 밸브 (63)에 의해 지연 제어된 유체, 즉, 공기에 의해 다이아프램 밸브(60)을 작동해서 소정의 기억된 정보와 처리실 (35)내의 압력을 비교해서, 다이아프램 밸브(60)의 작동을 제어해서 N2 가스를 처리실 (35)내로 공급할 수 있고, 처리실 (35) 내의 압력회복의 시간제어를 행할 수 있다.
한편, 상기 처리실 (35)는 제 10 도에 도시한 바와 같이, 예를 들어 불화수소산 등의 약액이나 순수 등의 세정액을 저장 (수용)해서, 저장한 세정액에 웨이퍼 (W)를 침적한 세정조 (70)의 상부에 형성되어 있고, 그 상방에 설치된 웨이퍼 (W)의 반입, 반출용 개구부 (70a)에 덮개 (71)이 개폐 가능하게 장착되어 있다. 또한, 처리실 (35)와 세정조 (70)과의 사이에는, 복수, 예를 들어, 50매의 웨이퍼 (W)를 보지해서 이 웨이퍼 (W)를 세정조 (70) 내 및 처리실 (35) 내에 이동하는 보지수단 예를 들어 웨이퍼보트 (72)가 설치되어 있다. 또한, 처리실 (35) 내에는 처리실 (35) 내에 공급된 IPA 가스를 냉각하는 냉각관 (73)을 배설해도 좋다.
또한, 세정조 (70)은, 바닥 부에 배출구 (74)를 가지는 내조 (75)와, 이 내조 (75)으로부터 오버 플로우한 세정액을 받아내는 외조 (76)으로 구성되어 있다. 또, 이 경우, 내조 (75)의 하부에 배설된 약액 또는 순수에 웨이퍼 (W)가 침적되어 세정되도록 이루어져 있다.
또한, 외조 (76)의 바닥 부에 설치되진 배출구 (76a)에 배출관 (76b)가 접속되어 있다. 이와 같이 구성함에 의해, 세정처리된 웨이퍼 (W)는 웨이퍼보트 (72)에 의해 처리실 (35)로 이동되고, 처리실 (35) 내에 공급된 IPA 가스와 접촉해, IPA 가스의 증기를 응축 또는 흡착시켜서, 웨이퍼 (W)의 수분의 제거 및 건조가 행해진다.
또한, 공급로 (31d)에는 다이아프램 밸브(60)의 하류측 (2차측)에 필터 (80)이 개설되어 있고, 파티클이 적은 건조가스를 공급할 수 있도록 구성되어 있다. 또한, 공급로 (31d)의 외측에는 보온용 히터 (81)이 배설되어 IPA 가스의 온도를 일정하게 유지할 수 있도록 구성되어 있다.
또한, 공급로 (31d)의 처리실 (35)측에는 IPA 가스의 온도센서 (90) (온도검출수단)이 배설되고, 공급로 (31d) 속을 흐르는 IPA 가스의 온도가 측정되도록 되어 있다. 이 온도센서 (90)은 열전대 (95)로 형성되어 있고, 더불어 열전대 (95)는, 제 11 도에 도시한 바와 같이, 공급로 (31d)를 구성하는, 예를 들어, 스테인레스 강재의 관 (31A)에 고정됨과 동시에, 관 (31A)에 설치된 삽입공 (31e)에 연통하는 관통공 (91)을 가지는, 예를 들어, 스테인레스 강재의 암너트(92)와 이 암너트에 나사결합된, 예를 들어 스테인레스 강재의 고정너트(93)와의 사이에 개재된 금속제 실(seal) 부재, 예를 들어 메탈 가스킷 (94)에 용접에 의해 고정되어 있다.
이 경우, 암너트(92) 및 고정너트 (93)에는 각각 열전대 (95)를 관통해 삽입하는 프랜지부착의 스리브 (96), (97)이 끼워져 있고, 고정너트 (93)의 스리브 (97)에는 열전대 (95)를 고정 보지하는 보지 파이프 (98)이 고정되어 있다. 이와 같이 구성된 온도센서 (90)을 공급로 (31d)에 부착되는, 메탈가스킷 (94)를 열전대 (95)에 용접 (예를 들어 팅 용접)에 의해 고정하고, 열전대 (95)의 선단측을 암너트 (92) 내의 관통공 (91) 및 삽입공 (31e)내를 끼워서 공급로 (31d)내에 배설하고, 다음으로, 암너트 (92)에 고정너트 (97)을 나사결합에 의한 것에 의해, 암너트 (92)의 스리브 (96)과 고정너트 (93)의 스리브 (93)의 프랜지 (96a), (97a) 사이에 메탈가스킷 (94)를 협지고정한 상태로 부착할 수 있다. 따라서, 부착부의 사공간을 적게 할 수 있기 때문에, 또한, 열전대 (95)에 의해 정확하게 공급로 (31d) 중을 흐르는 IPA 가스의 온도를 측정할 수 있고, 또한 외부 리크를 방지할 수 있음과 동시에, 온도사이클에 대해서 온도센서 (90)의 신뢰성 향상을 도모할 수 있다. 또, 여기에서, 온도센서 (90)에 대해서 설명했지만, 이와 같은 구조는 그 외의 샘플링, 예를 들어, 농도를 검출할 때에도 사용할 수 잇다.
다음으로, 본 발명에 관계하는 건조처리 장치의 동작 상태에 대해서 설명한다.
먼저, 상기와 같이 세정조 (70)에 반입된 웨이퍼 (W)를 세정처리 한후, 웨이퍼보트 (72)를 상승시켜서 웨이퍼 (W)를 처리실 (35) 내로 이동한다. 이때, 처리실 (35)는 덮개 (71)로 폐쇄된다. 이 상태에서, 상기 가열기 (32)에 의해 가열된 N2 가스에 의해 증기 발생기 (34)에서 생성된 건조가스, 즉 IPA 가스를 처리실 (35)로 공급하는 것에 의해, IPA 가스와 웨이퍼가 접촉하고, IPA 가스의 증기가 응축 또는 흡착되어, 웨이퍼 (W)의 수분 제거 및 건조를 행해진다.
건조처리가 종료 또는 종료직전이 되면, IPA 공급이 정지한다. 건조 중에는 배출관 (76b)에서 배기 또는 필요에 의해 감압을 행할 경우가 있고, 처리실 (35) 내가 대기압보다 낮게 되는 경우가 있다. 그 때문에, 처리실 (35)내의 압력을 검출하는 압력 센서 (61)에서의 신호와 소정의 기억된 정보를 CPU (62)로 비교 연산해서 그 출력 신호를 마이크로밸브 (63)으로 보내고, 마이크로 밸브 (63)으로지연 제어된 제어유체, 예를 들어, 공기에 의해 다이아프램 밸브(60)을 작동해서 처리실 의 (35)내의 압력에 따라 소량의 N2 가스가 처리실 (35)내로 공급되고, 처리실 (35) 내의 분위기가 서서히 대기압아래 상태에서 대기압 상태로 치환된다. 따라서,건조처리후, 처리실 (35) 내의 분위기가 대기압아래 상태에서 단숨에 대기압 상태로 되는 것이 아니고, 기류상승에 의한 웨이퍼 (W)에로의 파티클 부착등을 방지할 수 있다.
이와 같이 해서, 처리실 (35)내의 압력을 대기압으로 치환 한후, 덮개(71)을 개방해서, 처리실 (35) 상방으로 이동시킨 반송아암 (도시안함)과 상승하는 웨이퍼보트 (72)와의 사이에서 웨이퍼 (W)의 주고받음을 행한다. 웨이퍼 (W)를 수취한 반송은 처리실 (35) 상방에서 후퇴하여 상기 인터페이스부 (4)로 웨이퍼 (W)를 반송한다.
또, 상기 실시 형태에서는, 본 발명에 관계하는 건조처리 장치를 반도체 웨이퍼의 세정처리 시스템에 적용한 경우에 대해서 설명했지만, 세정처리이외의 처리 시스템에도 적용할 수 있고, 또한, 반도체 웨이퍼이외의 LCD용 유리기판 등에도 적용할 수 있다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 건조방법에 대해서, 물과 IPA의 치환에 의한 방법에 대해서 설명했지만, 그 외에 마랑고니 힘을 이용한 건조장치 등 건조가스를 처리실 내로 공급하는 것에 의해 피처리체를 건조하는 방법이나 장치에 적용할 수 있다.
이상의 설명에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명은 캐리어가스 공급원에서 공급된 캐리어가스를 가열해서 증기 발생수단에 공급하고, 증기 발생수단에서, 캐리어가스에 의해 증기 발생수단에 공급된 건조가스용 액체를 안개 상태로 하고, 더불어 가열수단에 의해 가열함에 따라 건조가스를 생성할 수 있다. 그리고 생성된 건조가스를 처리실 내로 공급하는 것으로, 처리실 내에 수용된 피처리체에 건조가스를 접촉시켜서 피처리체를 건조할 수 있다.
또한, 유량 제어수단에 의해 건조가스의 소정량(소량)을 제어하면서 처리실 내로 공급하는 것으로, 건조공정에 처리실 내를 대기압이하로 하는 공정이 있을지라도 건조처리 종료직전의 처리실 내의 감압 분위기에서 대기압분위기로 변환할 때의 급격한 변화를 억제할 수 있고, 파티클 등의 비산에 의한 피처리체에로의 부착을 방지할 수 있다.
또한, 캐리어가스 가열수단에, 캐리어가스 공급로에 연통하는 도입관과, 이 도입관 내로 삽입되어, 도입관의 내벽면과의 사이에 나선형 유통로를 형성하는 유통로 형성관과, 유통로 형성관 내측에 삽입된 가열수단을 구비시키거나 또는 유통로 형성관에 대신해 코일형 부재를 사용해서 나선형 유통로를 형성하는 것으로 캐리어가스와 가열수단과의 접촉면적과 접촉 체류시간을 증대시킬 수 있고, 캐리어가스 가열수단의 열전도율 향상을 도모할 수 있음과 동시에, 소정 온도의 캐리어가스를 증기 발생수단으로 공급할 수있다. 따라서 캐리어가스 가열수단을 소형으로 할 수 있음과 동시에, 건조가스의 생성 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 증기 발생수단을, 캐리어가스 공급로에 연통하는 관 내에 형성된 충격파 형성부와, 이 충격파 형성부의 근방에 건조가스용 액체를 공급하는 공급구와, 상기 충격파 형성부 및 공급구 근방, 또는 그 하류측의 관 내측 또는 외측에 배설된 가열수단으로 주요부를 구성하는 것에 의해, 건조가스용 액체를 효율 좋고 신속하게 건조가스로 형성할 수 있다. 따라서, 건조처리의 효율향상을 도모할 수 있음과 동시에, 증기 발생수단을 소형으로 할 수 있다.
또한, 상기 유량 제어수단에, 공급로에 개설된 열림 조정밸브과, 처리실 내에 압력을 검출하는 검출수단에서의 신호와 소정의 기억된 정보를 비교 연산하는 제어부와, 이 제어부에서의 신호에 기초해서 열림 조정밸브의 작동압을 제어하는 제어밸브을 구비하는 것으로 처리실 내의 압력 변화에 따라서 열림 조정밸브을 제어할 수 있고, 건조공정에 처리실 내를 대기압이하로 하는 공정이 있을 지라도, 건조 종료후, 처리실 내의 감압 분위기에서 대기압 분위기로의 변환을 매끄럽게 행할 수 있다. 따라서, 처리실 내의 감압 분위기에서 대기압 분위기로의 변환시, 파티클의 비산을 방지할 수 있음과 동시에, 피처리체로의 파티클 부착을 방지할 수 있다.
또한, 상기 건조가스 공급로에, 건조가스 온도 검출수단을 배설하는 것에 의해, 건조가스 온도를 최적상태로 유지할 수 있다. 이 경우, 상기 온도 검출수단을 열전대로 형성하고, 이 열전대를, 공급로를 형성해서 관에 고정된 암너트와 이 암너트에 나사결합된 고정너트와의 사이에 개재된 금속제 실(seal)부재에 용접에 의해 고정하는 것에 의해, 정확하게 건조가스 온도를 측정할 수 있음과 동시에, 외부 리크를 방지하고, 온도사이클에 대해 온도 검출수단의 신뢰성을 높일 수 있는 효과가 있다.
제 1 도는 본 발명에 관계하는 건조처리 장치를 적용한 세정처리 시스템의 개략 평면도이다.
제 2 도는 상기 세정처리 시스템의 개략 측면도이다.
제 3 도는 본 발명에 관계하는 건조처리 장치의 개략 구성도이다.
제 4a 도는 본 발명에서의 캐리어가스 가열기의 단면도이고, 제 4b 도는 그 주요부의 일부 단면도이다.
제 5 도는 본 발명에서의 캐리어가스 가열기의 별도 실시형태의 일부를 확대해서 도시한 단면도이다.
제 6 도는 본 발명에서의 증기 발생기의 실시예를 도시한 단면도이다.
제 7 도는 본 발명에서의 1 차 압력과 건조용 가스유량과의 관계를 도시한 그래프이다.
제 8 도는 증기 발생기에서의 유량 제어수단의 개략 구성도이다.
제 9 도는 상기 유량 제어수단의 제어밸브의 실시예를 도시한 단면도이다.
제 10 도는 본 발명에서의 처리실을 도시한 개략 단면도이다.
제 11 도는 본 발명에서의 온도 검출수단의 설치상태를 도시한 단면도이다.
제 12 도는 본 발명에 관계하는 건조처리 장치의 다른 실시예를 도시한 개략 구성도이다.
제 13a 도는 본 발명에서의 증기 발생기와 히터의 다른 실시예를 도시한 단면도이고, 제 13b 도는 그 주요부의 일부 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
30 : N2 가스 공급원 31a ∼ 31d : 공급로
32 : 가열기 34 : 증기 발생기
35 : 처리실 36 : 유량 제어수단
43 : 도입관 44 : 나선형 유통로
45 : 유통로 형성관 46 : 카트리지 히터
51 : 충격파 형성부 54 : IPA 공급구
55 : 내측 통히터 56 : 외측 통히터
60 : 다이아프램 밸브 62 : CPU
63 : 제어밸브 64: 공기 유입로
65 : 배출로 66 : 가요성부재
70 : 세정조 71 : 덮개
72 : 웨이퍼보트 73 : 냉각관
74 : 배출구 94 : 메탈가스킷
95 : 열전대

Claims (9)

  1. 피처리체를 수용하는 처리실 내에 건조가스를 공급해서 상기 피처리체를 건조하는 건조방법에 있어서,
    캐리어가스를 가열하는 공정과,
    가열된 상기 캐리어가스에 의해 건조가스용 액체를 분무상태로 만드는 공정과,
    상기 분무상태로 된 건조가스용 액체와 캐리어가스를 함께 가열하여 건조가스를 생성하는 공정과,
    상기 건조가스의 유량을 제어해서 상기 처리실 내로 공급하는 공정을 포함하는 건조처리방법.
  2. 피처리체를 수용하는 처리실 내에 건조가스를 공급해서 상기 피처리체를 건조하는 건조장치에 있어서,
    캐리어가스를 가열하는 캐리어가스 가열수단과,
    증기생성수단을 포함하고,
    상기 증기생성수단은 상기 가열수단에 의해 가열된 상기 캐리어가스에 의해 상기 건조가스용 액체를 분무상태로 만들기 위한 포트와,
    상기 분무상태로 된 건조가스용 액체와 캐리어가스를 함께 가열하여 건조가스를 생성하는 포트를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 건조처리장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 건조가스의 소정량을 상기 처리실 내로 공급하는 유량 제어수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 건조처리장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 캐리어가스 가열수단은,
    캐리어가스 공급로에 연통하는 도입관과,
    이 도입관내로 삽입되어, 도입관의 내벽 면과의 사이에 나선형 유통로를 형성하는 유통로 형성관과, 적어도 상기 유통로 형성관 내측으로 삽입된 가열수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 건조처리장치.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 캐리어가스 가열수단은,
    캐리어가스 공급로에 연통하는 도입관과,
    이 도입관내로 삽입되어, 도입관의 내벽 면과의 사이로 나선형 유통로를 형성하는 코일형 부재와,
    적어도 상기 유통로 형성관 내측으로 삽입된 가열수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 건조처리장치
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 증기 발생수단은, 캐리어가스 공급로에 연통하는 도입관 내에 형성된 충격파 형성부와,
    상기 충격파 형성부의 근방에 건조가스용 액체를 공급하는 공급구와,
    상기 충격파 형성부 및 공급구 근방, 또는 그 하류 측의 관 내측 및 또는 외측에 배설된 가열수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 건조처리장치.
  7. 청구항 3에 있어서,
    상기 유량 제어수단은,
    공급로에 개설된 열림 조정밸브과,
    상기 처리실 내에 압력을 검출하는 검출수단에서의 신호와 소정의 기억된 정보를 비교 연산하는 제어부와,
    이 제어부에서의 신호에 기초해서 상기 열림 조정밸브의 작동압을 제어하는 제어밸브를 구비하는 특징으로 하는 건조처리장치.
  8. 청구항 2에 있어서,
    상기 건조가스 공급로에 건조가스 온도 검출수단을 배설하는 것을 특징으로 하는 건조처리장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 온도 검출수단을 열전대로 형성하고, 이 열전대를 공급로를 형성하는 관에 고정된 암너트와 이 암너트에 나사결합된 고정너트와의 사이에 개재된 금속제 실(seal)부재에 용접에 의해 고정하는 것을 특징으로 하는 건조처리장치.
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