JP3518979B2 - 基板処理装置 - Google Patents

基板処理装置

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JP3518979B2 JP26344397A JP26344397A JP3518979B2 JP 3518979 B2 JP3518979 B2 JP 3518979B2 JP 26344397 A JP26344397 A JP 26344397A JP 26344397 A JP26344397 A JP 26344397A JP 3518979 B2 JP3518979 B2 JP 3518979B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハなど
の基板上に塗布形成された膜の改質などに利用される基
板処理装置に係り、特に処理チャンバー内に処理液の蒸
気を供給し、この蒸気中で基板の処理を行う装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来のこの種の基板処理装置の概略構成
を図3を参照して説明する。この基板処理装置は、処理
液の蒸気を生成する気化器10と、この気化器10から
供給された処理液の蒸気中で基板Wを処理する処理チャ
ンバー20とから構成されている。
【0003】気化器10は、処理液が貯留されたバブリ
ングタンク11を備え、このバブリングタンク11に付
設されたヒーター12によって、処理液が加熱される。
バブリングタンク11内にはガス導入管13が導入さ
れ、処理液中に窒素ガスなどのキャリアガスが送り込ま
れる。また、バブリングタンク11の上部からは蒸気導
出管14が導出されている。加熱生成された処理液の蒸
気はキャリアガスとともに、蒸気導出管14を介して処
理チャンバー20へ供給される。
【0004】処理チャンバー20は、処理対象である半
導体ウエハなどの基板Wを載置する処理プレート21を
備え、この処理プレート21に付設されたヒーター22
によって基板Wが加熱される。処理プレート21上には
開閉自在のチャンバー本体23が配備されている。この
チャンバー本体23の上部に蒸気導出管14が連通接続
されて、チャンバー本体23内の処理室24へ処理液の
蒸気が導入されることにより、基板Wの処理が行われ
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成を有する従来例の場合には、次のような問題が
ある。気化器10で処理液の蒸気を生成する温度条件
と、処理チャンバー20で基板を処理する温度条件とは
必ずしも同じではないので、気化器10で生成された処
理液の蒸気を処理チャンバー20に直接に供給すると、
各々の温度条件の違いにより、処理チャンバー20内で
処理液の蒸気が結露したり、あるいは処理液の蒸気が非
飽和の状態になったりするなどの問題が生じる。
【0006】具体的には、バブリングタンク11内の処
理液の温度Taは、処理液の気化を促進するために処理
液の沸点近くの比較的に高い温度(例えば、80°C)
に設定されている。一方、処理チャンバー20の処理室
24内の温度Tbは、基板W上に塗布形成した膜の過熱
による劣化を防止するために、比較的に低い温度(例え
ば、50〜60°C)に設定されている。このように処
理液の温度Taと処理室24内の温度Tbとの間に、T
a>Tbの関係がある。そのため、温度の高い処理液の
蒸気が、それよりも温度の低い処理室24に導入される
と、処理液の蒸気温度が低下し、処理室24で処理液が
結露する。そして、基板W上で処理液が結露すると、基
板W上の膜が変質するという問題を引き起こす。
【0007】このような問題を回避するために、バブリ
ングタンク11内の処理液の温度Taを、処理室24の
温度Tbよりも低く設定すると、飽和蒸気圧の温度依存
性のために、処理室24の処理液の蒸気は非飽和の状態
(飽和状態に達していない状態)になる。基板W上に形
成される、ある種の膜は、処理液の飽和蒸気中で加熱処
理される必要があるので、上記のようにバブリングタン
ク11の処理液の温度を下げると、膜の改質という本来
の目的を達成できなくなる。
【0008】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、基板の処理条件に適合した処理液の蒸
気を供給して基板の処理を行うことができる基板処理装
置を提供することを主たる目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、このような目
的を達成するために、次のような構成をとる。すなわ
ち、請求項1に記載の発明は、処理液の蒸気を生成する
気化器と、前記気化器で生成された処理液の蒸気の温度
を調整する蒸気温度調整器と、前記蒸気温度調整器で温
度調整された処理液の蒸気を取り込んで、その処理液の
蒸気中で基板の処理を行う処理チャンバーとを備え、前
記気化器は、処理液を加熱することにより処理液の蒸気
を生成し、前記蒸気温度調整器は、前記気化器から与え
られた処理液の蒸気を、前記処理チャンバー内の基板処
理温度に近い温度になるまで冷却するとともに、前記冷
却過程で処理液の蒸気が結露して生じた液を排出する
とを特徴とする。
【0010】請求項に記載の発明は、請求項1に記載
の基板処理装置において、前記蒸気温度調整器は、放熱
フィンが表面に形成されたヒートシンクを介して、処理
液の蒸気との間で熱の授受を行うことにより、処理液の
蒸気の温度を調整するものである。
【0011】請求項に記載の発明は、請求項1に記載
の基板処理装置において、前記蒸気温度調整器は、処理
液の蒸気が流通する配管を恒温水中に浸漬配備して、処
理液の蒸気と恒温水との間で熱交換を行わせることによ
り、処理液の蒸気の温度を調整するものである。
【0012】請求項に記載の発明は、請求項1ないし
のいずれかに記載の基板処理装置において、前記蒸気
温度調整器は、処理液の蒸気の温度を指定する温度指定
手段と、処理液の蒸気の温度を検出する温度検出手段
と、前記検出された温度に基づき、処理液の蒸気の温度
が前記指定された温度になるように、処理液の蒸気の温
度を調整する制御手段とを備えたものである。
【0013】
【作用】本発明の作用は次のとおりである。請求項1に
記載の発明によれば、気化器で生成された処理液の蒸気
が蒸気温度調整器に送られる。蒸気温度調整器は、後段
の処理チャンバーにおける基板の処理条件に応じて、処
理液の蒸気の温度を調整する。温度調整された処理液の
蒸気は処理チャンバーに送られ、その処理液の蒸気中で
基板が処理される。さらに、気化器は処理液を加熱する
ことにより処理液の蒸気を生成する。蒸気温度調整器
は、この処理液の蒸気を処理チャンバー内の基板処理温
度に近い温度になるまで冷却する。この冷却過程で処理
液の蒸気が結露することにより生じた液は、蒸気温度調
整器から排出される。したがって、後段の処理チャンバ
ー内で処理液の蒸気が結露することがない。
【0014】請求項に記載の発明によれば、放熱フィ
ンが表面に形成されたヒートシンクを用いて処理液の蒸
気の温度調整を行うので、処理液の蒸気の温度調整が効
率よく行われる。
【0015】請求項に記載の発明によれば、処理液の
蒸気と恒温水との間の熱交換により処理液の蒸気の温度
調整が行われるので、処理液の蒸気の温度調整が効率よ
く、しかも精度よく行われる。
【0016】請求項に記載の発明によれば、処理チャ
ンバーでの基板処理温度に応じて、温度指定手段が処理
液の蒸気の温度を指定する。温度検出手段は、蒸気温度
調整器に取り込まれた処理液の蒸気の温度を検出する。
制御手段は、検出された温度に基づき、処理液の蒸気の
温度が指定された温度になるように、処理液の蒸気の温
度を調整する。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施例を説明する。図1は、本発明に係る基板処理装置の
一実施例の概略構成図である。本実施例は、処理液の蒸
気を生成する気化器10と、処理液の蒸気中で基板Wの
処理を行う処理チャンバー20との間に、蒸気温度調整
器30を介在させたことに特徴がある。
【0018】気化器10は、図3で説明した従来装置の
ものと同様の構成であって、バブリングタンク11内の
処理液をヒーター12で加熱して処理液の蒸気を生成
し、この処理液の蒸気を、バブリングタンク11内にガ
ス導入管13を介して導入したキァリアガス(例えば、
窒素ガス)とともに、蒸気導出管14から送り出すよう
になっている。ここで、処理液の種類は特に限定しない
が、例えば純水、アンモニア水、有機溶剤などである。
本実施例では、バブリングタンク11中の処理液は、気
化促進のために、80°C程度で加熱される。
【0019】処理チャンバー20も、図3で説明した従
来装置のものと同様の構成であって、処理プレート21
上に開閉自在のチャンバー本体23が配備され、このチ
ャンバー本体23の上部に形成された蒸気導入口25か
ら処理室24に処理液の蒸気が取り込まれる。処理プレ
ート21にヒーター22が付設されており、この処理プ
レート21上の基板Wは処理液の蒸気中で加熱処理され
る。本実施例では、基板Wの上に塗布形成されている膜
の過熱による劣化を避けるために、基板Wの処理温度は
50〜60°C程度に設定されている。
【0020】次に、本実施例の要部である蒸気温度調節
器30の構成を説明する。この蒸気温度調節器30は、
密閉構造の容器31を備えている。容器31の下部に
は、気化器10で生成された処理液の蒸気を取り込む蒸
気導入口32がある。また、容器31の上部には、温度
調整された処理液の蒸気を送り出す蒸気導出口33があ
る。さらに、容器31の底部には、処理液の蒸気が結露
して生じた液を排出するための排液口34がある。この
排液口34に接続された排液管35は「U」の字状に屈
曲した液溜まり部を備え、容器31内に導入された処理
液の蒸気が排液口34から排出されないようになってい
る。
【0021】容器31内には、多数の放熱フィンが表面
に形成されたヒートシンク36が配備されている。この
ヒートシンク36は、熱伝導性のよい金属(例えば、ア
ルミニウム)で形成されている。このヒートシンク36
の内部には、容器31内に導入された処理液の蒸気の温
度を調整するために、ペルチェ素子などの熱電変換素子
37が埋め込まれている。本実施例では、気化器10か
ら取り込んだ処理液の蒸気の温度を、処理チャンバー2
0の基板処理温度に近い温度にまで下げるために、熱電
変換素子37の冷却機能を利用している。ここで、気化
器10の処理液の温度をTa、処理チャンバー20の処
理室24内の温度をTbとすると、蒸気温度調整器30
の容器31内の温度Tcは、Ta>Tc≧Tbの関係が
成立するように設定される。処理液の蒸気が処理チャン
バー20の処理室24で結露しないで、しかも処理チャ
ンバー20において処理液の飽和蒸気中で基板Wの処理
を行わせるために、蒸気温度調整器30の容器31内の
温度Tcは、処理室24内の温度Tbにできるだけ近い
温度に設定されるのが好ましい。
【0022】次に上述した基板処理装置の制御系の構成
を説明する。気化器10には処理液の温度Taを検出す
る温度センサS1が、蒸気温度調整器30には容器31
内の温度Tcを検出する温度センサS2が、処理チャン
バー20には処理室24内の温度Tbを検出する温度セ
ンサS3が、それぞれ設けられている。各センサS1〜
S3で検出された温度は、温度コントローラ40に送ら
れる。この温度コントローラ40には、メインコンピュ
ータ41から気化器10、蒸気温度調整器30、および
処理チャンバー20の各設定温度が指定されている。温
度コントローラ40は、気化器10、蒸気温度調整器3
0、処理チャンバー20が各々の指定された温度になる
ように、各温度センサS1〜S3で検出された各温度に
基づいて、ヒーター12、熱電変換素子37、およびヒ
ーター22に与える電力を制御する。
【0023】以上のように構成された基板処理装置にお
いて、気化器10で処理液を加熱することにより生成さ
れた処理液の蒸気は、蒸気導出管14を介して蒸気温度
調整器30に送られる。蒸気導入口32から容器31内
に取り込まれた処理液の蒸気は、ヒートシンク36と接
触することにより冷却される。この冷却過程で処理液の
蒸気が結露することにより生じた液は排液口34から排
出される。処理室24内の基板処理温度に近い温度にま
で冷却された処理液の蒸気は、蒸気導出口33から導出
されて処理チャンバー20に送られる。処理液の蒸気
は、処理チャンバー20の蒸気導入口25から処理室2
4に導入され、この処理液の蒸気中で基板の処理が行わ
れる。処理室24に導入される処理液の蒸気は、処理室
24の基板処理温度とほぼ同等の温度であるので、処理
液の蒸気が処理室24で冷やされて結露することがな
い。
【0024】なお、本発明で用いられる蒸気温度調整器
は図1に示したものに限らず、種々変形実施することが
できる。例えば、図2に示した変形例に係る蒸気温度調
整器50は、恒温水を流通させた容器51内に、処理液
の蒸気が流通する配管52を螺旋状に配備して、処理液
の蒸気と恒温水との間で熱交換を行わせることにより、
処理液の蒸気の温度を調整している。配管52中で処理
液の蒸気が結露することにより生じた液は、配管52の
下部に連通接続している排液管53から排出される。こ
のような蒸気温度調整器50によっても、恒温水の温度
を適宜に設定することにより、処理液の蒸気の温度を基
板処理温度に近い値に調整することができる。
【0025】上述の実施例では、蒸気温度調整器30,
50により処理液の蒸気の温度を基板処理の温度に近い
値に調整したが、本発明はこれに限らず、基板処理の条
件に応じて、処理液の蒸気の温度は任意の値に調整され
るものである。
【0026】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば次のような効果を奏する。請求項1に記載の発
明によれば、気化器で生成された処理液の蒸気を一旦、
蒸気温度調整器に送り込んで温度調整をした後に処理チ
ャンバーに供給するので、基板処理条件に適合した処理
液の蒸気を処理チャバーに供給することができる。さら
に、処理液の蒸気を処理チャンバー内の基板処理温度に
近い温度になるまで冷却し、その過程で処理液の蒸気が
結露して生じた液を排出しているので、処理チャンバー
内で処理液の蒸気が結露することがなく、結露によって
基板に悪影響を及ぼすことがない。
【0027】請求項に記載の発明によれば、放熱フィ
ンが表面に形成されたヒートシンクを用いて処理液の蒸
気の温度調整を効率よく行うことができる。
【0028】請求項に記載の発明によれば、処理液の
蒸気と恒温水との間の熱交換により、処理液の蒸気の温
度調整を効率よく、しかも精度よく行うことができる。
【0029】請求項に記載の発明によれば、処理チャ
ンバーでの基板処理温度に応じて、処理液の蒸気の温度
を種々の値に精度よく設定変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る基板処理装置の一実施例の概略構
成図である。
【図2】蒸気温度調整器の変形例を示した一部破断斜視
図である。
【図3】従来の基板処理装置の概略構成図である。
【符号の説明】
10…気化器 11…バブリングタンク 20…処理チャンバー 24…処理室 30…蒸気温度調整器 31…容器 36…ヒートシンク 37…熱電変換素子 40…温度コントローラ(制御手段) 41…メインコンピュータ(温度指定手段) 50…蒸気温度調整器 W…基板 S1〜S3…温度センサ(温度検出手段)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/306,21/308

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 処理液の蒸気を生成する気化器と、 前記気化器で生成された処理液の蒸気の温度を調整する
    蒸気温度調整器と、 前記蒸気温度調整器で温度調整された処理液の蒸気を取
    り込んで、その処理液の蒸気中で基板の処理を行う処理
    チャンバーとを備え 前記気化器は、処理液を加熱することにより処理液の蒸
    気を生成し、 前記蒸気温度調整器は、前記気化器から与えられた処理
    液の蒸気を、前記処理チャンバー内の基板処理温度に近
    い温度になるまで冷却するとともに、前記冷却過程で処
    理液の蒸気が結露して生じた液を排出する ことを特徴と
    する基板処理装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の基板処理装置におい
    て、 前記蒸気温度調整器は、放熱フィンが表面に形成された
    ヒートシンクを介して、処理液の蒸気との間で熱の授受
    を行うことにより、処理液の蒸気の温度を調整する基板
    処理装置。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載の基板処理装置におい
    て、 前記蒸気温度調整器は、処理液の蒸気が流通する配管を
    恒温水中に浸漬配備して、処理液の蒸気と恒温水との間
    で熱交換を行わせることにより、処理液の蒸気の温度を
    調整する基板処理装置。
  4. 【請求項4】 請求項1ないしのいずれかに記載の基
    板処理装置において、 前記蒸気温度調整器は、処理液の蒸気の温度を指定する
    温度指定手段と、処理液の蒸気の温度を検出する温度検
    出手段と、前記検出された温度に基づき、処理液の蒸気
    の温度が前記指定された温度になるように、処理液の蒸
    気の温度を調整する制御手段とを備えている基板処理装
    置。
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