(57)【要約】【課題】処理液から気化した処理ガスを、高濃度で大量に供給できる技術を提供する。【解決手段】本発明に係るＨＭＤＳガス供給装置３は、ＨＭＤＳ液を貯留した貯留タンク３１内を減圧する。これにより、貯留タンク３１内に貯留されたＨＭＤＳ液の気化を促進させ、高濃度で大量のＨＭＤＳガスを供給する。また、キャリアガスである窒素ガスの流れによって生じるエゼクタ効果を利用して、貯留タンク３１内を減圧する。このため、気化したＨＭＤＳガスを容易に窒素ガスと混合し、処理室へ供給することができる。【選択図】図２
2006253542.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理する処理部に処理ガスを供給する処理ガス供給装置において、
処理液を貯留する貯留容器と、
前記貯留容器内を減圧する減圧手段と、
前記減圧手段により減圧された前記貯留容器内において処理液から気化した処理ガスを、前記処理部に供給する供給手段と、
を備えたことを特徴とする処理ガス供給装置。
【請求項２】
請求項１に記載の処理ガス供給装置において、
前記減圧手段は、エゼクタ効果により前記貯留容器内を減圧することを特徴とする処理ガス供給装置。
【請求項３】
請求項２に記載の処理ガス供給装置において、
処理ガスの運搬を補助するキャリアガスを供給するキャリアガス供給手段をさらに備え、
前記エゼクタ効果は、前記キャリアガスの流れによって生じるエゼクタ効果であることを特徴とする処理ガス供給装置。
【請求項４】
請求項３に記載の処理ガス供給装置において、
前記キャリアガス供給手段は、キャリアガスの供給量を調節する第１の調節手段を有することを特徴とする処理ガス供給装置。
【請求項５】
請求項３または４に記載の処理ガス供給装置において、
前記キャリアガス供給手段から供給されるキャリアガスの一部を前記貯留容器内へ導入する導入手段と、
前記導入手段による前記キャリアガスの導入量を調節する第２の調節手段と、
をさらに備えたことを特徴とする処理ガス供給装置。
【請求項６】
請求項１から５までのいずれかに記載の処理ガス供給装置において、
前記貯留容器内に前記供給手段に通じる開口部が形成されており、
前記開口部と前記処理液の液面との間を遮蔽する遮蔽板をさらに備えたことを特徴とする処理ガス供給装置。
【請求項７】
請求項１から６までのいずれかに記載の処理ガス供給装置において、
前記貯留容器内を冷却する冷却手段をさらに備えたことを特徴とする処理ガス供給装置。
【請求項８】
請求項１から７までのいずれかに記載の処理ガス供給装置において、
前記供給手段は、前記貯留容器内から前記処理部の上部へ処理ガスを送るための配管を備え、
前記減圧手段は、前記貯留容器内および前記配管内を減圧することを特徴とする処理ガス供給装置。
【請求項９】
基板に対して処理ガスによる処理を行う基板処理装置であって、
請求項１から８までのいずれかに記載の処理ガス供給装置と、
前記処理部と、
を備えたことを特徴とする基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハ、液晶表示用ガラス基板、プラズマディスプレイ用ガラス基板などの基板に対して、処理液から気化した処理ガスを供給する処理ガス供給装置、および当該処理ガス供給装置を備えた基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、基板の製造工程においては、基板とフォトレジストとの密着性を向上させる密着強化処理が行われる。密着強化処理においては、処理室内に保持された基板に対して、ＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシラザン）ガスを供給する。
【０００３】
ＨＭＤＳガスは、ＨＭＤＳガス供給装置から供給される。図７は、従来のＨＭＤＳガス供給装置１００を示している。ＨＭＤＳガス供給装置１００は、ＨＭＤＳ液供給源１１０から供給されるＨＭＤＳ液１１１を、貯留タンク１２０内に貯留する。そして、貯留タンク１２０内のＨＭＤＳ液１１１を、窒素ガス供給源１３０から供給される窒素ガス１３１でバブリングする。
【０００４】
ＨＭＤＳ液１１１の中に気泡となって供給される窒素ガス１３１は、ＨＭＤＳ液１１１の気化を促進する。そして、窒素ガスとＨＭＤＳガスとの混合気体が、配管１４０を通って処理室へ供給される。
【０００５】
このような従来のＨＭＤＳガス供給装置は、たとえば特許文献１に開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開平６−１３２２０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、近年では、処理対象となる基板が大型化する傾向がある。このため、密着強化処理においては、高濃度で大量のＨＭＤＳガスを、基板の表面に均一に供給しなければならない。従来のＨＭＤＳガス供給装置では、窒素ガスを大量に供給すると、ＨＭＤＳ液の気化自体は促進される。しかしながら、窒素ガスの供給量も増加するため、混合気体中のＨＭＤＳガスの濃度を上げることは困難であった。
【０００８】
このような問題は、ＨＭＤＳガス供給装置に限らず、処理液から気化した処理ガスを供給する処理ガス供給装置に一般的に生じうる問題である。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、基板に対して処理ガスを高濃度で大量に供給できる処理ガス供給装置、および当該処理ガス供給装置を備えた基板処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、基板を処理する処理部に処理ガスを供給する処理ガス供給装置において、処理液を貯留する貯留容器と、前記貯留容器内を減圧する減圧手段と、前記減圧手段により減圧された前記貯留容器内において処理液から気化した処理ガスを、前記処理部に供給する供給手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の処理ガス供給装置において、前記減圧手段は、エゼクタ効果により前記貯留容器内を減圧することを特徴とする。
【００１２】
請求項３に係る発明は、請求項２に記載の処理ガス供給装置において、処理ガスの運搬を補助するキャリアガスを供給するキャリアガス供給手段をさらに備え、前記エゼクタ効果は、前記キャリアガスの流れによって生じるエゼクタ効果であることを特徴とする。
【００１３】
請求項４に係る発明は、請求項３に記載の処理ガス供給装置において、前記キャリアガス供給手段は、キャリアガスの供給量を調節する第１の調節手段を有することを特徴とする。
【００１４】
請求項５に係る発明は、請求項３または４に記載の処理ガス供給装置において、前記キャリアガス供給手段から供給されるキャリアガスの一部を前記貯留容器内へ導入する導入手段と、前記導入手段による前記キャリアガスの導入量を調節する第２の調節手段と、をさらに備えたことを特徴とする。
【００１５】
請求項６に係る発明は、請求項１から５までのいずれかに記載の処理ガス供給装置において、前記貯留容器内に前記供給手段に通じる開口部が形成されており、前記開口部と前記処理液の液面との間を遮蔽する遮蔽板をさらに備えたことを特徴とする。
【００１６】
請求項７に係る発明は、請求項１から６までのいずれかに記載の処理ガス供給装置において、前記貯留容器内を冷却する冷却手段をさらに備えたことを特徴とする。
【００１７】
請求項８に係る発明は、請求項１から７までのいずれかに記載の処理ガス供給装置において、前記供給手段は、前記貯留容器内から前記処理部の上部へ処理ガスを送るための配管を備え、前記減圧手段は、前記貯留容器内および前記配管内を減圧することを特徴とする。
【００１８】
請求項９に係る発明は、基板に対して処理ガスによる処理を行う基板処理装置であって、請求項１から８までのいずれかに記載の処理ガス供給装置と、前記処理部と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１〜７に記載の発明によれば、貯留容器内を減圧することにより、他の気体を大量に供給することなく、処理液の気化を促進することができる。このため、高濃度で大量の処理ガスを供給することができる。
【００２０】
特に、請求項２に記載の発明によれば、エゼクタ効果を利用して、貯留容器内を減圧する。このため、真空ポンプのような駆動体を排除でき、メンテナンスが容易となる。また、装置の小型化にも適している。
【００２１】
特に、請求項３に記載の発明によれば、キャリアガスの流れによって生じるエゼクタ効果を利用する。このため、貯留容器内において気化した処理ガスは、容易にキャリアガスと混合され、処理部へ運搬される。
【００２２】
特に、請求項４に記載の発明によれば、キャリアガスの供給量を調節することができる。貯留容器内を徐々に減圧することができるため、突沸を防止しつつ、処理液を気化させることができる。
【００２３】
特に、請求項５に記載の発明によれば、キャリアガスの一部を貯留容器内へ導入し、その導入量を調節することができる。貯留容器内を徐々に減圧することができるため、突沸を防止しつつ、処理液を気化させることができる。
【００２４】
特に、請求項６に記載の発明によれば、供給手段に通じる開口部と処理液の液面との間を遮蔽する。このため、処理液の突沸を防止する必要はなく、貯留容器内を短時間に減圧することができる。
【００２５】
特に、請求項７に記載の発明によれば、前記貯留容器内を冷却し、貯留容器内の飽和蒸気圧を低下させることができる。このため、貯留容器内において一旦気化した処理ガスが、その後に結露することを防止することができる。
【００２６】
特に、請求項８に記載の発明によれば、処理ガスを処理部の上部へ送るための配管の内部も減圧する。このため、配管内における処理ガスの結露を防止することができる。基板の大型化に伴って処理室が大型化した場合にも、配管内における処理ガスの結露を有効に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００２８】
＜１．基板処理装置の全体構成について＞
図１は、本発明の一実施形態に係る基板処理装置１を示している。基板処理装置１は、液晶表示用ガラス基板９に対して密着強化処理を行うための装置である。基板処理装置１は、処理室２と、ＨＭＤＳガス供給装置３とを、主配管４を介して接続した構成となっている。
【００２９】
処理室２は、たとえばＳＵＳ（ステンレス）製の気密チャンバによって構成される。処理室２の内部空間には、基板９を載置して保持する保持台２１が設けられている。また、処理室２の側部には、基板搬出入口２２と、シャッタ２３とが設けられている。シャッタ２３を開放したときには、搬出入口２２を介して基板を搬出入することができ、シャッタ２３を閉鎖したときには、処理室２内の気密を保つことができる。
【００３０】
処理室２の上部には、処理ガスであるＨＭＤＳガスと、キャリアガスである窒素ガスとを吐出するための吐出部２４が設けられている。吐出部２４は、主配管４およびバルブＶ１を介して、ＨＭＤＳガス供給装置３と接続されている。このため、バルブＶ１を開放すると、ＨＭＤＳガス供給装置３から供給されるＨＭＤＳガスおよび窒素ガスが、吐出部２４から基板９へ向けて吐出される。ＨＭＤＳガスを基板９の表面に均一に吐出するために、吐出部２４に整流板等が付設されていてもよい。
【００３１】
また、処理室２には、排気管２５が接続されている。排気管２５は、バルブＶ２を介して排気ラインに接続されている。このため、バルブＶ２を開放すると、処理室２内のＨＭＤＳガスを排気ラインへ排出することができる。
【００３２】
主配管４のバルブＶ１より処理室２側には、分岐配管４１が接続されている。分岐配管４１は、バルブＶ３を介して、窒素ガス供給源４２と接続されている。このため、主配管４上のバルブＶ１を閉鎖し、分岐配管４１上のバルブＶ３を開放すると、処理室２内に窒素ガスを充填することができる。
【００３３】
ＨＭＤＳガス供給装置３は、ＨＭＤＳ液から気化させたＨＭＤＳガスを、窒素ガスとともに処理室２へ供給する装置である。以下に、ＨＭＤＳガス供給装置３の構成を説明する。
【００３４】
＜２．ＨＭＤＳガス供給装置の構成について＞
図２は、ＨＭＤＳガス供給装置３の構成を示している。ＨＭＤＳガス供給装置３は、ＨＭＤＳ液を貯留するための貯留タンク３１を備える。貯留タンク３１は、たとえばＳＵＳ（ステンレス）により構成された密閉容器である。貯留タンク３１には、配管３２およびバルブＶ４を介してＨＭＤＳ液供給源３３が接続されている。このため、バルブＶ４を開放すると、ＨＭＤＳ液供給源３３から貯留タンク３１内へ、ＨＭＤＳ液が供給される。
【００３５】
貯留タンク３１の上部には、Ｔ字形配管３４が接続されている。Ｔ字形配管３４は、ＨＭＤＳガスを通すための第１配管３４ａと、窒素ガスを通すための第２配管３４ｂと、これらの混合ガスを通すための第３配管３４ｃとを、接続部３４ｄにおいて接続した構成となっている。第１配管３４ａは、接続部３４ｄと貯留タンク３１内とを結んでいる。このため、貯留タンク３１内で気化したＨＭＤＳガスは、第１配管３４ａを通って接続部３４ｄへ供給される。第２配管３４ｂは、バルブＶ５を介して窒素ガス供給源３５と接続されている。このため、バルブＶ５を開放すると、窒素ガス供給源３５から接続部３４ｄへ、窒素ガスが供給される。第３配管３４ｃは、バルブＶ１を介して主配管４と接続されている。このため、バルブＶ１を開放すると、接続部３４ｄに供給されるＨＭＤＳガスおよび窒素ガスは、第３配管３４ｃを通って主配管４へ送られる。
【００３６】
図３は、Ｔ字形配管３４の接続部３４ｄの拡大図である。図３のように、接続部３４ｄには、第１配管３４ａと、第２配管３４ｂと、第３配管３４ｃとが、接続されている。第２配管３４ｂは、接続部３４ｄ内においてテーパ状に細くなり、その先端には、配管径よりも小さな径を有する吹き出し口３４ｅが形成されている。このため、第２配管３４ｂ内を流れる窒素ガスは、吹き出し口３４ｅから高速で吹き出される。このように高速で吹き出される窒素ガスの周囲の空間は、いわゆるエゼクタ効果により減圧される。すなわち、第１配管３４ａを介して接続部３４ｄに連通する貯留タンク３１内も、エゼクタ効果により減圧される。
【００３７】
減圧された貯留タンク３１内では、ＨＭＤＳ液の沸点が低下し、ＨＭＤＳ液は沸騰する。気化したＨＭＤＳガスは、第１配管３４ａ内を上昇し、高速で吹き出される窒素ガスとともに第３配管３４ｃへ送られる。
【００３８】
ＨＭＤＳガス供給装置３では、このように貯留タンク３１内を減圧し、ＨＭＤＳ液の気化を促進させる。そして、気化したＨＭＤＳガスと窒素ガスとの混合気体を、第３配管へ送る。このため、混合気体中のＨＭＤＳガスの濃度を高めることができる。
【００３９】
吹き出し口３４ｅの径を小さくするほど、吹き出し口３４ｅから吹き出す窒素ガスは高速となる。そうすると、貯留タンク３１内はより大きく減圧され、より多くのＨＭＤＳ液が気化する。すなわち、吹き出し口３４ｅの径を小さくすることにより、窒素ガスの供給量を増加させることなく、ＨＭＤＳ液の気化を促進することができる。このようにして、混合気体中のＨＭＤＳガスの濃度を高めることができる。
【００４０】
図２に戻り、ＨＭＤＳガス供給装置の説明を続ける。第２配管３４ｂのバルブＶ５は、可変流量バルブである。バルブＶ５の開度を調節すると、窒素ガス供給源３５から供給される窒素ガスの量を調節することができる。窒素ガスの供給量増加させると、吹き出し口３４ｅから吹き出す窒素ガスはより高速となり、貯留タンク３１内はより減圧され、ＨＭＤＳ液の気化量はより増加する。すなわち、バルブＶ５の開度を調節することによって、ＨＭＤＳ液の気化量を調節することができる。
【００４１】
たとえば、バルブＶ５を閉鎖した状態から徐々に開放すると、貯留タンク３１内は徐々に減圧され、ＨＭＤＳ液は徐々に沸騰する。このようにすれば、突沸を防止しつつ、ＨＭＤＳ液を沸騰させることができる。
【００４２】
また、貯留タンク３１には圧力計３６が設けられている。圧力計３６は、貯留タンク３１内の圧力を常時計測し、その計測結果を、コンピュータ等からなる制御部３７へ与える。制御部３７は、圧力計３６の計測結果に基づいて、バルブＶ５を開閉制御する。これにより、圧力の実測値に基づいて自動的にバルブＶ５の開度を調節することができる。
【００４３】
また、貯留タンク３１内には、水冷管３８ａが設けられている。水冷管３８ａの内部には冷却水が流れており、冷却水は、温調部３８ｂを経由して循環するようになっている。このような水冷管３８ａによって、ＨＭＤＳ液および貯留タンク３１内を、室温よりも低温に維持する。すなわち、水冷管３８ａおよび温調部３８ｂは、ＨＭＤＳ液および貯留タンク３１内を冷却する冷却手段を構成している。
【００４４】
低温に維持された貯留タンク３１内においては、ＨＭＤＳ液の飽和蒸気圧は低下する。このため、貯留タンク３１内において一旦気化したＨＭＤＳガスは、室温の第１配管３４ａ，第３配管３４ｃ，または主配管４の途中において、容易には結露しない。したがって、ＨＭＤＳガスの結露により第１配管３４ａ，第３配管３４ｃ，または主配管４が閉塞されることを防止することができる。
【００４５】
また、貯留タンク３１には、液面センサ３９が設けられている。液面センサ３９は、上限検知部３９ａと下限検知部３９ｂとを、上下に配置している。上限検知部３９ａおよび下限検知部３９ｂは、それぞれ制御部３７と接続されており、制御部３７は、各検知部からの検出信号に基づいて、バルブＶ４を開閉制御する。具体的には、制御部３７は、ＨＭＤＳ液の液面が下限検知部３９ｂの高さまで低下すると、バルブＶ４を開放し、ＨＭＤＳ液の液面が上限検知部３９ａの高さまで上昇すると、バルブＶ４を閉鎖する。これにより、貯留タンク３１内のＨＭＤＳ液の量は常に一定の範囲内に保たれ、ＨＭＤＳガスを安定して供給することができる。
【００４６】
また、貯留タンク３１には、排気管４０が設けられている。排気管４０は、バルブＶ６を介して排気ラインと接続されている。このため、バルブＶ６を開放すると、貯留タンク３１内のＨＭＤＳガスを、排気ラインへ排出することができる。
【００４７】
＜３．変形例＞
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記の例に限定されるものではない。たとえば、ＨＭＤＳガス供給装置３は、図４のような構成としてもよい。図４のＨＭＤＳガス供給装置３は、第２配管３４ｂと貯留タンク３１とを繋ぐ補助配管４３を備えている。補助配管４３には、可変流量バルブＶ７が介挿されている。このため、バルブＶ７を開放すると、窒素ガス供給源３５から供給される窒素ガスの一部が、貯留タンク３１内へ導入される。
【００４８】
このような補助配管４３を設けておけば、貯留タンク３１内の急激な圧力変化を防止することができる。たとえば、まずバルブＶ５とバルブＶ７とを開放し、バルブＶ７の開度を徐々に小さくすると、貯留タンク３１内を徐々に減圧することができる。このようにすれば、ＨＭＤＳ液は徐々に沸騰するため、突沸を防止することができる。
【００４９】
また、ＨＭＤＳガス供給装置３は、図５のような構成としてもよい。図５のＨＭＤＳガス供給装置３は、ＨＭＤＳ液の液面の上部を部分的に覆う遮蔽板４４を備えている。このようにすれば、たとえＨＭＤＳ液が突沸したとしても、ＨＭＤＳ液の液滴が第１配管３４ａへ飛散して、気体の流路を塞ぐことはない。このため、ＨＭＤＳ液の突沸を防止する必要はなく、貯留タンク３１内を短時間に減圧することができる。
【００５０】
なお、遮蔽板４４は、少なくとも第１配管３４ａの開口部分と、ＨＭＤＳ液の液面との間を遮蔽していることが望ましい。また、遮蔽板４４の側方には、ＨＭＤＳガスの流路となる空間が確保されていることが望ましい。気化したＨＭＤＳガスは、遮蔽板４４の側方を通って第１配管３４ａに到達することができる。
【００５１】
上記の実施形態では、貯留タンク３１内を冷却することによりＨＭＤＳガスの結露を防止していたが、他の方法によりＨＭＤＳガスの結露を防止してもよい。たとえば、第１配管３４ａ，第３配管３４ｃ，および主配管４をヒータで覆い、これらの配管を温めることによって、配管内におけるＨＭＤＳガスの結露を防止してもよい。
【００５２】
また、ＨＭＤＳガスの結露を防止するために、図６のような構成としてもよい。図６においては、第１配管３４ａが処理室２の上部まで延びており、処理室２の中心部の上方に接続部３４ｄを配置している。第１配管３４ａ内は、エゼクタ効果により減圧されている。このため、ＨＭＤＳガスが、第１配管３４ａ内において容易に結露することはない。また、この構成においては、第３配管３４ｃおよび主配管４は、極めて短い。このため、ＨＭＤＳガスは、第３配管３４ｃおよび主配管４内においても、容易に結露することはない。このような構成にすれば、基板９の大型化に伴って処理室２が大型化した場合にも、ＨＭＤＳガスの結露を有効に防止することができる。
【００５３】
上記の実施形態では、エゼクタ効果を利用して貯留タンク３１内を減圧していたが、他の方法によって貯留タンク３１内を減圧してもよい。たとえば、真空ポンプ等を用いて減圧してもよい。ただし、エゼクタ効果の場合には、キャリアガスである窒素ガスを利用して、貯留タンク３１内を減圧する。このため、貯留タンク３１内において気化したＨＭＤＳガスは、容易に窒素ガスと混合され、処理室２へ運搬される。すなわち、低圧の貯留タンク３１から常圧の処理室２へ、ＨＭＤＳガスを容易に送ることができる。また、エゼクタ効果によれば、真空ポンプのような駆動体は不要であるため、メンテナンスが容易となり、装置の小型化にも適している。
【００５４】
また、上記の実施形態では、ＨＭＤＳガス供給装置３について説明したが、本発明の処理ガスはＨＭＤＳガスに限らない。本発明の処理ガスは、処理液から気化させる処理ガスであればよい。たとえば、化合物半導体の薄膜形成工程で使用されるＭＯＣＶＤ装置等の材料供給部の有機金属等の気化にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】基板処理装置の構成を示した図である。
【図２】ＨＭＤＳガス供給装置の構成を示した図である。
【図３】Ｔ字形配管の接続部の拡大図である。
【図４】変形例に係るＨＭＤＳガス供給装置の構成を示した図である。
【図５】変形例に係るＨＭＤＳガス供給装置の構成を示した図である。
【図６】変形例に係る基板処理装置の構成を示した図である。
【図７】従来のＨＭＤＳガス供給装置の構成を示した図である。
【符号の説明】
【００５６】
１    基板処理装置
２    処理室
３    ＨＭＤＳガス供給装置
４    主配管
９    基板
３１    貯留タンク
３３    ＨＭＤＳ液供給源
３４    Ｔ字形配管
３４ｄ    接続部
３４ｅ    吹き出し口
３５    窒素ガス供給源
３７    制御部
３８ｂ    温調部
４３    補助配管
４４    遮蔽板
Ｖ１〜Ｖ７    バルブ
【図１】
2006253542.tif 000003
【図２】
2006253542.tif 000004
【図３】
2006253542.tif 000005
【図４】
2006253542.tif 000006
【図５】
2006253542.tif 000007
【図６】
2006253542.tif 000008
【図７】
2006253542.tif 000009