JP2009206303A

JP2009206303A - 半導体製造装置および半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JP2009206303A
Application number: JP2008047218A
Authority: JP
Inventors: Linan Ji; 麗楠季; Hiroshi Tomita; 田寛冨
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2008-02-28
Filing date: 2008-02-28
Publication date: 2009-09-10

Abstract

【課題】ウェーハの乾燥プロセスで発生した有機溶剤を効率よく除去してＶＯＣガスの発生を抑制する。
【解決手段】ウェーハＷを洗浄するウェーハ洗浄装置３０Ａ〜３０Ｃと、洗浄された前記ウェーハＷをＩＰＡにより乾燥させる乾燥機ＤＳと、を備える半導体製造装置１に、乾燥処理で用いられたＩＰＡを除去するスクラバーとして機能する気液分離タンクＤＴを内蔵させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体製造装置および半導体装置の製造方法に関し、例えばウェーハ洗浄後のウェーハ乾燥に用いられる液体の排出量削減を対象とする。

半導体装置の製造には、一般的に、ウェーハを薬液で洗浄し、純水でリンスした後に、液体、例えばイソプロピルアルコール（ＩｓｏｐｒｏｐｙｌＡｌｃｏｈｏｌ：以下、単に「ＩＰＡ」という。）を用いてウェーハを乾燥させる工程が含まれる。ここで、使用されるＩＰＡは揮発性有機化合物（ＶｏｌａｔｉｌｅＯｒｇａｎｉｃＣｏｍｐｏｕｎｄ：以下、単に「ＶＯＣ」という）の一種であり、そのままではガスや液体の態様で乾燥機から空気中に排出されるが、環境保護の観点から大気汚染防止法の規制を受けるため、その廃棄量を低減させる必要がある。

ＶＯＣガスの処理方法としては、燃焼法（直接燃焼法、触媒燃焼法、蓄熱燃焼法および蓄熱触媒燃焼法）や、膜分離法、生物処理法、光触媒分解法、プラズマ脱臭法、オゾン分解法、活性炭吸着法および冷却法など様々な種類があるが、いずれも環境負荷、経済性、効率性の少なくともいずれかの点で問題があった。

フッ酸などの処理には、液体や固体の吸着剤を用いて分離する溶剤吸着法のうち、水滴噴射法やプラスチック剤充填法を用いたスクラバー（scrubber）式ガス吸収法が広く利用されている。これは、乾燥プロセスにより乾燥機から排出されるＩＰＡガスをクリーンルームの排気ダクトに接続し、この排気ダクトに接続するよう気体洗浄装置（以下、「スクラバー」（ｓｃｒｕｂｂｅｒ）という。）をクリーンルームの建屋の外側に設置し、スクラバー内の回収水に溶解させることにより、気中ＩＰＡを除去するものである。

しかしながら、上記方法では、建屋内の全ての排気エアーでＩＰＡガスが希釈されるために、ＩＰＡをスクラバー回収水に十分に捕獲することができない、という問題があった。
特開２００７−０９８３７９公報特許第３６９８５４８号公報

本発明の目的は、ウェーハの乾燥プロセスで発生した有機溶剤を効率よく除去してＶＯＣガスの発生を抑制する半導体製造装置および半導体装置の製造方法を提供することにある。

本発明の第１の態様によれば、
ウェーハを洗浄するウェーハ洗浄装置と、
有機溶剤を用いて、洗浄された前記ウェーハを乾燥させる乾燥機と、
を備え、
前記乾燥機による乾燥処理で用いられた前記有機溶剤を除去する溶剤除去装置を内蔵する半導体製造装置が提供される。

また、本発明の第２の態様によれば、
ウェーハを洗浄する工程と、
有機溶剤を用いることにより、洗浄された前記ウェーハを乾燥させる工程と、
前記乾燥処理で用いられた前記有機溶剤を除去する工程と、
を備え、
前記有機溶剤の除去は、前記ウェーハの乾燥シーケンスに対応づけて実行されることを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。

本発明によれば、ウェーハの乾燥プロセスで発生した有機溶剤を効率よく除去してＶＯＣガスの発生を抑制する半導体製造装置および半導体装置の製造方法が提供される。

以下、本発明の実施の一形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の各図において同一の部分には同一の参照番号を付し、その重複説明は省略する。

図１は、本発明の実施の一形態による半導体製造装置の概略構成を示すブロック図である。

図１に示す半導体製造装置１は、コントローラ１０と、ウェーハ洗浄装置３０Ａ〜３０Ｃと、乾燥機ＤＳと、気液分離タンクＤＴと、記憶装置ＭＲと、を備える。

ウェーハ洗浄装置３０Ａ〜３０Ｃは、ウェーハＷを薬液で洗浄した後リンスする洗浄槽ＣＴＡ〜ＣＴＣをそれぞれ含み、排液ラインＤＬ１〜ＤＬ３をそれぞれ介して排液ラインＤＬＡへ接続されることにより、洗浄で発生した排液を外部へ排出する。ウェーハ洗浄装置３０Ａ〜３０Ｃはまた、排気ラインＥＬＡ〜ＥＬＣをそれぞれ介して排気ラインＥＬ１へ接続され、洗浄により発生したダストを含む排気を外部へ排出する。

乾燥機ＤＳは、コントローラ１０に接続されて指令信号の供給を受け、ＩＰＡを有機溶剤として、洗浄槽から搬送されたウェーハを乾燥させる。乾燥機ＤＳはまた、排液ラインＤＬ０および排気ラインＥＬ２により気液分離タンクＤＴに接続される。

気液分離タンクＤＴは、溶媒を蒸気の態様で噴射する蒸気ミスト噴射器ＷＳを含み、噴射した溶媒の蒸気によりＩＰＡを吸収してＩＰＡおよび溶媒を含む排液としてタンクの底面に一旦貯留した後、排液ラインＤＬＡへ排出する。このように、気液分離タンクＤＴは、スクラバーとしても機能し、本実施形態において例えば溶剤除去装置に対応する。気液分離タンクＤＴは、コントローラ１０に接続され、乾燥機ＤＳの動作に連動するように指令信号の供給を受け、乾燥機ＤＳから送られるＩＰＡを含む排気・排液を蒸気ミストで洗浄することにより、ＩＰＡを除去する。本実施形態において、蒸気となる溶媒としては超純水が用いられる。蒸気ミスト噴射器ＷＳについては図５および６を参照しながら後に詳述する。気液タンクＤＴはまた、排気ラインＥＬ３に接続される。排気ラインＥＬ３は図示しないポンプに接続されてＩＰＡが混入された気体が気液分離タンクＤＴから排出される。このような蒸気ミスト噴射器ＷＳの始動および図示しないポンプからのＩＰＡ混入気体の排出は、本実施形態においてＩＰＡ除害システムの動作として位置づけられる。

記憶装置ＭＲは、乾燥シーケンスをレシピファイルとして格納し、コントローラ１０に接続される。コントローラ１０は、記憶装置ＭＲから乾燥シーケンスを取り出し、指令信号を生成して乾燥機ＤＳおよび気液分離タンクＤＴに供給する。

本実施形態の半導体製造装置１によれば、乾燥機ＤＳから送られるＩＰＡを含む排気・排液を洗浄するスクラバーとして機能する気液分離タンクＤＴを内蔵するので、乾燥に用いた有機溶剤であるＩＰＡが製造装置の外部へ放出する量を大幅に低減することが可能になる。この点を従来の技術によるＩＰＡ除去方法との対比で説明する。

図２は、従来のＩＰＡ除去方法の一例の説明図である。図２に示す例では、乾燥機ＤＳＡ〜ＤＳＣから排出される（ミストを含む）排気ガスをクリーンルーム（Ｃｌｅａｎｒｏｏｍ、以下、単に「ＣＲ」という）内集合排気ラインＥＬ２００に集め、ＣＲ建屋の外に設置された大型の野外スクラバーＳＲ０にて一括でスクラバー回収水に熔解させることで気中ＩＰＡを除去していた。この従来方法によれば、乾燥機から発生するＩＰＡガスがＣＲ建屋内の排気エアーを通過するうちに希釈されるので、野外スクラバーＳＲ０では薄まったＩＰＡしか捕獲できないという問題があった。より具体的には、総排気エアー中、例えば数ＰＰＭ濃度のＩＰＡだけがスクラバーで除害されることになり、実効性に乏しかった。

図３は、従来のＩＰＡ除去方法の他の例を説明する図である。この方法は、各乾燥機ＤＳＡ〜ＤＳＣとＣＲ内集合排気ラインＥＬ２５０との間にスクラバーＳＲＡ〜ＳＲＣを個別に設置し、ＩＰＡガスがＣＲ建屋内で希釈されることを防止しようとするものである。

しかしながら、図３に示すＩＰＡ除去方法によっても、各スクラバーＳＲＡ〜ＳＲＣをＩＰＡ乾燥レシピに連動させることが困難であるために、水スクラバーを常時稼働させる必要があり、水の使用量が大幅に増加するという問題があった。また、ＣＲ内にスクラバーＳＲＡ〜ＳＲＣを乾燥機の台数だけ配置することになり、ＣＲ内のフットプリントを大幅に占有するというデメリットもあった。

これに対して図１に示す半導体製造装置１によれば、ＩＰＡ乾燥プロセス時に用いるＩＰＡを一つの製造ラインの外に放出する前に、乾燥機ＤＳから廃棄される高濃度状態のＩＰＡを製造装置内の気液分離タンクＤＴによって捕獲させることができる。従って、従来は製造ライン外の排気ダクトへ廃棄されていたＩＰＡを溶媒に熔解させた上で気液分離タンクＤＴ内の排水ライン側へ効果的に取り出すことが可能になる。これにより、ＶＯＣの排出量を抑制することができる。

図１に示す半導体製造装置１の動作について図４を参照しながら説明する。図４に示す表のステップＳ５乃至Ｓ７に示すように、半導体製造装置１の動作の特徴点の一つは、ウェーハＷの洗浄処理と乾燥処理との相互連動に加え、コントローラ１０により乾燥機ＤＳのシーケンスに対応づけてスクラバーとしての気液分離タンクＤＴを連動させる点にある。以下、順を追って説明する。

まず、ウェーハＷが洗浄装置３０Ａ〜３０Ｃへ投入され、洗浄処理が開始される（ステップＳ１およびＳ２）。次に、ウェーハ洗浄処理が完了すると（ステップＳ３）、ウェーハＷは乾燥機ＤＳへ搬送される（ステップＳ４）。この間、スクラバーとしての気液分離タンクＤＴおよび乾燥機ＤＳは共にスタンバイ状態にある。

次に、ウェーハＷの乾燥シーケンスが開始すると、コントローラ１０からの各指令信号に従い、乾燥機ＤＳはＩＰＡの供給を準備し、スクラバーとしての気液分離タンクＤＴはＩＰＡ除害システムをＯＮにする（ステップＳ５）。

続いて、乾燥シーケンス内でＩＰＡの供給が始まると、コントローラ１０からの指令信号に従って乾燥機ＤＳがＩＰＡの供給を開始する（ステップＳ６）。このとき、スクラバーとしての気液分離タンクＤＴはＩＰＡ除害システムをＯＮにしたままである。

さらに、乾燥シーケンス内でＩＰＡの供給が終了すると、コントローラ１０からの各指令信号に従い、乾燥機ＤＳはＩＰＡの供給を停止し、スクラバーとしての気液分離タンクＤＴはＩＰＡ除害システムをＯＦＦにする（ステップＳ７）。

その後は、乾燥シーケンスの終了によりコントローラ１０が指令信号を乾燥機ＤＳとスクラバーとしての気液分離タンクＤＴとに供給し、いずれもスタンバイの状態へ戻り（ステップＳ８）、ウェーハＷが半導体製造装置１から取り出される（ステップＳ９）。

図４からも分かるように、気液分離タンクＤＴによるＩＰＡ除害システムは、洗浄装置３０Ａ〜３０Ｃとの間では直接の連動関係が無く、乾燥機ＤＳでのＩＰＡ供給プロセスにのみ連動している点に着目されたい。即ち、スクラバーとしての気液分離タンクＤＴは、ウェーハＷを乾かす際に乾燥機ＤＳに供給されるＩＰＡの使用有無に連動しており、ＩＰＡ供給の前段階にて稼動を開始し、ＩＰＡ除害可能な状態で待機させる。ＩＰＡ供給中、スクラバーとしての気液分離タンクＤＴは稼動し続け、乾燥機内でのＩＰＡ使用停止、乾燥機内残留ＩＰＡ並びに、気液分離タンクＤＴに至るまでの排気ラインＥＬ２および排液ラインＤＬＯ中に残留するＩＰＡを全て除害できるまで稼動している。

このように、本実施形態によれば、ＩＰＡ乾燥シーケンス中にのみスクラバーとしての気液分離タンクＤＴを稼働させるので、ガス処理の効率を大幅に向上させることができる。なお、ウェーハＷの乾燥シーケンスに関わらず、スクラバーとしての気液分離タンクＤＴをＯＮさせておくことも勿論可能である。

気液分離タンクＤＴの具体的構成を図５に示す。気液分離タンクＤＴは、水平面内でアレイ状に配置された蒸気ミスト噴射器ＷＳがさらに垂直方向へ積層配置された縦型多層構造を有する。多層構造にすることにより、ＩＰＡガスをポンプで吸い取ることによる空気圧力損失を低減させることができる。また、個々の蒸気ミスト噴射器ＷＳは、図６に示すように回転式になっており、図示しない給水口から供給される溶媒としての超純水をミストの態様で回転しながら噴射する。これにより、ＩＰＡを効率的に除去することができる。なお、噴射機ＷＳの設置方法は、垂直方向に積層債列された構造だけに限るものではなく、横方向に配列した構造、または縦および横に配列した構造にすることもでき、気液分離タンクＤＴ内の気体の流れに有効的に蒸気を当てることができる配置であれば問題無い。さらに、回転構造は気体とミストとの接触効率を上げる手段の一例として提案されるものであり、ミスト噴射機ＷＳは、回転式に限ることなく単純にミストを噴出する構造でもかまわない。

このような多層構造により、ＩＰＡとの接触面積と接触時間が増加するので、ＩＰＡ除去効率をさらに上げることができる。また、界面活性剤等を用いた後処理も不要なので、低コストでＩＰＡを除去することができる。

このように、本実施形態によれば、ウェーハＷの乾燥シーケンスで発生したＩＰＡを効率よく除去することができる。なお、上述した実施形態では、コントローラ１０が生成する指令信号によりスクラバーとしての気液分離タンクＤＴが乾燥機ＤＳの乾燥シーケンスに連動することとしたが、ＩＰＡ除去の精度がそれほど要求されない場合は、例えばセンサによって乾燥機ＤＳの始動を検知して検知信号を気液分離タンクＤＴに供給し、これに基づいて気液分離タンクＤＴをスクラバーとして稼働させることとしてもよい。

以上、本発明の実施の一形態について説明したが、本発明は上記形態に限るものでは決して無く、その技術的範囲内で種々変更して適用することができる。例えば、上記実施形態では、ＩＰＡを溶解させるための溶媒として超純水を蒸気ミスト噴射器ＷＳに導入してミストを発生させることとしたが、超純水に限る必要は全く無く、ＩＰＡを未だ溶解していない液体であれば、例えばウェーハＷの洗浄に使用した排液（酸溶液またはアルカリ溶液）でもかまわない。

また、上記実施形態ではウェーハＷの乾燥に用いる溶剤としてＩＰＡを取り上げて説明したが、これに限ること無く、他の有機溶剤、例えばハイドロフルオロエーテル（ＨＦＥ）も同様に気液分離タンクＤＴで捕獲することができる。その際、気液分離タンクＤＴからの排液を従前と同様に排水ラインへ排出するのでなく、回収ラインを設けてこれに接続し、溶剤を回収することも可能である。この場合は、回収コストを低減できるという効果も生じる。

本発明の実施の一形態による半導体製造装置の概略構成を示すブロック図である。従来のＩＰＡ除去方法の一例を説明する図である。従来のＩＰＡ除去方法の他の例を説明する図である。図１に示す半導体製造装置によるＩＰＡ除去シーケンスを説明する表である。図１に示す半導体製造装置が備える溶剤除去装置を説明する図である。図５に示す溶剤除去装置が含む蒸気ミスト噴射器を説明する図である。

符号の説明

１：半導体製造装置
１０：コントローラ
３０Ａ〜３０Ｃ：ウェーハ洗浄装置
ＣＴ１〜ＣＴ４：ウェーハ洗浄槽
ＤＬ０〜ＤＬ３，ＤＬＡ：廃液ライン（液体）
ＤＳ，ＤＳＡ〜ＤＳＣ：乾燥機
ＤＴ：気液分離タンク（ＩＰＡ除去装置）
ＥＬ１，ＥＬ３：排気ライン（気体およびミスト）
ＥＬ２：排気ライン（ＩＰＡ混入気体およびミスト）
Ｗ：ウェーハ
ＷＳ：蒸気ミスト噴射器

Claims

ウェーハを洗浄するウェーハ洗浄装置と、
有機溶剤を用いて、洗浄された前記ウェーハを乾燥させる乾燥機と、
を備え、
前記乾燥機による乾燥処理で用いられた前記有機溶剤を除去する溶剤除去装置を内蔵する半導体製造装置。
前記乾燥機への前記有機溶剤の供給に応じて前記溶剤除去装置を連動させる制御装置をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の半導体製造装置。
前記溶剤除去装置は、多層構造を有することを特徴とする請求項１または２に記載の半導体製造装置。
前記溶剤除去装置は、溶媒の蒸気にて前記有機溶剤を前記溶剤に溶融させる蒸気ミスト噴射器を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の半導体製造装置。
ウェーハを洗浄する工程と、
有機溶剤を用いることにより、洗浄された前記ウェーハを乾燥させる工程と、
前記乾燥処理で用いられた前記有機溶剤を除去する工程と、
を備え、
前記有機溶剤の除去は、前記ウェーハの乾燥シーケンスに対応づけて実行されることを特徴とする半導体装置の製造方法。