JP4829937B2 - 半導体製造装置のパーツに付着した堆積物またはパーティクルを除去する洗浄装置及び洗浄方法 - Google Patents

半導体製造装置のパーツに付着した堆積物またはパーティクルを除去する洗浄装置及び洗浄方法 Download PDF

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Description

本発明は、半導体ウエハ等を処理して半導体装置を製造するための半導体製造装置のパーツに付着した堆積物またはパーティクルを除去する洗浄装置及び洗浄方法に関する。
従来から、半導体装置の製造工程では、半導体ウエハ等の基板を処理して半導体装置を製造するための半導体製造装置が使用されている。このような半導体製造装置、例えば、成膜装置やエッチング装置では、処理により半導体ウエハ等を処理する処理チャンバ内等が堆積物やパーティクル等によって汚染される場合がある。このため、メンテナンス時等において半導体製造装置の洗浄が行われている。
上記のような半導体製造装置の洗浄は、エタノール等を用いた布による拭き取り、乾拭き等により、作業員が手作業で行う場合が多い。また、部材を取り外して洗浄する場合は、エアジェット洗浄や超音波洗浄により洗浄を行う方法も知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００３−２７３０７８号公報
上記したとおり、従来においては、不繊布による拭き取り等によって半導体製造装置の洗浄を行っている。しかしながら、このような洗浄方法では、手作業で拭き取りを行うため、作業者によって洗浄効果にばらつきが生じ、定量的な洗浄効果を得ることが難しいという課題があった。また、装置内の手が届かない場所や、微小な場所、凹凸がある場所等については、洗浄が不十分となり、洗浄直後にも拘わらずパーティクルが発生する場合があるという課題があった。さらに、拭き取りによっては２次汚染が発生する場合があり、人が直接堆積物等に触れるため危険であるという課題もあった。
また、超音波洗浄やエアジェット洗浄によって洗浄を行う場合は、部材を取り外して行わなければならず、洗浄作業に時間と手間を要するという課題がある。
本発明は、上記従来の事情に対処してなされたもので、従来に比べて効率良く洗浄作業を行うことができ、かつ、高い洗浄効果を得ることのできる半導体製造装置のパーツに付着した堆積物またはパーティクルを除去する洗浄装置及び洗浄方法を提供しようとするものである。
請求項１の発明は、半導体製造装置の処理チャンバ内のパーツに付着した堆積物またはパーティクルを除去する洗浄装置であって、純水を貯水可能とされ、純水との接触面が樹脂によって構成されている、純水から純水スチームを生成する純水スチーム生成容器と、純水スチームを前記処理チャンバ内の被洗浄部位へ供給する供給口と、純水スチームとの接触面が樹脂によって構成されている、前記純水スチーム生成容器と前記供給口とを接続する、可撓性を有する部材から構成された供給ラインと、前記供給口の周囲に設けられ、洗浄に使用された使用済みスチームを前記処理チャンバ内の被洗浄部位から回収する回収口と、使用済みスチームを凝縮させて回収する回収容器と、前記回収口と前記回収容器とを接続する、可撓性を有する部材から構成された回収ラインとを備えることを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１記載の半導体製造装置のパーツに付着した堆積物またはパーティクルを除去する洗浄装置であって、前記回収口は、筒状部材の開口端の側壁部の一部が逆Ｖ字状に突出した凸形状とされていることを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１記載の半導体製造装置のパーツに付着した堆積物またはパーティクルを除去する洗浄装置であって、前記回収口は、筒状部材の開口端の対向する側壁部の一部がＶ字状に凹陥された凹形状とされていることを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項１記載の半導体製造装置のパーツに付着した堆積物またはパーティクルを除去する洗浄装置であって、前記回収口は、少なくとも開口部の周囲が弾性部材によって形成されていることを特徴とする。
請求項５の発明は、請求項１〜４いずれか１項記載の半導体製造装置のパーツに付着した堆積物またはパーティクルを除去する洗浄装置であって、前記供給ライン及び前記回収ラインは、前記供給口側及び前記回収口側の一部において二重配管構造であることを特徴とする。
請求項６の発明は、請求項１〜５いずれか１項記載の半導体製造装置のパーツに付着した堆積物またはパーティクルを除去する洗浄装置であって、前記供給ラインは、純水スチームとの非接触面が導電性材料とされていることを特徴とする。
請求項７の発明は、請求項１〜６いずれか１項記載の半導体製造装置のパーツに付着した堆積物またはパーティクルを除去する洗浄装置であって、前記純水スチーム生成容器は、下半部領域に純水スチームを発生させるためのヒータが配置されていることを特徴とする。
請求項８の発明は、請求項１〜７いずれか１項記載の半導体製造装置のパーツに付着した堆積物またはパーティクルを除去する洗浄装置であって、前記回収容器は、前記使用済みスチームを回収するための吸引原となるバキュームクリーナと接続されていることを特徴とする。
請求項９の発明は、請求項８記載の半導体製造装置のパーツに付着した堆積物またはパーティクルを除去する洗浄装置であって、前記バキュームクリーナは、フィルタが設けられていることを特徴とする。
請求項１０の発明は、請求項８又は９記載の半導体製造装置のパーツに付着した堆積物またはパーティクルを除去する洗浄装置であって、前記バキュームクリーナは、クリーンルームの排気経路に接続可能となっていることを特徴とする。
請求項１１の発明は、半導体製造装置の処理チャンバ内のパーツに付着した堆積物またはパーティクルを除去する洗浄方法であって、純水を貯水可能とされ、純水との接触面が樹脂によって構成されている純水スチーム生成容器で純水から純水スチームを生成する工程と、純水スチームとの接触面が樹脂によって構成されている供給ラインにより前記純水スチーム生成容器から供給口へ純水スチームを供給する工程と、前記供給口から純水スチームを前記処理チャンバ内の被洗浄部位へ、可撓性を有する部材から構成された供給ラインによって供給する工程と、前記供給口の周囲に設けられた回収口により、前記処理チャンバ内の被洗浄部位から洗浄に使用された使用済みスチームを回収する工程と、可撓性を有する部材から構成された回収ラインにより前記回収口から回収容器へ使用済みスチームを回収する工程と、前記回収容器で使用済みスチームを凝縮させる工程とを有することを特徴とする。
本発明によれば、従来に比べて効率良く洗浄作業を行うことができ、かつ、高い洗浄効果を得ることのできる半導体製造装置のパーツに付着した堆積物またはパーティクルを除去する洗浄装置及び洗浄方法を提供することができる。
以下、本発明の半導体製造装置のパーツに付着した堆積物またはパーティクルを除去する洗浄装置（以下、単に半導体製造装置の洗浄装置という。）及び洗浄方法の詳細を図面を参照して実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る半導体製造装置の洗浄装置の構成を示すものである。同図に示すように、半導体製造装置の洗浄装置１００は、内部に機器を収容するためのケース１を具備している。このケース１内には、純水（超純水を含む）から純水スチームを生成する純水スチーム生成容器２が設けられている。
上記純水スチーム生成容器２は、高温、高圧の純水スチームを収容するため、例えばステンレス鋼等の金属から構成されている。また、金属イオン等の不純物の混入を防ぐため、純水スチーム生成容器２内の純水及び純水スチームとの接触面は、樹脂によって構成されている。このように、純水及び純水スチームとの接触面を、樹脂によって構成する方法としては、純水スチーム生成容器２内に樹脂のコーティングを行う方法を使用できる。このような樹脂としては、例えば、ＰＥＥＫ（商品名（ポリエーテルエーテルケトン））、ＰＦＡ（パーフルオロアルコキシルアルカン）等を使用することができる。その他の方法として電解研磨や化学研磨を用いてもよい。
図２に示すように、上記純水スチーム生成容器２内には、ヒータ２ａが設けられている。このヒータ２ａは、純水スチーム生成容器２内の下半部に位置するよう、純水スチーム生成容器２の底部近傍に配置されている。そして、ヒータ２ａに給電するための給電部２ｂは、純水スチーム生成容器２の上部から外部に導出されている。このように、給電部２ｂを純水スチーム生成容器２の上部から外部に導出する構造とすることにより、ヒータ（発熱部）２ａを無理なくより純水スチーム生成容器２内の底部近傍に配置することができる。ヒータ２ａは、高温、例えば１５０℃程度に発熱し、純水スチーム生成容器２内の純水から純水スチームを発生させる。
図１に示すように、上記純水スチーム生成容器２には、純水タンク３が接続されており、この純水タンク３から純水スチーム生成容器２内に純水が供給されるようになっている。また、純水スチーム生成容器２の上部には、供給ライン４の一端が接続されており、この供給ライン４の他端には、純水スチームを被洗浄部位へ供給するための供給口５が設けられている。
上記供給ライン４は、可撓性を有する円環状の部材から構成されており、その内部を純水スチームが流通するようになっている。また、金属イオン等の不純物の混入を防ぐため、この供給ライン４内の純水スチームとの接触面は、樹脂製（本実施形態ではＰＦＡ製）とされている。本実施形態では、供給ライン４は、図３に示すように、樹脂製の側壁部４ａの外側に、導電性部材（本実施形態では導電性ＰＦＡ）からなる導電層４ｂを配置した構造となっており、この導電層４ｂは、接地電位に接続されている。なお、供給ライン４の外側には後述する回収ライン７が設けられ、２重管構造となっている。
上記導電層４ｂは、供給ライン４内を流通する純水スチームによって発生した静電気によって供給ライン４が帯電することを防止するためのものである。本実施形態では、供給ライン４を構成するチューブとしてナフロンＰＦＡ−ＮＥチューブ（商品名：ニチアス社製）を使用した。このような帯電防止対策がなされていないと、静電気の帯電により、後述する制御ユニット１０に誤作動が起きたり、作業員が触れた際に静電気の放電が起きる等の問題が生じる。
図１に示すように、上記供給口５の周囲には、供給口５より先端側に突出するように回収口６が設けられている。この回収口６は、被洗浄部に供給され、洗浄に使用された使用済みスチームを回収するとともに、被洗浄部から洗浄により剥離した剥離物を回収するためのものである。この回収口６の部分は、供給ライン４の外側に回収ライン７が設けられた２重管構造となっている。この回収ライン７は、可撓性を有する材料から構成されており、２重管構造の部分においてもフレキシブルに屈曲できるようになっている。また、使用済みスチームの回収過程においても、静電気の蓄積がないように、回収ライン７は導電性材料から構成されている。本実施形態では、回収ライン７を構成するチューブとしてＴＡＣダクトＡＳ（商品名：東拓工業社製）を使用した。
上記回収口６は、純水スチームを被洗浄部位へ供給しつつ洗浄を実施する際に、被洗浄部位の形状に応じてその形がある程度変形するよう、可撓性を有する樹脂製の円筒状部材から構成されている。また、この回収口６の部分は、洗浄対象である半導体製造装置の処理チャンバ内等に直接接触する部位であるので、処理チャンバ等に傷を付けないよう柔軟で、かつ、不純物による汚染やパーティクルによる汚染を防止することのできる材料から構成する必要がある。
上記回収ライン７の終端は、ケース１内に設けられた回収容器８に接続されている。この回収容器８は、回収された洗浄後の純水スチームを凝縮させて水に戻し、この水を貯留するためのものである。この回収容器８には、純水スチームを回収するための吸引源となるバキュームクリーナ９が接続されている。
バキュームクリーナ９の入り口側には、入口側フィルタ９ａが設けられており、洗浄によって除去されたパーティクル等がバキュームクリーナ９側に進入することを防止するようになっている。また、バキュームクリーナ９の出口側には、出口側フィルタ９ｂが設けられており、パーティクル等がクリーンルーム内にまき散らされることを防止するようになっている。なお、バキュームクリーナ９の出口側の排気口９ｃは、クリーンルームの排気経路に接続可能となっている。
また、ケース１の上部には、前述した制御部１０が設けられており、上記した各部の動作を制御するようになっている。
上記構成の半導体製造装置の洗浄装置１００を用いて半導体製造装置の洗浄を行う場合、図４のフローチャートに示すように、以下のようにして洗浄を行う。
予め、純水タンク３から純水スチーム生成容器２に純水を供給し、ヒータ２ａで加熱することによって、純水から純水スチームを生成し、この純水スチームが、純水スチーム生成容器２内に蓄積された状態としておく（２０１）。
次に、回収口６を半導体製造装置の被洗浄部位に押圧した状態で、純水スチーム生成容器２からの純水スチームの供給を行う。この時、純水スチーム生成容器２内で発生し、純水スチーム生成容器２内に蓄積されていた純水スチームは、純水スチーム生成容器２内から供給ライン４を通って供給口５に供給され（２０２）、供給口５から被洗浄部に向けて供給される（２０３）。この純水スチームの噴射により、被洗浄部に付着した堆積物、パーティクル等が除去される。
そして、これらの被洗浄部から剥離した堆積物、パーティクル等は、被洗浄部から回収口６により洗浄に使用された使用済みスチームとともに回収される（２０４）。
次に、使用済みスチーム及び被洗浄部から剥離した堆積物、パーティクル等は、回収ライン７により、回収口６から回収容器８内に回収される（２０５）。
次に、回収容器８内に回収された使用済みスチームは、この回収容器８内で冷却され凝縮される（２０６）。そして、凝縮した水は、回収容器８内に貯留される。また、被洗浄部から剥離した堆積物、パーティクル等も、この回収容器８内に溜められる。
上記の洗浄作業を行う際、図５に示すように、平坦部を洗浄する場合は、被洗浄部と当接される開口端の形状が平坦な形状の回収口６ａを使用する。また、図６に示すように、例えば、処理チャンバ内の側壁部と底部とのコーナー部等、被洗浄面が略直角に交差している部位を洗浄する場合は、被洗浄部と当接される開口端の形状が、筒状部材の開口端の側壁部の一部が逆Ｖ字状に突出した凸形状とされた形状の回収口６ｂを使用する。また、図７に示すように、部材の角部等の被洗浄面が略２７０度で交差している部位を洗浄する場合は、被洗浄部と当接される開口端の形状が、筒状部材の開口端の対向する側壁部の一部がＶ字状に凹陥された凹形状とされている形状の回収口６ｃを使用する。
図８は、石英製の半導体製造装置のパーツに付着したパーティクルを除去するための洗浄を、上記実施形態に係る半導体製造装置の洗浄装置１００によって行った場合と、アルコールを用いた不繊布による拭き取りによって行った場合の洗浄効果を比較して示すものである。同図において、縦軸は石英製の半導体製造装置のパーツに付着していた単位面積当たりのパーティクル数を示しており、実線Ａは半導体製造装置の洗浄装置１００を使用した場合、点線Ｂはアルコールを用いた不繊布による拭き取りによって行った場合の結果を示している。洗浄は合計５回行い、洗浄毎にパーツに付着しているパーティクル数をカウントした。同図に示すように、半導体製造装置の洗浄装置１００を使用した場合、拭き取りによる場合に比べて１桁程度パーティクル数を減少させることができた。
図９は、半導体製造装置のパーツを模擬したサンプル（表面に陽極酸化処理を施したアルミニウム製の板材（３０ｍｍ×３０ｍｍ×２ｍｍ））に堆積したＣ4Ｆ8ガスのプラズマに起因する堆積物（デポ）を除去するための洗浄を、上記実施形態に係る半導体製造装置の洗浄装置１００によって行った場合と、アルコールを用いた不繊布による拭き取りによって行った場合の洗浄効果を示すものである。洗浄効果の比較は、ＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ線分析装置）による分析結果によって示している。同図において、（ａ）は堆積物の堆積前、（ｂ）は堆積物の堆積直後、（ｃ）はアルコールを用いた不繊布による拭き取り後、（ｄ）は上記実施形態に係る半導体製造装置の洗浄装置１００による洗浄後の結果を示している。
なお、アルコールを用いた不繊布による拭き取りでは、目視により堆積物が不繊布に付着しなくなるまで洗浄を行い、この時の洗浄時間は約４〜５分であった。一方、半導体製造装置の洗浄装置１００による洗浄では、純水スチームの供給口５の径が３ｍｍ、純水スチーム生成容器２内の設定温度が１５０℃、純水スチームの供給口５とサンプルとの距離が１〜２ｍｍ、洗浄時間は３０秒である。
図９（ａ）に示されるように、堆積物の堆積前は、ＯのピークとＡｌのピークが高く、Ｃのピーク、Ｆのピーク等は低い。また、（ｂ）に示されるように、堆積物の堆積後は、表面が堆積物で覆われるため、ＯのピークとＡｌのピークは低くなり、Ｃのピーク、Ｆのピークは高くなる。アルコールを用いた不繊布による拭き取りを行った場合、（ｃ）に示されるように、（ｂ）に比べてＣのピーク、Ｆのピークは低く、Ｏのピーク、Ａｌのピークは高くなるが、堆積物の堆積前の（ａ）とは明らかに相違している。
一方、上記実施形態に係る半導体製造装置の洗浄装置１００による純水スチームによる洗浄を行った場合、（ｄ）に示されるように、（ｂ）に比べてＣのピーク、Ｆのピークは低く、Ｏのピーク、Ａｌのピークは高くなり、堆積物の堆積前の（ａ）と略同一の状態となっていた。このように、本実施形態によれば、堆積物の除去の洗浄効果が、従来方法に比べて明らかに優れていることがわかった。また、洗浄時間も従来方法に比べて、数分の１程度と短縮することが可能で、効率的に洗浄を行うことができる。
本発明の一実施形態に係る半導体製造装置の洗浄装置の概略構成を示す図。 図１の半導体製造装置の洗浄装置の要部概略構成を示す図。 図１の半導体製造装置の洗浄装置の要部概略構成を示す図。 本発明の一実施形態に係る半導体製造装置の洗浄方法を示すフローチャート。 図１の半導体製造装置の洗浄装置の要部概略構成を示す図。 図１の半導体製造装置の洗浄装置の要部概略構成を示す図。 図１の半導体製造装置の洗浄装置の要部概略構成を示す図。 図１の半導体製造装置の洗浄装置のダストの洗浄効果を調べた結果を示すグラフ。 図１の半導体製造装置の洗浄装置の堆積物の洗浄効果を調べた結果を示すグラフ。
符号の説明
１００……半導体製造装置の洗浄装置、１……ケース、２……純水スチーム生成容器、３……純水タンク、４……供給ライン、５……供給口、６……回収口、７……回収ライン、８……回収容器、９……バキュームクリーナ、１０……制御部。

Claims (11)

  1. 半導体製造装置の処理チャンバ内のパーツに付着した堆積物またはパーティクルを除去する洗浄装置であって、
    純水を貯水可能とされ、純水との接触面が樹脂によって構成されている、純水から純水スチームを生成する純水スチーム生成容器と、
    純水スチームを前記処理チャンバ内の被洗浄部位へ供給する供給口と、
    純水スチームとの接触面が樹脂によって構成されている、前記純水スチーム生成容器と前記供給口とを接続する、可撓性を有する部材から構成された供給ラインと、
    前記供給口の周囲に設けられ、洗浄に使用された使用済みスチームを前記処理チャンバ内の被洗浄部位から回収する回収口と、
    使用済みスチームを凝縮させて回収する回収容器と、
    前記回収口と前記回収容器とを接続する、可撓性を有する部材から構成された回収ラインと
    を備えることを特徴とする半導体製造装置のパーツに付着した堆積物またはパーティクルを除去する洗浄装置。
  2. 請求項１記載の半導体製造装置のパーツに付着した堆積物またはパーティクルを除去する洗浄装置であって、
    前記回収口は、筒状部材の開口端の側壁部の一部が逆Ｖ字状に突出した凸形状とされていることを特徴とする半導体製造装置のパーツに付着した堆積物またはパーティクルを除去する洗浄装置。
  3. 請求項１記載の半導体製造装置のパーツに付着した堆積物またはパーティクルを除去する洗浄装置であって、
    前記回収口は、筒状部材の開口端の対向する側壁部の一部がＶ字状に凹陥された凹形状とされていることを特徴とする半導体製造装置のパーツに付着した堆積物またはパーティクルを除去する洗浄装置。
  4. 請求項１記載の半導体製造装置のパーツに付着した堆積物またはパーティクルを除去する洗浄装置であって、
    前記回収口は、少なくとも開口部の周囲が弾性部材によって形成されていることを特徴とする半導体製造装置のパーツに付着した堆積物またはパーティクルを除去する洗浄装置。
  5. 請求項１〜４いずれか１項記載の半導体製造装置のパーツに付着した堆積物またはパーティクルを除去する洗浄装置であって、
    前記供給ライン及び前記回収ラインは、前記供給口側及び前記回収口側の一部において二重配管構造であることを特徴とする半導体製造装置のパーツに付着した堆積物またはパーティクルを除去する洗浄装置。
  6. 請求項１〜５いずれか１項記載の半導体製造装置のパーツに付着した堆積物またはパーティクルを除去する洗浄装置であって、
    前記供給ラインは、純水スチームとの非接触面が導電性材料とされていることを特徴とする半導体製造装置のパーツに付着した堆積物またはパーティクルを除去する洗浄装置。
  7. 請求項１〜６いずれか１項記載の半導体製造装置のパーツに付着した堆積物またはパーティクルを除去する洗浄装置であって、
    前記純水スチーム生成容器は、下半部領域に純水スチームを発生させるためのヒータが配置されていることを特徴とする半導体製造装置のパーツに付着した堆積物またはパーティクルを除去する洗浄装置。
  8. 請求項１〜７いずれか１項記載の半導体製造装置のパーツに付着した堆積物またはパーティクルを除去する洗浄装置であって、
    前記回収容器は、前記使用済みスチームを回収するための吸引原となるバキュームクリーナと接続されていることを特徴とする半導体製造装置のパーツに付着した堆積物またはパーティクルを除去する洗浄装置。
  9. 請求項８記載の半導体製造装置のパーツに付着した堆積物またはパーティクルを除去する洗浄装置であって、
    前記バキュームクリーナは、フィルタが設けられていることを特徴とする半導体製造装置のパーツに付着した堆積物またはパーティクルを除去する洗浄装置。
  10. 請求項８又は９記載の半導体製造装置のパーツに付着した堆積物またはパーティクルを除去する洗浄装置であって、
    前記バキュームクリーナは、クリーンルームの排気経路に接続可能となっていることを特徴とする半導体製造装置のパーツに付着した堆積物またはパーティクルを除去する洗浄装置。
  11. 半導体製造装置の処理チャンバ内のパーツに付着した堆積物またはパーティクルを除去する洗浄方法であって、
    純水を貯水可能とされ、純水との接触面が樹脂によって構成されている純水スチーム生成容器で純水から純水スチームを生成する工程と、
    純水スチームとの接触面が樹脂によって構成されている供給ラインにより前記純水スチーム生成容器から供給口へ純水スチームを供給する工程と、
    前記供給口から純水スチームを前記処理チャンバ内の被洗浄部位へ、可撓性を有する部材から構成された供給ラインによって供給する工程と、
    前記供給口の周囲に設けられた回収口により、前記処理チャンバ内の被洗浄部位から洗浄に使用された使用済みスチームを回収する工程と、
    可撓性を有する部材から構成された回収ラインにより前記回収口から回収容器へ使用済みスチームを回収する工程と、
    前記回収容器で使用済みスチームを凝縮させる工程と
    を有することを特徴とする半導体製造装置のパーツに付着した堆積物またはパーティクルを除去する洗浄方法。
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