JPH02280844A - クリーンドラフトチャンバ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、クリーンルーム内に掘付けて半導体ウェハな
どの薬液処理、もしくは半導体用薬液の４縮処理を行う
クリーンドラフトチャンバに関する。

〔従来の技術〕

半導体の製造工程では、半導体ウエノ１の薬液による化
学洗浄プロセス、並びにエツチングプロセスなどがある
。すなわち、化学洗浄プロセスでは、高温加熱された過
酸化水素、アンモニア、塩酸。

硫酸などを組成とする溶液に半導体ウエノ＼を浸漬して
洗浄を行う、また、エツチングプロセスでは、弗酸、硝
酸などを成分とする溶液に浸してエツチングを行う。と
ころで、かかる半導体ウエノ１の薬液処理を行うに際し
ては、半導体ウエノ１に対するパーティクル汚染を種度
に嫌うために、通常はクリーンルーム内に掘付けたクリ
ーンドラフトチャンバで作業を行うようにしている。

このクリーンドラフトチャンバは、チャンバ内に設置し
た薬液槽に対して上方より高性能フィルタ（ＨＥＰＡフ
ィルタ、ＵＬＰＡフィルタ）を通じて清浄化したダウン
フロー気流を送気しつつ、薬液処理の過程で薬液槽から
発生した有害な薬液ベーパをダウンフロー気流に包み込
んで一緒に系外に排気し、薬液ベーパがクリーンルーム
内に漏出するのを防止するようにしている。

ここで、従来における基本的なりリーンドラフトチャン
バの構成を第６図に示す６図において、ｌはクリーンド
ラフトチャンバ、２はチャンバ内の作業台上に設置した
薬液槽、３はチャンバの天井側に配備したｔＪＬＰＡフ
ィルタなどの高性能フィルタ、４は給気ファン、５はチ
ャンバの背面側に開口した排気口、６は排気口に接続し
た排気ダクト、７は排気ファンである。

かかる構成で、半導体ウェハをキャリアに収容し、ロボ
ットなどのハンドリング操作により薬液槽２に浸漬して
所定の薬液処理プロセスを行う。

なお、２ａは薬液槽２内に設置したヒータである。

一方、クリーンドラフトチャンバｌの運転時には、クリ
ーンルーム内から取り込んだクリーンエアを高性能フィ
ルタ３によりさらにｌ＃浄化したダウンフロー気流（矢
印Ａ）が薬液槽２に対して上方より流下し、ここで薬液
槽２より発生した有害な薬液ベーパをダウンフロー気？
ＪＬＡにより包み込んで気流と一緒に系外に排気するよ
うにしている。

ところで、上記構成のままでは、薬液槽２から発生して
槽外に上昇、拡散する薬液ベーパを抑え込んでクリーン
ルーム内への漏出を阻止するには、ダウンフロー気流Ａ
の風速を高めて多量な清浄空気を系外に強制排気する必
要がある。−万、クリーンルームの室内環境は、年間を
通して一定温度。

’ＩＷ度に維持するために空調設備に多量な動力を消費
しており、前記のように系外への排気風量が多くなる程
、クリーンルームのランニングコストが嵩むことになる
。

そこで、昨今ではランニングコストの低減化を狙いに、
できるだけ少ない排気風量で薬液ベーパを排気処理でき
るようにした小排気量形クリーンドラフトチャンバの開
発が進められており、その−例として第７図に示すよう
な構成のものが特開昭６３−２４８４４９号公作に提案
されている。

この構成では、第６図に示したクリーンドラフトチャン
バの基本構成に加えて、薬液槽２の上方でナヤンバの前
方から後方の排気口５に向がう水平方向のエアカーテン
Ｂを吹出し形成する送風手段を追加装備したものである
。ここで、エアカーテンＢの送風手段は、送風ファン８
．高性能フィルタ９をＶ２備した送気ダク１−１０で構
成されている。

かかる構成により、薬液槽２から発生する薬液ベーパは
水平方向のエアカーテンＢによりｔへいされてチャンバ
内への拡散が防止され、その大半はエアカーテンＢとと
もに系外に排気される。

方、水平方向のエアカーテンＢを超えてチャンバ内に拡
散した少量の薬液ベーパはダウンフロー気流Ａと一諸に
系外に排気される。これによりダウンフロー気流Ａの風
速、風量を第６図の方式と比べて大幅に低めることが可
能となり、トータル的にクリーンドラフトチャンバから
の排気風量を１７３程度に減量することができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

第７図に示したクリーンドラフトチャンバは第６図の方
式と比べてランニングコストの節減化が図れる利点があ
る反面、半導体ウェハの薬液処理工程、ｔＬびに後述す
る薬液の濃縮処理を行う場合には次記のような問題点が
残る。すなわち、（１）クリーンドラフトチャンバ内に
複数の薬液槽。

リンス槽を並置し、クリーンドラフトチャンバの前面側
からロボット操作で半導体ウェハを薬液槽。

リンス槽の間で移送操作を行う場合には、薬液槽２に対
して昇降するロボットのハンド、およびキャリアが水平
方向のエアカーテンＢを横切るためにエアカーテンＢの
高速気流がこれらの部材に当たって層流に乱れが生じ、
さらにこの層流の乱れがダウンフロー気流Ａに干渉して
その層流を乱し、この結果として薬液ヘーμの抑え込み
機能が低下する。

（２）水平方向のエアカーテンＢを吹き出す送気ダクト
の吹出口には例えばハニカム状の整流板が組み込まれて
いるが、このような構造では整流板が発塵源となって薬
液、並びに半導体ウェハが汚染されるおそれがある。

（３）チャンバ内に薬液槽を行列配置したとすると、エ
アカーテンＢに対して上流側の薬液槽から発生した不純
物がエアカーテンに乗って下流側の薬液槽を汚染するお
それがある。

（４）一方、半導体製造工程で使用する各種の薬液は高
純度（望ましくはｐｐｔレヘル）であることが必要であ
り、その薬液純度の管理のために薬液を分析して不純物
濃度を測定することが行われている。この場合の薬液を
分析する方法としては、まず前処理として薬液試料を蒸
発皿に入れて蒸発濃縮し、濃縮した薬液試料に対して原
子吸収分析装置、炎光分光光度系、螢光Ｘ線分析装置な
どの機器を用いて分析する。

この場合に、薬液試料を濃縮する前処理工程での塵埃に
よるコンタミネーシッンを防止するために、最近では薬
液の濃縮作業をクリーンドラフトチャンバ内部の清浄空
間を利用して行うようにしている。具体的には第８図に
示すように、クリーンドラフトチャンバのチャンバ内に
設置した薬液槽２の中に個々に薬液試料を満たした蒸発
皿１１を並べ、蒸発皿１１をヒータ２ａで加熱して薬液
を濃縮しつつ、この濃縮過程で各蒸発皿から発生する薬
液ベーパを系外に排気するようにしている。

しかして第７図と同様に、第８図における薬液槽２に対
し薬液ベーパの拡散を防止するようにその一ト面側に水
平方向のエアカーテンＢを吹出し形成すると、エアカー
テン気［Ｂに対して上流側に並ぶ蒸発皿の薬液から発生
した不純物が下流側に並ぶ蒸発皿の薬液に干渉して薬液
を汚染するといっ・た問題が発生する。

本発明は、上記の点にかんがみなされたものであり、半
導体ウェハなどの薬液処理、並びに半導体用薬液の４１
１１処理を行うクリーンドラフトチャンバを対象に、排
気風量の低減化を図りつつ、しかも同じクリーンドラフ
トチャンバに配備した薬液槽の相互間、ないしは同じ薬
液槽内に並べた薬液濃縮用の蒸発皿の相互間で干渉汚染
が発生するのを良好に防止できるようにしたクリーンド
ラフトチャンバ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〕

上記課題を解決するために、本発明のクリーンドラフト
チャンバは、チャンバ内に設置した各薬液槽ごとに、薬
液槽の上面周域を包囲して排気系に連通する吸引フード
を配備し、かつ該吸引フードの内周側に薬液槽の上面に
臨む吸気口を開口して構成するものとする。

ここで、前記の吸気口は、吸込フードの全周域に開口す
るのが好ましい。

また、前記の構成に対して、吸引フードの後段に排気流
から薬液成分の結晶生成物を分離捕集するトラップを設
けることもできる。

また、薬液槽内へ薬液を補給する手段として薬液槽に配
管した薬液供給管については、吸引フード外周を迂回し
て薬液槽の上面に引込み配管するのが良い。

一方、薬液濃縮処理を行う薬液槽については、個々に薬
液を収容する複数の蒸発皿を備えるものとする。

そして、前記の蒸発皿については、各蒸発皿ごとに薬液
加熱ヒータを一体に組み込んだ構成とすることができる
。

〔作用〕

上記の構成で、クリーンドラフトチャンバに対しダウン
フローの送風、並びに系外への吸引排気を行うと、薬液
槽に向けて上方より流下したダウンフロー気流は、薬液
槽の上面に到達したところでその周域に開口する吸気口
を通じて高速吸込気流となって吸引フード内に吸い込ま
れ、ここから排気系を経て系外に排気される。

これにより、ダウンフロー気流の送風、並びに排気系を
通じての排気を行いつつ、薬液槽にて薬液処理、もしく
は薬液濃縮処理を行うと、薬液槽から発生して立ち昇る
有害な薬液ベーパは吸引フードに吸い込まれる前記の高
速吸込気流の誘引作用を受け、チャンバ内の空間に拡散
することなしに薬液槽の上面周域から直ちに吸引フード
内に吸い込まれて系外に排気されることになる。したが
って薬液槽の相互間、および薬液槽内に収容した蒸発皿
の相互間で薬液ベーパが干渉し合う汚染を確実に防止で
きる。

この場合に、吸引フードの全周域に亙って吸気口を開口
しておくことにより、高速吸込気流による薬液ベーパの
誘引作用がより一層効果的に機能する。

また、吸引フードに組合せたトラップは、吸引フードに
吸い込んだ薬液成分の結晶生成物１例えば弗化アンモニ
ウム、塩化アンモニウムの結晶（空気に触れて冷えると
結晶化する）を分離捕集するように働く、シたがって、
これらの結晶生成物が下流側の排気ダクト内に付着堆積
するを防止する。

さらに、薬液槽への薬液供給管を吸引フード外周を迂回
して薬液槽の上面に引込み配管することにより、薬液槽
と吸引フードとの間に余分な配管用スペースを確保する
必要がなく、吸引フードの吸気口を薬液槽の上面周域に
近接開口できる他、薬液供給管を点検する場合でも吸引
フードを取り外すことなく、メンテナンス作業を進める
ことができ。

一方、薬液槽内に蒸発皿を収容して薬液の濃縮処理を行
う際には、蒸発皿から発生して薬液槽内を立ち昇るガス
、蒸気がそのまま薬液槽の上面周域から直ちに吸引フー
ド内へ吸い込まれるので、蒸発皿相互間での薬液ベーパ
による干渉汚染のおそれがなく、同し薬液槽内に複数の
蒸発皿を行列的に並べて同時に薬液濃縮処理を安全に進
めることができる。

また、この場合に各蒸発皿ごとにヒータを一体に組み込
んだ構造とすることで、各蒸発皿の薬液温度を例えばサ
ーモ制御により個別に管理して薬液の突発的な沸騰を防
止できる。

〔実施例〕

第１図ないし第５図は半導体ウェハの薬液処理。

並びに薬液の濃縮処理プロセスに通用する本発明実施例
のクリーンドラフトチャンバの構成図を示すものであり
、第６図ないし第８図に対応する同一部材には同し符号
が付しである。

まず、第１図は半導体ウェハの薬ｌ＆処理プロセス用の
クリーンドラフトチャンバであって、チャンバｌの上部
にはＵＬＰＡフィルタとしての高性能フィルタ３．およ
び給気ファン４が設置され、チャンバ内部空間１ａを隔
てて下部には薬液槽２が設置されている。また、薬液槽
２を取り囲んで画成された排気風胴１２が排気ダクト６
に接続されている。

一方、薬液槽２の上面側には薬液槽２の外周を包囲して
吸引フード１３が設置されており、かつ吸引フード１３
の内周側端面には薬液槽２の上面周域に臨む吸気口１４
が開口している。この吸気口１４は、第２図に示すよう
に、吸引フード１３の全周域に互って整流板１５の間に
スリット状に形成されている。

なお、整流板１５の代わりにパンチング板、ないしハニ
カム格子板を用いることもできる。

また、１６は薬液貯留タンク１７より送液ポンプ１８を
介して薬液槽２との間に配管した薬液供給管であり、該
薬液供給管１６は前記した吸引フード１３の外周を迂回
して薬液槽２の上面に引込み配管されている。

なお、１９はチャンバ１の前面開放面を覆う例えば透明
ビニールカーテン、引戸などのカバー、２０はキャリア
２１に搭載した半導体ウェハである。また、図示されて
ないが、クリーンドラフトチャンバ内には化学洗浄、工
、ソチング処理などの薬液処環プロセスに対応する複数
の薬液槽２がリンス槽と交互に並べて横一列に設置され
ており、さらにその前方ないし後方には薬液槽とリンス
槽の間でキャリア２０を移送するロボットが配備されて
いる。

かかる構成で、給気ファン４．排気ファン７を運転すれ
ば、クリーンルームの室内から取り込んだクリーンエア
を高性能フィルタ３で更に清浄化したダウンフロー気流
Ａが薬液槽２に向けてチャンバ空間１ａを流下する。そ
してダウンフロー気流Ａが薬液槽２の上面に到達すると
、その上面周域に開口する吸引フード１３の吸気口１４
へ高速吸込気流Ｃとなって流れ込み、ここから排気風胴
１２．排気ダウンフロー６を経て系外に排気される。ま
た、ダウンフロー気流Ａの一部はチャンバｌの背後に開
口した排気口５を通じて排気される。なお、前記した給
気ファン４．排気ファン７は、例えばインバータ制御に
より駆動モータを適正な速度で運転制御するようにして
いる。

ここで、薬液槽２に収容した薬液２２をヒータ２ａによ
り加熱昇温すると、薬液槽２の液面より立ち昇る薬液ベ
ーパが発生するようになる。そして、この薬液ベーパは
上方から流下するダウンフロー気ｆｉＡに抑えこまれて
チャンバ空間１ａへ殆ど拡散逸出することなく、かつ前
記した高速吸込気流Ｃによる誘引作用により薬液槽２の
上面に出たところで直ちに吸引フード１３の吸気口１４
に吸い込まれるようになる。なお、吸引フード１３に吸
い込まれずにチャンバ空間１ａに漏出した僅かな量のベ
ーノイはダウンフロー気流Ａとともに背面側の排気口５
を通じて排気される。

これにより、少ない排気風量で薬液槽２から発生する薬
液ベーパをクリーンルーム室内に漏出させることなく系
外に排気処理できる。なお発明者の実験によれば、排気
風量は第７図の例と同様に第６図の在来方式と比べて１
／３程度に減量できることが確かめられている。また、
吸引フード１３における高速吸込気流Ｃの風速は２〜４
ｍ／３ｅＣ好ましくは３ｍ／ｓｅｃ程度に設定するのが
よい。

さらに、送風状態でロボット操作により薬液槽２に対し
半導体ウェハ２０を搭載したキャリア２１を上下させた
場合の気流に与える影響を調べた結果でも、ダウンフロ
ー気流Ａ、および高速吸込気流Ｃの乱れは殆ど発生せず
、ドラフト機能に支障のないことが６１認されている。

また、薬液槽２への薬液補給は供給管１６を通して行わ
れる。この場合に、図示例のように吸引フード１３の外
周を迂回して薬液供給管１６を配管したことにより、薬
液槽２と吸引フード１３の吸気口１４との間に余分な配
管スペースを確保する必要がなく、かつ薬液供給管１６
を点槍する場合でも、その都度吸引フード１３を取り外
すことな（メンテナンス作業を進めることができる。

次に、薬液の濃縮処理に通用したクリーンドラフトチャ
ンバの実施例を第３図ないし第５図で説明する。この実
施例では、薬液＋！２の内部には第５図のように行列配
置に並べて複数の蒸発皿１１が配備されており、さらに
薬液槽２に対しては第１図と同様に薬液槽２の上面周域
に吸引フード１３を配備している他、吸引フード１３の
後段側には排気風胴１２との間にトラップ２３が設置さ
れている。

ここで、前記の蒸発皿１１は、第４図に示すように薬液
に対する耐蝕性の高い白金、もしくはテフロン製の皿１
１ａの外周を例えばニッケル製のケースｌｌｂで囲み、
その内部に薬液加熱用ヒータｌｌｃを一体に組み込んで
構成したものである。なお、ケースｌｌｂ内には皿１１
ａの温度検出用センサ、ないしサーモスタンド（図示せ
ず）を組み込んでヒータを１ｆｆｉ電制御し、蒸発皿に
収容した薬液が突発的に／！ｌ１ｌＲシ溢れ出るトラブ
ルの発生を防止するようにしている。

また、トラップ２３は排気流中に発生した薬液成分の結
晶生成物、例えば弗化アンモニウムの結晶を分離捕集す
るものであり、その膨張室の底部には冷却水２４を溜め
て排気ガス流を冷却し、結晶化。

および結晶生成物の捕集効率を高めるようにしている。

このトラップ２３の設置により結晶生成物が排気流から
分離捕集され、下流側の排気ダクト内に結晶生成物が付
着堆積するのを防止できる。なお、トラップ２３は定期
的に洗浄水で洗浄して捕集した結晶生成物を排除する。

かかる構成で、第５図のように薬液槽２の中に複数の蒸
発皿１１を行列配置に並べ、ヒータ通電により各蒸発皿
内に収容した薬液試料を加熱して濃縮すると、この濃縮
処理過程で各蒸発皿１１から発生した薬液ベーパはその
まま薬液槽内を上昇し、第１図で説明したように薬液槽
２の上面に達したところで高速吸込気流Ｃの誘引作用を
受けて吸引フード１３に吸い込まれる。また、吸引フー
ド１３に吸い込まれた後、さらに後段のトラップ２３で
結晶生成物が分離捕集され、排気ダクト６を通じて系外
に排気される。

これにより、蒸発皿１１に収容した薬液試料は、周囲か
らの塵埃によるコンタミネーション、並びにチャンバ内
を流れる気流の影響を受けることもなく、かつ各蒸発皿
１１の相互間で薬液ベーパによる干渉汚染のおそれなし
に、同時に複数の蒸発皿で薬液試料の濃縮処理を進める
ことができる。

、なお、前記したトラップ２３は、第１図の実施例にも
適用することができることは勿論である。

〔発明の効果〕

本発明によるクリーンドラフトチャンバは、以上説明し
たように構成されているで、次記の効果を奏する。

＋１１半導体ウェハなどの薬液処理、並びに半導体用薬
液の濃縮処理を行うクリーンドラフトチャンバを対象に
、系外への排気風量の減量化を図りつつ、しかも同じク
リーンドラフトチャンバに配備した薬液槽の相互間、な
いしは同じ薬液槽内に並べた薬液濃縮用の蒸発皿の相互
間で干渉汚染が発生するのを良好に防止できてその信軒
性の向上が図れる。これにより第７図に示した従来構造
での問題点を解消できる。

（２）そして、吸引フードに対しその吸気口を全周域に
開口することにより、吸引フードへの吸込気流による薬
液ベーパの誘引作用をより効果的に機能させることがで
きる。

（３）また、吸引フードの後段にトラップを組合せたこ
とにより、排気流中に生成した薬液成分の結晶生成物を
分離捕集して下流側の排気ダクトに結晶生成が付着堆積
するのを防止できる。

（４）さらに、薬液槽に対する薬液供給管を、吸引フー
ドの外周を迂回して薬液槽の上面に引込み配管したこと
で、薬液槽と吸引フードとの間に余分な配管スペースを
確保する必要がなく、かつ薬液供給管のメンテナンス作
業を容品に進めることができる。

（５）一方、薬液の濃縮処理を行う際には、薬液ベーパ
の干渉汚染のおそれなしに、同じ薬液槽内に値数の蒸発
皿を行列配置に並べて同時に濃縮処理を行うことができ
る。

（６）また、蒸発皿について、各蒸発皿ごとに薬液加熱
ヒータを一体に組み込んで構成したことにより、蒸発皿
に収容した薬液を個別に温度管理して薬液試料が突発沸
騰するなどのトラブル発生を未然に防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図は本発明の実施例を示すものであり
、第１図は薬液処理用クリーンドラフトチャンバの全体
構成図、第２図は第１図における吸引フードの断面図、
第３図は薬液濃縮処理用クリーンドラフトチャンバの全
体構成図、第４図は蒸発皿の構造断面図、第５図は薬液
槽内に並べた蒸発皿の配置平面図、第６図、第７図はそ
れぞれ従来におけるクリーンドラフトチャンバの構成図
、第８図は第７図のクリーンドラフトチャンバで行う薬
液濃縮処理の状態図である。図において、１：クリーン
ドラフトチャンバ、２；薬２＆　［，３：高性能フィル
タ、４：給気ファン、６：排気ダクト、７：排気ファン
、１１：蒸発皿１ｌｃ　　：ヒータ、１３：吸引フード
、１４：吸気口、１６：薬液供給管、２０；半導体ウェ
ハ、２１：キャリア、２２：Ｓ液、２３：トラップ、Ａ
；ダウンフロー気流、Ｃ：高速吸込気流。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）クリーンルームの室内に据付けて半導体ウェハなど
   の薬液処理、もしくは半導体用薬液の濃縮処理を行うク
   リーンドラフトチャンバであり、チャンバ内に設置の薬
   液槽に対し、上方より清浄化したダウンフロー気流を送
   風する給気系と、薬液槽から発生する薬液ベーパをダウ
   ンフロー気流に包み込んで系外に排気する排気系とを備
   えたものにおいて、チャンバ内に設置した各薬液槽ごと
   に、薬液槽の上面周域を包囲して排気系に連通する吸引
   フードを配備し、かつ該吸引フードの内周側に薬液槽の
   上面に臨む吸気口を開口したことを特徴とするクリーン
   ドラフトチャンバ。 ２）請求項１に記載のクリーンドラフトチャンバにおい
   て、吸気口が吸込フードの全周域に開口していることを
   特徴とするクリーンドラフトチャンバ。 ３）請求項１に記載のクリーンドラフトチャンバにおい
   て、吸引フードの後段に排気流から薬液成分の結晶生成
   物を分離捕集するトラップを設けたことを特徴とするク
   リーンドラフトチャンバ。 ４）請求項１に記載のクリーンドラフトチャンバにおい
   て、薬液槽に配管した薬液供給管が吸引フードの外周を
   迂回して薬液槽の上面に引込み配管されていることを特
   徴とするクリーンドラフトチャンバ。 ５）請求項１に記載のクリーンドラフトチャンバにおい
   て、薬液濃縮処理を行う薬液槽が個々に薬液を収容する
   蒸発皿を備えていることを特徴とするクリーンドラフト
   チャンバ。 ６）請求項５に記載のクリーンドラフトチャンバにおい
   て、蒸発皿が個々に薬液加熱ヒータを装備していること
   を特徴とするクリーンドラフトチャンバ。