特許 5755845 処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5755845

(24)【登録日】2015年6月5日

(45)【発行日】2015年7月29日

(54)【発明の名称】処理装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/304 20060101AFI20150709BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/304 643A

   H01L21/304 648L

【請求項の数】2

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2010-136477(P2010-136477)

(22)【出願日】2010年6月15日

(65)【公開番号】特開2012-4245(P2012-4245A)

(43)【公開日】2012年1月5日

【審査請求日】2013年5月10日

(73)【特許権者】

【識別番号】000134051

【氏名又は名称】株式会社ディスコ

(74)【代理人】

【識別番号】100089118

【弁理士】

【氏名又は名称】酒井 宏明

(72)【発明者】

【氏名】田尻 一隆

(72)【発明者】

【氏名】藤田 敦史

(72)【発明者】

【氏名】吉田 幹

【審査官】 ▲高▼須 甲斐

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０７−２０１７９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−１４８２９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−３１５６７３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

鉛直方向を回転軸としてワークを回転可能に保持する保持テーブルと、該保持テーブルに保持されたワークに液体を供給する液体供給手段と、該保持テーブルと該液体供給手段とを囲む処理チャンバーと、を有する処理装置であって、
該処理チャンバーの下部に下端が接続され該処理チャンバーの上部に上端が接続された循環経路と、
該循環経路の上端から気体を取り込んで該処理チャンバー内の該保持テーブルの上面よりも上方から下方へ向けて流し、該処理チャンバー内にダウンフローを発生させる気流発生手段と、
該循環経路内において対向する側壁へ向けて分離用板が互い違いに配設され、ジグザグ状に回り込むような気体の流れとし、ダウンフローを発生させる気体に含まれるミストを気体から分離させて滴下させるミスト分離手段と、
該循環経路内において該ミストが滴下される滴下方向に配設され、該ミスト分離手段によって分離されて滴下され、液化したミストを回収する廃液口と、を有し、
ダウンフローを発生させる気体を該処理チャンバーと該循環経路との間で、該気流発生手段と該ミスト分離手段とを介して閉空間で循環させることを特徴とする処理装置。

【請求項2】

該循環経路内において該ミスト分離手段の上方に配設され、ダウンフローを発生させる気体の湿度を調整する湿度調整手段を有し、
ダウンフローを発生させる気体を該処理チャンバーと該循環経路との間で、該気流発生手段と該ミスト分離手段と該湿度調整手段とを介して循環させることを特徴とする請求項１に記載の処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は処理装置に関し、さらに詳しくは、回転させたワークに洗浄水を供給して洗浄する処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、半導体デバイスの製造工程においては、半導体ウェーハの表面に格子状に配列された多数の領域にＩＣ、ＬＳＩ等を作り込み、各領域を区画する分割予定ライン（切断ライン）に沿ってダイシングすることにより、個々の半導体チップに分割している。その後、分割された半導体チップは、洗浄装置で洗浄される。

【0003】

この洗浄装置としては、ケーシング内の洗浄室に設けたスピンナテーブルに半導体ウェーハを保持し、ケーシングの上方を遮蔽体で閉塞した状態で、スピンナテーブルを回転させ、半導体ウェーハの上面に洗浄水を供給するものがある。このような洗浄装置では、洗浄室内にダウンフローを発生させてスピンナテーブルから巻き起こった汚れた噴霧が洗浄室外へ広がることを防止することが求められる。しかし、単純に洗浄室に天井を設けるだけでは、天井に付着した水滴が滴下して半導体ウェーハに再付着する問題もある。そこで、洗浄室内のスピンナテーブルの上方にエアブロワを配置し、このエアブロワから下向きかつスピンナテーブルの回転方向に沿った方向に空気を噴出させて、発生するミストを下方に押さえ込み、さらに、ケーシングの下部に接続した排気管からミストを外部に排出するようにした洗浄装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００９−２６００９４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記の洗浄装置では、スピンナテーブルから巻き起こった噴霧が洗浄装置の洗浄室外へ広がることを防止することができるものの、従来の排気機構に加えてブロー機構が必要となり機構的に複雑となっており、改善が求められていた。

【0006】

この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ダウンフローを発生させるための機構を簡素化した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】

【0007】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、鉛直方向を回転軸としてワークを回転可能に保持する保持テーブルと、該保持テーブルに保持されたワークに液体を供給する液体供給手段と、該保持テーブルと該液体供給手段とを囲む処理チャンバーと、を有する処理装置であって、該処理チャンバーの下部に下端が接続され該処理チャンバーの上部に上端が接続された循環経路と、該循環経路の上端から気体を取り込んで該処理チャンバー内の該保持テーブルの上面よりも上方から下方へ向けて流し、該処理チャンバー内にダウンフローを発生させる気流発生手段と、該循環経路内において対向する側壁へ向けて分離用板が互い違いに配設され、ジグザグ状に回り込むような気体の流れとし、ダウンフローを発生させる気体に含まれるミストを気体から分離させて滴下させるミスト分離手段と、該循環経路内において該ミストが滴下される滴下方向に配設され、該ミスト分離手段によって分離されて滴下され、液化したミストを回収する廃液口と、を有し、ダウンフローを発生させる気体を該処理チャンバーと該循環経路との間で、該気流発生手段と該ミスト分離手段とを介して閉空間で循環させることを特徴とする。

【0008】

また、この発明にかかる処理装置は、上記の発明において、該循環経路内において該ミスト分離手段の上方に配設され、ダウンフローを発生させる気体の湿度を調整する湿度調整手段を有し、ダウンフローを発生させる気体を該処理チャンバーと該循環経路との間で、該気流発生手段と該ミスト分離手段と該湿度調整手段とを介して循環させることを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

この発明によれば、処理チャンバー内にクリーンな状態でダウンフローを発生させるために、排気機構を用いずに、気流発生手段のみを用いた簡素化された処理装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、この発明の実施の形態に係る処理装置の斜視図である。

【図2】図２は、この発明の実施の形態に係る処理装置の分解斜視図である。

【図3】図３は、この発明の実施の形態に係る処理装置を下部筐体と上部筐体と循環経路部材とに分解した状態を示す分解斜視図である。

【図4】図４は、図１のIV−IV断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下に、本発明の実施の形態に係る処理装置について図面を参照して説明する。この処理装置は、ワークとしての半導体ウェーハを洗浄する処理装置（洗浄装置）に本発明を適用したものである。

【0012】

図１に示すように、この実施の形態に係る処理装置１は、処理チャンバー１００と、この処理チャンバー１００に連通するように処理チャンバー１００の側部に設けられた循環経路部材２００と、を備えて構成されている。

【0013】

図２に示すように、処理チャンバー１００は、略直方体形状の下部筐体１１０と、この下部筐体１１０に収納される気流制御板１２０と、回転軸部１３１が鉛直方向に沿うように設けられ、かつ半導体ウェーハＷを回転可能に保持する円板状の保持テーブル１３０と、保持テーブル１３０の上面に液体としての洗浄水を供給する液体供給手段１４０と、保持テーブル１３０の上方に配置される気流発生手段１５０と、この気流発生手段１５０を収納する上部筐体１６０と、を備える。

【0014】

図１および図２に示すように、下部筐体１１０の高さ方向の中間位置には、内部空間を上下に仕切るように仕切り板１１１が配設されている。下部筐体１１０の上端は、後述する上部筐体１６０の下端開口部１６１と接合される上部開口部１１５となっている。そして、下部筐体１１０における下部仕切り板１１１の上側の凹部空間が、チャンバー下部空間１１２となっている。また、この下部仕切り板１１１の中央には、保持テーブル１３０の回転軸部１３１が嵌合する回転軸挿入口１１３が開設されている。

【0015】

下部筐体１１０におけるチャンバー下部空間１１２の四方を囲む周壁１１４の一つには、上記循環経路部材２００の下端が接続される矩形状の排気口１１４Ａが開設されている。

【0016】

図２に示すように、気流制御板１２０の中央には、保持テーブル１３０の回転軸部１３１を嵌合する開口部１２１が開設されている。また、気流制御板１２０には、開口部１２１を取り囲む、開口部１２１と同心円の円弧に沿って複数の通気孔１２２が形成されている。図３および図４に示すように、この気流制御板１２０は、下部筐体１１０におけるチャンバー下部空間１１２を上下に区画するように、排気口１１４Ａの上縁よりも上に位置するように設けられている。

【0017】

通気孔１２２は、排気口１１４Ａから遠い領域から排気口１１４Ａに近づくに従って開口面積が漸次小さくなるように設定されている。このように、通気孔１２２の開口面積を設定したことにより、気流制御板１２０の全領域でほぼ均等に通気を行えるようになっている。

【0018】

図２〜４に示すように、保持テーブル１３０の周縁部には、半導体ウェーハＷを保持する複数のクランプ１３２が設けられている。保持テーブル１３０は、気流制御板１２０の開口部１２１に挿通される回転軸部１３１の上端に、回転自在に支持されている。

【0019】

また、この回転軸部１３１は、複数の筒状体を組み合わせたテレスコープ構造のような伸縮する機構を有している。この回転軸部１３１が伸びることにより、保持テーブル１３０はワークの受け渡し位置まで上昇可能となっている。また、回転軸部１３１を縮めることにより、保持テーブル１３０をチャンバー下部空間１１２内に設定された所定の洗浄位置まで下降させることができるようになっている。下部筐体１１０の仕切り板１１１の下方には、回転軸部１３１を伸縮させて保持テーブル１３０を昇降させるモータ等を有する図示しない昇降手段や、図示しない回転伝達機構を介して保持テーブル１３０の回転軸部１３１を回転駆動する、図示しないテーブル回転駆動手段等が配置されている。

【0020】

保持テーブル１３０は、上記のように回転軸部１３１の伸縮によって昇降するが、下降して洗浄位置に配置されたときに回転可能であればよい。したがって、保持テーブル１３０が洗浄位置に配置されたときに、図示しない回転伝達機構が保持テーブル１３０を回転軸部１３１に回転伝達可能に接続されるような構成としている。

【0021】

下部筐体１１０側には、保持テーブル１３０の保持面（上面）に保持された半導体ウェーハＷの上面に、洗浄水を噴出させる液体供給手段１４０が設けられている。ここで、洗浄水としては、純水、あるいは静電気防止のためにＣＯ_２入りの純水が用いられる。

【0022】

この液体供給手段１４０は、保持テーブル１３０の側方に配置された立ち上がり部１４１と、この立ち上がり部１４１の上端から保持テーブル１３０の保持面と平行をなす配管部１４２と、配管部１４２の先端が下向きに折り曲げられたノズル部１４２Ａとから構成されている。なお、図示はしていないが、下部筐体１１０における下部仕切り板１１１の下方には、洗浄水を液体供給手段１４０に供給するための洗浄水容器が配置され、図示しない配管を介して供給されるようになっている。また、立ち上がり部１４１は、回転駆動されて配管部１４２を揺動させて半導体ウェーハＷに対して洗浄水を均一に噴出できるようになっている。そして、配管部１４２は、保持テーブル１３０の昇降動作に伴い、干渉しない退避位置へ移動するように設定されている。

【0023】

図４に示すように、気流発生手段１５０は、ファン回転駆動手段（図示省略する）で回転されるファン１５１と、このファン１５１を収納するユニットケーシング１５２と、このユニットケーシング１５２におけるファン１５１よりも下流側に配置されたフィルター１５３と、を備えて構成されている。なお、ユニットケーシング１５２は、上部筐体１６０の下流端に嵌合されている。

【0024】

本実施の形態では、フィルター１５３として、ＨＥＰＡフィルターを用いている。このＨＥＰＡフィルターは、定格流量で粒径が０．３μｍの粒子に対して９９．９７％以上の粒子捕集率を持ち、かつ初期圧力損出が２４５Ｐａ以下の性能を持つエアフィルターである。

【0025】

図２〜４に示すように、上部筐体１６０は、下部筐体１１０の上端部の上部開口部１１５と突き合わせて接合される下端開口部１６１を備え気流発生手段収納部１６２と、この気流発生手段収納部１６２の上に連通する吸気側接続部１６４と、を備えて構成されている。気流発生手段収納部１６２には、気流発生手段１５０が収納されている。この上部筐体１６０の内部は、チャンバー上部空間１６３となっている。

【0026】

図４に示すように、これら気流発生手段収納部１６２とこの吸気側接続部１６４は、隔壁１６５を介して区画されているが、隔壁１６５の中央に形成した開口部１６５Ａを介して連通している。そして、この吸気側接続部１６４の一側面には、循環経路部材２００の上部開口部２１２が接続される吸気側開口部１６６が形成されている。なお、この吸気側開口部１６６は、上部筐体１６０における、下部筐体１１０に形成された排気口１１４Ａと同じ側に形成されている。

【0027】

図１〜３に示すように、上部筐体１６０における気流発生手段収納部１６２における側壁のうち、上記吸気側開口部１６６と異なる側の側壁には、気流発生手段１５０の装着位置の下側にワーク出し入れ口１６７が開設されている。

【0028】

処理チャンバー１００においては、チャンバー下部空間１１２とチャンバー上部空間１６３とでチャンバー内空間を形成している。

【0029】

図１〜４に示すように、循環経路部材２００は、底部に廃液口２１３が形成された略角筒形状の部材本体２１０と、廃液口２１３に連通するように部材本体２１０に接続された廃液排出管２２０と、を備える。

【0030】

図４に示すように、部材本体２１０の下部には、一側面側で開口する下部開口部２１１が形成されている。部材本体２１０の上部には、下部開口部２１１と同じ向きに開口する上部開口部２１２が形成されている。部材本体２１０の下部開口部２１１は、処理チャンバー１００の排気口１１４Ａに連通するように接続されている。また、部材本体２１０の上部開口部２１２は、処理チャンバー１００の吸気側開口部１６６と連通するように接続されている。

【0031】

また、部材本体２１０における下部開口部２１１より上方には、ミスト分離手段２３０が設けられている。さらに、部材本体２１０におけるミスト分離手段２３０上方には、湿度調整手段２４０が設けられている。

【0032】

図４に示すように、ミスト分離手段２３０は、部材本体２１０内において対向する側壁へ向けて分離用板２３１，２３２を互い違いに設けたものである。湿度調整手段２４０は、周知の加湿器や除湿器等を備えたものを適用することができる。

【0033】

次に、この処理装置１の作用・動作について説明する。ワーク出し入れ口１６７から、ダイシングが施された半導体ウェーハＷを保持テーブル１３０の上に載置し、クランプ１３２で保持させる。そして、図示しない遮蔽手段によりワーク出し入れ口１６７を閉塞する。なお、この段階では、半導体ウェーハＷは、分割されたチップが粘着テープ等により一体的に保持されている形態である。

【0034】

次いで、保持テーブル１３０を所定の洗浄位置まで下降させた後、図示しないファン回転駆動手段により、気流発生手段１５０のファン１５１を回転させてダウンフローを発生させる。そして、図示しないテーブル回転駆動手段により回転軸部１３１を介して保持テーブル１３０を回転させる。同時に、液体供給手段１４０は、立ち上がり部１４１が回転駆動されて配管部１４２を揺動させながらノズル部１４２Ａから洗浄水を半導体ウェーハＷへ向けて噴射する。

【0035】

ノズル部１４２Ａから噴射された洗浄水は、半導体ウェーハＷを洗浄し、粉塵等を含んだ状態で気流制御板１２０の通気孔１２２を通った後、仕切り板１１１上を流れて循環経路部材２００の廃液口２１３を介して廃液排出管２２０へ排出される。気流発生手段１５０のファン１５１から破線の矢印Ａ１で示すようなダウンフローが発生することにより、保持テーブル１３０から巻き上げられそうになるミストの混じった空気を下方へ搬送することができる。

【0036】

保持テーブル１３０の側方を抜ける空気の流れ（破線の矢印Ａ２で示す）は、気流制御板１２０を通って排気口１１４Ａ側へ向かう空気の流れ（破線の矢印Ａ３で示す）となる。ここで、気流制御板１２０に形成された通気孔１２２は、排気口１１４Ａに近くなるほど小さくなるように設定されているため、排気口１１４Ａに近接した領域を通過する空気の流れが多くなることを防止でき、気流制御板１２０全体に亘り均等に空気が通過させることができる。

【0037】

気流制御板１２０を通過した空気の流れ（破線の矢印Ａ３で示す）は、排気口１１４Ａ側へ搬送され、循環経路部材２００の下部開口部２１１より循環経路部材２００内へ流通される。この下部開口部２１１より導入された空気の流れ（破線の矢印Ａ４で示す）は、ミスト分離手段２３０へ導かれる。

【0038】

ミスト分離手段２３０では、互いに対向する側壁へ向けて互い違いに設けられた分離用板２３１，２３２をジグザグ状に回り込むような空気の流れ（破線の矢印Ａ５で示す）とすることでミストを分離して滴下させることで、循環経路部材２００の下端の廃液口２１３を介して廃液排出管２２０へ排出することができる。

【0039】

ミスト分離手段２３０で洗浄液のミストが分離された空気の流れ（破線の矢印Ａ６で示す）は、湿度調整手段２４０を通過することで湿度調整が行われて、適切な湿度の空気の流れ（矢印Ａ７で示す）となる。なお、湿度調整手段２４０は、周知の加湿器や除湿器等を備えおり、湿度調整手段２４０を通過する空気の湿度を検出することにより自動的に所定の湿度になるように加湿または除湿が行われるようになっている。

【0040】

湿度調整手段２４０を通過した空気の流れ（矢印Ａ７で示す）は、ファン１５１による吸引作用により、隔壁１６５に形成した開口部１６５Ａを通過する空気の流れ（矢印Ａ８で示す）となって吸引され、フィルター１５３を経てダウンフロー（矢印Ａ１で示す）となる。半導体ウェーハＷに向けて吹き付けられる空気の流れ（矢印Ａ１で示す）は、フィルター１５３を通過することで微細な塵が捕捉されるため、清浄な空気の流れとなり、半導体ウェーハＷに塵等が付着することを防止できる。

【0041】

この処理装置１では、洗浄工程が所定時間経過した後、洗浄水の供給を停止し、保持テーブル１３０の回転を継続して遠心力により半導体ウェーハＷから洗浄水を吹き飛ばし、さらに乾燥させることができる。

【0042】

このようにして、半導体ウェーハＷの洗浄・乾燥が終了した後は、再度保持テーブル１３０を上昇させて、ワーク出し入れ口１６７から半導体ウェーハＷを取り出せばよい。

【0043】

この実施の形態に係る処理装置１では、ダウンフローを発生させるための機構が気流発生手段１５０だけでよく、循環経路部材２００を介して空気を循環させることができ、従来よりも簡素化した構成とすることができる。

【0044】

また、通常、ＨＥＰＡフィルターを用いた場合、外気の環境によってフィルター１５３の寿命が異なるが、この実施の形態に係る処理装置１のように、気体を循環使用することにより、外気の環境に影響されずに安定してフィルター１５３の長寿命使用が可能となる。

【0045】

さらに、ミスト分離手段２３０を循環経路部材２００内に配置することでミストを分離し、ミスト分離手段２３０で分離された洗浄水を排出することで、気体（空気）を循環させることが可能となり、別途、排気手段を必要としない構成となっている。

【0046】

この実施の形態に係る処理装置１では、上記のように気体を循環させるため、湿度の調整が容易になり、湿度を調整することで洗浄乾燥時の静電気の発生を抑えることができる。因みに、湿度は５５％以上で静電気の発生を抑制することに有効であり、好ましくは、６０％前後であることが好ましい。

【0047】

さらに、この実施の形態に係る処理装置１では、面内で均一な吸引排気を行う気流制御板１２０を用いているため、保持テーブル１３０の側方を抜ける空気の流れ（図４において矢印Ａ５で示す）を均一化でき、局所的にミスト状の洗浄液や微細な塵等が半導体ウェーハＷの上方へ舞い上げられることを防止できる。したがって、半導体ウェーハＷに再度塵等が付着することを防止できる。

【0048】

（その他の実施の形態）
以上、この発明の実施の形態について説明したが、上記の実施の形態の開示の一部をなす論述および図面はこの発明を限定するものではない。この開示から当業者に様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。

【0049】

例えば、上記の実施の形態に処理装置１は、スピン洗浄機にこの発明を適用したが、半導体ウェーハＷ等の上に均一に保護膜をコーティングするための保護膜スピンコーター等にこの発明を適用することも可能である。このように保護膜スピンコーター等にこの発明を適用する場合には、湿度調整手段を備えない構成としてもよい。

【0050】

なお、上記の実施の形態では、半導体ウェーハＷとして、例えばシリコンウェーハ（Ｓｉ）、ガリウムヒ素ウェーハ（ＧａＡｓ）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）等を挙げることができる。また、ワークとしては、半導体ウェーハの他に、半導体製品のパッケージ、セラミック、ガラス、サファイア（Ａｌ_２Ｏ_２）系の無機材料基板、液晶ディスプレイドライバ等の各種電子部品、板状金属や樹脂の延性材料等の各種加工材料を挙げることができる。

【0051】

また、この実施の形態に係る処理装置１は、保持テーブル１３０で洗浄・乾燥を行うようにしたが、少なくとも洗浄できる構成であれば、これに限定されるものではない。

【0052】

さらに、上記の実施の形態では、保持テーブル１３０が洗浄位置に配置されたときに回転可能となる構成であるが、保持テーブル１３０の昇降動作にかかわらず、常に回転伝達機構が回転駆動手段の回転を回転軸部１３１に伝達するような構成であってもよい。

【0053】

また、上記の実施の形態では、保持テーブル１３０の回転軸部１３１を複数の筒状体を組み合わせたテレスコープ構造で伸縮する機構としたが、これに限定されるものでない。

【0054】

さらに、上記の実施の形態では、循環経路部材２００を処理チャンバー１００に取り付けた構造であるが、筐体内に処理チャンバーと循環経路を区画した構造としても勿論よい。

【0055】

また、上記の実施の形態では、フィルター１５３として、ＨＥＰＡフィルターを用いたが、ＵＬＰＡ（Ultra Low Penetration Air Filter）フィルターを適用してもよいし、その他の各種フィルターを適用することができる。

【0056】

さらに、上記の実施の形態では、ミスト分離手段２３０が、部材本体２１０内において対向する側壁へ向けて分離用板２３１，２３２を互い違いに設けた構成としたが、ミストを分離できる機能を有するものであれば、これに限定されるものではない。

【産業上の利用可能性】

【0057】

以上のように、本発明にかかる処理装置は、半導体ウェーハＷ等のワークの洗浄、乾燥、保護膜スピンコーターとして有用であり、特に、ダイシング後の半導体ウェーハＷの洗浄に適している。

【符号の説明】

【0058】

１ 処理装置
１００ 処理チャンバー
１１０ 下部筐体
１１１ 仕切り板
１１２ チャンバー下部空間
１１４Ａ 排気口
１２０ 気流制御板
１２２ 通気孔
１３０ 保持テーブル
１３１ 回転軸部
１３２ クランプ
１４０ 液体供給手段
１４２Ａ ノズル部
１５０ 気流発生手段
１５１ ファン
１５３ フィルター
１６０ 上部筐体
１６３ チャンバー上部空間
１６４ 吸気側接続部
１６５Ａ 開口部
１６６ 吸気側開口部
１６７ ワーク出し入れ口
２００ 循環経路部材
２１１ 下部開口部
２１２ 上部開口部
２１３ 廃液口
２３０ ミスト分離手段
２４０ 湿度調整手段

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】