半導体製造装置の洗浄装置
【課題】使用済みスチームを拡散させることなく効率よく回収することができる半導体製造装置の洗浄装置を提供する。
【解決手段】純水スチーム生成容器１２と、スチーム供給管１７及びスチーム回収管１８からなる洗浄ノズル１６を有する半導体製造装置の洗浄装置１０のスチーム供給管１７の先端部に、スチーム供給口１９から噴射され、洗浄対象物３０に衝突した使用済み純水スチームが、スチーム供給管１７の先端部の外形表面に沿った流れを形成するような凸状の湾曲面１７ａが形成される。
【解決手段】純水スチーム生成容器１２と、スチーム供給管１７及びスチーム回収管１８からなる洗浄ノズル１６を有する半導体製造装置の洗浄装置１０のスチーム供給管１７の先端部に、スチーム供給口１９から噴射され、洗浄対象物３０に衝突した使用済み純水スチームが、スチーム供給管１７の先端部の外形表面に沿った流れを形成するような凸状の湾曲面１７ａが形成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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半導体製造装置のチャンバ内を洗浄する半導体製造装置の洗浄装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
成膜装置、エッチング装置をはじめとする半導体製造装置においては、処理対象基板である半導体ウエハに所定の処理を施す際、処理室（チャンバ）内が堆積物やパーティクルによって汚染されることがある。このため、定期的又は必要に応じてチャンバ内構成部材の洗浄が行われている。
【０００３】
このような半導体製造装置のチャンバ内構成部材を洗浄する技術として、例えば、構成部材をチャンバから取り出し、有機溶剤を用いた化学洗浄を行い、次いでブラスト装置を用いた物理洗浄を行い、その後、純水を用いた超音波洗浄を行うものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
しかしながら、このような洗浄技術は、チャンバから容易に取り外すことができない構成部材に適用することができず、容易に取り出すことができない構成部材についてはワイパー（ウエス）を用いて拭き取り洗浄するか、又は洗浄しないでそのまま長期間使用することが行われていた。
【０００５】
ところで、ワイパーによる拭き取り洗浄を採用するにしても、チャンバ内には、ワイパーが届き難い部分があり、かかる部分の構成部材を洗浄することはできない。また、ワイパーによっては、その製造過程又は保管過程で金属等が付着して汚染したものがあり、汚染したワイパーを用いることによって、ワイパーに付着した金属等によって却ってチャンバ内構成部材を汚染させる虞がある。例えば、ポリプロピレン、ポリエステル、セルロース等からなるワイパーが、例えば、製造過程で使用される薬剤から混入する銅（Ｃｕ）、保管過程で付着するナトリウム（Ｎａ）等によって汚染されているというデータがあり、このようなワイパーを用いて拭き取り洗浄を行うと、二次汚染の原因ともなる。
【０００６】
そこで、近年、ワイパーを使用することなく、且つチャンバから取り外すことなくチャンバ内構成部材を洗浄することができるスチーム洗浄装置が開発されている。
【０００７】
図７は、このようなスチーム洗浄装置の洗浄ノズル先端部を示す模式図である。
【０００８】
図７において、この洗浄ノズル７０は、スチーム供給ノズル７１と、該スチーム供給ノズル７１の外周部に、同心状に吸引ノズル７２を設けて二重管構造としたものである。スチーム供給ノズル７１の先端部から噴射され、洗浄対象物としての、例えば静電チャック７３に衝突し、デポ等の堆積物７５を剥離した使用済みスチーム７４は、剥離した堆積物７５及び雰囲気ガス７６と共に、吸引ノズル７２によって吸引、回収される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−２７３０７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、このような従来のスチーム洗浄装置には、使用済みスチーム７４及びデポ等の堆積物７５の回収効率が低く、これらがチャンバ内に残留するという問題がある。また、使用済みスチーム７４及びデポ等の堆積物７５の回収率を向上させるために、洗浄ノズル７０の先端部を洗浄対象物７３に近づけすぎると、洗浄ノズル７０の先端部が洗浄対象物７３に衝突し、これによって、洗浄対象物７３に傷がつくという問題もある。
【００１１】
本発明の目的は、使用済みスチームを拡散させることなく効率よく回収することができる半導体製造装置の洗浄装置を提供することにある。
【００１２】
また、本発明の他の目的は、洗浄対象物に傷をつけることがない半導体製造装置の洗浄装置を提供することにある。
【００１３】
また、本発明の別の目的は、洗浄対象物に固着している汚れであっても剥離させて回収することができる半導体製造装置の洗浄装置を提供することにある。
【００１４】
また、本発明のさらに別の目的は、洗浄時間を短縮できる半導体製造装置の洗浄装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するために、請求項１記載の半導体製造装置の洗浄装置は、純水スチームを半導体製造装置の洗浄対象物に供給するスチーム供給管と、該スチーム供給管の先端部に設けられ、前記純水スチームを前記洗浄対象物に向けて噴射するスチーム供給口と、前記スチーム供給管とは二重管構造を形成し、前記スチーム供給管の外周部に形成される断面環状の流路によって使用済みの純水スチームを回収するスチーム回収管と、該スチーム回収管の先端部に設けられ、前記スチーム供給口の外周部に開口するスチーム回収口と、を有し、前記スチーム供給管の先端部は、前記スチーム供給口から噴射され、前記洗浄対象物に衝突した前記使用済み純水スチームが該スチーム供給管の先端部の外形表面に沿った流れを形成するような凸状の湾曲面を有することを特徴とする。
【００１６】
請求項２記載の半導体製造装置の洗浄装置は、請求項１記載の半導体製造装置の洗浄装置において、前記湾曲面における曲率半径Ｒは、５〜１００ｍｍであることを特徴とする。
【００１７】
請求項３記載の半導体製造装置の洗浄装置は、請求項１又は２記載の半導体製造装置の洗浄装置において、前記湾曲面の曲率が変化する変曲部は、前記スチーム回収管に覆われていることを特徴とする。
【００１８】
請求項４記載の半導体製造装置の洗浄装置は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の半導体製造装置の洗浄装置において、前記スチーム回収口の内側に、前記使用済み純水スチームの前記スチーム供給管先端部の前記湾曲面に沿った流れを助長するガイド部が設けられていることを特徴とする。
【００１９】
請求項５記載の半導体製造装置の洗浄装置は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の半導体製造装置の洗浄装置において、前記スチーム供給管の先端部、及び前記スチーム回収管の先端部は、耐熱性樹脂で形成されていることを特徴とする。
【００２０】
請求項６記載の半導体製造装置の洗浄装置は、請求項５記載の半導体製造装置の洗浄装置において、前記耐熱性樹脂は、全芳香族ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、パーフルオロアルコキシルアルカン（ＰＦＡ）、又はポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）であることを特徴とする。
【００２１】
請求項７記載の半導体製造装置の洗浄装置は、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の半導体製造装置の洗浄装置において、前記スチーム回収管の先端部と、前記洗浄対象物の表面との間に所定の隙間を形成するための突起が設けられていることを特徴とする。
【００２２】
請求項８記載の半導体製造装置の洗浄装置は、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の半導体製造装置の洗浄装置において、前記スチーム供給管の先端部構造を、該スチーム供給管の先端部が前記洗浄対象物に対して近接及び離間するような可動構造としたことを特徴とする。
【００２３】
請求項９記載の半導体製造装置の洗浄装置は、請求項８記載の半導体製造装置の洗浄装置において、前記スチーム供給管の先端部に前記洗浄対象物に当接して汚れを掻き落とすエッジが設けられていることを特徴とする。
【００２４】
請求項１０記載の半導体製造装置の洗浄装置は、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の半導体製造装置の洗浄装置において、前記スチーム供給口及び前記スチーム回収口を有するスチーム洗浄ノズルが複数並設された広域洗浄面を有することを特徴とする。
【００２５】
請求項１１記載の半導体製造装置の洗浄装置は、請求項１０記載の半導体製造装置の洗浄装置において、前記広域洗浄面は、前記半導体製造装置における特定の洗浄対象物の露出表面を全てカバーすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
請求項１記載の半導体製造装置の洗浄装置によれば、スチーム供給管の先端部は、スチーム供給口から噴射され、洗浄対象物に衝突した使用済み純水スチームが該スチーム供給管先端部の外形表面に沿った流れを形成するような凸状の湾曲面を有するので、使用済み純水スチームがコアンダ効果によって、拡散することなく凸状の湾曲面の外径表面に沿って流れてスチーム回収管に流入する。従って、使用済み純水スチームを効率よく回収することができる。
【００２７】
請求項２記載の半導体製造装置の洗浄装置によれば、湾曲面における曲率半径Ｒは、５〜１００ｍｍであるので、使用済み純水スチームが湾曲面の外形表面に沿って流れるコアンダ効果がより大きくなり、使用済み純水スチームを効率よく回収することができる。
【００２８】
請求項３記載の半導体製造装置の洗浄装置によれば、湾曲面の曲率が変化する変曲部は、スチーム回収管に覆われているので、変曲部において湾曲面から剥離する使用済み純水スチームの拡散を防止して効率よく回収することができる。
【００２９】
請求項４記載の半導体製造装置の洗浄装置によれば、スチーム回収口の内側に、使用済み純水スチームの湾曲面に沿った流れを助長するガイド部が設けられているので、使用済みスチームの拡散を防止して効率よく回収することができる。
【００３０】
請求項５記載の半導体製造装置の洗浄装置によれば、スチーム供給管の先端部、及びスチーム回収管の先端部は、耐熱性樹脂で形成されているので、スチーム供給管の先端部又はスチーム回収管の先端部が洗浄対象物に接触しても洗浄対象物の損傷を回避することができる。
【００３１】
請求項７記載の半導体製造装置の洗浄装置によれば、スチーム回収管の先端部と、洗浄対象物の表面との間に所定の隙間を形成するための突起が設けられているので、スチーム回収管の先端部が洗浄対象物に接触することによる洗浄対象物の損傷を防止することができる。
【００３２】
請求項８記載の半導体製造装置の洗浄装置によれば、スチーム供給管の先端部構造を、該スチーム供給管の先端部が洗浄対象物に対して近接及び離間するような可動構造としたので、例えば、純水スチームをパルス的に供給することによってスチーム供給管の先端部が洗浄対象物に対して近接、離間を繰り返す。このとき、スチーム供給管先端部に汚れを掻き取るエッジを設けることにより、該エッジが洗浄対象物表面をタッピングし、これによって洗浄対象物に固着している汚れを剥離することができる。
【００３３】
請求項１０記載の半導体製造装置の洗浄装置によれば、スチーム供給口及びスチーム回収口を有するスチーム洗浄ノズルが複数並設された広域洗浄面を有するので、洗浄効率が向上して洗浄時間を短縮することができる。
【００３４】
請求項１１記載の半導体製造装置の洗浄装置によれば、広域洗浄面は、半導体製造装置における特定の洗浄対象物の露出表面を全てカバーするので、特定の洗浄対象物の露出表面を、洗浄ノズルを移動することなく効率よく洗浄することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施の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である。
【図２】洗浄ノズルの先端部と洗浄対象物との位置関係を示す断面図である。
【図３】本実施の形態の変形例に係る半導体製造装置の洗浄装置の要部を示す断面図である。
【図４】本実施の形態の他の変形例に係る半導体製造装置の洗浄装置の要部を示す断面図である。
【図５】本実施の形態の別の変形例に係る半導体製造装置の洗浄装置の要部を示す断面図である。
【図６】図５における洗浄面を示す底面図である。
【図７】従来のスチーム洗浄装置の洗浄ノズル先端部を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳述する。
【００３７】
図１は、本発明の実施の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である。
【００３８】
図１において、半導体製造装置の洗浄装置１０は、ケース１１と、該ケース１１内に設けられた純水スチーム生成容器１２と、該純水スチーム生成容器１２に連結された純水タンク１３と、使用済み純水スチームを回収する回収容器１４と、該回収容器１４に連結されたバキュームクリーナ１５と、純水スチーム生成容器１２で生成された純水スチームを洗浄対象物の洗浄対象部位（以下、単に「洗浄対象物」という。）に供給し、使用済み純水スチームを回収容器１４に回収する洗浄ノズル１６と、ケース１１の上部に配置され、各構成要素の動作を制御する制御ユニット２１とから主として構成されている。
【００３９】
純水タンク１３は、純水スチームの生成源となる純水を貯留するためのタンクであり、純水を純水スチーム生成容器１２に供給する。
【００４０】
純水スチーム生成容器１２は、高温、高圧の純水スチームを生成、収容するため、例えばステンレス鋼等の金属で構成されており、純水又は純水スチームが接触する内壁面は、例えば耐熱性樹脂によってコーティングされている。耐熱性樹脂としては、例えば、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、パーフルオロアルコキシルアルカン（ＰＦＡ）等が好適に使用される。なお、樹脂コーティングに代えて電解研磨又は化学研磨処理を施しても良い。
【００４１】
純水スチーム生成容器１２内には、図示省略した電熱ヒータが設けられている。電熱ヒータは、純水スチーム生成容器１２内の下半分に位置するように、底部近傍に設けられている。電熱ヒータに給電するための給電部は、純水スチーム生成容器１２の上部から外部に導出されている。純水スチーム生成容器１２は、純水タンク１３から導入された純水を電熱ヒータで、例えば１５０℃程度まで加熱して純水スチームを生成する。
【００４２】
純水スチーム生成容器１２の上部には、後述するスチーム回収管１８とで二重管構造の洗浄ノズル１６を構成するスチーム供給管１７の一端が接続されている。スチーム供給管１７の他端には、純水スチームを洗浄対象物に向けて噴射するスチーム供給口１９が設けられている（後述する図２参照）。スチーム供給管１７は、可撓性部材、例えば、ＰＦＡで構成されており、その内部空間を純水スチームが流通する。純水スチームに金属イオン等の不純物が混入するのを避けるために、スチーム供給管１７の内壁面には、例えば、上述した純水スチーム生成容器１２の内壁面と同様の樹脂がコーティングされている。なお、樹脂がコーティングされた内壁面の外側には導電性部材からなる導電層が設けられており、この導電層は接地電位に接続されている。これによって、スチーム供給管１７内を流通する純水スチームの帯電を防止し、制御ユニット２１の誤作動等の事故を未然に防止することができる。
【００４３】
スチーム供給管１７の外周部には、スチーム回収管１８が設けられており、スチーム供給管１７とスチーム回収管１８とで二重管構造の洗浄ノズル１６が形成される。スチーム回収管１８の一端は回収容器１４に接続されており、他端は、スチーム供給管１７のスチーム供給口１９の周囲に開口し、使用済みスチームを回収するスチーム回収口２０となっている（後述する図２参照）。
【００４４】
スチーム回収管１８は、スチーム供給管１７と同様、可撓性材料で構成されており、二重管構造の洗浄ノズル１６としてフレキシブルに屈曲可能に形成されている。使用済み純水スチーム回収工程においても静電気の蓄積をなくすために、スチーム回収管１８は、導電材料によって形成することが好ましい。
【００４５】
図２は、洗浄ノズル１６の先端部と洗浄対象物３０との位置関係を示す断面図である。
【００４６】
図２において、洗浄ノズル１６はスチーム供給管１７と、該スチーム供給管１７の外周部に同心状に設けられたスチーム回収管１８とで構成されている。スチーム供給管１７のスチーム流路は、その先端部において、例えば３方に分岐しており、スチーム供給管１７の先端部には、３つのスチーム供給口１９が開口している。スチーム供給口１９が開口するスチーム供給管１７の先端部は、凸状の湾曲面１７ａを有している。湾曲面１７ａの曲率半径Ｒは、例えば１０ｍｍである。
【００４７】
湾曲面１７ａの曲率が変化する変曲部１７ｂは、スチーム回収管１８で覆われている。
【００４８】
スチーム回収管１８の先端部であるスチーム回収口２０の内壁面には、ガイド部１８ａが形成されている。ガイド部１８ａは、スチーム回収口２０の内壁面の端部を凸状に盛り上げて形成されている。
【００４９】
スチーム供給管１７は、純水スチーム生成容器１２で生成された純水スチームを流通させ、例えば３つのスチーム供給口１９から洗浄対象物３０に向けて噴射する。スチーム回収管１８は、スチーム供給管１７のスチーム供給口１９から噴射され、洗浄対象物３０に衝突してその表面に付着した汚れを剥離させた使用済み純水スチームをスチーム回収口２０から吸引し、回収容器１４に回収する。
【００５０】
回収容器１４は、回収された使用済み純水スチームを凝縮して水に戻して貯留する。バキュームクリーナ１５は、回収容器１４を介して使用済み純水スチームを回収するための吸引源となる。
【００５１】
バキュームクリーナ１５の入り口には、入り口側フィルタ２２が設けられている。入り口側フィルタ２２は洗浄対象物３０から剥離し、回収されたパーティクル等がバキュームクリーナ１５内に侵入するのを防止する。バキュームクリーナ１５の出口には、出口側フィルタ２３が設けられている。出口側フィルタ２３は、回収されたパーティクル等がクリンルーム内に侵入することを防止する。バキュームクリーナ１５の出口側の排気口２４は、図示省略したクリンルームの排気経路に接続可能に構成されている。
【００５２】
以下に、このような構成の半導体製造装置の洗浄装置１０の動作について説明する。
【００５３】
この洗浄装置１０を用いて半導体製造装置の、例えばチャンバ内構成部材を洗浄する際は、先ず、純水タンク１３から純水スチーム生成容器１２に純水を供給し、図示省略した電熱ヒータで純水を、例えば１５０℃まで加熱して純水スチームを生成して貯留する。
【００５４】
次に、スチーム供給管１７のスチーム供給口１９が開口する洗浄ノズル１６の先端部を洗浄対象物３０の洗浄面に近接させる。このとき、洗浄ノズル１６の先端部と洗浄対象物３０の表面との間隔は、例えば５ｍｍ以下とする。この状態で、スチーム供給管１７を介して純水スチームを供給し、スチーム供給口１９から洗浄対象物３０に向けて噴射する。
【００５５】
スチーム供給口１９から噴射され、洗浄対象物３０に衝突した純水スチームは、洗浄対象物３０の表面に付着したデポ等の堆積物（以下、「汚れ」という。）を剥離する。デポ等の汚れを剥離させた使用済み純水スチームは剥離した汚れを伴い、拡散することなく、コアンダ効果によって、スチーム供給管１７の先端部の湾曲面１７ａの外形表面に沿って流通し、スチーム回収口２０を経てスチーム回収管１８に流入して回収される。
【００５６】
使用済み純水スチーム及び洗浄対象物３０から剥離した汚れは、スチーム回収管１８を流通して回収容器１４に回収される。回収容器１４に回収された使用済みスチームは、ここで、例えば８０℃まで冷却されて凝縮水となり、回収容器１４内に貯留される。
【００５７】
本実施の形態によれば、洗浄ノズル１６を構成するスチーム供給管１７の先端部に凸状の湾曲面１７ａを設けたので、スチーム供給口１９から噴射され、洗浄対象物３０に衝突してその表面に付着した汚れを剥離した使用済みスチームは、コアンダ効果によって湾曲面１７ａの外形表面に沿って流通するようになる。これによって、使用済みスチームを拡散させることなく、スチーム回収管１８によって洗浄対象物３０から剥離した汚れと共に、その大部分を効率よく回収することができる。
【００５８】
本実施の形態によれば、スチーム供給管１７先端部の凸状の湾曲面１７ａの曲率半径を１０ｍｍとしたので、使用済みスチームが湾曲面１７ａの外形表面に沿って流通するコアンダ効果が十分に得られる。従って、使用済みスチームを拡散させることなく効率よく回収することができる。
【００５９】
すなわち、本実施の形態において、純水スチームの供給圧は、例えば０．１ＭＰａ〜０．５ＭＰａである。この場合、湾曲面１７ａの曲率半径は、５〜１００ｍｍであることが好ましい。曲率半径が１００ｍｍより大きくても５ｍｍより小さくてもスチームの回収効率は低下する。曲率半径が、５〜１００ｍｍの範囲内であれば、十分なコアンダ効果が得られ、使用済みスチームを効率よく回収することができる。
【００６０】
また、本実施の形態によれば、湾曲面１７ａの変曲部１７ｂがスチーム回収管１８で覆われているので、湾曲面１７ａの外形表面に沿って流通した後、湾曲面１７ａの外形表面から離れて拡散しようとする使用済みスチームは、スチーム回収管１８内に拡散するにとどまる。これによっても使用済みスチームを効率よく回数することができる。
【００６１】
また、本実施の形態によれば、スチーム回収口２０の内側にガイド部１８ａを設けたので、使用済みスチームの湾曲面１７ａの外形表面に沿った流れを助長することができ、これによって、使用済みスチームの拡散を抑えて効率よく回収することができる。
【００６２】
また、本実施の形態によれば、スチーム供給管１７の先端部のスチーム供給口部分及びスチーム回収管１８の先端部のスチーム回収口１８部分を耐熱性樹脂で形成したので、洗浄操作中に、スチーム供給管１７の先端部又はスチーム回収管１８の先端部が洗浄対象物３０の表面に衝突したとしても洗浄対象物３０の損傷を防止することができる。
【００６３】
耐熱性樹脂としては、チャンバ内構成部材の構成材料である、例えばアルミナ、石英、シリコン等又は構成部材表面に形成されたアルミナ溶射膜又はイットリア溶射膜よりも柔らかい全芳香族ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、パーフルオロアルコキシルアルカン（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等が好適に使用される。これらの樹脂は、耐熱性及び耐摩耗性にすぐれており、例えば２８０℃での連続使用、４８０℃での断続使用が可能である。
【００６４】
本実施の形態において、スチーム供給管１７におけるスチーム流路を３つに分岐し、スチーム供給口１９を３つ設けた洗浄ノズルについて説明したが、スチーム流路の分割数は、３つに限定されるものではなく、２つ、４つ、又はそれ以外であってもよい。また、分割することなく、１つのスチーム供給管１７に１つのスチーム供給口１９を設けたものであってもよい。
【００６５】
本実施の形態において、スチーム供給管１７及びスチーム回収管１８からなる洗浄ノズル１６の外径は、例えば５ｍｍ程度とすることが好ましい。５ｍｍ程度であれば、必要なスチーム圧力の確保が容易で、且つ取り扱いも容易である。
【００６６】
本実施の形態において、凸状の湾曲面１７ａを断面円弧状の湾曲面として説明したが、湾曲部１７ａは、使用済みスチームにコアンダ効果が得られるものであればよく、凸部全体として略湾曲面を形成するもの、例えば、断面図上、直線を繋ぎ合わせた凸状の湾曲面であってもよい。
【００６７】
本実施の形態において、洗浄媒体として純水スチームを適用する場合について説明したが、純水スチーム以外の洗浄媒体を適用することもできる。純水スチーム以外の洗浄媒体としては、例えば、デポ除去効果の高い薬液としての過酸化水素水、ＣＯ２ブラストに適用されるドライアイス含有ＣＯ２等を挙げることができる。また、ＣＯ２ブラストとスチーム洗浄とを組合せて、ＣＯ２ブラストを施した後、スチームで仕上げ洗浄を施すようにしてもよい。
【００６８】
次に、本実施の形態の変形例について説明する。
【００６９】
図３は、本実施の形態の変形例に係る半導体製造装置の洗浄装置の要部を示す断面図である。
【００７０】
図３において、この洗浄ノズルが、図２の洗浄ノズルと異なるところは、スチーム回収管１８の先端部に、該スチーム回収管１８の先端部と洗浄対象物３０の表面との間に所定の間隙を形成するための突起３１が設けられている点である。
【００７１】
本実施の形態の変形例によれば、スチーム回収管１８の先端部に所定高さの突起３１を設けたので、スチーム回収管１８の先端部が洗浄対象物３０の表面に衝突することによる洗浄対象物３０の損傷を防止することができる。
【００７２】
本実施の形態の変形例において、スチーム回収管１８の先端部と洗浄対象物３０の表面との間のクリアランスは、小さければ小さい程好ましいが、実用上、例えば１〜５ｍｍとする。従って、突起３１のスチーム回収管１８の先端部からの突出高さは、１〜５ｍｍ、好ましくは２〜４ｍｍである。突起３１の突出高さが１ｍｍよりも低いとスチーム回収管１８の先端部が洗浄対象物３０の表面に衝突して傷つける虞があり、５ｍｍを超えると、純水スチームの温度又は圧力が低下して洗浄効率が低下する虞がある。突起３１のスチーム回収管１８の先端部からの突出高さが、１〜５ｍｍの範囲内であれば、洗浄対象物３０を傷付けることなく、良好に洗浄することができる。突起３１の数は、特に限定されるものではなく、例えば、スチーム回収管１８の先端部の円周方向に沿って、等間隔に、例えば２〜６個設けられる。
【００７３】
次に、本実施の形態の他の変形例について説明する。
【００７４】
図４は、本実施の形態の他の変形例に係る半導体製造装置の洗浄装置の要部を示す断面図である。
【００７５】
図４において、この洗浄ノズル先端部が、図２の洗浄ノズル先端部と異なるところは、スチーム供給管１７の先端部の凸状の湾曲面１７ａに、洗浄対象物３０の表面に付着した汚れを剥離するためのエッジ（刃先）３２が設けられている点である。本実施の形態の他の変形例において、スチーム供給管１７の先端部を洗浄対象物３０に対して近接及び離間可能な可動構造にすることが好ましい。
【００７６】
本実施の形態の他の変形例によれば、スチーム供給管１７の先端部の凸状の湾曲面１７ａに、エッジ３２を設けると共に、スチーム供給管１７の先端部を洗浄対象物３０に対して近接及び離間可能な可動構造としたので、スチーム供給管１７による純水スチームの供給を間歇的又はパルス的に行うことにより、純水スチームの供給時にコアンダ効果による浮力がスチーム供給管１７の先端部に作用し、純水スチームの非供給時に自重がスチーム供給管１７の先端部に作用する。これによって、純水スチーム供給時にエッジ３２が洗浄対象物３０の表面に当接し、純水スチームの非供給時にエッジ３２が洗浄対象物から離間するようになる。従って、洗浄操作中、エッジ３２が洗浄対象物３０の表面にタッピングしながら接触して洗浄対象物３０の表面に付着した汚れを効果的に掻き落して回収することができる。また、洗浄効率が向上し、洗浄時間を短縮することもできる。
【００７７】
本実施の形態の他の変形例において、エッジ３２は、耐熱性樹脂で構成されている。耐熱性樹脂としては、上述のスチーム供給管１７及びスチーム回収管１８の先端部に使用した耐熱性樹脂と同様のものが好適に使用される。これによって、エッジ３２によって洗浄対象物３０に傷をつけることなく、固着した汚れを剥離して回収することができる。
【００７８】
本実施の形態において、エッジ３２のスチーム供給管１７の端部からの突出高さは、例えば１〜１００ｍｍである。突出高さが１ｍｍより低いと、ノズルが洗浄対象に衝突してしまい、１００ｍｍよりも高いと、スチーム温度又は圧力が低下して洗浄効率の低下を招く虞がある。
【００７９】
本実施の形態において、スチーム供給管１７の先端部の洗浄対象物３０に対する近接及び離間可能な可動構造としては、例えば、エアサスペンションや磁気シールなどを用いることができる。
【００８０】
次に、本実施の形態の別の変形例について説明する。
【００８１】
図５は、本実施の形態の別の変形例に係る半導体製造装置の洗浄装置の要部を示す断面図、図６は、図５における洗浄面を示す底面図である。
【００８２】
図５及び図６において、この半導体製造装置の洗浄装置における洗浄ノズル５０は、スチーム供給口５９と、該スチーム供給口５９の外周部に開口するスチーム回収口６０を、それぞれ１つずつ備えた洗浄ノズルを同一平面上に複数並設した広域洗浄面５１を有するものである。広域洗浄面５１は、洗浄対象物３０である、例えば静電チャックの露出表面全体をカバーする。
【００８３】
本実施の形態の別の変形例によれば、洗浄ノズルが、洗浄対象物３０の全露出表面をカバーする広域洗浄面５１を有するので、洗浄対象物３０に対する洗浄ノズル位置を変更することなく、全表面を洗浄することができる。これによって、洗浄効率が向上し、洗浄時間を短縮することができる。
【００８４】
本実施の形態の別の変形例において、チャンバの大気開放時に、チャンバ内に設置した、例えば静電チャックを取り外すことなく、そのまま洗浄することもできる。また、広域洗浄面５１をもう少し小さくして洗浄対象物３０の露出表面を複数回に分けて洗浄するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００８５】
１０ 半導体製造装置の洗浄装置
１２ 純水スチーム生成容器
１４ 回収容器
１６ 洗浄ノズル
１７ スチーム供給管
１７ａ 湾曲面
１７ｂ 変曲部
１８ スチーム回収管
１８ａ ガイド部
１９ スチーム供給口
２０ スチーム回収口
３１ 突起
３２ エッジ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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半導体製造装置のチャンバ内を洗浄する半導体製造装置の洗浄装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
成膜装置、エッチング装置をはじめとする半導体製造装置においては、処理対象基板である半導体ウエハに所定の処理を施す際、処理室（チャンバ）内が堆積物やパーティクルによって汚染されることがある。このため、定期的又は必要に応じてチャンバ内構成部材の洗浄が行われている。
【０００３】
このような半導体製造装置のチャンバ内構成部材を洗浄する技術として、例えば、構成部材をチャンバから取り出し、有機溶剤を用いた化学洗浄を行い、次いでブラスト装置を用いた物理洗浄を行い、その後、純水を用いた超音波洗浄を行うものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
しかしながら、このような洗浄技術は、チャンバから容易に取り外すことができない構成部材に適用することができず、容易に取り出すことができない構成部材についてはワイパー（ウエス）を用いて拭き取り洗浄するか、又は洗浄しないでそのまま長期間使用することが行われていた。
【０００５】
ところで、ワイパーによる拭き取り洗浄を採用するにしても、チャンバ内には、ワイパーが届き難い部分があり、かかる部分の構成部材を洗浄することはできない。また、ワイパーによっては、その製造過程又は保管過程で金属等が付着して汚染したものがあり、汚染したワイパーを用いることによって、ワイパーに付着した金属等によって却ってチャンバ内構成部材を汚染させる虞がある。例えば、ポリプロピレン、ポリエステル、セルロース等からなるワイパーが、例えば、製造過程で使用される薬剤から混入する銅（Ｃｕ）、保管過程で付着するナトリウム（Ｎａ）等によって汚染されているというデータがあり、このようなワイパーを用いて拭き取り洗浄を行うと、二次汚染の原因ともなる。
【０００６】
そこで、近年、ワイパーを使用することなく、且つチャンバから取り外すことなくチャンバ内構成部材を洗浄することができるスチーム洗浄装置が開発されている。
【０００７】
図７は、このようなスチーム洗浄装置の洗浄ノズル先端部を示す模式図である。
【０００８】
図７において、この洗浄ノズル７０は、スチーム供給ノズル７１と、該スチーム供給ノズル７１の外周部に、同心状に吸引ノズル７２を設けて二重管構造としたものである。スチーム供給ノズル７１の先端部から噴射され、洗浄対象物としての、例えば静電チャック７３に衝突し、デポ等の堆積物７５を剥離した使用済みスチーム７４は、剥離した堆積物７５及び雰囲気ガス７６と共に、吸引ノズル７２によって吸引、回収される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−２７３０７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、このような従来のスチーム洗浄装置には、使用済みスチーム７４及びデポ等の堆積物７５の回収効率が低く、これらがチャンバ内に残留するという問題がある。また、使用済みスチーム７４及びデポ等の堆積物７５の回収率を向上させるために、洗浄ノズル７０の先端部を洗浄対象物７３に近づけすぎると、洗浄ノズル７０の先端部が洗浄対象物７３に衝突し、これによって、洗浄対象物７３に傷がつくという問題もある。
【００１１】
本発明の目的は、使用済みスチームを拡散させることなく効率よく回収することができる半導体製造装置の洗浄装置を提供することにある。
【００１２】
また、本発明の他の目的は、洗浄対象物に傷をつけることがない半導体製造装置の洗浄装置を提供することにある。
【００１３】
また、本発明の別の目的は、洗浄対象物に固着している汚れであっても剥離させて回収することができる半導体製造装置の洗浄装置を提供することにある。
【００１４】
また、本発明のさらに別の目的は、洗浄時間を短縮できる半導体製造装置の洗浄装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するために、請求項１記載の半導体製造装置の洗浄装置は、純水スチームを半導体製造装置の洗浄対象物に供給するスチーム供給管と、該スチーム供給管の先端部に設けられ、前記純水スチームを前記洗浄対象物に向けて噴射するスチーム供給口と、前記スチーム供給管とは二重管構造を形成し、前記スチーム供給管の外周部に形成される断面環状の流路によって使用済みの純水スチームを回収するスチーム回収管と、該スチーム回収管の先端部に設けられ、前記スチーム供給口の外周部に開口するスチーム回収口と、を有し、前記スチーム供給管の先端部は、前記スチーム供給口から噴射され、前記洗浄対象物に衝突した前記使用済み純水スチームが該スチーム供給管の先端部の外形表面に沿った流れを形成するような凸状の湾曲面を有することを特徴とする。
【００１６】
請求項２記載の半導体製造装置の洗浄装置は、請求項１記載の半導体製造装置の洗浄装置において、前記湾曲面における曲率半径Ｒは、５〜１００ｍｍであることを特徴とする。
【００１７】
請求項３記載の半導体製造装置の洗浄装置は、請求項１又は２記載の半導体製造装置の洗浄装置において、前記湾曲面の曲率が変化する変曲部は、前記スチーム回収管に覆われていることを特徴とする。
【００１８】
請求項４記載の半導体製造装置の洗浄装置は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の半導体製造装置の洗浄装置において、前記スチーム回収口の内側に、前記使用済み純水スチームの前記スチーム供給管先端部の前記湾曲面に沿った流れを助長するガイド部が設けられていることを特徴とする。
【００１９】
請求項５記載の半導体製造装置の洗浄装置は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の半導体製造装置の洗浄装置において、前記スチーム供給管の先端部、及び前記スチーム回収管の先端部は、耐熱性樹脂で形成されていることを特徴とする。
【００２０】
請求項６記載の半導体製造装置の洗浄装置は、請求項５記載の半導体製造装置の洗浄装置において、前記耐熱性樹脂は、全芳香族ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、パーフルオロアルコキシルアルカン（ＰＦＡ）、又はポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）であることを特徴とする。
【００２１】
請求項７記載の半導体製造装置の洗浄装置は、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の半導体製造装置の洗浄装置において、前記スチーム回収管の先端部と、前記洗浄対象物の表面との間に所定の隙間を形成するための突起が設けられていることを特徴とする。
【００２２】
請求項８記載の半導体製造装置の洗浄装置は、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の半導体製造装置の洗浄装置において、前記スチーム供給管の先端部構造を、該スチーム供給管の先端部が前記洗浄対象物に対して近接及び離間するような可動構造としたことを特徴とする。
【００２３】
請求項９記載の半導体製造装置の洗浄装置は、請求項８記載の半導体製造装置の洗浄装置において、前記スチーム供給管の先端部に前記洗浄対象物に当接して汚れを掻き落とすエッジが設けられていることを特徴とする。
【００２４】
請求項１０記載の半導体製造装置の洗浄装置は、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の半導体製造装置の洗浄装置において、前記スチーム供給口及び前記スチーム回収口を有するスチーム洗浄ノズルが複数並設された広域洗浄面を有することを特徴とする。
【００２５】
請求項１１記載の半導体製造装置の洗浄装置は、請求項１０記載の半導体製造装置の洗浄装置において、前記広域洗浄面は、前記半導体製造装置における特定の洗浄対象物の露出表面を全てカバーすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
請求項１記載の半導体製造装置の洗浄装置によれば、スチーム供給管の先端部は、スチーム供給口から噴射され、洗浄対象物に衝突した使用済み純水スチームが該スチーム供給管先端部の外形表面に沿った流れを形成するような凸状の湾曲面を有するので、使用済み純水スチームがコアンダ効果によって、拡散することなく凸状の湾曲面の外径表面に沿って流れてスチーム回収管に流入する。従って、使用済み純水スチームを効率よく回収することができる。
【００２７】
請求項２記載の半導体製造装置の洗浄装置によれば、湾曲面における曲率半径Ｒは、５〜１００ｍｍであるので、使用済み純水スチームが湾曲面の外形表面に沿って流れるコアンダ効果がより大きくなり、使用済み純水スチームを効率よく回収することができる。
【００２８】
請求項３記載の半導体製造装置の洗浄装置によれば、湾曲面の曲率が変化する変曲部は、スチーム回収管に覆われているので、変曲部において湾曲面から剥離する使用済み純水スチームの拡散を防止して効率よく回収することができる。
【００２９】
請求項４記載の半導体製造装置の洗浄装置によれば、スチーム回収口の内側に、使用済み純水スチームの湾曲面に沿った流れを助長するガイド部が設けられているので、使用済みスチームの拡散を防止して効率よく回収することができる。
【００３０】
請求項５記載の半導体製造装置の洗浄装置によれば、スチーム供給管の先端部、及びスチーム回収管の先端部は、耐熱性樹脂で形成されているので、スチーム供給管の先端部又はスチーム回収管の先端部が洗浄対象物に接触しても洗浄対象物の損傷を回避することができる。
【００３１】
請求項７記載の半導体製造装置の洗浄装置によれば、スチーム回収管の先端部と、洗浄対象物の表面との間に所定の隙間を形成するための突起が設けられているので、スチーム回収管の先端部が洗浄対象物に接触することによる洗浄対象物の損傷を防止することができる。
【００３２】
請求項８記載の半導体製造装置の洗浄装置によれば、スチーム供給管の先端部構造を、該スチーム供給管の先端部が洗浄対象物に対して近接及び離間するような可動構造としたので、例えば、純水スチームをパルス的に供給することによってスチーム供給管の先端部が洗浄対象物に対して近接、離間を繰り返す。このとき、スチーム供給管先端部に汚れを掻き取るエッジを設けることにより、該エッジが洗浄対象物表面をタッピングし、これによって洗浄対象物に固着している汚れを剥離することができる。
【００３３】
請求項１０記載の半導体製造装置の洗浄装置によれば、スチーム供給口及びスチーム回収口を有するスチーム洗浄ノズルが複数並設された広域洗浄面を有するので、洗浄効率が向上して洗浄時間を短縮することができる。
【００３４】
請求項１１記載の半導体製造装置の洗浄装置によれば、広域洗浄面は、半導体製造装置における特定の洗浄対象物の露出表面を全てカバーするので、特定の洗浄対象物の露出表面を、洗浄ノズルを移動することなく効率よく洗浄することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施の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である。
【図２】洗浄ノズルの先端部と洗浄対象物との位置関係を示す断面図である。
【図３】本実施の形態の変形例に係る半導体製造装置の洗浄装置の要部を示す断面図である。
【図４】本実施の形態の他の変形例に係る半導体製造装置の洗浄装置の要部を示す断面図である。
【図５】本実施の形態の別の変形例に係る半導体製造装置の洗浄装置の要部を示す断面図である。
【図６】図５における洗浄面を示す底面図である。
【図７】従来のスチーム洗浄装置の洗浄ノズル先端部を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳述する。
【００３７】
図１は、本発明の実施の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である。
【００３８】
図１において、半導体製造装置の洗浄装置１０は、ケース１１と、該ケース１１内に設けられた純水スチーム生成容器１２と、該純水スチーム生成容器１２に連結された純水タンク１３と、使用済み純水スチームを回収する回収容器１４と、該回収容器１４に連結されたバキュームクリーナ１５と、純水スチーム生成容器１２で生成された純水スチームを洗浄対象物の洗浄対象部位（以下、単に「洗浄対象物」という。）に供給し、使用済み純水スチームを回収容器１４に回収する洗浄ノズル１６と、ケース１１の上部に配置され、各構成要素の動作を制御する制御ユニット２１とから主として構成されている。
【００３９】
純水タンク１３は、純水スチームの生成源となる純水を貯留するためのタンクであり、純水を純水スチーム生成容器１２に供給する。
【００４０】
純水スチーム生成容器１２は、高温、高圧の純水スチームを生成、収容するため、例えばステンレス鋼等の金属で構成されており、純水又は純水スチームが接触する内壁面は、例えば耐熱性樹脂によってコーティングされている。耐熱性樹脂としては、例えば、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、パーフルオロアルコキシルアルカン（ＰＦＡ）等が好適に使用される。なお、樹脂コーティングに代えて電解研磨又は化学研磨処理を施しても良い。
【００４１】
純水スチーム生成容器１２内には、図示省略した電熱ヒータが設けられている。電熱ヒータは、純水スチーム生成容器１２内の下半分に位置するように、底部近傍に設けられている。電熱ヒータに給電するための給電部は、純水スチーム生成容器１２の上部から外部に導出されている。純水スチーム生成容器１２は、純水タンク１３から導入された純水を電熱ヒータで、例えば１５０℃程度まで加熱して純水スチームを生成する。
【００４２】
純水スチーム生成容器１２の上部には、後述するスチーム回収管１８とで二重管構造の洗浄ノズル１６を構成するスチーム供給管１７の一端が接続されている。スチーム供給管１７の他端には、純水スチームを洗浄対象物に向けて噴射するスチーム供給口１９が設けられている（後述する図２参照）。スチーム供給管１７は、可撓性部材、例えば、ＰＦＡで構成されており、その内部空間を純水スチームが流通する。純水スチームに金属イオン等の不純物が混入するのを避けるために、スチーム供給管１７の内壁面には、例えば、上述した純水スチーム生成容器１２の内壁面と同様の樹脂がコーティングされている。なお、樹脂がコーティングされた内壁面の外側には導電性部材からなる導電層が設けられており、この導電層は接地電位に接続されている。これによって、スチーム供給管１７内を流通する純水スチームの帯電を防止し、制御ユニット２１の誤作動等の事故を未然に防止することができる。
【００４３】
スチーム供給管１７の外周部には、スチーム回収管１８が設けられており、スチーム供給管１７とスチーム回収管１８とで二重管構造の洗浄ノズル１６が形成される。スチーム回収管１８の一端は回収容器１４に接続されており、他端は、スチーム供給管１７のスチーム供給口１９の周囲に開口し、使用済みスチームを回収するスチーム回収口２０となっている（後述する図２参照）。
【００４４】
スチーム回収管１８は、スチーム供給管１７と同様、可撓性材料で構成されており、二重管構造の洗浄ノズル１６としてフレキシブルに屈曲可能に形成されている。使用済み純水スチーム回収工程においても静電気の蓄積をなくすために、スチーム回収管１８は、導電材料によって形成することが好ましい。
【００４５】
図２は、洗浄ノズル１６の先端部と洗浄対象物３０との位置関係を示す断面図である。
【００４６】
図２において、洗浄ノズル１６はスチーム供給管１７と、該スチーム供給管１７の外周部に同心状に設けられたスチーム回収管１８とで構成されている。スチーム供給管１７のスチーム流路は、その先端部において、例えば３方に分岐しており、スチーム供給管１７の先端部には、３つのスチーム供給口１９が開口している。スチーム供給口１９が開口するスチーム供給管１７の先端部は、凸状の湾曲面１７ａを有している。湾曲面１７ａの曲率半径Ｒは、例えば１０ｍｍである。
【００４７】
湾曲面１７ａの曲率が変化する変曲部１７ｂは、スチーム回収管１８で覆われている。
【００４８】
スチーム回収管１８の先端部であるスチーム回収口２０の内壁面には、ガイド部１８ａが形成されている。ガイド部１８ａは、スチーム回収口２０の内壁面の端部を凸状に盛り上げて形成されている。
【００４９】
スチーム供給管１７は、純水スチーム生成容器１２で生成された純水スチームを流通させ、例えば３つのスチーム供給口１９から洗浄対象物３０に向けて噴射する。スチーム回収管１８は、スチーム供給管１７のスチーム供給口１９から噴射され、洗浄対象物３０に衝突してその表面に付着した汚れを剥離させた使用済み純水スチームをスチーム回収口２０から吸引し、回収容器１４に回収する。
【００５０】
回収容器１４は、回収された使用済み純水スチームを凝縮して水に戻して貯留する。バキュームクリーナ１５は、回収容器１４を介して使用済み純水スチームを回収するための吸引源となる。
【００５１】
バキュームクリーナ１５の入り口には、入り口側フィルタ２２が設けられている。入り口側フィルタ２２は洗浄対象物３０から剥離し、回収されたパーティクル等がバキュームクリーナ１５内に侵入するのを防止する。バキュームクリーナ１５の出口には、出口側フィルタ２３が設けられている。出口側フィルタ２３は、回収されたパーティクル等がクリンルーム内に侵入することを防止する。バキュームクリーナ１５の出口側の排気口２４は、図示省略したクリンルームの排気経路に接続可能に構成されている。
【００５２】
以下に、このような構成の半導体製造装置の洗浄装置１０の動作について説明する。
【００５３】
この洗浄装置１０を用いて半導体製造装置の、例えばチャンバ内構成部材を洗浄する際は、先ず、純水タンク１３から純水スチーム生成容器１２に純水を供給し、図示省略した電熱ヒータで純水を、例えば１５０℃まで加熱して純水スチームを生成して貯留する。
【００５４】
次に、スチーム供給管１７のスチーム供給口１９が開口する洗浄ノズル１６の先端部を洗浄対象物３０の洗浄面に近接させる。このとき、洗浄ノズル１６の先端部と洗浄対象物３０の表面との間隔は、例えば５ｍｍ以下とする。この状態で、スチーム供給管１７を介して純水スチームを供給し、スチーム供給口１９から洗浄対象物３０に向けて噴射する。
【００５５】
スチーム供給口１９から噴射され、洗浄対象物３０に衝突した純水スチームは、洗浄対象物３０の表面に付着したデポ等の堆積物（以下、「汚れ」という。）を剥離する。デポ等の汚れを剥離させた使用済み純水スチームは剥離した汚れを伴い、拡散することなく、コアンダ効果によって、スチーム供給管１７の先端部の湾曲面１７ａの外形表面に沿って流通し、スチーム回収口２０を経てスチーム回収管１８に流入して回収される。
【００５６】
使用済み純水スチーム及び洗浄対象物３０から剥離した汚れは、スチーム回収管１８を流通して回収容器１４に回収される。回収容器１４に回収された使用済みスチームは、ここで、例えば８０℃まで冷却されて凝縮水となり、回収容器１４内に貯留される。
【００５７】
本実施の形態によれば、洗浄ノズル１６を構成するスチーム供給管１７の先端部に凸状の湾曲面１７ａを設けたので、スチーム供給口１９から噴射され、洗浄対象物３０に衝突してその表面に付着した汚れを剥離した使用済みスチームは、コアンダ効果によって湾曲面１７ａの外形表面に沿って流通するようになる。これによって、使用済みスチームを拡散させることなく、スチーム回収管１８によって洗浄対象物３０から剥離した汚れと共に、その大部分を効率よく回収することができる。
【００５８】
本実施の形態によれば、スチーム供給管１７先端部の凸状の湾曲面１７ａの曲率半径を１０ｍｍとしたので、使用済みスチームが湾曲面１７ａの外形表面に沿って流通するコアンダ効果が十分に得られる。従って、使用済みスチームを拡散させることなく効率よく回収することができる。
【００５９】
すなわち、本実施の形態において、純水スチームの供給圧は、例えば０．１ＭＰａ〜０．５ＭＰａである。この場合、湾曲面１７ａの曲率半径は、５〜１００ｍｍであることが好ましい。曲率半径が１００ｍｍより大きくても５ｍｍより小さくてもスチームの回収効率は低下する。曲率半径が、５〜１００ｍｍの範囲内であれば、十分なコアンダ効果が得られ、使用済みスチームを効率よく回収することができる。
【００６０】
また、本実施の形態によれば、湾曲面１７ａの変曲部１７ｂがスチーム回収管１８で覆われているので、湾曲面１７ａの外形表面に沿って流通した後、湾曲面１７ａの外形表面から離れて拡散しようとする使用済みスチームは、スチーム回収管１８内に拡散するにとどまる。これによっても使用済みスチームを効率よく回数することができる。
【００６１】
また、本実施の形態によれば、スチーム回収口２０の内側にガイド部１８ａを設けたので、使用済みスチームの湾曲面１７ａの外形表面に沿った流れを助長することができ、これによって、使用済みスチームの拡散を抑えて効率よく回収することができる。
【００６２】
また、本実施の形態によれば、スチーム供給管１７の先端部のスチーム供給口部分及びスチーム回収管１８の先端部のスチーム回収口１８部分を耐熱性樹脂で形成したので、洗浄操作中に、スチーム供給管１７の先端部又はスチーム回収管１８の先端部が洗浄対象物３０の表面に衝突したとしても洗浄対象物３０の損傷を防止することができる。
【００６３】
耐熱性樹脂としては、チャンバ内構成部材の構成材料である、例えばアルミナ、石英、シリコン等又は構成部材表面に形成されたアルミナ溶射膜又はイットリア溶射膜よりも柔らかい全芳香族ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、パーフルオロアルコキシルアルカン（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等が好適に使用される。これらの樹脂は、耐熱性及び耐摩耗性にすぐれており、例えば２８０℃での連続使用、４８０℃での断続使用が可能である。
【００６４】
本実施の形態において、スチーム供給管１７におけるスチーム流路を３つに分岐し、スチーム供給口１９を３つ設けた洗浄ノズルについて説明したが、スチーム流路の分割数は、３つに限定されるものではなく、２つ、４つ、又はそれ以外であってもよい。また、分割することなく、１つのスチーム供給管１７に１つのスチーム供給口１９を設けたものであってもよい。
【００６５】
本実施の形態において、スチーム供給管１７及びスチーム回収管１８からなる洗浄ノズル１６の外径は、例えば５ｍｍ程度とすることが好ましい。５ｍｍ程度であれば、必要なスチーム圧力の確保が容易で、且つ取り扱いも容易である。
【００６６】
本実施の形態において、凸状の湾曲面１７ａを断面円弧状の湾曲面として説明したが、湾曲部１７ａは、使用済みスチームにコアンダ効果が得られるものであればよく、凸部全体として略湾曲面を形成するもの、例えば、断面図上、直線を繋ぎ合わせた凸状の湾曲面であってもよい。
【００６７】
本実施の形態において、洗浄媒体として純水スチームを適用する場合について説明したが、純水スチーム以外の洗浄媒体を適用することもできる。純水スチーム以外の洗浄媒体としては、例えば、デポ除去効果の高い薬液としての過酸化水素水、ＣＯ２ブラストに適用されるドライアイス含有ＣＯ２等を挙げることができる。また、ＣＯ２ブラストとスチーム洗浄とを組合せて、ＣＯ２ブラストを施した後、スチームで仕上げ洗浄を施すようにしてもよい。
【００６８】
次に、本実施の形態の変形例について説明する。
【００６９】
図３は、本実施の形態の変形例に係る半導体製造装置の洗浄装置の要部を示す断面図である。
【００７０】
図３において、この洗浄ノズルが、図２の洗浄ノズルと異なるところは、スチーム回収管１８の先端部に、該スチーム回収管１８の先端部と洗浄対象物３０の表面との間に所定の間隙を形成するための突起３１が設けられている点である。
【００７１】
本実施の形態の変形例によれば、スチーム回収管１８の先端部に所定高さの突起３１を設けたので、スチーム回収管１８の先端部が洗浄対象物３０の表面に衝突することによる洗浄対象物３０の損傷を防止することができる。
【００７２】
本実施の形態の変形例において、スチーム回収管１８の先端部と洗浄対象物３０の表面との間のクリアランスは、小さければ小さい程好ましいが、実用上、例えば１〜５ｍｍとする。従って、突起３１のスチーム回収管１８の先端部からの突出高さは、１〜５ｍｍ、好ましくは２〜４ｍｍである。突起３１の突出高さが１ｍｍよりも低いとスチーム回収管１８の先端部が洗浄対象物３０の表面に衝突して傷つける虞があり、５ｍｍを超えると、純水スチームの温度又は圧力が低下して洗浄効率が低下する虞がある。突起３１のスチーム回収管１８の先端部からの突出高さが、１〜５ｍｍの範囲内であれば、洗浄対象物３０を傷付けることなく、良好に洗浄することができる。突起３１の数は、特に限定されるものではなく、例えば、スチーム回収管１８の先端部の円周方向に沿って、等間隔に、例えば２〜６個設けられる。
【００７３】
次に、本実施の形態の他の変形例について説明する。
【００７４】
図４は、本実施の形態の他の変形例に係る半導体製造装置の洗浄装置の要部を示す断面図である。
【００７５】
図４において、この洗浄ノズル先端部が、図２の洗浄ノズル先端部と異なるところは、スチーム供給管１７の先端部の凸状の湾曲面１７ａに、洗浄対象物３０の表面に付着した汚れを剥離するためのエッジ（刃先）３２が設けられている点である。本実施の形態の他の変形例において、スチーム供給管１７の先端部を洗浄対象物３０に対して近接及び離間可能な可動構造にすることが好ましい。
【００７６】
本実施の形態の他の変形例によれば、スチーム供給管１７の先端部の凸状の湾曲面１７ａに、エッジ３２を設けると共に、スチーム供給管１７の先端部を洗浄対象物３０に対して近接及び離間可能な可動構造としたので、スチーム供給管１７による純水スチームの供給を間歇的又はパルス的に行うことにより、純水スチームの供給時にコアンダ効果による浮力がスチーム供給管１７の先端部に作用し、純水スチームの非供給時に自重がスチーム供給管１７の先端部に作用する。これによって、純水スチーム供給時にエッジ３２が洗浄対象物３０の表面に当接し、純水スチームの非供給時にエッジ３２が洗浄対象物から離間するようになる。従って、洗浄操作中、エッジ３２が洗浄対象物３０の表面にタッピングしながら接触して洗浄対象物３０の表面に付着した汚れを効果的に掻き落して回収することができる。また、洗浄効率が向上し、洗浄時間を短縮することもできる。
【００７７】
本実施の形態の他の変形例において、エッジ３２は、耐熱性樹脂で構成されている。耐熱性樹脂としては、上述のスチーム供給管１７及びスチーム回収管１８の先端部に使用した耐熱性樹脂と同様のものが好適に使用される。これによって、エッジ３２によって洗浄対象物３０に傷をつけることなく、固着した汚れを剥離して回収することができる。
【００７８】
本実施の形態において、エッジ３２のスチーム供給管１７の端部からの突出高さは、例えば１〜１００ｍｍである。突出高さが１ｍｍより低いと、ノズルが洗浄対象に衝突してしまい、１００ｍｍよりも高いと、スチーム温度又は圧力が低下して洗浄効率の低下を招く虞がある。
【００７９】
本実施の形態において、スチーム供給管１７の先端部の洗浄対象物３０に対する近接及び離間可能な可動構造としては、例えば、エアサスペンションや磁気シールなどを用いることができる。
【００８０】
次に、本実施の形態の別の変形例について説明する。
【００８１】
図５は、本実施の形態の別の変形例に係る半導体製造装置の洗浄装置の要部を示す断面図、図６は、図５における洗浄面を示す底面図である。
【００８２】
図５及び図６において、この半導体製造装置の洗浄装置における洗浄ノズル５０は、スチーム供給口５９と、該スチーム供給口５９の外周部に開口するスチーム回収口６０を、それぞれ１つずつ備えた洗浄ノズルを同一平面上に複数並設した広域洗浄面５１を有するものである。広域洗浄面５１は、洗浄対象物３０である、例えば静電チャックの露出表面全体をカバーする。
【００８３】
本実施の形態の別の変形例によれば、洗浄ノズルが、洗浄対象物３０の全露出表面をカバーする広域洗浄面５１を有するので、洗浄対象物３０に対する洗浄ノズル位置を変更することなく、全表面を洗浄することができる。これによって、洗浄効率が向上し、洗浄時間を短縮することができる。
【００８４】
本実施の形態の別の変形例において、チャンバの大気開放時に、チャンバ内に設置した、例えば静電チャックを取り外すことなく、そのまま洗浄することもできる。また、広域洗浄面５１をもう少し小さくして洗浄対象物３０の露出表面を複数回に分けて洗浄するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００８５】
１０ 半導体製造装置の洗浄装置
１２ 純水スチーム生成容器
１４ 回収容器
１６ 洗浄ノズル
１７ スチーム供給管
１７ａ 湾曲面
１７ｂ 変曲部
１８ スチーム回収管
１８ａ ガイド部
１９ スチーム供給口
２０ スチーム回収口
３１ 突起
３２ エッジ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
純水スチームを半導体製造装置の洗浄対象物に供給するスチーム供給管と、
該スチーム供給管の先端部に設けられ、前記純水スチームを前記洗浄対象物に向けて噴射するスチーム供給口と、
前記スチーム供給管とは二重管構造を形成し、前記スチーム供給管の外周部に形成される断面環状の流路によって使用済みの純水スチームを回収するスチーム回収管と、
該スチーム回収管の先端部に設けられ、前記スチーム供給口の外周部に開口するスチーム回収口と、を有し、
前記スチーム供給管の先端部は、前記スチーム供給口から噴射され、前記洗浄対象物に衝突した前記使用済み純水スチームが該スチーム供給管の先端部の外形表面に沿った流れを形成するような凸状の湾曲面を有することを特徴とする半導体製造装置の洗浄装置。
【請求項２】
前記湾曲面における曲率半径Ｒは、５〜１００ｍｍであることを特徴とする請求項１記載の半導体製造装置の洗浄装置。
【請求項３】
前記湾曲面の曲率が変化する変曲部は、前記スチーム回収管に覆われていることを特徴とする請求項１又は２記載の半導体製造装置の洗浄装置。
【請求項４】
前記スチーム回収口の内側に、前記使用済み純水スチームの前記スチーム供給管先端部の前記湾曲面に沿った流れを助長するガイド部が設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の半導体製造装置の洗浄装置。
【請求項５】
前記スチーム供給管の先端部、及び前記スチーム回収管の先端部は、耐熱性樹脂で形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の半導体製造装置の洗浄装置。
【請求項６】
前記耐熱性樹脂は、全芳香族ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、パーフルオロアルコキシルアルカン（ＰＦＡ）、又はポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）であることを特徴とする請求項５記載の半導体製造装置の洗浄装置。
【請求項７】
前記スチーム回収管の先端部と、前記洗浄対象物の表面との間に所定の隙間を形成するための突起が設けられていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の半導体製造装置の洗浄装置。
【請求項８】
前記スチーム供給管の先端部構造を、該スチーム供給管の先端部が前記洗浄対象物に対して近接及び離間するような可動構造としたことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の半導体製造装置の洗浄装置。
【請求項９】
前記スチーム供給管の先端部に前記洗浄対象物に当接して汚れを掻き落とすエッジが設けられていることを特徴とする請求項８記載の半導体製造装置の洗浄装置。
【請求項１０】
前記スチーム供給口及び前記スチーム回収口を有するスチーム洗浄ノズルが複数並設された広域洗浄面を有することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の半導体製造装置の洗浄装置。
【請求項１１】
前記広域洗浄面は、前記半導体製造装置における特定の洗浄対象物の露出表面を全てカバーすることを特徴とする請求項１０記載の半導体製造装置の洗浄装置。
【請求項１】
純水スチームを半導体製造装置の洗浄対象物に供給するスチーム供給管と、
該スチーム供給管の先端部に設けられ、前記純水スチームを前記洗浄対象物に向けて噴射するスチーム供給口と、
前記スチーム供給管とは二重管構造を形成し、前記スチーム供給管の外周部に形成される断面環状の流路によって使用済みの純水スチームを回収するスチーム回収管と、
該スチーム回収管の先端部に設けられ、前記スチーム供給口の外周部に開口するスチーム回収口と、を有し、
前記スチーム供給管の先端部は、前記スチーム供給口から噴射され、前記洗浄対象物に衝突した前記使用済み純水スチームが該スチーム供給管の先端部の外形表面に沿った流れを形成するような凸状の湾曲面を有することを特徴とする半導体製造装置の洗浄装置。
【請求項２】
前記湾曲面における曲率半径Ｒは、５〜１００ｍｍであることを特徴とする請求項１記載の半導体製造装置の洗浄装置。
【請求項３】
前記湾曲面の曲率が変化する変曲部は、前記スチーム回収管に覆われていることを特徴とする請求項１又は２記載の半導体製造装置の洗浄装置。
【請求項４】
前記スチーム回収口の内側に、前記使用済み純水スチームの前記スチーム供給管先端部の前記湾曲面に沿った流れを助長するガイド部が設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の半導体製造装置の洗浄装置。
【請求項５】
前記スチーム供給管の先端部、及び前記スチーム回収管の先端部は、耐熱性樹脂で形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の半導体製造装置の洗浄装置。
【請求項６】
前記耐熱性樹脂は、全芳香族ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、パーフルオロアルコキシルアルカン（ＰＦＡ）、又はポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）であることを特徴とする請求項５記載の半導体製造装置の洗浄装置。
【請求項７】
前記スチーム回収管の先端部と、前記洗浄対象物の表面との間に所定の隙間を形成するための突起が設けられていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の半導体製造装置の洗浄装置。
【請求項８】
前記スチーム供給管の先端部構造を、該スチーム供給管の先端部が前記洗浄対象物に対して近接及び離間するような可動構造としたことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の半導体製造装置の洗浄装置。
【請求項９】
前記スチーム供給管の先端部に前記洗浄対象物に当接して汚れを掻き落とすエッジが設けられていることを特徴とする請求項８記載の半導体製造装置の洗浄装置。
【請求項１０】
前記スチーム供給口及び前記スチーム回収口を有するスチーム洗浄ノズルが複数並設された広域洗浄面を有することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の半導体製造装置の洗浄装置。
【請求項１１】
前記広域洗浄面は、前記半導体製造装置における特定の洗浄対象物の露出表面を全てカバーすることを特徴とする請求項１０記載の半導体製造装置の洗浄装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−７７１３１（Ｐ２０１１−７７１３１Ａ）
【公開日】平成２３年４月１４日（２０１１．４．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２２４６６７（Ｐ２００９−２２４６６７）
【出願日】平成２１年９月２９日（２００９．９．２９）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【出願人】（３０２０６２９３１）ルネサスエレクトロニクス株式会社 (8,021)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月１４日（２０１１．４．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月２９日（２００９．９．２９）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【出願人】（３０２０６２９３１）ルネサスエレクトロニクス株式会社 (8,021)
【Ｆターム（参考）】
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