(57)【要約】【課題】対象物に接触することなく、対象物上のパーティクルを効率よく捕集する。【解決手段】パーティクル捕集装置２０は、筐体２３と、調整機構２１と、供給口２５と、吸気口２７とを備える。筐体２３は、対象物と対向している下端が開口し上端が閉塞されている筒状の形状を有する。調整機構２１は、筐体２３の下端と対象物との間に所定距離の隙間を形成する。供給口２５は、筐体２３の下端の開口に筐体の内側壁に沿って環状に形成されており、対象物にガスを供給する。吸気口２７は、供給口２５よりも供給口２５の中心軸側に形成されており、対象物上のパーティクルを含むガスを吸引する。【選択図】図３
2018060857.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物と対向している下端が開口し上端が閉塞されている筒状の筐体と、
前記下端と前記対象物との間に所定距離の隙間を形成する隙間形成機構と、
前記下端の開口に前記筐体の内側壁に沿って環状に形成されており、前記対象物にガスを供給する供給口と、
前記供給口よりも前記供給口の中心軸側に形成されており、前記対象物上のパーティクルを含むガスを吸引する吸気口と
を備えることを特徴とするパーティクル捕集装置。
【請求項２】
前記供給口の中心軸に沿って配置された円筒状の筒状部材をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のパーティクル捕集装置。
【請求項３】
前記筒状部材は、前記対象物に向けて超音波を発生する超音波発生器であることを特徴とする請求項２に記載のパーティクル捕集装置。
【請求項４】
前記超音波発生器が発生させた超音波により前記対象物の表面に与えられる衝撃波圧力は、１５０ｄＢ以上であることを特徴とする請求項３に記載のパーティクル捕集装置。
【請求項５】
前記供給口に供給されるガスと前記吸気口から吸引されたガスとを仕切る仕切り板と、
前記筐体の外部から供給されたガスを前記供給口に流す第１の流路であって、前記筐体の内側壁と前記仕切り板の外側壁との間に形成されており、前記筐体の外部から供給されたガスが流れる方向において、前記供給口の中心軸の周りを旋回するに従って天井が徐々に下がる形状を有する第１の流路と、
前記吸気口から吸引されたガスを前記筐体の外部へ流す第２の流路であって、前記仕切り板の内側壁と前記筒状部材の外側壁との間に形成されており、前記吸気口から吸引されたガスが流れる方向において、前記筒状部材の周りを旋回するに従って天井が徐々に上がる形状を有する第２の流路と
を備えることを特徴とする請求項２から４のいずれか一項に記載のパーティクル捕集装置。
【請求項６】
前記第１の流路を流れるガスは、前記供給口の中心軸を中心として前記筐体の内側壁に沿って所定の方向に旋回しながら上方から下方へ流れ、
前記第２の流路を流れるガスは、前記吸気口の中心軸を中心として前記仕切り板の内側壁に沿って、前記第１の流路を流れるガスと同一の方向に旋回しながら下方から上方へ流れることを特徴とする請求項５に記載のパーティクル捕集装置。
【請求項７】
前記対象物上のガスの風速は、０．０２ｍｍ／ｓｅｃ以上であることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のパーティクル捕集装置。
【請求項８】
前記吸気口を介して吸引されるガスの流量に対する、前記供給口を介して供給されるガスの流量の比率は、１．０以上１．２以下の範囲内の比率であることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のパーティクル捕集装置。
【請求項９】
前記筐体の外形は、略円筒形状であり、
前記供給口は、前記筐体の下端において、前記供給口の中心軸の方向に傾いており、
前記筐体の下端の半径をｒ、前記筐体の下端と前記対象物との距離をｄ1とした場合、前記筐体の下端の面に対する前記供給口の傾きの角度θは、下記の式で示される範囲内の角度であることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載のパーティクル捕集装置。
ｔａｎ-1（ｄ1／２ｒ）＜θ≦６０°
【請求項１０】
前記供給口から供給されるガスは、ドライエアーまたは不活性ガスであることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載のパーティクル捕集装置。
【請求項１１】
対象物と対向している下端が開口し上端が閉塞されている筒状の筐体の下端と前記対象物との間に所定距離の隙間を形成するステップと、
前記下端の開口に前記筐体の内側壁に沿って環状に形成されている供給口から前記対象物にガスを供給するステップと、
前記供給口よりも前記供給口の中心軸側に形成された吸気口から、前記対象物上のパーティクルを含むガスを吸引するステップと
を含むことを特徴とするパーティクル捕集方法。
【請求項１２】
パーティクル捕集装置と、
前記パーティクル捕集装置にガスを供給するガス供給装置と、
前記ガス供給装置から前記パーティクル捕集装置に供給されるガスの供給量を制御する流量制御器と、
前記パーティクル捕集装置からガスを吸引する吸引ポンプと、
前記吸引ポンプによって前記パーティクル捕集装置から吸引されるガスの流速を測定する流速計と
を備え、
前記パーティクル捕集装置は、
対象物と対向している下端が開口し上端が閉塞されている筒状の筐体と、
前記下端と前記対象物との間に所定距離の隙間を形成する隙間形成機構と、
前記下端の開口に前記筐体の内側壁に沿って環状に形成されており、前記ガス供給装置から供給されたガスを前記対象物に供給する供給口と、
前記供給口よりも前記供給口の中心軸側に形成されており、前記吸引ポンプによる吸引により前記対象物上のパーティクルを含むガスを吸引する吸気口と
を有することを特徴とするパーティクル捕集システム。
【請求項１３】
前記パーティクル捕集装置と前記流速計との間に設けられ、前記パーティクル捕集装置を介して吸引されたガスに含まれるパーティクルの数を測定するパーティクルカウンタをさらに有することを特徴とする請求項１２に記載のパーティクル捕集システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の種々の側面および実施形態は、パーティクル捕集装置、パーティクル捕集方法、およびパーティクル捕集システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
製造後の半導体装置や使用後の半導体製造装置内の部品等を評価するためのツールとして、半導体装置等の表面に堆積したパーティクルを捕集するパーティクル捕集装置が知られている（例えば、下記の特許文献１参照。）。このようなパーティクル捕集装置は、評価対象となる半導体装置等に接触し、半導体装置等の表面上に密閉空間を形成し、密閉空間内にガスを供給する。そして、パーティクル捕集装置は、供給されたガスにより半導体装置等の表面に堆積したパーティクルを巻き上げ、巻き上げられたパーティクルを含むガスを吸引することにより、半導体装置等の表面に堆積したパーティクルを捕集する。パーティクル捕集装置には、超音波発生器が設けられており、超音波発生器から放射される超音波により半導体装置等の表面に堆積したパーティクルを効率よく巻き上げることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−７１０８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来のパーティクル捕集装置は、密閉空間を形成するために対象物に接触する必要がある。そのため、評価対象となる半導体装置等に汚染や損傷等が生じる場合がる。従来のパーティクル捕集装置を評価対象となる半導体装置等に接触させずに使用することが考えられるが、半導体装置等の表面上に密閉空間が形成されないため、パーティクルの捕集率が低下する。また、パーティクル捕集装置から供給されたガスにより、半導体装置等の表面上に堆積しているパーティクルがまき散らされ、半導体装置等に別な汚染が生じる場合もある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一側面は、パーティクル捕集装置であって、筐体と、隙間形成機構と、供給口と、吸気口とを備える。筐体は、対象物と対向している下端が開口し上端が閉塞されている筒状の形状を有する。隙間形成機構は、筐体の下端と対象物との間に所定距離の隙間を形成する。供給口は、筐体の下端の開口に筐体の内側壁に沿って環状に形成されており、対象物にガスを供給する。吸気口は、供給口よりも供給口の中心軸側に形成されており、対象物上のパーティクルを含むガスを吸引する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の種々の側面および実施形態によれば、対象物に接触することなく、対象物上のパーティクルを効率よく捕集することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、パーティクル捕集システムの一例を示すシステム構成図である。
【図２】図２は、パーティクル捕集装置の設置状態の一例を示す上面図である。
【図３】図３は、パーティクル捕集装置のヘッドの断面の一例を示す図である。
【図４】図４は、パーティクル捕集装置のヘッドの底面の一例を示す図である。
【図５】図５は、供給路内の空間および吸気路内の空間の形状の一例を説明するための図である。
【図６】図６は、供給路内の空間および吸気路内の空間の形状の一例を説明するための図である。
【図７】図７は、供給路内の空間および吸気路内の空間の形状の一例を説明するための図である。
【図８】図８は、供給路内の空間および吸気路内の空間の形状の一例を説明するための図である。
【図９】図９は、供給口の傾きの一例を説明するための拡大断面図である。
【図１０】図１０は、供給路の高さ、吸気路の高さ、および供給口の幅の一例を説明するための図である。
【図１１】図１１は、供給路の高さ、吸気路の高さ、および供給口の幅を変えた場合の捕集率のシミュレーション結果の一例を示す図である。
【図１２】図１２は、吸引されるガスの流量に対して、供給されるガスの流量を変えた場合の捕集率のシミュレーション結果の一例を示す図である。
【図１３】図１３は、図１２に示したシミュレーション結果のうち、ＳｉＯ２の結果をまとめた図である。
【図１４】図１４は、流量を変えた場合の捕集率のシミュレーション結果の一例を示す図である。
【図１５】図１５は、流量と対象物上の風速との関係の一例を示す図である。
【図１６】図１６は、対象物上の風速と捕集率との関係の一例を示す図である。
【図１７】図１７は、供給口の角度を変えた場合の捕集率のシミュレーション結果の一例を示す図である。
【図１８】図１８は、パーティクル捕集装置と対象物との間の距離を変えた場合の対象物上の風速および捕集率のシミュレーション結果の一例を示す図である。
【図１９】図１９は、供給口の角度と、対象物上の風速と、捕集率との関係の一例を示す図である。
【図２０】図２０は、パーティクル捕集装置のヘッドの他の例を示す図である。
【図２１】図２１は、パーティクル捕集装置のヘッドの他の例を示す図である。
【図２２】図２２は、超音波の振幅と発塵数との関係の一例を示す図である。
【図２３】図２３は、超音波の振幅と、対象物までの距離と、衝撃波圧力との関係の一例を示す図である。
【図２４】図２４は、超音波の振幅と、対象物までの距離と、衝撃波圧力との関係の一例を示す図である。
【図２５】図２５は、超音波の振幅と、対象物までの距離と、衝撃波圧力との関係の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
開示するパーティクル捕集装置は、１つの実施形態において、筐体と、隙間形成機構と、供給口と、吸気口とを備える。筐体は、対象物と対向している下端が開口し上端が閉塞されている筒状の形状を有する。隙間形成機構は、筐体の下端と対象物との間に所定距離の隙間を形成する。供給口は、筐体の下端の開口に筐体の内側壁に沿って環状に形成されており、対象物にガスを供給する。吸気口は、供給口よりも供給口の中心軸側に形成されており、対象物上のパーティクルを含むガスを吸引する。
【０００９】
また、開示するパーティクル捕集装置は、１つの実施形態において、供給口の中心軸に沿って配置された円筒状の筒状部材をさらに備えてもよい。
【００１０】
また、開示するパーティクル捕集装置の１つの実施形態において、筒状部材は、対象物に向けて超音波を発生する超音波発生器であってもよい。
【００１１】
また、開示するパーティクル捕集装置の１つの実施形態において、超音波発生器が発生させた超音波により対象物の表面に与えられる衝撃波圧力は、１５０ｄＢ以上であってもよい。
【００１２】
また、開示するパーティクル捕集装置は、１つの実施形態において、仕切り板と、第１の流路と、第２の流路とを備える。仕切り板は、供給口に供給されるガスと吸気口から吸引されたガスとを仕切る。第１の流路は、筐体の外部から供給されたガスを供給口に流す第１の流路であって、筐体の内側壁と仕切り板の外側壁との間に形成されており、筐体の外部から供給されたガスが流れる方向において、供給口の周りを旋回するに従って天井が徐々に下がる形状を有する。第２の流路は、吸気口から吸引されたガスを筐体の外部へ流す第２の流路であって、仕切り板の内側壁と筒状部材の外側壁との間に形成されており、吸気口から吸引されたガスが流れる方向において、筒状部材の周りを旋回するに従って天井が徐々に上がる形状を有する。
【００１３】
また、開示するパーティクル捕集装置の１つの実施形態において、第１の流路を流れるガスは、供給口の中心軸を中心として筐体の内側壁に沿って所定の方向に旋回しながら上方から下方へ流れてもよく、第２の流路を流れるガスは、吸気口の中心軸を中心として仕切り板の内側壁に沿って、第１の流路を流れるガスと同一の方向に旋回しながら下方から上方へ流れてもよい。
【００１４】
また、開示するパーティクル捕集装置の１つの実施形態において、対象物上のガスの風速は、０．０２ｍｍ／ｓｅｃ以上であってもよい。
【００１５】
また、開示するパーティクル捕集装置の１つの実施形態において、吸気口を介して吸引されるガスの流量に対する、供給口を介して供給されるガスの流量の比率は、１．０以上１．２以下の範囲内の比率であってもよい。
【００１６】
また、開示するパーティクル捕集装置の１つの実施形態において、筐体の外形は、略円筒形状であってもよく、供給口は、筐体の下端において、供給口の中心軸の方向に傾いていてもよい。また、筐体の下端の半径をｒ、筐体の下端と対象物との距離をｄ1とした場合、供給口の中心軸に対する供給口の傾きの角度θは、下記の式で示される範囲内の角度であってもよい。
ｔａｎ-1（ｄ1／２ｒ）＜θ≦６０°
【００１７】
また、開示するパーティクル捕集装置の１つの実施形態において、供給口から供給されるガスは、ドライエアーまたは不活性ガスであってもよい。
【００１８】
開示するパーティクル捕集方法は、１つの実施形態において、対象物と対向している下端が開口し上端が閉塞されている筒状の筐体の下端と対象物との間に所定距離の隙間を形成するステップと、筐体の下端の開口に筐体の内側壁に沿って環状に形成されている供給口から対象物にガスを供給するステップと、供給口よりも供給口の中心軸側に形成されている吸気口から、対象物上のパーティクルを含むガスを吸引するステップとを含む。
【００１９】
開示するパーティクル捕集システムは、１つの実施形態において、パーティクル捕集装置と、パーティクル捕集装置にガスを供給するガス供給装置と、ガス供給装置からパーティクル捕集装置に供給されるガスの供給量を制御する流量制御器と、パーティクル捕集装置からガスを吸引する吸引ポンプと、吸引ポンプによってパーティクル捕集装置から吸引されるガスの流速を測定する流速計とを備える。パーティクル捕集装置は、筐体と、隙間形成機構と、供給口と、吸気口と、仕切り板とを備える。筐体は、対象物と対向している下端が開口し上端が閉塞されている筒状の形状を有する。隙間形成機構は、筐体の下端と対象物との間に所定距離の隙間を形成する。供給口は、筐体の下端の開口に筐体の内側壁に沿って環状に形成されており、ガス供給装置から供給されたガスを対象物に供給する。吸気口は、供給口よりも供給口の中心軸側に形成されており、吸引ポンプによる吸引により対象物上のパーティクルを含むガスを吸引する。
【００２０】
開示するパーティクル捕集システムは、１つの実施形態において、パーティクル捕集装置と流速計との間に設けられ、パーティクル捕集装置を介して吸引されたガスに含まれるパーティクルの数を測定するパーティクルカウンタをさらに有してもよい。
【００２１】
以下に、開示するパーティクル捕集装置、パーティクル捕集方法、およびパーティクル捕集システムの実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、本実施形態により、開示されるパーティクル捕集装置、パーティクル捕集方法、およびパーティクル捕集システムが限定されるものではない。
【実施例】
【００２２】
［パーティクル捕集システム１０の構成］
図１は、パーティクル捕集システム１０の一例を示すシステム構成図である。パーティクル捕集システム１０は、例えば図１に示すように、パーティクル捕集装置２０と、吸引ポンプ４０と、流速計４１と、パーティクルカウンタ４２と、ガス供給装置４５と、マスフローコントローラ（ＭＦＣ）４６と、フィルタ４７とを有する。図１には、チャンバ１１内で載置台１２に載置された半導体ウエハ１３に所定の処理が施された後、チャンバ１１の上部が開放されてチャンバ１１の上部にパーティクル捕集装置２０等が配置された状態が図示されている。
【００２３】
パーティクル捕集装置２０は、調整機構２１およびヘッド２２を有する。ヘッド２２には、配管４３および配管４８が接続されている。ガス供給装置４５は、評価対象となる対象物の一例である半導体ウエハ１３の表面に供給されるガスを供給する。ガス供給装置４５によって供給されるガスは、例えばドライエアーや不活性ガスである。不活性ガスとしては、例えばアルゴンガスや窒素ガス等が挙げられる。ガス供給装置４５から供給されたガスは、ＭＦＣ４６によって流量が制御される。そして、ＭＦＣ４６によって流量が制御されたガスは、フィルタ４７によって清浄化され、配管４８を介してヘッド２２に供給される。
【００２４】
吸引ポンプ４０は、流速計４１、パーティクルカウンタ４２、および配管４３を介してヘッド２２に接続され、ヘッド２２の下面から、ヘッド２２と半導体ウエハ１３との間のガスを吸引する。流速計４１は、吸引ポンプ４０によって吸引されるガスの流速を測定する。パーティクルカウンタ４２は、ヘッド２２の下面から吸引されたガスに含まれるパーティクルの数を測定する。
【００２５】
ヘッド２２は、下端の面が半導体ウエハ１３に対向するように配置され、配管４８を介して供給されたガスをヘッド２２の下端に形成された供給口から半導体ウエハ１３上に噴射する。また、ヘッド２２は、吸引ポンプ４０の吸引動作により、ヘッド２２の下面に形成された吸気口から半導体ウエハ１３上のパーティクルを含むガスを吸引し、吸引したガスを、配管４３を介してパーティクルカウンタ４２へ流す。
【００２６】
調整機構２１は、移動機構３０とヘッド２２との間の距離を調整することにより、ヘッド２２の下面と半導体ウエハ１３との間に所定距離の隙間を形成する。調整機構２１は、隙間形成機構の一例である。
【００２７】
移動機構３０は、ガイド３１に対してパーティクル捕集装置２０を保持する。また、移動機構３０は、ガイド３１に沿って移動することにより、ガイド３１上の位置を変更することができる。移動機構３２は、ガイド３１を保持する。移動機構３２は、例えば図２に示すように、チャンバ１１の側壁に沿って移動することにより、ガイド３１の方向φを変更することができる。図２は、パーティクル捕集装置２０の設置状態の一例を示す上面図である。図示しない制御装置によって移動機構３０および移動機構３２が制御されることにより、パーティクル捕集装置２０を半導体ウエハ１３上の任意の位置に移動させることができる。そして、半導体ウエハ１３上におけるパーティクル捕集装置２０の位置と、パーティクル捕集装置２０によって捕集されたパーティクルとを対応付けることにより、半導体ウエハ１３上においてパーティクルの発生箇所を特定することができる。
【００２８】
なお、本実施例において、パーティクル捕集装置２０は、評価対象となる対象物の一例である半導体ウエハ１３上のパーティクルを捕集するが、対象物は半導体ウエハ１３に限られない。パーティクル捕集装置２０は、半導体製造装置の部品、例えば、静電チャックやチャンバ１１の側壁などの表面に堆積しているパーティクルを捕集してもよい。
【００２９】
上記のように構成されたパーティクル捕集システム１０は、図示しない制御装置によってその動作が統括的に制御される。制御装置は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）等を有し、パーティクル捕集システム１０の各部を制御するプロセッサと、ユーザインターフェイスと、記憶部とを備える。ユーザインターフェイスには、オペレータがパーティクル捕集システム１０を操作するためのコマンド等の入力に用いられるキーボードや、パーティクル捕集システム１０の稼動状況を可視化して表示するディスプレイ等が含まれる。記憶部には、パーティクル捕集システム１０で実行される各種処理をプロセッサが実現するための制御プログラムやデータ等が記憶されている。
【００３０】
プロセッサは、記憶部に記憶されている制御プログラム等を読み出して実行することにより、以下の処理を実行する。即ち、プロセッサは、移動機構３０および移動機構３２を制御し、パーティクル捕集装置２０を半導体ウエハ１３上の所定の位置に移動させる。そして、プロセッサは、調整機構２１を制御して、ヘッド２２の下面と半導体ウエハ１３との間の隙間が所定の距離となるように調整する。そして、プロセッサは、吸引ポンプ４０および流速計４１を稼働させ、吸引ポンプ４０によって吸引されるガスの流速を流速計４１から読み出す。そして、プロセッサは、流速計４１から読み出された流速が所定の流量に対応する流速となるように吸引ポンプ４０による吸引量を制御する。また、プロセッサは、ガス供給装置４５を稼働させ、ヘッド２２の下面から噴射されるガスの流量が所定の流量となるようにＭＦＣ４６を制御する。そして、プロセッサは、パーティクルカウンタ４２を稼働させ、パーティクルカウンタ４２によって測定されたパーティクルの数を示すデータを取得する。
【００３１】
［パーティクル捕集装置２０の構成］
図３は、パーティクル捕集装置２０のヘッド２２の断面の一例を示す図である。図４は、パーティクル捕集装置２０のヘッド２２の底面の一例を示す図である。ヘッド２２は、半導体ウエハ１３と対向する下端が開口し、上端が閉塞されている略円筒状の筐体２３を有する。筐体２３の中心軸をｚ軸と定義する。また、例えば図４に示すように、筐体２３の下端の面における半径をｒと定義する。
【００３２】
筐体２３は、例えば軽く誘電率が低い材料により形成される。筐体２３の材料としては、例えば、導電性を有するポリテトラフルオロエチレン、導電性を有するポリイミド、導電性を有するＡＢＳ（Acrylonitrile  Butadiene  Styrene）樹脂、アルミニウム合金、導電性を有するポリカーボネート樹脂等が挙げられる。これらの材料を用いることで、静電気の帯電により筐体２３自体にパーティクルが吸着してしまうことを抑制することができる。また、筐体２３の表面には、例えば電解研磨等により鏡面加工が施されることが好ましい。筐体２３の表面に鏡面加工が施されることにより、筐体２３の表面へのパーティクルの付着が抑制される。
【００３３】
筐体２３の下端の開口には、例えば図３および図４に示すように、筐体２３の内側壁に沿って環状に形成されており、半導体ウエハ１３にガスを供給する供給口２５が形成されている。本実施例において、供給口２５の中心軸はｚ軸と一致している。供給口２５は、筐体２３の外部から配管４８を介して供給されたガスを供給口２５に流す供給路２４に連通している。
【００３４】
また、筐体２３の下端の開口には、例えば図３および図４に示すように、供給口２５よりも供給口２５の中心軸であるｚ軸側に形成されており、半導体ウエハ１３上のパーティクルを含むガスを吸引する吸気口２７が形成されている。吸気口２７は、吸気口２７を介して吸引されたガスを筐体２３の外部へ流す吸気路２６に連通している。
【００３５】
また、筐体２３内には、供給路２４内を流れるガスと、吸気路２６内を流れるガスとを仕切る略円筒状の仕切り板２８が設けられている。また、本実施例において、仕切り板２８の内側面と筐体２３の下端の面とのなす角度θ1は、例えば図３に示すように、９０°よりも大きい。
【００３６】
また、供給路２４は、例えば図３に示すように、筐体２３の内側壁と仕切り板２８の外側壁との間に形成されており、筐体２３の外部から配管４８を介して供給されたガスが流れる方向において、供給口２５の中心軸（本実施例ではｚ軸）の周りを旋回するに従って天井が徐々に下がる形状を有する。これにより、筐体２３の外部から配管４８を介して供給路２４内に供給されたガスは、供給口２５の中心軸の周りを旋回しながら、上方から下方へ螺旋状に流れ、供給口２５から半導体ウエハ１３へ噴射される。供給路２４は、第１の流路の一例である。
【００３７】
吸気路２６は、例えば図３に示すように、仕切り板２８の内側壁と超音波発生器２９の外側壁との間に形成されており、吸気口２７から吸引されたガスが流れる方向において、超音波発生器２９の周りを旋回するに従って天井が徐々に上がる形状を有する。これにより、吸気口２７を介して筐体２３の下方から吸引されたガスは、吸気路２６内で超音波発生器２９の周りを、例えば図４の矢印Ａに示す方向へ旋回しながら、下方から上方へ螺旋状に流れ、配管４３を介して吸引ポンプ４０に吸引される。吸気路２６は、第２の流路の一例である。
【００３８】
また、筐体２３内には、供給口２５の中心軸であるｚ軸に沿って超音波発生器２９が配置されている。本実施例において、超音波発生器２９は、略円筒状の形状を有する。超音波発生器２９は、超音波を発生させ、発生させた超音波を半導体ウエハ１３に放射することにより、半導体ウエハ１３の表面に付着しているパーティクルを離脱させる。超音波発生器２９が発生させる超音波の周波数は、例えば１５ｋＨｚ〜１ＭＨｚである。また、超音波発生器２９が発生させる超音波の周波数は、好ましくは、例えば１５ｋＨｚ〜２００ｋＨｚである。超音波発生器２９は、筒状部材の一例である。本実施例において、例えば図３に示すように、筐体２３の下端と半導体ウエハ１３との間の距離ｄ1は、超音波発生器２９の下端と半導体ウエハ１３との間の距離ｄ2と同一である。なお、距離ｄ1が距離ｄ2以下であれば、距離ｄ1と距離ｄ2とは異なる距離であってもよい。
【００３９】
図５〜図８は、供給路２４内の空間２４０および吸気路２６内の空間２６０の一例を説明するための図である。図５は、空間２４０および空間２６０の一例を示す斜視図である。図６は、空間２４０および空間２６０の一例を示す正面図である。図７は、空間２４０および空間２６０の一例を示す右側面図である。図８は、空間２４０および空間２６０の一例を示す左側面図である。
【００４０】
供給路２４内の空間２４０は、例えば図５〜図８に示すように、配管４８を介して供給されたガスが流れる方向（図５に示す矢印Ｂの方向）において、ｚ軸の周りを旋回するに従って空間２４０の高さが徐々に低くなっている。そして、空間２４０内には、例えば図５に示すように、ｚ軸方向から見た場合、略円環状の空間２４０の接線方向に配管４８からガスが供給される。これにより、筐体２３の外部から配管４８を介して供給路２４内に供給されたガスは、ｚ軸の周りを例えば図５の矢印Ｂに示す方向へ旋回しながら、上方から下方へ螺旋状に流れる。
【００４１】
吸気路２６内の空間２６０は、例えば図５〜図８に示すように、配管４３を介して吸引されるガスが流れる方向（図５に示す矢印Ｃの方向）において、ｚ軸の周りを旋回するに従って空間２６０の高さが徐々に高くなっている。そして、空間２６０内からは、例えば図５に示すように、ｚ軸方向から見た場合、略円環状の空間２６０の接線方向に配管４３を介してガスが吸引される。これにより、筐体２３の下方から吸引されたガスは、吸気路２６内でｚ軸の周りを、例えば図５の矢印Ｃに示す方向へ旋回しながら、下方から上方へ螺旋状に流れる。空間２４０内を流れるガスの旋回方向と、空間２６０内を流れるガスの旋回方向とは、例えば図５に示すように、ｚ軸方向から見た場合、同一の方向である。
【００４２】
また、本実施例において、供給口２５は、例えば図９に示すように、供給口２５の中心軸（本実施例ではｚ軸）の方向に傾いている。図９は、供給口２５の傾きの一例を説明するための拡大断面図である。筐体２３の下端の面に対する供給口２５の傾きの角度をθ2と定義する。
【００４３】
このように、供給路２４内に供給されたガスは、供給路２４内の空間２４０を、上方から下方へ螺旋状に流れ、環状に形成された供給口２５から供給口２５の中心軸の方向へ斜めに噴射され、半導体ウエハ１３上に供給される。半導体ウエハ１３上に供給されたガスは、半導体ウエハ１３上のパーティクルを巻き上げ、供給口２５よりも供給口２５の中心軸側に形成された吸気口２７を介して吸引される。そして、吸気路２６内の空間２６０を、下方から上方へ螺旋状に流れ、配管４３を介して吸引ポンプ４０に吸引される。
【００４４】
このように、筐体２３の下方において、供給口２５からｚ軸の方向に傾いた斜め下方にガスが供給され、供給されたガスがｚ軸近傍において吸引される。これにより、供給口２５から供給されたガスによって巻き上げられたパーティクルが、半導体ウエハ１３上において、ヘッド２２の下方の領域よりも外側の領域に拡散することが抑制される。つまり、供給口２５から供給されたガスは、エアカーテンとしても機能している。そのため、ガスの供給によるパーティクルの拡散を抑制できる。
【００４５】
また、供給路２４内の空間２４０を上方から下方へ螺旋状に流れ供給口２５から半導体ウエハ１３上に噴射されたガスは、吸気口２７を介して吸引され、吸気路２６内の空間２６０を、下方から上方へ螺旋状に流れる。そのため、筐体２３の下方において、所定の方向（本実施例では、ｚ軸に沿って上方から下方を見た場合に半時計回りの方向）にガスが旋回する渦が発生する。これにより、供給口２５から半導体ウエハ１３上に供給されたガスは、筐体２３の下方において滞留することなく吸気口２７を介して効率よく吸引される。従って、供給口２５から供給されたガスによって巻き上げられたパーティクルが、吸気口２７を介して効率よく捕集される。
【００４６】
［シミュレーション結果］
次に、ヘッド２２における供給路２４の高さｈ1、吸気路２６の高さｈ2、および、供給口２５の幅ｗを変えた場合のパーティクルの捕集率をシミュレーションした。図１０は、供給路２４の高さｈ1、吸気路２６の高さｈ2、および供給口２５の幅ｗの一例を説明するための図である。
【００４７】
図１１は、供給路２４の高さｈ1、吸気路２６の高さｈ2、および供給口２５の幅ｗを変えた場合の捕集率のシミュレーション結果の一例を示す図である。図１１では、比較例として、対象物に接触してパーティクルを捕集する従来のパーティクル捕集装置を、半導体ウエハ１３から距離ｄ1分離して用いた場合の捕集率が、番号「０」の欄に示されている。捕集率とは、対象物上に存在するパーティクルのうち、捕集されたパーティクルの割合を示す。なお、従来のパーティクル捕集装置としては、例えば特開２０１３−７１０８３号公報に開示されているパーティクル捕集装置が用いられた。
【００４８】
なお、図１１に示したシミュレーションにおけるその他の条件は、以下の通りである。
筐体２３の下端と半導体ウエハ１３との間の距離ｄ1        ２ｍｍ
筐体２３の下端の面に対する供給口２５の傾きの角度θ2    ４５°
供給口２５から供給されるガス種                        ドライエアー
供給口２５から供給されるガスの流量                    ２８．３Ｌ／ｍｉｎ
吸気口２７から吸引されるガスの流量                    ２８．３Ｌ／ｍｉｎ
パーティクルの材料                                    Ａｌ2Ｏ3
パーティクルのサイズ                                  ０．１μｍ
なお、以下では、特に言及する場合を除き、シミュレーションは上記の条件で行われる。
【００４９】
図１１のシミュレーション結果を参照すると、本実施例のパーティクル捕集装置２０では、供給路２４の高さｈ1、吸気路２６の高さｈ2、および供給口２５の幅ｗが図１１に示されたいずれの寸法であっても、従来のパーティクル捕集装置よりもパーティクルの捕集率が３０％以上も高くなっている。また、供給路２４の高さｈ1、吸気路２６の高さｈ2、および供給口２５の幅ｗを調整することにより、パーティクルの捕集率を９０％以上に高めることができる。実際に、図１１の番号「０」の従来のパーティクル捕集装置と、番号「５」に示されたパーティクル捕集装置２０とを製作して、パーティクルの捕集率を測定したところ、図１１に示したシミュレーション結果と同様の測定結果が得られた。従って、本実施例のパーティクル捕集装置２０は、対象物に接触することなく、対象物上のパーティクルを効率よく捕集することができる。
【００５０】
次に、供給口２５から供給されるガスの流量Ｑ1と、吸気口２７から吸引されるガスの流量Ｑ2との比率Ｑ1／Ｑ2を変えて、パーティクルの捕集率をシミュレーションした。図１２は、吸引されるガスの流量Ｑ2に対して、供給されるガスの流量Ｑ1を変えた場合の捕集率のシミュレーション結果の一例を示す図である。
【００５１】
図１２に示したシミュレーションでは、吸気口２７から吸引されるガスの流量Ｑ2、即ち、吸引ポンプ４０が吸引するガスの流量Ｑ2を２８．３Ｌ／ｍｉｎに固定し、供給口２５から供給されるガスの流量Ｑ1、即ち、ガス供給装置４５から供給されるガスの流量Ｑ1を変化させた。また、図１２に示したシミュレーションでは、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）、および水（Ｈ2Ｏ）を、捕集対象のパーティクルの材料として用いた。また、図１２に示したシミュレーションでは、パーティクルのサイズ（直径）として、０．１μｍ、０．５μｍ、および１．０μｍの３種類について、それぞれ捕集率をシミュレーションした。
【００５２】
図１２（Ａ）は、供給口２５から供給されるガスの流量Ｑ1が、吸気口２７から吸引されるガスの流量Ｑ2と同一である２８．３Ｌ／ｍｉｎの場合の捕集率を示す。図１２（Ｂ）は、供給口２５から供給されるガスの流量Ｑ1が、吸気口２７から吸引されるガスの流量Ｑ2に比べて１０％多い３１．１Ｌ／ｍｉｎの場合の捕集率を示す。図１２（Ｃ）は、供給口２５から供給されるガスの流量Ｑ1が、吸気口２７から吸引されるガスの流量Ｑ2に比べて２０％多い３４．０Ｌ／ｍｉｎの場合の捕集率を示す。図１２（Ｄ）は、供給口２５から供給されるガスの流量Ｑ1が、吸気口２７から吸引されるガスの流量Ｑ2に比べて３０％多い３６．８Ｌ／ｍｉｎの場合の捕集率を示す。図１２（Ｅ）は、供給口２５から供給されるガスの流量Ｑ1が、吸気口２７から吸引されるガスの流量Ｑ2に比べて４０％多い３９．６Ｌ／ｍｉｎの場合の捕集率を示す。図１２（Ｆ）は、供給口２５から供給されるガスの流量Ｑ1が、吸気口２７から吸引されるガスの流量Ｑ2に比べて５０％多い４２．５Ｌ／ｍｉｎの場合の捕集率を示す。
【００５３】
図１２（Ａ）〜（Ｆ）を参照すると、供給口２５から供給されるガスの流量Ｑ1と、吸気口２７から吸引されるガスの流量Ｑ2とが同一である場合に、パーティクルの捕集率が最大になることが分かった。また、供給口２５から供給されるガスの流量Ｑ1が、吸気口２７から吸引されるガスの流量Ｑ2に比べて多くなるに従って、パーティクルのサイズや種類にかかわらず、捕集率が低下する傾向にあることが分かった。図１２に示したシミュレーション結果のうち、ＳｉＯ２の結果をまとめると、例えば図１３のようになる。図１３を参照すると、供給口２５から供給されるガスの流量Ｑ1を多くしても、吸気口２７から吸引されるガスの流量Ｑ2に比べて２０％多い３４．０Ｌ／ｍｉｎまでであれば、パーティクルの捕集率を８０％以上に保つことができることが分かる。従って、吸気口２７から吸引されるガスの流量Ｑ2に対する、供給口２５から供給されるガスの流量Ｑ1の比率Ｑ1／Ｑ2は、１．０≦（Ｑ1／Ｑ2）≦１．２であることが好ましい。
【００５４】
なお、吸気口２７から吸引されるガスの流量Ｑ2を、供給口２５から供給されるガスの流量Ｑ1よりも多くすると、吸気口２７には、パーティクル捕集装置２０の周辺のガスも吸引されることになる。そのため、パーティクル捕集装置２０の下方の対象物上のパーティクル以外のパーティクルも捕集されてしまい、パーティクル捕集装置２０の下方の対象物上に存在するパーティクルの数を正しく評価することが困難となる。従って、吸気口２７から吸引されるガスの流量Ｑ2は、供給口２５から供給されるガスの流量Ｑ1よりも少なくすることが好ましい。
【００５５】
図１２および図１３の結果から、供給口２５から供給されるガスの流量Ｑ1と、吸気口２７から吸引されるガスの流量Ｑ2とが同一である場合に、捕集率が最大になることが分かったため、次に、供給口２５から供給されるガスの流量Ｑ1と、吸気口２７から吸引されるガスの流量Ｑ2とを同一にして、流量Ｑ1およびＱ2を変化させた場合の捕集率についてシミュレーションを行った。図１４は、流量を変えた場合の捕集率のシミュレーション結果の一例を示す図である。
【００５６】
図１４に示したシミュレーションでは、図１２に示したシミュレーションと同様に、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、およびＨ2Ｏを捕集対象のパーティクルの材料として用い、パーティクルのサイズとして、０．１μｍ、０．５μｍ、および１．０μｍの３種類について、それぞれ捕集率をシミュレーションした。
【００５７】
図１４（Ａ）は、流量Ｑ1およびＱ2が１４．２Ｌ／ｍｉｎの場合の捕集率を示す。図１４（Ｂ）は、流量Ｑ1およびＱ2が２１．２Ｌ／ｍｉｎの場合の捕集率を示す。図１４（Ｃ）は、流量Ｑ1およびＱ2が２８．３Ｌ／ｍｉｎの場合の捕集率を示す。図１４（Ｄ）は、流量Ｑ1およびＱ2が３５．４Ｌ／ｍｉｎの場合の捕集率を示す。図１４（Ｅ）は、流量Ｑ1およびＱ2が４２．５Ｌ／ｍｉｎの場合の捕集率を示す。図１４（Ｆ）は、流量Ｑ1およびＱ2が４９．５Ｌ／ｍｉｎの場合の捕集率を示す。図１４（Ｇ）は、流量Ｑ1およびＱ2が５６．６Ｌ／ｍｉｎの場合の捕集率を示す。
【００５８】
図１４（Ａ）〜（Ｇ）に示した各流量でガスを供給および吸引した場合の対象物上の風速をグラフ化すると、例えば図１５のようになる。図１５は、流量と対象物上の風速との関係の一例を示す図である。なお、対象物上とは、例えば、上方からｚ軸方向に超音波発生器２９の底面を半導体ウエハ１３上に投影した場合に半導体ウエハ１３上に形成される半導体ウエハ１３上の領域を指す。図１５を参照すると、供給および吸引されるガスの流量が増加するに従い、対象物上のガスの風速も増加していることが分かる。
【００５９】
次に、図１５に示したガスの風速に対して、パーティクルの捕集率をグラフ化すると、例えば図１６のようになる。図１６は、対象物上の風速と捕集率との関係の一例を示す図である。図１６では、パーティクルの捕集率として、Ａｌ2Ｏ3の捕集率を用いている。図１６を参照すると、風速が小さい範囲では、風速の増加に伴って捕集率が増加するが、風速が大きい範囲では、捕集率が一定値に収束することが分かった。また、図１６を参照すると、対象物上でのガスの風速が０．０２ｍ／ｓｅｃ以上であれば、捕集率が８０％以上となることが分かった。従って、対象物上でのガスの風速が０．０２ｍ／ｓｅｃ以上となるように、供給口２５から供給されるガスの流量および吸気口２７から吸引されるガスの流量を調整することが好ましい。
【００６０】
次に、供給口２５の傾きの角度θ2を変化させた場合の捕集率についてシミュレーションを行った。供給口２５は、例えば図９に示したように、筐体２３の下端の面に対して角度θ2で傾いている。図１７は、供給口２５の角度θ2を変えた場合の捕集率のシミュレーション結果の一例を示す図である。
【００６１】
図１７を参照すると、供給口２５の角度θ2が増加するに従って、捕集率が低下することが分かる。捕集率を８０％以上に保つためには、供給口２５の角度θ2は、６０°以下であることが好ましい。なお、図１７を参照すると、供給口２５の角度θ2が小さいほど捕集率が高くなる傾向にある。ここで、供給口２５からのガスの噴射方向が、例えば、上方からｚ軸方向にパーティクル捕集装置２０の底面を半導体ウエハ１３上に投影した場合に半導体ウエハ１３上に形成される領域（以下、対象領域と呼ぶ）内に向いていれば、供給口２５から噴射されたガスは、パーティクル捕集装置２０の下端に形成された吸気口２７によって吸引される。
【００６２】
しかし、供給口２５からのガスの噴射方向が、対象領域外に向いている場合、供給口２５から噴射されたガスは、対象領域の外側に拡散し、供給口２５から噴射されたガスの一部が吸気口２７によって吸引されない。そのため、供給口２５からのガスの噴射方向は対象領域内に向いていることが好ましい。供給口２５からのガスの噴射方向が対象領域内に向いているためには、供給口２５の角度θ2は、以下の（１）式で示される範囲内である必要がある。
ｔａｎ-1（ｄ1／２ｒ）＜θ2≦９０°      ・・・（１）
【００６３】
なお、上記（１）式におけるｄ1は、図３に示したように、筐体２３の下端と半導体ウエハ１３との間の距離を示す。また、上記（１）式におけるｒは、図４に示したように、筐体２３の下端の面における半径を示す。
【００６４】
従って、図１７に示したシミュレーション結果と、上記（１）式とに基づいて、供給口２５の角度θ2は、以下の（２）式で示される範囲内であることが好ましい。
ｔａｎ-1（ｄ1／２ｒ）＜θ2≦６０°      ・・・（２）
【００６５】
次に、パーティクル捕集装置２０の下端の面と対象物である半導体ウエハ１３との間の距離ｄ1を変えた場合の捕集率についてシミュレーションを行った。図１８は、パーティクル捕集装置２０と対象物との間の距離ｄ1を変えた場合の対象物上の風速および捕集率のシミュレーション結果の一例を示す図である。図１８（Ａ）は、供給口２５の角度θ2が３０°の場合のシミュレーション結果を示し、図１８（Ｂ）は、供給口２５の角度θ2が４５°の場合のシミュレーション結果を示し、図１８（Ｃ）は、供給口２５の角度θ2が６０°の場合のシミュレーション結果を示している。図１８（Ａ）〜（Ｃ）において、黒い四角が捕集率を示し、白い丸が風速を示している。なお、図１８に示したシミュレーションでは、パーティクル捕集装置２０の下端の面と半導体ウエハ１３との間の距離ｄ1と、超音波発生器２９の底面と半導体ウエハ１３との間の距離ｄ2とが同一のパーティクル捕集装置２０が用いられている。
【００６６】
図１８（Ａ）〜（Ｃ）のシミュレーション結果を参照すると、供給口２５の角度θ2がいずれの場合においても、パーティクル捕集装置２０と半導体ウエハ１３との間の距離ｄ1が１〜２ｍｍの範囲では、距離ｄ1の増加に伴って捕集率および風速が増加している。一方、パーティクル捕集装置２０と半導体ウエハ１３との間の距離ｄ1が２〜４ｍｍの範囲では、距離ｄ1の増加に伴って捕集率および風速がわずかに減少している。
【００６７】
また、図１８（Ａ）〜（Ｃ）のシミュレーション結果を参照すると、供給口２５の角度θ2がいずれの場合においても、風速が最大となっている距離ｄ1において、パーティクルの捕集率も最大となっている。ここで、パーティクル捕集装置２０と半導体ウエハ１３との間の距離ｄ1が短くなると、狭い空間に一定量のガスが流れるため、風速が増加する。しかし、パーティクル捕集装置２０と半導体ウエハ１３との間の距離ｄ1が短くなりすぎると、パーティクル捕集装置２０と半導体ウエハ１３との間のコンダクタンスが増加するため、超音波発生器２９の真下に流れ込むガスが減少し、吸気口２７に直接流入するガスが増加する。そのため、超音波発生器２９の真下におけるガスの風速が減少する。風速は、ガスの流入空間とコンダクタンスとのバランスがとれたときに最大となる。
【００６８】
図１８（Ａ）〜（Ｃ）のグラフを１つにまとめると、例えば図１９のようになる。図１９は、供給口２５の角度θ2と、対象物上の風速と、捕集率との関係の一例を示す図である。図１９を参照すると、対象物上における風速が０．０２ｍ／ｓｅｃ以上であり、かつ、供給口２５の角度θ2が６０°未満であれば、パーティクルの捕集率が８０％以上となることが分かる。
【００６９】
以上、パーティクル捕集システム１０の実施例について説明した。上記説明から明らかなように、本実施例のパーティクル捕集システム１０によれば、対象物に接触することなく、対象物上のパーティクルを効率よく捕集することができる。
【００７０】
また、本実施例におけるパーティクル捕集システム１０では、吸気路２６の中心に略円筒状の超音波発生器２９が設けられている。そのため、超音波発生器２９の下面と半導体ウエハ１３との間の風速を高めることができる。これにより、半導体ウエハ１３上のパーティクルを効率よく捕集することができる。
【００７１】
また、本実施例におけるパーティクル捕集システム１０では、吸気路２６の中心に設けられた略円筒状の超音波発生器２９により、半導体ウエハ１３の表面に所定の周波数および振幅の超音波が放射される。これにより、超音波発生器２９の下方において、半導体ウエハ１３の表面に存在するパーティクルを半導体ウエハ１３の表面から離脱させることができる。これにより、半導体ウエハ１３上のパーティクルを効率よく捕集することができる。
【００７２】
また、本実施例におけるパーティクル捕集システム１０では、ガス供給装置４５から供給されたガスが、供給路２４内を、供給口２５の中心軸を中心として、螺旋状に旋回しながら上方から下方に流れ、供給口２５から半導体ウエハ１３上に供給される。また、半導体ウエハ１３上に供給されたガスは、半導体ウエハ１３上のパーティクルを巻き上げ、供給口２５よりも供給口２５の中心軸側に形成されている吸気口２７を介して、吸気路２６内を、供給口２５の中心軸を中心として、螺旋状に旋回しながら下方から上方に流れる。これにより、パーティクル捕集装置２０と半導体ウエハ１３との間には、ガスの旋回流が発生し、供給口２５から供給されたガスにより巻き上げられたパーティクルが、パーティクル捕集装置２０と半導体ウエハ１３との間の領域から外にまき散らされることなく、吸気口２７および吸気路２６を介して効率よく吸引される。これにより、半導体ウエハ１３上のパーティクルを効率よく捕集することができる。
【００７３】
また、本実施例におけるパーティクル捕集システム１０では、供給口２５の中心軸の方向から見た場合、供給路２４内を螺旋状に流れるガスの旋回方向と、吸気路２６内を螺旋状に流れるガスの旋回方向とが同一である。そのため、パーティクル捕集装置２０と半導体ウエハ１３との間にガスの旋回流を効率よく発生させることができる。これにより、半導体ウエハ１３上のパーティクルを効率よく捕集することができる。
【００７４】
また、本実施例におけるパーティクル捕集システム１０では、パーティクル捕集装置２０と半導体ウエハ１３との間のガスの風速は、例えば図１６および図１９を用いて説明したように、０．０２ｍｍ／ｓｅｃ以上であることが好ましい。これにより、半導体ウエハ１３上のパーティクルを効率よく捕集することができる。
【００７５】
また、本実施例におけるパーティクル捕集システム１０では、吸気口２７から吸引されるガスの流量Ｑ2に対する、供給口２５から供給されるガスの流量Ｑ1の比率Ｑ1／Ｑ2は、例えば図１３を用いて説明したように、１．０≦（Ｑ1／Ｑ2）≦１．２であることが好ましい。これにより、半導体ウエハ１３上のパーティクルを効率よく捕集することができる。
【００７６】
また、本実施例におけるパーティクル捕集システム１０では、供給口２５は、筐体２３の下端において、供給口２５の中心軸の方向に傾いており、筐体２３の下端の半径をｒ、筐体２３の下端と半導体ウエハ１３との距離をｄ1とした場合、筐体２３の下端の面に対する供給口２５の傾きの角度θ2は、図１７を用いて説明したように、前述の（２）式で示される範囲内の角度であることが好ましい。これにより、半導体ウエハ１３上のパーティクルを効率よく捕集することができる。
【００７７】
また、本実施例におけるパーティクル捕集システム１０では、供給口２５から半導体ウエハ１３に供給されるガスは、ドライエアーまたは不活性ガスであることが好ましい。これにより、供給口２５から半導体ウエハ１３上に供給されるガスによる半導体ウエハ１３の表面の変質を抑制することができる。
【００７８】
＜その他＞
なお、本発明は、上記した実施例に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。
【００７９】
例えば、上記した実施例におけるヘッド２２では、例えば図３に示したように、仕切り板２８の内側面と筐体２３の下端の面とのなす角度θ1は９０°よりも大きい。しかし、開示の技術はこれに限られない。他の例として、ヘッド２２は、例えば図２０に示すように、仕切り板２８の内側面と筐体２３の下端の面とのなす角度θ1’が９０°よりも小さくてもよい。この場合であっても、実施例の場合と同様に、８０％以上の捕集率を達成できる。
【００８０】
また、上記した実施例におけるヘッド２２では、図３〜図８を用いて説明したように、供給路２４は、配管４８を介して供給されたガスが流れる方向において、供給口２５の中心軸の周りを旋回するに従って天井が徐々に下がる形状を有する。これにより、供給路２４内を流れるガスは、供給路２４内において上方から下方へ螺旋状に流れる。また、吸気路２６は、吸気口２７から吸引されたガスが流れる方向において、超音波発生器２９の周りを旋回するに従って天井が徐々に上がる形状を有する。これにより、吸気路２６内を流れるガスは、吸気路２６内において下方から上方へ螺旋状に流れる。しかし、開示の技術はこれに限られない。
【００８１】
他の例として、供給路２４および吸気路２６は、例えば図２１に示すように、天井の高さが略一定の形状を有していてもよい。この場合、配管４８を介して供給路２４内に供給されたガスは、供給路２４内に拡散しながら上方から下方へ流れ、供給口２５の中心軸の周りを旋回することなく供給口２５から半導体ウエハ１３上に供給される。また、吸気口２７から吸引されたガスは、吸気路２６内において超音波発生器２９の周りを旋回することなく、吸気路２６内を下方から上方へ流れ、配管４３を介して吸引ポンプ４０によって吸引される。このような構造のヘッド２２においても、供給口２５から供給されるガスの流量および吸気口２７から吸引されるガスの流量を、前述の実施例に示したヘッド２２を用いる場合よりも多くする（例えば３倍以上とする）ことにより、８０％以上の捕集率を達成することができる。
【００８２】
また、前述の実施例において、超音波の振幅と対象物までの距離ｄ2との関係について、以下の実測を行った。まず、超音波発生器２９と半導体ウエハ１３との間の距離ｄ2を５ｍｍに設定した場合の超音波の振幅と発塵数の関係を実測した。図２２は、超音波の振幅と発塵数との関係の一例を示す図である。図２２を参照すると、超音波発生器２９が発生させた超音波の振幅が８５μｍ以上になると、発塵数が加速的に増加することが分かる。
【００８３】
図２３〜図２５は、超音波の振幅と、対象物までの距離ｄ2と、衝撃波圧力との関係の一例を示す図である。衝撃波圧力は、例えば図２３〜図２５に示すように、超音波発生器２９から対象物である半導体ウエハ１３までの距離ｄ2と、超音波の振幅の２つのパラメータに依存する。衝撃波圧力は、超音波発生器２９から半導体ウエハ１３までの距離ｄ2が減少するに従って増加する。また、衝撃波圧力は、超音波の振幅が増加するに従って増加する。
【００８４】
例えば図２４および図２５を参照すると、超音波発生器２９と半導体ウエハ１３との間の距離ｄ2が５ｍｍである場合、超音波発生器２９が８５μｍの振幅の超音波を発生させると、衝撃波圧力は１５３．６ｄＢとなる。衝撃波圧力は、超音波発生器２９から半導体ウエハ１３までの距離ｄ2と、超音波の振幅の２つのパラメータに依存するが、衝撃波圧力が１５３．６ｄＢ以上であれば、半導体ウエハ１３からの発塵数が加速的に増加することになる。なお、発明者によるさらなる検討の結果、衝撃波圧力が１５０ｄＢ以上であれば、半導体ウエハ１３からの発塵数が加速的に増加することが分かった。また、加速的な発塵が観測される衝撃波圧力の値は、対象物の材料やその製造方法等に依存する。衝撃波圧力に着目し、発塵数を制御することで、超音波発生器２９と対象物との間の距離ｄ2および超音波の振幅の最適値を定量化することが可能である。
【００８５】
また、前述の実施例におけるヘッド２２では、図３〜図８を用いて説明したように、供給路２４は、ガスが流れる方向に供給口２５の中心軸の周りを旋回するに従って天井が徐々に下がる形状を有し、吸気路２６は、ガスが流れる方向に超音波発生器２９の周りを旋回するに従って天井が徐々に上がる形状を有する。しかし、開示の技術はこれに限られない。例えば、供給路２４には、仕切り板２８の外側壁または筐体２３の内側壁に沿って、上方から下方に螺旋状にリブや溝が形成されてもよい。これにより、供給路２４内において旋回流をより効率よく発生させることができる。また、吸気路２６には、仕切り板２８の内側壁に沿って、下方から上方に螺旋状にリブや溝が形成されてもよい。これにより、吸気路２６内において旋回流をより効率よく発生させることができる。これにより、パーティクル捕集装置２０と半導体ウエハ１３との間にガスの旋回流をより効率よく発生させることができる。
【００８６】
また、前述の実施例におけるヘッド２２には、略中央に円筒状の超音波発生器２９が設けられ、超音波発生器２９から下方の半導体ウエハ１３へ超音波が放射されたが、他の例として、超音波発生器２９に超音波を発生させないか、あるいは、超音波発生器２９の位置に超音波を発生しない円筒状の部材が配置されてもよい。この場合であっても、供給口２５から供給されるガスの旋回流と、吸気口２７から吸引されるガスの旋回流によって、ヘッド２２の下方の半導体ウエハ１３上のパーティクルが効率よく捕集される。
【符号の説明】
【００８７】
１０  パーティクル捕集システム
１１  チャンバ
１２  載置台
１３  半導体ウエハ
２０  パーティクル捕集装置
２１  調整機構
２２  ヘッド
２３  筐体
２４  供給路
２４０  空間
２５  供給口
２６  吸気路
２６０  空間
２７  吸気口
２８  仕切り板
２９  超音波発生器
３０  移動機構
３１  ガイド
３２  移動機構
４０  吸引ポンプ
４１  流速計
４２  パーティクルカウンタ
４３  配管
４５  ガス供給装置
４６  ＭＦＣ
４７  フィルタ
４８  配管
【図１】
2018060857.tif 000003
【図２】
2018060857.tif 000004
【図３】
2018060857.tif 000005
【図４】
2018060857.tif 000006
【図５】
2018060857.tif 000007
【図６】
2018060857.tif 000008
【図７】
2018060857.tif 000009
【図８】
2018060857.tif 000010
【図９】
2018060857.tif 000011
【図１０】
2018060857.tif 000012
【図１１】
2018060857.tif 000013
【図１２】
2018060857.tif 000014
【図１３】
2018060857.tif 000015
【図１４】
2018060857.tif 000016
【図１５】
2018060857.tif 000017
【図１６】
2018060857.tif 000018
【図１７】
2018060857.tif 000019
【図１８】
2018060857.tif 000020
【図１９】
2018060857.tif 000021
【図２０】
2018060857.tif 000022
【図２１】
2018060857.tif 000023
【図２２】
2018060857.tif 000024
【図２３】
2018060857.tif 000025
【図２４】
2018060857.tif 000026
【図２５】
2018060857.tif 000027