(57)【要約】      （修正有）【課題】半導体処理期間中に使用する流体のフィルタリングシステム及び方法の提供。【解決手段】半導体ウエハクリーニング装置等の半導体ウエハア処理装置へ流体を供給する場合に、二重媒体フィルタ１８ｂにより流体からイオン及び粒子をフィルタするフィルタリングシステムであって、二重媒体フィルタ１８ｂは、インレット４６とアウトレット４８とを具備するハウジング４４を有し、インレット４６は流体供給源と連結し、アウトレット４８は半導体ウエハ製造装置と連結し、ハウジング４４内には、イオン交換媒体３５と粒子フィルタ媒体３７とを包含し、イオン交換媒体３５は流体からイオンを除去し、粒子フィルタ媒体３７は流体から粒子を除去することを特徴とするフィルタリングシステム。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体供給源、
半導体ウエハ製造装置、
該流体供給源と流体連結している第１端部と該半導体ウエハ製造装置と流体連結している第２端部とを具備しており、該流体供給源から該半導体ウエハ製造装置へ流体を送給する形態とされている流路、
該流路内に位置されており、インレットとアウトレットとを具備するハウジングを有している二重媒体フィルタであって、該インレットは該流体供給源と流体連結しており且つ該流路を介して該流体供給源から流体を受取る形態とされており、該アウトレットは該半導体ウエハ製造装置と流体連結しており且つ該流路を介して該半導体ウエハ製造装置へ流体を供給する形態とされており、該ハウジング内に位置されているイオン交換媒体と粒子フィルタ媒体とを包含しており、該イオン交換媒体は該流体からイオンを除去する形態とされており、該粒子フィルタ媒体は該流体から粒子を除去する形態とされている二重媒体フィルタ、
を有しているシステム。
【請求項２】
請求項１において、該イオン交換媒体が該ハウジング内に該インレットに近接して第１チャンバ内に位置されているシステム。
【請求項３】
請求項２において、該二重媒体フィルタの該インレットが逆ファンネル形状を有しているシステム。
【請求項４】
請求項２において、該粒子フィルタ媒体が該アウトレットに近接して該ハウジング内の第２チャンバ内に位置されているシステム。
【請求項５】
請求項１において、該流路の該第２端部は複数個の半導体ウエハ装置と流体連結しており、該二重媒体フィルタは該複数個の半導体ウエハ製造装置と流体連結しているアウトレットを有しており且つ該流路を介して該複数個の半導体ウエハ製造装置へ流体を供給する形態とされているシステム。
【請求項６】
請求項１において、該二重媒体フィルタの該ハウジングが透明であるシステム。
【請求項７】
請求項１において、該イオン交換媒体は該流体から正に荷電されたイオンを除去する形態とされているアニオン交換媒体であるシステム。
【請求項８】
請求項１において、該イオン交換媒体は該流体から負に荷電されたイオンを除去する形態とされているアニオン交換媒体であるシステム。
【請求項９】
請求項６において、該二重媒体フィルタは第１二重媒体フィルタであり、且つ該イオン交換媒体はカチオン交換媒体であり、本システムが、更に、該第１二重媒体フィルタと流体連結しており且つ該半導体ウエハ製造装置から上流側で該第１二重媒体フィルタから下流側に位置されている第二二重媒体フィルタを有しており、該第２二重媒体フィルタはアニオン交換媒体と粒子フィルタ媒体とを有している、システム。
【請求項１０】
流体供給源、
流体を受取る形態とされている半導体ウエハ製造装置、
該流体供給源と流体連結している第１端部と該半導体ウエハ製造装置と流体連結している第２端部とを具備しており、該流体供給源から該半導体ウエハ製造装置へ該流体を送給する形態とされている流路、
該半導体ウエハ製造装置から上流側で且つ該流体供給源から下流側に該流路内に位置されている第１二重媒体フィルタであって、該流体供給源からの流体を受取る形態とされているインレットを具備しており、該流体供給源から受取った流体からイオンを除去する形態とされている第１イオン交換媒体と該流体供給源から受取った流体から粒子を除去する形態とされている第１粒子フィルタ媒体とを包含している第１二重媒体フィルタ、
該半導体ウエハ製造装置から上流側で該第１二重媒体フィルタから下流側において該流路内に位置されている第二二重媒体フィルタであって、該第１二重媒体フィルタから流体を受取る形態とされているインレットを有しており、該第１二重媒体フィルタから受取った流体からイオンを除去する形態とされている第二イオン交換フィルタと該第１二重媒体フィルタから受取った流体から粒子を除去する形態とされている塊２粒子フィルタ媒体とを包含している第２二重媒体フィルタ、
を有しているシステム。
【請求項１１】
請求項１０において、該流体供給源が液体であるシステム。
【請求項１２】
請求項１０において、該第１イオン交換媒体がカチオン交換媒体であり、且つ該第２イオン交換媒体がイオン交換媒体であるシステム。
【請求項１３】
請求項１２において、該第１イオン交換媒体がイオン交換媒体であり、且つ該第２イオン交換媒体がカチオン交換媒体であるシステム。
【請求項１４】
半導体ウエハを処理する方法において、
半導体ウエハ装置へ送給するために流体供給源から流体を受け取り、
該流体が該半導体ウエハ装置へ流れる場合に、該流体をフィルタしてインシチュで該流体からイオンを除去し、
該流体が該半導体ウエハ装置へ流れる場合に、該流体をフィルタしてインシチュで該流体から粒子を除去し、
該流体がフィルタされるのと同じ割合で半導体ウエハを処理するために、イオン及び粒子をフィルタ除去した流体を該半導体ウエハ装置へ供給する、
ことを包含している方法。
【請求項１５】
請求項１４において、該流体から粒子を除去する前に該流体からイオンを除去する方法。
【請求項１６】
請求項１４において、該流体からイオンを除去するための該流体のフィルタ処理は該流体からアニオン及びカチオンの内の一方を除去することを包含している方法。
【請求項１７】
請求項１６において、更に、該イオン及び粒子を除去した流体からアニオン及びカチオンの内の他方を除去するために該流体をフィルタ処理することを包含している方法。
【請求項１８】
請求項１４において、該半導体ウエハ装置へイオン及び粒子を除去した流体を供給することが、半導体ウエハをクリーニングする形態とされている半導体ウエハクリーニング装置へイオン及び粒子を除去した流体を供給することを包含している方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体処理期間中に使用する流体をフィルタリングするためのシステム及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造プロセスにおいて粒子汚染を減少させるか又は除去することは、歩留まり及びデバイス信頼性を最大化させるために重要である。その点に関して、半導体ウエハは、通常、粒子への露呈を最小とさせる態様で処理される。例えば、ウエハは、典型的には、周辺環境における粒子の量を最小とさせるクリーンルーム内において製造される。同様に、半導体ウエハを処理するために使用される流体は、典型的には、処理装置へ供給される前に、その流体から粒子を除去するためにフィルタ、即ち濾過される。
【０００３】
典型的には、流体は、それが処理装置へ供給される場合にフィルタされる。従って、フィルタを選択する場合に、フィルタの容量を介しての流れは重要な要因である。一般的に、半導体処理装置は大量の流体を使用し、従って、適切な割合でフィルタリングすることが可能なフィルタを必要とする。
【０００４】
更に、ウエハ製造施設が高い処理能力を維持するためには、処理装置と共に使用されるフィルタは、好適には、低コストであり且つ典型的に処理遅延を巻き起こすこととなる頻繁なメインテナンスを必要としないものである。
【０００５】
上述した必要性に鑑み、逆浸透フィルタ（reverse osmosis filter）等の水をフィルタするために使用される標準的な流体フィルタは通常使用されることはない。というのは、これらのフィルタは、典型的に、高価であり、流通容量（flow through capacity）が低く、且つ頻繁なるメインテナンスを必要とするからである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、半導体処理期間中に使用する流体フィルタリングシステム及び方法に関するものである。
【０００７】
一つ又はそれ以上の実施例は、半導体ウエハクリーニング装置などの半導体ウエハ処理装置へ供給される場合に流体からイオン及び粒子をフィルタリング即ち濾過するための流体フィルタリングシステム及び方法に関するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の１実施例に基くシステムのブロック図。
【図２】本発明の１実施例に基く別のシステムのブロック図。
【図３】本発明の１実施例に基く例示的フィルタのブロック図。
【図４】本発明の１実施例に基く別の例示的フィルタの断面図。
【図５】図４に示したフィルタの分解図。
【図６】本発明の１実施例に基く別の例示的フィルタの断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、本発明の１実施例に基くシステム１０のブロック図である。システム１０は、流路１６を介して半導体ウエハ製造装置１４と流体連結している流体供給源１２を包含している。即ち、流体供給源１２のアウトレットは、製造装置１４のインレットへの流路１６に沿って流体を供給する。流路１６において、流体供給源１２から下流側及び製造装置１４の上流側の或る位置において、インレットを介して流体供給源１２からの流体を受取る形態とされているフィルタ１８が設けられている。
【００１１】
フィルタ１８は、受取った流体から金属イオンなどのイオンや粒子を除去し、フィルタした流体をアウトレットを介して流路１９へ供給する。流体から除去される可能性のあるイオンの例としては、Ｃｕ、Ｆｅ，Ｎａ、Ｃｏ、Ｔｉ及びＴａを包含している。フィルタした流体はフィルタ１８のアウトレットへ供給され且つ流路１６を介して製造装置１４のインレットへ供給される。
【００１２】
製造装置１４は、半導体ウエハを処理するために流体を使用する任意の装置とすることが可能である。製造装置例としては、水洗浄、ウエットエッチング、ＣＶＤ、反応性イオンエッチング、リソグラフィ、又は任意のその他の製造装置を包含している。
【００１３】
その流体は、液体、気体、又はその結合とすることが可能である。幾つかの実施例においては、その流体は水又は表面活性剤などの化学溶液である。その他の実施例においては、その流体は、Ｎ２、アルゴン、シラン、等の気体である。
【００１４】
流路１６及び１９は、その中を流体が流れることを許容する形態とされている任意の導管とすることが可能である。理解すべきことであるが、幾つかの実施例において、フィルタ１８から下流側の部分等の流路１９の一部、又は流路１６及び１９の全体を製造装置１４の一部とすることが可能である。
【００１５】
上述したように、半導体処理装置で使用する流体から粒子を除去するためのフィルタが従来使用されている。しかしながら、半導体デバイスを小型化させるための処理ステップを開発している間に、本発明者等は、該流体から金属イオンを更にフィルタすることによって、ウエハ処理歩留まり及び信頼性が著しく改善されるということを思いもかけずに知得した。更に、そのインシチュ、即ち現場でのフィルタリングは格別に有益的なものであった。特に、小型化したデバイスに関して行ったテストは、ウエハの製造及びクリーニング期間中に導入される金属イオンが、時間依存性誘電体ブレークダウンの信頼性テストの障害であることを表しているように見える。
【００１６】
図２は、図１に示したシステム２０の１例を例示している。図２の製造装置は、化学的機械的研磨後等の処理ステップ後のウエハをクリーニングする形態とされているクリーニング装置である。該クリーニング装置１４は、４段を有しており、即ち、メガソニックタンク３０ａと、第１両側ブラシ３０ｂと、第２両側ブラシ３０ｃと、スピンリンスドライヤ３０ｄとである。クリーニング装置１４の各段３０ａ−ｄは流路１９を介して２個の流体供給源１２と流体連結している。特に、メガソニックタンク３０ａ、第１及び第２両側ブラシ３０ｂ、３０ｃ、及びスピンリンスドライヤ３０ｄは、各々、水供給源１２と流体連結しており、且つ水供給源１２から水を受取る形態とされている。幾つかの実施例においては、水供給源１２は、脱イオン化水供給源である。その点に関して、水は、最初に、粗フィルタによってフィルタされて塩素等の大きな粒子及び化合物を除去する。メガソニックタンク３０ａがケミカル１供給源１２と流体連結しており、ケミカル１を受取る形態とされている。第１及び第２両側ブラシ３０ｂ、３０ｃがケミカル２供給源１２と流体連結しており、且つケミカル２を受取る形態とされている。スピンリンスドライヤ３０ｄがケミカル３供給源１２と流体連結しており且つケミカル３を受取る形態とされている。
【００１７】
第１及び第２両側ブラシ３０ｂ、３０ｃがケミカル２供給源１２と流体連結しており、ケミカル２を受取る形態とされている。スピンリンスドライヤ３０ｄはケミカル３供給源１２と流体連結しており、ケミカル３を受取る形態とされている。製造装置１２の種々の段３０ａ−ｄと流体供給源１２との間にフィルタ１８が位置されており、それらは、クリーニング装置１２の種々の段３０ａ−ｄへ供給される場合にその流体から金属イオン及び粒子をフィルタする形態とされている。以下に説明するように、フィルタ１８は、金属イオンと粒子の両方をフィルタする形態とされている単一フィルタか又は２個の別々のフィルタとすることが可能である。
【００１８】
フィルタ１８は、流体が装置へ供給される場合に、システム内においてインシチュで即ち現場において動作する。即ち、流体が夫々の半導体装置３０ａ−３０ｄへ搬送されるのと略同じ割合でフィルタ１８を介して流れる。このことは、幾つかの利点を与える。第１に、フィルタ済み流体の貯蔵が必要ではない。第２に、フィルタ済み流体は、それが保持タンク又は搬送管の長い組内にある時間の間滞在する場合に発生する可能性があるような再汚染の可能性を有するものではない。流体ライン１９は極めて短くさせることが可能であり、例えば、フィルタ１８によるクリーニングの後に流体内に付加的なイオンが入ったり又は形成されたりする可能性を減少させるために、使用の直前に、半導体装置自身内に埋設させることが可能である。
【００１９】
メガソニックタンク３０ａに関しては、クリーニング装置１４が使用中である場合に、水及びケミカル１が、夫々、水供給源１２及びケミカル１供給源１２から流路１６を介してフィルタ１８のインレットへ流れる。フィルタ１８は、その水及びケミカル１から粒子及び金属イオンを除去し且つフィルタ済みの流体をフィルタ１８のアウトレットを介して流路１９へ供給する。メガソニックタンク３０ａは、フィルタ済み水及びケミカル１を受け取りその中の水を処理する。理解すべきことであるが、クリーニング装置１４のその他の段３０ｂ−ｄは同じように機能する。
【００２０】
図３は、図１及び２のシステムにおいて使用するフィルタ１８ａの１実施例を例示している。この実施例において、フィルタ１８ａは、互いに直列に流体連結している１個のフィルタを包含している。この例示した実施例において、フィルタ１８ａは、粒子フィルタ３４のインレットと流体連結しているアウトレットを有しているイオン交換フィルタ３２を包含している。イオン交換フィルタ３２及び粒子フィルタ３４は、夫々、図１及び２のシステム１０及び３０における製造装置１４及び流体供給源１２の間の流路１６内に位置させることが可能である。例えば、イオン交換フィルタ３２のインレットは流体供給源１１２のアウトレットと流体連結させることが可能であり、且つ粒子フィルタ３４のアウトレットは製造装置１４のインレットと流体連結させることが可能である。
【００２１】
イオン交換フィルタ３２は、イオン交換樹脂等の従来のイオン交換媒体を包含しており、かつ流体からアニオン、カチオン、又はそれらの結合を除去する形態とされている。幾つかの実施例において、カチオン交換樹脂を使用してカチオンがヒドロキシルと置換され、従って流体からイオンをフィルタリング、即ち除去する。しかしながら、その他の実施例においては、その他の交換を行わせることが可能である。
【００２２】
粒子フィルタ３４は、粒子メンブレン等の従来の粒子フィルタ媒体を包含しており、流体から粒子を除去する形態とされている。除去すべき粒子寸法は所望により極めて小さくすることが可能であり、例えば、流体及び半導体装置のニーズに依存して、１ミクロン以下とすることが可能である。
【００２３】
図１のシステムにおいて使用する図３のフィルタ１８ａを参照すると、流体は流体供給源１２からイオン交換フィルタ３２へ流れ、該フィルタはその流体からイオンを除去する。フィルタ済み流体は、次いで、イオン交換フィルタ３２のアウトレットから粒子フィルタ３４へ供給され、該フィルタはその流体から粒子を除去する。フィルタ済み流体は粒子フィルタ３４から製造装置１４へ供給される。
【００２４】
図３は粒子フィルタ３４から上流側に位置されているイオン交換フィルタ３２を例示しているが、それらの配向状態は逆にすることが可能であることを理解すべきである。即ち、幾つかの実施例においては、粒子フィルタは、イオン交換フィルタと流体連結してその上流側に位置させることが可能である。その場合、流体内のイオンが除去される前に、流体から粒子が除去される。
【００２５】
図４は、夫々、図１又は２のシステム１０及び２０において使用するフィルタ１８ｂの別の実施例を例示している。この実施例においては、フィルタ１８ｂは、イオン交換媒体３６と粒子媒体３８とを包含する二重媒体フィルタである。その点について、フィルタ１８ｂは、流体供給源１２から受け取られる流体からイオンと粒子の両方をフィルタする形態とされている。例示した実施例においては、フィルタ１８ｂは第１及び第２チャンバ４０，４２を包含しており、その内の最初のものは第１チャンバ４０を介して通過する流体から金属イオンをフィルタする形態とされている樹脂サポートネットによって所定位置に保持されているイオン交換媒体３５を包含しており、且つその内の第２のものは、第２チチャンバ４２を介して通過する流体から粒子をフィルタする形態とされているメンブレンサポートネット３８によって所定位置に保持されている従来の粒子フィルタ媒体３７を包含している。
【００２６】
図４及び５の両方を参照すると、フィルタ１８ｂは、流体を受取るためのインレット４６とフィルタ１８ｂからフィルタ済み流体が流れ出ることを許容するアウトレット４８とを包含しているハウジング４４を有している。ハウジング４４は、逆ファンネル形状を有するインレット部分５２においてインレット４６へ遷移し且つファンネル形状を有するアウトレット部分５４においてアウトレット４８へ遷移する円筒形状の本体５０を包含している。その点に関して、本体５０は、インレット４６及び４８よりも一層大きな内径を有している。
【００２７】
流体は、矢印４７で示した如くにフィルタ１８ｂ内に流れて、インレット４６において該フィルタに入る。それは、フィルタ媒体３５及び３７の両方を介して直列に流れ且つ矢印４９で示した如くにアウトレット４８において出る。流体はクリーンでありすぐさま使用可能である。フィルタ媒体３５及び３７の寸法及び構造は、その装置に必要とされる流量での流体を供給すべく選択されている。高い流量が要求される場合には、フィルタ１８のハウジング４４は、一層高い処理能力を有するべく一層直径が大きくなされ、低流量が許容可能である場合には、フィルタ面積、従ってフィルタ１８のハウジング４４の直径は一層小さくすることが可能である。
【００２８】
図５に最も良く示されているように、ハウジング４４の本体５０は、上部部分５６と下部部分５８とを包含しており、それらは着脱自在に互いに固着されている。例示した実施例においては、上部部分５６は内側螺子を包含しており、それは下部部分５８の外側螺子と螺合する。その点について、下部部分５８は上部部分５６よりも一層直径が小さく、下部部分５８は上部部分５６内に嵌合し且つ螺合する螺子を介して上部部分５６に固定される。上部部分５６は内側螺子の上方の或る距離に位置されている円形状部材６０を包含しており、内側螺子との間にギャップ６２を形成している。下部部分５８が上部部分５６の内側に位置されると、シールリング６４がギャップ６２内に位置されて、第１チャンバ４０を第２チャンバ４２からシールする。
【００２９】
上述した如く、第１チャンバ４０は、金属イオンをフィルタする形態とされているイオン交換樹脂等の従来のイオンフィルタ媒体３５を包含している。フィルタ媒体３５及び３７は、チャンバ全体及び内部フィルタ構造を見やすくするために図４中には図示されていないが、模式的に図５及び６中に図示してある。イオン交換樹脂は、更に、ネット３６によって支持させることが可能である。イオンフィルタ媒体３５は、ハウジング４４の上部部分５６の円形部材６０に近接して位置されている。幾つかの実施例において、イオンフィルタ媒体３５は、第１チャンバ４０の周辺まで充填している。イオンフィルタネット３６は、円形部材６０の表面に載置するか、又は円形部材６０又はハウジング４４の上部部分５６に固定することが可能である。イオンフィルタ媒体３５は、カチオン、アニオン又はその組合せを置換させる形態とさせることが可能である。イオンフィルタ媒体３５に対するタイプ、寸法、物質、及び形状などの樹脂の特性は、流体から除去すべきイオンに基いて選択することが可能である。上述した如く、ハウジング４４のインレット４６は反転したファンネル形状を有している。この反転したファンネル形状によって形成される第１チャンバ４０における本体５０内の付加的な断面積は、イオンフィルタ媒体３６が流体をフィルタすることが可能な面積を増加させ、且つフィルタ流量を増加させる。
【００３０】
上述した如く、第２チャンバ４２は粒子をフィルタする形態とされている粒子メンブレンなどの粒子フィルタ媒体３７を包含している。該粒子メンブレンはネット３８によって支持させることが可能である。粒子フィルタ媒体３７は、ハウジング４４のアウトレット部分５４に近接して位置されており、且つ流体から粒子をフィルタする形態とされている。本体５０の一層大きな内径は、粒子フィルタ媒体３８がアウトレット４８に位置された場合よりも一層大きな面積をフィルタすることを可能とする。粒子フィルタ媒体３８に対するタイプ、寸法、物質、及び形状などのメンブレンの特性は、流体からフィルタすべき粒子の寸法に基いて選択することが可能である。
【００３１】
理解すべきことであるが、その他の実施例においては、第１及び第２チャンバ４０，４２は逆にすることが可能である。即ち、第１チャンバ４０は粒子フィルタ媒体３７を包含し、第２チャンバ４２がイオンフィルタ３５を包含することが可能である。更なる実施例においては、イオンフィルタ媒体３７は、３チャンバフィルタ内の２つの粒子フィルタ媒体の間に位置させることが可能である。第１フィルタは粒子フィルタで、次に、イオンフィルタとし、次に微細粒子フィルタとして、それら３つ全てが直列して単一のハウジング内に配置させることが可能である。
【００３２】
１実施例においては、ハウジング４４は、粒子及びイオンフィルタ媒体３６，２８の視覚的検査を可能とさせるために透明である。典型的に、粒子及びイオンフィルタ媒体は見て分かるように変化し、例えば、色が変化して、媒体を置換させるか及び／又はクリーニングすべきであることを表す。
【００３３】
図６は、図１及び２の夫々のシステム１０及び２０に使用するフィルタ１８ｃの別の実施例を例示している。特に、図６のフィルタ１２ｃは、互いに直列して流体連通している図４の第１及び第２二重媒体フィルタ１８ｂを包含している。この実施例においては、第１二重媒体フィルタ１８ｂは、カチオンをフィルタする形態とされているイオンフィルタ媒体３６を具備する第１チャンバ４０を包含しており、且つ第２二重媒体フィルタ１８ｂは、アニオンをフィルタする形態とされているイオンフィルタ媒体３６を具備する第１チャンバ４０を包含している。使用において、第１二重媒体１８ｂは第２二重媒体フィルタ１８ｂへ流体を供給する。理解すべきことであるが、第１二重媒体フィルタと第２二重媒体フィルタの順番は、流体からカチオンが除去される前に流体からアニオンが除去されるように、逆にすることが可能である。
【００３４】
上述した種々の実施例は更なる実施例を与えるために結合させることが可能である。上の説明に鑑み、これらの実施例に対して変更を行うことが可能である。一般的に、以下の特許請求の範囲において、使用されている用語は特許請求の範囲を本明細書及び請求項に記載されている特定の実施例に制限して解釈されるへきものではなく、均等物と共に全ての可能な実施例を包含するように解釈されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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