气雾剂清洗装置及其控制方法 【技术领域】
本发明涉及气雾剂(aerosol)清洗装置及其控制方法，尤其涉及这样一种气雾剂清洗装置及其控制方法，即适用于清洗像半导体晶片那样的基片表面、能够缩短气雾剂生成时间并且降低氩气和氮气等的气雾剂生成气体的消耗量。
背景技术
大规模集成电路制造工序中的半导体用晶片的表面上和液晶(LED)或太阳电池等的表面上的微粒子(灰尘)和污物会使最终产品的合格率大大降低，所以上述晶片等的表面清洗非常重要。
因此，过去已提出了各种表面清洗方法，以半导体制造为例，其采用的湿式清洗方式，例如采用超声波的纯水清洗，把被清洗物浸渍到一种溶液中进行清洗，该溶液是在纯水中加入药液(例如氨过氧化氢液或硫酸过氧化氢液)。
然而，这种湿式清洗方式存在的问题是：各种设备安装占用面积很大，也还要进行废液处理。再者，随着最近半导体电路的微细化、高功能化，在半导体晶片上所使用的材料品种也越来越多，例如贵金属和重金属及其氧化物和有机物等，在使用这些材料的工艺中，出现的问题是：存在不用说不能使用药液，连纯水也不能使用的情况。急需新的清洗方式。
另一方面，不用液体的干式清洗方式有：加气利用化学反应的干式清洗，但其存在的问题是不能清除微粒子的污染物。
再者，也可以考虑使干冰或冰、氩固体等微粒子来对被清洗物表面进行冲撞除去微粒子，但是在使用冰的情况下，被清洗物的表面有可能受到损伤。在使用干冰的情况下，尤其是以钢铁和石油精炼制成的废气为原料的市场销售产品中，由于干冰本身被污染，所以出现杂质污染问题。
对此，若采用特开平6-252114和特开平6-295895所述地方法，即让包含氩固体微粒子在内的气雾剂(亦称氩气雾剂)在减压气氛中冲撞进行表面清洗，则不存在上述问题。
采用该氩气雾剂的晶片清洗装置一例的整体结构管路图示于图1，同样的俯视图示于图2。
在该例中，氩(Ar)气和氮(N2)气，分别通过质量流调节器30、32进行合流，混合而成的Ar+N2混合气体、或者氩单一气体或氮单一气体(以下总称为气雾剂生成气体或混合气体)，被供给到过滤器34内，把气体中的粒子除去。被除去粒子后的混合气体，例如在利用氦(He)低温冷冻机36的热交换器38内被冷却，从气雾剂生成喷咀(以下简称为气雾剂喷咀)20上打开的许多微细喷射孔22中，变成气雾剂24，喷射到由真空泵40抽真空的晶片清洗用清洗室42内。
晶片10放置在工艺手(亦称为XY扫描台)46上，该工艺手借助于晶片扫描机构44而在X轴方向和Y轴方向上进行扫描，能够清洗整个晶片。
为了通过气体的伴随来提高气雾剂的速度，提高清洗能力，可以设置加速喷咀56，通过质量流调节器52和过滤器54而供给到该加速喷咀56内，并从该喷咀孔喷出的氮气(称为加速气体)58，对从上述气雾剂喷咀20中喷出的气雾剂24进行加速。
并且，为了防止微粒再次附着到晶片面上，也可以考虑把从清洗室42的一端(图1的左端)通过质量流调节器62和过滤器64而流入的氮气作为清除气体66，供给到清洗室42内。
如图2所示，为了更换片架而设有2个被抽成真空状态的片架室70，用于把容置在片架72内的晶片10从装置外部送进来。该片架室70内的晶片10，借助于机械手86通过闸阀74、76而被传送到向清洗室42内转送晶片10的缓冲室90内的上述工艺手46上。该机械手86被安装在对晶片10进行处理的机械手室(亦称传送室)80内设置的真空内传送机械手(亦称真空机械手)82的机械手臂84的前端上。
由晶片扫描机构44驱动的工艺手46上的晶片10，从缓冲室90被运送到清洗室42内，在气雾剂喷咀20的下面，沿Y轴方向和X轴方向进行扫描。
这样，利用从气雾剂喷咀20喷出的气雾剂喷咀24对整个表面进行清洗后的晶片10，相反地沿着其进入缓冲室90时的路线返回到片架室70内。
上述热交换机38由冷冻机36进行冷却，对冷冻机36的冷头温度T和气雾剂生成气体的压力P进行测量，其结果以电信号形式被输送到控制装置(其图示从略)内。
以下说明采用控制装置的气雾剂生成过程。
如图3所示，在气雾剂停止状态100下，在从操作员发出气雾剂开通(On)的指示的情况下，气雾剂转移到气雾剂生成中的状态110。在该气雾剂生成中的状态110中，使冷冻机36开始运转，使热交换机38的冷却开始。当冷冻机36的冷头温度T达到T1[K]以下时，气雾剂生成气体开始流动，徐徐增大流量，使气雾剂生成气体的压力P达到P1[kPa]以下。
当气雾剂生成气体的流量达到按制作方法设定的值，气雾剂生成气体的压力P达到P2[kPa]以下时，使气雾剂生成结束，转移到气雾剂控制中的状态120。在该气雾剂控制中的状态120下，开始控制热交换机38的冷却量，使气雾剂生成气体压力达到一定。该状态是能够在气雾剂清洗装置中用气雾剂来清洗晶片等被清洗物的状态。
在气雾剂生成中或气雾剂控制中的状态110或120下，在由操作员发出气雾剂停止(off)的指示的情况下，气雾剂转移到气雾剂停止处理中的状态130。在气雾剂停止处理中的状态130，使冷冻机36停止运转，使热交换机38的冷却停止。并且，停止供给气雾剂生成气体，转移到气雾剂停止状态100。
然而，在气雾剂停止状态100下停留时间较长的情况下，热交换机38的温度向室温上升，所以，从下次操作员发出气雾剂开通的指示起到气雾剂控制中的状态120、即达到能够清洗被清洗物的状态止的时间变长。于是，在具有批(片架)和批(片架)的处理间隔等的情况下，也可以使气雾剂保持在控制中状态120下，结果，氩气和氮气等气雾剂生成气体的消耗量增大。
【发明内容】
本发明的目的在于解决上述问题，缩短气雾剂生成时间，并且降低氩气和氮气等的气雾剂生成气体的消耗量。
本发明，由于把由冷冻装置冷却后的气雾剂生成气体从气雾剂生成喷咀喷出到清洗室内而形成气雾剂、使该气雾剂冲撞被清洗物的表面从而对被清洗物进行清洗的气雾剂清洗装置中：具有用于形成使上述冷冻装置运转着的状态下、中断上述气雾剂生成气体的供给的备用状态的阀门，所以解决了上述问题。
并且，由于上述阀门是氩气供给阀门、氮气供给阀门、混合气体供给阀门、清除气体阀门、清洗室排气阀门中的至少任一个，所以解决了上述问题。
再者，把由上述冷冻装置冷却后的气雾剂生成气体从气雾剂生成喷咀喷出到清洗室内而形成气雾剂、使该气雾剂冲撞被清洗物表面从而对被清洗物进行清洗的气雾剂清洗装置的控制方法，由于在中断利用气雾剂进行的清洗时，关闭使上述气雾剂生成气体的供给中断用的阀门，使冷冻装置保持运转地将气雾剂生成气体的供给中断，从而成为备用状态；在再次开始利用气雾剂来进行的清洗时，通过打开上述阀门，再次开始气雾剂生成气体的供给，从而成为气雾剂清洗状态，所以解决了上述问题。
并且，在上述备用状态下，通过关闭上述阀门，而仅对热交换机进行冷却，使气雾剂生成气体不流动，所以解决了上述问题。
再者，在从气雾剂停止状态转向上述备用状态或气雾剂开通时，首先将冷冻机的冷头温度加热到高于气雾剂构成元素的气化温度的温度，然后使冷冻机的运转开始，所以解决了上述问题。
并且，由于在上述备用状态下使冷冻机的冷头温度成为气雾剂构成元素的三态点温度以上、预定温度以下，所以，解决了上述问题。
本发明如图4所示，在气雾剂的状态转移中，增加了称为气雾剂备用的状态140。在该气雾剂备用状态140下，气雾剂生成气体不流动，而使冷冻机36等的冷冻装置进行运转。这样一来，在气雾剂备用状态140下，能够使热交换机38内的温度保持低的状态，能够缩短从气雾剂On的指示到气雾剂生成结束(即能够清洗被清洗物的状态)的时间。并且，在具有进行处理的批(片架)与批(片架)的间隔等情况下，一旦从气雾剂控制中状态120成为备用状态140，即可减少氩气和氮气等气雾剂生成气体的消耗量。
【附图说明】
图1是表示过去的气雾剂清洗装置的结构例的管路图。
图2是上述的俯视图。
图3是上述过去的状态转移的线图。
图4是表示本发明的气雾剂的状态转移的线图。
图5是表示涉及本发明的气雾剂清洗装置的实施方式的整个结构的管路图。
图6是表示上述实施方式的气雾剂生成程序的流程图。
图7是表示上述实施方式的气雾剂生成停止程序的流程图。
【具体实施方式】
以下参照附图，详细说明本发明的实施方式。
本实施方式如图5所示，在和图1所示的过去例相同的气雾剂清洗装置中，还设置了：用于在冷冻机36仍保持运转状态，使气雾剂生成气体的供给中断而变成备用状态的氩气供给阀门92、氮气供给阀门93、混合气体供给阀门94、清除气体阀门96和清洗室排气阀门98。
以下参照图6，详细说明本实施方式的气雾剂生成程序。
(1)在气雾剂停止状态100下，在从操作员发出气雾剂备用或气雾剂On(开通)的指示的情况下(在步骤1000的判断结果为正的情况下)，当冷冻机36的冷头温度T为T≤T4[K]时(当步骤1010的判断结果为正时)，开通(On)热交换机38内的加热器使T＞T4[K](步骤1020)。这样一来，即使由于过冷却而使氩固化在热交换机38内的管道或气雾剂喷咀20中的情况下，也能够通过把冷头温度T提高到比氩气化温度高的T4[K]以上来促进氩的气化。
(2)当冷头温度T达到T4[K]以上时(步骤1010的判断结果为否)，把热交换机38内的加热器切断(off)(步骤1030)，使冷冻机36开始运转(步骤1014)。
在此，在出现气雾剂备用指示的情况下，进入下一步(3)，在出现气雾剂开通指示的情况下，进入下一步(4)。
(3)在出现气雾剂备用指示的情况下(步骤1050的判断结果为正的情况下)，当冷冻机冷头温度T为T＜T2[K]时(步骤1016的判断结果为正)，使冷冻机停止(步骤1070)，当T≥T3(＞T2)[K]时(步骤1080的判断结果为正)，使冷冻机36开动(步骤1090)，使冷冻机的冷头(コ一ルドヘッド)温度T达到T2[K]≤T＜T3[K]。这里，T2[K]成为比氩的三态点温度高的温度(使用混合气体时)，或者比氮的三态点温度高的温度(使用氮单一气体时)。
在该气雾剂备用状态140下，如上所述仅对热交换机38进行冷却，气雾剂生成气体不流动(步骤1100)。
这里，在出现气雾剂开通指示的情况下，进入下一步(4)，在出现气雾剂断开指示的情况下进入下一步(9)。
(4)在出现气雾剂开通指示的情况下(步骤1050的判断结果为否的情况下)，当冷冻机冷头温度T为T＜T2[K]时(步骤1110的判断结果为正)，对清洗室排气阀门98打开进行确认，对混合气体供给阀门94、氩气供给阀门92、氮气供给阀门93按此顺序依次打开，使气雾剂生成气体按X1[升/分]流过，形成气雾剂生成中状态110。
(5)在某时间t1[秒]的期间，每个t2(＜t1)[秒]，对混合气体压力P的测量值进行确认，在气体压力P为P＞P3[kPa]的情况下，使气体流量每次减少X2[升/分]。
(6)在t1[秒]经过后，若冷冻机冷头温度T为T＜T5[K]，则使冷冻机36停机，若T≥T6(＞T5)[K]，则使冷冻机36开机，在气体压力P为P＞P3[kPa]的情况下，使气体流量按X3[升/分]减小，在P≤P4[kPa]的情况下，使气体流量按X3[升/分]增大。
该处理每t2[秒]进行一次，一直持续到气体流量达到制作方法(レシピ)设定值为止。在此情况下的冷冻机36的冷头温度T为T5[K]＜T≤T6[K]，成为氩的三态点附近的温度。
(7)当气体流量为制作方法设定值，气体压力P为P≤P5[kPa]时(步骤1130和1140的判断结果为正)，是气雾剂生成结束，打开清除气体阀门96，使清除气体按Y[升/分]流过，转移到气雾剂控制中状态120(步骤1150)。
(8)在该气雾剂控制中状态120下，对冷冻机36的冷却量进行控制，使气体压力P达到一定。
(9)如图7所示，在气雾剂备用状态140、气雾剂生成中状态110、气雾剂控制中状态120时，由操作员发出了气雾剂的停断或备用的指示的情况下(步骤2000的判断结果为正的情况下)，转移到气雾剂停止处理中状态130。在此状态下，使冷冻机36停止运转(步骤2010)，把清除气体和气雾剂生成气体的流量设定值重新调到O[升/分](步骤2020)，对氩气供给阀门92、氮气供给阀门93、混合气体供给阀门94和清除气体阀门96进行关闭(步骤2030)。
在备用指示的情况下(步骤2040的判断结果为正的情况下)，返回到(1)(图6的步骤1000)。
这样，在气雾剂的状态转移中增加气雾剂备用状态140，在该备用状态140下，使气体不流动，而使热交换机38的冷冻机36运转。例如当冷冻机36的冷头温度T为T≥T3[K]时，使冷冻机36开机，当T＜T2[K]时使冷冻机36停机，以使冷冻机的冷头温度T成为T2[K]≤T＜T3[K]。
一般，参数的选定标准如下：
温度：T5＜T6＜T2＜T3＜T4＜T1＜室温
时间：t2≤1[秒]＜t1≤15[秒]
气雾剂生成气体流量：X3＜X2≤1[升/分]＜X1
气雾剂最终设定值在氩流量50[升/分]、氮流量5[升/分]时，以气雾剂生成气体的压力为目标值要达到200[kPa]以下时的各参数设定值例子表示如下：
表1气雾剂生成气体压力P[kPa]冷冻机冷头温度T[K] 时间 t[秒]气雾剂生成气体流量X[升/分]清除气体流量Y[升/分] P1 200 T1 170 t1 10 X1 10 Y 5～150 P2 220 T2 100 t2 0.5 X2 1 P3 290 T3 105 X3 0.2 P4 230 T4 120 P5 220 T5 82 T6 84
式中，混合气体压力P[kPa]和冷冻机冷头温度T[K]的各参数，若气雾剂生成气体压力的目标值不同，则当然不同，氩单体、氮单体也包括在内，若气雾剂的氩和氮的流量比不同，则当然上述参数不同；若气雾剂喷咀的孔形状和孔数等不同，则当然地上述参数也不同。
在本实施方式中，设置加速喷咀56，喷射加速气体58，所以容易控制气雾剂24对晶片10的冲撞速度。而且，也可以不设置加速喷咀56，使从气雾剂喷咀20中喷出的气雾剂24直接冲撞晶片表面。
并且，在上述实施方式中，气雾剂采用氩气雾剂，加速气体采用氮气，但气雾剂和加速气体的种类并非仅限于此。例如，清洗流体也可以采用Ne、N2、O2或CO2、N2O、H2O等其他清洗流体。并且此外，也还可采用Kr、SF6、Xe、H2等。
再者，在上述实施方式中，本发明适用于半导体用晶片的清洗装置，但是，显然，本发明的适用对象并不仅限于此，同样地也可以适用于半导体用掩模、平板用基片、磁盘基片、浮动磁头用基片等的清洗装置。
并且，冷冻装置也不仅限于He低温冷冻机，同样地也能够适用于其他冷冻装置，例如采用液氮的热交换机。
产业上可利用性
若采用本发明，则因为设置了气雾剂备用状态，所以，能够使热交换机内保持低温状态不变，能够缩短从发出气雾剂On(开通)的指示起到气雾剂生成结束止(即达到能够清洗被清洗物的状态止)的时间。并且，在具有进行处理的批(片架)和批(片架)的间隔等情况下，一旦从气雾剂控制中状态转移到备用状态，即可减少氩气和氮气等的气雾剂生成气体的消耗量。