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公開番号2025096256
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-26
出願番号2024218888
出願日2024-12-13
発明の名称超臨界ウェーハ洗浄/乾燥媒体回収方法及びシステム
出願人浙江大学,ZHEJIANG UNIVERSITY
代理人デロイトトーマツ弁理士法人
主分類H01L 21/304 20060101AFI20250619BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】ウェーハ加工に係る分野に関し、高純度の洗浄/乾燥媒体の持続的な分離回収を実現する超臨界ウェーハ洗浄/乾燥媒体回収方法及びシステムを提供する。
【解決手段】方法は、超臨界状態の洗浄/乾燥媒体によりウェーハ上に付着した有機溶剤を溶解かつ除去し、有機溶剤を担持した混合媒体を得る洗浄/乾燥ステップと、洗浄/乾燥ステップの後、混合媒体の圧力を第1の圧力まで減圧する減圧ステップと、減圧ステップの後、減圧された混合媒体を第1の温度に加熱してガス状の混合媒体を得、ガス状の混合媒体が吸着器内の有機溶剤吸着剤と接触し、混合媒体中の有機溶剤が有機溶剤吸着剤に吸着されて濃縮され、洗浄/乾燥媒体と分離される吸着ステップと、を含む。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
超臨界ウェーハ洗浄／乾燥媒体回収方法であって、
超臨界状態の洗浄／乾燥媒体によりウェーハ上に付着した有機溶剤を溶解かつ除去し、前記有機溶剤を担持した混合媒体を得る洗浄／乾燥ステップと、
前記洗浄／乾燥ステップの後、前記混合媒体の圧力を第１の圧力まで減圧する減圧ステップと、
前記減圧ステップの後、減圧された前記混合媒体を第１の温度に加熱してガス状の混合媒体を得、前記ガス状の混合媒体が吸着器内の有機溶剤吸着剤と接触し、前記混合媒体中の前記有機溶剤が前記有機溶剤吸着剤に吸着されて濃縮され、前記洗浄／乾燥媒体と分離される吸着ステップと、
を含むことを特徴とする超臨界ウェーハ洗浄／乾燥媒体回収方法。
続きを表示（約 1,900 文字）【請求項２】
第１の吸着器内の前記有機溶剤吸着剤が吸着閾値に達したか否かを判断し、達していれば、前記吸着ステップにおける前記吸着器を前記第１の吸着器から第２の吸着器に切り替える吸着器切替ステップと、
前記吸着器切替ステップの後、前記第１の吸着器内の前記有機溶剤吸着剤を第２の温度に昇温させ、前記有機溶剤が前記第１の吸着器内の有機溶剤吸着剤から脱着した後、第１の吸着器から排出され、有機溶剤収集口に流入する脱着ステップと、
をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の超臨界ウェーハ洗浄／乾燥媒体回収方法。
【請求項３】
前記吸着ステップで分離された前記洗浄／乾燥媒体中の有機溶剤吸着剤ペレットを除去する浄化ステップと、をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の超臨界ウェーハ洗浄／乾燥媒体回収方法。
【請求項４】
前記有機溶剤吸着剤は活性炭吸着剤又は孔径が０．７ｎｍ－０．９ｎｍの範囲内にある分子篩吸着剤であり、前記洗浄／乾燥媒体は二酸化炭素であることを特徴とする請求項２に記載の超臨界ウェーハ洗浄／乾燥媒体回収方法。
【請求項５】
前記第１の圧力は３－９ＭＰａであり、前記第１の温度は３０－９０℃であり、前記第２の温度は１５０－３００℃であることを特徴とする請求項４に記載の超臨界ウェーハ洗浄／乾燥媒体回収方法。
【請求項６】
前記吸着ステップで分離されたガス状の前記洗浄／乾燥媒体及び／又は外部ガス源から供給された外部媒体を加圧、昇温して超臨界状態の前記洗浄／乾燥媒体を得ることで、洗浄／乾燥ステップに使用される超臨界状態の前記洗浄／乾燥媒体を供給するガス供給ステップと、
前記吸着ステップで得られたガス状の前記洗浄／乾燥媒体を加圧して輸送し、前記ガス供給ステップ前に加圧後の前記洗浄／乾燥媒体の圧力を前記外部媒体の圧力と同じように調整する圧力調整ステップと、
をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の超臨界ウェーハ洗浄／乾燥媒体回収方法。
【請求項７】
超臨界ウェーハ洗浄／乾燥媒体回収システムであって、
ウェーハが内蔵され、超臨界状態の洗浄／乾燥媒体により前記ウェーハ上に付着した有機溶剤を溶解かつ除去し、前記有機溶剤を担持した混合媒体を得るための洗浄／乾燥機器と、
前記洗浄／乾燥機器の出口に連通しており、前記混合媒体の圧力を第１の圧力まで減圧するための第１の減圧弁と、
前記有機溶剤吸着剤が内蔵され、前記第１の減圧弁の出口に連通している吸着／脱着ユニットであって、前記吸着／脱着ユニット内に入った前記混合媒体を第１の温度に加熱し、ガス状の混合媒体を得るための第１の加熱機器を有し、前記ガス状の混合媒体は前記有機溶剤吸着剤と接触し、前記混合媒体中の前記有機溶剤が前記有機溶剤吸着剤に吸着されて濃縮され、前記洗浄／乾燥媒体と分離される吸着／脱着ユニットと、を含むことを特徴とする超臨界ウェーハ洗浄／乾燥媒体回収システム。
【請求項８】
前記吸着／脱着ユニットは、前記有機溶剤吸着剤が内蔵された複数の吸着器と前記第１の加熱機器とを有し、
複数の前記吸着器が並列に設けられ、複数の前記吸着器の入口が前記第１の減圧弁の出口に連通しており、複数の前記吸着器の溶剤出口には有機溶剤収集口が連通されており、
前記第１の加熱機器は、複数の前記吸着器周りに設けられ、複数の前記吸着器の温度を第１の温度又は前記第１の温度よりも高い第２の温度に制御するために使用される、ことを特徴とする請求項７に記載の超臨界ウェーハ洗浄／乾燥媒体回収システム。
【請求項９】
複数の前記吸着器の媒体出口に連通しており、前記洗浄／乾燥媒体中の有機溶剤吸着剤ペレットを除去するための浄化器をさらに含むことを特徴とする請求項８に記載の超臨界ウェーハ洗浄／乾燥媒体回収システム。
【請求項１０】
前記吸着／脱着ユニットの媒体出口と洗浄／乾燥機器の入口とに連通しており、増圧ポンプと第２の加熱機器が含まれるガス供給ユニットと、
出口が前記ガス供給ユニットの入口に連通している外部ガス源と、
前記吸着／脱着ユニットの媒体出口と前記外部ガス源の入口とに連通しており、流体の流れ方向に沿って順に連通しているコンプレッサ及び第２の減圧弁を有する圧力調整装置と、をさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の超臨界ウェーハ洗浄／乾燥媒体回収システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェーハ加工に係る分野に関し、具体的には、超臨界ウェーハ洗浄／乾燥媒体回収方法及びシステムに関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
半導体ウェーハは、半導体産業においての最も重要な材料であり、その表面清浄度に対する要求がかなり厳しい。半導体ウェーハ加工プロセスにおいて、ウェーハ表面の溶剤を効果的に除去し、ウェーハ表面を清浄に保つためには、ウェーハ表面の洗浄及び乾燥は不可欠なプロセスである。一方、一部の超臨界状態の媒体は、表面張力がゼロであるという特性を有しているため、ウェーハの表面の孔隙構造によりスムーズに進入し、溶剤の効率的な除去を実現できる。
【０００３】
従来の超臨界状態の媒体による洗浄及び乾燥プロセスでは、通常、超臨界状態の洗浄／乾燥媒体を「使い捨て」の消耗品として使用するが、洗浄及び乾燥プロセスにおける超臨界状態の洗浄／乾燥媒体の消費量が多いため、ウェーハの洗浄／乾燥のコストが非常に高くなる。さらに、特定の温度及び／又は圧力環境下では、溶剤と洗浄／乾燥媒体とがある程度相溶してしまう可能性があるため、簡単の分離手段（例えば、気液分離や分液など）で洗浄／乾燥媒体を分離・回収することが困難であり、しばしば回収された洗浄／乾燥媒体に溶剤不純物が多く残留し、純度が低くなるおそれがある。
【０００４】
したがって、本分野では、半導体ウェーハの洗浄及び乾燥コストを低減するために、高純度の超臨界ウェーハ洗浄／乾燥媒体回収プロセスが切実に求められている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記の点に鑑みて、高純度の洗浄／乾燥媒体の持続的な分離回収を実現できる超臨界ウェーハ洗浄／乾燥媒体回収方法及びシステムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様は、超臨界ウェーハ洗浄／乾燥媒体回収方法であって、
超臨界状態の洗浄／乾燥媒体によりウェーハ上に付着した有機溶剤を溶解かつ除去し、有機溶剤を担持した混合媒体を得る洗浄／乾燥ステップと、
洗浄／乾燥ステップの後、混合媒体の圧力を第１の圧力まで減圧する減圧ステップと、
減圧ステップの後、減圧された混合媒体を第１の温度に加熱してガス状の混合媒体を得て、ガス状の混合媒体が吸着器内の有機溶剤吸着剤と接触し、混合媒体中の有機溶剤が有機溶剤吸着剤に吸着されて濃縮され、洗浄／乾燥媒体と分離される吸着ステップと、を含む超臨界ウェーハ洗浄／乾燥媒体回収方法を提供する。
【０００７】
該技術案によれば、ウェーハの加工過程で使用される有機溶剤は、一般的に超臨界状態の洗浄／乾燥媒体に比較的溶けやすい有機溶剤（例えば、アルコール、ケトン及びエステル系有機溶剤）であり、超臨界状態の洗浄／乾燥媒体と分離することが困難であるが、有機溶剤吸着剤は高孔隙度を有する材料であり、吸着作用により有機溶剤ガスを表面又は孔隙に吸着することができ、これにより、有機溶剤と洗浄／乾燥媒体との混合媒体を第１の圧力まで減圧し、第１の温度に昇温させてガス状混合媒体にし、該ガス状混合媒体を有機溶剤吸着剤に吹き付けることで、有機溶剤の吸着を実現することができる。吸着過程全体において、洗浄／乾燥媒体が遮断又は濃縮されず、有機溶剤吸着剤は有機溶剤に対して高い選択性を有するため、洗浄／乾燥媒体の分離における損失が低減される。また、有機溶剤吸着剤による有機溶剤の吸着により、ガス状の洗浄／乾燥媒体と有機溶剤とを持続的に分離することができるとともに、高純度の洗浄／乾燥媒体を連続的に流出させることが可能となり、高純度の洗浄／乾燥媒体の回収が実現される。
【０００８】
好ましい技術案として、超臨界ウェーハ洗浄／乾燥媒体回収方法は、さらに、
第１の吸着器内の有機溶剤吸着剤が吸着閾値に達したか否かを判断し、達していれば、吸着ステップにおける吸着器を第１の吸着器から第２の吸着器に切り替える吸着器切替ステップと、
吸着器切替ステップの後、第１の吸着器内の有機溶剤吸着剤を第２の温度に昇温させ、有機溶剤が第１の吸着器内の有機溶剤吸着剤から脱着した後、第１の吸着器から排出され、有機溶剤収集口に流入する脱着ステップと、を含む。
【０００９】
該技術案によれば、吸着器切替ステップにより、第１の吸着器内の有機溶剤吸着剤が吸着平衡に達する直前に、吸着ステップを第２の吸着器に切り替えて持続的に行い、同時に脱着ステップにおいて第１の吸着器内の有機溶剤吸着剤を昇温させ、第１の吸着器内の有機溶剤吸着剤の吸着平衡を変化させることで、第１の吸着器内の有機溶剤吸着剤内の有機溶剤の脱着を促し、洗浄／乾燥媒体の分離が持続的に行えるように保証し、洗浄／乾燥媒体の分離回収効率を向上させることが可能となる。
【００１０】
好ましい技術案として、超臨界ウェーハ洗浄／乾燥媒体回収方法は、吸着ステップで分離された洗浄／乾燥媒体中の有機溶剤吸着剤ペレットを除去する浄化ステップをさらに含む。
（【００１１】以降は省略されています）

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