JP2012015180A

JP2012015180A - Two-fluid nozzle, substrate processing apparatus, method of generating liquid droplet, and substrate processing method

Info

Publication number: JP2012015180A
Application number: JP2010147848A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Kaneko; 子聡金; Yoshihiro Kai; 斐義広甲
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2010-06-29
Filing date: 2010-06-29
Publication date: 2012-01-19

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a two-fluid nozzle which can widen the spray range of liquid droplets sprayed to a substrate, and to provide a substrate processing apparatus, a method of generating liquid droplets, and a substrate processing method.SOLUTION: A swirling flow of liquid droplet generation gas discharged downward from a gas discharge opening 46b, and liquid discharged downward from a liquid discharge opening 44b are mixed below the body 42 of a two-fluid nozzle 40 thus generating liquid droplets. Furthermore, a pressure adjustment section which adjusts pressure on the inside of the swirling flow of liquid droplet generation gas discharged downward from the gas discharge opening 46b is provided in the body 42.

Description

本発明は、液体の液滴の噴霧を行う二流体ノズル、この二流体ノズルを備えた基板処理装置、液体の液滴の生成方法、およびこの液体の液滴の生成方法を用いた基板処理方法に関する。 The present invention relates to a two-fluid nozzle for spraying liquid droplets, a substrate processing apparatus equipped with the two-fluid nozzle, a method for generating liquid droplets, and a substrate processing method using the method for generating liquid droplets About.

半導体デバイスの製造工程において、半導体ウエハ（以下、単にウエハともいう。）にパーティクルが付着したまま様々な処理を行うと、正常な処理を行うことができず、歩留まりが悪くなる。このため、ウエハの洗浄処理を行う必要がある。 In a semiconductor device manufacturing process, if various processes are performed with particles adhering to a semiconductor wafer (hereinafter also simply referred to as a wafer), normal processes cannot be performed and the yield deteriorates. Therefore, it is necessary to perform a wafer cleaning process.

ウエハに対して洗浄処理を行うような基板洗浄装置としては、例えばウエハをスピンチャック上で回転させながらその表面に純水や薬液からなる洗浄液をノズル等から供給することによりウエハを洗浄し、その後必要に応じてウエハに対してリンス処理を行い、最後にウエハを高速回転させることにより乾燥させるようなものが知られている。 As a substrate cleaning apparatus that performs a cleaning process on a wafer, for example, while rotating the wafer on a spin chuck, the wafer is cleaned by supplying a cleaning liquid composed of pure water or a chemical liquid from a nozzle or the like to the surface, and thereafter It is known that the wafer is rinsed as necessary, and finally dried by rotating the wafer at a high speed.

ここで、ウエハに洗浄液を供給するノズルとして、二流体ノズルが用いられる場合がある。二流体ノズルとは、一般的にガスと液体とを混合させることにより微小な液滴を生成し、この微小な液滴を噴霧する方式のノズルのことをいう。二流体ノズルには、純水や薬液等の洗浄液、および窒素ガスやクリーンエア等の液滴生成用ガスが別々の経路から供給され、この二流体ノズルの内部や下方で液滴生成用ガスと洗浄液とが混合することにより洗浄液の液滴が生成され、この洗浄液の液滴がウエハの一部分に対して噴霧されるようになっている。また、二流体ノズルは、ウエハの表面に沿ってこの表面とわずかに距離を隔てて水平方向に移動するようになっている。ウエハが回転しているときに二流体ノズルがウエハの表面に沿って移動することにより当該二流体ノズルからウエハの表面にまんべんなく均一に洗浄液の液滴が噴霧され、ウエハの表面に洗浄液の液膜が生成されることになる。 Here, a two-fluid nozzle may be used as a nozzle for supplying the cleaning liquid to the wafer. The two-fluid nozzle generally refers to a nozzle that generates fine droplets by mixing a gas and a liquid and sprays the fine droplets. The two-fluid nozzle is supplied with cleaning liquids such as pure water and chemicals, and droplet generation gases such as nitrogen gas and clean air from different paths. The liquid droplets of the cleaning liquid are generated by mixing with the cleaning liquid, and the liquid droplets of the cleaning liquid are sprayed onto a part of the wafer. Further, the two-fluid nozzle moves in the horizontal direction along the surface of the wafer with a slight distance from the surface. When the two-fluid nozzle moves along the surface of the wafer while the wafer is rotating, droplets of the cleaning liquid are sprayed uniformly from the two-fluid nozzle onto the surface of the wafer, and a liquid film of the cleaning liquid is applied to the surface of the wafer. Will be generated.

また、従来の二流体ノズルとして、特許文献１には、二流体ノズルの下端部に液体吐出口が設けられるとともにそのまわりに気体吐出口が環状に設けられ、気体吐出口から下方に吐出された気体が、液体吐出口から下方に吐出された処理液流を取り囲む渦巻き気流を形成するようなものが開示されている。 Further, as a conventional two-fluid nozzle, in Patent Document 1, a liquid discharge port is provided at the lower end of the two-fluid nozzle, and a gas discharge port is provided in an annular shape around the liquid discharge port, and is discharged downward from the gas discharge port. Such a gas is disclosed that forms a spiral airflow surrounding a processing liquid flow discharged downward from a liquid discharge port.

特開２００５−２８８３９０号公報JP 2005-288390 A

ウエハの洗浄処理等の様々な処理を行うにあたり、二流体ノズルとして、ウエハに噴霧される処理液の液滴の径をできるだけ小さくすることに加え、処理液の液滴の噴霧範囲をできるだけ広くすることが求められている。二流体ノズルからウエハに噴霧される処理液の液滴の噴霧範囲を広くすることができると、ウエハに対してより均一に処理液の液滴を噴霧することができるようになり、また、ウエハの洗浄処理にかかる時間を短縮することができるようになる。 When performing various processing such as wafer cleaning processing, as a two-fluid nozzle, in addition to making the diameter of the treatment liquid droplet sprayed onto the wafer as small as possible, the treatment liquid droplet spray range is made as wide as possible. It is demanded. If the spray range of the treatment liquid droplets sprayed from the two-fluid nozzle onto the wafer can be widened, the treatment liquid droplets can be sprayed more uniformly on the wafer. The time required for the cleaning process can be reduced.

本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、基板に噴霧される液体の液滴の噴霧範囲を広くすることができる二流体ノズル、この二流体ノズルを備えた基板処理装置、液体の液滴の生成方法、およびこの液体の液滴の生成方法を用いた基板処理方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of such points, and a two-fluid nozzle capable of widening the spray range of liquid droplets sprayed on a substrate, and a substrate processing apparatus provided with the two-fluid nozzle. An object of the present invention is to provide a method for generating liquid droplets and a substrate processing method using the method for generating liquid droplets.

本発明は、外部から液体および液滴生成用ガスがそれぞれ供給され、液滴生成用ガスの旋回流が内部で生成される本体部と、前記本体部の下端部に設けられ、旋回流の液滴生成用ガスが下方に吐出されるガス吐出口と、前記本体部の下端部において前記ガス吐出口よりも内側に設けられ、液体が下方に吐出される液体吐出口と、を備え、前記本体部の下方において、前記ガス吐出口から下方に吐出される旋回流の液滴生成用ガスと前記液体吐出口から下方に吐出される液体とが混合されて液体の液滴が生成されるようになっており、前記ガス吐出口から下方に吐出される液滴生成用ガスにおける旋回流の内側の圧力を調整する圧力調整部が前記本体部に設けられていることを特徴とする二流体ノズルである。 The present invention provides a main body portion in which a liquid and a droplet generating gas are supplied from the outside and a swirling flow of the droplet generating gas is generated inside, and is provided at a lower end portion of the main body portion. A gas discharge port through which a droplet generating gas is discharged downward; and a liquid discharge port that is provided inside the gas discharge port at a lower end portion of the main body and discharges liquid downward. A liquid droplet is generated by mixing the swirling liquid droplet generating gas discharged downward from the gas discharge port and the liquid discharged downward from the liquid discharge port below the gas discharge port. A two-fluid nozzle characterized in that a pressure adjusting part for adjusting the pressure inside the swirling flow in the droplet generating gas discharged downward from the gas discharge port is provided in the main body part. is there.

本発明の二流体ノズルにおいては、前記圧力調整部は、前記本体部の下端部において前記液体吐出口よりも内側に設けられた前記本体部の中空部分であってもよい。 In the two-fluid nozzle of the present invention, the pressure adjusting portion may be a hollow portion of the main body provided inside the liquid discharge port at the lower end of the main body.

あるいは、前記圧力調整部は、前記本体部の下端部において前記液体吐出口よりも内側に設けられた開口を介して追加のガスを下方に吐出するガス供給部であってもよい。 Alternatively, the pressure adjusting unit may be a gas supply unit that discharges additional gas downward through an opening provided on the inner side of the liquid discharge port at the lower end of the main body.

あるいは、前記圧力調整部は、前記本体部の下端部において前記液体吐出口よりも内側に設けられた開口を介してガスを吸引するガス吸引部であってもよい。 Alternatively, the pressure adjusting unit may be a gas suction unit that sucks gas through an opening provided on the inner side of the liquid discharge port at the lower end of the main body.

本発明の二流体ノズルにおいては、前記液体吐出口は、環状に並ぶよう配置された複数の穴からなっていてもよい。 In the two-fluid nozzle of the present invention, the liquid discharge port may be composed of a plurality of holes arranged in a ring shape.

本発明は、上述のような二流体ノズルを備え、当該二流体ノズルから噴霧される液体の液滴により基板の処理を行うことを特徴とする基板処理装置である。 The present invention is a substrate processing apparatus comprising the two-fluid nozzle as described above, and processing a substrate with liquid droplets sprayed from the two-fluid nozzle.

本発明は、二流体ノズルにおいて液体の液滴を生成する方法であって、二流体ノズルに液体および液滴生成用ガスをそれぞれ外部から供給する工程と、前記二流体ノズルの本体部の内部で液滴生成用ガスの旋回流を生成する工程と、前記本体部の下端部に設けられたガス吐出口により旋回流の液滴生成用ガスを下方に吐出するとともに、前記本体部の下端部に設けられた液体吐出口により液体を下方に吐出し、前記本体部の下方において旋回流の液滴生成用ガスと液体とを混合して液体の液滴を生成する工程と、前記ガス吐出口から下方に吐出される液滴生成用ガスにおける旋回流の内側の圧力を調整する工程と、を備えたことを特徴とする液体の液滴の生成方法である。 The present invention relates to a method for generating liquid droplets in a two-fluid nozzle, the step of supplying a liquid and a liquid droplet generating gas to the two-fluid nozzle from the outside, and the inside of the main body of the two-fluid nozzle. A step of generating a swirling flow of the droplet generating gas, and a gas discharging port provided at the lower end portion of the main body portion discharge the swirling liquid droplet generating gas downward, and at the lower end portion of the main body portion. A step of discharging the liquid downward by the provided liquid discharge port, and mixing the swirling liquid droplet generating gas and the liquid below the main body to generate a liquid droplet; and from the gas discharge port And a step of adjusting the pressure inside the swirling flow in the droplet generating gas discharged downward.

本発明の液体の液滴の生成方法においては、前記本体部の下端部における前記液体吐出口よりも内側の位置において前記本体部に中空部分が設けられていることにより、前記ガス吐出口から下方に吐出される液滴生成用ガスにおける旋回流の内側の圧力を調整するようになっていてもよい。 In the liquid droplet generation method of the present invention, the hollow portion is provided in the main body portion at a position inside the liquid discharge port at the lower end portion of the main body portion, so that the lower portion from the gas discharge port. The pressure inside the swirling flow in the droplet generating gas discharged to the gas may be adjusted.

あるいは、前記ガス吐出口から下方に吐出される液滴生成用ガスにおける旋回流の内側の圧力を調整する際に、前記本体部の下端部において前記液体吐出口よりも内側に設けられた開口を介して追加のガスを下方に吐出するようになっていてもよい。 Alternatively, when adjusting the pressure inside the swirl flow in the droplet generating gas discharged downward from the gas discharge port, an opening provided on the inner side of the liquid discharge port at the lower end of the main body portion is provided. The additional gas may be discharged downward.

あるいは、前記ガス吐出口から下方に吐出される液滴生成用ガスにおける旋回流の内側の圧力を調整する際に、前記本体部の下端部において前記液体吐出口よりも内側に設けられた開口を介してガスを吸引するようになっていてもよい。 Alternatively, when adjusting the pressure inside the swirl flow in the droplet generating gas discharged downward from the gas discharge port, an opening provided on the inner side of the liquid discharge port at the lower end of the main body portion is provided. The gas may be sucked through.

本発明は、基板の処理を行う基板処理方法であって、上述のような液体の液滴の生成方法により、二流体ノズルにおいて液体の液滴を生成する工程と、前記二流体ノズルにおいて生成された液体の液滴を基板に噴霧する工程と、を備えたことを特徴とする基板処理方法である。 The present invention is a substrate processing method for processing a substrate, wherein a liquid droplet is generated in a two-fluid nozzle by the above-described liquid droplet generation method, and the liquid droplet is generated in the two-fluid nozzle. Spraying liquid droplets onto the substrate. A substrate processing method comprising:

本発明の二流体ノズル、基板処理装置、液体の液滴の生成方法、および基板処理方法によれば、基板に噴霧される液体の液滴の噴霧範囲を広くすることができる。 According to the two-fluid nozzle, the substrate processing apparatus, the liquid droplet generation method, and the substrate processing method of the present invention, the spray range of the liquid droplet sprayed on the substrate can be widened.

本発明の一の実施の形態における基板洗浄装置の構成を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the structure of the board | substrate cleaning apparatus in one embodiment of this invention. 図１に示す基板洗浄装置における二流体ノズルの構成の詳細を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the detail of a structure of the two fluid nozzle in the board | substrate cleaning apparatus shown in FIG. 図２に示す二流体ノズルのＡ−Ａ矢視による横断面図である。It is a cross-sectional view by the AA arrow of the two fluid nozzle shown in FIG. 図２に示す二流体ノズルのＢ−Ｂ矢視による横断面図である。It is a cross-sectional view by the BB arrow of the two fluid nozzle shown in FIG. 図２に示す二流体ノズルにおける旋回流生成部を上方から見たときの上面図である。It is a top view when the swirl | vortex flow production | generation part in the two-fluid nozzle shown in FIG. 2 is seen from upper direction. 図２等に示す二流体ノズルの本体部の下端部から下方に吐出される窒素ガスの旋回流を上方から見たときの図である。It is a figure when the swirl | vortex flow of the nitrogen gas discharged below from the lower end part of the main-body part of the two fluid nozzle shown in FIG. 2 etc. is seen from upper direction. 図２等に示す二流体ノズルの本体部の下端部から下方に吐出される窒素ガスの旋回流を概略的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows roughly the swirl | vortex flow of the nitrogen gas discharged below from the lower end part of the main-body part of the two fluid nozzle shown in FIG. 図２等に示す二流体ノズルの本体部の下端部から下方に吐出される窒素ガスおよび洗浄液の流れを模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the flow of the nitrogen gas and the washing | cleaning liquid which are discharged below from the lower end part of the main-body part of the two-fluid nozzle shown in FIG. 図１に示す基板洗浄装置における二流体ノズルの他の構成の詳細を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the detail of the other structure of the two-fluid nozzle in the board | substrate cleaning apparatus shown in FIG. 図９に示す二流体ノズルのＣ−Ｃ矢視による横断面図である。It is a cross-sectional view by CC arrow of the two fluid nozzle shown in FIG. 図１に示す基板洗浄装置における二流体ノズルの更に他の構成の詳細を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the detail of the other structure of the two-fluid nozzle in the board | substrate cleaning apparatus shown in FIG. 図１に示す基板洗浄装置における二流体ノズルの更に他の構成の詳細を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the detail of the other structure of the two-fluid nozzle in the board | substrate cleaning apparatus shown in FIG.

以下、図面を参照して本発明の一の実施の形態について説明する。図１乃至図５は、本発明による二流体ノズルおよびこの二流体ノズルを備えた基板洗浄装置の一の実施の形態を示す図である。
このうち、図１は、本実施の形態における基板洗浄装置の構成を示す概略構成図であり、図２乃至５は、図１に示す基板洗浄装置における二流体ノズルの構成の詳細を示す図である。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 to 5 are views showing an embodiment of a two-fluid nozzle and a substrate cleaning apparatus having the two-fluid nozzle according to the present invention.
Among these, FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing the configuration of the substrate cleaning apparatus in the present embodiment, and FIGS. 2 to 5 are diagrams showing details of the configuration of the two-fluid nozzle in the substrate cleaning apparatus shown in FIG. is there.

まず、基板洗浄装置１の全体的な構成について図１を用いて説明する。この基板洗浄装置１は、被処理基板としての半導体ウエハ（以下、単にウエハともいう）Ｗを洗浄するためのものである。 First, the overall configuration of the substrate cleaning apparatus 1 will be described with reference to FIG. The substrate cleaning apparatus 1 is for cleaning a semiconductor wafer (hereinafter also simply referred to as a wafer) W as a substrate to be processed.

基板洗浄装置１は、チャンバー１０と、このチャンバー１０内に設置された、ウエハＷを保持するためのスピンチャック１２と、を備えている。また、チャンバー１０内には、スピンチャック１２により保持されるウエハＷを覆うよう設けられた外筒１６と、スピンチャック１２により保持されるウエハＷに洗浄液の液滴を噴霧する二流体ノズル４０とが設けられている。以下、このような基板洗浄装置１の各構成要素の詳細について説明する。 The substrate cleaning apparatus 1 includes a chamber 10 and a spin chuck 12 installed in the chamber 10 for holding a wafer W. Further, in the chamber 10, an outer cylinder 16 provided so as to cover the wafer W held by the spin chuck 12, a two-fluid nozzle 40 for spraying droplets of the cleaning liquid onto the wafer W held by the spin chuck 12, and Is provided. Hereinafter, details of each component of the substrate cleaning apparatus 1 will be described.

スピンチャック１２は、ウエハＷをほぼ水平に保持しながら回転するものであり、具体的には、鉛直方向に延びるよう配置された回転軸部と、この回転軸部の上端に取り付けられた円板状のスピンベースとを有している。スピンチャック１２によりウエハＷを保持する際に、当該ウエハＷはスピンベースの上面に載置されるようになっている。回転軸部にはモータ等のスピンチャック駆動機構（図示せず）が取り付けられており、このスピンチャック駆動機構は回転軸部をその中心軸のまわりに回転させることができるようになっている。このことにより、スピンチャック１２に保持されたウエハＷを水平面上で回転させることができるようになっている。また、スピンチャック１２はスピンチャック昇降機構（図示せず）により鉛直方向にも往復移動することができるようになっている。このことにより、ウエハＷをチャンバー１０内に搬入してスピンチャック１２に保持させるときや、スピンチャック１２上にあるウエハＷをチャンバー１０の外部に搬出するときには、スピンチャック１２の上端を外筒１６の上端よりも高くすることができる。一方、スピンチャック１２に保持されたウエハＷに対して二流体ノズル４０から洗浄液を供給するときには、スピンチャック１２に保持されたウエハＷの側方に外筒１６の側壁が位置するようにすることができる。 The spin chuck 12 rotates while holding the wafer W substantially horizontally. Specifically, the spin chuck 12 is arranged so as to extend in the vertical direction, and a disk attached to the upper end of the spin shaft. A spin base. When the wafer W is held by the spin chuck 12, the wafer W is placed on the upper surface of the spin base. A spin chuck drive mechanism (not shown) such as a motor is attached to the rotary shaft portion, and the spin chuck drive mechanism can rotate the rotary shaft portion around its central axis. Thus, the wafer W held on the spin chuck 12 can be rotated on a horizontal plane. Further, the spin chuck 12 can be reciprocated in the vertical direction by a spin chuck lifting / lowering mechanism (not shown). Thus, when the wafer W is carried into the chamber 10 and held by the spin chuck 12 or when the wafer W on the spin chuck 12 is carried out of the chamber 10, the upper end of the spin chuck 12 is placed on the outer cylinder 16. It can be higher than the upper end. On the other hand, when supplying the cleaning liquid from the two-fluid nozzle 40 to the wafer W held on the spin chuck 12, the side wall of the outer cylinder 16 is positioned on the side of the wafer W held on the spin chuck 12. Can do.

チャンバー１０内において、スピンチャック１２の側方を取り囲むように略円筒状の外筒１６が設けられている。外筒１６の中心軸はスピンチャック１２の回転軸部の中心軸と略一致しており、この外筒１６は、下端に底板が設けられているとともに上端は開口している。 In the chamber 10, a substantially cylindrical outer cylinder 16 is provided so as to surround the side of the spin chuck 12. The central axis of the outer cylinder 16 substantially coincides with the central axis of the rotation shaft portion of the spin chuck 12, and the outer cylinder 16 is provided with a bottom plate at the lower end and opened at the upper end.

外筒１６の底板には洗浄液排出管５０の一端が接続されている。ここで、ウエハＷに対する洗浄等に用いられ外筒１６の底板に送られた洗浄液は洗浄液排出管５０を介して排出される。 One end of a cleaning liquid discharge pipe 50 is connected to the bottom plate of the outer cylinder 16. Here, the cleaning liquid used for cleaning the wafer W and sent to the bottom plate of the outer cylinder 16 is discharged through the cleaning liquid discharge pipe 50.

チャンバー１０内においてスピンチャック１２により保持されたときのウエハＷの上方の位置に、二流体ノズル４０が下向きに設けられている。この二流体ノズル４０は、アーム２２を介して回転軸部２４に連結されている。回転軸部２４には、当該回転軸部２４を正逆両方向に回転させるアーム駆動機構（図示せず）が設けられている。このアーム駆動機構が、回転軸部２４を中心としてアーム２２を水平方向に回転させることにより、二流体ノズル４０を、ウエハＷの中心部の上方の位置からウエハＷの周縁部の外方の位置までの範囲内で水平面に沿って往復移動させるようになっている。また、アーム駆動機構は、回転軸部２４を鉛直方向に往復移動させることができるようになっている。このことにより、二流体ノズル４０の先端と、スピンチャック１２に保持されるウエハＷとの間隔を調整することができるようになっている。 A two-fluid nozzle 40 is provided downward in a position above the wafer W when held by the spin chuck 12 in the chamber 10. The two-fluid nozzle 40 is connected to the rotary shaft portion 24 via the arm 22. The rotary shaft portion 24 is provided with an arm drive mechanism (not shown) that rotates the rotary shaft portion 24 in both forward and reverse directions. The arm driving mechanism rotates the arm 22 in the horizontal direction around the rotating shaft 24, thereby moving the two-fluid nozzle 40 from a position above the center of the wafer W to a position outside the peripheral edge of the wafer W. The reciprocation is made along the horizontal plane within the range up to. Further, the arm drive mechanism can reciprocate the rotary shaft portion 24 in the vertical direction. As a result, the distance between the tip of the two-fluid nozzle 40 and the wafer W held by the spin chuck 12 can be adjusted.

図１に示すように、二流体ノズル４０には洗浄液供給管２６が接続されており、この洗浄液供給管２６により二流体ノズル４０に対して洗浄液が供給されるようになっている。洗浄液供給管２６の上流側端部には洗浄液タンク３０が設けられており、この洗浄液タンク３０には純水や薬液からなる洗浄液が貯留されている。そして、ポンプ等の図示しない圧送手段により、洗浄液タンク３０から洗浄液が洗浄液供給管２６に送られるようになっている。また、洗浄液供給管２６には、開度調整が可能なバルブ３４、およびパーティクル除去用のフィルタ３８が介設されている。 As shown in FIG. 1, a cleaning liquid supply pipe 26 is connected to the two-fluid nozzle 40, and the cleaning liquid is supplied to the two-fluid nozzle 40 through the cleaning liquid supply pipe 26. A cleaning liquid tank 30 is provided at the upstream end of the cleaning liquid supply pipe 26, and cleaning liquid made of pure water or chemical liquid is stored in the cleaning liquid tank 30. The cleaning liquid is sent from the cleaning liquid tank 30 to the cleaning liquid supply pipe 26 by a pumping means (not shown) such as a pump. Further, the cleaning liquid supply pipe 26 is provided with a valve 34 whose opening degree can be adjusted, and a filter 38 for particle removal.

また、二流体ノズル４０には窒素ガス供給管２８が接続されており、この窒素ガス供給管２８により二流体ノズル４０に対して液滴生成用ガスとしての窒素ガスが供給されるようになっている。なお、液滴生成用ガスとして、窒素ガスの代わりにクリーンエアを用いてもよい。窒素ガス供給管２８の上流側端部には窒素ガス供給機構３２が設けられており、この窒素ガス供給機構３２は高圧の窒素ガスを窒素ガス供給管２８に供給することができるようになっている。また、窒素ガス供給管２８にはバルブ３６が介設されている。このバルブ３６の開度を変え、二流体ノズル４０に送られる窒素ガスの圧力（流量）を変えることにより、二流体ノズル４０において生成される洗浄液の液滴の粒子径を変化させることができる。このことにより、洗浄液の液滴によるウエハＷの洗浄処理性能を変化させることができる。 Further, a nitrogen gas supply pipe 28 is connected to the two-fluid nozzle 40, and nitrogen gas as a droplet generating gas is supplied to the two-fluid nozzle 40 through the nitrogen gas supply pipe 28. Yes. Note that clean air may be used as the droplet generation gas instead of nitrogen gas. A nitrogen gas supply mechanism 32 is provided at the upstream end of the nitrogen gas supply pipe 28, and the nitrogen gas supply mechanism 32 can supply high-pressure nitrogen gas to the nitrogen gas supply pipe 28. Yes. The nitrogen gas supply pipe 28 is provided with a valve 36. By changing the opening of the valve 36 and changing the pressure (flow rate) of nitrogen gas sent to the two-fluid nozzle 40, the particle diameter of the droplets of the cleaning liquid generated in the two-fluid nozzle 40 can be changed. As a result, the cleaning performance of the wafer W by the droplets of the cleaning liquid can be changed.

次に、二流体ノズル４０の構成について、図２乃至図５を参照して具体的に説明する。ここで、図３および図４は、それぞれ図２に示す二流体ノズル４０のＡ−Ａ矢視、Ｂ−Ｂ矢視による横断面図である。また、図５は、図２に示す二流体ノズル４０における旋回流生成部４６ａを上方から見たときの上面図である。 Next, the configuration of the two-fluid nozzle 40 will be specifically described with reference to FIGS. 2 to 5. Here, FIG. 3 and FIG. 4 are cross-sectional views of the two-fluid nozzle 40 shown in FIG. 2 taken along arrows AA and BB, respectively. FIG. 5 is a top view of the swirling flow generating portion 46a in the two-fluid nozzle 40 shown in FIG. 2 as viewed from above.

二流体ノズルとは、前述のように、一般的にガスと液体とを混合させることにより微小な液滴を生成し、この微小な液滴を噴霧する方式のノズルのことをいう。本実施の形態においては、二流体ノズル４０には、洗浄液供給管２６から純水や薬液からなる洗浄液が供給されるとともに、窒素ガス供給管２８から窒素ガスが供給されるようになっている。二流体ノズル４０は、例えばフッ素樹脂から形成された略円柱形状の本体部４２を有しており、この本体部４２の内部には、洗浄液供給管２６から送られた洗浄液が通過する洗浄液通路４４が設けられている。また、本体部４２の内部には、窒素ガス供給管２８から送られた窒素ガスが通過するガス通路４６が設けられている。 As described above, the two-fluid nozzle generally refers to a nozzle that generates fine droplets by mixing a gas and a liquid and sprays the fine droplets. In the present embodiment, the two-fluid nozzle 40 is supplied with a cleaning liquid such as pure water or a chemical liquid from the cleaning liquid supply pipe 26 and is supplied with nitrogen gas from the nitrogen gas supply pipe 28. The two-fluid nozzle 40 has a substantially cylindrical main body 42 formed of, for example, a fluororesin, and a cleaning liquid passage 44 through which the cleaning liquid sent from the cleaning liquid supply pipe 26 passes inside the main body 42. Is provided. A gas passage 46 through which the nitrogen gas sent from the nitrogen gas supply pipe 28 passes is provided inside the main body 42.

図２に示すように、洗浄液通路４４は、洗浄液供給管２６から本体部４２内に送られた洗浄液が通過する第１通路４４ａと、第１通路４４ａの下流側に設けられた第２通路４４ｃとを有している。より詳細には、洗浄液供給管２６から本体部４２内に送られた洗浄液は洗浄液通路４４に沿って二流体ノズル４０の下方に向かって流れるようになっており、第２通路４４ｃは第１通路４４ａの下方に位置している。第１通路４４ａの断面は円形となっており、第２通路４４ｃの断面は図４に示すように環状形状となっている。また、第２通路４４ｃの下流側には、環状に並ぶよう配置された複数の穴４４ｂが本体部４２の下端部に設けられており（図３参照）、これらの穴４４ｂを介して二流体ノズル４０の本体部４２から洗浄液が下方に吐出されるようになっている。これらの穴４４ｂは、洗浄液を本体部４２から下方に吐出する液体吐出口として機能するようになっている。 As shown in FIG. 2, the cleaning liquid passage 44 includes a first passage 44a through which the cleaning liquid sent from the cleaning liquid supply pipe 26 into the main body 42 passes, and a second passage 44c provided on the downstream side of the first passage 44a. And have. More specifically, the cleaning liquid sent from the cleaning liquid supply pipe 26 into the main body 42 flows along the cleaning liquid passage 44 toward the lower side of the two-fluid nozzle 40, and the second passage 44c is the first passage. It is located below 44a. The cross section of the first passage 44a is circular, and the cross section of the second passage 44c is annular as shown in FIG. Further, on the downstream side of the second passage 44c, a plurality of holes 44b arranged in an annular shape are provided in the lower end portion of the main body portion 42 (see FIG. 3), and two fluids are passed through these holes 44b. The cleaning liquid is discharged downward from the main body portion 42 of the nozzle 40. These holes 44b function as liquid discharge ports for discharging the cleaning liquid downward from the main body portion 42.

図２に示すように、ガス通路４６には、窒素ガス供給管２８から送られた窒素ガスを本体部４２内で旋回させて窒素ガスの旋回流を生成する旋回流生成部４６ａが設けられている。この旋回流生成部４６ａの構成の詳細について図５を用いて説明する。旋回流生成部４６ａには、螺旋形状の複数（例えば６つ）のガス流路４６ｄが設けられている。そして、窒素ガス供給管２８から本体部４２内に送られた窒素ガスは各ガス流路４６ｄを通過することにより旋回させられて、この旋回流生成部４６ａの下流側に配置されたガス通路４６ｃでは窒素ガスの旋回流が生成されるようになっている。 As shown in FIG. 2, the gas passage 46 is provided with a swirl flow generator 46 a that swirls the nitrogen gas sent from the nitrogen gas supply pipe 28 in the main body 42 to generate a swirl flow of the nitrogen gas. Yes. Details of the configuration of the swirling flow generation unit 46a will be described with reference to FIG. The swirl flow generation unit 46a is provided with a plurality of (for example, six) gas flow paths 46d having a spiral shape. And the nitrogen gas sent into the main-body part 42 from the nitrogen gas supply pipe 28 is swirled by passing through each gas flow path 46d, and the gas passage 46c arrange | positioned in the downstream of this swirl flow production | generation part 46a. Then, a swirling flow of nitrogen gas is generated.

より詳細には、図５に示すように、旋回流生成部４６ａを上方から見たときに、旋回流生成部４６ａにおける各ガス流路４６ｄの入口部分４６ｅと出口部分４６ｆは周方向にずれた箇所に位置しており、各ガス流路４６ｄを通過する窒素ガスは、旋回流生成部４６ａを上方から見たときに図５における矢印方向に流れるようになっている。このように、旋回流生成部４６ａで窒素ガスが渦巻き状に流れることにより、旋回流生成部４６ａの下流側に配置されたガス通路４６ｃでは窒素ガスの渦巻き気流が生成されることとなる。図２および図３に示すように、ガス通路４６ｃの下流側には、その断面が環状であるガス吐出口４６ｂが本体部４２の下端部に設けられており、このガス吐出口４６ｂを介して二流体ノズル４０の本体部４２から旋回流の窒素ガスが下方に吐出されるようになっている（図７参照）。 More specifically, as shown in FIG. 5, when the swirl flow generation unit 46a is viewed from above, the inlet portion 46e and the outlet portion 46f of each gas flow path 46d in the swirl flow generation unit 46a are displaced in the circumferential direction. The nitrogen gas that is located at each location and passes through each gas flow path 46d flows in the direction of the arrow in FIG. 5 when the swirl flow generating portion 46a is viewed from above. In this way, when the nitrogen gas flows in a spiral shape in the swirl flow generation unit 46a, a swirl flow of nitrogen gas is generated in the gas passage 46c arranged on the downstream side of the swirl flow generation unit 46a. As shown in FIGS. 2 and 3, a gas discharge port 46b having an annular cross section is provided at the lower end portion of the main body 42 on the downstream side of the gas passage 46c. A swirling nitrogen gas is discharged downward from the main body 42 of the two-fluid nozzle 40 (see FIG. 7).

また、図２に示すように、本体部４２の下端部において、各穴４４ｂよりも内側（二流体ノズル４０の中心側）の位置には中空部分４８が形成されている。この中空部分４８は、本体部４２の下端面から上方に空洞部分が延びるよう形成されている。中空部分４８は、ガス吐出口４６ｂから下方に吐出される窒素ガスにおける旋回流（図７参照）の内側の圧力を調整する圧力調整部として機能するようになっている。このような圧力調整部による作用効果の詳細については後述する。 In addition, as shown in FIG. 2, a hollow portion 48 is formed at a position on the inner side (center side of the two-fluid nozzle 40) from each hole 44 b in the lower end portion of the main body portion 42. The hollow portion 48 is formed so that the hollow portion extends upward from the lower end surface of the main body portion 42. The hollow portion 48 functions as a pressure adjusting unit that adjusts the pressure inside the swirling flow (see FIG. 7) of the nitrogen gas discharged downward from the gas discharge port 46b. Details of the effect of such a pressure adjusting unit will be described later.

次に、このような構成からなる基板洗浄装置１の動作について説明する。 Next, the operation of the substrate cleaning apparatus 1 having such a configuration will be described.

まず、スピンチャック昇降機構によりスピンチャック１２を上方に移動させた状態においてウエハＷをチャンバー１０内に搬入し、このスピンチャック１２にウエハＷを保持させる。そして、スピンチャック１２を降下させ、このスピンチャック１２の側方に外筒１６の側壁が位置するようにする。 First, the wafer W is loaded into the chamber 10 while the spin chuck 12 is moved upward by the spin chuck lifting mechanism, and the wafer W is held by the spin chuck 12. Then, the spin chuck 12 is lowered so that the side wall of the outer cylinder 16 is positioned on the side of the spin chuck 12.

次に、チャンバー１０内においてスピンチャック１２に保持されて回転するウエハＷに対して洗浄液を供給する。具体的には、バルブ３４、３６を開状態とし、二流体ノズル４０に洗浄液および窒素ガスを供給し、この二流体ノズル４０により洗浄液の液滴を生成し、回転するスピンチャック１２上のウエハＷに対して二流体ノズル４０により洗浄液の液滴を噴霧するようにする。 Next, a cleaning liquid is supplied to the wafer W held and rotated by the spin chuck 12 in the chamber 10. Specifically, the valves 34 and 36 are opened, the cleaning fluid and nitrogen gas are supplied to the two-fluid nozzle 40, the cleaning fluid droplets are generated by the two-fluid nozzle 40, and the wafer W on the rotating spin chuck 12 is rotated. On the other hand, a droplet of the cleaning liquid is sprayed by the two-fluid nozzle 40.

二流体ノズル４０における、洗浄液および窒素ガスが本体部４２に送られてからウエハＷに洗浄液の液滴を噴霧するまでの動作について説明する。 The operation in the two-fluid nozzle 40 from when the cleaning liquid and nitrogen gas are sent to the main body 42 to when the cleaning liquid droplets are sprayed onto the wafer W will be described.

まず、洗浄液タンク３０から洗浄液供給管２６を介して本体部４２内の洗浄液通路４４に洗浄液が送られるとともに、窒素ガス供給機構３２から窒素ガス供給管２８を介して本体部４２内のガス通路４６に窒素ガスが送られる。本体部４２内の洗浄液通路４４に送られた洗浄液は、第１通路４４ａ、第２通路４４ｃを通過して、各穴４４ｂを介して二流体ノズル４０の本体部４２から下方に吐出される。また、本体部４２内のガス通路４６に送られた窒素ガスは、旋回流生成部４６ａにより旋回流とされ、ガス通路４６ｃを通過した後、ガス吐出口４６ｂを介して二流体ノズル４０の本体部４２から下方に吐出される。そして、本体部４２の下方において、ガス吐出口４６ｂから下方に吐出される旋回流の窒素ガスと、各穴４４ｂから下方に吐出される液体とが混合されて洗浄液の液滴が生成される。洗浄液の液滴は、図２における二点鎖線の内側の範囲で二流体ノズル４０から下方に噴霧される。このようにして、ウエハＷに洗浄液の液滴が噴霧されるようになる。 First, the cleaning liquid is sent from the cleaning liquid tank 30 to the cleaning liquid passage 44 in the main body 42 through the cleaning liquid supply pipe 26, and the gas passage 46 in the main body 42 from the nitrogen gas supply mechanism 32 through the nitrogen gas supply pipe 28. Nitrogen gas is sent to The cleaning liquid sent to the cleaning liquid passage 44 in the main body portion 42 passes through the first passage 44a and the second passage 44c, and is discharged downward from the main body portion 42 of the two-fluid nozzle 40 through each hole 44b. The nitrogen gas sent to the gas passage 46 in the main body 42 is turned into a swirling flow by the swirling flow generating portion 46a, passes through the gas passage 46c, and then passes through the gas discharge port 46b to the main body of the two-fluid nozzle 40. It is discharged downward from the portion 42. Then, below the main body portion 42, the swirling nitrogen gas discharged downward from the gas discharge port 46b and the liquid discharged downward from the holes 44b are mixed to generate cleaning liquid droplets. The droplet of the cleaning liquid is sprayed downward from the two-fluid nozzle 40 in the range inside the two-dot chain line in FIG. In this way, droplets of the cleaning liquid are sprayed on the wafer W.

二流体ノズル４０が洗浄液の液滴をウエハＷに噴霧している間、アーム駆動機構により回転軸部２４を中心としてアーム２２を水平方向に回転させる。そうすると、このアーム２２はウエハＷの上方で、ウエハＷの略中心から周縁に向かって水平方向に移動することとなり、当該アーム２２に取り付けられた二流体ノズル４０が水平方向に移動することとなる。このように、アーム駆動機構によってウエハＷの上方でアーム２２を水平方向に移動させることにより、このアーム２２に取り付けられた二流体ノズル４０がウエハＷの上面に対してまんべんなく均一に洗浄液の液滴を噴霧し、このウエハＷの上面に洗浄液の液膜が形成されることとなる。 While the two-fluid nozzle 40 sprays the cleaning liquid droplets on the wafer W, the arm 22 is rotated in the horizontal direction about the rotation shaft portion 24 by the arm driving mechanism. Then, the arm 22 moves in the horizontal direction from the approximate center of the wafer W toward the periphery above the wafer W, and the two-fluid nozzle 40 attached to the arm 22 moves in the horizontal direction. . In this way, by moving the arm 22 in the horizontal direction above the wafer W by the arm driving mechanism, the two-fluid nozzle 40 attached to the arm 22 is evenly and uniformly applied to the upper surface of the wafer W. As a result, the liquid film of the cleaning liquid is formed on the upper surface of the wafer W.

その後、二流体ノズル４０がウエハＷの外方に移動し、二流体ノズル４０からの洗浄液の噴霧を停止し、スピンチャック駆動機構がスピンチャック１２を高速回転させる。このことにより、スピンチャック１２に保持されたウエハＷも高速回転させられ、ウエハＷの乾燥が行われる。このようにして、基板洗浄装置１による一連のウエハＷの洗浄処理の動作が終了する。 Thereafter, the two-fluid nozzle 40 moves to the outside of the wafer W, the spraying of the cleaning liquid from the two-fluid nozzle 40 is stopped, and the spin chuck driving mechanism rotates the spin chuck 12 at a high speed. As a result, the wafer W held on the spin chuck 12 is also rotated at high speed, and the wafer W is dried. In this way, a series of operations for cleaning the wafer W by the substrate cleaning apparatus 1 is completed.

次に、圧力調整部として、本体部４２の下端部において洗浄液吐出用の各穴４４ｂよりも内側に中空部分４８を設けることにより、ガス吐出口４６ｂから下方に吐出される窒素ガスにおける旋回流の内側の圧力が調整されるという原理について図６乃至図８を用いて説明する。図６は、二流体ノズル４０の本体部４２の下端部から下方に吐出される窒素ガスの旋回流を上方から見たときの図であり、図７は、二流体ノズル４０の本体部４２の下端部から下方に吐出される窒素ガスの旋回流を概略的に示す斜視図である。また、図８は、二流体ノズル４０の本体部４２の下端部から下方に吐出される窒素ガスおよび洗浄液の流れを模式的に示す図である。 Next, as a pressure adjusting portion, a hollow portion 48 is provided at the lower end portion of the main body portion 42 inside each hole 44b for discharging the cleaning liquid, so that the swirling flow in the nitrogen gas discharged downward from the gas discharge port 46b is reduced. The principle that the inner pressure is adjusted will be described with reference to FIGS. 6 is a view of the swirling flow of nitrogen gas discharged downward from the lower end portion of the main body portion 42 of the two-fluid nozzle 40, and FIG. 7 is a view of the main body portion 42 of the two-fluid nozzle 40. It is a perspective view which shows roughly the swirl | vortex flow of the nitrogen gas discharged below from a lower end part. FIG. 8 is a diagram schematically showing the flow of nitrogen gas and cleaning liquid discharged downward from the lower end of the main body 42 of the two-fluid nozzle 40.

二流体ノズル４０の本体部４２の下端部からガス吐出口４６ｂを介して下方に吐出された窒素ガスは旋回流であるため、図６に示すように、この吐出された窒素ガスは上方から見て二流体ノズル４０の中心線に向かって渦巻き形状を描くようになる。この際に、ガス吐出口４６ｂから吐出された直後の窒素ガスの圧力Ｐ_０は、二流体ノズル４０の中心線（図７の二点鎖線参照）に達したときの窒素ガスの圧力Ｐ_１よりも大きくなっている（Ｐ_０＞Ｐ_１）。すなわち、ガス吐出口４６ｂを介して下方に吐出された窒素ガスは、二流体ノズル４０の中心線に向かうに従ってその圧力が低下するようになっている。圧力Ｐ_０と圧力Ｐ_１との差である圧力低下量△Ｐと、窒素ガスにおける旋回流の内側の体積Ｖとの関係は、
△Ｐ×Ｖ＝一定
の式で表される。
なお、この体積Ｖは、もし本体部４２の下端部に中空部分４８が設けられていない場合には、概ね、本体部４２の下端面と、窒素ガスにおける旋回流との間に形成される空間の体積となる。すなわち、体積Ｖは、概ね、図７における点線で描く三角錐の体積となる。 Since the nitrogen gas discharged downward from the lower end portion of the main body portion 42 of the two-fluid nozzle 40 through the gas discharge port 46b is a swirling flow, the discharged nitrogen gas is viewed from above as shown in FIG. Thus, a spiral shape is drawn toward the center line of the two-fluid nozzle 40. At this time, the pressure P ₀ of the nitrogen gas immediately after being discharged from the gas discharge port 46b is higher than the pressure P ₁ of the nitrogen gas when it reaches the center line of the two-fluid nozzle 40 (see the two-dot chain line in FIG. 7). (P ₀ > P ₁ ). That is, the pressure of the nitrogen gas discharged downward through the gas discharge port 46 b decreases as it moves toward the center line of the two-fluid nozzle 40. The relationship between the pressure drop ΔP, which is the difference between the pressure P ₀ and the pressure P _1, and the volume V inside the swirling flow in nitrogen gas is
ΔP × V = Constant expression.
The volume V is generally a space formed between the lower end surface of the main body 42 and the swirling flow of nitrogen gas if the hollow portion 48 is not provided at the lower end of the main body 42. It becomes the volume of. That is, the volume V is approximately the volume of a triangular pyramid drawn by a dotted line in FIG.

図８において、横方向に延びる点線ａは二流体ノズル４０の本体部４２の下端面を示しており、縦方向に延びる点線ｂは二流体ノズル４０の中心線を示している。図８において、本体部４２の下端部に中空部分４８が設けられていない場合における、当該本体部４２の下端部からガス吐出口４６ｂを介して下方に吐出された窒素ガスの流れを点線ｃで示す。図８に示すように、ガス吐出口４６ｂから吐出された直後の窒素ガス（点線ａ上にある窒素ガス）の圧力は圧力Ｐ_０であり、二流体ノズル４０の中心線に達したときの窒素ガス（点線ｂ上にある窒素ガス）の圧力はＰ_１である。 In FIG. 8, the dotted line a extending in the horizontal direction indicates the lower end surface of the main body 42 of the two-fluid nozzle 40, and the dotted line b extending in the vertical direction indicates the center line of the two-fluid nozzle 40. In FIG. 8, the flow of nitrogen gas discharged downward from the lower end portion of the main body portion 42 through the gas discharge port 46b when the hollow portion 48 is not provided at the lower end portion of the main body portion 42 is indicated by a dotted line c. Show. As shown in FIG. 8, the pressure of the nitrogen gas immediately after being discharged from the gas discharge port 46 b (nitrogen gas on the dotted line a) is the pressure P ₀ , and the nitrogen when the pressure reaches the center line of the two-fluid nozzle 40 the pressure of the gas (nitrogen gas in the dotted line b) is P _1.

また、各穴４４ｂを介して二流体ノズル４０の下方に吐出される洗浄液の流れは図８における二点鎖線ｄで示される。二流体ノズル４０の下方に吐出される洗浄液について、その周囲にある旋回流の窒素ガスの圧力が所定の値より大きい場合には、この洗浄液は窒素ガスの旋回流に沿って二流体ノズル４０の中心線に向かうような渦巻き形状を描くよう流れる（図８の二点鎖線ｄ参照）。しかし、洗浄液の周囲にある旋回流の窒素ガスの圧力が所定の値より小さくなった場合には、洗浄液の流れはもはや窒素ガスの旋回流に沿うことはなく、図８の点線ｅに示すように外方に拡散するようになる。このように、ガス吐出口４６ｂから吐出された直後の窒素ガスの圧力Ｐ_０が二流体ノズル４０の中心線ｂに向かうに従って徐々に低下することにより、ある程度まで窒素ガスが二流体ノズル４０の中心線ｂに近づくと、洗浄液の流れは窒素ガスの旋回流に沿うことはなくなり、洗浄液の液滴が外方に拡散するようになる。このときに、点線ｅの範囲内の箇所に、洗浄液の液滴が噴霧されるようになる。ここで、図８に示すように、洗浄液の液滴が外方に拡散され始める箇所ｆは、窒素ガスの流れｃおよび洗浄液の流れｄに基づいて定めることができるようになっている。 Further, the flow of the cleaning liquid discharged to the lower side of the two-fluid nozzle 40 through each hole 44b is indicated by a two-dot chain line d in FIG. In the case of the cleaning liquid discharged below the two-fluid nozzle 40, when the pressure of the swirling nitrogen gas around the cleaning liquid is higher than a predetermined value, the cleaning liquid flows in the two-fluid nozzle 40 along the swirling flow of nitrogen gas. It flows so as to draw a spiral shape that goes to the center line (see the two-dot chain line d in FIG. 8). However, when the pressure of the swirling nitrogen gas around the cleaning liquid becomes smaller than a predetermined value, the flow of the cleaning liquid no longer follows the swirling flow of the nitrogen gas, as shown by the dotted line e in FIG. Will spread outward. As described above, the nitrogen gas pressure P ₀ immediately after being discharged from the gas discharge port 46 b gradually decreases toward the center line b of the two-fluid nozzle 40, so that the nitrogen gas is kept at the center of the two-fluid nozzle 40 to some extent. When approaching line b, the flow of the cleaning liquid does not follow the swirling flow of nitrogen gas, and the cleaning liquid droplets diffuse outward. At this time, droplets of the cleaning liquid are sprayed at locations within the range of the dotted line e. Here, as shown in FIG. 8, the location f where the liquid droplet of the cleaning liquid begins to diffuse outward can be determined based on the flow c of nitrogen gas and the flow d of cleaning liquid.

また、洗浄液の液滴の質量をｍとしたときに、この液滴にかかる遠心力Ｆは、Ｆ＝ｍｒω^２で表される。ここで、ｒは、二流体ノズル４０の中心線ｂからの液滴の距離であり、ωは液滴の角速度である。また、遠心力の大きさＦは一定となっている。 Further, when the mass of the cleaning liquid droplet is m, the centrifugal force F applied to the liquid droplet is expressed by F = mrω ² . Here, r is the distance of the droplet from the center line b of the two-fluid nozzle 40, and ω is the angular velocity of the droplet. Moreover, the magnitude F of the centrifugal force is constant.

ところで、二流体ノズル４０の本体部４２の下端部において洗浄液吐出用の各穴４４ｂよりも内側（二流体ノズル４０の中心側）に中空部分４８を設けた場合には、窒素ガスにおける旋回流の内側の体積Ｖは、この中空部分４８の体積分だけ大きくなる。ここで、前述のように△Ｐ×Ｖ＝一定であるため、体積Ｖが増加すると、圧力低下量△Ｐが減少する。この場合には、ガス吐出口４６ｂから吐出された直後の窒素ガスの圧力は圧力Ｐ_０で一定であるため、二流体ノズル４０の中心線ｂに達したときの窒素ガスの圧力Ｐ_２は、中空部分４８が設けられていない場合の圧力Ｐ_１よりも大きくなり、窒素ガスは図８における実線ｇに沿って流れるようになる。この場合には、図８に示すように、洗浄液の液滴が外方に拡散され始める箇所ｈは、中空部分４８を設けない場合の箇所ｆよりも上方に位置するようになる。このため、中空部分４８を設けた場合における洗浄液の液滴の噴霧範囲ｉは、中空部分４８を設けない場合における噴霧範囲ｅよりも大きくなる。 By the way, in the case where the hollow portion 48 is provided at the lower end of the main body portion 42 of the two-fluid nozzle 40 on the inner side (center side of the two-fluid nozzle 40) than the holes 44b for discharging the cleaning liquid, The inner volume V increases by the volume of the hollow portion 48. Here, since ΔP × V = constant as described above, when the volume V increases, the pressure drop amount ΔP decreases. In this case, since the pressure of the nitrogen gas immediately after being discharged from the gas discharge port 46b is constant at pressure P _0, the pressure P ₂ of the nitrogen gas when it reaches the center line b of the two-fluid nozzle 40, greater than the pressure P ₁ in the case where the hollow portion 48 is not provided, the nitrogen gas is caused to flow along the solid line g in FIG. 8. In this case, as shown in FIG. 8, the location h where the liquid droplets of the cleaning liquid begin to diffuse outwardly is positioned above the location f where the hollow portion 48 is not provided. For this reason, the spray range i of the droplets of the cleaning liquid when the hollow portion 48 is provided is larger than the spray range e when the hollow portion 48 is not provided.

このように、本体部４２の下端部において洗浄液吐出用の各穴４４ｂよりも内側（二流体ノズル４０の中心側）に中空部分４８を設けることにより、ガス吐出口４６ｂから下方に吐出される窒素ガスにおける旋回流の内側の圧力が調整されるようになる。具体的には、二流体ノズル４０の中心線ｂに達したときの窒素ガスの圧力Ｐ_２が、中空部分４８が設けられていない場合の圧力Ｐ_１よりも大きくなる。そして、このことにより、ウエハＷからの距離を従来技術の二流体ノズルと同じにして比較したときに、本願発明の二流体ノズル４０では、洗浄液の液滴が外方に拡散され始める箇所ｈが、中空部分４８を設けない場合の箇所ｆよりも上方に位置するようになるので、洗浄液の液滴の噴霧範囲ｉを、中空部分４８を設けない場合の液滴の噴霧範囲ｅよりも大きくすることができる。 As described above, by providing the hollow portion 48 on the inner side (center side of the two-fluid nozzle 40) of the cleaning liquid discharge hole 44b at the lower end portion of the main body portion 42, nitrogen discharged downward from the gas discharge port 46b. The pressure inside the swirl flow in the gas is adjusted. Specifically, second pressure P ₂ of the nitrogen gas when it reaches the center line b of the fluid nozzle 40 is greater than the pressure P ₁ in the case where the hollow portion 48 is not provided. As a result, when the distance from the wafer W is the same as that of the conventional two-fluid nozzle, the two-fluid nozzle 40 of the present invention has a location h at which the droplets of the cleaning liquid begin to diffuse outward. In this case, the cleaning liquid droplet spraying range i is set larger than the droplet spraying range e when the hollow portion 48 is not provided. be able to.

また、本体部４２の下端部において洗浄液吐出用の各穴４４ｂよりも内側に中空部分４８を設けることにより、洗浄液吐出用の各穴４４ｂから吐出された洗浄液が本体部４２の下端面の中心に向かって流れることを抑制することができる。より詳細には、中空部分４８が設けられていない場合には、洗浄液吐出用の各穴４４ｂよりも内側における本体部４２の下端面は平坦な面となるので、表面張力により各穴４４ｂから吐出された洗浄液が本体部４２の下端面の中心に向かって流れ込むおそれがある。しかしながら、本体部４２の下端部に中空部分４８を設けることにより、このような表面張力が発生しなくなり、洗浄液吐出用の各穴４４ｂから吐出された洗浄液はこれらの各穴４４ｂ近くで窒素ガスと接触することができるようになる。このため、洗浄液吐出用の各穴４４ｂから吐出された洗浄液についてより迅速に微粒子化が図られるようになり、洗浄液の液滴の噴霧範囲をより大きくすることができる。 Further, by providing a hollow portion 48 at the lower end portion of the main body 42 inside the holes 44b for discharging the cleaning liquid, the cleaning liquid discharged from the holes 44b for discharging the cleaning liquid is located at the center of the lower end surface of the main body 42. It can suppress flowing toward. More specifically, when the hollow portion 48 is not provided, the lower end surface of the main body portion 42 inside the holes 44b for discharging the cleaning liquid is a flat surface, so that the liquid is discharged from the holes 44b due to surface tension. There is a possibility that the cleaned cleaning liquid may flow toward the center of the lower end surface of the main body 42. However, by providing the hollow portion 48 at the lower end portion of the main body portion 42, such surface tension does not occur, and the cleaning liquid discharged from the cleaning liquid discharge holes 44b is in the vicinity of the holes 44b with nitrogen gas. You will be able to touch. For this reason, the cleaning liquid discharged from the cleaning liquid discharge holes 44b can be atomized more quickly, and the spray range of the cleaning liquid droplets can be increased.

以上のように、本実施の形態の二流体ノズル４０および液体の液滴の生成方法によれば、圧力調整部（具体的には中空部分４８）により、ガス吐出口４６ｂから吐出される窒素ガスにおける旋回流の内側の圧力を調整することにより、洗浄液の液滴が外方に拡散され始める箇所をより上方に位置させることができるので、二流体ノズル４０からウエハＷに噴霧される洗浄液の液滴の噴霧範囲を広くすることができる。このことにより、ウエハＷに対してより均一に洗浄液の液滴を噴霧することができるようになり、また、ウエハＷの洗浄処理にかかる時間を短縮することができるようになる。 As described above, according to the two-fluid nozzle 40 and the liquid droplet generation method of the present embodiment, the nitrogen gas discharged from the gas discharge port 46b by the pressure adjusting unit (specifically, the hollow portion 48). By adjusting the pressure inside the swirl flow in the nozzle, the position where the droplet of the cleaning liquid begins to diffuse outward can be positioned higher, so that the liquid of the cleaning liquid sprayed on the wafer W from the two-fluid nozzle 40 The spray range of the drops can be widened. As a result, the droplets of the cleaning liquid can be sprayed more uniformly on the wafer W, and the time required for the cleaning process of the wafer W can be shortened.

また、本実施の形態の二流体ノズル４０および液体の液滴の生成方法においては、洗浄液の吐出口は、環状に並ぶよう配置された複数の穴４４ｂから構成されている。このことにより、複数の穴４４ｂから吐出された洗浄液について、窒素ガスとの接触面積を増加させることができ、このため、二流体ノズル４０から吐出される洗浄液の液滴をより微粒化することができる。洗浄液の液滴が微粒化されると、前述のように液滴の遠心力Ｆの大きさは一定であるので、液滴の角速度ωが大きくなり、洗浄液の液滴はより一層外方に拡散されるようになる。 Further, in the two-fluid nozzle 40 and the liquid droplet generation method of the present embodiment, the discharge port for the cleaning liquid is composed of a plurality of holes 44b arranged in a ring. As a result, the contact area with the nitrogen gas can be increased for the cleaning liquid discharged from the plurality of holes 44b, so that the droplets of the cleaning liquid discharged from the two-fluid nozzle 40 can be further atomized. it can. When the droplet of the cleaning liquid is atomized, the centrifugal force F of the droplet is constant as described above, so that the angular velocity ω of the droplet increases and the cleaning liquid droplet further diffuses outward. Will come to be.

なお、本発明による二流体ノズルおよび液体の液滴の生成方法は、上記の態様に限定されるものではなく、様々の変更を加えることができる。 The two-fluid nozzle and the method for generating liquid droplets according to the present invention are not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made.

例えば、洗浄液の吐出口として、図３に示すように複数の穴４４ｂを設ける代わりに、スリット形状の穴を環状に設けてもよい。 For example, instead of providing a plurality of holes 44b as shown in FIG. 3, a slit-shaped hole may be provided in an annular shape as a cleaning liquid discharge port.

また、図２乃至図５に示すような二流体ノズル４０の代わりに、図９および図１０に示すような二流体ノズル４０ａを用いてもよい。図９は、図１に示す基板洗浄装置１における二流体ノズルの他の構成の詳細を示す縦断面図であり、図１０は、図９に示す二流体ノズルのＣ−Ｃ矢視による横断面図である。また、図９および図１０に示すような二流体ノズル４０ａにおいて、図２乃至図５に示すような二流体ノズル４０と同じ構成要素については同じ参照符号を付してその説明を省略する。 Further, instead of the two-fluid nozzle 40 as shown in FIGS. 2 to 5, a two-fluid nozzle 40a as shown in FIGS. 9 and 10 may be used. 9 is a longitudinal sectional view showing details of another configuration of the two-fluid nozzle in the substrate cleaning apparatus 1 shown in FIG. 1, and FIG. 10 is a cross-sectional view of the two-fluid nozzle shown in FIG. FIG. In the two-fluid nozzle 40a as shown in FIGS. 9 and 10, the same components as those in the two-fluid nozzle 40 as shown in FIGS.

図９および図１０に示すような二流体ノズル４０ａにおいては、中空部分４８は二流体ノズル４０ａを貫通して延び、その上端部は二流体ノズル４０ａの上方に開放されている。このような中空部分４８を本体部４２に設けた場合でも、図２等に示すような二流体ノズル４０に中空部分４８を設けた場合と同様に、中空部分４８は、ガス吐出口４６ｂから吐出される窒素ガスにおける旋回流の内側の圧力を調整する圧力調整部として機能することができるようになる。このことにより、ウエハＷからの距離を従来技術の二流体ノズルと同じにして比較したときに、図９および図１０に示すような二流体ノズル４０ａでは、洗浄液の液滴が外方に拡散され始める箇所をより上方に位置させることができるようになり、二流体ノズル４０ａからウエハＷに噴霧される洗浄液の液滴の噴霧範囲を広くすることができる。 In the two-fluid nozzle 40a as shown in FIGS. 9 and 10, the hollow portion 48 extends through the two-fluid nozzle 40a, and its upper end is opened above the two-fluid nozzle 40a. Even when such a hollow portion 48 is provided in the main body 42, the hollow portion 48 is discharged from the gas discharge port 46b in the same manner as when the hollow portion 48 is provided in the two-fluid nozzle 40 as shown in FIG. It becomes possible to function as a pressure adjusting unit that adjusts the pressure inside the swirling flow in the nitrogen gas. As a result, when the distance from the wafer W is compared with the conventional two-fluid nozzle, the two-fluid nozzle 40a as shown in FIGS. 9 and 10 diffuses the cleaning liquid droplets outward. The starting point can be positioned further upward, and the spray range of the droplets of the cleaning liquid sprayed from the two-fluid nozzle 40a onto the wafer W can be widened.

また、図２乃至図５に示すような二流体ノズル４０の代わりに、図１１に示すような二流体ノズル４０ｂを用いてもよい。図１１に示す二流体ノズル４０ｂにおいては、ガス吐出口４６ｂから下方に吐出される窒素ガスにおける旋回流の内側の圧力を調整する圧力調整部として、二流体ノズルの本体部４２に設けられた中空部分４８を用いる代わりに、二流体ノズル４０ｂに追加の窒素ガスを供給するガス供給部を設けている。図１１に示すような二流体ノズル４０ｂにおいて、図２乃至図５に示すような二流体ノズル４０と同じ構成要素については同じ参照符号を付してその説明を省略する。 Further, instead of the two-fluid nozzle 40 as shown in FIGS. 2 to 5, a two-fluid nozzle 40b as shown in FIG. 11 may be used. In the two-fluid nozzle 40b shown in FIG. 11, a hollow provided in the main body portion 42 of the two-fluid nozzle as a pressure adjusting unit for adjusting the pressure inside the swirling flow in the nitrogen gas discharged downward from the gas discharge port 46b. Instead of using the portion 48, a gas supply unit for supplying additional nitrogen gas to the two-fluid nozzle 40b is provided. In the two-fluid nozzle 40b as shown in FIG. 11, the same components as those in the two-fluid nozzle 40 as shown in FIGS.

図１１に示すような二流体ノズル４０ｂにおいては、本体部４２の内部における中心近傍に追加のガス通路６２が設けられており、この追加のガス通路６２の下端には開口６２ａが形成されている。この開口６２ａは、本体部４２の下端面において洗浄液吐出用の各穴４４ｂの内側に配置されている。また、追加のガス通路６２は本体部４２を長手方向（図１１における上下方向）に貫通するよう設けられている。また、ガス通路６２の上端には窒素ガス供給管６１が接続されており、この窒素ガス供給管６１には窒素ガス供給機構６０が接続されている。窒素ガス供給機構６０は高圧の窒素ガスを窒素ガス供給管６１に供給することができるようになっており、窒素ガス供給管６１から二流体ノズル４０ｂのガス通路６２に窒素ガスが送られるようになっている。 In the two-fluid nozzle 40 b as shown in FIG. 11, an additional gas passage 62 is provided near the center inside the main body portion 42, and an opening 62 a is formed at the lower end of the additional gas passage 62. . The opening 62a is disposed inside the holes 44b for discharging the cleaning liquid on the lower end surface of the main body 42. Further, the additional gas passage 62 is provided so as to penetrate the main body 42 in the longitudinal direction (vertical direction in FIG. 11). A nitrogen gas supply pipe 61 is connected to the upper end of the gas passage 62, and a nitrogen gas supply mechanism 60 is connected to the nitrogen gas supply pipe 61. The nitrogen gas supply mechanism 60 can supply high-pressure nitrogen gas to the nitrogen gas supply pipe 61 so that the nitrogen gas is sent from the nitrogen gas supply pipe 61 to the gas passage 62 of the two-fluid nozzle 40b. It has become.

次に、図１１に示すような二流体ノズル４０ｂにおける、洗浄液および窒素ガスが本体部４２に送られてからウエハＷに洗浄液の液滴を噴霧するまでの動作について説明する。 Next, the operation in the two-fluid nozzle 40b as shown in FIG. 11 from when the cleaning liquid and nitrogen gas are sent to the main body 42 until the droplets of the cleaning liquid are sprayed onto the wafer W will be described.

まず、洗浄液タンク３０から洗浄液供給管２６を介して本体部４２内の洗浄液通路４４に洗浄液が送られるとともに、窒素ガス供給機構３２から窒素ガス供給管２８を介して本体部４２内のガス通路４６に窒素ガスが送られる。さらに、窒素ガス供給機構６０から窒素ガス供給管６１を介して本体部４２内のガス通路６２に窒素ガスが送られる。本体部４２内の洗浄液通路４４に送られた洗浄液は、第１通路４４ａ、第２通路４４ｃを通過して、各穴４４ｂを介して二流体ノズル４０ｂの本体部４２から下方に吐出される。また、本体部４２内のガス通路４６に送られた窒素ガスは、旋回流生成部４６ａにより旋回流とされ、ガス通路４６ｃを通過した後、ガス吐出口４６ｂを介して二流体ノズル４０ｂの本体部４２から下方に吐出される。さらに、本体部４２内のガス通路６２に送られた窒素ガスは、当該ガス通路６２を通って本体部４２内を流れ、開口６２ａから下方に吐出される。 First, the cleaning liquid is sent from the cleaning liquid tank 30 to the cleaning liquid passage 44 in the main body 42 through the cleaning liquid supply pipe 26, and the gas passage 46 in the main body 42 from the nitrogen gas supply mechanism 32 through the nitrogen gas supply pipe 28. Nitrogen gas is sent to Further, nitrogen gas is sent from the nitrogen gas supply mechanism 60 to the gas passage 62 in the main body 42 via the nitrogen gas supply pipe 61. The cleaning liquid sent to the cleaning liquid passage 44 in the main body portion 42 passes through the first passage 44a and the second passage 44c, and is discharged downward from the main body portion 42 of the two-fluid nozzle 40b through each hole 44b. Further, the nitrogen gas sent to the gas passage 46 in the main body 42 is swirled by the swirling flow generating portion 46a, passes through the gas passage 46c, and then passes through the gas discharge port 46b to the main body of the two-fluid nozzle 40b. It is discharged downward from the portion 42. Further, the nitrogen gas sent to the gas passage 62 in the main body portion 42 flows through the main body portion 42 through the gas passage 62 and is discharged downward from the opening 62a.

このように、図１１に示すような二流体ノズル４０ｂによれば、洗浄液吐出用の各穴４４ｂの内側に配置された開口６２ａから下方に窒素ガスが追加的に吐出されるようになっているので、ガス吐出口４６ｂから下方に吐出される窒素ガスにおける旋回流の内側の圧力が増加する。すなわち、前述のように、ガス吐出口４６ｂから下方に吐出された窒素ガスは、二流体ノズル４０ｂの中心線に向かうに従ってその圧力が低下するが、その圧力低下の度合いが小さくなる。このことにより、ウエハＷからの距離を従来技術の二流体ノズルと同じにして比較したときに、上述のような二流体ノズル４０ｂでも、洗浄液の液滴が外方に拡散され始める箇所を、開口６２ａから窒素ガスを下方に吐出しない場合の箇所よりも上方に位置させることができるようになる。このため、洗浄液の液滴の噴霧範囲は、開口６２ａから窒素ガスを下方に吐出しない場合の噴霧範囲よりも大きくなる。 Thus, according to the two-fluid nozzle 40b as shown in FIG. 11, nitrogen gas is additionally discharged downward from the opening 62a disposed inside each hole 44b for discharging the cleaning liquid. Therefore, the pressure inside the swirling flow in the nitrogen gas discharged downward from the gas discharge port 46b increases. That is, as described above, the pressure of the nitrogen gas discharged downward from the gas discharge port 46b decreases toward the center line of the two-fluid nozzle 40b, but the degree of the pressure decrease decreases. As a result, when the distance from the wafer W is compared with the two-fluid nozzle of the prior art and compared, the two-fluid nozzle 40b as described above can open the portion where the liquid droplet of the cleaning liquid starts to diffuse outward. It becomes possible to position it above the location where nitrogen gas is not discharged downward from 62a. Therefore, the spray range of the cleaning liquid droplets is larger than the spray range when nitrogen gas is not discharged downward from the opening 62a.

また、洗浄液吐出用の各穴４４ｂの内側に配置された開口６２ａから下方に窒素ガスを追加的に吐出させることにより、各穴４４ｂから吐出された洗浄液について、窒素ガスとの接触面積を増加させることができ、このため、洗浄液の液滴をより微粒化することができる。洗浄液の液滴が微粒化されると、前述のように液滴の遠心力Ｆの大きさは一定であるので、液滴の角速度ωが大きくなり、洗浄液の液滴はより一層外方に拡散されるようになる。 Further, the nitrogen gas is additionally discharged downward from the openings 62a disposed inside the holes 44b for discharging the cleaning liquid, thereby increasing the contact area of the cleaning liquid discharged from the holes 44b with the nitrogen gas. Therefore, the droplets of the cleaning liquid can be further atomized. When the droplet of the cleaning liquid is atomized, the centrifugal force F of the droplet is constant as described above, so that the angular velocity ω of the droplet increases and the cleaning liquid droplet further diffuses outward. Will come to be.

以上のように、ガス吐出口４６ｂから下方に吐出される窒素ガスにおける旋回流の内側の圧力を調整する圧力調整部として、本体部４２の下端部において洗浄液吐出用の各穴４４ｂよりも内側に設けられた開口６２ａを介して追加のガスを下方に供給するガス供給部を用いることもできる。具体的には、窒素ガス供給機構６０、窒素ガス供給管６１、および本体部４２内のガス通路６２によりガス供給部が構成されることとなる。そして、このようなガス供給部を用いた場合でも、本体部４２に中空部分４８を設けた場合と同様に、二流体ノズル４０ｂからウエハＷに噴霧される洗浄液の液滴の噴霧範囲を広くすることができる。このことにより、ウエハＷに対してより均一に洗浄液の液滴を噴霧することができるようになり、また、ウエハＷの洗浄処理にかかる時間を短縮することができるようになる。 As described above, as a pressure adjusting unit for adjusting the pressure inside the swirling flow in the nitrogen gas discharged downward from the gas discharge port 46b, the lower end portion of the main body portion 42 is located inside the holes 44b for discharging the cleaning liquid. It is also possible to use a gas supply unit that supplies additional gas downward through the provided opening 62a. Specifically, the gas supply unit is configured by the nitrogen gas supply mechanism 60, the nitrogen gas supply pipe 61, and the gas passage 62 in the main body 42. Even when such a gas supply unit is used, the spray range of the droplets of the cleaning liquid sprayed from the two-fluid nozzle 40b onto the wafer W is widened as in the case where the hollow portion 48 is provided in the main body 42. be able to. As a result, the droplets of the cleaning liquid can be sprayed more uniformly on the wafer W, and the time required for the cleaning process of the wafer W can be shortened.

また、図２乃至図５に示すような二流体ノズル４０の代わりに、図１２に示すような二流体ノズル４０ｃを用いてもよい。図１２に示す二流体ノズル４０ｃにおいては、ガス吐出口４６ｂから下方に吐出される窒素ガスにおける旋回流の内側の圧力を調整する圧力調整部として、二流体ノズルの本体部４２に設けられた中空部分４８を用いる代わりに、本体部４２の下端面において洗浄液吐出用の各穴４４ｂよりも内側に設けられた開口を介してガスを吸引するガス吸引部を設けている。図１２に示すような二流体ノズル４０ｃにおいて、図２乃至図５に示すような二流体ノズル４０と同じ構成要素については同じ参照符号を付してその説明を省略する。 Further, a two-fluid nozzle 40c as shown in FIG. 12 may be used instead of the two-fluid nozzle 40 as shown in FIGS. In the two-fluid nozzle 40c shown in FIG. 12, a hollow provided in the main body 42 of the two-fluid nozzle is used as a pressure adjusting unit for adjusting the pressure inside the swirling flow in the nitrogen gas discharged downward from the gas discharge port 46b. Instead of using the portion 48, a gas suction portion for sucking gas is provided on the lower end surface of the main body portion 42 through an opening provided inside the holes 44 b for discharging the cleaning liquid. In the two-fluid nozzle 40c as shown in FIG. 12, the same components as those in the two-fluid nozzle 40 as shown in FIG. 2 to FIG.

図１２に示すような二流体ノズル４０ｃにおいては、本体部４２の内部における中心近傍に追加のガス通路７２が設けられており、この追加のガス通路７２の下端には開口７２ａが形成されている。この開口７２ａは、本体部４２の下端面において洗浄液吐出用の各穴４４ｂの内側に配置されている。また、追加のガス通路７２は本体部４２を長手方向（図１２における上下方向）に貫通するよう設けられている。また、ガス通路７２の上端にはガス吸引管７１が接続されており、このガス吸引管７１にはガス吸引機構７０が接続されている。ガス吸引機構７０はガス吸引管７１を介してガス通路７２からガスを吸引するようになっている。 In the two-fluid nozzle 40 c as shown in FIG. 12, an additional gas passage 72 is provided near the center inside the main body portion 42, and an opening 72 a is formed at the lower end of the additional gas passage 72. . The opening 72 a is disposed inside the holes 44 b for discharging the cleaning liquid on the lower end surface of the main body portion 42. Further, the additional gas passage 72 is provided so as to penetrate the main body 42 in the longitudinal direction (vertical direction in FIG. 12). A gas suction pipe 71 is connected to the upper end of the gas passage 72, and a gas suction mechanism 70 is connected to the gas suction pipe 71. The gas suction mechanism 70 sucks gas from the gas passage 72 via the gas suction pipe 71.

次に、図１２に示すような二流体ノズル４０ｃにおける、洗浄液および窒素ガスが本体部４２に送られてからウエハＷに洗浄液の液滴を噴霧するまでの動作について説明する。 Next, the operation in the two-fluid nozzle 40c as shown in FIG. 12 from when the cleaning liquid and nitrogen gas are sent to the main body 42 until the droplets of the cleaning liquid are sprayed on the wafer W will be described.

まず、洗浄液タンク３０から洗浄液供給管２６を介して本体部４２内の洗浄液通路４４に洗浄液が送られるとともに、窒素ガス供給機構３２から窒素ガス供給管２８を介して本体部４２内のガス通路４６に窒素ガスが送られる。本体部４２内の洗浄液通路４４に送られた洗浄液は、第１通路４４ａ、第２通路４４ｃを通過して、各穴４４ｂを介して二流体ノズル４０ｃの本体部４２から下方に吐出される。また、本体部４２内のガス通路４６に送られた窒素ガスは、旋回流生成部４６ａにより旋回流とされ、ガス通路４６ｃを通過した後、ガス吐出口４６ｂを介して二流体ノズル４０ｃの本体部４２から下方に吐出される。 First, the cleaning liquid is sent from the cleaning liquid tank 30 to the cleaning liquid passage 44 in the main body 42 through the cleaning liquid supply pipe 26, and the gas passage 46 in the main body 42 from the nitrogen gas supply mechanism 32 through the nitrogen gas supply pipe 28. Nitrogen gas is sent to The cleaning liquid sent to the cleaning liquid passage 44 in the main body portion 42 passes through the first passage 44a and the second passage 44c, and is discharged downward from the main body portion 42 of the two-fluid nozzle 40c through each hole 44b. The nitrogen gas sent to the gas passage 46 in the main body 42 is turned into a swirling flow by the swirling flow generating portion 46a, passes through the gas passage 46c, and then the main body of the two-fluid nozzle 40c through the gas discharge port 46b. It is discharged downward from the portion 42.

また、図１２に示すような二流体ノズル４０ｃにおいては、窒素ガス吸引機構７０により窒素ガス吸引管７１およびガス通路７２を介して本体部４２の下端面に設けられた開口７２ａからガスが吸引されるようになっている。このことにより、ガス吐出口４６ｂから下方に吐出される窒素ガスにおける旋回流の内側において、開口７２ａ近傍の空気圧が低下することにより、この開口７２ａに向かうような上向きの追加の渦巻き流を生成することができるようになる。そして、このような上向きの追加の渦巻き流により、各穴４４ｂから吐出された洗浄液について、窒素ガスとの接触面積を増加させることができ、このため、各穴４４ｂから下方に吐出される洗浄液の液滴を微粒化することができる。洗浄液の液滴が微粒化されると、前述のように液滴の遠心力Ｆの大きさは一定であるので、液滴の角速度ωが大きくなる。このことにより、ウエハＷからの距離を従来技術の二流体ノズルと同じにして比較したときに、上述のような二流体ノズル４０ｃでは、洗浄液の液滴はより一層外方に拡散されるようになる。 In the two-fluid nozzle 40c as shown in FIG. 12, the gas is sucked from the opening 72a provided on the lower end surface of the main body 42 by the nitrogen gas suction mechanism 70 through the nitrogen gas suction pipe 71 and the gas passage 72. It has become so. As a result, the air pressure in the vicinity of the opening 72a decreases inside the swirling flow of the nitrogen gas discharged downward from the gas discharge port 46b, thereby generating an additional spiral flow upward toward the opening 72a. Will be able to. Further, the additional swirl flow in the upward direction can increase the contact area with the nitrogen gas with respect to the cleaning liquid discharged from each hole 44b. For this reason, the cleaning liquid discharged downward from each hole 44b can be increased. Droplets can be atomized. When the droplet of the cleaning liquid is atomized, the angular velocity ω of the droplet increases because the centrifugal force F of the droplet is constant as described above. As a result, when the distance from the wafer W is compared with the conventional two-fluid nozzle, the cleaning fluid droplets are further diffused outward in the two-fluid nozzle 40c as described above. Become.

以上のように、ガス吐出口４６ｂから下方に吐出される窒素ガスにおける旋回流の内側の圧力を調整する圧力調整部として、本体部４２の下端部において洗浄液吐出用の各穴４４ｂよりも内側に設けられた開口７２ａを介してガスを吸引するガス吸引部を用いることもできる。具体的には、ガス吸引機構７０、ガス吸引管７１、および本体部４２内のガス通路７２によりガス吸引部が構成されることとなる。そして、このようなガス吸引部を用いた場合でも、本体部４２に中空部分４８を設けた場合と同様に、二流体ノズル４０ｃからウエハＷに噴霧される洗浄液の液滴の噴霧範囲を広くすることができる。このことにより、ウエハＷに対してより均一に洗浄液の液滴を噴霧することができるようになり、また、ウエハＷの洗浄処理にかかる時間を短縮することができるようになる。 As described above, as a pressure adjusting unit for adjusting the pressure inside the swirling flow in the nitrogen gas discharged downward from the gas discharge port 46b, the lower end portion of the main body portion 42 is located inside the holes 44b for discharging the cleaning liquid. It is also possible to use a gas suction unit that sucks gas through the provided opening 72a. Specifically, the gas suction mechanism 70, the gas suction pipe 71, and the gas passage 72 in the main body 42 constitute a gas suction unit. Even when such a gas suction unit is used, the spray range of the droplets of the cleaning liquid sprayed from the two-fluid nozzle 40c onto the wafer W is widened as in the case where the hollow portion 48 is provided in the main body 42. be able to. As a result, the droplets of the cleaning liquid can be sprayed more uniformly on the wafer W, and the time required for the cleaning process of the wafer W can be shortened.

また、本発明による二流体ノズル、および液体の液滴の生成方法においては、純水や薬液からなる洗浄液の液滴をウエハＷに噴霧するようなウエハＷの洗浄処理に用いられることに限定されることはない。ウエハＷのエッチング処理やレジストマスクの現像処理等の、他の種類のウエハＷの処理に、本発明による二流体ノズル、および液体の液滴の生成方法を用いてもよい。 Further, the two-fluid nozzle and the method for generating liquid droplets according to the present invention are limited to being used for the cleaning process of the wafer W such that the droplets of the cleaning liquid made of pure water or chemical liquid are sprayed on the wafer W. Never happen. The two-fluid nozzle and the method for generating liquid droplets according to the present invention may be used for other types of processing of the wafer W such as etching processing of the wafer W and development processing of the resist mask.

また、本発明による基板処理装置、および基板処理方法においては、純水や薬液からなる洗浄液の液滴をウエハＷに噴霧するようなウエハＷの洗浄処理を行うものに限定されることはない。ウエハＷのエッチング処理やレジストマスクの現像処理等の、他の種類のウエハＷの処理に、本発明による基板処理装置、および基板処理方法を用いてもよい。 Further, the substrate processing apparatus and the substrate processing method according to the present invention are not limited to those that perform the cleaning process of the wafer W such that the cleaning liquid droplets made of pure water or chemicals are sprayed on the wafer W. The substrate processing apparatus and the substrate processing method according to the present invention may be used for processing other types of wafers W such as etching processing of the wafer W and development processing of the resist mask.

１基板洗浄装置
１０チャンバー
１２スピンチャック
１６外筒
２２アーム
２４回転軸部
２６洗浄液供給管
２８窒素ガス供給管
３０洗浄液タンク
３２窒素ガス供給機構
３４バルブ
３６バルブ
３８フィルタ
４０、４０ａ、４０ｂ、４０ｃ二流体ノズル
４２本体部
４４洗浄液通路
４４ａ第１通路
４４ｂ穴
４４ｃ第２通路
４６ガス通路
４６ａ旋回流生成部
４６ｂガス吐出口
４６ｃガス通路
４６ｄガス流路
４６ｅ入口部分
４６ｆ出口部分
４８中空部分
５０洗浄液排出管
６０窒素ガス供給機構
６１窒素ガス供給管
６２ガス通路
６２ａ開口
７０ガス吸引機構
７１ガス吸引管
７２ガス通路
７２ａ開口 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate cleaning apparatus 10 Chamber 12 Spin chuck 16 Outer cylinder 22 Arm 24 Rotating shaft part 26 Cleaning liquid supply pipe 28 Nitrogen gas supply pipe 30 Cleaning liquid tank 32 Nitrogen gas supply mechanism 34 Valve 36 Valve 38 Filters 40, 40a, 40b, 40c Two fluids Nozzle 42 Main body 44 Cleaning liquid passage 44a First passage 44b Hole 44c Second passage 46 Gas passage 46a Swirl flow generating portion 46b Gas discharge port 46c Gas passage 46d Gas passage 46e Inlet portion 46f Outlet portion 48 Hollow portion 50 Cleaning fluid discharge pipe 60 Nitrogen gas supply mechanism 61 Nitrogen gas supply pipe 62 Gas passage 62a opening 70 Gas suction mechanism 71 Gas suction pipe 72 Gas passage 72a Opening

Claims

A liquid body and a gas for generating droplets are supplied from the outside, respectively, and a body part in which a swirling flow of the gas for generating droplets is generated,
A gas discharge port provided at the lower end of the main body and from which a swirl flow droplet generating gas is discharged downward;
A liquid discharge port that is provided on the inner side of the gas discharge port at the lower end of the main body and discharges liquid downward;
With
Below the main body, a swirling liquid droplet generating gas discharged downward from the gas discharge port and a liquid discharged downward from the liquid discharge port are mixed to generate liquid droplets. And
A two-fluid nozzle, characterized in that a pressure adjusting part for adjusting a pressure inside a swirling flow in a droplet generating gas discharged downward from the gas discharge port is provided in the main body part.

2. The two-fluid nozzle according to claim 1, wherein the pressure adjusting portion is a hollow portion of the main body provided inside the liquid discharge port at a lower end portion of the main body.

The said pressure adjustment part is a gas supply part which discharges additional gas below through the opening provided inside the said liquid discharge port in the lower end part of the said main-body part, The said gas adjustment part is characterized by the above-mentioned. Two-fluid nozzle.

2. The two-fluid nozzle according to claim 1, wherein the pressure adjusting unit is a gas suction unit that sucks a gas through an opening provided on an inner side of the liquid discharge port at a lower end portion of the main body unit. .

5. The two-fluid nozzle according to claim 1, wherein the liquid discharge port includes a plurality of holes arranged in a ring shape. 6.

A two-fluid nozzle according to any one of claims 1 to 5,
A substrate processing apparatus for processing a substrate with liquid droplets sprayed from the two-fluid nozzle.

A method of generating liquid droplets in a two-fluid nozzle, comprising:
Supplying liquid and droplet generation gas from the outside to the two-fluid nozzle,
Generating a swirling flow of droplet generating gas inside the main body of the two-fluid nozzle;
Discharging the swirling liquid droplet generating gas downward by the gas discharge port provided at the lower end of the main body, and discharging the liquid downward by the liquid discharge port provided at the lower end of the main body, A step of generating a liquid droplet by mixing a swirling liquid droplet generating gas and a liquid below the main body;
Adjusting the pressure inside the swirl flow in the droplet generating gas discharged downward from the gas discharge port;
A method for generating liquid droplets.

Since the hollow portion is provided in the main body portion at a position inside the liquid discharge port at the lower end portion of the main body portion, the swirling flow in the droplet generating gas discharged downward from the gas discharge port is reduced. 8. The method for producing liquid droplets according to claim 7, wherein the inner pressure is adjusted.

When adjusting the pressure inside the swirling flow in the droplet generating gas discharged downward from the gas discharge port, the lower end portion of the main body part via an opening provided on the inner side of the liquid discharge port 8. The method of generating liquid droplets according to claim 7, wherein the additional gas is discharged downward.

When adjusting the pressure inside the swirling flow in the droplet generating gas discharged downward from the gas discharge port, the lower end portion of the main body part via an opening provided on the inner side of the liquid discharge port 8. The method for producing liquid droplets according to claim 7, wherein gas is sucked.

A substrate processing method for processing a substrate,
Producing a liquid droplet in a two-fluid nozzle by the method for producing a liquid droplet according to any one of claims 7 to 10;
Spraying liquid droplets generated in the two-fluid nozzle onto a substrate;
A substrate processing method comprising: