JP2012018980A - 基板洗浄装置および基板洗浄方法 - Google Patents

Abstract

【課題】洗浄液の液滴が噴射されるべき箇所における基板の表面の洗浄液の液膜の厚さを制御して所望の厚さで一定にすることができ、基板のデバイスパターンの破壊を抑制しながら、基板の表面に付着したパーティクル等を十分に除去することができ、基板に対する洗浄性能を向上させることができる基板洗浄装置および基板洗浄方法を提供する。
【解決手段】基板洗浄装置１は、保持部１２により保持された基板Ｗに対して洗浄液の液滴を噴射する二流体ノズル３０と、保持部１２により保持された基板Ｗにガスを噴射するガスノズル４０と、を備えている。保持部１２により保持された基板Ｗにおいてガスノズル４０によりガスが噴射される位置が二流体ノズル３０により洗浄液の液滴が噴射される位置よりも基板Ｗの回転方向において上流側となるよう、二流体ノズル３０およびガスノズル４０が配置されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、基板の洗浄を行う基板洗浄装置および基板洗浄方法に関し、とりわけ、基板のデバイスパターンの破壊を抑制しながら、基板の表面に付着したパーティクル等を十分に除去することができ、基板に対する洗浄性能を向上させることができる基板洗浄装置および基板洗浄方法に関する。

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。

ウエハの洗浄処理方法として、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供給することによりウエハの表面に洗浄液の液膜を生成し、液膜が表面に生成されたウエハに対して更に二流体ノズルにより洗浄液の液滴を噴射することによりウエハの表面に付着したパーティクルを除去し、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方法が知られている。

ところで、今日では、ウエハのデバイスパターン（以下、単にパターンともいう）の細線化に伴い、二流体ノズルから噴射される洗浄液の液滴によりパターンが破壊されないようにすることと、ウエハの表面に付着したパーティクルを十分に除去することの両方が求められている。

ウエハの表面に付着したパーティクルを効果的に除去する方法として、気体ノズルによる気体噴射で液膜が薄くなった領域に二流体ノズルにより洗浄液の液滴を噴射する方法がある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−２４６１９０号公報

しかしながら、特許文献１に開示されるような方法では、ノズルのスキャン方向（移動方向）において洗浄液の液滴が噴射される前にガスが噴射されたり、二流体ノズルを取り囲むように配置された同心円状にガスが噴射されたりすることから、洗浄液の液膜の厚さを所望の厚さに制御することができず、パターンの破壊を抑制することと、パーティクルを十分に除去することとの両方の効果を得られるものではなかった。より詳細には、特許文献１に示されるようにノズルのスキャン方向（移動方向）に沿ってガスノズルと二流体ノズルが並んでいる場合には、洗浄液の液膜にガスを噴射して液膜を薄くしてからこの液膜が薄くなった箇所に洗浄液の液滴が噴射されるまで、ウエハが少なくとも１回転する時間が必要となり、ウエハが１回転する間に洗浄液の液膜が元の厚さに戻ってしまう場合がある。また、同心円状にガスを噴射すると、この同心円状に噴射されるガスの内部に液膜の盛り上がりが生成されてしまい、液膜の厚さを制御することができない。

本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、洗浄液の液滴が噴射されるべき箇所における基板の表面の洗浄液の液膜の厚さを制御して所望の厚さで一定にすることにより、基板のデバイスパターンの破壊を抑制しながら、基板の表面に付着したパーティクル等を十分に除去することができる、基板に対する洗浄性能を向上させた基板洗浄装置および基板洗浄方法を提供することを目的とする。

本発明の基板洗浄装置は、基板を保持して回転させる保持部と、洗浄液と液滴生成用ガスとを混合して洗浄液の液滴を生成し、前記保持部により保持された基板に対してこの洗浄液の液滴を噴射する二流体ノズルと、前記保持部により保持された基板に対してガスを噴射するガスノズルと、を備え、前記保持部により保持された基板において前記ガスノズルによりガスが噴射される位置が前記二流体ノズルにより洗浄液の液滴が噴射される位置よりも基板の回転方向において上流側となるよう、前記二流体ノズルおよび前記ガスノズルが配置されていることを特徴とする。

本発明の基板洗浄装置においては、前記二流体ノズルは、前記保持部により保持された基板の中心から周縁方向に移動自在となっており、前記ガスノズルは、基板の回転方向における前記二流体ノズルよりも上流側の箇所において、前記保持部により保持された基板の中心から周縁方向に移動自在となっていてもよい。

この際に、前記二流体ノズルおよび前記ガスノズルは一体的に移動するようになっており、前記ガスノズルは基板の回転方向において常に前記二流体ノズルの上流側に位置するようになっていてもよい。

この場合、前記二流体ノズルと前記ガスノズルとの間の距離を変化させることができるようになっていてもよい。

本発明の基板洗浄装置においては、前記保持部により保持された基板の表面に洗浄液の液膜を生成するためのリンスノズルを更に備えていてもよい。

本発明の基板洗浄装置においては、前記保持部により保持された基板の表面と前記ガスノズルとの間の距離を変化させることができるようになっていてもよい。

この際に、前記保持部により保持された基板の表面と前記ガスノズルとの間の距離は、前記二流体ノズルから噴射される液滴の大きさや流速に基づいて調整されるようになっていてもよい。

本発明の基板洗浄装置においては、前記ガスノズルによる、前記保持部により保持された基板に対するガスの噴射量を変化させることができるようになっていてもよい。

この際に、前記ガスノズルからのガスの噴射量は、前記二流体ノズルから噴射される液滴の大きさや流速に基づいて調整されるようになっていてもよい。

本発明の基板洗浄方法は、保持部により基板を保持させて回転させる工程と、前記保持部により保持された基板の表面に洗浄液の液膜を生成する工程と、前記保持部により保持された基板にガスを噴射し、基板の表面における洗浄液の液膜の厚さを所望の厚さに制御する工程と、前記保持部により保持された基板における洗浄液の液膜の厚さが所望の厚さに制御された箇所に、洗浄液と液滴生成用ガスとを混合することにより生成された洗浄液の液滴を噴射する工程と、を備え、前記保持部により保持された基板において、ガスが噴射される位置は、洗浄液の液滴が噴射される位置よりも基板の回転方向において上流側となっていることを特徴とする。

本発明の基板洗浄方法においては、前記保持部により保持された基板の表面と、この基板にガスを噴射するガスノズルとの間の距離を変化させることができるようになっていてもよい。

この際に、前記保持部により保持された基板の表面と前記ガスノズルとの間の距離は、基板に噴射される液滴の大きさや流速に基づいて調整されるようになっていてもよい。

本発明の基板洗浄方法においては、前記保持部により保持された基板に対するガスの噴射量を変化させることができるようになっていてもよい。

この際に、基板に対するガスの噴射量は、基板に噴射される液滴の大きさや流速に基づいて調整されるようになっていてもよい。

本発明の基板洗浄方法においては、基板に洗浄液の液滴を噴射する二流体ノズルは、前記保持部により保持された基板の中心から周縁方向に移動自在となっており、基板にガスを噴射するガスノズルは、基板の回転方向における前記二流体ノズルよりも上流側の箇所において、前記保持部により保持された基板の中心から周縁方向に移動自在となっていてもよい。

この際に、前記二流体ノズルおよび前記ガスノズルは一体的に移動するようになっており、前記ガスノズルは基板の回転方向において常に前記二流体ノズルの上流側に位置するようになっていてもよい。

この場合、前記二流体ノズルと前記ガスノズルとの間の距離を変化させることができるようになっていてもよい。

本発明の基板洗浄装置および基板洗浄方法によれば、洗浄液の液滴が噴射されるべき箇所における基板の表面の洗浄液の液膜の厚さを制御して所望の厚さで一定にすることができ、基板のデバイスパターンの破壊を抑制しながら、基板の表面に付着したパーティクル等を十分に除去することができ、基板に対する洗浄性能を向上させることができる。

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。 図１に示す基板洗浄装置において、スピンチャックにより保持されるウエハを上方から見たときの各ノズルの位置関係を示す上面図である。 図２に示すウエハおよび各ノズルのＡ−Ａ矢視による側断面図である。 洗浄液の液滴がウエハに噴射されるときの状態を拡大して示す図である。 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。 本発明に係る他の基板洗浄装置において、ガスノズルによりウエハに対して斜め下方に窒素ガスが噴射される状態を示す側断面図である。 本発明に係る更に他の基板洗浄装置において、スピンチャックにより保持されるウエハを上方から見たときの各ノズルの位置関係を示す上面図である。

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、本発明による基板洗浄装置および基板洗浄方法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は、図１に示す基板洗浄装置において、スピンチャックにより保持されるウエハを上方から見たときの各ノズルの位置関係を示す上面図である。また、図３は、図２に示すウエハおよび各ノズルのＡ−Ａ矢視による側断面図であり、図４は、洗浄液の液滴がウエハに噴射されるときの状態を拡大して示す図である。また、図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縦断面図である。

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。

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を覆うよう外筒１６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。

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させるものであり、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に対してリンスノズル２０（後述）や二流体ノズル３０（後述）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。このようなスピンチャック１２により、ウエハＷを保持して回転させる保持部が構成されている。

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。

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。

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、リンスノズル２０、二流体ノズル３０およびガスノズル４０がそれぞれ下向きに設けられている。リンスノズル２０は、スピンチャック１２により保持されたウエハＷの表面に洗浄液を供給し、このウエハＷの表面に洗浄液の液膜を生成するようになっている。また、二流体ノズル３０は、表面に洗浄液の液膜が生成されたウエハＷに洗浄液の液滴を噴射し、このウエハＷの表面に付着したパーティクル等を除去するようになっている。また、ガスノズル４０は、スピンチャック１２により保持され、表面に洗浄液の液膜が生成されたウエハＷにガスを噴射するようになっている。以下、各ノズル２０、３０、４０の構成の詳細について説明する。

図１および図２に示すように、リンスノズル２０は、ウエハＷの洗浄処理を行う際に、スピンチャック１２により保持されたウエハＷの中心部から上方に離間した位置に配置されるようになっている。より詳細には、図１に示すように、リンスノズル２０は、アーム２６を介して回転軸部２８に連結されている。回転軸部２８には、当該回転軸部２８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２８を中心としてアーム２６を水平方向に回転させることにより、リンスノズル２０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。このことにより、ウエハＷに対して洗浄処理を行う際には、リンスノズル２０をウエハＷの中心部の上方の位置に配置させ、一方、チャンバー１０の外部からスピンチャック１２にウエハＷを載置したり、スピンチャック１２からウエハＷを取り外してチャンバー１０の外部に搬送したりする際には、リンスノズル２０をウエハＷの周縁部の外方の位置まで移動させることとなる。また、アーム駆動機構は、回転軸部２８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、リンスノズル２０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。

図１に示すように、リンスノズル２０には洗浄液供給管２４が接続されており、この洗浄液供給管２４によりリンスノズル２０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２４の上流側端部には洗浄液タンク２２が設けられており、この洗浄液タンク２２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２２から洗浄液が洗浄液供給管２４に送られるようになっている。洗浄液供給管２４には、開度調整が可能なバルブ２４ａが介設されている。

図１に示すように、二流体ノズル３０およびガスノズル４０はそれぞれアーム４８に取り付けられている。図１においては単に二流体ノズル３０およびガスノズル４０がアーム４８に取り付けられた例を概略的に示しているに過ぎないが、アーム４８に対する二流体ノズル３０およびガスノズル４０の詳細の取り付け位置について説明すると、図２に示すように、スピンチャック１２により保持されたウエハＷにおいて、ガスノズル４０によりガスが噴射される位置が二流体ノズル３０により洗浄液の液滴が噴射される位置よりもウエハＷの回転方向において上流側となるよう、アーム４８に対する二流体ノズル３０およびガスノズル４０の取り付け位置が設定されている。すなわち、図３に示すように、スピンチャック１２により保持されたウエハＷにガスノズル４０がガスを噴射し、ウエハＷの表面における洗浄液の液膜Ｃの厚さを所望の厚さに制御し、この洗浄液の液膜Ｃの厚さが所望の厚さに制御された箇所に、二流体ノズル３０が洗浄液の液滴を噴射するよう、アーム４８にそれぞれ取り付けられる二流体ノズル３０およびガスノズル４０の位置関係が設定されている。さらに、二流体ノズル３０およびガスノズル４０の位置関係は、二流体ノズル３０から噴射される洗浄液の液滴が、ガスノズル４０から噴射されるガスによって乱されることがないような位置関係となっている。なお、図３において、スピンチャック１２により保持されたウエハＷの回転方向は左方向となっている。

二流体ノズル３０およびガスノズル４０が取り付けられたアーム４８は回転軸部４６に連結されている。回転軸部４６には、当該回転軸部４６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４６を中心としてアーム４８を水平方向に回転させることにより、二流体ノズル３０およびガスノズル４０を、ウエハＷの中心部近傍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。この際に、二流体ノズル３０およびガスノズル４０は、ガスノズル４０がウエハＷの回転方向において二流体ノズル３０の上流側に常に位置しながら、一体的に移動するようになっている。このようにして、二流体ノズル３０は、スピンチャック１２により保持されたウエハＷの径方向に沿って往復自在となっており、ガスノズル４０は、スピンチャック１２によるウエハＷの回転方向における二流体ノズル３０よりも上流側の箇所において、スピンチャック１２により保持されたウエハＷの径方向に沿って往復自在となっている。

また、アーム駆動機構は、回転軸部４６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３０およびガスノズル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。また、本実施の形態の基板洗浄装置１では、アーム４８に対するガスノズル４０の取り付け高さも調整することができるようになっている。

図１に示すように、二流体ノズル３０には洗浄液供給管３４が接続されており、この洗浄液供給管３４により二流体ノズル３０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３４の上流側端部には洗浄液タンク３２が設けられており、この洗浄液タンク３２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３２から洗浄液が洗浄液供給管３４に送られるようになっている。洗浄液供給管３４には、開度調整が可能なバルブ３４ａが介設されている。

また、二流体ノズル３０には窒素ガス供給管３６が接続されており、この窒素ガス供給管３６により二流体ノズル３０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３６の上流側端部には窒素ガス供給機構３８が設けられており、この窒素ガス供給機構３８は高圧の窒素ガスを窒素ガス供給管３６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３６にはバルブ３６ａが介設されている。このバルブ３６ａの開度を変え、二流体ノズル３０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３０において生成される洗浄液の液滴の粒子径や流速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。

二流体ノズル３０の構成について、図５を参照して具体的に説明する。図５は、二流体ノズル３０の縦断面図である。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射する方式のノズルのことをいう。図５において、二点鎖線３１で示される領域は、二流体ノズル３０から噴射される洗浄液の液滴の噴射範囲を示している。前述のように、二流体ノズル３０には、洗浄液供給管３４を介して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３６から窒素ガスが供給されるようになっている。

より詳細に説明すると、二流体ノズル３０は例えばフッ素樹脂から形成された略円柱状のノズル本体３０ａを有しており、このノズル本体３０ａの内部には、洗浄液供給管３４に連通するような洗浄液流路３０ｂと、窒素ガス供給管３６に連通するような窒素ガス流路３０ｃとがそれぞれ設けられている。そして、ノズル本体３０ａの下端部において、洗浄液流路３０ｂおよび窒素ガス流路３０ｃが合流するようになっており、この合流箇所３０ｄにおいて、洗浄液流路３０ｂから送られた洗浄液と、窒素ガス流路３０ｃから送られた窒素ガスとが衝突して混合し、このことにより当該合流箇所３０ｄにおいて洗浄液の液滴が形成され、ウエハＷに対してノズル本体３０ａの下端部からこの洗浄液の液滴が下方に噴射されるようになっている。

また、図１に示すように、ガスノズル４０には窒素ガス供給管４４が接続されており、この窒素ガス供給管４４によりガスノズル４０に対して窒素ガスが供給されるようになっている。窒素ガス供給管４４の上流側端部には窒素ガス供給機構４２が設けられており、この窒素ガス供給機構４２は高圧の窒素ガスを窒素ガス供給管４４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４４にはバルブ４４ａが介設されている。このバルブ４４ａの開度を変え、ガスノズル４０に送られる窒素ガスの圧力（流量）を変えることにより、ガスノズル４０によりウエハＷに噴射されるガスの噴射量を変化させることができるようになっている。なお、窒素ガスの代わりにクリーンエアがガスノズル４０に供給されるようになっていてもよい。

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。

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。

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の表面にリンスノズル２０により洗浄液を供給し、このウエハＷの表面に洗浄液の液膜を生成する。具体的には、リンスノズル２０によりウエハＷの表面に洗浄液を供給することにより、５０μｍ〜１０００μｍの範囲内の厚さの液膜が生成される。ただし、この洗浄液の液膜の厚さは、ウエハＷの回転数にも依存する。

スピンチャック１２に保持されて回転するウエハＷの表面に洗浄液の液膜が生成された後、このウエハＷの中心部に対して二流体ノズル３０により洗浄液の液滴を噴射するとともに、ガスノズル４０によりガスを噴射する。この際に、図２に示すように、スピンチャック１２により保持されたウエハＷにおいて、ガスノズル４０によりガスが噴射される位置が二流体ノズル３０により洗浄液の液滴が噴射される位置よりもウエハＷの回転方向において上流側となっているので、図３に示すように、まずウエハＷの表面にある洗浄液の液膜Ｃの厚さが所望の厚さに制御され、この洗浄液の液膜Ｃの厚さが所望の厚さに制御された箇所に二流体ノズル３０から洗浄液の液滴が噴射されるようになる。より詳細には、ガスノズル４０が窒素ガスをウエハＷに噴射することにより、このウエハＷの表面にある洗浄液の液膜Ｃの厚さが１μｍ〜１０μｍに制御され、このような厚さの洗浄液の液膜Ｃが表面に存在するウエハＷの箇所に対して洗浄液の液滴が噴射されるようになる。そして、液膜Ｃの厚さが制御された箇所に二流体ノズル３０からの洗浄液を噴射する状態を維持して、二流体ノズル３０とガスノズル４０は、ウエハＷの中心部から周縁部に向けて移動する。

そして、図４に示すように、洗浄液の液膜Ｃが表面に存在するウエハＷに対して洗浄液の液滴Ｄが噴射されることにより、このウエハＷに付着したパーティクルＰが除去される。ここで、二流体ノズル３０からウエハＷに対して噴射される洗浄液の液滴Ｄの噴射力（液滴によって与えられる物理力）と、ガスノズル４０から噴射されるガスの噴射力とは、ウエハＷのデバイスパターンＷ１（以下、パターンＷ１ともいう）を破壊しないような大きさにそれぞれ設定されている。より詳細には、二流体ノズル３０から噴射される洗浄液の液滴Ｄの粒子径が比較的大きかったり、この洗浄液の液滴Ｄの流速が比較的大きかったりすることにより、液滴Ｄの噴射力が比較的大きい場合には、ガスノズル４０から噴射されるガスの噴射力を小さくすることにより洗浄液の液膜Ｃは比較的厚くなるよう制御される。一方、二流体ノズル３０から噴射される洗浄液の液滴Ｄの粒子径が比較的小さかったり、この洗浄液の液滴Ｄの流速が比較的小さかったりすることにより、液滴Ｄの噴射力が比較的小さい場合には、ガスノズル４０から噴射されるガスの噴射力を大きくすることにより洗浄液の液膜Ｃは比較的薄くなるよう制御される。

その後、リンスノズル２０、二流体ノズル３０およびガスノズル４０をウエハＷの周縁部よりも外方に移動させ、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。

以上のように本実施の形態の基板洗浄装置１によれば、スピンチャック１２により保持されたウエハＷにおいて、ガスノズル４０によりガスが噴射される位置は、二流体ノズル３０により洗浄液の液滴が噴射される位置よりもウエハＷの回転方向において上流側となるよう、二流体ノズル３０およびガスノズル４０が配置されている。このことにより、二流体ノズル３０により洗浄液の液滴が噴射されるべきウエハＷの箇所における洗浄液の液膜の厚さを所望の厚さに制御することができ、この制御された大きさで液膜の厚さを一定にすることができる。このため、二流体ノズル３０によりウエハＷに噴射されるべき洗浄液の液滴の速度や大きさに応じて、洗浄液の液膜の厚さを制御することができる。このことにより、洗浄液の液滴によりウエハＷのパターンが破壊されることを抑制しつつ、洗浄液の液滴の働きをウエハＷの表面まで伝えることが可能となり、ウエハＷに存在するパーティクルを十分に除去し、ウエハＷに対する洗浄性能を向上させることができる。

また、本実施の形態の基板洗浄方法によれば、スピンチャック１２により保持されたウエハＷにガスを噴射し、ウエハＷの表面における洗浄液の液膜の厚さを所望の厚さに制御し、ウエハＷにおける洗浄液の液膜の厚さが所望の厚さに制御された箇所に、洗浄液の液滴を噴射するようになっている。このため、二流体ノズル３０によりウエハＷに噴射されるべき洗浄液の液滴の速度や大きさに応じて、洗浄液の液膜の厚さを制御することができる。このことにより、洗浄液の液滴によりウエハＷのパターンが破壊されることを抑制しつつ、洗浄液の液滴の働きをウエハＷの表面まで伝えることが可能となり、ウエハＷに存在するパーティクルを十分に除去し、ウエハＷに対する洗浄性能を向上させることができる。

また、本実施の形態の基板洗浄装置１においては、図２に示すように、二流体ノズル３０は、スピンチャック１２により保持されたウエハＷの径方向に沿って往復移動自在となっており、ガスノズル４０は、スピンチャック１２によるウエハＷの回転方向における二流体ノズル３０よりも上流側の箇所において、スピンチャック１２により保持されたウエハＷの径方向に沿って往復移動自在となっている。ここで、二流体ノズル３０およびガスノズル４０はそれぞれアーム４８に取り付けられているので、二流体ノズル３０およびガスノズル４０は一体的に移動でき、ガスノズル４０が、ウエハＷの回転方向において、常に二流体ノズル３０の上流側に位置するようになる。

なお、本実施の形態の基板洗浄装置１においては、二流体ノズル３０およびガスノズル４０がアーム４８に取り付けられた場合に、二流体ノズル３０とガスノズル４０との間の距離を変化させることができるようになっていてもよい。この場合には、二流体ノズル３０とガスノズル４０との間の距離を調整することにより、二流体ノズル３０の真下の箇所における、ガスノズル４０からのガスの噴射により制御されるウエハＷ上の洗浄液の液膜の厚さを、二流体ノズル３０から噴射される洗浄液の液滴の流速や大きさに合わせて調整することができるようになる。すなわち、二流体ノズル３０とガスノズル４０との間の距離を小さくすると、ガスノズル４０が二流体ノズル３０に接近するようになるので、二流体ノズル３０の真下の箇所におけるウエハＷ上の洗浄液の液膜の厚さは比較的小さくなる。一方、二流体ノズル３０とガスノズル４０との間の距離を大きくすると、ガスノズル４０が二流体ノズル３０から遠ざかるようになるので、二流体ノズル３０の真下の箇所におけるウエハＷ上の洗浄液の液膜の厚さが比較的大きくなる。

また、本実施の形態の基板洗浄装置１においては、スピンチャック１２により保持されるウエハＷの表面に洗浄液の液膜を生成するためのリンスノズル２０が更に設けられている。このため、このリンスノズル２０によってウエハＷの表面に洗浄液の液膜を生成することができるようになる。

また、本実施の形態の基板洗浄装置１においては、回転軸部４６に設けられたアーム駆動機構が、当該回転軸部４６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。また、アーム４８に対するガスノズル４０の取り付け高さも調整す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により保持されたウエハＷの表面とガスノズル４０との間の距離を変化させることができる。このため、スピンチャック１２により保持されたウエハＷの表面とガスノズル４０との間の距離を調整することにより、二流体ノズル３０の真下の箇所における、ガスノズル４０からのガスの噴射により制御されるウエハＷ上の洗浄液の液膜の厚さを、二流体ノズル３０から噴射される洗浄液の液滴の流速や大きさに合わせて調整することができるようになる。

また、本実施の形態の基板洗浄装置１においては、窒素ガス供給管４４にバルブ４４ａが介設されており、このバルブ４４ａの開度を変え、ガスノズル４０に送られる窒素ガスの圧力（流量）を変えることにより、ガスノズル４０によりウエハＷに噴射されるガスの噴射量を変化させることができるようになっている。このため、ガスノズル４０によりウエハＷに噴射されるガスの噴射量を調整することにより、二流体ノズル３０の真下の箇所における、ガスノズル４０からのガスの噴射により制御されるウエハＷ上の洗浄液の液膜の厚さを、二流体ノズル３０から噴射される洗浄液の液滴の流速や大きさに合わせて調整することができるようになる。

なお、本発明による基板洗浄装置および基板洗浄方法は、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。

例えば、ガスノズル４０はウエハＷに対してガスを真下に噴射するものに限定されることはない。図６に示すように、ガスノズル４０は鉛直方向（図６における上下方向）に対して傾斜した状態でウエハＷにガスを噴射するようになっていてもよい。ただし、二流体ノズル３０に向けてガスを噴射することがないようにガスノズル４０を傾斜させる。この場合、ウエハＷの表面に生成された洗浄液の液膜に対して真上からではなく斜め上方からガスが噴射されるようになるが、このときでも、図６に示すように、ウエハＷの表面における洗浄液の液膜Ｃの厚さが所望の厚さに制御され、この洗浄液の液膜Ｃの厚さが所望の厚さに制御された箇所に、二流体ノズル３０が洗浄液の液滴を噴射するようになる。なお、図６において、スピンチャック１２により保持されたウエハＷの回転方向は左方向となっている。図６に示すように、ウエハＷの表面に生成された洗浄液の液膜に対して真上からではなく斜め上方からガスが噴射される場合でも、二流体ノズル３０により洗浄液の液滴が噴射されるべきウエハＷの箇所における洗浄液の液膜の厚さを所望の厚さに制御することができ、この制御された大きさで液膜の厚さを一定にすることができる。このため、二流体ノズル３０によりウエハＷに噴射されるべき洗浄液の液滴の速度や大きさに応じて、洗浄液の液膜の厚さを制御することができる。

また、ガスノズル４０の断面形状は円形のものに限定されることはない。ガスノズル４０の他の構成について、図７を用いて説明する。図７に示すような基板洗浄装置では、断面形状が円形であるガスノズル４０の代わりにスリットタイプのガスノズル４０ａが設けられており、このガスノズル４０ａの断面形状は、スピンチャック１２により保持されたウエハＷの径方向に延びる細長い長方形となっている。図７に示すようなガスノズル４０ａは、ウエハＷの回転方向において二流体ノズル３０の上流側に位置するのであれば、その位置が固定されるようになっていてもよいし、あるいは二流体ノズル３０と一体的に移動するようになっていてもよい。図７に示すようなガスノズル４０ａを用いた場合でも、図２等に示すようなガスノズル４０を用いた場合と同様、二流体ノズル３０により洗浄液の液滴が噴射されるべきウエハＷの箇所における洗浄液の液膜の厚さを所望の厚さに制御することができ、この制御された大きさで液膜の厚さを一定にすることができる。このため、二流体ノズル３０によりウエハＷに噴射されるべき洗浄液の液滴の速度や大きさに応じて、洗浄液の液膜の厚さを制御することができる。

また、基板処理装置の更に他の例としては、ガスノズルを設ける代わりに、スピンチャック１２により保持されたウエハＷにおける、当該ウエハＷの回転方向における二流体ノズル３０よりも上流側の箇所に、ウエハＷ上の洗浄液の液膜を吸収するスポンジ等の吸収部材（図示せず）を設けたり、スピンチャック１２により保持されたウエハＷとわずかな距離を隔てて邪魔板（図示せず）を設けたりしてもよい。このような吸収部材や邪魔板を設けた場合でも、ガスノズルによりウエハＷにガスを噴射した場合と同様に、二流体ノズル３０により洗浄液の液滴が噴射されるべきウエハＷの箇所における洗浄液の液膜の厚さを所望の厚さに制御することができ、この制御された大きさで液膜の厚さを一定にすることができる。このため、二流体ノズル３０によりウエハＷに噴射されるべき洗浄液の液滴の速度や大きさに応じて、洗浄液の液膜の厚さを制御することができる。

１ 基板洗浄装置
１０ チャンバー
１２ スピンチャック
１６ 外筒
２０ リンスノズル
２２ 洗浄液タンク
２４ 洗浄液供給管
２４ａ バルブ
２６ アーム
２８ 回転軸部
３０ 二流体ノズル
３０ａ ノズル本体
３０ｂ 洗浄液流路
３０ｃ 窒素ガス流路
３０ｄ 合流箇所
３１ 洗浄液の液滴の噴射範囲
３２ 洗浄液タンク
３４ 洗浄液供給管
３４ａ バルブ
３６ 窒素ガス供給管
３６ａ バルブ
３８ 窒素ガス供給機構
４０、４０ａ ガスノズル
４２ 窒素ガス供給機構
４４ 窒素ガス供給管
４６ 回転軸部
４８ アーム
５０ 洗浄液排出管
Ｗ ウエハ
Ｗ１ デバイスパターン
Ｃ 洗浄液の液膜
Ｄ 洗浄液の液滴
Ｐ パーティクル

Claims (17)

1. 基板を保持して回転させる保持部と、
   洗浄液と液滴生成用ガスとを混合して洗浄液の液滴を生成し、前記保持部により保持された基板に対してこの洗浄液の液滴を噴射する二流体ノズルと、
   前記保持部により保持された基板に対してガスを噴射するガスノズルと、
   を備え、
   前記保持部により保持された基板において前記ガスノズルによりガスが噴射される位置が前記二流体ノズルにより洗浄液の液滴が噴射される位置よりも基板の回転方向において上流側となるよう、前記二流体ノズルおよび前記ガスノズルが配置されていることを特徴とする基板洗浄装置。
2. 前記二流体ノズルは、前記保持部により保持された基板の中心から周縁方向に移動自在となっており、
   前記ガスノズルは、基板の回転方向における前記二流体ノズルよりも上流側の箇所において、前記保持部により保持された基板の中心から周縁方向に移動自在となっていることを特徴とする請求項１記載の基板洗浄装置。
3. 前記二流体ノズルおよび前記ガスノズルは一体的に移動するようになっており、前記ガスノズルは基板の回転方向において常に前記二流体ノズルの上流側に位置するようになっていることを特徴とする請求項２記載の基板洗浄装置。
4. 前記二流体ノズルと前記ガスノズルとの間の距離を変化させることができるようになっていることを特徴とする請求項３記載の基板洗浄装置。
5. 前記保持部により保持された基板の表面に洗浄液の液膜を生成するためのリンスノズルを更に備えたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の基板洗浄装置。
6. 前記保持部により保持された基板の表面と前記ガスノズルとの間の距離を変化させることができるようになっていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の基板洗浄装置。
7. 前記保持部により保持された基板の表面と前記ガスノズルとの間の距離は、前記二流体ノズルから噴射される液滴の大きさや流速に基づいて調整されるようになっていることを特徴とする請求項６記載の基板洗浄装置。
8. 前記ガスノズルによる、前記保持部により保持された基板に対するガスの噴射量を変化させることができるようになっていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の基板洗浄装置。
9. 前記ガスノズルからのガスの噴射量は、前記二流体ノズルから噴射される液滴の大きさや流速に基づいて調整されるようになっていることを特徴とする請求項８記載の基板洗浄装置。
10. 保持部により基板を保持させて回転させる工程と、
    前記保持部により保持された基板の表面に洗浄液の液膜を生成する工程と、
    前記保持部により保持された基板にガスを噴射し、基板の表面における洗浄液の液膜の厚さを所望の厚さに制御する工程と、
    前記保持部により保持された基板における洗浄液の液膜の厚さが所望の厚さに制御された箇所に、洗浄液と液滴生成用ガスとを混合することにより生成された洗浄液の液滴を噴射する工程と、
    を備え、
    前記保持部により保持された基板において、ガスが噴射される位置は、洗浄液の液滴が噴射される位置よりも基板の回転方向において上流側となっていることを特徴とする基板洗浄方法。
11. 前記保持部により保持された基板の表面と、この基板にガスを噴射するガスノズルとの間の距離を変化させることができるようになっていることを特徴とする請求項１０記載の基板洗浄方法。
12. 前記保持部により保持された基板の表面と前記ガスノズルとの間の距離は、基板に噴射される液滴の大きさや流速に基づいて調整されるようになっていることを特徴とする請求項１１記載の基板洗浄方法。
13. 前記保持部により保持された基板に対するガスの噴射量を変化させることができるようになっていることを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれか一項に記載の基板洗浄方法。
14. 基板に対するガスの噴射量は、基板に噴射される液滴の大きさや流速に基づいて調整されるようになっていることを特徴とする請求項１３記載の基板洗浄方法。
15. 基板に洗浄液の液滴を噴射する二流体ノズルは、前記保持部により保持された基板の中心から周縁方向に移動自在となっており、
    基板にガスを噴射するガスノズルは、基板の回転方向における前記二流体ノズルよりも上流側の箇所において、前記保持部により保持された基板の中心から周縁方向に移動自在となっていることを特徴とする請求項１０乃至１４のいずれか一項に記載の基板洗浄方法。
16. 前記二流体ノズルおよび前記ガスノズルは一体的に移動するようになっており、前記ガスノズルは基板の回転方向において常に前記二流体ノズルの上流側に位置するようになっていることを特徴とする請求項１５記載の基板洗浄方法。
17. 前記二流体ノズルと前記ガスノズルとの間の距離を変化させることができるようになっていることを特徴とする請求項１６記載の基板洗浄方法。

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