JP2016219647A - 基板洗浄装置及び基板洗浄方法 - Google Patents

Abstract

【課題】異物による基板の表面の汚染を防止することができる基板洗浄装置を提供する。
【解決手段】基板洗浄装置１０は、ウエハＷを裏面側から支持するステージ１２と、支持されたウエハＷの表面を覆い、且つウエハＷの表面との間においてギャップＧを維持するカバー１３と、支持されたウエハＷの裏面側のベベル部１４へ向けてガスクラスター２５を照射するガスクラスターシャワー１５とを備え、カバー１３は、ウエハＷの中心部に対向する位置において、ギャップＧに向けて開口するダウンフローガス噴出口１９を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板の裏面側の周縁部に付着する堆積物を除去する基板洗浄装置及び基板洗浄方法に関する。

フルオロカーボン系処理ガスから生成されたプラズマを用いて基板としてのウエハにプラズマ処理、例えば、プラズマエッチング処理を施すと、フルオロカーボン系のデポ（堆積物）がウエハに付着することがある。ウエハの表面に付着したデポはプラズマ中の陽イオンによるスパッタによって除去されるが、ウエハの周縁部（ベベル部）、特にベベル部の裏側はプラズマによってスパッタされにくいために付着したデポが除去されない。

そこで、基板洗浄装置を用いてベベル部に付着したデポを除去することが行われている。具体的には、基板洗浄装置の処理室内において、図７に示すように、ウエハＷの裏面側のベベル部に対向するようにガスクラスターを照射するガスクラスター照射ノズル７０を配置し、ガスクラスター照射ノズル７０から裏面側のベベル部に付着したデポ７１へ向けてガスクラスター７２を照射する。照射されたガスクラスター７２はデポ７１へ衝突し、衝突によってガスクラスター７２から運動エネルギーを付与されたデポ７１は裏面側のベベル部から剥離する（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０１４−７２３８３号公報

しかしながら、裏面側のベベル部から剥離したデポ７１は照射されたガスクラスター７２に付勢されてウエハＷの表面へ回り込み、パーティクルとしてウエハＷの表面へ付着することがあるため、ウエハＷの表面がパーティクルで汚染されるおそれがある。

本発明の目的は、異物による基板の表面への汚染を防止することができる基板洗浄装置及び基板洗浄方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の基板洗浄装置は、基板を裏面側から支持する支持機構と、前記支持された基板の表面を覆い、且つ前記基板の表面との間において間隙を形成維持するカバーと、前記支持された基板の裏面側の周縁部へ向けてガスクラスターを照射する照射機構と、前記間隙を前記基板の中心部から前記基板の周縁部へ向けて流れる気流を生成する気流生成機構と、を備えることを特徴とする。

上記目的を達成するために、本発明の基板洗浄方法は、基板の裏面側の周縁部に付着した堆積物を除去する基板洗浄方法であって、前記基板の表面をカバーで覆い、且つ前記基板の表面及び前記カバーの間において間隙を維持する被覆ステップと、前記基板の裏面側の周縁部へ向けてガスクラスターを照射する照射ステップと、前記照射ステップにおいて、前記間隙を前記基板の中心部から前記基板の周縁部へ向けて流れる気流を生成する気流生成ステップとを有することを特徴とする。

本発明によれば、表面がカバーで覆われた基板の裏面側の周縁部へ向けてガスクラスターが照射され、カバー及び基板の表面の間の間隙を基板の中心部から基板の周縁部へ向けて流れる気流が生成されるので、ガスクラスターによって基板の裏面側の周縁部から剥離した堆積物は、基板の中心部から基板の周縁部へ向けて流れる気流により、基板の周縁部から基板の中心部への移動を妨げられる。また、剥離した堆積物がガスクラスターによって付勢されて基板の表面の上方へ回り込んだとしても、カバーが回り込んだ堆積物の基板の表面への付着を防止する。その結果、剥離した堆積物からなる異物による基板の表面の汚染を防止することができる。

本発明の実施の形態に係る基板洗浄装置の構成を概略的に示す断面図である。 図１におけるガスクラスターシャワーの構成を概略的に示す断面図である。 図１の基板洗浄装置を含むヘリウムガスの再利用システムの構成を概略的に示す図である。 図１の基板洗浄装置の変形例の構成を概略的に示す断面図である。 本発明の各実施例における各寸法を説明するための図であり、図５（Ａ）はウエハのベベル部とガスクラスターシャワーとの距離等を説明するための図であり、図５（Ｂ）はウエハのベベル部におけるベベル角を説明するための図である。 ウエハＷのベベル部からのデポの除去速度と、ガスクラスターにおけるヘリウムガスの流量比との関係を示すグラフである。 従来の基板洗浄装置におけるウエハとガスクラスター照射ノズルの位置関係を示す拡大部分断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

図１は、本実施の形態に係る基板洗浄装置の構成を概略的に示す断面図である。

図１において、基板洗浄装置１０は、円板状のウエハＷを収容する略円筒状のチャンバ１１と、ウエハＷを裏面側から支持する円板状のステージ１２（支持機構）と、該ステージ１２と略同等の直径を有する円板状のカバー１３と、ステージ１２に支持されたウエハＷの裏面側のベベル部１４に対向するように配置されるガスクラスターシャワー１５（照射機構）と、基板洗浄装置１０の各構成要素の動作を制御するコントローラ１６とを備える。チャンバ１１はドライポンプ１７に接続され、ドライポンプ１７はチャンバ１１の内部のガス等を排気する。

ステージ１２は、チャンバ１１の底部１１ａから鉛直に立設されてステージ１２の中心部に接続されるシャフト１８によって支持される。シャフト１８は回転機構（図示しない）によって中心軸周りに回転する。これにより、ステージ１２は該ステージ１２の中心部を中心として水平面内において回転する。また、基板洗浄装置１０では、ステージ１２の中心部と支持されるウエハＷの中心部とが略一致するので、ウエハＷも該ウエハＷの中心部を略中心として水平面内において回転する。

カバー１３は、ステージ１２に支持されたウエハＷの表面に対向し、且つその表面を覆うように配置される。カバー１３とウエハＷの表面との間には、距離（厚さ）が、例えば、２ｍｍのギャップＧ（間隙）が形成される。また、カバー１３は、ウエハＷの中心部に対向する位置において、ギャップＧに向けて開口するダウンフローガス噴出口１９（気流生成機構）を有する。カバー１３は、ダウンフローガス噴出口１９から図中上方へ向けて延出してチャンバ１１の天井部１１ｂへ到達するダウンフローガス導入管２０を有し、ダウンフローガス導入管２０はチャンバ１１の外部に配置された後述のガス供給源３４から供給される不活性ガス、例えば、窒素（Ｎ_２）ガスを、ダウンフローガス噴出口１９を介してギャップＧへ導入する。ギャップＧに導入された窒素ガスは、該ギャップＧにおいてウエハＷの中心部から半径方向にウエハＷのベベル部１４へ向けて流れるダウンフロー（気流）を生成する。該ダウンフローはウエハＷのベベル部１４とカバー１３の周縁部との間においてギャップＧからチャンバ１１の内部へ向けて噴出される。

図２は、図１におけるガスクラスターシャワー１５の構成を概略的に示す断面図である。

図２において、ガスクラスターシャワー１５は、一端が開口して細孔からなるオリフィス２１を形成する略円筒状の圧力筒２２と、該圧力筒２２の一端に形成され、オリフィス２１を介して圧力筒２２内と連通するとともに、外方へ向けて径が拡大するラッパ状又は円錐状のガス拡散部２３とを有する。なお、オリフィス２１の開口径は、例えば、０．１３ｍｍである。

ガスクラスターシャワー１５は、チャンバ１１の内部よりも圧力が高い圧力筒２２の内部からガス分子２４、例えば、二酸化炭素（ＣＯ_２）分子やヘリウム（Ｈｅ）原子をウエハＷの裏面側のベベル部１４へ向けて噴出する（すなわち、ガス分子２４がチャンバ１１の内部へ導入される）。このとき、ガス拡散部２３の径が外方へ向けて拡大するため、吐出されたガス分子２４は断熱膨張によって急冷され、各ガス分子２４の運動エネルギーが低下して各ガス分子２４間に作用する分子間力（ファンデルワールス力）によって互いに密着する。これにより、多数のガス分子２４からなる複数のガスクラスター２５が形成される。形成されたガスクラスター２５はそのままウエハＷへ向けて供給され、ベベル部１４に付着するデポ２６と衝突する。換言すれば、多数のガスクラスター２５がウエハＷの裏面側のベベル部１４へ照射される。

ガスクラスターシャワー１５では、ガスクラスター２５の形態がオリフィス２１の開口径やガス拡散部２３の形状、例えば、ガス拡散部２３がラッパ状に広がるときは、その開角度等に左右される。ガスクラスター２５は温度が上昇すると分解するおそれがあるため、ガスクラスター２５を照射する際、圧力筒２２を冷却するのが好ましい。

ガスクラスターシャワー１５はウエハＷの裏面側のベベル部１４へ多数のガスクラスター２５を照射するように構成される。具体的に、ガスクラスターシャワー１５はウエハＷの裏面側のベベル部１４に対して斜方から対向するように配置されるが、特に、ガスクラスターシャワー１５は、ステージ１２に支持されたウエハＷの中心軸方向（垂直方向）に対して６０°±１０°ほど（以下、「傾斜角度範囲」という。）傾斜した方向から多数のガスクラスター２５をベベル部１４へ照射するように配置されるのが好ましい。ガスクラスターシャワー１５が上記傾斜角度範囲内で多数のガスクラスター２５を照射することにより、照射された各ガスクラスター２５はウエハＷの裏面側のベベル部１４に付着するデポ２６へ衝突し、衝突によってガスクラスター２５から運動エネルギーをより効率的に付与されるので、デポ２６はベベル部１４から剥離する。これにより、ウエハＷの裏面側のベベル部１４からデポ２６を除去することができる。

上述したように、本発明の一の実施の形態としての基板洗浄装置１０では、ウエハＷの裏面側のベベル部１４に付着したデポ２６を除去してウエハＷを洗浄する際、コントローラ１６はウエハＷをステージ１２によって支持させ、ウエハＷの表面をカバー１３によって覆ってウエハＷの表面とカバー１３の間にギャップＧを形成し（被覆ステップ）、ガスクラスターシャワー１５によってウエハＷの裏面側のベベル部１４へ多数のガスクラスター２５を照射させる（照射ステップ）。また、コントローラ１６は、ベベル部１４へ多数のガスクラスター２５が照射される際、ダウンフローガス噴出口１９から窒素ガスをギャップＧへ導入してウエハＷの中心部からウエハＷのベベル部１４へ向けて流れるダウンフローを生成する（気流生成ステップ）。ダウンフローはウエハＷのベベル部１４においてギャップＧから噴出する。

これにより、ガスクラスター２５によってウエハＷの裏面側のベベル部１４から剥離したデポ２６は、ギャップＧに進入したとしても、ダウンフローによってベベル部１４からウエハＷの中心部（ウエハＷの内側）への移動を妨げられる。また、剥離したデポ２６がガスクラスター２５によって付勢され、ウエハＷの表面の上方へ回り込んだとしても、カバー１３が剥離したデポ２６のウエハＷの表面への付着を防止する。その結果、剥離したデポ２６からなるパーティクルによるウエハＷの表面の汚染を防止することができる。

一の実施の形態としての基板洗浄装置１０において、ダウンフローのガスは、例えば、窒素ガスからなる。窒素ガスは不活性なので、ウエハＷの表面において不必要な反応が生じるのを防止することができる。また、ステージ１２によって支持されたウエハＷは当該ウエハＷの中心部を中心として水平面内において回転するので、ガスクラスターシャワー１５を移動させることなくガスクラスター２５をウエハＷの裏面側のベベル部１４の全周へ向けて照射することができ、もって、ガスクラスターシャワー１５の構成を複雑にすることなく、効率よくデポ２６をベベル部１４から剥離させることができる。

一の実施の形態としての基板洗浄装置１０では、照射されたガスクラスター２５によって付勢されてウエハＷのベベル部１４が上方へ向けて変形するおそれがあるが、ギャップＧに生成されたダウンフローがギャップＧの内圧を高めるため、ベベル部１４が上方へ向けて変形してギャップＧが圧縮されるのを抑制することができる。これにより、ウエハＷがステージ１２から分離するのを抑制することができる。

上述の一の実施の形態としての基板洗浄装置１０では、ギャップＧへの剥離したデポ２６の進入を防止することが、ウエハＷの表面の汚染防止の観点からはより好ましい。したがって、ギャップＧからベベル部１４における各ガスクラスター２５が照射される領域に向けて噴出するダウンフローの流量は、当該領域へ向けて照射される各ガスクラスター２５の合計量以上であるのが好ましい。

ところで、ガスクラスターシャワー１５から噴出されるガスクラスター２５を構成するヘリウム原子からなるヘリウムガスは高価であるため、ガスクラスター２５として照射された後は回収するのが好ましい。これに対応して、本実施の形態では、ガスクラスター２５として照射されたヘリウムガスを回収して再利用する。

図３は、図１の基板洗浄装置を含むヘリウムガスの再利用システムの構成を概略的に示す図である。

図３において、再利用システム２７は、基板洗浄装置１０と、ドライポンプ１７と、第１のシリンダータンク２８と、第１のブースター２９と、分離器３０と、第２のブースター３１と、第２のシリンダータンク３２とを備える。ドライポンプ１７、第１のシリンダータンク２８、第１のブースター２９、分離器３０、第２のブースター３１及び第２のシリンダータンク３２はこの順で互いに直列で接続される。また、第２のシリンダータンク３２は基板洗浄装置１０に接続される。第２のシリンダータンク３２及び基板洗浄装置１０の間には第１の流量計３３が介在する。

再利用システム２７では、基板洗浄装置１０のチャンバ１１の内部から窒素ガス、ヘリウムガス、二酸化炭素ガス及び剥離したデポ２６を含む排気ガスが排出され、該排気ガスはドライポンプ１７、第１のシリンダータンク２８、第１のブースター２９、分離器３０、第２のブースター３１及び第２のシリンダータンク３２を介して再びチャンバ１１の内部へ循環される。ここで、分離器３０は第１のブースター２９から流入する排気ガスから所定のガス（例えば、二酸化炭素ガスや窒素ガス）並びに剥離したデポ２６を分離して除去し、再利用システム２７から排出する。しかしながら、分離器３０は排気ガスからヘリウムガスを分離しないため、排気ガスによってチャンバ１１の内部へヘリウムガスが循環される。

さらに、再利用システム２７では、所定のガス（例えば、二酸化炭素ガスや窒素ガス、場合によってはヘリウムガス）を貯蔵するガス供給源３４が基板洗浄装置１０に接続され、ガス供給源３４はレギュレータ３５や第２の流量計３６を介して二酸化炭素ガス（場合によってはヘリウムガス）をガスクラスターシャワー１５へ供給し、窒素ガスをギャップＧへ導入させる。

再利用システム２７において、分離器３０は排気ガスから所定のガスとして窒素ガスのみを分離してもよく、この場合、ヘリウムガスだけでなく二酸化炭素ガスもチャンバ１１の内部へ循環される。

以上、本発明について、上述した一の実施の形態を用いて説明したが、本発明は上述した一の実施の形態に限定されるものではない。

例えば、基板洗浄装置１０は１つのガスクラスターシャワー１５のみを備えたが、複数のガスクラスターシャワー、例えば、ガスクラスターシャワー１５だけでなく追加ガスクラスターシャワー３７を備えてもよい。この場合、図４に示すように、追加ガスクラスターシャワー３７は、ステージ１２に支持されたウエハＷの中心軸方向に沿って多数のガスクラスター２５をベベル部１４へ照射するように（後述するシャワー角θ_１が０°なるように）配置される。

次に、本発明の各実施例について説明する。

図５は、各実施例における各寸法を説明するための図であり、図５（Ａ）はウエハＷのベベル部１４とガスクラスターシャワー１５との距離であるシャワー距離Ｔ等を示す図であり、図５（Ｂ）はウエハＷの裏面側のベベル部１４におけるベベル角θ_２を説明するための図である。

以下の各実施例では、図５（Ａ）に示すように、ウエハＷに対する垂直方向（ウエハＷの中心軸方向）に対するガスクラスターシャワー１５の傾斜角をシャワー角θ_１とし、ガスクラスターシャワー１５のガス拡散部２３の先端からベベル部１４までの距離をシャワー距離Ｔとする。また、図５（Ｂ）に示すように、ウエハＷの平行方向（ウエハＷの中心軸に対する垂直方向）と、ベベル部１４の各箇所における接線とがなす角をベベル角θ_２とする。

まず、裏面側のベベル部１４にデポ２６が付着したウエハＷから基板洗浄装置１０においてデポ２６を除去した際、ウエハＷの表面に付着する、剥離したデポ２６に起因するパーティクルの数を計測した。

このとき、ガスクラスターシャワー１５において、圧力筒２２の内部の圧力を５ＭＰａに設定し、二酸化炭素ガスの流量及びヘリウムガスの流量をそれぞれ１１４４ｓｃｃｍ及び１０２９６ｓｃｃｍに設定し、オリフィス２１の開口径を０．１３ｍｍに設定するとともに、シャワー距離Ｔを６０ｍｍに設定し、シャワー角θ_１を６０°に設定した。その後、ダウンフローガス噴出口１９から導入される窒素ガスの流量（以下、「ダウンフロー流量」という。）を５００ｓｃｃｍ、８０００ｓｃｃｍ及び１００００ｓｃｃｍに変化させ、それぞれにおいて計測されたウエハＷの表面に付着するパーティクル（以下、「付着パーティクル」という。）の数を表１にまとめた。

表１より、ダウンフロー流量が８０００ｓｃｃｍ以上であれば、付着パーティクルの数を大幅に低減することができることが分かった。また、ダウンフロー流量が５００ｓｃｃｍから８０００ｓｃｃｍへ変化すると付着パーティクルの数が大幅に減じたことから、付着パーティクルの数の削減の観点からは、ダウンフロー流量を５０００ｓｃｃｍ以上とするのが好ましく、６０００ｓｃｃｍ以上がより好ましいと推察された。

また、ベベル部１４においてギャップＧから噴出するダウンフロー流量が増加すると、ガスクラスター２５の照射を阻害してデポ２６の剥離の効率が低下するおそれがあることから、ダウンフロー流量を変化させたときのデポ２６の剥離の程度、具体的には、ガスクラスター２５の照射後に残留するデポ２６（以下、「残留デポ」という。）の厚さを計測した。このとき、ガスクラスターシャワー１５において、圧力筒２２の内部の圧力を５ＭＰａに設定し、二酸化炭素ガスの流量及びヘリウムガスの流量をそれぞれ１１４４ｓｃｃｍ及び１０２９６ｓｃｃｍに設定し、オリフィス２１の開口径を０．１３ｍｍに設定するとともに、シャワー距離Ｔを７０ｍｍに設定し、シャワー角θ_１を６０°に設定した。その後、ダウンフロー流量を５００ｓｃｃｍ及び８０００ｓｃｃｍに変化させ、それぞれにおいて計測されたベベル部１４の各ベベル角θ_２（９０°、７０°、６０°、４５°、３０°）に対応する各箇所の残留デポの厚さを表２にまとめた。なお、表２、並びに表３乃至表７中の初期値は、ガスクラスター２５の照射前におけるベベル部１４の各箇所のデポ２６の厚さを示す。このとき、デポ２６はフルオロカーボン系の単層構造からなるデポであった。

表２より、ダウンフロー流量が５００ｓｃｃｍのときはデポ２６が残留したにもかかわらず、ダウンフロー流量が８０００ｓｃｃｍのときはデポ２６が残留しなかったことから、ダウンフロー流量を増加させてもデポ２６の剥離の効率が低下しないことが分かった。

次に、ガスクラスターシャワー１５におけるオリフィス２１の開口径の残留デポに対する影響を確認した。具体的には、ガスクラスターシャワー１５において、圧力筒２２の内部の圧力を５ＭＰａに設定するとともに、シャワー距離Ｔを５０ｍｍに設定し、シャワー角θ_１を６０°に設定した。その後、二酸化炭素ガスの流量及びヘリウムガスの流量をそれぞれ７３０ｓｃｃｍ及び６５７０ｓｃｃｍに設定し、オリフィス２１の開口径を０．１０ｍｍに設定し、ダウンフロー流量を０ｓｃｃｍに設定してベベル部１４の各ベベル角θ_２に対応する各箇所の残留デポの厚さを計測した。さらに、二酸化炭素ガスの流量及びヘリウムガスの流量をそれぞれ１１４４ｓｃｃｍ及び１０２９６ｓｃｃｍに設定し、オリフィス２１の開口径を０．１３ｍｍに設定し、ダウンフロー流量を５００ｓｃｃｍに設定してベベル部１４の各ベベル角θ_２に対応する各箇所の残留デポの厚さを計測した。そして、計測された残留デポの厚さを表３にまとめた。

表３より、開口径が０．１０ｍｍのときはデポ２６が残留した一方、開口径が０．１３ｍｍのときはデポ２６が残留しなかったことから、オリフィス２１の開口径は０．１３ｍｍが好ましいことが分かった。また、開口径が０．１０ｍｍから０．１３ｍｍに変化すると残留デポの厚さが減じたことから、残留デポの削減の観点からは、開口径を０．１１ｍｍ以上とするのが好ましいと推察された。

次に、シャワー距離Ｔの残留デポに対する影響を確認した。具体的には、ガスクラスターシャワー１５において、圧力筒２２の内部の圧力を５ＭＰａに設定し、二酸化炭素ガスの流量及びヘリウムガスの流量をそれぞれ１１４４ｓｃｃｍ及び１０２９６ｓｃｃｍに設定し、オリフィス２１の開口径を０．１３ｍｍに設定するとともに、ダウンフロー流量を５００ｓｃｃｍに設定し、シャワー角θ_１を６０°に設定した。その後、シャワー距離Ｔを５０ｍｍ、６０ｍｍ及び７０ｍｍに変化させ、それぞれにおいて計測されたベベル部１４の各ベベル角θ_２に対応する各箇所の残留デポの厚さを表４にまとめた。

表４より、シャワー距離Ｔが５０ｍｍ及び７０ｍｍのときはデポ２６が残留した一方、シャワー距離Ｔが６０ｍｍのときはデポ２６が殆ど残留しなかった。但し、シャワー距離Ｔが５０ｍｍや７０ｍｍのときにおいても、さほどデポ２６が残留しなかったことから、シャワー距離Ｔは５０ｍｍより大きく且つ７０ｍｍより小さいのが好ましく、６０ｍｍであるのがより好ましい。

次に、シャワー角θ_１の残留デポに対する影響を確認した。具体的には、ガスクラスターシャワー１５において、圧力筒２２の内部の圧力を５ＭＰａに設定し、二酸化炭素ガスの流量及びヘリウムガスの流量をそれぞれ１１４４ｓｃｃｍ及び１０２９６ｓｃｃｍに設定し、オリフィス２１の開口径を０．１３ｍｍに設定するとともに、ダウンフロー流量を５００ｓｃｃｍに設定し、シャワー距離Ｔを５０ｍｍに設定した。その後、シャワー角θ_１を０°及び６０°に変化させ、それぞれにおいて計測されたベベル部１４の各ベベル角θ_２に対応する各箇所の残留デポの厚さを表５にまとめた。

表５より、シャワー角θ_１が０°のときはデポ２６が残留した一方、シャワー角θ_１が６０°のときはデポ２６があまり残留しなかったことから、シャワー角θ_１は６０ｍｍが好ましいことが分かった。これは、ガスクラスター２５の照射前におけるベベル部１４においてベベル角θ_２が６０°や７０°に対応する各箇所のデポ２６が厚いことから、これらの厚いデポ２６に正対するようにガスクラスターシャワー１５を配置して厚いデポ２６へできるだけ多くのガスクラスター２５を照射すると、結果としてデポ２６の除去効率が向上したためと推察された。したがって、シャワー角θ_１は、ガスクラスターシャワー１５がベベル部１４においてベベル角θ_２が６０°や７０°に対応する各箇所と正対する範囲、例えば、６０°±１０°のいずれかに設定するのが好ましく、６０°乃至７０°の
いずれかに設定するのがより好ましいことが分かった。

次に、ガスクラスター２５におけるヘリウム原子の有無の残留デポに対する影響を確認した。具体的には、ガスクラスターシャワー１５において、オリフィス２１の開口径を０．１３ｍｍに設定するとともに、シャワー距離Ｔを６０ｍｍに設定し、シャワー角θ_１を６０°に設定し、ダウンフロー流量を５００ｓｃｃｍに設定した。

その後、ガスクラスターシャワー１５において圧力筒２２の内部の圧力を５ＭＰａに設定し、二酸化炭素ガスの流量及びヘリウムガスの流量をそれぞれ１１４４ｓｃｃｍ及び１０２９６ｓｃｃｍに設定してベベル部１４の各ベベル角θ_２に対応する各箇所の残留デポの厚さを計測し、さらに、ガスクラスターシャワー１５において圧力筒２２の内部の圧力を４ＭＰａに設定し、二酸化炭素ガスの流量及びヘリウムガスの流量をそれぞれ５５００ｓｃｃｍ及び０ｓｃｃｍに設定してベベル部１４の各ベベル角θ_２に対応する各箇所の残留デポの厚さを計測し、また、ガスクラスターシャワー１５において圧力筒２２の内部の圧力を４．５ＭＰａに設定し、二酸化炭素ガスの流量及びヘリウムガスの流量をそれぞれ６３４３ｓｃｃｍ及び０ｓｃｃｍに設定してベベル部１４の各ベベル角θ_２に対応する各箇所の残留デポの厚さを計測した。そして、計測された残留デポの厚さを表６にまとめた。

表６より、ガスクラスター２５からヘリウム原子が無くなると、殆どデポ２６が除去されないことが分かり、ヘリウム原子を補うために二酸化炭素分子を増加させてもデポ２６の除去には殆ど影響がないことが分かった。すなわち、デポ２６の除去にはガスクラスター２５がヘリウム原子を含むことが必須であることが分かった。

さらに、ガスクラスター２５におけるヘリウムガスの流量比の残留デポに対する影響を確認した。具体的には、ガスクラスターシャワー１５において、オリフィス２１の開口径を０．１３ｍｍに設定するとともに、シャワー距離Ｔを６０ｍｍに設定し、シャワー角θ_１を６０°に設定し、ダウンフロー流量を５００ｓｃｃｍに設定した。

その後、ガスクラスターシャワー１５において圧力筒２２の内部の圧力を５ＭＰａに設定し、二酸化炭素ガスの流量及びヘリウムガスの流量をそれぞれ１１４４ｓｃｃｍ及び１０２９６ｓｃｃｍ（ヘリウムガスの流量比を９０％）に設定してベベル部１４の各ベベル角θ_２に対応する各箇所の残留デポの厚さを計測し、さらに、ガスクラスターシャワー１５において圧力筒２２の内部の圧力を５ＭＰａに設定し、二酸化炭素ガスの流量及びヘリウムガスの流量をそれぞれ４５００ｓｃｃｍ及び４５００ｓｃｃｍ（ヘリウムガスの流量比を５０％）に設定してベベル部１４の各ベベル角θ_２に対応する各箇所の残留デポの厚さを計測し、また、ガスクラスターシャワー１５において圧力筒２２の内部の圧力を４ＭＰａに設定し、二酸化炭素ガスの流量及びヘリウムガスの流量をそれぞれ５５００ｓｃｃｍ及び０ｓｃｃｍ（ヘリウムガスの流量比を０％）に設定してベベル部１４の各ベベル角θ_２に対応する各箇所の残留デポの厚さを計測した。そして、計測された残留デポの厚さを表７にまとめた。

表７より、ヘリウムガスの流量比が５０％以下となると、殆どデポ２６が除去されず、ヘリウムガスの流量比が９０％以上となるとデポ２６を殆ど除去できることが分かった。上記結果をまとめると、図６に示すように、デポ２６の除去速度はヘリウムガスの流量比が５０％を越えると増加に転じることが分かった。したがって、ガスクラスター２５におけるヘリウムガスの流量比は少なくとも５０％よりも大きくすることが好ましい。

次に、デポ２６が単層構造ではなく積層構造からなる場合のデポ２６の除去について確認した。まず、裏面側のベベル部１４に、フルオロカーボン系の膜、シリコン系の膜及びフルオロカーボン系の膜がこの順で積層された積層構造を有するデポ２６が付着したウエハＷを準備し、基板洗浄装置１０においてデポ２６の除去を行った。具体的には、ガスクラスターシャワー１５において、圧力筒２２の内部の圧力を５ＭＰａに設定し、二酸化炭素ガスの流量及びヘリウムガスの流量をそれぞれ１１４４ｓｃｃｍ及び１０２９６ｓｃｃｍに設定し、オリフィス２１の開口径を０．１３ｍｍに設定するとともに、シャワー距離Ｔを６０ｍｍに設定し、シャワー角θ_１を６０°に設定し、ダウンフロー流量を５００ｓｃｃｍに設定した。その後、ガスクラスター２５の照射を開始してから３０秒後及び６０秒後のそれぞれにおいて計測されたベベル部１４の各ベベル角θ_２に対応する各箇所の残留デポの厚さを表８にまとめた。なお、表８中の初期値は、ガスクラスター２５の照射前におけるベベル部１４の各箇所における積層構造のデポ２６のフルオロカーボン系の膜及びシリコン系の膜の厚さを示す。

表８より、積層構造を有するデポ２６であっても、ガスクラスター２５の照射時間を３０秒以上にすればほぼ除去できることが分かった。したがって、ガスクラスター２５の照射時間は３０秒より長いことが好ましく、６０秒以上であるのがより好ましい。

Ｇ ギャップ
Ｗ ウエハ
１２ ステージ
１３ カバー
１４ ベベル部
１５ ガスクラスターシャワー
１９ ダウンフローガス噴出口
２５ ガスクラスター

Claims (10)

1. 基板を裏面側から支持する支持機構と、
   前記支持された基板の表面を覆い、且つ前記基板の表面との間において間隙を形成するカバーと、
   前記支持された基板の裏面側の周縁部へ向けてガスクラスターを照射する照射機構と、
   前記間隙を前記基板の中心部から前記基板の周縁部へ向けて流れる気流を生成する気流生成機構と、を備えることを特徴とする基板洗浄装置。
2. 前記照射機構は、前記支持された基板の垂直方向に対して６０°±１０°傾斜した方向から前記ガスクラスターを照射することを特徴とする請求項１記載の基板洗浄装置。
3. 前記ガスクラスターは、二酸化炭素分子及びヘリウム原子を含むことを特徴とする請求項１又は２記載の基板洗浄装置。
4. 前記気流は窒素ガスからなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基板洗浄装置。
5. 前記支持機構は、前記支持された基板を当該基板の中心部を中心として回転させることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の基板洗浄装置。
6. 基板の裏面側の周縁部に付着した堆積物を除去する基板洗浄方法であって、
   前記基板の表面をカバーで覆い、且つ前記基板の表面及び前記カバーの間において間隙を維持する被覆ステップと、
   前記基板の裏面側の周縁部へ向けてガスクラスターを照射する照射ステップと、
   前記照射ステップにおいて、前記間隙を前記基板の中心部から前記基板の周縁部へ向けて流れる気流を生成する気流生成ステップとを有することを特徴とする基板洗浄方法。
7. 前記照射ステップにおいて、前記基板の垂直方向に対して６０°±１０°傾斜した方向から前記ガスクラスターを照射することを特徴とする請求項６記載の基板洗浄方法。
8. 前記ガスクラスターは、二酸化炭素分子及びヘリウム原子を含むことを特徴とする請求項６又は７記載の基板洗浄方法。
9. 前記気流は窒素ガスからなることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項に記載の基板洗浄方法。
10. 前記照射ステップにおいて、前記基板を当該基板の中心部を中心として回転させることを特徴とする請求項６乃至９のいずれか１項に記載の基板洗浄方法。
    

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