JP2023039766A

JP2023039766A - 基板処理装置及び基板処理方法

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Publication number: JP2023039766A
Application number: JP2021147044A
Authority: JP
Inventors: 勇志片桐; Yuji Katagiri; 孝洋安武; Takahiro Yasutake
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2021-09-09
Filing date: 2021-09-09
Publication date: 2023-03-22
Anticipated expiration: 2041-09-09
Also published as: KR20230037450A; JP7676278B2; CN115938979A

Abstract

【課題】基板に対するパーティクルの付着を抑えるのに有利な技術を提供する。
【解決手段】基板処理装置は、処理室と、処理室に接続する排気室とを有し、減圧された雰囲気の処理室に基板を収容する処理チャンバーと、処理室の雰囲気よりも高い圧力を有するガスを、処理室における基板に吹き付けるガス供給部と、処理室の雰囲気が、基板の近傍から排気室に向かって徐々に温度が低下する温度分布を持つように、処理室及び排気室のうちの少なくともいずれか一方の雰囲気の温度を調整する温調部と、を備える。
【選択図】図４Ａ

Description

本開示は、基板処理装置及び基板処理方法に関する。

基板に気体を吹き付けて基板上の異物を除去する技術が知られている。例えば特許文献１が開示する基板洗浄方法によれば、複数のガス分子から成るクラスターがイオン化することなくウエハに衝突することで、基板に付着した異物を取り除くことができる。特許文献１の装置において、基板から除去されて飛散した異物は、熱泳動力によって低温に設定された冷却部に引き寄せられて捕捉される。

特開２０１１－１７１５８４号公報

ウエハ（基板）のドライ洗浄処理において、ウエハの外周部に気体が吹き付けられることで、ウエハに多くのパーティクルが付着することがある。これはシミュレーションからも明らかなように、ウエハの外周部（特に縁部近傍の箇所）に吹き付けられた気体の一部がウエハの周囲の空間に向かって流れることで当該空間に渦流が生じ、当該渦流に乗ってパーティクルがウエハ表面に舞い戻ることが一因である。

そのような洗浄処理が減圧された処理室において行われる場合、処理室への吸排気を行うことができないため、ウエハに対するパーティクルの付着を抑えるように処理室の気流を積極的にコントロールすることは難しい。また処理室においてウエハが水平方向に移動する場合、ウエハの周囲に大きな体積の余剰空間が形成され、当該余剰空間においてパーティクルをウエハに導く渦流等の気流が生じやすい。

本開示は、基板に対するパーティクルの付着を抑えるのに有利な技術を提供する。

本開示の一態様は、処理室と、前記処理室に接続する排気室とを有し、減圧された雰囲気の前記処理室に基板を収容する処理チャンバーと、前記処理室の雰囲気よりも高い圧力を有するガスを、前記処理室内の前記基板に吹き付けるガス供給部と、前記処理室の雰囲気が、前記基板から前記排気室に向かって徐々に温度が低下する温度分布を持つように、前記処理室及び前記排気室の少なくともいずれか一方の雰囲気の温度を調整する温調部と、を備える基板処理装置に関する。

本開示によれば、基板に対するパーティクルの付着を抑えるのに有利である。

図１は、基板処理装置の一例の全体構成を示す平面図である。図２は、基板洗浄装置の一例の構成を示す図である。図３は、ガスノズル部の一例を示す図である。図４Ａは、第１実施形態に係る基板洗浄装置の一例の構成を示す図である。図４Ｂは、図４Ａに示す処理チャンバーの処理底壁部の内部に設けられる冷媒流路の一例を示す平面図である。図４Ｃは、図４Ａに示す処理チャンバーの処理天井壁部の内部に設けられる冷媒流路の一例を示す平面図である。図５は、第２実施形態に係る基板洗浄装置の一例の構成を示す図である。図６は、第３実施形態に係る基板洗浄装置の一例の構成を示す図である。図７は、第４実施形態に係る基板洗浄装置の一例の構成を示す図である。

図１は、基板処理システム１０の一例の全体構成を示す平面図である。図１において、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向は相互に垂直を成し、Ｘ方向及びＹ方向は水平方向であり、Ｚ方向は高さ方向（鉛直方向）である。

図１に示す基板処理システム１０は、複数（３つ）の搬出入ポート１２、大気搬送チャンバー１３、複数（２つ）のロードロックチャンバ１７、真空搬送チャンバー１８、複数（６つ）の基板処理装置２０、及び制御部２２を備える。

各搬出入ポート１２には、複数の基板Ｗを収容するキャリア（例えばFOUP：Front-Opening Unified Pod）１１が配置される。各搬出入ポート１２はキャリア１１の蓋と一緒に開閉されるゲートドア（図示省略）を有し、当該ゲートドアを介して搬出入ポート１２に配置されるキャリア１１と大気搬送チャンバー１３との間で基板Ｗの搬出入が行われる。

大気圧（常圧）の雰囲気を有する大気搬送チャンバー１３には、各ロードロックチャンバ１７と、基板Ｗの検査を行う検査ユニット１５と、基板Ｗの向きや偏心の調整を行うアライメントユニット１６とが接続される。

検査ユニット１５は、例えば基板Ｗに付着する異物（パーティクルを含む）の状態を検出し、検出結果を制御部２２に送信してもよい。一例として、検査ユニット１５は、基板Ｗ上のパーティクルのサイズ（粒径）及び位置を検出することが可能である。

大気搬送チャンバー１３内には、基板Ｗを解放可能に支持することができる第１搬送装置１４が設けられる。第１搬送装置１４は、各搬出入ポート１２に配置されるキャリア１１、検査ユニット１５、アライメントユニット１６及び各ロードロックチャンバ１７に対し、基板Ｗの受け渡しを行う。第１搬送装置１４の具体的な構成は限定されない。例えば、第１搬送装置１４は多関節アームを具備し、水平方向（ＸＹ方向）及び高さ方向（Ｚ方向）に移動可能に設けられ、鉛直軸を中心に回転可能に設けられる。

各ロードロックチャンバ１７はゲートバルブ（図示省略）を介して大気搬送チャンバー１３に気密に接続され、当該ゲートバルブを介して各ロードロックチャンバ１７と大気搬送チャンバー１３との間で基板Ｗの搬出入が行われる。同様に、各ロードロックチャンバ１７はゲートバルブ（図示省略）を介して真空搬送チャンバー１８に気密に接続され、当該ゲートバルブを介して各ロードロックチャンバ１７と真空搬送チャンバー１８との間で基板Ｗの搬出入が行われる。各ロードロックチャンバ１７には、各ロードロックチャンバ１７内の雰囲気圧力を大気圧と真空圧との間で切り換えることができる真空ポンプ及びリーク弁（図示省略）が設けられる。

真空圧の雰囲気を有する真空搬送チャンバー１８には、複数の基板処理装置２０が気密に接続される。これらの基板処理装置２０のうちの少なくとも１つは後述の基板洗浄装置３０として構成される。

他の基板処理装置２０の具体的な構成及び処理内容は限定されない。例えば、回路パターン形成用の溝及びビアホールが形成されたウエハＷに対し、回路配線を含む成膜を形成するＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）処理やスパッタリング処理を行う真空処理モジュールとして、他の基板処理装置２０が構成されてもよい。

真空搬送チャンバー１８内には、基板Ｗを解放可能に支持することができる第２搬送装置１９が設けられる。第２搬送装置１９は、各ロードロックチャンバ１７及び各基板処理装置２０（基板洗浄装置３０を含む）に対し、基板Ｗの受け渡しを行う。第２搬送装置１９の具体的な構成は限定されない。例えば、第２搬送装置１９は多関節アームを具備し、水平方向及び高さ方向に移動可能に設けられ、鉛直軸を中心に回転可能に設けられる。

制御部２２は、基板処理システム１０に含まれる各種装置を適宜制御する。基板処理システム１０は、制御部２２の制御下で、基板Ｗの搬送や基板Ｗに対する各種処理を行う。

図２は、基板洗浄装置３０の一例の構成を示す図である。図２には、処理チャンバー３１の内側の状態が示されている。

図２に示す基板洗浄装置３０は、処理チャンバー３１、保持部４０、ガス供給部３６、及び排気装置４４を備える。

処理チャンバー３１は、処理室３２及び排気室３３を気密に区画する区画壁部３５を有する。区画壁部３５は、処理室３２の上方で処理室３２を区画する処理天井壁部３５ａと、処理室３２の側方で処理室３２を区画する処理側壁部３５ｂと、処理室３２の下方で処理室３２を区画する処理底壁部３５ｃとを有する。本例の区画壁部３５は、処理室３２の下方に位置する排気室３３を区画する排気壁部３５ｄを更に有する。

処理室３２は、減圧された雰囲気（すなわち大気圧よりも低い圧力（真空圧）の雰囲気）を有する。

排気室３３は、処理室３２に接続され、処理室３２から流入する気体を排気装置４４に向けて案内する。

排気装置４４は、処理チャンバー３１（処理室３２及び排気室３３）内の気体を、処理チャンバー３１外に排出する装置である。本例の排気装置４４は、排気室３３からの気体の流入を調整する圧力調整部（例えばバタフライバルブ）４５と、排気路４６を介して圧力調整部４５に接続される真空ポンプ４７とを有する。

処理室３２には保持部４０が設置されており、基板Ｗは保持部４０により支持された状態で処理室３２に収容される。保持部４０は、処理室３２において基板Ｗを回転可能に保持する。

図２に示す保持部４０は、基板Ｗが載せられる載置台４１と、載置台４１を支持する台駆動部４２と、を有する。載置台４１は、メカニカルチャック、真空チャック、或いは他の方式によって、基板Ｗを固定的に支持する。台駆動部４２は、制御部２２の制御下で、水平方向（特にＸ方向及びＹ方向）及び高さ方向（Ｚ方向）に載置台４１を移動させるとともに、鉛直軸を中心に載置台４１を回転させる。

載置台４１上の基板Ｗは、載置台４１とともに移動し、載置台４１とともに回転する。

基板Ｗは、処理チャンバー３１（図２に示す例では処理側壁部３５ｂ）が有する搬出入口３４を介して、処理チャンバー３１内に搬入されるとともに、処理チャンバー３１外に搬出される。

搬出入口３４は、制御部２２の制御下で駆動されるゲートバルブ４９によって開閉される。処理チャンバー３１に対する基板Ｗの搬出入が行われる間、搬出入口３４はゲートバルブ４９によって開かれる。一方、処理チャンバー３１に対する基板Ｗの搬出入が行われない間、搬出入口３４はゲートバルブ４９によって気密に閉じられる。したがって、後述のようにガス供給部３６から噴出されるガスを使って載置台４１上の基板Ｗの洗浄処理が行われる間、搬出入口３４はゲートバルブ４９により閉じられ、処理室３２は密閉される。

ガス供給部３６は、処理室３２の雰囲気よりも高い圧力を有するガスを、処理室３２に配置される基板Ｗに吹き付ける。

図２に示すガス供給部３６は、制御部２２の制御下で駆動するガス供給調整部３７と、ガス供給調整部３７からガス供給配管３８を介して送られてくるガスを処理チャンバー３１内（特に処理室３２）に向けて噴射するガスノズル部３９とを有する。

ガス供給調整部３７は、ガスノズル部３９に向けて送り出すガスの量、圧力、温度及びその他の状態を調整することができる。例えば、処理室３２の雰囲気を０．１～１００Ｐａの真空雰囲気に設定しつつ、ガスノズル部３９からのガスを、０．３～５．０ＭＰａの圧力で且つ－１００℃程度の温度で、基板Ｗに吹き付けることが可能である。

ガスノズル部３９から吐出されるガスの組成は限定されず、例えば水素及び二酸化炭素の混合ガスがガスノズル部３９から吐出されてもよい。

図３は、ガスノズル部３９の一例を示す図である。図３には、ガスノズル部３９の内側の状態（特に概念的なガスの状態）が示されている。

本例のガス供給部３６（特にガスノズル部３９）は、ガスのクラスター（すなわちガスクラスター１００）を、載置台４１上の基板Ｗに吹き付ける。ガスクラスター１００は、複数のガス分子（ガス原子）１０１の集合体であり、複数のガス分子（ガス原子）１０１がファンデルワールス力で結合することで形成される。

図３に示すガスノズル部３９の区画壁部は、ガス供給配管３８からのガス分子１０１が流入する圧力室５５と、オリフィス部５６を介して圧力室５５に接続される拡散部５７とを区画する。拡散部５７は、オリフィス部５６から下方に向かうにつれて（すなわち載置台４１上の基板Ｗに近づくにつれて）徐々に拡大する径を有する。オリフィス部５６の径は、圧力室５５の径よりも小さく且つ拡散部５７の径以下であり、例えば０．１ｍｍから１ｍｍ程度の径をオリフィス部５６は有する。

ガス供給配管３８からガスノズル部３９に供給されるガス分子１０１は、圧力室５５、オリフィス部５６、拡散部５７及び処理室３２を通過する間に、断熱膨張、冷却凝集及びクラスター化の過程を経て、ガスクラスター１００になる。

このようにしてガスノズル部３９から吐出されるガスクラスター１００は、処理室３２の雰囲気圧力よりも高い圧力で基板Ｗに向かって進行し、基板Ｗに衝突することで基板Ｗ上の異物（パーティクル）を基板Ｗから除去する洗浄ガスとして働く。

ガスクラスター１００は基板Ｗに衝突した際の衝撃により基板Ｗの表面に沿って動く力が働き、その結果、基板Ｗ上の異物を基板Ｗの表面から剥離して側方又は斜め上方に吹き飛ばす。なおガスクラスター１００が基板Ｗ上の異物に直接衝突しない場合であっても、基板Ｗに衝突して基板Ｗの表面に沿って移動するガスクラスター１００により、基板Ｗ上の異物が基板Ｗの表面から剥離されて吹き飛ばされる。

なお基板Ｗに対するガスクラスター１００の照射角度θは限定されず、例えば９０度±１５度の範囲であってもよい。基板Ｗに対するガスクラスター１００の照射角度θは、例えばガスノズル部３９の長さ方向（すなわちガスノズル部３９から吐出されるガス（ガスクラスター１００）の主たる進行方向）に延びる中心軸Ｌに基づいて定めることが可能である。

上述のガスノズル部３９は、本例では処理チャンバー３１（図２に示す例では処理天井壁部３５ａ）に対して固定的に取り付けられる。

保持部４０が、制御部２２の制御下で、基板Ｗを回転させつつ水平方向に移動させることで、基板Ｗ及びガスノズル部３９が相対的に水平方向へ移動し、基板洗浄装置３０から吐出されるガスが、基板Ｗの処理面（上面）の全体に吹き付けられる。

［熱泳動］
基板洗浄装置３０は、更に温調部を備える。温調部は、任意の構成を有し、図２には図示されていない。なお、温調部の典型例は後述される（図４Ａ～図７参照）。

温調部は、処理室３２の雰囲気が、基板Ｗの近傍から排気室３３に向かって徐々に温度が低下する温度分布（温度勾配）を持つように、処理室３２及び排気室３３のうちの少なくともいずれか一方の雰囲気の温度を調整する。すなわち温調部は、熱泳動により、処理室３２内のパーティクルの排気室３３への移動が促されるように、処理室３２及び排気室３３のうちの少なくともいずれか一方の雰囲気の温度を調整する。

一般に、温度勾配のある場に微小な粒子が存在する場合、当該粒子は、低温側に向かう力を受けて高温側から低温側へ移動する。このような粒子の挙動は熱泳動（thermophoresis）と呼ばれる。

熱泳動において、粒子が高温側の気体から受ける運動量が低温側の気体から受ける運動量よりも大きくなり、その結果、粒子には高温側から低温側に向かう力（すなわち熱泳動力）が働く。なお、熱泳動により移動する粒子の終端速度は熱泳動速度と呼ばれる。

したがって、温度勾配のない均一的な温度を有する雰囲気中をパーティクルが移動する場合、パーティクルは熱泳動することなく直進する。一方、温度勾配が大きい雰囲気中をパーティクルが移動する場合、パーティクルは、熱泳動によって低温側に向かう力を受けつつ、進行する。

熱泳動の影響は、粒子のサイズが小さいほど大きくなる傾向がある。また、連続気体としてみなされなくなる雰囲気（具体的には減圧されて希薄な気体状態に置かれている雰囲気）中を粒子が進行する場合にも、熱泳動の影響が大きくなる傾向がある。したがって処理室３２の雰囲気を減圧し且つ当該雰囲気に温度勾配を持たせることで、当該雰囲気中のパーティクルに作用する熱泳動の影響が大きくなり、当該パーティクルの移動をコントロールすることが可能である。

そのため温調部が、基板Ｗの近傍から排気室３３に向かって徐々に温度が低下する温度分布を持つように処理室３２及び／又は排気室３３の雰囲気の温度を調整することで、熱泳動によって処理室３２におけるパーティクルを排気室３３に誘導できる。特に、排気室３３の雰囲気温度を処理室３２の雰囲気温度よりも低く設定することによって、熱泳動の影響下で、処理室３２におけるパーティクルは排気室３３に向かって移動する傾向が強くなる。

一例として、処理室３２の雰囲気を０Ｐａ～１００Ｐａの範囲に保ちつつ、処理室３２における基板Ｗの近傍の雰囲気温度を１０～２０℃に設定し、排気室３３の雰囲気温度を－５０℃程度に設定してもよい。この場合、基板Ｗの近傍から排気室３３に向かって徐々に温度が低下する温度分布を処理室３２が持つことで、熱泳動により、処理室３２に浮遊するパーティクルを排気室３３に向けて効果的に誘導できる。

上述の基板洗浄装置３０による基板洗浄方法（基板処理方法）は、例えば以下のように行われる。

まず、処理室３２において基板Ｗの近傍から排気室３３に向かって徐々に温度が低下する温度分布を、処理室３２の減圧された雰囲気が持つように、処理室３２及び排気室３３のうちの少なくともいずれか一方の雰囲気の温度が調整される（雰囲気温度調整工程）。

そして、当該温度分布が維持されつつ、処理室３２の雰囲気よりも高い圧力を有するガス（ガスクラスター１００）が、ガスノズル部３９から処理室３２に配置された基板Ｗに吹き付けられる（ガス吹付工程）。

一例として、保持部４０により基板Ｗが処理室３２におけるホーム位置から処理位置に移動され、保持部４０により基板Ｗが処理位置において回転される。そして処理位置において、保持部４０により基板Ｗを水平移動させつつガスノズル部３９からガス（ガスクラスター１００）が噴出され、回転する基板Ｗの表面（上面）の全体にガスが吹き付けられることで、基板Ｗの洗浄が行われる。

ガスノズル部３９からのガスは、基板Ｗの表面をスキャンするように基板Ｗに吹き付けられる。一例として、ガスノズル部３９からのガスの基板Ｗに対する吹き付け位置が、基板Ｗの表面のセンターからエッジに移動し、その後、基板Ｗの表面のエッジからセンターに戻ることで、基板Ｗの表面の全体から異物を効果的に除去できる。

上述の基板洗浄方法によれば、熱泳動により、処理室３２内のパーティクルが排気室３３に向けて誘導される状態下で、基板Ｗから異物を除去するための高圧ガスが基板Ｗに吹き付けられる。そのため、基板Ｗから除去されたパーティクルが基板Ｗに再び付着するのを抑えることができる。

特に、排気室３３にパーティクルを誘導することで、処理室３２から排気室３３に送られる気体（ガスノズル部３９から噴出されるガスを含む）とともに当該パーティクルを処理チャンバー３１の外部に排出することができる。その結果、処理チャンバー３１内におけるパーティクルの残留を低減して、処理チャンバー３１内を清浄な状態に保つことができる。

次に、基板洗浄装置３０の典型的な実施形態について説明する。

以下に説明する各実施形態の基板洗浄装置３０は、図１に示す基板処理システム１０の一部として設けられるが、図１に示す基板処理システム１０以外の装置及び上述の基板洗浄方法以外の方法に対しても、応用が可能である。

［第１実施形態］
図４Ａは、第１実施形態に係る基板洗浄装置３０の一例の構成を示す図である。図４Ａには、処理チャンバー３１の内側の状態が示されている。図４Ｂは、図４Ａに示す処理チャンバー３１の処理底壁部３５ｃの内部に設けられる冷媒流路６０の一例を示す平面図である。図４Ｃは、図４Ａに示す処理チャンバー３１の処理天井壁部３５ａの内部に設けられる冷媒流路６０の一例を示す平面図である。

本実施形態の基板洗浄装置３０は、区画壁部３５の内部において延びる冷媒流路６０を備える。

排気室３３から相対的に近い位置で冷媒流路６０に冷媒流体が流入し、排気室３３から相対的に遠い位置で冷媒流路６０から冷媒流体が流出する。任意の流体（気体及び／又は液体）を冷媒流体として用いることが可能であり、例えば液体窒素や純水（DIW：DE-IONIZED WATER）を冷媒流体として使用可能である。

図４Ａ～図４Ｃに示す基板洗浄装置３０では、連続的につながっている１つの冷媒流路６０が、処理天井壁部３５ａ、処理側壁部３５ｂ、処理底壁部３５ｃ及び排気壁部３５ｄの内部に延在する。

冷媒供給回収部６３から冷媒供給配管６１を介して冷媒流体が供給される冷媒流路６０の入口部は、排気壁部３５ｄに設けられる。一方、冷媒排出配管６２を介して冷媒供給回収部６３に向けて冷媒流体が排出される冷媒流路６０の出口部は、処理天井壁部３５ａに設けられる。

冷媒供給回収部６３から冷媒供給配管６１を介して冷媒流路６０に供給される冷媒流体は、排気壁部３５ｄ、処理底壁部３５ｃ、処理側壁部３５ｂ及び処理天井壁部３５ａを順次経た後、冷媒排出配管６２を介して冷媒供給回収部６３に回収される。

図４Ｂにおいて、符号「Ｖ１」は、処理底壁部３５ｃに設けられる冷媒流路６０のうち、排気壁部３５ｄに設けられる冷媒流路６０が接続される箇所を示し、符号「Ｖ２」は、処理側壁部３５ｂに設けられる冷媒流路６０に接続される箇所を示す。図４Ｃにおいて、符号「Ｖ３」は、処理天井壁部３５ａに設けられる冷媒流路６０のうち、処理側壁部３５ｂに設けられる冷媒流路６０が接続される箇所を示し、符号「Ｖ４」は冷媒排出配管６２が接続される箇所を示す。

なお、冷媒流路６０に対する冷媒流体の供給位置及び冷媒流路６０からの冷媒流体の排出位置は限定されない。

例えば、載置台４１上の基板Ｗよりも排気室３３に近い位置で冷媒流路６０に対して冷媒流体を供給することで、処理室３２の雰囲気を、基板Ｗの近傍から排気室３３に向かって徐々に温度が低下する温度分布を持つように冷却することが可能である。また、排気室３３よりも載置台４１上の基板Ｗの近くで冷媒流路６０から冷媒流体を排出することで、処理室３２の雰囲気を、基板Ｗの近傍から排気室３３に向かって徐々に温度が低下する温度分布を持つように冷却することが可能である。

冷媒流路６０内の冷媒流体は、区画壁部３５を冷却しつつ流れて、徐々に温度が上がるため、冷媒流路６０から排出される冷媒流体の温度は、冷媒流路６０に供給される冷媒流体の温度よりも高くなる。そのため、区画壁部３５のうち上流側に位置する箇所ほど温度が相対的に低くなるように冷却され、下流側に位置する箇所ほど温度が相対的に高くなるように冷却される。ここで言う「上流側」及び「下流側」は、冷媒流路６０における冷媒流体の流れを基準とする。

したがって冷媒流路６０内の冷媒流体は、排気壁部３５ｄの温度を処理側壁部３５ｂの温度よりも低くし、且つ、処理側壁部３５ｂの温度を処理天井壁部３５ａの温度よりも低くする。また冷媒流路６０内の冷媒流体は、処理底壁部３５ｃの温度を、排気壁部３５ｄの温度よりも高く且つ処理側壁部３５ｂの温度よりも低くする。

その結果、処理室３２の雰囲気は、基板Ｗの近傍から排気室３３に向かって徐々に温度が低下する温度分布を持つように冷却され、また排気室３３の雰囲気は、処理室３２の雰囲気温度よりも低い温度を持つように冷却される。

冷媒供給回収部６３は、制御部２２（図１参照）の制御下で、冷媒供給回収部６３を介して回収した冷媒流体を所望温度に冷却した後、冷媒供給配管６１を介して冷媒流路６０に供給する。冷媒供給回収部６３から冷媒流路６０に供給される冷媒流体の温度は限定されないが、処理室３２及び排気室３３の雰囲気が冷却されて所望の温度分布（温度勾配）を持つことを可能にする温度を持つ冷媒流体が冷媒流路６０に供給される。

例えば、冷媒流路６０から冷媒排出配管６２に流入する冷媒流体が、処理チャンバー３１の周囲の温度（例えば常温（５℃～３５℃））よりも低い温度を有するように、冷媒流路６０に供給される冷媒流体の温度が決められてもよい。また、処理室３２の雰囲気の温度が、載置台４１上の基板Ｗの温度以下となるように、冷媒流路６０に供給される冷媒流体の温度が決められてもよい。

なお冷媒供給回収部６３が冷媒流路６０に冷媒流体の供給を開始するタイミングは限定されない。冷媒流路６０に対する冷媒流体の供給は、例えば、処理対象の基板Ｗが処理室３２に搬入されるタイミングに応じて（例えば基板Ｗが処理室３２に搬入される前に）開始されてもよいし、当該タイミングによらず常時行われてもよい。

図４Ａ～図４Ｃに示す基板洗浄装置３０の他の構成は、上述の図２に示す基板洗浄装置３０と同様である。

上述のように本実施形態の温調部は、区画壁部３５の内部に設けられる内部温調器として働く冷媒流路６０と冷媒流路６０を流れる冷媒流体とを含み、区画壁部３５を介して処理室３２及び排気室３３の雰囲気を冷却して当該雰囲気の温度を調整する。これにより処理室３２の雰囲気は、基板Ｗの近傍から排気室３３に向かって徐々に温度が低下する温度分布を持つように冷却され、処理室３２内で浮遊するパーティクルを、熱泳動により、排気室３３に誘導することができる。

［第２実施形態］
本実施形態において、上述の第１実施形態と同一又は対応の要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図５は、第２実施形態に係る基板洗浄装置３０の一例の構成を示す図である。

本実施形態の温調部は、上述の第１実施形態と同様に処理チャンバー３１の区画壁部３５の内部に設けられる内部温調器として冷媒流路を有するが、お互いに独立して設けられる複数の冷媒流路６０ａ、６０ｂ、６０ｃを有する。

すなわち本実施形態の内部温調器は、排気室３３から相対的に近い位置に設けられる第１冷媒流路６０ａと、排気室３３から相対的に遠い位置において第１冷媒流路６０ａとは独立して設けられる第２冷媒流路６０ｂとを有する。そして第１冷媒流路６０ａに流入する冷媒流体の温度は、第２冷媒流路６０ｂに流入する冷媒流体の温度よりも低い。

図５に示す内部温調器は、排気壁部３５ｄ及び処理底壁部３５ｃに設けられる第１冷媒流路６０ａと、処理側壁部３５ｂに設けられる第２冷媒流路６０ｂとに加え、処理天井壁部３５ａに設けられる第３冷媒流路６０ｃを有する。

第１冷媒供給回収部６３ａから第１冷媒供給配管６１ａを介して第１冷媒流路６０ａに供給される冷媒流体は、排気壁部３５ｄ及び処理底壁部３５ｃを順次経た後、第１冷媒排出配管６２ａを介して第１冷媒供給回収部６３ａに回収される。第２冷媒供給回収部６３ｂから第２冷媒供給配管６１ｂを介して第２冷媒流路６０ｂに供給される冷媒流体は、処理側壁部３５ｂを経た後、第２冷媒排出配管６２ｂを介して第２冷媒供給回収部６３ｂに回収される。第３冷媒供給回収部６３ｃから第３冷媒供給配管６１ｃを介して第３冷媒流路６０ｃに供給される冷媒流体は、処理天井壁部３５ａを経た後、第３冷媒排出配管６２ｃを介して第３冷媒供給回収部６３ｃに回収される。

第１冷媒流路６０ａに供給される冷媒流体の温度Ｔａ（ｉｎ）は、第２冷媒流路６０ｂに供給される冷媒流体の温度Ｔｂ（ｉｎ）よりも低い。また第２冷媒流路６０ｂに供給される冷媒流体の温度Ｔｂ（ｉｎ）は、第３冷媒流路６０ｃに供給される冷媒流体の温度Ｔｃ（ｉｎ）よりも低い。

より具体的には、第１冷媒流路６０ａを流れる冷媒流体の温度Ｔａは第２冷媒流路６０ｂを流れる冷媒流体の温度Ｔｂよりも低い。また第２冷媒流路６０ｂを流れる冷媒流体の温度Ｔｂは、第３冷媒流路６０ｃを流れる冷媒流体の温度Ｔｃよりも低い。

その結果、第１冷媒流路６０ａから排出される冷媒流体の温度Ｔａ（ｏｕｔ）は、第２冷媒流路６０ｂに流入する冷媒流体の温度Ｔｂ（ｉｎ）よりも低い。また第２冷媒流路６０ｂから排出される冷媒流体の温度Ｔｂ（ｏｕｔ）は、第３冷媒流路６０ｃに流入する冷媒流体の温度Ｔｃ（ｉｎ）よりも低い。

このように第１冷媒供給回収部６３ａ～第３冷媒供給回収部６３ｃは、制御部２２（図１参照）の制御下で、以下の関係が満たされるように、第１冷媒流路６０ａ～第３冷媒流路６０ｃに供給する冷媒流体の温度を調整する。

Ｔａ（ｉｎ）＜Ｔｂ（ｉｎ）＜Ｔｃ（ｉｎ）
Ｔａ＜Ｔｂ＜Ｔｃ
Ｔａ（ｏｕｔ）＜Ｔｂ（ｉｎ）
Ｔｂ（ｏｕｔ）＜Ｔｃ（ｉｎ）

図５に示す基板洗浄装置３０の他の構成は、上述の図４Ａに示す基板洗浄装置３０と同様である。

上述のように本実施形態では、処理チャンバー３１の区画壁部３５が複数のエリアに区分され、それぞれのエリアの温度が、互いに異なる温度を持つ冷媒流体によって、互いに独立して調整される。これにより区画壁部３５の温度をエリア単位でコントロールでき、図５に示す例では「排気壁部３５ｄの温度＜処理底壁部３５ｃの温度＜処理側壁部３５ｂの温度＜処理天井壁部３５ａの温度」が満たされるように区画壁部３５の温度が調整される。

その結果、処理室３２の雰囲気が、基板Ｗの近傍から排気室３３に向かって徐々に温度が低下する温度分布（温度勾配）を持つように冷却され、処理室３２内で浮遊するパーティクルを、熱泳動により、排気室３３に誘導することができる。

［第３実施形態］
本実施形態において、上述の第１実施形態及び第２実施形態と同一又は対応の要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図６は、第３実施形態に係る基板洗浄装置３０の一例の構成を示す図である。

本実施形態の温調部は、処理チャンバー３１の区画壁部３５の外部に設けられる外部温調器６５を有し、特に、区画壁部３５を介して処理チャンバー３１内の雰囲気を冷却する冷却部６５ａが外部温調器６５として設けられる。

図６に示す基板洗浄装置３０では、処理天井壁部３５ａの外面、処理側壁部３５ｂの外面、処理底壁部３５ｃの外面、及び排気壁部３５ｄの外面に冷却部６５ａが取り付けられる。冷却部６５ａの内部には、冷媒流体が流される冷媒流路６０が設けられる。

冷却部６５ａに設けられる冷媒流路６０は、任意の構成を有し、全体として１つの流路として構成されてもよいし（図４Ａ参照）、互いに独立した複数の流路を有してもよい（図５参照）。また冷媒流路６０には、冷媒流路６０の構成に応じた任意の形態で、温度調整された冷媒流体が供給される。

なお図６に示す例では、区画壁部３５の内部には冷媒流路６０が設けられていない。

図６に示す基板洗浄装置３０の他の構成は、上述の図４Ａに示す基板洗浄装置３０と同様である。

本実施形態では、処理チャンバー３１の区画壁部３５が外部温調器６５により外側から冷却される。図６に示す例では「排気壁部３５ｄの温度＜処理底壁部３５ｃの温度＜処理側壁部３５ｂの温度＜処理天井壁部３５ａの温度」が満たされるように、区画壁部３５の温度が外部温調器６５により調整される。

［第４実施形態］
本実施形態において、上述の第１～第３実施形態と同一又は対応の要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図７は、第４実施形態に係る基板洗浄装置３０の一例の構成を示す図である。

本実施形態の温調部も、上述の第３実施形態と同様に、処理チャンバー３１の区画壁部３５の外部に設けられる外部温調器６５を有する。ただし本実施形態では、区画壁部３５を介して処理チャンバー３１内の雰囲気を加熱する加熱部６５ｂが外部温調器６５として設けられる。

図７に示す基板洗浄装置３０では、処理側壁部３５ｂの外面、処理底壁部３５ｃの外面、及び排気壁部３５ｄの外面に上述の冷却部６５ａが取り付けられるが、処理天井壁部３５ａの外面には加熱部６５ｂが取り付けられる。

図７に示す基板洗浄装置３０の他の構成は、上述の図６に示す基板洗浄装置３０と同様である。

本実施形態では、冷却部６５ａ及び加熱部６５ｂの組み合わせからなる外部温調器６５によって、処理チャンバー３１の区画壁部３５の温度が調整される。図７に示す例では「排気壁部３５ｄの温度＜処理底壁部３５ｃの温度＜処理側壁部３５ｂの温度＜処理天井壁部３５ａの温度」が満たされるように、区画壁部３５の温度が外部温調器６５により調整される。

その結果、処理室３２の雰囲気が、基板Ｗの近傍から排気室３３に向かって徐々に温度が低下する温度分布（温度勾配）を持つように冷却される。

特に本実施形態では、排気室３３から離れた位置であって処理室３２内の基板Ｗに近い位置に配置される処理天井壁部３５ａが、加熱部６５ｂにより加熱されることで、区画壁部３５の温度調整が行われる。そのため、処理室３２の雰囲気が強い温度勾配を持つように、処理室３２の雰囲気の温度を調整することができる。したがって、処理室３２において浮遊するパーティクルに対し、より大きな熱泳動力を作用させることができ、より効果的にパーティクルを処理室３２から排気室３３に誘導できる。

［変形例］
温調部は、処理チャンバー３１内（処理室３２及び／又は排気室３３）の雰囲気の温度を調整可能な任意の構成を有しうる。上述の各実施形態の温調部は、制御部２２の制御下で、処理チャンバー３１の区画壁部３５の温度を調整することで処理チャンバー３１内の雰囲気温度を調整するが、他の方法で処理チャンバー３１内の雰囲気温度を調整してもよい。

温調部は、例えば、制御部２２の制御下で、基板Ｗを介して処理室３２の雰囲気の温度を調整してもよい。すなわち温調部が、載置台４１上の基板Ｗを加熱及び／又は冷却することで、当該基板Ｗにより処理室３２の雰囲気を加熱及び／又は冷却してもよい。

そのような温調部の構成は限定されず、温調部による基板Ｗの温度を調整する方法も限定されない。一例として、保持部４０に設けられる温調部６７（図２参照）により、載置台４１上の基板Ｗを加熱及び／又は冷却することで、当該基板Ｗにより処理室３２の雰囲気を加熱及び／又は冷却することが可能である。

また上述の実施形態及び変形例の温調部を組み合わせて用いることで、処理チャンバー３１内（処理室３２及び／又は排気室３３）の雰囲気の温度が調整されてもよい。例えば、処理チャンバー３１の区画壁部３５の内部に設けられる内部温調器（図４Ａ～図５参照）と、区画壁部３５の外部に設けられる外部温調器（図６及び図７参照）との両方によって、処理チャンバー３１内の雰囲気温度を調整してもよい。また内部温調器及び／又は外部温調器に対し、基板Ｗの温度を調整する装置（図２に示す温調部６７参照）を組み合わせて用いることで、処理チャンバー３１内の雰囲気温度を調整してもよい。

また上述の基板洗浄装置３０の装置構成は、基板Ｗの洗浄以外の処理を行う基板処理装置に対しても応用可能である。

本明細書で開示されている実施形態及び変形例はすべての点で例示に過ぎず限定的には解釈されないことに留意されるべきである。上述の実施形態及び変形例は、添付の特許請求の範囲及びその趣旨を逸脱することなく、様々な形態での省略、置換及び変更が可能である。例えば上述の実施形態及び変形例が部分的に又は全体的に組み合わされてもよく、また上述以外の実施形態が上述の実施形態又は変形例と部分的に又は全体的に組み合わされてもよい。

また上述の技術的思想を具現化する技術的カテゴリーは限定されない。例えば上述の装置が他の装置に応用されてもよい。また上述の方法に含まれる１又は複数の手順（ステップ）をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムによって、上述の技術的思想が具現化されてもよい。またそのようなコンピュータプログラムが記録されたコンピュータが読み取り可能な非一時的（non-transitory）な記録媒体によって、上述の技術的思想が具現化されてもよい。

３０基板洗浄装置
３１処理チャンバー
３２処理室
３３排気室
３６ガス供給部
６０冷媒流路
６５外部温調器
６５ａ冷却部
６５ｂ加熱部
Ｗ基板

Claims

処理室と、前記処理室に接続する排気室とを有し、減圧された雰囲気の前記処理室に基板を収容する処理チャンバーと、
前記処理室の雰囲気よりも高い圧力を有するガスを、前記処理室における前記基板に吹き付けるガス供給部と、
前記処理室の雰囲気が、前記基板の近傍から前記排気室に向かって徐々に温度が低下する温度分布を持つように、前記処理室及び前記排気室のうちの少なくともいずれか一方の雰囲気の温度を調整する温調部と、
を備える基板処理装置。
前記温調部は、熱泳動により、前記処理室におけるパーティクルの前記排気室への移動を促す請求項１に記載の基板処理装置。
前記処理室の雰囲気の温度は、前記基板の温度以下である請求項１又は２に記載の基板処理装置。
前記ガス供給部は、ガスのクラスターを前記基板に吹き付ける請求項１～３のいずれか一項に記載の基板処理装置。
前記処理室において前記基板を回転可能に保持する保持部を備える請求項１～４のいずれか一項に記載の基板処理装置。
前記処理チャンバーは、前記処理室及び前記排気室を区画する区画壁部を有し、
前記温調部は、前記区画壁部を介して、前記雰囲気の温度を調整する請求項１～５のいずれか一項に記載の基板処理装置。
前記温調部は、前記区画壁部を介して前記雰囲気を冷却する冷却部を有する請求項６に記載の基板処理装置。
前記温調部は、前記区画壁部を介して前記雰囲気を加熱する加熱部を有する請求項６に記載の基板処理装置。
前記温調部は、前記区画壁部の内部に設けられる内部温調器を有する請求項６～８のいずれか一項に記載の基板処理装置。
前記内部温調器は、前記区画壁部の内部において延びる冷媒流路を有し、前記排気室から相対的に近い位置で前記冷媒流路に冷媒流体が流入し、前記排気室から相対的に遠い位置で前記冷媒流路から前記冷媒流体が流出する請求項９に記載の基板処理装置。
前記内部温調器は、前記区画壁部の内部において、前記排気室から相対的に近い位置に設けられる第１冷媒流路と、前記排気室から相対的に遠い位置において前記第１冷媒流路とは独立して設けられる第２冷媒流路と、を有し、
前記第１冷媒流路に流入する冷媒流体の温度は、前記第２冷媒流路に流入する冷媒流体の温度よりも低い請求項９に記載の基板処理装置。
前記温調部は、前記区画壁部の外部に設けられる外部温調器を有する請求項６～８のいずれか一項に記載の基板処理装置。
前記排気室は、前記処理室の下方に位置し、
前記区画壁部は、前記排気室を区画する排気壁部と、前記処理室の側方で前記処理室を区画する処理側壁部と、前記処理室の上方で前記処理室を区画する処理天井壁部と、を有し、
前記温調部は、前記排気壁部の温度を前記処理側壁部の温度よりも低くし、且つ、前記処理側壁部の温度を前記処理天井壁部の温度よりも低くする請求項６～１２のいずれか一項に記載の基板処理装置。
前記温調部は、前記基板を介して、前記処理室の雰囲気の温度を調整する請求項１～１３のいずれか一項に記載の基板処理装置。
排気室に接続する処理室の減圧された雰囲気が、前記処理室における基板の近傍から前記排気室に向かって徐々に温度が低下する温度分布を持つように、前記処理室及び前記排気室のうちの少なくともいずれか一方の雰囲気の温度を調整する工程と、
前記処理室の雰囲気よりも高い圧力を有するガスを、前記処理室における前記基板に吹き付ける工程と、を含む基板処理方法。