JP2828891B2 - 表面洗浄方法および表面洗浄装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、洗浄方法および洗浄装
置に関し、特に半導体ウエハのごとき平板の表面を洗浄
するのに適した洗浄方法および洗浄装置に関する。

【０００２】ＬＳＩ製造工程における半導体ウエハの表
面上やＬＣＤあるいは太陽電池等の表面上の微粒子や汚
れは、最終製品の歩留りを大きく低下させる。このた
め、ウエハの表面洗浄が極めて重要である。なお、洗浄
に伴って環境破壊を生じさせないことも重要である。

【０００３】

【従来の技術】従来より種々の表面洗浄方法が提案され
ている。半導体ウエハの表面洗浄に用いられる表面洗浄
方法を概略的に以下に説明する。

【０００４】化学洗浄または溶剤洗浄 表面の汚れを化学反応もしくは溶解によって除去する方
法である。水、酸、有機溶媒、フレオン等が用いられる
が、除去すべき汚れに対して有効な薬剤を選択する必要
がある。超音波洗浄と組み合わせることにより、物理的
洗浄力を増大させることもできる。洗浄後の表面に汚れ
を残さないためには、高純度の薬剤を使用する必要があ
る。

【０００５】水は、高純度が得易く、大量に使用するこ
ともできるが、表面に水が残ると、その後の汚染原因と
なる。また、水によって溶解することのできる汚れの種
類は限られている。

【０００６】その他の有用な溶剤は、使用後廃棄すると
環境破壊を生じさせるものが多い。環境破壊を防止する
ため循環使用する場合は、循環液の再精製が困難であ
り、高価なものとなる。また、同一薬剤を用いて洗浄を
繰り返し、薬剤中に汚染物が累積すると、洗浄表面にこ
の汚染物が付着することとなり、製品不良を起こしてし
まう。

【０００７】氷微粒子吹き付け 氷の微粒子を表面に吹き付け、表面上の微粒子および汚
れを除去する方法である。しかしながら、現在作成でき
る氷の微粒子の径は、十分小さくすることができず、１
μｍ以下の微粒子の除去が困難である。

【０００８】ＣＯ₂ 微粒子吹き付け ドライアイスの微粒子を表面に吹き付け、表面上の微粒
子および汚れを除去する方法である。しかしながら、炭
酸ガス中から炭化水素化合物を極低濃度まで除去するこ
とは極めて困難であり、ＣＯ₂ を冷却して吹き付ける
と、炭化水素化合物が凝縮し、洗浄表面に固着してしま
う。また、ＣＯ₂ もＣの汚染源となる。

【０００９】ガス噴射 ガスを固体表面に吹き付け、固体表面を洗浄する方法で
ある。しかしながら、固体表面上にはガス流速が極めて
遅い境界層が形成されてしまい、このような遅いガス流
速によっては微粒子を除去する力が弱い。したがって、
１μｍ以下の微粒子の除去は困難である。なお、粒子の
表面付着力は直径に比例し、ガス流が粒子に与える除去
力は粒子の直径の二乗に比例する。

【００１０】極低温アルゴンガス吹き付け アルゴンガスまたはアルゴンガスを含む混合ガスを極低
温にし、表面に吹き付ける方法である。ノズルから真空
容器中にガスを開放することにより、ガスは急激に断熱
膨張し、その温度を低下させる。温度低下の結果、固体
アルゴンが形成され、固体アルゴン微粒子が表面上に衝
突する。

【００１１】たとえば、加圧状態でのアルゴンを含むガ
スを、その圧力でのアルゴンガスの液化点よりも高い温
度まで冷却し、ノズルから真空容器中に吹き出すことに
より、気体アルゴンを固体アルゴンに変化させる方法が
提案されている。

【００１２】アルゴンよりも高い液化温度を有する不純
物は予め液化させて除去することもできる。しかしなが
ら、この方法によって得られる固体アルゴン微粒子の数
は少量であり、洗浄能力が弱い。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】アルゴンは不活性元素
であり、固体表面に付着しても悪影響を与えることは極
めて少ない。また、アルゴンの固化温度は比較的高温で
あり、冷却によって固体アルゴンを得ることも比較的容
易である。

【００１４】しかしながら、固体アルゴンの微粒子を用
いた実用的な洗浄技術は未だ開発されておらず、高い洗
浄能力を得ることができない。本発明の目的は、アルゴ
ンを用い、実用的な洗浄能力を有する洗浄方法および洗
浄装置を提供することである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の表面洗浄方法
は、アルゴン液を含む流体をノズル装置から減圧雰囲気
中に吹き出すことによって膨張させ、前記アルゴン液の
少なくとも一部を固化させてアルゴン微粒子とするアル
ゴン微粒子形成工程と、前記アルゴン微粒子を含む流体
を被洗浄表面に噴射させる噴射工程とを含む。

【００１６】さらに、前記アルゴン微粒子形成工程の前
に、アルゴンガスを含むガスを、その圧力でのアルゴン
ガスの液化点以下に冷却し、アルゴン液を形成する冷却
工程を含んでもよい。

【００１７】

【作用】アルゴンの液を含むガスをノズルから吹き出す
ことによって膨張させ、断熱膨張等を行なわせると、急
激に温度を低下させることができ、アルゴン液の少なく
とも一部を固化させることができる。

【００１８】このように形成させたアルゴンの微粒子を
被洗浄表面に噴射させれば、表面を有効に洗浄すること
ができる。アルゴンを含むガスをその圧力でのアルゴン
ガスの液化点以下に冷却することにより、ガス中にアル
ゴン液を形成することができる。

【００１９】アルゴン微粒子を用いて被洗浄物を洗浄す
ることにより、洗浄による新たな汚染を防止することが
できる。また、洗浄によって環境汚染を生じることを防
止することができる。

【００２０】

【実施例】図１に、本発明の第１の実施例による表面洗
浄方法を実施するための洗浄装置を示す。

【００２１】アルゴン（Ａｒ）ガスのボンベ１および窒
素（Ｎ₂ ）ガスのボンベ２は、それぞれ圧力調整弁３、
４を介して合流点２０に配管で接続される。合流点２０
で混合されたＡｒ＋Ｎ₂ 混合ガスは、配管２１を介して
フィルタ５に供給され、ガス中の粒子が除去される。

【００２２】粒子の除去された混合ガスは、配管２２を
介して冷却器（または熱交換器）６で冷却され、ノズル
装置１０から真空容器１１内に吹き出される。冷却器６
から出力された混合ガスの圧力および温度は、圧力計８
および温度計７で測定され、その測定結果は電気信号の
形で温度制御装置９に送られる。

【００２３】温度制御装置９は、冷却器６の到達冷却温
度がその圧力でのアルゴンガスの液化点以下になるよう
に冷却器６を制御する。図２は、アルゴンガスの液化温
度および固化温度を示すグラフである。図中、横軸はエ
ントロピをジュール／モル・Ｋで示し、縦軸は温度を絶
対温度Ｋで示す。図中、Ｇは気相、 Ｌは液相、Ｓは固
相を示す。曲線ａは液化温度（気体液体界面）を示し、
点線ｂは固化温度（液体固体界面）、点Ｐはアルゴンの
三重点を示す。

【００２４】図１に示す温度制御装置９は、入力される
圧力信号および温度信号に基づいて、冷却器６の出口ガ
ス温度が図２に示すようなその圧力でのアルゴンガスの
液化温度以下になるように制御する。

【００２５】したがって、混合ガス中のアルゴンガスの
一部または全部は冷却されて液化し、微細液滴を形成す
る。混合ガス中の窒素ガス濃度は、２〜７０モル％とす
ることが好ましい。窒素ガスは、アルゴンガスよりも比
熱が大きいため、窒素ガスの濃度を高くするとガス冷却
のために必要な熱量が多くなり、好ましくないからであ
る。また、窒素の液化温度はアルゴンよりも低いため、
少しでも窒素ガスを含むことにより、冷却しすぎた場合
でもキャリアガスを気体の状態で残すことができる。

【００２６】ノズル装置１０から真空容器１１内に混合
ガスを吹き出すことにより、混合ガスの圧力は急激に低
下し、断熱膨張を行なう。このため、混合ガスの温度は
急激に低下し、微細液滴は少なくとも表面が固化したア
ルゴンの微粒子に変化する。

【００２７】このようにして、多量のアルゴン微粒子を
含む流体が被洗浄物１２表面に噴射される。このため、
被洗浄物１２表面はアルゴンの微粒子により効率的に洗
浄される。

【００２８】なお、真空容器１１は、流量調整弁１３を
介して真空排気装置に接続されている。また、真空容器
１１には圧力計１４が接続されており、圧力計１４で検
出した圧力を表す信号は、圧力制御器１５に供給され
る。

【００２９】圧力制御器１５は、検出した圧力に基づい
て流量調整弁１３を制御する。このように、流量調整弁
１３、圧力計１４及び圧力制御器１５を含む真空排気手
段１８によって、真空容器１１内が所定の圧力に保たれ
る。

【００３０】なお、真空容器１１内の圧力は、絶対圧で
０．２気圧以上０．７気圧以下になるように圧力調整弁
１３を制御することが好ましい。さらに好ましくは、ア
ルゴンの三重点（０．６８気圧）以下の圧力になるよう
に制御するのがよい。

【００３１】また、ノズル装置１０内の圧力は、真空容
器１１内の圧力との関係によって適正値が決まり、絶対
圧で３気圧−７気圧の気圧が好ましい。ノズル装置１０
内と真空容器１１内の圧力差が少ない場合は、高い洗浄
効果が得られない。圧力差を徐々に大きくすると洗浄効
果が増加する。さらに大きくすると、ノズル装置１０か
ら吹き出されたアルゴン微粒子が真空容器１１内に拡が
って浮遊した状態になり、洗浄効果は減少する。

【００３２】これは、以下のように推察される。圧力差
が少ない場合には、混合ガスの断熱膨張量が少ない。こ
のため、アルゴン微細液滴が固化せず液滴の状態で洗浄
表面に衝突すると考えられる。この時の洗浄能力は低
い。また、圧力差が大きすぎる場合には、混合ガスの断
熱膨張量が大きくなり、混合ガスの温度が大きく低下す
る。このため、アルゴン微細液滴のほとんど中心部まで
固化して固体粒子となり、洗浄表面に衝突した際に弾性
的に反射すると考えられる。この時も洗浄能力は低い。

【００３３】圧力差が適切な場合は、アルゴン微細液滴
の表面のみが固化し、内部は液相状態のままであると考
えられる。アルゴン微粒子の表面のみが固化し、殻状に
なっている場合には、洗浄表面に衝突した際に殻が割れ
るため、弾性的に反射することがない。そのため、洗浄
効果が向上するものと考えられる。

【００３４】なお、真空容器１１内の圧力がアルゴンの
三重点以下であれば、アルゴンは液相で存在し得ないた
め、少なくともアルゴン微細液滴の表面が固化する。真
空容器１１内の圧力をアルゴンの三重点以下とすること
により、制御性よくアルゴン微細液滴を殻状のアルゴン
微粒子とすることができる。

【００３５】なお、ガスを系に導入する前には、配管２
１に接続された弁１７を通してシステム内の雰囲気を真
空排気し、不純物ガスの混合を防止することが望まし
い。また、装置運転停止後は、弁１６を開き、混合ガス
をベントすることが好ましい。

【００３６】なお、ノズル装置１０上流側における圧力
はほぼ一定に保持されるため、圧力計８は冷却器６の上
流側に設けてもよい。アルゴンガスと窒素ガスの混合ガ
スを用い、アルゴンガスを液化して微細液滴を窒素ガス
または混合ガス中に浮遊させる場合を説明したが、アル
ゴンガスのみを用いることも可能である。

【００３７】この場合、ガスが冷却器６を通過する際、
アルゴンガスの一部が微細液滴に変化し、残余の気体ア
ルゴンガス中に浮遊する状態とすればよい。したがっ
て、洗浄用ガスとしては数％〜１００％のアルゴンガス
を用いることができる。

【００３８】また、真空容器１１内で被洗浄物１２を加
熱してもよい。アルゴンの微細液滴を含むガスがノズル
装置１０を通って噴射することにより、微細液滴の少な
くとも表面は固化して被洗浄物１２を衝撃するが、被洗
浄物の温度がある程度以上高ければ、被洗浄物表面に付
着したアルゴン微粒子または液滴は急激に蒸発する。

【００３９】このように、粒子のサンドブラスト効果と
気化による洗浄作用を併用することもできる。また、ア
ルゴンガス濃度、圧力、冷却能力、冷却温度等を調整す
ることにより、アルゴン微粒子の径を制御することも可
能である。

【００４０】上記第１の実施例では、冷却器を１段設け
る場合について説明したが、冷却器を２段以上の構成と
してもよい。まず１段目の冷却器で不純物ガスを液化等
して、次に２段目の冷却器でアルゴンの液化を行い、不
純物を除去することができる。

【００４１】また、上記第１の実施例では、アルゴンガ
スを冷却してアルゴン液滴を形成する場合について説明
したが、アルゴンの発生源として液体アルゴンを使用し
てもよい。

【００４２】図３は、液体アルゴンを使用したアルゴン
発生源の例を示す。断熱容器３４に液体アルゴン３５が
収容されている。容器３４には、上面から配管３７が挿
入され、その先端は液体アルゴン３５に浸漬されてい
る。配管３７は、容器３４の外部で二股に分岐し、一方
は配管４０を介して図１に示すノズル装置１０に接続さ
れている。また、他方は、バルブを有する配管３８に接
続されており、窒素ガスを導入することができる。

【００４３】容器３４の上部には、加圧用配管３６が開
口している。容器３４内は、加圧用配管３６によって、
または液体アルゴン３５自体の蒸気圧によって加圧され
る。このため、液体アルゴン３５は、配管３７及び配管
４０を経由してノズル装置１０に供給される。このと
き、液体アルゴンは途中で加温され、一部は気化しアル
ゴンガス中にアルゴンの液滴が浮遊した状態になる。

【００４４】配管４０の周囲に加熱手段３９を設け、ア
ルゴンガス及び液体アルゴンを積極的に加熱してもよ
い。加熱量を調整することにより、アルゴンの気化量を
制御することができる。

【００４５】次に、図４〜図９を参照して、ノズル装置
等の詳細について説明する。図４に、真空容器１１内の
基本構成を示す。真空容器１１内には、複数のノズル２
３ａ〜２３ｄを備えたノズル装置１０ａが設けられ、ノ
ズルに対向して半導体ウエハ等の被洗浄物１２を載置す
る駆動機構２４が設けられている。駆動機構２４は、複
数のノズル２３ａ〜２３ｄの配列方向であるｘ方向およ
びそれに垂直な方向であるｙ方向に駆動可能である。

【００４６】駆動機構２４によって被洗浄物１２をｘ方
向に高速に往復駆動し、ｙ方向にゆっくりと駆動する
と、図中ジグザグの矢印で概略的に示すように、アルゴ
ン微粒子による軌跡２５が形成され、被洗浄物全表面が
洗浄できる。

【００４７】以下、ノズル装置及び駆動機構の各部をよ
り詳細に説明する。図５Ａ、図５Ｂは、ノズル装置を説
明するための図である。図５Ａはその構成を斜視図で示
す。

【００４８】ノズル装置１０は、複数のノズル２３を有
しており、ガス配管によって冷却アルゴンガス源に接続
される。ノズル２３の数は、冷却アルゴンガス源の供給
能力等によって選択する。

【００４９】図５Ｂは、複数のノズルからアルゴンガス
を吹き出した時の噴出ガス流の様子を示す。ノズルから
吹き出した噴出ガス流２６は、進行に伴って拡がるが、
隣接する噴出ガス流２６間には間隙が存在する。

【００５０】もし、図５Ａに示すようなノズル装置を用
い、被洗浄物をノズル配列方向と直角方向に駆動する
と、被洗浄物表面において複数のストライプ状領域が洗
浄できるが、各ストライプ間の領域は洗浄されないまま
残ってしまう。

【００５１】全表面を一度に洗浄するために、ノズルの
数を増大させ、被洗浄物を一方向に駆動した時に全表面
が洗浄されるようにすることも不可能ではない。しか
し、このような構成とすると、アルゴンガスの総吹き出
し量が極めて多量となり、装置全体を大掛かりなものと
してしまう。

【００５２】本構成においては、図５Ａに示すように離
隔的に配置された複数のノズルを用い、ｘ方向に高速に
往復駆動可能であり、ｙ方向に低速駆動可能である駆動
機構を用い、ｘ方向の高速往復駆動を組み合わせること
によって被洗浄物全表面を洗浄可能とする。

【００５３】図６は、他のノズル装置の例を示す。円筒
状のノズルヘッダ１０ｂの側面に、軸方向に沿って一列
に円形の穴が開けられている。この円形の穴に、例えば
外径が２ｍｍ、内径が０．２〜０．２５ｍｍの円筒状ノ
ズル２３がはめ込まれている。ノズルヘッダ１０ｂ及び
ノズル２３の内面には、メカノケミカル研磨が施されて
いる。

【００５４】ノズルヘッダ１０ｂの一端は密閉され、他
端からアルゴン微細液滴を含むガスが供給される。ノズ
ルヘッダ１０ｂ内に供給されたガス及びアルゴン微細液
滴は、ノズルヘッダ１０ｂ内外の圧力差によってノズル
２３から吹き出す。

【００５５】図７Ａ、図７Ｂは、駆動機構の例を示す。
図７Ａにおいて、真空容器１１からベローズ２７が延在
し、フランジ２８に接続されている。フランジ２８に
は、支持機構２９が固定されており、支持機構２９は外
部の駆動源によってｘ方向およびｙ方向に駆動される。
支持機構２９の先端部は、被洗浄物を載置できるように
テーブル状にされている。

【００５６】ノズル装置１０の複数のノズル２３からア
ルゴン微粒子を含む流体を噴出させつつ、支持機構２９
をｘ方向に高速に往復駆動し、ｙ方向にゆっくりと駆動
することにより、被洗浄物全面をアルゴン微粒子を含む
流体の噴出流で走査することができる。

【００５７】図７Ａは、支持機構２９とフランジ２８と
を固定し、フランジ２８と支持機構２９とを共にｘ、ｙ
方向に駆動する場合について説明したが、フランジ２８
をｙ方向に関して固定し、支持機構２９のみをｙ方向に
駆動する構成としてもよい。

【００５８】図７Ｂは、支持機構２９のみをｙ方向に駆
動するようにした場合のフランジ部分の断面図を示す。
図７Ｂに示すようにフランジ２８を支持機構２９が貫通
し、貫通部分は、Ｏリング３２ａ、３２ｂで密閉されて
いる。Ｏリング３２ａ、３２ｂはフランジ押さえ２８
ａ、２８ｂによって押さえつけられ、フランジ２８及び
支持機構２９に密着している。このようにして、真空容
器１１内の気密性を保持したままで支持機構２９をｙ方
向に駆動することができる。

【００５９】また、ｘ方向には、図７Ａの場合と同様
に、フランジ２８と支持機構２９とを共に駆動する。こ
のような構成にすることにより、ｙ方向に関してフラン
ジ２８を固定することができる。

【００６０】通常、ｘ方向の駆動幅はノズル間隔と同程
度であるのに対し、ｙ方向の駆動幅は、例えば６インチ
ウエハを洗浄する場合であれば約６インチ必要である。
図７Ｂに示す方法では、フランジ２８をｙ方向に駆動す
る必要がなく、駆動幅の少ないｘ方向のみの駆動でよ
い。このため、ベローズ２７の伸縮幅が少なくてすみ、
ベローズの信頼性が向上する。

【００６１】図７Ｃは、駆動機構の他の構成例を示す。
真空容器１１の一端には、気密を保ちつつ図７Ｂと同様
に、摺動可能にアーム３０が配置されており、アーム３
０は外部の駆動源によってｙ方向に駆動される。アーム
３０先端には、テーブル３１が往復回転運動可能に支持
されている。

【００６２】テーブル３１を高速に往復回転運動させつ
つ、アーム３０をゆっくりとｙ方向に駆動することによ
り、図７Ａとほぼ同様の機能を発生することができる。
なお、図７Ｃにおいて、ガス噴出機構は図示を省略し
た。

【００６３】図８は、駆動機構の他の構成例を示す。基
板ホルダ４１は、上部の突出した部分にアーム４２が固
定されており、アーム４２はリニアベアリング４３を介
してガイドフレーム４４に接続されている。したがっ
て、基板ホルダ４１は、リニアベアリング４３によって
ｘ方向に移動可能に支持されている。なお、アーム４２
の周囲にベローズ４６が配置されている。

【００６４】ガイドフレーム４４の左端と、アーム４２
の間にはばね４５が設けられており、アーム４２を右方
向に付勢している。ガイドフレーム４４上にプーリ４７
が結合され、ガイドフレーム４４上に他のプーリ４８が
結合され、ワイヤ４９がアーム４２の先端からプーリ４
７、４８を通って上方向に引き出されている。

【００６５】ワイヤ４９を上方向に引っ張ると、アーム
４２が左方向に付勢され、アーム４２を介して基板ホル
ダ４１が左方向に移動する。ワイヤ４９を緩めると、ば
ね４５の付勢力により、基板ホルダ４１は右方向に移動
する。

【００６６】ガイドフレーム４４には、さらに支持アー
ム５０が固定されており、支持アーム５０は他の駆動機
構によりｙ方向に駆動可能である。支持アーム５０をｙ
方向に駆動すると、基板ホルダ４１もｙ方向に駆動され
る。

【００６７】このように、支持アーム５０およびワイヤ
４９の駆動により、基板ホルダ４１はｘ方向およびｙ方
向に駆動可能となる。基板ホルダ４１上に、被洗浄物１
２を載置し、支持アーム５０でｙ方向にゆっくりと駆動
しつつ、ワイヤ４９を用いてｘ方向に高速に往復駆動さ
せることにより、図５Ａ、図５Ｂ及び図６に示したよう
なノズル装置により噴出される複数のアルゴン微粒子を
含む流体によって被洗浄物１２全表面を洗浄することが
できる。

【００６８】図９は、駆動機構の他の構成例を示す。基
板ホルダ４１、アーム４２、ばね４５、ベローズ４６
は、図８の構成と同様である。ガイドフレーム４４ａ
は、中空の支持アーム５０ａに接続され、その内部にカ
ム機構を備えたアーム５２を収容する。

【００６９】アーム４２には、ローラ５１が結合されて
おり、アーム５２のカムと係合している。ローラ５３お
よびブッシュ５４は、アーム５２のリニア駆動を補助す
る。支持アーム５０ａをｙ方向に駆動すると、基板ホル
ダ４１はｙ方向に駆動される。また、支持アーム５０ａ
内のアーム５２をｙ方向に往復駆動すると、カム機構を
介して基板ホルダ４１はｘ方向に往復駆動される。この
ようにして、ｘ方向およびｙ方向に駆動可能な基板支持
機構が実現される。

【００７０】ｘ方向およびｙ方向の駆動は、図４の軌跡
２５で示すように、ノズル２３から噴出するガス流が被
洗浄物表面でジグザグ状の軌跡を描くようにする。この
際、隣接するジグザグの軌跡が互いに接するか、部分的
に重複するようにｙ方向の駆動速度を調整する。

【００７１】さらに、隣接するノズルからの噴出ガス流
の軌跡も、ｘ方向で互いに接するか、一部重複するよう
に駆動幅を選択する。すなわち、図示の状態において、
ｘ方向の往復運動の駆動幅は、隣接するノズル間の距離
間隔と同等以上とすることが望ましい。

【００７２】なお、ｘ方向の駆動幅が、ノズル間間隔に
厳密に等しくなくても、ノズル間間隔からガス噴出流の
直径分を差し引いた間隔以上であれば連続的な洗浄面が
得られる。なお、この場合も本明細書においては、ノズ
ル間間隔と同等と呼ぶ。

【００７３】以上説明したように、ノズル装置に複数の
ノズルを設け、間隔をおいた噴出ガス流を形成すると共
に、被洗浄物を平面内の２方向に駆動する駆動機構を組
み合わせることにより、被洗浄物全表面を適当流量のガ
ス噴出流で洗浄することができる。

【００７４】次に、本発明の第２の実施例について説明
する。アルゴンの微粒子を含む極低温の流体を吹きつけ
られた被洗浄物は、表面が短時間の内に急速に冷却さ
れ、表面と内部の温度差による熱歪で損傷を受けること
がある。さらに、アルゴン微粒子吹きつけによる洗浄の
あとに被洗浄物をすぐに洗浄装置から取り出すと、低温
の被洗浄物表面に大気中の水分が結露、結霜して被洗浄
物を再汚染する。したがって、結露、結霜を防止するた
めには、洗浄後の低温状態の被洗浄物を常温状態にまで
時間をかけて昇温する必要がある。そのために、洗浄処
理の速度を低下させ生産性を落とすことになる。

【００７５】被洗浄物を下部からヒータのようなもので
加熱すると、被洗浄物が熱変形して反り返りの問題が発
生する。以下、上記問題点を解決するための第２の実施
例について説明する。

【００７６】図１０に、本発明の第２の実施例による洗
浄装置の基本構成を示す。アルゴンガスボンベ１及び窒
素ガスボンベ２から、フィルタ５、冷却器６を通して真
空容器１１内のノズル装置１０に至る構成、及び真空容
器１１内の駆動機構２４、被洗浄物１２、真空排気手段
１８の構成は図１に示す第１の実施例と同様である。

【００７７】窒素ガスのボンベ２にはもう一つの圧力調
整弁５５が配管により接続され、圧力調整弁５５から配
管５６を介してフィルタ５７に接続されている。フィル
タ５７では窒素ガス中の粒子が除去される。

【００７８】粒子の除去された窒素ガスは、配管５８を
介してもう一方のノズル装置６０から真空容器１１内に
吹き出される。窒素ガスの配管５８の近傍、または内部
にはヒータ装置５９が配置され、窒素ガスを加熱するこ
とができる。ノズル装置１０と６０の先端部は接近して
配置される。好ましくは、真空容器中で断熱膨張した後
の状態で室温程度以上となるようにヒータ装置５９で窒
素ガスを昇温する。

【００７９】ノズル装置１０からアルゴン混合ガスを真
空中に噴射しつつ、駆動機構２４によって被洗浄物１２
を図１０のｙ方向のノズル装置に近づく向きにゆっくり
と移動すると、ノズル装置１０からの極低温のアルゴン
微粒子が被洗浄物１２の表面をｙ方向に走査することに
なる。低温のアルゴン微粒子を含む流体が被洗浄物１２
の表面の汚染物を叩き飛ばして洗浄すると同時に被洗浄
物１２表面は低温に冷却される。

【００８０】被洗浄物１２表面の洗浄により冷却された
部分にノズル６０から窒素ガスが吹きつけられる。窒素
ガスは室温に近いか、あるいはヒータ装置５９により適
温に加熱されているので、冷却された被洗浄物１２表面
の温度は上昇する。好ましくは、室温程度まで昇温す
る。

【００８１】アルゴン微粒子による洗浄後すぐに窒素ガ
スで室温程度まで加温されるので、洗浄処理後にすぐに
真空容器１１の外部に被洗浄物１２を取り出しても、結
露、結霜することがない。また、温度差による熱歪で被
洗浄物１２が損傷されることも少ない。さらに、被洗浄
物全体をヒータで加熱するものではないので反りの問題
も少ない。

【００８２】図１１は、真空容器１１を上部よりみた洗
浄装置の構成を示す。ノズル装置１０には、ｘ方向に一
列に配列した複数のノズルが設けられている。ノズル装
置１０には冷却器６からＡｒ＋Ｎ₂ 混合ガスが供給され
る。その後ろ側に配置されたもう一つのノズル装置６０
にもｘ方向に一列に配列した複数のノズルが設けられて
いる。

【００８３】ノズル装置１０と６０のノズルは図１１の
ように交互に配置される。この配置は、冷却されたＡｒ
＋Ｎ₂ 混合ガス流と加温用Ｎ₂ ガス流を、なるべく相互
干渉させないために有効である。

【００８４】また、駆動機構２４によって被洗浄物１２
をｘ方向に高速に往復駆動し、ｙ方向のノズルに近づく
向きにゆっくりと駆動すると、図中ジグザグの矢印で概
略的に示すように、アルゴン微粒子および加温用ガス流
による軌跡２５が形成される。このため、被洗浄物全表
面がより均一に洗浄でき、冷却された表面を再び室温程
度まで昇温できる。また、被洗浄物１２は固定し、ノズ
ル装置１０及び６０側を駆動しても同様な効果が得られ
る。

【００８５】アルゴン混合ガスと加温用気体を、被洗浄
物に対して同一方向から吹き付ける場合を説明したが、
図１２に示すように、両ノズル装置からの吹き付け方向
を対向させてもよい。たとえば、図示のように、第１の
ノズル装置１０から吹き出すアルゴン混合ガス流６２
と、第２のノズル装置６０から吹き出す加温用ガス流６
３を右と左に対向させ、駆動機構を右から左に向けて駆
動する。

【００８６】被洗浄物１２表面は、初めに洗浄されて冷
却され、次に加温される。なお、以上の説明あるいは図
示したノズルの配置、ノズルの数は例示であって、制限
的なものではない。被洗浄物１２の形状や大きさなどに
よって、適宜選択、変更されるものである。また、加温
するための気体として窒素ガス以外にも不活性ガスのよ
うな他の気体を使用することも可能である。

【００８７】洗浄による冷却後加温する場合を説明した
が、加温後、洗浄を行ない、結果として被洗浄物表面
を、室温程度になるようにしてもよい。次に、本発明の
第３の実施例について説明する。

【００８８】半導体ウエハや液晶表示装置の基板など
は、その表面に微小な凹凸のパターンが形成されてい
る。たとえば、図２２Ａのように半導体ウエハ１００の
表面に形成された微小な溝１０１の中に汚染物１０２が
付着している場合、ノズル１０３からウエハ１００の表
面に向けてアルゴン微粒子１０４を吹き出しつつ、ウエ
ハ１００を図の矢印方向に移動したとする。

【００８９】すると、溝１０１のＡで示す部分の汚染物
はアルゴン微粒子により吹き飛ばされるが、Ｂで示す部
分は溝１０１の壁の影になってアルゴン微粒子１０４が
当たらない。

【００９０】また、図２２Ｂで示すような突起１０５が
ウエハ１００の表面に形成されている場合でも同様にノ
ズル１０３の吹き出し方向に対して突起１０５が影を作
る部分Ｃに付着した汚染物１０６は取り除くことが難し
い。以下、上記問題点を解決するための第３の実施例に
ついて説明する。

【００９１】図１３Ａ、図１３Ｂに、本発明の第３の実
施例による洗浄装置の真空容器１１内の基本構成を示
す。気密構造の真空容器１１は、真空ポンプのような排
気装置１８に接続されており、内部を排気することがで
きる。真空容器１１内には、複数のノズルが配列された
ノズル装置１０と、ノズル装置１０に対向して半導体ウ
エハ等の被洗浄物１２を載置する駆動機構２４が設けら
れている。駆動機構２４は、図のｙ方向およびｙ方向と
直交し複数のノズルの配列方向であるｘ方向（紙面に垂
直な方向）に駆動可能である。

【００９２】アルゴンガスの噴出ノズル装置１０は、開
閉バルブ６６ａ、６６ｂと二股配管６７とを介して、図
１に示す第１の実施例と同様のボンベ１、２、フィルタ
５及び冷却器６を含んで構成されるガス供給手段に接続
され、複数のノズルからアルゴン微粒子を含む流体を真
空中に噴射する。ノズル装置１０は図のように吹き出し
方向が紙面内で互いに交差するように配置された２方向
のノズル列１０ｃと１０ｄとを有する。

【００９３】図１４に図１３Ａ、図１３Ｂのノズル列１
０ｃ（１０ｄも同じ）をｙ方向から見た構成を示す。ノ
ズル列１０ｃ（１０ｄ）はｘ方向に複数のノズル６５が
配列されている。図１４のノズル装置の場合、ノズル６
５からのアルゴン微粒子の噴射方向はｙ方向から見た場
合被洗浄物１２に対してほぼ直角である。

【００９４】図１３Ａにおいて、開閉バルブ６６ｂを閉
じ、開閉バルブ６６ａを開けてノズル列１０ｃの複数の
ノズル６５からアルゴンガスを真空中に噴射しつつ、駆
動機構２４によって被洗浄物１２を図１３Ａのｙ₁ の向
きにゆっくりと移動すると、ノズル列１０ｃからのアル
ゴン微粒子が被洗浄物１２の全体にくまなく噴射される
ことになる。

【００９５】なお、アルゴンガス噴射流間に間隙が生じ
る時は、駆動機構２４をｘ方向に速く振動させ、ｙ方向
にゆっくり駆動してアルゴンガス噴射流が全面にゆき亘
るようにすればよい。

【００９６】被洗浄物１２をｙ₁ の向きに移動して全表
面をノズル列１０ｃで洗浄した後、開閉バルブ６６ａを
閉じ、代わりに開閉バルブ６６ｂを開けて、ノズル列１
０ｄからアルゴン微粒子を図１３Ｂで示すような方向に
噴射しつつ、駆動機構２４によって被洗浄物１２をｙ₂
の向きにゆっくりと移動すると、ノズル列１０ｄからの
アルゴン微粒子が被洗浄物１２の表面に噴射される。噴
射方向が断面図で交差する図１３Ａの工程と、図１３Ｂ
の工程を合わせると、溝等の凹凸部を含め、被洗浄物１
２の全表面がくまなく洗浄されることになる。

【００９７】図１５Ａは、被洗浄物１２の表面に形成さ
れた微細な溝６８内を図１３Ａ、図１３Ｂのノズル装置
で洗浄する場合の断面図である。この場合、相異なる方
向からアルゴン微粒子を吹き付けることにより、溝６８
内をアルゴン微粒子で洗浄して汚染物を残さず除去でき
る。

【００９８】図１５Ｂは、被洗浄物１２の表面に形成さ
れた突起６９を図１３Ａ、図１３Ｂのノズル装置で洗浄
する場合の断面図である。この場合も、相異なる方向か
らアルゴン微粒子を吹き付けることにより、突起６９の
周囲をアルゴン微粒子で洗浄して汚染物を残さず除去で
きる。

【００９９】汚染の程度が強い場合等には、被洗浄物１
２をｙ方向に往復運動させながらノズル１０ｃ、１０ｄ
を切替える工程を複数回繰り返せば洗浄効果を増すであ
ろう。

【０１００】図１６はノズル装置１０の他の実施例であ
る。この実施例ではノズル装置１０は一つのノズル列１
０ｅとノズル列の回転装置７０で構成される。回転装置
７０はステッピングモータのような駆動手段で配管とノ
ズル列１０ｅとを気密シールしつつ、ノズル列１０ｅを
矢印方向に回転可能な構成を有する。

【０１０１】図１６のノズル列１０ｅを用い、アルゴン
微粒子の噴射方向を可変にすることにより、図１３Ａ、
図１３Ｂと図１４で説明した実施例と同様な作用と効果
が得られるであろう。この実施例ではノズル列１０ｅの
角度を連続的に可変できるようにすれば、被洗浄物１２
の表面のパターン形状に応じてより適切な吹き出し角度
を得ることができる。さらに、アルゴン微粒子を吹き出
しつつノズル列１０ｅの方向を矢印方向にあおる動作を
可能とすれば、さらに効果的な洗浄が期待できる。

【０１０２】図１７にさらに他のノズル配置を有するノ
ズル装置１０の例を示す。図１４のノズル列ではノズル
６５の吹き出し方向がｙ方向からみて被洗浄物１２に対
して直角方向であったが、図１７のノズル列１０ｆでは
隣合うノズル７３と７４が一対となりそれぞれある角度
をもって向かい合って被洗浄物１２に吹き出すように構
成される。他のノズルも同様な対で構成される。この実
施例ではｙ方向に沿って垂直な面に対してもより効果的
に洗浄できる。

【０１０３】図１８Ａ、図１８Ｂは、駆動機構２４に被
洗浄物１２（例えば半導体ウエハ）が載せられた状態を
真空容器１１の上部より見た図である。被洗浄物１２を
ｙ方向に移動中にさらに駆動機構２４を図１８Ａで示す
ように被洗浄物１２の面内のある点Ｏを中心として約１
０°程度の回転角の範囲で回転させる。図１７の実施例
同様、ｙ方向に沿った垂直面等に対してより洗浄効果が
増す。なお、回転中心を被洗浄物面内に設ける代わりに
面外として搖動運動をさせても同様の効果が得られる。

【０１０４】また、被洗浄物１２をｙ方向に移動中に駆
動機構２４を図１８Ｂで示すようにｘ方向に小刻みに往
復運動させるとアルゴンガス流によって洗浄される面積
が増大し、洗浄効果が増し、被洗浄物の表面が均一に洗
浄できる。

【０１０５】以上の実施例の説明あるいは図示したノズ
ルの配置、ノズル径および数は、単なる主な例示であっ
て、限定的なものではなく、被洗浄物１２の形状や大き
さ、あるいは被洗浄物１２の表面の溝の寸法などによっ
て、適宜選定されるものであることを断っておく。

【０１０６】アルゴン微粒子を含む流体を被洗浄物表面
に噴射すると、被洗浄物表面は、アルゴンの微粒子によ
り洗浄されるが、同時にダメージも受ける可能性があ
る。被洗浄物表面を精密洗浄するためには、なるべくダ
メージを抑え、洗浄力を大きくすることが好ましい。そ
のためには、混合ガス中のＡｒガスの液化量を正確に制
御する必要がある。そのために、冷却された混合ガスの
温度を測定してこの温度が一定になるように混合ガスの
冷却量を制御する方法が考えられる。しかし、この方法
ではＡｒガスが液化する量を精密に制御することは以下
に述べる理由により困難である。

【０１０７】図１９Ａは、アルゴンの相図を示す。図中
横軸は、エントロピをジュール／モル・Ｋで示し、縦軸
は、温度を絶対温度Ｋで示す。図中曲線ａは液化温度
（気体液体界面）を示す。曲線ａの上側の領域は気相状
態、下側の領域は気相と液相の混合状態であることを示
す。曲線ｂ１、ｂ２、ｂ３はそれぞれ液化温度が約９５
Ｋ、１００Ｋ、１０５Ｋの圧力一定の場合の温度変化を
示す。

【０１０８】例えば、曲線ｂ１の場合、気体の状態で冷
却すると、アルゴンガスのエントロピが減少すると共
に、温度も低下し左下がりの曲線となる。曲線ｂ１が曲
線ａと交わる点で液化が始まる。この時の温度は約９５
Ｋである。さらに冷却するとエントロピは減少するが温
度は低下せず一定値を示す。これは、冷却作用が、気体
の温度低下ではなく、気相から液相への相変化として現
れるためである。曲線ｂ２、ｂ３の場合も液化温度及び
圧力が異なるだけで、温度変化に関しては同様の形状を
示す。

【０１０９】従って、Ａｒガスがその圧力での液化点に
達し、アルゴンの液滴化が開始された後は、アルゴンガ
スの温度は殆ど変化しない。そのため、アルゴンガスの
温度測定によって、混合ガス中のＡｒガスの液化量を検
出することは困難である。本発明は、上記問題点を解決
するため、冷却後のＡｒガスの温度の代わりに圧力を測
定して、混合ガス中のＡｒガスの液化量を制御するもの
である。

【０１１０】図２０は本発明の第４の実施例による洗浄
装置を示す。マスフローコントローラ９１、９２によっ
てそれぞれ一定流量に調整されたＡｒガス及びＮ₂ ガス
の混合ガスが配管２１を通してフィルタ５に供給され
る。フィルタ５によって粒子が除去されたガスは、配管
２２を介して二重管熱交換器７７に供給される。

【０１１１】二重管熱交換器７７には、配管８６から液
化窒素が供給されている。液化窒素は配管２２を介して
供給された混合ガスをＡｒガスのその圧力での液化点以
下に冷却し、一部または全部が気体になって配管８７を
介して排出される。配管８７には、フローコントローラ
８２が設けられており、排出される窒素ガス及び液化窒
素の流量を所望の値に調整することができる。

【０１１２】二重管熱交換器７７に供給された混合ガス
はＡｒガスのその圧力での液化点以下に冷却され、微細
液滴となって真空容器１１内に配置されたノズル装置１
０に供給される。このとき、二重管熱交換器７７とノズ
ル装置１０との間の配管は直線状であることが好まし
い。

【０１１３】屈曲部があると、内面の鏡面研磨、電解研
磨が困難となり、配管内面の凹凸からのパーティクル発
生を防止できないからである。また、屈曲部内面には、
多くの凹凸が発生し、パーティクル発生の原因となる。
ノズル装置１０には複数のノズルが設けられており、冷
却された混合ガスは、アルゴンの液滴と共にノズルから
真空容器１１内に吹き出される。

【０１１４】ノズル装置１０は、配管７５により真空容
器１１の外部の圧力計７８に接続されており、ノズル装
置１０内の圧力を測定することができる。また、配管７
５を通してノズル装置１０内に熱電対７６が挿入されて
おり、内部の温度を測定することができる。

【０１１５】ノズル装置１０の下方には、ウエハテーブ
ル７９が配置されている。ノズルから吹き出したアルゴ
ン微粒子を含む混合ガスは、ウエハテーブル７９の上に
載置された被洗浄物表面に噴射され、被洗浄物表面を洗
浄する。

【０１１６】真空容器１１は、配管８３及びオイルトラ
ップ８４を介して真空排気装置８５に接続されている。
これにより、真空容器１１内は、真空排気される。オイ
ルトラップ８４は真空排気装置８５からのオイルの逆流
を防止するためのものである。さらに、オイルの逆流を
減少させるために、ドライポンプを使用してもよい。

【０１１７】圧力計７８及び熱電対７６の測定結果は電
気信号の形で制御手段８１に送られる。制御手段８１
は、ノズル装置１０内部が所望の圧力になるように流量
調整手段８２の流量を調整する。

【０１１８】図１９Ｂは、ノズル装置１０内の温度と圧
力の変化の様子を示すグラフである。横軸は、時間を表
し、縦軸は温度及び圧力を表す。二重管熱交換器７７に
よって混合ガスを冷却すると、ノズル装置１０内の温度
は低下する。アルゴンのその圧力での液化点Ｔ０に達す
ると、その後は前述したように温度はほとんど低下しな
い。

【０１１９】圧力は、温度の低下と共に減少し、温度Ｔ
０の時の圧力Ｐ０に達する。さらに冷却すると、Ａｒガ
スの液化が始まるため、圧力の減少速度は速くなり、事
前に制御装置１１に与えられている所望の圧力Ｐ１に達
する。

【０１２０】制御手段８１は、ノズル装置１０内の圧力
がＰ１に達したことを検出すると、その後圧力が一定に
なるように、流量調整手段８２の流量を調整する。この
ときＰ０とＰ１との差は、Ａｒガスの液化量に対応して
いるため、この差分からＡｒガスの液化量を推定するこ
とができる。従って、圧力Ｐ１を所望の値に設定してお
くことにより、所望のＡｒガスを液化させることが可能
になる。また、液化量に応じて圧力は大きく変化するた
め、Ａｒガスの液化量を少ない誤差で制御することがで
きる。

【０１２１】Ａｒガスの液化量が一定であれば、ノズル
から吹き出した後のアルゴン微粒子も一定と考えられる
ため、所望の量のアルゴン微粒子を、被洗浄物表面に噴
射することができる。これによって、被洗浄物表面に与
えるダメージと洗浄力を適正な値に維持して洗浄を行う
ことができる。

【０１２２】図１９Ｂでは、混合ガスの流量を一定に
し、圧力の変化を検出して冷却量を調整する場合につい
て説明したが、圧力を所望の値に設定しておき、圧力を
一定に保ちつつ混合ガスの流量を増加させてもよい。

【０１２３】図１９Ｃは、ノズル装置内の圧力を一定に
保ちつつ流量を増加させた場合の混合ガスの冷却温度に
対する流量の変化を示す。横軸は混合ガスの冷却後の温
度を絶対温度Ｋで表し、縦軸はアルゴンガスと窒素ガス
との合計の冷却前の流量を単位ｓｌｍで表す。

【０１２４】流量を徐々に増加させると、ノズル装置１
０内の圧力が上昇する。圧力を一定に保つため、制御手
段８１による制御によって冷却量が増加し、混合ガスの
温度が下がる。このように、流量を徐々に増加させる
と、混合ガスの冷却後の温度が徐々に低下する。

【０１２５】混合ガスの冷却後の温度が、その圧力にお
けるアルゴンの液化点に達するとアルゴンの液化が始ま
る。この液化開始時点の混合ガスの温度及び流量は、ノ
ズル装置１０内の圧力、ノズルの形状等によって相違す
るが、本実施例の条件下では、混合ガスの温度は約１０
０Ｋ、流量は約２０リットル／ｍｉｎであった。

【０１２６】さらに流量を増加させると、制御手段８１
による制御によって冷却量が増加し、さらにアルゴンの
液滴化が進む。ただし、混合ガスの温度は、アルゴンの
液化温度でほぼ一定となる。従って、混合ガスがアルゴ
ンの液化点まで冷却されると、図１９Ｃに示すように混
合ガスの温度はほとんど低下せず流量のみが急激に増加
する。この増加分は、アルゴンの液化量に相当する。

【０１２７】このことから、洗浄を行っている時の混合
ガスの流量と、アルゴンの液化開始点における流量との
差からアルゴンの液化量を求めることができる。洗浄表
面に大きなダメージを与えることなく高い洗浄効果を得
るためには、洗浄時の混合ガスの流量をアルゴンの液化
開始点における流量の１．２〜４倍程度とすることが好
ましい。

【０１２８】上記実施例では、二重管熱交換器７７のＮ
₂ ガスの排気側の流量を変化させることにより、冷却量
を制御する方法について説明したが、他の方法で冷却量
を制御してもよい。例えば、液化窒素を供給するボンベ
の圧力を変化させて液化窒素の流量を変化させ、冷却量
を制御してもよい。

【０１２９】また、上記実施例では、冷却手段として液
化窒素を使用した二重管熱交換器を使用したが、その他
の冷却手段を使用してもよい。例えば、ギフォード・マ
クマホン冷凍機（ＧＭ冷凍機）、スターリング冷凍機、
ターボ冷凍機等のクライオシステムを使用してもよい。

【０１３０】図２１Ａ、図２１Ｂは、ＧＭ冷凍機を使用
した場合の、冷却手段を示す。図２１Ａは冷却手段の平
面図、図２１Ｂは側面図を示す。図２１Ａに示すよう
に、フィルタを通して粒子が除去されたＡｒガスとＮ₂
ガスの混合ガスが、配管２２の曲折点８８から供給され
る。配管２２の曲折点８８と真空容器１１の間の部分に
は、ＧＭ冷凍機の冷却板８９が熱伝導性よく接触されて
おり、周囲には、ヒータ９０が配置されている。屈曲点
８８からノズルに至る配管２２は直線状に配置されてい
る。図２０の実施例同様、直線状配管はパーティクル発
生防止に効果がある。なお、配管２２、冷却板８９、ヒ
ータ９０は、断熱のため真空容器９４内に配置されてい
る。

【０１３１】図２１Ｂに示すように、冷却板８９の下に
はＧＭ冷凍機９５ａ、９５ｂが配置されており、冷却板
を冷却することができる。なお、図２１Ｂでは、２台の
ＧＭ冷凍機を配管２２に対して直列に配置した場合を示
したが、十分な冷凍能力が得られるのであれば１台でも
よい。また、冷凍能力が十分でない場合には、図２０に
示す液化窒素による冷却を併用してもよい。

【０１３２】ヒータ９０は制御手段９３に接続されてお
り、制御手段９３によって発熱量が制御される。ヒータ
９０の発熱量を調整することにより、Ａｒガスの冷却量
を制御することができる。制御手段９１には、ノズル装
置内の圧力測定結果が電気信号の形で入力されており、
圧力が所望の値になるようにヒータ９０の発熱量を調整
する。

【０１３３】上記第１〜第４の実施例では、アルゴンを
含むガスを冷却し、または液体アルゴンを加熱してアル
ゴン微細液滴を形成する場合について説明したが、必ず
しも微細液滴とする必要はない。アルゴンを含むガスを
冷却することによってアルゴンを液化し、流体状の液体
アルゴンとしてもよい。また、液体アルゴンを加熱し、
一部を気化させ、残りのアルゴンを流体状の液体のまま
残してもよい。

【０１３４】ノズル装置内で流体状の液体アルゴンであ
っても、真空容器内に吹き出すことにより、液体アルゴ
ンは霧状の微細液滴となり、上記実施例と同様の効果を
得ることができる。

【０１３５】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。たとえば、
混合ガスとしてアルゴンガスとアルゴンよりも液化温度
の低い他の不活性ガスとの混合ガスを用いてもよい。

【０１３６】また、被洗浄物は、半導体ウエハに限ら
ず、プリント基板、光ディスク、磁気ディスク、液晶表
示装置のフラットパネルまたは太陽電池等を被洗浄物と
し、これらの製造工程における表面洗浄に用いることも
できる。

【０１３７】その他、種々の変更、改良、組み合わせ等
が可能なことは当業者に自明であろう。

【０１３８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
多量のアルゴン微粒子を含む流体を生成させ、高速で被
洗浄物表面に噴射することにより、被洗浄物表面を効率
的に洗浄することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例による表面洗浄方法を実
施するための洗浄装置の基本構成を示す概略図である。

【図２】アルゴンの相図である。

【図３】液体アルゴンからアルゴンガス及びアルゴン微
細液滴を発生するためのアルゴン発生源の概略断面図で
ある。

【図４】本発明の実施例による洗浄装置の真空容器内の
基本構成を示す概略図である。

【図５Ａ】ノズル装置の構成を示す斜視図である。

【図５Ｂ】ノズル装置からのガス吹き出しの様子を示す
正面図である。

【図６】ノズル装置の他の構成を示す断面図である。

【図７Ａ】駆動機構の構成例を示す概略図である。

【図７Ｂ】駆動機構の他の構成例のフランジ部を示す断
面図である。

【図７Ｃ】駆動機構のさらに他の構成例を示す概略図で
ある。

【図８】駆動機構のさらに他の構成例を示す概略図であ
る。

【図９】駆動機構のさらに他の構成例を示す概略図であ
る。

【図１０】本発明の第２の実施例による洗浄装置の基本
構成を示す概略図である。

【図１１】本発明の第２の実施例による洗浄装置の真空
容器の平面図である。

【図１２】洗浄用アルゴン混合ガスと加温用気体の他の
吹き付け態様を示す概略図である。

【図１３Ａ】本発明の第３の実施例による洗浄装置の真
空容器部分の基本構成を示す概略図である。

【図１３Ｂ】本発明の第３の実施例による洗浄装置の真
空容器部分の基本構成を示す概略図である。

【図１４】図１３Ａの洗浄装置のノズル装置及び駆動機
構の正面図である。

【図１５Ａ】本発明の第３の実施例による洗浄方法を説
明するための被洗浄物の拡大断面図である。

【図１５Ｂ】本発明の第３の実施例による洗浄方法を説
明するための被洗浄物の拡大断面図である。

【図１６】ノズル装置の実施例を示す概略斜視図であ
る。

【図１７】ノズル装置のさらに他の実施例を示す側面図
である。

【図１８Ａ】駆動機構の他の駆動型式を説明する概略平
面図である。

【図１８Ｂ】駆動機構のさらに他の駆動型式を説明する
概略平面図である。

【図１９Ａ】アルゴンの相図である。

【図１９Ｂ】ノズルヘッダ内の温度と圧力の時間変化を
示すグラフである。

【図１９Ｃ】アルゴンを含む混合ガスの冷却温度と流量
との関係を示すグラフである。

【図２０】本発明の第４の実施例による洗浄装置の基本
構成を示す概略図である。

【図２１Ａ】本発明の第４の実施例の他の構成例による
洗浄装置の冷却手段の概略平面図である。

【図２１Ｂ】本発明の第４の実施例の他の構成例による
洗浄装置の冷却手段の概略断面図である。

【図２２Ａ】ノズルの吹き出し方向が一方向に固定して
ある場合の洗浄を説明する被洗浄物の拡大断面図であ
る。

【図２２Ｂ】 ノズルの吹き出し方向が一方向に固定して
ある場合の洗浄を説明する被洗浄物の拡大断面図であ
る。

【符号の説明】

１、２ ボンベ ３、４ 圧力調整弁 ５ フィルタ ６ 冷却器 ７ 温度計 ８ 圧力計 ９ 温度制御装置 １０、１０ａ ノズル装置 １０ｂ ノズルヘッダ １０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆ ノズル列 １１ 真空容器 １２ 被洗浄物 １３ 流量調整弁 １４ 圧力計 １５ 圧力制御器 １６、１７ 弁 １８ 真空排気手段 ２０ 合流点 ２１、２２ 配管 ２３、２３ａ〜２３ｄ ノズル ２４ 駆動機構 ２５ 軌跡 ２６ 噴出ガス流 ２７ ベローズ ２８ フランジ ２８ａ、２８ｂ フランジ押さえ ２９ 支持機構 ３０ アーム ３１ テーブル ３２ａ、３２ｂ Ｏリング ３４ 容器 ３５ 液体アルゴン ３６ 加圧用配管 ３７、３８ 配管 ３９ 加熱手段 ４０ 配管 ４１ 基板ホルダ ４２ アーム ４３ リニアベアリング ４４、４４ａ ガイドフレーム ４５ ばね ４６ ベローズ ４７、４８ プーリ ４９ ワイヤ ５０、５０ａ 支持アーム ５１ ローラ ５２ カム機構を備えたアーム ５３ ローラ ５４ ブッシュ ５５ 圧力調整弁 ５６ 配管 ５７ フィルタ ５８ 配管 ５９ ヒータ装置 ６０ ノズル装置 ６２ アルゴン混合ガス流 ６３ 加温用ガス流 ６５ ノズル ６６ａ、６６ｂ バルブ ６７ 二股配管 ６８ 溝 ６９ 突起 ７０ 回転装置 ７３、７４ ノズル ７５ 配管 ７６ 熱電対 ７７ 二重管熱交換器 ７８ 圧力計 ７９ ウエハテーブル ８１ 制御手段 ８２ 流量調整手段 ８３ 配管 ８４ オイルトラップ ８５ 真空排気装置 ８６、８７ 配管 ８８ 曲折点 ８９ 冷却板 ９０ ヒータ ９１、９２ 流量調整手段 ９３ 制御手段 ９４ 真空容器 ９５ａ、９５ｂ ＧＭ冷凍機 １００ 半導体ウエハ １０１ 溝 １０２ 汚染物 １０３ ノズル １０４ アルゴン微粒子 １０５ 突起 １０６ 汚染物

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01L 21/304 B08B 3/10

Claims (13)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アルゴンガスを含むガスを、その圧力で
   のアルゴンガスの液化点以下に冷却し、アルゴン微細液
   滴を形成する工程と、 アルゴン微細液滴を含む流体をノズル装置から減圧雰囲
   気中に吹き出すことによって膨張させ、前記アルゴン微
   細液滴の少なくとも一部を固化させてアルゴン微粒子と
   するアルゴン微粒子形成工程と、 前記アルゴン微粒子を含む流体を被洗浄表面に噴射させ
   る噴射工程とを含む表面洗浄方法。
2. 【請求項２】 前記ノズル装置および被洗浄表面が真空
   容器中に配置されている請求項１記載の表面洗浄方法。
3. 【請求項３】 前記アルゴンを含むガスがアルゴンガス
   と窒素ガスとの混合ガスであり、窒素ガスの濃度は２〜
   ７０モル％である請求項１または２記載の表面洗浄方
   法。
4. 【請求項４】 前記真空容器中の圧力は、絶対圧で０．
   ２気圧以上０．７気圧以下である請求項２記載の表面洗
   浄方法。
5. 【請求項５】 前記ノズル装置内の前記アルゴンを含む
   ガスの圧力は、絶対圧で３気圧以上７気圧以下である請
   求項２記載の表面洗浄方法。
6. 【請求項６】 前記アルゴン微粒子は、表面が固相状態
   であり、内部が液相状態である請求項１記載の表面洗浄
   方法。
7. 【請求項７】 前記冷却工程は、 前記ノズル装置内の圧力を所定の圧力に保持しつつ、前
   記アルゴンを含むガスを冷却するとともに、前記アルゴ
   ンを含むガスのモル流量を徐々に増加し、該モル流量が
   急激に増加し始める時点における第１のモル流量を測定
   する工程と、 前記ノズル装置内の圧力を所定の圧力に保持しつつ、前
   記アルゴンを含むガスを冷却するとともに、該モル流量
   をさらに増加し、該モル流量が所定の第２のモル流量に
   なるように、前記アルゴンガスの冷却量及び該モル流量
   を調整する工程とを含む請求項１記載の表面洗浄方法。
8. 【請求項８】 前記ノズル装置内の圧力は、絶対圧で３
   気圧以上７気圧以下である請求項７記載の表面洗浄方
   法。
9. 【請求項９】 前記第２のモル流量は、前記第１のモル
   流量の１．２倍以上４倍以下である請求項７記載の表面
   洗浄方法。
10. 【請求項１０】 アルゴンを含むガスを供給するための
    ガス供給手段と、 前記ガスをその圧力におけるアルゴンの液化点以下まで
    冷却し、アルゴン液を形成する冷却手段であって、冷却
    量を調節することができる前記冷却手段と、 前記冷却手段により冷却された アルゴン液を含むガスが
    供給され、前記アルゴン液を含むガスを噴出するための
    複数のノズルが設けられているノズル装置と、 前記ノズル装置のガス吹き出し方向に被洗浄物を支持す
    るための被洗浄物支持手段と、 前記ノズル装置および前記被洗浄物支持手段を収容する
    気密容器と、 前記気密容器内を排気できる排気手段とを含む表面洗浄
    装置。
11. 【請求項１１】 前記冷却手段が、前記ノズル装置内の
    圧力を検出し、検出された圧力に基づいて冷却量を調節
    する請求項１０に記載の表面洗浄装置。
12. 【請求項１２】 窒素ガスの濃度が２〜７０モル％であ
    るアルゴンガスと窒素ガスとの混合ガスを、その圧力で
    のアルゴンガスの液化点以下に冷却し、アルゴン液を形
    成する工程と、 前記アルゴン液を含む前記混合ガスを、ノズル装置から
    減圧雰囲気中に吹き出すことによって膨張させ、前記ア
    ルゴン液の少なくとも一部を固化させてアルゴン微粒子
    とする工程と、 前記アルゴン微粒子を含む流体を被洗浄表面に衝突させ
    る工程とを含む表面洗浄方法。
13. 【請求項１３】 アルゴン液を含む液体をノズル装置か
    ら減圧雰囲気中に吹き出すことによって膨張させ、前記
    アルゴン液の少なくとも一部を固化させて、表面が固相
    状態であり、内部が液相状態であるアルゴン微粒子とす
    る工程と、 前記アルゴン微粒子を含む流体を被洗浄表面に衝突させ
    る工程とを有する表面洗浄方法。