JP3504023B2 - 洗浄装置および洗浄方法 - Google Patents

洗浄装置および洗浄方法

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    • Y10S134/902—Semiconductor wafer

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、一般に洗浄装置に関
するものであり、より特定的には、基板の上に付着して
いる汚染物を除去する洗浄装置に関する。この発明は、
また基板の上に付着している汚染物を除去する洗浄方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】ウェハの上にＣＶＤ法またはスパッタ法
により膜を形成するとその表面にパーティクル状の汚染
物が付着する。また、レジストの残渣が、ウェハの表面
に付着することがある。これらの汚染物を除去する方法
として、高圧ジェット水洗浄、メガソニック流水洗浄お
よびアイススクラバ洗浄等が提案されている。
【０００３】図１５は、高圧ジェット水洗浄と呼ばれる
従来の洗浄法を実現する装置の概念図である。
【０００４】当該装置は、液加圧器３と、噴出ノズル４
と、ウェハ１を支持して、これを回転させるステージ２
と、を備える。この洗浄方法においては、まず、液加圧
器３によって圧縮された純水等の液が、噴出ノズル４よ
り、ウェハ１の表面に向けて連続的に高速噴出される。
高速噴出された液がウェハ１の表面へ衝突することによ
って、ウェハ１の表面に付着している汚染物粒子が除去
され、洗浄が行なわれる。ウェハ１を、ステージ２を回
転させることによって、回転させ、かつ噴出ノズル４を
移動させることによって、ウェハ１の表面全面が洗浄さ
れる。
【０００５】この方法では、図１６を参照して、噴出ノ
ズル４から高速噴出された液は、液の柱２０となって、
ウェハ１の表面に衝突する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】この方法の問題点は、
次のとおりである。すなわち、多量の純水等の液が、高
速でウェハ１の表面に衝突するので、ウェハ１の表面に
静電気が発生し、ひいてはウェハ１の表面に形成されて
いるデバイスにダメージを与えてしまうという問題点が
ある。このダメージの低減対策として、純水中にＣＯ2
ガス等を混入させて、純水の比抵抗を下げ、ひいては、
ウェハ１の表面に発生する静電気を低減させる方法もあ
るが、完全ではない。また、この方法によるもう１つの
問題点は、１μｍ以下の微小異物（パーティクル）を十
分に除去できないということである。
【０００７】図１７は、メガソニック流水洗浄と呼ばれ
る従来の洗浄方法を示す模式図である。洗浄装置は、ウ
ェハ１を回転させるステージ２と、純水等の液に１．５
ＭＨｚ程度の高周波を印加して、これを放出するノズル
５とを備える。この洗浄方法においては、ノズル５によ
って垂直方向に純水を高周波振動させ、これをウェハ１
へ向けて放出することによって、ウェハ１の洗浄を行な
う。この方法の問題点は、次のとおりである。
【０００８】すなわち、高圧ジェット水洗浄と同様、１
μｍ以下の微小異物（パーティクル）を十分に除去でき
ない点である。また、ステージ２の回転を速くすること
で、洗浄効果が多少高まる。しかし、この場合、ウェハ
１の周辺部では洗浄効果が大きいが、ウェハ１の中央部
では洗浄効果が小さい。そのため、ウェハ１面内に洗浄
むらが生じるという問題点もあった。さらに、ウェハ１
の表面に形成されたデバイスの微細パターンを破壊する
という問題点もあった。デバイスの破壊と洗浄効果との
間には、相関関係が認められている。この洗浄方法で
は、デバイスの破壊および洗浄効果を制御するパラメー
タとして、印加する高周波の周波数および出力、ステー
ジ２の回転数、ノズル５とウェハ１との距離がある。し
かし、これらのパラメータの制御範囲が狭いため、これ
らを制御することが困難であった。
【０００９】図１８はアイススクラバ洗浄と呼ばれる従
来の洗浄方法を実現する装置の模式図である。当該洗浄
装置は、氷粒子を生成する製氷ホッパ６を備える。製氷
ホッパ６には被凍結液である純水を製氷ホッパ６内に供
給する供給スプレー７が設けられている。製氷ホッパ６
の底部には、氷粒子をウェハ１へ向けて噴出する噴出ノ
ズル８が設けられている。
【００１０】次に、動作について説明する。液体窒素等
の液化ガスを、製氷ホッパ６内へ供給する。純水等の被
凍結液を、供給スプレー７によって、製氷ホッパ６内に
微噴霧する。製氷ホッパ６内で生成した数μｍから数１
０μｍの氷粒子を、ガスイジェクタ方式の噴出ノズル８
からウェハ１へ向けて噴出すると、ウェハ１の表面の洗
浄が行なわれる。この洗浄方法は、上述の高圧ジェット
水洗浄やメガソニック流水洗浄と比べて、洗浄効果は高
い。しかしながら、洗浄力を決めている氷粒子の噴出速
度が、ガスイジェクタ方式の噴出ノズル８を用いている
ため、音速を超えることができず、洗浄力に限界があっ
た。また、氷粒子を形成するために、多量の液体窒素を
使用しているため、液体窒素の供給設備にイニシャルコ
ストが高くつき、またランニングコストも高いという問
題点があった。
【００１１】また上述のデバイスの破壊の問題は、氷粒
子の噴出速度を制御することによって、抑制され得る。
しかしながら、装置上の問題を考慮して、現状、氷粒子
の噴出速度は１００〜３３０ｍ／ｓｅｃの範囲内にしか
制御できず、制御幅が狭い。そのため、デバイスの破壊
を完全に抑制することができないという問題点があっ
た。
【００１２】また、このような洗浄における問題点は、
半導体ウェハのみならず液晶基板、フォトマスク等の基
板の上に付着している汚染物を除去する場合においても
生じていた。
【００１３】それゆえに、この発明の目的は、基板の表
面上に付着している汚染物を除去する洗浄装置を提供す
ることにある。
【００１４】この発明の他の目的は、基板の上に付着し
ている１μｍ以下の微小異物を除去することができるよ
うに改良された洗浄装置を提供することにある。
【００１５】この発明のさらに他の目的は、ランニング
コストの安い洗浄装置を提供することにある。
【００１６】この発明のさらに他の目的は、基板表面に
損傷を与えずに、基板の上に付着している汚染物粒子を
除去できるように改良された洗浄装置を提供することに
ある。
【００１７】この発明のさらに他の目的は、基板の上に
付着している汚染物粒子を除去する洗浄方法を提供する
ことにある。
【００１８】この発明のさらに他の目的は、基板の表面
に損傷を与えず、基板の上に付着している汚染物粒子を
除去できるように改良された洗浄方法を提供することに
ある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】この発明の１つの局面に
従った洗浄装置は、基板の表面上に付着している汚染物
を除去する洗浄装置であって、液滴を基板に向けて噴出
する噴出ノズルと、噴出ノズルに接続され、噴出ノズル
内に液体を供給する液体供給手段と、噴出ノズルに接続
され、噴出ノズル内に気体を供給するガス供給手段と、
噴出ノズル内に設けられ、噴出ノズル内に供給された液
体と気体とを混合し、液体を液滴に変える混合手段と、
を備える。噴出ノズルおよび混合手段は、第１の管路
と、第１の管路よりも径が大きく、第１の管路との間で
空間を形成するように、第１の管路を包む第２の管路
と、第２の管路の外側から、第１の管路および第２の管
路の側壁を貫通し、第１の管路内にまで、その先端が延
びている第３の管路と、を備える。第３の管路内を液体
が通り、第１および第２の管路内を気体が通るものを含
み、第３の管路の先端部は、第１の管路が延びる方向に
延びており、かつ伸縮可能とされている。 この発明の別
の局面に従った洗浄装置は、基板の表面上に付着してい
る汚染物を除去する洗浄装置であって、液滴を基板に向
けて噴出する噴出ノズルと、噴出ノズルに接続され、噴
出ノズル内に液体を供給する液体供給手段と、噴出ノズ
ルに接続され、噴出ノズル内に気体を供給するガス供給
手段と、噴出ノズル内に設けられ、噴出ノズル内に供給
された液体と気体とを混合し、液体を液滴に変える混合
手段と、を備える。噴出ノズルおよび混合手段は、第１
の管路と、第１の管路の外側から、第１の管路の側壁を
貫通し、その先端部が第１の管路内にまで延び、かつ第
１の管路が延びる方向に延びている第２の管路と、第２
の管路の外側から、第２の管路の側壁を貫通し、その先
端部が第２の管路内にまで延びかつ第２の管路が延びる
方向に延びている第３の管路と、を備える。第２の管路
内に液体が供給され、第１および第３の管路内に気体が
供給されているものを含む。 この発明のさらに別の局面
に従った洗浄装置は、基板の表面に付着している汚染物
を除去する洗浄装置であって、薬液を基板に向けて供給
する薬液供給ノズルと、薬液供給ノズルと連結された薬
液を貯蔵するタンクと、タンクを加圧するためのガスラ
インと、純水の液滴を基板に向けて噴出する噴出ノズル
と、噴出ノズ ルに接続され、噴出ノズル内に純水を供給
する純水供給手段と、噴出ノズルに接続され、噴出ノズ
ル内にガスを供給するガス供給手段と、噴出ノズル内に
設けられ、噴出ノズル内に供給された純水とガスとを混
合し、純水を液滴に変える混合手段とを備える。 この発
明に従った洗浄装置は、回転する基板の表面を洗浄液で
洗浄する工程と、純水とガスを混合し、基板の表面に、
ガスの圧力で噴出速度が制御された純水の液滴を噴出す
る工程を備える。
【００２０】
【００２１】
【００２２】
【００２３】
【００２４】
【００２５】
【００２６】
【００２７】
【００２８】
【００２９】
【００３０】
【００３１】
【００３２】
【００３３】
【実施例】以下、この発明の実施例を、図について説明
する。
【００３４】実施例１ 図１は、実施例１に係る、たとえばウェハ洗浄装置の概
念図である。当該装置は、半導体ウェハ１の表面上に付
着している汚染物を除去するものである。当該装置は、
液滴を半導体ウェハ１に向けて噴出する噴出ノズル１１
を備える。噴出ノズル１１には、該噴出ノズル１１内に
液体を供給する液体供給手段２３が接続されている。噴
出ノズル１１には、また、噴出ノズル１１内に気体を供
給するガス供給手段２２が接続されている。
【００３５】図２は、噴出ノズル１１の断面図である。
噴出ノズルは、その中を気体が通過する第１の管路３０
を備える。噴出ノズル１１は、また、第１の管路３０の
外側から、第１の管路３０の側壁を貫通し、第１の回路
３０内にまで、その先端部が延び、その中を液体が通過
する第２の管路３１を備える。第２の管路３１の先端部
は、第１の管路３０が延びる方向と同じ方向に延びてい
る。
【００３６】図１に戻って、液体供給手段２３には、加
圧タンクやレギュレータ等が設けられており（図示せ
ず）、噴出ノズル１１への液の供給圧力および供給量
が、それらによって制御される。液の供給圧力は、１〜
１０ｋｇ／ｃｍ2 の範囲に制御されるのが好ましい。
【００３７】図３は、液の供給圧力と汚染物の除去率と
の関係を示すグラフである。図３を参照して、液の供給
圧力を、２〜４ｋｇ／ｃｍ2 の範囲内に制御すると、半
導体ウェハの表面にダメージを与えることなく、汚染物
を除去できる。液の供給圧力を４〜８ｋｇ／ｃｍ2 の範
囲に制御すると、除去率が向上する。液の供給圧力を８
ｋｇ／ｃｍ2 にすると、除去率はほぼ１００％に達し、
供給圧力をこれ以上大きくしても、除去率は変化しな
い。
【００３８】ガス供給手段２２においても、図示しない
が、レギュレータ等が設けられており、ガスの供給圧力
とガスの供給量が制御される。ガスの供給圧力は１〜１
０ｋｇ／ｃｍ2 の範囲に制御されるのが好ましい。
【００３９】図２を参照して、噴出ノズル１１内では、
ガスと液とが混合され、液体は粒状の液滴２１に変化
し、ガスの流れとともに、第１の管路３０の先端から、
噴出される。第２の管路３１の先端で生成した液滴２１
は、図中、ａ−ｂ間で、第１の管路３０内を流れるガス
の流れによって、加速され、第１の管路３０の先端から
噴出される。第２の管路３１の先端（ａ）から第１の管
路３０の先端（ｂ）までの距離ｘは、７０ｍｍ以上必要
であり、好ましくは１００ｍｍ以上必要である。距離ｘ
が７０ｍｍ未満の場合、液滴２１の噴出速度は遅くな
り、洗浄効果が低下する。
【００４０】液滴２１の噴出速度は、液の供給圧力（供
給量）とガスの供給圧力（供給量）と、ａ−ｂ間の距離
ｘと、第１の管路３０の内径によって決定される。通
常、ａ−ｂ間の距離ｘと第１の管路３０の内径は固定さ
れ、さらに液体の供給量は、ガスの供給量の１／１００
程度にされている。そのため、液滴２１の噴出速度は、
主に、ガスの供給圧力（および供給量）によって制御さ
れる。具体的には、液滴２１の噴出速度は、１ｍ／ｓｅ
ｃ〜音速（３３０ｍ／ｓｅｃ）の範囲内に、制御され得
る。
【００４１】図４は、液滴２１の噴出速度と、汚染物の
除去率との関係を示すグラフである。液滴の噴出速度を
１０ｍ／ｓｅｃ〜１００ｍ／ｓｅｃの範囲に制御する
と、半導体ウェハの表面のダメージは低減される。一
方、液滴２１の噴出速度を１００ｍ／ｓｅｃ以上にする
と、汚染物の除去率が増大する。
【００４２】液滴２１の粒径は、液の供給圧力（供給
量）とガスの供給圧力（供給量）と、第１の管路３０の
内径と、第２の管路３１の内径によって決定される。通
常、第２の管路３１の内径と第１の管路３０の内径は固
定されるため、液滴２１の粒径は、液およびガスの供給
圧力（供給量）によって制御される。液の供給量を少な
くし、ガスの供給量を多くすると、液滴２１の粒径は小
さくなる。一方、液を多く、ガスを少なく供給すると、
液滴２１の粒径は大きくなる。具体的には、液滴２１の
粒径は、０．０１μｍ〜１０００μｍの範囲内に制御す
ることができる。液滴２１の粒径を調節することによ
り、基板の上に付着している１μｍ以下の微小異物を除
去することができる。
【００４３】図５は液滴の粒径と汚染物の除去率との関
係を示すグラフである。液滴２１の粒径は、０．０１μ
ｍ〜０．１μｍの範囲内においては、液滴２１の粒径が
大きくなるにつれて、除去率は、わずかに増加する。液
滴２１の粒径が０．１μｍ〜１μｍの範囲内では、液滴
２１の粒径が大きくなるにつれて、除去率は著しく増大
する。液滴２１の粒径が１〜１００μｍの範囲内では、
液滴２１の粒径がいくら大きくなっても、除去率（１０
０％）は変わらない。液滴２１の粒径が１００〜１００
０μｍの範囲内では、液滴２１の粒径が大きくなるにつ
れて、除去率は、低下する。
【００４４】上述したように、液滴２１の噴出速度と粒
径を変化させることによって、洗浄効果（除去率）と、
デバイスに与えられるダメージ量を制御することが可能
となる。
【００４５】上述したように、半導体ウェハの上の異物
（粒子）に働く外力（除去力）は、液滴の衝突速度によ
って変化する。そして、半導体ウェハの上に形成された
デバイスパターンへも、同様の力が働く。したがって、
液滴２１の衝突速度が大きい場合、デバイスパターンが
欠けるという問題点を生じることがある。したがって、
デバイスへダメージを与えない範囲で、液滴の噴出速度
を制御する必要がある。また、液滴の粒径を変化させて
も、異物（粒子）に働く除去力の絶対値は変化しない
が、液滴が衝突する面積（これは、洗浄効果に影響を及
ぼす）が変化する。液体の供給量を一定とした場合、液
滴の粒径を小さくすると、液滴の数は粒径の３乗に反比
例して増加し、一方、１つの液滴の衝突する面積は、粒
径の２乗に反比例して減少する。結果として、全体の液
滴の衝突する面積は増加し、洗浄効果は高まる。しか
し、除去すべき異物の大きさが大きい場合、たとえば１
０μｍの径を有する球形の異物では、粒径が１０μｍ以
下の液滴では、除去効果がほとんど認められない。この
場合には、１００μｍ程度の径を有する大きな液滴を用
いることが必要となる。したがって、除去すべき異物の
大きさによって、液滴の粒径を自在に制御することがで
きるようにすることによって、効果的な洗浄効果が得ら
れる。
【００４６】この方法によると、基板の上に付着してい
る、１μｍ以下の微小異物も除去することができる。ま
た、本実施例にかかる方法によると、液体窒素のような
高価な材料を使用しないので、ランニングコストが安く
なる。
【００４７】また、液滴の粒径を変えることによって、
上述したように、デバイスへ与えるダメージの量を制御
できる。たとえば、１μｍ幅の配線パターンの場合、粒
径が１μｍ以下の液滴を用いれば、ダメージを与えず
に、洗浄が可能となる。
【００４８】次に、具体的数値を用いて、本実施例を説
明する。図２を再び参照して、液が流れる第２の管路３
１の外径を３．２ｍｍ、内径を１．８ｍｍにする。ガス
が流れる第１の管路３０の外径を６．３５ｍｍ、内径を
４．３５ｍｍとする。第２の管路３１の先端（ａ）と第
１の管路３０の先端（ｂ）との距離ｘを２００ｍｍとす
る。液体の供給圧力を７ｋｇ／ｃｍ2 とし、液の供給量
を２リットル／ｍｉｎとする。ガスの供給量を３００リ
ットル／ｍｉｎとする。このような条件下で、液滴２１
を形成すると、液滴２１の粒径は１〜１００μｍ、液滴
２１の噴出速度は音速（３３４ｍ／ｓｅｃ）になる。
【００４９】次に、本発明の基本的概念を、図６を用い
て説明する。図６（ａ）を参照して、液滴２１がウェハ
１の上へＶ0 の速度で衝突する。その衝突の際、図６
（ｂ）を参照して、液滴２１の下部に、衝撃圧Ｐと呼ば
れる圧力が生じる。図６（ｃ）を参照して、この衝撃圧
Ｐによって、水平方向へ、放射流と呼ばれる流れが生じ
る。
【００５０】衝撃圧Ｐは、次の式で与えられる。
【００５１】
【数１】
【００５２】式中、Ｖ0 は衝突速度、ρL は液の密度、
ＣL は液中の音速、ＣS は基板中の音速、αは次式で示
す低減係数を表わしている。式中、ρS は基板の密度を
表わしている。
【００５３】
【数２】
【００５４】放射流の速度Ｖf は次式で表わされる。
【００５５】
【数３】
【００５６】ウェハ１上の異物は、この放射流から受け
る力によって除去される。ウェハ１上の粒子に働く外力
（除去力）Ｄは、次式で表わされる。
【００５７】
【数４】
【００５８】式中、ＣD は抗力係数である。レイノルズ
数Ｒが１０3 よりも大きく、かつ球形粒子の場合、抗力
係数ＣD は０．４７となる。式中、ｄは粒子の粒径を表
わしている。
【００５９】上記モデルによれば、除去力を決定する因
子として液滴の衝突速度、液の密度、液中の音速と、液
の粘度がある。したがって、除去力を大きくするために
は、液の材料としては、その密度が大きく、また、音速
が速いものが好ましい。
【００６０】純水を使用した場合、液の温度を制御する
ことにより、密度と音速を変化させることが可能であ
る。温度制御手段で、純水の温度を４℃に制御すると、
純水の密度と、純水中の音速を最も大きくすることがで
きる。
【００６１】また、デバイスへ与える電気的ダメージ
（静電気）を考慮して、ＣＯ2 等のガスまたは界面活性
剤を純水中に混入して、純水の比抵抗を避けることも、
本実施例の好ましい変形例である。
【００６２】また、純水以外であっても、純水よりも比
重、音速、粘度が大きい液または液状物質（ゲル状物質
を含む）も好ましい用いられる。
【００６３】また、除去力を高めるさらなる方法、およ
びデバイスへ与えるパターンダメージを制御する方法と
して、液滴２１の衝突角度を調節することも好ましい。
液滴２１の衝突角度θを変えることによって、衝撃圧Ｐ
は、次式で表わされる。
【００６４】
【数５】
【００６５】したがって、液滴２１の衝突角度を大きく
する（ウェハ表面に対して垂直方向にする）と、衝撃圧
Ｐは大きくなり、異物に働く外力（除去力）Ｄは大きく
なる。しかし、外力Ｄが大きくなるとデバイスパターン
が欠けるというダメージが生じる場合がある。このダメ
ージを生じないように、液滴２１の衝突角度を制御する
のが好ましく、通常１５〜９０°に設定される。
【００６６】図７は、衝突角度と除去率との関係を示し
たグラフである。なお、上記実施例では、基板としてウ
ェハを例示したが、この発明はこれに限られるものでな
く、液晶基板、フォトマスク等の基板の上に付着してい
る汚染物を除去する場合にも適用することができる。
【００６７】実施例２ 図８は、実施例２に係る洗浄装置の概念図である。当該
装置は、純水の液滴を噴出するためのノズル４１を備え
る。ノズル４１内に、純水を供給するための内管４２が
設けられている。内管４２に純水を供給するための純水
供給ラインには、バルブ４３が設けられている。ノズル
４１には、ガス（乾燥空気または窒素）を供給するガス
供給ラインが接続されており、ガス供給ラインにはバル
ブ４４が設けられている。当該洗浄装置は、洗浄液（純
水以外の、酸、アルカリ系薬液）をスプレーするための
ノズル４５を備える。ノズル４５は、洗浄液を貯蔵する
タンク４６と、洗浄液供給ラインによって連結されてお
り、洗浄液供給ラインにはバルブ４７が設けられてい
る。洗浄液を貯蔵するタンク４６は、洗浄液貯蔵タンク
４６を加圧するためのガスラインが設けられており、ガ
スラインにはバルブ４８が設けられている。被洗浄物で
あるウェハ４９は、ウェハステージ５０の上に載せられ
る。ウェハステージ５０は回転するようになっている。
ウェハ４９の上には、液層５１が形成される。
【００６８】次に、動作について説明する。まず、洗浄
液貯蔵タンク４６を加圧することにより、ノズル４５か
ら、ウェハ４９の表面に洗浄液をスプレーする。この
際、洗浄液が均一にウェハ４９の表面に供給されるよう
に、ウェハステージ５０を回転させておく。以上の処理
により、ウェハ４９とその表面の汚染物（微小粒子な
ど）との付着力を弱める。その後、ノズル４１内で、純
水とガスが混合され、純水が液滴の形で、ウェハ５１の
表面に噴射され、汚染物が除去される。この際、液滴の
粒径は、内管４２の形状と純水の供給圧力により決定さ
れ、１〜１００μｍの範囲に制御され得る。また、液滴
の噴射速度は、ガスの圧力を調整することにより、数ｍ
／ｓｅｃ〜３３０ｍ／ｓｅｃの範囲に、制御され得る。
【００６９】実施例３ 図９は、実施例３に係る洗浄装置の概念図である。
【００７０】当該装置は、液滴をウェハ９に向けて噴出
するためのノズル４１を備える。噴出ノズル４１には、
洗浄液および純水を供給するための、内管４２が設けら
れている。内管４２には、バルブ４３を有する純水供給
ラインが接続されている。噴出ノズル４１には、バルブ
４４を有するガス（乾燥空気または窒素）供給ラインが
接続されている。純水供給ラインには、バルブ４７を有
する洗浄液供給ラインが接続されている。洗浄液貯蔵タ
ンク４６には、バルブ４８を有するガス（窒素または乾
燥空気）が接続されている。被洗浄物であるウェハ４９
は、ウェハステージ５０の上に載せられている。ウェハ
ステージ５０は、矢印の方向に回転するように構成され
ている。
【００７１】次に、動作について説明する。まず、バル
ブ４３を閉にし、バルブ４７を開にし、さらにバルブ４
８を開にし、洗浄液貯蔵タンク４６を加圧することによ
り、ノズル４１から、洗浄液の液滴をガスとともに、ウ
ェハ４９の表面に噴射する。この際、ウェハ４９の全面
を洗浄するために、ウェハステージ５０を回転させると
同時に、ノズル４１を、一方向に移動させる。以上の処
理により、ウェハ４９の表面の汚染物（微小粒子など）
が除去される。その後、バルブ４７を閉にし、バルブ４
３を開にすると、ノズル４１から、純水が水滴の形で、
ウェハ４９の表面に噴射され、効果的に汚染物が除去さ
れる。
【００７２】実施例４ 図１０は、実施例４に係る洗浄装置の概念図である。噴
出ノズル１１が、２個設けられている。噴出ノズル１１
は、同じ間隔を保ちながら、水平方向に移動する。これ
らの２個の噴出ノズル１１は、互いに交差しないように
配置されている。噴出ノズル１１の一方は、基板１の周
辺に液滴を噴射するように配置される。噴出ノズル１１
の他方は、基板１の中央部に液滴を噴射するように配置
される。基板１は、水平方向に回転する。それぞれの噴
出ノズル１１は、噴出ノズル１１内に液体を供給する液
体供給手段およびガスを供給するガス供給手段を備え
る。このように、噴出ノズル１１を２個設けることによ
り、異物の除去時間を短縮でき、かつ、基板上の異物
を、均一に除去することができる。
【００７３】なお、上記実施例では、２本の噴出ノズル
１１について説明したが、複数本の噴出ノズル１１を、
等間隔で、配置しても、実施例と同様の効果を奏する。
【００７４】実施例５ 図１１は、実施例５に係る洗浄装置の概念図である。
【００７５】当該洗浄装置は、噴出ノズル１１を２個備
える。噴出ノズル１１のそれぞれが、液滴の噴出角度を
変化させることができるようになっている。なお、図１
１に示す実施例では、噴出ノズル１１を２個設ける場合
を例示したが、この発明はこれに限られるものでなく、
複数本の噴出ノズル１１を設け、それぞれの噴出角度を
変化させることができるように、構成しても、実施例と
同様の効果を奏する。
【００７６】実施例６ 図１２は、液体とガスとを混合し、液滴を形成する噴出
ノズルの他の具体例の断面図である。噴出ノズル１１
は、第１の管路４１を備える。噴出ノズル１１は、第１
の管路４１よりも径が大きく、第１の管路４１との間で
空間４２ａを形成するように、第１の管路４１を包む第
２の管路４２を備える。噴出ノズル１１は、第２の管路
４２の外側から、第２の管路４２および第１の管路４１
の側壁を貫通し、第１の管路４１内にまで、その先端が
延びている第３の管路４３を備える。第３の管路４３内
には、液体が通る。第１の管路４１内および、第１の管
路４１と第２の管路４２との間の空間４２ａを、気体が
通る。上述のように噴出ノズルを構成することにより、
液滴２１が形成される。液滴２１は、空間４２ａを通る
ガス３１により覆われる状態となる。したがって、も
し、第２の管路４２がないと、大気抵抗によって、その
速度が減少していた、最外周の部分にある液滴２１も、
その噴出速度が加速される。その結果、液滴２１内の、
速度むらがなくなる。その結果、異物の除去の効率が大
きくなる。
【００７７】実施例７ 図１３は、本発明に用いられる噴出ノズルの他の実施例
の断面図である。図１３に示す噴出ノズルは、図１２に
示す噴出ノズルと、以下の点を除いて、同一であるの
で、同一または相当する部分には、同一の参照番号を付
し、その説明を繰返さない。
【００７８】本実施例では、図１２に示す実施例と異な
り、第３の管路４３の先端部４３ａが伸縮自在になって
いる。その結果、第３の管路４３の先端である噴出口３
２の位置を自由に変化させることができる。液体の噴出
口３２が、第２の管路４１の噴出口３０に近い場合、液
滴２１は、基板１に衝突するまでに拡散され、また噴出
速度も減少する。また液体の噴出口３２とガスの噴出口
３０との間隔が長い場合は、液滴２１の噴射範囲は狭め
られ、噴射速度を減らしがたくなる。したがって、図１
３のように噴出ノズル１１を構成することによって、異
物や基板の表面状態に適した、液滴２１の噴射範囲およ
び液滴２１の噴射速度を選ぶことができる。実験では、
液体噴出口３２と気体噴出口３０との間の最適の距離
は、１００ｍｍ〜２００ｍｍであることが見い出されて
いる。
【００７９】実施例８ 図１４は、実施例８に係る噴出ノズルの断面図である。
噴出ノズル１１は、第１の管路４４を備える。噴出ノズ
ル１１は、第１の管路４４の外側から、第１の管路４４
の側壁を貫通しその先端部が第１の管路４４内に延びる
第２の管路４５を備える。第２の管路４５の先端部は、
第１の管路４４が延びる方向に延びている。噴出ノズル
１１は、第２の管路４５の外側から該第２の管路４５の
側壁を貫通し、その先端部が第２の管路４５内にまで延
びる第３の管路４６を備える。第３の管路４６の先端部
は、第２の管路４５が延びる方向に延びている。さら
に、第３の管路４６の先端は第２の管路４５の先端を超
えている。第２の管路４５内に、液体が供給される。第
１の管路４４および第３の管路４６内に、気体が供給さ
れる。この噴出ノズル１１によれば、噴出された液滴２
１は、基板１に衝突した直後、第３の管路４６から噴出
されるガス３４により、基板から除去される。その結
果、基板１に衝突する瞬間は、基板１上に液が存在しな
い。その結果、異物が効率よく除去できる。
【００８０】
【発明の効果】以上説明したとおり、この発明の第１の
局面に従う洗浄装置によれば、噴出ノズル内に、液体と
気体とを混合し、液体を液滴に変える混合手段が設けら
れているので、液滴が容易に形成される。その結果、液
滴で基板の上の汚染物を除去でき、ひいては洗浄の効果
が高くなる。
【００８１】この発明の第２の局面に従う洗浄装置によ
れば、薬液を基板の上に供給することができるので、基
板と汚染物との結合を弛めることができる。その後、該
汚染物を純水の液滴で除去するので、基板の上の汚染物
が効果的に除去される。
【００８２】この発明の第３の局面に従う洗浄装置によ
れば、噴出ノズルに、第１の開閉バルブを有する純水供
給手段と第２の開閉バルブを有する薬液供給手段とが接
続されているので、バルブの切換により、純水の液滴と
薬液の液滴を選択的に形成することができる。その結
果、バルブの切換だけで、基板の表面に薬液の液滴を供
給でき、その後、純水の液滴を供給することができる。
ひいては、基板の上の汚染物が効果的に除去される。
【００８３】この発明の第４の局面に従う洗浄方法によ
れば、液滴で、基板の上の汚染物を除去するので、基板
の表面に損傷を与えずに、基板の上に付着している汚染
物を除去できる。
【００８４】この発明の第５の局面に従う洗浄方法によ
れば、まず、基板の表面を洗浄液で洗浄する。その後、
基板の表面に純水の液滴を噴射するので、基板の上の汚
染物を効果的に除去できる。
【００８５】この発明の第６の局面に従う洗浄方法によ
れば、洗浄液の液滴を作って、これを基板の上に噴出す
る。その結果、基板の上の汚染物が効果的に除去され
る。
【００８６】この発明の第７の局面に従う洗浄方法によ
れば、まず、基板の上に洗浄液の液滴を噴出し、その
後、純水の液滴を噴出する。洗浄液の液滴を基板の上に
噴出するので、基板と汚染物の結合が弛められる。その
後、純水の液滴を基板の上に噴出するので、基板の上の
汚染物は効果的に除去される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施例１に係る洗浄装置の概念図である。
【図２】 実施例１に係る洗浄装置に用いる噴出ノズル
の断面図である。
【図３】 液の供給圧力と汚染物の除去率との関係を示
すグラフである。
【図４】 液滴の噴出速度と汚染物の除去率との関係を
示すグラフである。
【図５】 液滴の粒径と汚染物の除去率との関係を示す
グラフである。
【図６】 本発明の基本的概念を説明するための図であ
る。
【図７】 液滴の衝突角度と除去率との関係を示したグ
ラフである。
【図８】 実施例２に係る洗浄装置の概念図である。
【図９】 実施例３に係る洗浄装置の概念図である。
【図１０】 実施例４に係る洗浄装置の概念図である。
【図１１】 実施例５に係る洗浄装置の概念図である。
【図１２】 液滴を形成する噴出ノズルの他の具体例の
断面図である。
【図１３】 液滴を形成する噴出ノズルのさらに他の具
体例の断面図である。
【図１４】 液滴を形成する噴出ノズルのさらに他の具
体例の断面図である。
【図１５】 従来の高圧ジェット水洗浄を実現する装置
の概念図である。
【図１６】 従来の高圧ジェット水洗浄装置から噴出さ
れた液体の断面図である。
【図１７】 従来のメガソニック流水洗浄を実現する装
置の模式図である。
【図１８】 従来のアイススクラバ洗浄を実現する装置
の模式図である。
【符号の説明】
１ 基板、１１ 噴出ノズル、２２ ガス供給手段、２
３ 液体供給手段。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大森 寿朗 兵庫県伊丹市瑞原４丁目１番地 三菱電 機株式会社ユー・エル・エス・アイ開発 研究所内 (72)発明者 田中 博司 兵庫県伊丹市瑞原４丁目１番地 三菱電 機株式会社北伊丹製作所内 (72)発明者 土井 伸昭 兵庫県伊丹市瑞原四丁目１番地 菱電セ ミコンダクタシステムエンジニアリング 株式会社内 (56)参考文献 特開 平３−296475（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−335644（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−90061（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−13398（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−15858（ＪＰ，Ａ) 国際公開83／003781（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B05B 7/00 B05D 1/00 B08B 3/00 - 5/00 H01L 21/304

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基板の表面上に付着している汚染物を除
    去する洗浄装置であって、 液滴を前記基板に向けて噴出する噴出ノズルと、 前記噴出ノズルに接続され、該噴出ノズル内に液体を供
    給する液体供給手段と、 前記噴出ノズルに接続され、該噴出ノズル内に気体を供
    給するガス供給手段と、 前記噴出ノズル内に設けられ、該噴出ノズル内に供給さ
    れた前記液体と前記気体とを混合し、前記液体を前記液
    滴に変える混合手段と、を備え、 前記噴出ノズルおよび前記混合手段は、 第１の管路と、 前記第１の管路よりも径が大きく、前記第１の管路との
    間で空間を形成するように、該第１の管路を包む第２の
    管路と、 前記第２の管路の外側から、前記第１の管路および第２
    の管路の側壁を貫通し、前記第１の管路内にまで、その
    先端が延びている第３の管路と、を備え、 前記第３の管路内を前記液体が通り、前記第１および第
    ２の管路内を前記気体が通るものを含み、 前記第３の管路の前記先端部は、前記第１の管路が延び
    る方向に延びており、かつ伸縮可能とされている、洗浄
    装置。
  2. 【請求項２】 基板の表面上に付着している汚染物を除
    去する洗浄装置であって、 液滴を前記基板に向けて噴出する噴出ノズルと、 前記噴出ノズルに接続され、該噴出ノズル内に液体を供
    給する液体供給手段と、 前記噴出ノズルに接続され、該噴出ノズル内に気体を供
    給するガス供給手段と、 前記噴出ノズル内に設けられ、該噴出ノズル内に供給さ
    れた前記液体と前記気体とを混合し、前記液体を前記液
    滴に変える混合手段と、を備え、 前記噴出ノズルおよび前記混合手段は、 第１の管路と、 前記第１の管路の外側から、該第１の管路の側壁を貫通
    し、その先端部が前記第１の管路内にまで延び、かつ該
    第１の管路が延びる方向に延びている第２の管路と、 前記第２の管路の外側から、該第２の管路の側壁を貫通
    し、その先端部が該第２の管路内にまで延びかつ該第２
    の管路が延びる方向に延びている第３の管路と、を備
    え、 前記第２の管路内に前記液体が供給され、 前記第１および第３の管路内に前記気体が供給されてい
    るものを含む、洗浄装置。
  3. 【請求項３】 基板の表面に付着している汚染物を除去
    する洗浄装置であって、 薬液を前記基板に向けて供給する薬液供給ノズルと、 前記薬液供給ノズルと連結された薬液を貯蔵するタンク
    と、 前記タンクを加圧するためのガスラインと、 純水の液滴を前記基板に向けて噴出する噴出ノズルと、 前記噴出ノズルに接続され、該噴出ノズル内に純水を供
    給する純水供給手段と、 前記噴出ノズルに接続され、該噴出ノズル内にガスを供
    給するガス供給手段と、 前記噴出ノズル内に設けられ、該噴出ノズル内に供給さ
    れた前記純水と前記ガスとを混合し、前記純水を液滴に
    変える混合手段とを備える、洗浄装置。
  4. 【請求項４】 回転する基板の表面を洗浄液で洗浄する
    工程と、 純水とガスを混合し、前記基板の表面に、前記ガスの圧
    力で噴出速度が制御された前記純水の液滴を噴出する工
    程を備える、洗浄方法。
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