JP5148156B2 - 基板洗浄装置および基板洗浄方法 - Google Patents

Description

本発明は、二流体ノズルを用いて被処理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、被処理基板に対する洗浄効果を向上させることができるとともに、被処理基板にウォーターマークが形成されることを抑止す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。）に成膜処理やエッチング処理等の処理を行う際にパーティクルが付着する場合がある。このため、ウエハの洗浄処理を行う必要がある。

ウエハに対して洗浄処理を行うような基板洗浄装置としては、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ノズル等から供給することによりウエハを洗浄し、その後ウエハに対してリンス処理を行い、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ものが知られている。

ここで、ウエハに洗浄液を供給するノズルとして、二流体ノズルが用いられる場合がある。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霧する方式のノズルのことをいう。二流体ノズルには純水等の洗浄液および窒素ガス等の液滴生成用ガスが別々の経路から供給され、この二流体ノズルの内部で液滴生成用ガスと洗浄液とが混合することにより洗浄液の液滴が生成され、この洗浄液の液滴がウエハの一部分に対して噴霧されるようになっている。また、二流体ノズルは、ウエハの表面に沿ってこの表面とわずかに距離を隔てて水平方向に移動するようになっている。ウエハが回転しているときに二流体ノズルがウエハの表面に沿って移動することにより当該二流体ノズルからウエハの表面にまんべんなく均一に洗浄液の液滴が噴霧され、ウエハの表面に洗浄液の液膜が生成されることになる。

ところで、二流体ノズルを用いてウエハの洗浄処理を行う際に、ウエハを載置するスピンチャックをヒータ等の加熱部により加熱する方法が知られている（例えば、特許文献１等参照）。このようなウエハの洗浄処理方法では、スピンチャックを加熱することにより当該スピンチャックに載置されたウエハも加熱される。このように、ウエハの表面に洗浄液の液滴を噴霧する際に、ウエハが加熱されている場合には、ウエハが常温のままこのウエハに洗浄液の液滴を噴霧する場合と比較して洗浄効果を向上させることができる。

特開２００５−２５１８４７号公報

しかしながら、スピンチャックを加熱することにより当該スピンチャックに載置されたウエハを加熱しながらこのウエハの表面に洗浄液の液滴を噴霧する方法には以下の問題点がある。すなわち、ウエハ全体が加熱された状態にあるので、ウエハの表面に洗浄液の液滴が噴霧されると、このウエハの表面に付着した洗浄液の液滴はすぐに乾燥してしまい、ウエハの表面に洗浄液の液膜が形成されにくくなってしまう。このため、ウエハにウォーターマークが形成されてしまうという問題が生じる。

本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、被処理基板に対する洗浄効果を向上させることができるとともに、被処理基板の表面に洗浄液の液膜が形成されやすくなり、被処理基板にウォーターマークが形成されることを抑止することができ、また、被処理基板に対する不純物の再付着を防止す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ことを目的とする。

本発明の基板洗浄装置は、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、被処理基板の一部分に対してこの洗浄液の液滴を噴霧する二流体ノズルと、被処理基板の全体ではない一部分を加熱する加熱部であって、被処理基板における一の箇所に前記二流体ノズルが洗浄液の液滴を噴霧する直前に、この一の箇所の加熱を行うような加熱部と、を備え、前記加熱部はランプであり、前記ランプは、前記被処理基板の一部分のみならず前記二流体ノズルから噴霧される洗浄液の液滴をも加熱するようになっており、前記加熱部が前記被処理基板の一部分のみならず前記二流体ノズルから噴霧される洗浄液の液滴をも加熱するよう、前記二流体ノズルおよび前記加熱部の位置関係が設定されており、被処理基板における一の箇所に前記二流体ノズルが洗浄液の液滴を噴霧する直前に前記加熱部がこの一の箇所の加熱を行うよう前記加熱部および前記二流体ノズルがそれぞれ移動するようになっていることを特徴とする。

また、本発明の基板洗浄方法は、被処理基板の全体ではない一部分である一の箇所の加熱を加熱部により行う工程と、被処理基板における一の箇所に対して加熱が行われた直後に、二流体ノズルにおいて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この一の箇所に噴霧する工程と、を備え、前記加熱部が前記被処理基板の一部分のみならず前記二流体ノズルから噴霧される洗浄液の液滴をも加熱するよう、前記二流体ノズルおよび前記加熱部の位置関係が設定されており、被処理基板における一の箇所に前記二流体ノズルが洗浄液の液滴を噴霧する直前に前記加熱部がこの一の箇所の加熱を行うように前記加熱部および前記二流体ノズルが被処理基板の表面に沿って移動し、前記加熱部はランプであり、前記ランプは、前記被処理基板の一部分のみならず前記二流体ノズルから噴霧される洗浄液の液滴をも加熱することを特徴とする。

このような基板洗浄装置および基板洗浄方法によれば、被処理基板における一の箇所に洗浄液の液滴を噴霧する直前に、この一の箇所の加熱を行うようになっている。このため、被処理基板が常温のままこの被処理基板に洗浄液の液滴を噴霧する場合と比較して洗浄効果を向上させることができる。また、被処理基板の加熱を部分的に、しかも洗浄液の液滴を噴霧する直前に行うことにより、被処理基板全体を予め加熱しておく方法と比較して被処理基板の表面に付着した洗浄液の液滴が乾燥されにくくなる。このことにより、被処理基板の表面に洗浄液の液膜が形成されやすくなり、被処理基板にウォーターマークが形成されることを抑止することができる。また、被処理基板に対する不純物の再付着を防止することができるようになる。また、このような基板洗浄装置および基板洗浄方法は、二流体ノズルによる洗浄工程の前に被処理基板に対して薬液処理を行う場合、高温の被処理基板に供給されることが好ましくないような薬液が用いられるときにとりわけ有効である。

また、ランプからなる加熱部が二流体ノズルから噴霧される洗浄液の液滴をも加熱することにより、この洗浄液の液滴の粒径を小さくすることができる。このため、被処理基板に対する洗浄効果をより一層向上させることができる。また、液滴の粒径が小さくなるので噴霧の際の被処理基板に対するダメージを軽減することができる。

本発明の基板洗浄装置においては、被処理基板の基板面に沿ってこの基板面と距離を隔てて前記二流体ノズルを移動させる二流体ノズル駆動機構と、被処理基板の基板面に沿ってこの基板面と距離を隔てて前記加熱部を移動させる加熱部駆動機構であって、被処理基板における一の箇所に前記二流体ノズルが洗浄液の液滴を噴霧する直前に前記加熱部がこの一の箇所の加熱を行うように前記加熱部を移動させる加熱部駆動機構と、を更に備えたことが好ましい。

あるいは、本発明の基板洗浄装置においては、被処理基板の基板面に沿ってこの基板面と距離を隔てて前記二流体ノズルおよび前記加熱部を一体的に移動させる一体型駆動機構であって、前記加熱部が前記二流体ノズルよりも先行するよう前記二流体ノズルおよび前記加熱部を移動させる一体型駆動機構を更に備えたことが好ましい。

本発明の基板洗浄装置および基板洗浄方法においては、前記二流体ノズルに送られる洗浄液および液滴生成用ガスの少なくともいずれか一方は加熱されたものであることが好ましい。このことにより、二流体ノズルから噴霧される洗浄液の液滴は高温のものとなるので、当該洗浄液の液滴の粒径は小さくなる。このため、被処理基板に対する洗浄効果をより一層向上させることができる。

本発明の基板洗浄装置および基板洗浄方法によれば、被処理基板に対する洗浄効果を向上させることができるとともに、被処理基板の表面に洗浄液の液膜が形成されやすくなり、被処理基板にウォーターマークが形成されることを抑止することができる。また、被処理基板に対する不純物の再付着を防止することができるようになる。

〔第１の実施の形態〕
以下、図面を参照して本発明の第１の実施の形態について説明する。図１および図２は、本発明による基板洗浄装置の第１の実施の形態を示す図である。
このうち、図１は、本発明の第１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り、図２は、図１に示す基板洗浄装置における二流体ノズルおよび赤外線ランプの構成の詳細を示す図である。

まず、本実施の形態の基板洗浄装置１の概略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。スピンチャック１２の具体的な構成については後述する。

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。

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するものであり、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に対して二流体ノズル２０（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。

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、二流体ノズル２０が下向きに設けられている。この二流体ノズル２０は、アーム２２を介して回転軸部２４に連結されている。回転軸部２４には、当該回転軸部２４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２４を中心としてアーム２２を水平方向に回転させることにより、二流体ノズル２０を、ウエハＷの中心部の上方の位置（図１参照）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。また、アーム駆動機構は、回転軸部２４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２０の先端と、スピンチャック１２に保持されたウエハ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、図１に示すようにアーム２２には赤外線ランプ４０が下向きに取り付けられている。この赤外線ランプ４０は、その下方におけるウエハＷの全体ではない一部分を加熱するようになっている。なお、図２において、二点鎖線４１で示される領域は、赤外線ランプ４０により熱照射される範囲を示している。二流体ノズル２０および赤外線ランプ４０は、アーム２２の移動に伴ってウエハＷの上方で水平方向に一体的に移動するようになっている。

図１においては単に赤外線ランプ４０および二流体ノズル２０がアーム２２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２２に対する赤外線ランプ４０および二流体ノズル２０の詳細の取り付け位置について説明すると、水平面に沿った移動方向において赤外線ランプ４０が二流体ノズル２０に先行するよう、かつ赤外線ランプ４０および二流体ノズル２０が近傍に位置するよう、アーム２２に対する赤外線ランプ４０および二流体ノズル２０の各々の取り付け位置が設定されている。すなわち、アーム駆動機構が回転軸部２４を中心としてアーム２２を水平方向に回転させると、このアーム２２はウエハＷの上方で水平方向に移動することとなるが、この際にまず赤外線ランプ４０がウエハＷの一の箇所を加熱し、その直後にこの加熱された一の箇所に対して二流体ノズル２０が洗浄液の液滴を噴霧することとなる。

二流体ノズル２０の構成について、図２を参照して具体的に説明する。二流体ノズルとは、前述のように、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霧する方式のノズルのことをいう。図２において、二点鎖線２１で示される領域は、二流体ノズル２０から噴霧される洗浄液の液滴の噴霧範囲を示している。本実施の形態においては、二流体ノズル２０には、洗浄液供給管２６（後述）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２８（後述）から窒素ガスが供給されるようになっている。二流体ノズル２０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２０ａを有しており、このノズル本体２０ａの内部には、洗浄液供給管２６に連通するような洗浄液流路２０ｂと、窒素ガス供給管２８に連通するような窒素ガス流路２０ｃとがそれぞれ設けられている。これらの洗浄液流路２０ｂおよび窒素ガス流路２０ｃはノズル本体２０ａ内部にある三つ又状の合流部２０ｄで合流し、この合流部２０ｄから二流体ノズル２０の吐出口２０ｅまで内部流路が更に形成されている。

このような二流体ノズル２０においては、ノズル本体２０ａ内において、洗浄液供給管２６から洗浄液流路２０ｂに送られた洗浄液と、窒素ガス供給管２８から窒素ガス流路２０ｃに送られた窒素ガスとが合流部２０ｄで衝突して混合し、このことにより当該合流部２０ｄにおいて洗浄液の液滴が形成され、ウエハＷに対して吐出口２０ｅからこの洗浄液の液滴が噴霧されるようになっている。

図１に示すように、洗浄液供給管２６の上流側端部には洗浄液タンク３０が設けられており、この洗浄液タンク３０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３０から洗浄液が洗浄液供給管２６に送られるようになっている。また、洗浄液供給管２６には、開度調整が可能なバルブ３４、およびパーティクル除去用のフィルタ３８が介設されている。ここで、洗浄液タンク３０、洗浄液供給管２６、バルブ３４等により、二流体ノズル２０へ洗浄液を供給するための洗浄液供給部が構成されている。

また、二流体ノズル２０には窒素ガス供給管２８が接続されており、この窒素ガス供給管２８の上流側端部には窒素ガス供給機構３２が設けられている。この窒素ガス供給機構３２は高圧の窒素ガスを窒素ガス供給管２８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２８にはバルブ３６が介設されている。このバルブ３６の開度を変え、二流体ノズル２０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２０において生成される洗浄液の液滴の粒径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。ここで、窒素ガス供給機構３２、窒素ガス供給管２８およびバルブ３６等により、液滴生成用ガス供給部が構成されている。

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に対して洗浄液を供給する。具体的には、バルブ３４、３６を同時に開状態とし、二流体ノズル２０に洗浄液および窒素ガスを同時に供給し、この二流体ノズル２０から洗浄液の液滴を、回転するスピンチャック１２上のウエハＷに噴霧するようにする。同時に、赤外線ランプ４０をオンとし、この赤外線ランプ４０によりウエハＷの全体ではない一部分を加熱するようにする。

そして、アーム駆動機構により回転軸部２４を中心としてアーム２２を水平方向に回転させる。そうすると、このアーム２２はウエハＷの上方で、ウエハＷの略中心から周縁に向かって水平方向に移動することとなり、当該アーム２２に取り付けられた二流体ノズル２０および赤外線ランプ４０は一体的に同方向に移動することとなる。ここで、図２の矢印方向に示すように、赤外線ランプ４０が二流体ノズル２０よりも先行するよう、二流体ノズル２０および赤外線ランプ４０が一体的に移動するようになっているので、まず赤外線ランプ４０がウエハＷの一の箇所を加熱し、その直後にこの加熱された一の箇所に対して二流体ノズル２０が洗浄液の液滴を噴霧することとなる。

このように、アーム駆動機構によってウエハＷの上方でアーム２２を水平方向に移動させることにより、このアーム２２に取り付けられた二流体ノズル２０がウエハＷの上面に対してまんべんなく均一に洗浄液の液滴を噴霧し、このウエハＷの上面に洗浄液の液膜が形成されることとなる。

二流体ノズル２０がウエハＷの外周に移動し、二流体ノズル２０からの洗浄液の噴霧を停止し、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とにより、このスピンチャック１２に保持されたウエハＷも高速回転させられ、このことによりウエハＷの乾燥が行われる。

以上のように本実施の形態による基板洗浄装置１および基板洗浄方法によれば、ウエハＷにおける一の箇所に洗浄液の液滴を噴霧する直前に、この一の箇所の加熱を行うようになっている。このため、ウエハＷが常温のままこのウエハＷに洗浄液の液滴を噴霧する場合と比較して洗浄効果を向上させることができる。また、ウエハＷの加熱を部分的に、しかも洗浄液の液滴を噴霧する直前に行うことにより、ウエハＷ全体を予め加熱しておく方法と比較してウエハＷの表面に付着した洗浄液の液滴が乾燥されにくくなる。このことにより、ウエハＷの表面に洗浄液の液膜が形成されやすくなり、ウエハＷにウォーターマークが形成されることを抑止することができる。特に、二流体ノズル２０の移動に伴い、噴霧された後のウエハＷの箇所の乾燥を防ぐことに有効である。また、ウエハＷに対する不純物の再付着を防止することができるようになる。また、このような基板洗浄装置１および基板洗浄方法は、二流体ノズル２０による洗浄工程の前にウエハＷに対して薬液処理を行う場合、高温のウエハＷに供給されることが好ましくないような薬液が用いられるときにとりわけ有効である。

なお、ウエハＷにおける一の箇所に洗浄液の液滴を噴霧する直前に、この一の箇所の加熱を行うような加熱部としては、赤外線ランプに限定されることはなく、他の種類のランプ、具体的には例えば水銀ランプ、ハロゲンランプ等を用いることもできる。あるいは、加熱部としてヒータ等、他の種類のものを用いてもよい。
また、更に他の種類の加熱部としては、高温の空気や窒素ガス等の高温ガスをウエハＷに噴射するようなガスノズルを用いることができるが、このようなガスノズルを加熱部とする構成については後述の第２の実施の形態や第３の実施の形態において詳述する。

また、二流体ノズル２０および赤外線ランプ４０をウエハＷの上面で移動させる駆動機構は、図１に示すような二流体ノズル２０および赤外線ランプ４０を一体的に移動させる一体型のアーム駆動機構に限定されることはない。代わりに、ウエハＷの表面に沿ってこの表面と距離を隔てて二流体ノズル２０のみを移動させる二流体ノズル駆動機構（図示せず）と、ウエハＷの表面に沿ってこの表面と距離を隔てて赤外線ランプ４０のみを移動させる赤外線ランプ駆動機構（図示せず）とが互いに独立して設けられていてもよい。この場合、ウエハＷにおける一の箇所に二流体ノズル２０が洗浄液の液滴を噴霧する直前に赤外線ランプ４０がこの一の箇所の加熱を行うように、二流体ノズル駆動機構および赤外線ランプ駆動機構はそれぞれ二流体ノズル２０および赤外線ランプ４０を移動させるようになっている。

また、二流体ノズル２０および赤外線ランプ４０の位置関係は、図２に示すようなものに限定されることはない。代わりに、図３に示すように赤外線ランプ４０がウエハＷの一部分のみならず二流体ノズル２０から噴霧される洗浄液の液滴をも加熱するよう、アーム２２に対する二流体ノズル２０および赤外線ランプ４０の取り付け位置が設定されていてもよい。なお、図３において、二点鎖線２１で示される領域は、二流体ノズル２０から噴霧される洗浄液の液滴の噴霧範囲を示しており、二点鎖線４１で示される領域は、赤外線ランプ４０により熱照射される範囲を示している。

図３に示すような構成においては、二流体ノズル２０から噴霧された洗浄液の液滴はウエハＷに付着する前に赤外線ランプ４０により加熱させられることとなる。そして、赤外線ランプ４０により加熱させられた洗浄液の液滴がウエハＷの表面に付着する。

二流体ノズル２０および赤外線ランプ４０の位置関係が図３に示すようになっている場合には、赤外線ランプ４０が二流体ノズル２０から噴霧される洗浄液の液滴をも加熱することにより、この洗浄液の液滴は加熱されることにより液滴の粒径を小さくすることができる。このため、ウエハＷに対する洗浄効果をより一層向上させることができる。また、液滴の粒径が小さくなるので噴霧の際のウエハＷに対するダメージを軽減することができる。

〔第２の実施の形態〕
次に、図面を参照して本発明の第２の実施の形態について説明する。図４は、本発明の第２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４に示す基板洗浄装置２は、ウエハＷの一部分の加熱を行うような加熱部として、赤外線ランプ４０の代わりに、高温の空気や窒素ガス等の高温ガスをウエハＷに噴射するようなガスノズル６０を用いた点が異なるのみであり、他は実質的に図１および図２に示す第１の実施の形態と同様の構成を有している。
図４に示す第２の実施の形態において、図１および図２に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

以下、本実施の形態の基板洗浄装置２の構成について詳述する。
図２に示すように、アーム２２には二流体ノズル２０の他にガスノズル６０が下向きに取り付けられている。ガスノズル６０は、高温の空気や窒素ガス等の高温ガスをウエハＷに噴射することにより、ウエハＷの一部分を加熱するようになっている。このガスノズル６０には高温ガス供給管６６が接続されており、この高温ガス供給管６６の上流側端部には高温ガス供給機構６８が設けられている。この高温ガス供給機構６８は、高圧かつ高温のガスを高温ガス供給管６６に供給することができるようになっている。具体的には、高温ガス供給機構６８から供給される高温ガスは、ウエハＷの温度よりも温度が高くなっている。また、高温ガス供給管６６にはバルブ６７が介設されている。このバルブ６７の開度を変えることにより、ガスノズル６０に送られる高温ガスの圧力（流量）を変えることができるようになっている。

図４においては単にガスノズル６０および二流体ノズル２０がアーム２２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２２に対するガスノズル６０および二流体ノズル２０の詳細の取り付け位置について説明すると、アーム２２の水平面に沿った移動方向においてガスノズル６０が二流体ノズル２０に先行するよう、かつガスノズル６０および二流体ノズル２０が近傍に位置するよう、アーム２２に対するガスノズル６０および二流体ノズル２０の各々の取り付け位置が設定されている。すなわち、アーム駆動機構が回転軸部２４を中心としてアーム２２を水平方向に回転させると、このアーム２２はウエハＷの上方で水平方向に移動することとなるが、この際にまずガスノズル６０がウエハＷの一の箇所を加熱し、その直後にこの加熱された一の箇所に対して二流体ノズル２０が洗浄液の液滴を噴霧することとなる。

このように、本実施の形態による基板洗浄装置２および基板洗浄方法においても、ウエハＷにおける一の箇所に洗浄液の液滴を噴霧する直前に、ガスノズル６０によってこの一の箇所の加熱を行うようになっている。このため、ウエハＷが常温のままこのウエハＷに洗浄液の液滴を噴霧する場合と比較して洗浄効果を向上させることができる。また、ガスノズル６０によってウエハＷの加熱を部分的に、しかも洗浄液の液滴を噴霧する直前に行うことにより、ウエハＷ全体を予め加熱しておく方法と比較してウエハＷの表面に付着した洗浄液の液滴が乾燥されにくくなる。このことにより、ウエハＷの表面に洗浄液の液膜が形成されやすくなり、ウエハＷにウォーターマークが形成されることを抑止することができる。また、ウエハＷに対する不純物の再付着を防止することができるようになる。

なお、二流体ノズル２０およびガスノズル６０をウエハＷの上面で移動させる駆動機構は、図４に示すような二流体ノズル２０およびガスノズル６０を一体的に移動させる一体型のアーム駆動機構に限定されることはない。代わりに、ウエハＷの表面に沿ってこの表面と距離を隔てて二流体ノズル２０のみを移動させる二流体ノズル駆動機構（図示せず）と、ウエハＷの表面に沿ってこの表面と距離を隔ててガスノズル６０のみを移動させるガスノズル駆動機構（図示せず）とが互いに独立して設けられていてもよい。この場合、ウエハＷにおける一の箇所に二流体ノズル２０が洗浄液の液滴を噴霧する直前にガスノズル６０がこの一の箇所の加熱を行うように、二流体ノズル駆動機構およびガスノズル駆動機構はそれぞれ二流体ノズル２０およびガスノズル６０を移動させるようになっている。この場合でも、ウエハＷにおける一の箇所に洗浄液の液滴を噴霧する直前に、この一の箇所の加熱を行うことができるようになる。

〔第３の実施の形態〕
次に、図面を参照して本発明の第３の実施の形態について説明する。図５は、本発明の第３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り、図６は、図５に示す基板洗浄装置における一体型ノズルの構成の詳細を示す図である。

図５に示す基板洗浄装置３は、第２の実施の形態におけるガスノズル６０を二流体ノズル２０の周囲に配置するようガスノズル６０および二流体ノズル２０を合体させることにより一体型ノズル７０を形成した点が異なるのみであり、他は実質的に図４に示す第２の実施の形態と同様の構成を有している。
図５および図６に示す第３の実施の形態において、図１および図２に示す第１の実施の形態、および図４に示す第２の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

以下、本実施の形態の基板洗浄装置３の構成について詳述する。
図５に示すように、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、一体型ノズル７０が下向きに設けられている。一体型ノズル７０の構成の詳細については後述する。

この一体型ノズル７０は、アーム７２を介して回転軸部７４に連結されている。回転軸部７４には、当該回転軸部７４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７４を中心としてアーム７２を水平方向に回転させることにより、一体型ノズル７０を、ウエハＷの中心部の上方の位置（図５参照）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。また、アーム駆動機構は、回転軸部７４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、一体型ノズル７０の先端と、スピンチャック１２に保持されたウエハＷとの間隔を調整することができるようになっている。

一体型ノズル７０の構成について、図６を参照して具体的に説明する。この一体型ノズル７０は、第２の実施の形態に示されるようなガスノズル６０および二流体ノズル２０が一体化されたものであり、具体的には、ガスノズル６０が二流体ノズル２０を囲むような形態で、当該ガスノズル６０が二流体ノズル２０の周囲に設置されるよう一体化されている。本実施の形態においては、一体型ノズル７０には、洗浄液供給管２６をから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２８から窒素ガスが供給され、更に高温ガス供給管６６から高温の空気や窒素ガス等の高温ガスが供給されるようになっている。

一体型ノズル７０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７０ａを有しており、このノズル本体７０ａの内部には、洗浄液供給管２６に連通するような洗浄液流路７０ｂと、この洗浄液流路７０ｂを取り囲むようにして設けられた、高温ガス供給管６６に連通するような高温ガス流路７０ｆと、窒素ガス供給管２８に連通するような窒素ガス流路７０ｃとがそれぞれ設けられている。ここで、ノズル本体７０ａの内部はいわゆる二重管の構造となっており、内管には洗浄液流路７０ｂが、外管には高温ガス流路７０ｆが形成されるようになっている。洗浄液流路７０ｂおよび窒素ガス流路７０ｃはノズル本体７０ａ内部にある三つ又状の合流部７０ｄで合流し、この合流部７０ｄから一体型ノズル７０の吐出口７０ｅまで内部流路が更に形成されている。

そして、このような一体型ノズル７０においては、ノズル本体７０ａ内において、洗浄液供給管２６から洗浄液流路７０ｂに送られた洗浄液と、窒素ガス供給管２８から窒素ガス流路７０ｃに送られた窒素ガスとが合流部７０ｄで衝突して混合し、このことにより当該合流部７０ｄにおいて洗浄液の液滴が形成され、ウエハＷに対して吐出口７０ｅからこの洗浄液の液滴が噴霧されるようになっている。一方、高温ガス供給管６６から高温ガス流路７０ｆに送られた高温ガスは、そのままノズル本体７０ａ内を下方に流れ、ウエハＷに対して吐出口７０ｇからこの高温ガスが噴射されるようになっている。このように、一体型ノズル７０は、あたかも第２の実施の形態におけるガスノズル６０（本実施の形態の高温ガス流路７０ｆおよび吐出口７０ｇに対応）が二流体ノズル２０（本実施の形態の洗浄液流路７０ｂ、窒素ガス流路７０ｃ、合流部７０ｄおよび吐出口７０ｅに対応）を囲むような形態で、当該ガスノズル６０が二流体ノズル２０の周囲に設置されるよう一体化されたものとなっている。なお、図６において、二点鎖線７６で示される領域は、吐出口７０ｅから噴霧される洗浄液の液滴の噴霧範囲を示しており、二点鎖線７８で示される領域は、吐出口７０ｇから噴射される高温ガスの噴射範囲を示している。

図６に示すように、吐出口７０ｅからウエハＷに向かって下方に噴霧された洗浄液の液滴は、吐出口７０ｇからウエハＷに向かって下方に噴射された高温ガスによって、水平方向への拡散が抑止される。すなわち、洗浄液の液滴の噴霧範囲７６の周囲を高温ガスの噴射範囲７８が囲むようになっているので、この洗浄液の液滴の噴霧範囲７６が水平方向に拡散することはない。

このように、本実施の形態による基板洗浄装置３および基板洗浄方法においては、ウエハＷにおける一の箇所に洗浄液の液滴を噴霧する直前に、その周囲で噴射される高温ガスによって一の箇所の加熱を行うようになっている。このため、ウエハＷが常温のままこのウエハＷに洗浄液の液滴を噴霧する場合と比較して洗浄効果を向上させることができる。また、ウエハＷの加熱を部分的に、しかも洗浄液の液滴を噴霧する直前に行うことにより、ウエハＷ全体を予め加熱しておく方法と比較してウエハＷの表面に付着した洗浄液の液滴が乾燥されにくくなる。このことにより、ウエハＷの表面に洗浄液の液膜が形成されやすくなり、ウエハＷにウォーターマークが形成されることを抑止することができる。また、ウエハＷに対する不純物の再付着を防止することができるようになる。

さらに、一体型ノズル７０において、高温ガスの吐出口７０ｇが洗浄液の液滴の吐出口７０ｅの周囲に設置されているので、吐出口７０ｇからウエハＷに向かって下向きに噴射される高温ガスによって、吐出口７０ｅからウエハＷに向かって下向きに噴霧される洗浄液の液滴が拡散することを抑止することができる。このことにより、洗浄液の液滴の噴霧方向を安定させることができる。しかも、吐出口７０ｅから噴射される高温のガスにより洗浄液の液滴も加熱されることとなるので、液滴の粒径を小さくすることができ、このため、ウエハＷに対する洗浄効果をより一層向上させることができる。

なお、更なる変形例としては、上述の第１〜第３の実施の形態において、洗浄液タンク３０は予め加熱された洗浄液を二流体ノズル２０や一体型ノズル７０に供給するようになっていてもよく、あるいは窒素ガス供給機構３２は予め加熱された窒素ガスを二流体ノズル２０や一体型ノズル７０に供給するようになっていてもよい。この場合、二流体ノズル２０や一体型ノズル７０から噴霧される洗浄液の液滴は高温のものとなるので、当該洗浄液の液滴の粒径は小さくなる。このため、ウエハＷに対する洗浄効果をより一層向上させることができる。

また、代わりに、上述の第１〜第３の実施の形態において、洗浄液を加熱するための洗浄液加熱機構（図示せず）が洗浄液供給管２６に介設されていてもよく、あるいは窒素ガスを加熱するための窒素ガス加熱機構（図示せず）が窒素ガス供給管２８に介設されていてもよい。この場合でも、二流体ノズル２０や一体型ノズル７０に供給される洗浄液または窒素ガスが高温のものとなるので、二流体ノズル２０や一体型ノズル７０から噴霧される洗浄液の液滴も高温のものとなり、当該洗浄液の液滴の粒径は小さくなる。このため、ウエハＷに対する洗浄効果をより一層向上させることができる。

本発明の第１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ける二流体ノズルおよび赤外線ランプの構成の詳細を示す図である。 図１に示す基板洗浄装置における二流体ノズルおよび赤外線ランプの他の構成の詳細を示す図である。 本発明の第２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。 本発明の第３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５に示す基板洗浄装置における一体型ノズルの構成の詳細を示す図である。

符号の説明

１、２、３ 基板洗浄装置
１０ チャンバー
１２ スピンチャック
１６ 外筒
２０ 二流体ノズル
２０ａ ノズル本体
２０ｂ 洗浄液流路
２０ｃ 窒素ガス流路
２０ｄ 合流部
２０ｅ 吐出口
２１ 洗浄液の液滴の噴霧範囲
２２ アーム
２４ 回転軸部
２６ 洗浄液供給管
２８ 窒素ガス供給管
３０ 洗浄液タンク
３２ 窒素ガス供給機構
３４ バルブ
３６ バルブ
３８ フィルタ
４０ 赤外線ランプ
４１ 赤外線ランプにより熱照射される範囲
５０ 洗浄液排出管
６０ ガスノズル
６６ 高温ガス供給管
６７ バルブ
６８ 高温ガス供給機構
７０ 一体型ノズル
７０ａ ノズル本体
７０ｂ 洗浄液流路
７０ｃ 窒素ガス流路
７０ｄ 合流部
７０ｅ 吐出口
７０ｆ 高温ガス流路
７０ｇ 吐出口
７２ アーム
７４ 回転軸部
７６ 洗浄液の液滴の噴霧範囲
７８ 高温ガスの噴射範囲

Claims (6)

1. 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、被処理基板の一部分に対してこの洗浄液の液滴を噴霧する二流体ノズルと、
   被処理基板の全体ではない一部分を加熱する加熱部であって、被処理基板における一の箇所に前記二流体ノズルが洗浄液の液滴を噴霧する直前に、この一の箇所の加熱を行うような加熱部と、
   を備え、
   前記加熱部はランプであり、前記ランプは、前記被処理基板の一部分のみならず前記二流体ノズルから噴霧される洗浄液の液滴をも加熱するようになっており、
   前記加熱部が前記被処理基板の一部分のみならず前記二流体ノズルから噴霧される洗浄液の液滴をも加熱するよう、前記二流体ノズルおよび前記加熱部の位置関係が設定されており、
   被処理基板における一の箇所に前記二流体ノズルが洗浄液の液滴を噴霧する直前に前記加熱部がこの一の箇所の加熱を行うよう前記加熱部および前記二流体ノズルがそれぞれ移動するようになっていることを特徴とする基板洗浄装置。
2. 被処理基板の基板面に沿ってこの基板面と距離を隔てて前記二流体ノズルを移動させる二流体ノズル駆動機構と、
   被処理基板の基板面に沿ってこの基板面と距離を隔てて前記加熱部を移動させる加熱部駆動機構であって、被処理基板における一の箇所に前記二流体ノズルが洗浄液の液滴を噴霧する直前に前記加熱部がこの一の箇所の加熱を行うように前記加熱部を移動させる加熱部駆動機構と、
   を更に備えたことを特徴とする請求項１記載の基板洗浄装置。
3. 被処理基板の基板面に沿ってこの基板面と距離を隔てて前記二流体ノズルおよび前記加熱部を一体的に移動させる一体型駆動機構であって、前記加熱部が前記二流体ノズルよりも先行するよう前記二流体ノズルおよび前記加熱部を移動させる一体型駆動機構を更に備えたことを特徴とする請求項１記載の基板洗浄装置。
4. 前記二流体ノズルに送られる洗浄液および液滴生成用ガスの少なくともいずれか一方は加熱されたものであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の基板洗浄装置。
5. 被処理基板の全体ではない一部分である一の箇所の加熱を加熱部により行う工程と、
   被処理基板における一の箇所に対して加熱が行われた直後に、二流体ノズルにおいて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この一の箇所に噴霧する工程と、
   を備え、
   前記加熱部が前記被処理基板の一部分のみならず前記二流体ノズルから噴霧される洗浄液の液滴をも加熱するよう、前記二流体ノズルおよび前記加熱部の位置関係が設定されており、
   被処理基板における一の箇所に前記二流体ノズルが洗浄液の液滴を噴霧する直前に前記加熱部がこの一の箇所の加熱を行うように前記加熱部および前記二流体ノズルが被処理基板の表面に沿って移動し、
   前記加熱部はランプであり、前記ランプは、前記被処理基板の一部分のみならず前記二流体ノズルから噴霧される洗浄液の液滴をも加熱することを特徴とする基板洗浄方法。
6. 前記二流体ノズルに送られる洗浄液および液滴生成用ガスの少なくともいずれか一方は加熱されたものであることを特徴とする請求項５記載の基板洗浄方法。

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