WO2020110858A1 - 基板洗浄方法、処理容器洗浄方法、および基板処理装置 - Google Patents

基板洗浄方法、処理容器洗浄方法、および基板処理装置 Download PDF

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WO2020110858A1
WO2020110858A1 PCT/JP2019/045418 JP2019045418W WO2020110858A1 WO 2020110858 A1 WO2020110858 A1 WO 2020110858A1 JP 2019045418 W JP2019045418 W JP 2019045418W WO 2020110858 A1 WO2020110858 A1 WO 2020110858A1
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gas
processing container
shock wave
main surface
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PCT/JP2019/045418
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恭子 池田
土橋　和也
中島　常長
賢治 関口
錦戸　修一
将人 中城
孝洋 安武
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東京エレクトロン株式会社
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    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B5/00—Cleaning by methods involving the use of air flow or gas flow
    • B08B5/02—Cleaning by the force of jets, e.g. blowing-out cavities
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
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    • B08B5/02—Cleaning by the force of jets, e.g. blowing-out cavities
    • B08B5/023—Cleaning travelling work
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H01L21/67028—Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like
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    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02041—Cleaning

Definitions

  • the present disclosure relates to a substrate cleaning method, a processing container cleaning method, and a substrate processing apparatus.
  • the substrate cleaning method described in Patent Document 1 includes a step of generating gas clusters by discharging gas from a nozzle portion, and a step of irradiating the gas clusters perpendicularly to the surface of the substrate to remove particles.
  • the distance from the tip of the nozzle portion to the substrate during irradiation of the gas cluster is 10 mm to 100 mm.
  • One aspect of the present disclosure provides a technique capable of efficiently removing particles that contaminate a substrate.
  • a substrate cleaning method Arranging the substrate inside the processing container, Injecting gas from an injection port of a gas nozzle arranged inside the processing container, A step of causing a vertical shock wave generated by the injection of gas from the gas nozzle to collide with the main surface of the substrate; Removing the particles adhering to the main surface of the substrate by colliding the vertical shock wave with the main surface of the substrate.
  • particles that contaminate a substrate can be efficiently removed.
  • FIG. 1 is a side view showing a substrate processing apparatus according to one embodiment.
  • FIG. 2 is a plan view showing the gas nozzle moving mechanism according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing collision of a vertical shock wave with a substrate according to an embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of the relationship between the distance L from the injection port of the gas nozzle in the downward direction and the pressure of the gas injected from the injection port.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of the relationship between the downward distance L from the ejection port of the gas nozzle and the mass flux density of the gas ejected from the ejection port.
  • FIG. 6 is a graph of an example of the simulation result shown in FIG. FIG.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of the relationship between the removal rate PRE1 of particles having a particle diameter of 200 nm and the gap G1 between the injection port of the gas nozzle and the main surface of the substrate.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of the relationship between the gap G1 between the ejection port of the gas nozzle and the main surface of the substrate and the mass flux density of the gas ejected from the ejection port.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing collision of a gas cluster with a substrate according to an embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of the relationship between the removal rate PRE2 of particles having a particle diameter of 40 nm and the gap G1 between the injection port of the gas nozzle and the main surface of the substrate.
  • FIG. 11 is a flowchart showing a substrate cleaning method according to one embodiment.
  • FIG. 12 is a diagram showing changes over time in the state of the substrate cleaned by the substrate cleaning method according to the embodiment.
  • FIG. 13 is a side view showing a state of the substrate processing apparatus according to the embodiment when cleaning the processing container.
  • FIG. 14 is a diagram showing an example of the relationship between the gap G2 between the ejection port of the gas nozzle and the substrate holding surface of the substrate holding unit and the flow velocity of the gas ejected from the ejection port.
  • FIG. 15 is a flowchart showing the processing container cleaning method according to the embodiment.
  • FIG. 16 is a diagram showing a gas nozzle formed on a side wall surface which is an inner wall surface of the processing container according to the embodiment.
  • FIG. 17 is a diagram showing an example of a cross-sectional shape of a nozzle hole of a gas nozzle that forms a spiral airflow.
  • FIG. 18 is a diagram showing an example of a simulation result of a relationship between a cross-sectional shape of a nozzle hole of a gas nozzle forming a spiral airflow and a flow velocity of gas injected from an outlet of the nozzle hole.
  • the same or corresponding components are designated by the same or corresponding reference numerals, and the description thereof may be omitted.
  • the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction are directions perpendicular to each other
  • the X-axis direction and the Y-axis direction are horizontal directions
  • the Z-axis direction is the vertical direction.
  • the lower side means the lower side in the vertical direction (Z-axis negative direction)
  • the upper side means the upper side in the vertical direction (Z-axis positive direction).
  • FIG. 1 is a side view showing a substrate processing apparatus according to one embodiment.
  • FIG. 2 is a plan view showing the gas nozzle moving mechanism according to the embodiment.
  • the substrate processing apparatus 10 removes particles 5 and 6 (see FIG. 12) attached to the main surface 3 of the substrate 2 by injecting gas toward the main surface 3 of the substrate 2.
  • the substrate 2 is a semiconductor substrate such as a silicon wafer.
  • the substrate processing apparatus 10 includes a processing container 20, a substrate holding unit 30, a rotation shaft unit 34, a rotation driving unit 36, a lift driving unit 38, a gas nozzle 40, a gas nozzle moving mechanism 50, and a gas supply mechanism 60.
  • the pressure reducing mechanism 70 and the control unit 90 are provided.
  • the processing container 20 has a space inside which the substrate 2 is processed.
  • the inside of the processing container 20 is, for example, a cylindrical space.
  • the processing container 20 has a gate (not shown) that is a loading/unloading port for the substrate 2 and a gate valve (not shown) that opens and closes the gate.
  • the substrate holding unit 30 is arranged inside the processing container 20 and has a substrate holding surface 31 for holding the substrate 2.
  • the substrate holding unit 30 holds the substrate 2 horizontally, for example, with the main surface 3 from which the particles 5 and 6 of the substrate 2 are removed facing upward.
  • the rotating shaft portion 34 extends downward from the center of the substrate holding portion 30 and is arranged vertically.
  • the upper end of the rotating shaft 34 is arranged inside the processing container 20, and the lower end of the rotating shaft 34 is arranged outside the processing container 20.
  • the rotation drive unit 36 rotates the substrate holding unit 30 by rotating the rotation shaft unit 34 around the vertical axis.
  • the rotation drive unit 36 includes, for example, a rotation motor and a transmission mechanism that transmits the rotation driving force of the rotation motor to the rotation shaft unit 34.
  • the elevation drive unit 38 raises and lowers the substrate holding unit 30.
  • the elevating/lowering drive unit 38 is composed of, for example, a fluid pressure cylinder.
  • the elevating/lowering drive unit 38 raises/lowers the substrate holding unit 30 via the rotation drive unit 36, but may raise/lower the substrate holding unit 30 without the rotation drive unit 36.
  • the gas nozzle 40 injects gas toward the main surface 3 of the substrate 2 held by the substrate holder 30.
  • the gas nozzle 40 is arranged above the substrate holding unit 30 with the gas injection port 41 facing downward.
  • the gas nozzle moving mechanism 50 moves the gas nozzle 40 in the radial direction of the substrate holding unit 30.
  • the gas nozzle moving mechanism 50 moves the gas nozzle 40 between a position directly above the central portion of the substrate holding unit 30 and a position just above the outer peripheral portion of the substrate holding unit 30.
  • the gas nozzle moving mechanism 50 includes, for example, a swivel arm 51 and a swivel drive unit 52 that swivels the swivel arm 51.
  • the swivel arm 51 is arranged horizontally, and holds the gas nozzle 40 at its tip end with the injection port 41 of the gas nozzle 40 facing downward.
  • the swivel drive unit 52 swivels the swivel arm 51 around a swivel shaft 53 extending downward from the base end of the swivel arm 51.
  • the gas nozzle moving mechanism 50 may have a guide rail and a linear motion mechanism instead of the swivel arm 51 and the swivel drive unit 52.
  • the guide rail is arranged horizontally, and the linear motion mechanism moves the gas nozzle 40 along the guide rail.
  • the gas nozzle moving mechanism 50 may further include a lift drive unit 54 that moves the gas nozzle 40 up and down.
  • the elevating/lowering drive unit 54 is composed of, for example, a fluid pressure cylinder.
  • the lift drive unit 54 moves the gas nozzle 40 up and down via the swivel drive unit 52, but may move the gas nozzle 40 up and down without the swivel drive unit 52.
  • the gas supply mechanism 60 supplies gas to the gas nozzle 40.
  • the gas supply mechanism 60 includes a common line L1 having a downstream end connected to the gas nozzle 40, a first branch line L2 extending from the upstream end of the common line L1 to the first supply source 61, and an upstream end of the common line L1.
  • a second branch line L3 extending to the supply source 62.
  • the common line L1 is provided with a pressure adjusting valve 63 that adjusts the gas supply pressure P to the gas nozzle 40.
  • the pressure adjusting valve 63 adjusts the gas supply pressure P to the gas nozzle 40 under the control of the controller 90.
  • a booster such as a gas booster may be further provided on the common line L1 upstream of the pressure adjusting valve 63.
  • a first opening/closing valve 64 and a first flow rate adjusting valve 65 are provided in the first branch line L2.
  • the first opening/closing valve 64 opens the gas flow path, the gas is supplied from the first supply source 61 to the gas nozzle 40.
  • the first flow rate adjusting valve 65 adjusts the flow rate of the gas flowing through the first branch line L2.
  • the first opening/closing valve 64 closes the gas flow path, the supply of gas from the first supply source 61 to the gas nozzle 40 is stopped.
  • a second opening/closing valve 66 and a second flow rate adjusting valve 67 are provided in the second branch line L3.
  • the second opening/closing valve 66 opens the gas flow path, the gas is supplied from the second supply source 62 to the gas nozzle 40.
  • the second flow rate adjusting valve 67 adjusts the flow rate of the gas flowing through the second branch line L3.
  • the second opening/closing valve 66 closes the gas flow path, the supply of gas from the second supply source 62 to the gas nozzle 40 is stopped.
  • the first supply source 61 supplies, for example, carbon dioxide (CO 2 ) gas to the gas nozzle 40.
  • the second supply source 62 supplies, for example, hydrogen (H 2 ) gas to the gas nozzle 40.
  • the carbon dioxide gas content C contained in the gas supplied to the gas nozzle 40 is adjusted by the first flow rate adjusting valve 65 and the second flow rate adjusting valve 67.
  • the first flow rate adjusting valve 65 and the second flow rate adjusting valve 67 adjust the carbon dioxide gas content C under the control of the controller 90.
  • the control unit 90 sets the carbon dioxide gas content C to zero
  • the second opening/closing valve 66 closes the gas flow path under the control of the control unit 90.
  • the decompression mechanism 70 decompresses the inside of the processing container 20.
  • the decompression mechanism 70 is provided, for example, in the middle of a suction pump 71 that sucks gas inside the processing container 20, and a suction line 72 that extends from the suction port 27 formed in the inner wall surface 22 of the processing container 20 to the suction pump 71. And a pressure adjusting valve 73.
  • the suction ports 27 may be formed on the lower wall surface 24 of the processing container 20, and a plurality of suction ports 27 may be arranged around the rotary shaft portion 34 at equal intervals.
  • the control unit 90 is composed of, for example, a computer, and includes a CPU (Central Processing Unit) 91 and a storage medium 92 such as a memory.
  • the storage medium 92 stores programs that control various processes executed in the substrate processing apparatus 10.
  • the control unit 90 controls the operation of the substrate processing apparatus 10 by causing the CPU 91 to execute the program stored in the storage medium 92.
  • the control unit 90 also includes an input interface 93 and an output interface 94. In the control unit 90, the input interface 93 receives a signal from the outside, and the output interface 94 transmits the signal to the outside.
  • the program may be stored in a computer-readable storage medium, and may be installed in the storage medium 92 of the control unit 90 from the storage medium.
  • Examples of the computer-readable storage medium include a hard disk (HD), a flexible disk (FD), a compact disk (CD), a magnet optical desk (MO), and a memory card.
  • the program may be downloaded from the server via the Internet and installed in the storage medium 92 of the control unit 90.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing collision of a vertical shock wave with a substrate according to an embodiment.
  • the gas nozzle 40 is, for example, generally called a Laval nozzle, and has a throat 43 having a diameter smaller than that of the injection port 41 and the supply port 42.
  • the gas nozzle 40 has a tapered hole 45 between the throat 43 and the injection port 41, the diameter of which increases from the throat 43 toward the injection port 41.
  • the gas nozzle 40 is arranged inside the processing container 20.
  • the inside of the processing container 20 is decompressed in advance by the decompression mechanism 70.
  • the gas supplied to the supply port 42 of the gas nozzle 40 is accelerated to a speed exceeding the sonic speed by passing through the throat 43, and is injected from the injection port 41.
  • the injected gas forms a vertical shock wave SW.
  • the vertical shock wave SW is also called a Mach disk.
  • the vertical shock wave SW is a shock wave having a wavefront perpendicular to the propagation direction.
  • the shock wave is a discontinuous change in pressure propagating inside the processing container 20 at supersonic speed.
  • the control unit 90 controls collision of gas with the substrate 2 held by the substrate holding unit 30.
  • the collision of the gas with respect to the substrate 2 includes, for example, (1) a gap G1 between the injection port 41 of the gas nozzle 40 and the main surface 3 of the substrate 2, and (2) the inclusion of carbon dioxide gas contained in the gas supplied to the gas nozzle 40.
  • control unit 90 controls the gas collision with the substrate 2 by controlling at least one of the gap G1, the carbon dioxide gas content C, and the supply pressure P.
  • control unit 90 may control the gap G1 by controlling the position of the substrate holding unit 30 in the Z-axis direction, or may control the gap G1 by controlling the position of the gas nozzle 40 in the Z-axis direction. Good.
  • the control unit 90 causes the vertical shock wave SW generated by the gas injection to collide with the main surface 3 of the substrate 2. Since the vertical shock wave SW acts on the main surface 3 of the substrate 2, the particles 5 having a large particle diameter of 100 nm or more and adhering to the main surface 3 of the substrate 2 can be efficiently removed, which will be described in detail later.
  • the center line of the gas nozzle 40 may be arranged perpendicular to the main surface 3 of the substrate 2.
  • the wavefront of the vertical shock wave SW collides with the main surface 3 of the substrate 2 in parallel. Therefore, the range in which the vertical shock wave SW acts on the main surface 3 of the substrate 2 is wide, and the particles 5 having a large particle size can be efficiently removed. Further, it is possible to suppress the pattern collapse of the concave-convex pattern 4 on the main surface 3 of the substrate 2.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of the relationship between the downward distance L from the injection port of the gas nozzle and the pressure of the gas injected from the injection port.
  • FIG. 4A shows an example of a simulation result of pressure when the carbon dioxide gas content C is 25% by volume and the hydrogen gas content is 75% by volume.
  • FIG. 4B shows an example of the simulation result of the pressure when the carbon dioxide gas content C is 50% by volume and the hydrogen gas content is 50% by volume.
  • FIG. 4C shows an example of the simulation result of the pressure when the carbon dioxide gas content C is 100% by volume and the hydrogen gas content is 0% by volume.
  • steady state fluid analysis was performed using ANSYS fluid analysis software (product name: Fluent).
  • the diameter of the supply port 42 is 10 mm
  • the diameter of the throat 43 is 0.24 mm
  • the diameter of the injection port 41 is 4.4 mm
  • the taper angle of the tapered hole 45 is 6°.
  • the gas supply pressure P at the supply port 42 was set to 0.7 MPa
  • the gas temperature at the supply port 42 was set to ⁇ 10° C.
  • the atmospheric pressure inside the processing container 20 was set to 40 Pa. .
  • a two-dimensional symmetric rectangular analysis region is set symmetrically about the center line of the gas nozzle 40, and outflow boundaries through which gas freely flows are set on the four sides of the two-dimensional analysis region.
  • a region GA (see FIG. 6) in which the distance L from the injection port 41 of the gas nozzle 40 in the downward direction is approximately 30 mm to 40 mm and a region GB in which the distance L is approximately 70 mm to 80 mm (see FIG. 6).
  • a vertical shock wave SW that is a discontinuous change in pressure is formed.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of the relationship between the downward distance L from the injection port of the gas nozzle and the mass flux density D of the gas injected from the injection port.
  • FIG. 5A shows an example of a simulation result of the mass flux density when the carbon dioxide gas content C is 25% by volume and the hydrogen gas content is 75% by volume.
  • FIG. 5B shows an example of the simulation result of the mass flux density when the carbon dioxide gas content C is 50% by volume and the hydrogen gas content is 50% by volume.
  • FIG. 5C shows an example of the simulation result of the mass flux density when the carbon dioxide gas content C is 100% by volume and the hydrogen gas content is 0% by volume. The simulation of FIG. 5 was carried out with the same settings as the simulation of FIG.
  • the mass flux density D is a physical quantity indicating the mass of gas passing through a unit area in a unit time, and is an index of the strength of the vertical shock wave SW.
  • the mass flux density D is calculated from the following equation (1).
  • D ⁇ v (1)
  • ⁇ is the gas density (kg/m 3 )
  • v is the gas flow velocity (m/s).
  • a positive gas flow velocity means that the gas flows from above to below
  • a negative gas flow velocity means that the gas flows from below to above.
  • the mass flux density D increases.
  • the larger the content C of the carbon dioxide gas having a larger molecular weight than that of hydrogen gas the larger the gas density ⁇ , and the larger the mass flux density D becomes.
  • FIG. 6 is a graph showing an example of the simulation result shown in FIG. As shown in FIG. 6, as the distance L increases from zero, the mass flux density D rapidly decreases, then the mass flux density D rapidly increases, and then the mass flux density D decreases and increases. And repeat.
  • the vertical shock wave SW is formed in the regions GA and GB in which the value of the mass flux density D becomes equal to or more than the half value of each peak value. I understand that.
  • the vertical shock wave SW does not occur in the region where the distance L is about 0 mm to 25 mm and the mass flux density D sharply decreases.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of the relationship between the removal rate PRE1 of particles having a particle diameter of 200 nm and the gap G1 between the injection port of the gas nozzle and the main surface of the substrate.
  • the particle removal rate PRE1 was calculated from the following equation (2).
  • PRE1 (n1-n2)/n1 ⁇ 100...(2)
  • n1 is the number of silica particles having a particle size of 200 nm attached to the main surface 3 of the substrate 2 before cleaning
  • n2 is the particle size remaining on the main surface 3 of the substrate 2 after cleaning.
  • the number of 200 nm silica particles The numbers n1 and n2 of the silica particles were measured by SEM (Scanning Electron Microscope).
  • the rotation speed of the substrate holder 30 is set to 150 rpm and the swirling speed of the gas nozzle 40 is set to 1°/s, and the entire main surface 3 of the substrate 2 held by the substrate holder 30 is covered. It was carried out by colliding gas from the gas nozzle 40.
  • the diameter of the supply port 42 is 10 mm
  • the diameter of the throat 43 is 0.24 mm
  • the diameter of the injection port 41 is 4.4 mm
  • the taper hole 45 was formed.
  • the taper angle was set to 6°.
  • the cleaning of the substrate 2 is performed by setting the gas supply pressure P at the supply port 42 to 0.7 MPa, the gas temperature at the supply port 42 to ⁇ 10° C., and the inside of the processing container 20.
  • the atmospheric pressure was set to 40 Pa.
  • the removal rate PRE1 of silica particles having a particle diameter of 200 nm is improved.
  • the vertical shock wave SW collides with the main surface 3 of the substrate 2 as is apparent from FIG. 8 described later. Therefore, it is understood that the collision rate of the vertical shock wave SW with the main surface 3 of the substrate 2 improves the removal rate PRE1 of the silica particles having a particle diameter of 200 nm.
  • the removal rate PRE1 of silica particles having a particle diameter of 200 nm is improved as the content C of the carbon dioxide gas having a larger molecular weight than hydrogen gas is increased.
  • the mass flux density D is proportional to the gas density ⁇ , the mass flux density D increases as the content C of the carbon dioxide gas having a larger molecular weight than hydrogen gas increases. Is presumed to be the reason.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of the relationship between the gap G1 between the injection port of the gas nozzle and the main surface of the substrate and the mass flux density of the gas injected from the injection port.
  • FIG. 8A shows an example of the simulation result of the mass flux density when the gap G1 is 35 mm.
  • FIG. 8B shows an example of the simulation result of the mass flux density when the gap G1 is 40 mm.
  • FIG. 8C shows an example of the simulation result of the mass flux density when the gap G1 is 50 mm.
  • the vertical shock wave SW having the mass flux density D of about 8 kg/m 2 s can collide with the main surface 3 of the substrate 2.
  • the position where the vertical shock wave SW is slightly deviated between the simulation result of FIG. 8 and the simulation results shown in FIGS. 5C and 6 is due to the setting of the boundary condition.
  • the simulation result of FIG. 8 in which a wall surface boundary is set on one side of the lower side of the two-dimensional analysis area is an example, and the outflow boundary is set on one side of the lower side of the two-dimensional analysis area in FIG. 5C and FIG.
  • the simulation result is a reference example.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing collision of a gas cluster with a substrate according to one embodiment.
  • the collision of the gas cluster GC shown in FIG. 9 with the substrate 2 and the collision of the vertical shock wave SW shown in FIG. 3 with the substrate 2 at least one of the gap G1, the carbon dioxide gas content C, and the supply pressure P is different.
  • the generation of the gas cluster GC will be described.
  • the gas nozzle 40 is arranged inside the processing container 20.
  • the inside of the processing container 20 is decompressed in advance by the decompression mechanism 70.
  • the gas supplied to the supply port 42 of the gas nozzle 40 becomes sonic when passing through the throat 43, and after passing through the throat 43, the gas is accelerated to a speed exceeding the sonic speed by adiabatic expansion and injected from the injection port 41.
  • the injected gas adiabatically expands inside the depressurized processing container 20, so that it is cooled to the condensation temperature and forms a gas cluster GC that is an aggregate of atoms or molecules.
  • the gas cluster GC is, for example, an aggregate in which molecules of carbon dioxide gas are bonded to each other by Van der Waals force.
  • the hydrogen gas By passing the throat 43 in a mixed state with the carbon dioxide gas, the hydrogen gas can increase the injection speed of the carbon dioxide gas, and as a result, the gas cluster GC formed by the carbon dioxide gas can be accelerated.
  • the control unit 90 causes the gas cluster GC generated by the gas injection to collide with the main surface 3 of the substrate 2. Since the gas cluster GC acts on the main surface 3 of the substrate 2, details will be described later, but it is possible to efficiently remove the small-sized particles 6 having a particle diameter of several tens of nm, which are attached to the main surface 3 of the substrate 2. ..
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of the relationship between the removal rate PRE2 of particles having a particle diameter of 40 nm and the gap G1 between the injection port of the gas nozzle and the main surface of the substrate.
  • the particle removal rate PRE2 was calculated from the following equation (3).
  • PRE2 (n3-n4)/n3 ⁇ 100...(3)
  • n3 is the number of silica particles having a particle size of 40 nm attached to the main surface 3 of the substrate 2 before cleaning
  • n4 is the particle size remaining on the main surface 3 of the substrate 2 after cleaning. It is the number of silica particles of 40 nm.
  • the numbers n3 and n4 of silica particles were measured by SEM (Scanning Electron Microscope).
  • the rotation speed of the substrate holder 30 is set to 150 rpm and the swirling speed of the gas nozzle 40 is set to 1°/s, and the entire main surface 3 of the substrate 2 held by the substrate holder 30 is covered. It was carried out by colliding gas from the gas nozzle 40.
  • the diameter of the supply port 42 is 10 mm
  • the diameter of the throat 43 is 0.24 mm
  • the diameter of the injection port 41 is 4.4 mm
  • the taper hole 45 was set to 6°.
  • the cleaning of the substrate 2 is performed by setting the gas supply pressure P at the supply port 42 to 0.7 MPa, the gas temperature at the supply port 42 to ⁇ 10° C., and the inside of the processing container 20.
  • the atmospheric pressure was set to 40 Pa.
  • the removal rate PRE2 of silica particles having a particle diameter of 40 nm was substantially zero regardless of the gap G1. It is presumed that the cause is a shortage of hydrogen gas that suppresses the stall of the gas cluster GC.
  • FIG. 11 is a flowchart showing a substrate cleaning method according to one embodiment. Each process illustrated in FIG. 11 is performed under the control of the control unit 90.
  • the substrate cleaning method includes a step S101 of arranging the substrate 2 inside the processing container 20.
  • the transfer device loads the substrate 2 into the processing container 20 from outside the processing container 20, and places the loaded substrate 2 on the substrate holding surface 31 of the substrate holding unit 30.
  • the substrate holding unit 30 holds the substrate 2 horizontally with the main surface 3 of the substrate 2 facing upward.
  • the substrate processing method includes a step S102 of injecting a gas from an injection port 41 of a gas nozzle 40 arranged inside the processing container 20.
  • the decompression mechanism 70 sucks the gas inside the processing container 20, and the gas supply mechanism 60 supplies the gas to the gas nozzle 40.
  • the composition of the gas supplied to the gas nozzle 40 (for example, the carbon dioxide gas content C) is adjusted by, for example, the first flow rate adjusting valve 65 and the second flow rate adjusting valve 67.
  • the second opening/closing valve 66 closes the gas flow path.
  • the supply pressure P of the gas supplied to the gas nozzle 40 is adjusted by the pressure adjusting valve 63.
  • the substrate processing method includes a step S103 of forming a vertical shock wave SW by jetting gas.
  • the regions GA and GB where the vertical shock waves SW are formed are discontinuous as shown in FIG. 6, and there are regions where the vertical shock waves SW are not formed.
  • the substrate processing method includes a step S104 of colliding the vertical shock wave SW with the main surface 3 of the substrate 2.
  • the wavefront of the vertical shock wave SW may collide with the main surface 3 of the substrate 2 in parallel.
  • the range in which the vertical shock wave SW acts on the main surface 3 of the substrate 2 is wide. Further, it is possible to suppress the pattern collapse of the concave-convex pattern 4 on the main surface 3 of the substrate 2.
  • the gap G1 between the ejection port 41 of the gas nozzle 40 and the main surface 3 of the substrate 2 may be controlled to, for example, 37 mm or more and 45 mm or less.
  • the strong vertical shock wave SW can be made to collide with the main surface 3 of the substrate 2.
  • the mass flux density D of the gas in the vicinity of the main surface 3 of the substrate 2 may be controlled to, for example, 6 kg/m 2 s or more.
  • the strong vertical shock wave SW can be made to collide with the main surface 3 of the substrate 2.
  • D may be controlled to 15 kg/m 2 s or less.
  • the vicinity of the main surface 3 of the substrate 2 means a range within 2 mm from the main surface 3.
  • the substrate processing method includes a step S105 of removing particles 5 having a large particle diameter of 100 nm or more.
  • the vertical shock wave SW separates the large-sized particles 5 from the main surface 3 of the substrate 2 due to the pressure.
  • the above steps S102 to S105 are repeated while changing the position on the substrate 2 where the vertical shock wave SW hits.
  • the change is performed by, for example, the gas nozzle moving mechanism 50 moving the gas nozzle 40 in the radial direction of the substrate 2 while the rotation driving unit 36 rotates the substrate holding unit 30.
  • the vertical shock wave SW can be applied to the entire main surface 3 of the substrate 2.
  • the position of the substrate 2 on which the vertical shock wave SW hits is changed by rotating the substrate holding unit 30 and moving the gas nozzle 40 in the radial direction of the substrate 2, but the technique of the present disclosure is not limited to this. ..
  • the substrate holder 30 may be moved in the X-axis direction and the Y-axis direction with the gas nozzle 40 fixed.
  • the substrate processing method includes a step S106 of changing a gas collision condition with respect to the substrate 2.
  • the control unit 90 changes at least one of the gap G1, the carbon dioxide gas content C, and the supply pressure P to change the gas collision condition with respect to the substrate 2.
  • the collision condition before the change for example, the collision condition for removing the large particle 5
  • the changed collision condition for example, the collision condition for removing the small particle 6
  • the substrate processing method includes a step S107 of injecting a gas from the injection port 41 of the gas nozzle 40 arranged inside the processing container 20.
  • the decompression mechanism 70 sucks the gas inside the processing container 20, and the gas supply mechanism 60 supplies the gas to the gas nozzle 40.
  • the composition of the gas supplied to the gas nozzle 40 (for example, the carbon dioxide gas content C) is adjusted by, for example, the first flow rate adjusting valve 65 and the second flow rate adjusting valve 67.
  • the carbon dioxide gas content C is preferably 90% by volume or less in order to suppress the stall of the gas cluster GC.
  • the supply pressure P of the gas supplied to the gas nozzle 40 is adjusted by the pressure adjusting valve 63.
  • the substrate processing method includes a step S108 of forming a gas cluster GC by injecting a gas.
  • the gas cluster GC is, for example, an aggregate in which molecules of carbon dioxide gas are bonded to each other by Van der Waals force.
  • the substrate processing method has a step S109 of causing the gas cluster GC to collide with the main surface 3 of the substrate 2.
  • the gas clusters GC may impinge perpendicularly on the main surface 3 of the substrate 2. It is possible to suppress the pattern collapse of the uneven pattern 4 on the main surface 3 of the substrate 2.
  • the substrate processing method has a step S110 of removing particles 6 having a small particle diameter of several tens of nm.
  • the high-speed collision of the gas cluster GC which is an aggregate of molecules, is effective for removing the small-sized particles 6.
  • the above steps S107 to S110 are repeated while changing the position of the substrate 2 on which the gas cluster GC hits.
  • the change is performed by, for example, the gas nozzle moving mechanism 50 moving the gas nozzle 40 in the radial direction of the substrate 2 while the rotation driving unit 36 rotates the substrate holding unit 30.
  • the gas cluster GC can be applied to the entire main surface 3 of the substrate 2.
  • the position of the substrate 2 on which the gas cluster GC hits is changed by rotating the substrate holder 30 and moving the gas nozzle 40 in the radial direction of the substrate 2, but the technique of the present disclosure is not limited to this. ..
  • the substrate holder 30 may be moved in the X-axis direction and the Y-axis direction with the gas nozzle 40 fixed.
  • the substrate processing method has a step S111 of unloading the substrate 2 from the inside of the processing container 20 to the outside of the processing container 20.
  • step S111 the substrate holding unit 30 releases the holding of the substrate 2
  • the transport device receives the substrate 2 from the substrate holding unit 30, and the received substrate 2 is carried out from the inside of the processing container 20 to the outside of the processing container 20. ..
  • the order of the steps shown in FIG. 11 is not particularly limited.
  • the substrate processing apparatus 10 uses one gas nozzle 40 to perform steps S102 to S105, and simultaneously uses another gas nozzle 40 to perform the steps. You may implement S107-S110.
  • step S106 is unnecessary.
  • the substrate processing method of the present embodiment has a step S110 of removing the small-sized particles 6 attached to the main surface 3 of the substrate 2 by causing the gas cluster GC to collide with the main surface 3 of the substrate 2.
  • the removal efficiency of the particles 6 having a small particle diameter can be improved, and the cleaning time of the substrate 2 can be shortened.
  • FIG. 12 is a diagram showing changes over time in the state of the substrate cleaned by the substrate cleaning method according to the embodiment.
  • FIG. 12A is a diagram showing the state of the substrate immediately before the step S101 of injecting gas.
  • FIG. 12B is a diagram showing a state of the substrate immediately after the step S105 of removing particles having a large particle diameter by a vertical shock wave.
  • FIG. 12C is a diagram showing a state of the substrate immediately after the step S110 of removing the particles 6 having a small particle diameter by the gas cluster.
  • the step S105 of removing the large-sized particles 5 by the vertical shock wave SW may be performed after the step S110 of removing the small-sized particles 6 by the gas cluster GC, but as shown in FIG. It may be done before.
  • the particles 5 having a large particle size first, the particles 6 having a small particle size are exposed, so that the removal efficiency of the particles 6 having a small particle size can be improved. This is particularly effective when the main surface 3 of the substrate 2 has the uneven pattern 4.
  • the steps S102 to S105 are performed using the one gas nozzle 40, and at the same time, the step S107 is performed using the other gas nozzle 40. You may implement S110.
  • the inner wall surface 22 of the processing container 20 has an upper wall surface 23, a lower wall surface 24, and a side wall surface 25 extending from the outer circumference of the upper wall surface 23 to the outer circumference of the lower wall surface 24. Since the main surface 3 of the substrate 2 is arranged horizontally, the airflow flowing along the main surface 3 of the substrate 2 is blown onto the side wall surface 25.
  • the airflow flowing along the main surface 3 of the substrate 2 blows the particles 5 and 6 separated from the main surface 3 of the substrate 2 onto the side wall surface 25 of the processing container 20. Therefore, particles adhere to the side wall surface 25 of the processing container 20.
  • control unit 90 controls the collision of the gas injected from the gas nozzle 40 with the collision plate disposed inside the processing container 20 in order to remove the particles attached to the side wall surface 25 of the processing container 20.
  • the collision plate for example, a substrate holding unit 30 is used as shown in FIG.
  • a dedicated dummy substrate may be used instead of the substrate holding unit 30. Like the substrate 2, the dummy substrate is held by the substrate holding unit 30.
  • the dummy substrate may be stored inside the processing container 20, or may be stored outside the processing container 20 and carried into the processing container 20 at the time of use.
  • FIG. 13 is a side view showing a state of cleaning the processing container of the substrate processing apparatus according to the embodiment.
  • one substrate 2 is carried from the inside of the processing container 20 to the outside of the processing container 20, and then another substrate 2 is carried from the outside of the processing container 20 into the processing container 20. Before it is done.
  • the control unit 90 forms a radial airflow GF by causing the gas jetted from the gas nozzle 40 to collide with the substrate holding surface 31 of the substrate holding unit 30.
  • the airflow GF flows along the main surface 3 of the substrate 2, is blown onto the side wall surface 25 of the processing container 20, and removes particles attached to the side wall surface 25.
  • FIG. 14 is a diagram showing an example of the relationship between the gap G2 between the ejection port of the gas nozzle and the substrate holding surface of the substrate holding unit and the flow velocity of the gas ejected from the ejection port.
  • FIG. 14A shows an example of the simulation result of the flow velocity when the gap G2 is 35 mm.
  • FIG. 14B shows an example of the simulation result of the flow velocity when the gap G2 is 40 mm.
  • FIG. 14C shows an example of the simulation result of the flow velocity when the gap G2 is 50 mm.
  • the color gradation indicates the magnitude of the flow velocity. The closer the color is to black to white, the greater the flow velocity.
  • the gas is provided on the lower side of the rectangular two-dimensional analysis region as the substrate holding surface 31 of the substrate holding unit 30 at a position spaced 35 mm, 40 mm, or 50 mm downward from the ejection port 41 of the gas nozzle 40.
  • the carbon dioxide gas content C was set to 100% by volume
  • the hydrogen gas content was set to 0% by volume. The other settings were the same as those in the simulation of FIG.
  • the gap G2 when the gap G2 is 40 mm, it can be seen that the gas that collides with the substrate holding surface 31 of the substrate holding unit 30 can cause the radial airflow GF to flow at a high speed over a long distance. Further, when the gap G2 is about 40 mm, the vertical shock wave SW collides with the substrate holding surface 31 of the substrate holding unit 30 as is clear from FIG. 8 described above. Therefore, it can be seen that the radial shock GF can flow at a high speed to a long distance by colliding the vertical shock wave SW with the substrate holding surface 31 of the substrate holding unit 30.
  • FIG. 15 is a flowchart showing a processing container cleaning method according to an embodiment. Each process shown in FIG. 15 is performed under the control of the control unit 90. In each step shown in FIG. 15, for example, after one substrate 2 is carried out from the inside of the processing container 20 to the outside of the processing container 20, another substrate 2 is placed from the outside of the processing container 20 to the inside of the processing container 20. It is carried out before it is loaded into.
  • the processing container cleaning method has a step S201 of injecting a gas from an injection port 41 of a gas nozzle 40 arranged inside the processing container 20.
  • the decompression mechanism 70 sucks the gas inside the processing container 20, and the gas supply mechanism 60 supplies the gas to the gas nozzle 40.
  • the composition of the gas supplied to the gas nozzle 40 (for example, the carbon dioxide gas content C) is adjusted by, for example, the first flow rate adjusting valve 65 and the second flow rate adjusting valve 67.
  • the second opening/closing valve 66 closes the gas flow path.
  • the supply pressure P of the gas supplied to the gas nozzle 40 is adjusted by the pressure adjusting valve 63.
  • the processing container cleaning method includes a step S202 of forming a vertical shock wave SW by injecting gas.
  • the regions GA and GB (see FIG. 6) where the vertical shock waves SW are formed are discontinuous, and there are regions where the vertical shock waves SW are not formed.
  • the processing container cleaning method includes a step S203 of causing the vertical shock wave SW to collide with the substrate holding surface 31 of the substrate holding unit 30.
  • the wavefront of the vertical shock wave SW may collide with the substrate holding surface 31 of the substrate holding unit 30 in parallel.
  • the range in which the vertical shock wave SW acts on the substrate holding surface 31 of the substrate holding unit 30 is wide.
  • the gap G2 between the ejection port 41 of the gas nozzle 40 and the substrate holding surface 31 of the substrate holding portion 30 may be controlled to, for example, 37 mm or more and 45 mm or less. ..
  • the strong vertical shock wave SW can collide with the substrate holding surface 31 of the substrate holding unit 30.
  • the mass flux density D of the gas in the vicinity of the substrate holding surface 31 of the substrate holding unit 30 is controlled to, for example, 6 kg/m 2 s or more. May be done.
  • the strong vertical shock wave SW can collide with the substrate holding surface 31 of the substrate holding unit 30.
  • D may be controlled to 15 kg/m 2 s or less.
  • the processing container cleaning method includes a step S204 of blowing the airflow GF generated by the vertical shock wave SW colliding with the substrate holding surface 31 of the substrate holding portion 30 onto the inner wall surface 22 of the processing container 20.
  • the air flow GF is formed radially and is blown onto the side wall surface 25 of the processing container 20.
  • the processing container cleaning method has a step S205 of removing particles adhering to the inner wall surface 22 of the processing container 20 by blowing the air flow GF onto the inner wall surface 22 of the processing container 20.
  • the particles removed from the inner wall surface 22 of the processing container 20 are discharged from the inside of the processing container 20 to the outside of the processing container 20 through the suction port 27 formed in the lower wall surface 24 of the processing container 20.
  • steps S201 to S205 are repeated while maintaining the gap G2 within a predetermined range (for example, 37 mm or more and 45 mm or less) and moving both the substrate holding unit 30 and the gas nozzle 40 in the vertical direction.
  • a predetermined range for example, 37 mm or more and 45 mm or less
  • a wide range of the side wall surface 25 can be cleaned in the vertical direction.
  • the above steps S201 to S205 are repeated while moving the gas nozzle 40 in the horizontal direction.
  • the gas nozzle 40 can approach a plurality of portions of the side wall surface 25 that are separated in the circumferential direction (for example, the left side portion and the right side portion in FIG. 13). Therefore, it is possible to strongly clean a plurality of portions of the side wall surface 25 that are separated in the circumferential direction.
  • the strength of the gas collision with the substrate holder 30 during the cleaning of the processing container may be set higher than the strength of the gas collision with the substrate 2 during the cleaning of the substrate.
  • the strength of the air flow blown to the side wall surface 25 of the processing container 20 becomes weaker when cleaning the substrate than when cleaning the processing container. Therefore, the particles that are not separated from the side wall surface 25 during the cleaning of the processing container are not separated even during the cleaning of the substrate, so that the substrate 2 is not contaminated during the cleaning of the substrate.
  • the strength of gas collision is represented by the mass flux density D.
  • the processing container cleaning method of this embodiment includes the step S203 of causing the vertical shock wave SW to collide with the substrate holding surface 31 of the substrate holding unit 30.
  • the airflow GF can be flowed at a high speed over a long distance, and the particles attached to the inner wall surface 22 of the processing container 20 can be efficiently removed by the strong airflow GF.
  • the processing container 20 can be automatically washed, and the user's labor can be reduced.
  • the processing container cleaning method of the present embodiment does not have a step of forming a spiral airflow that carries the particles removed from the inner wall surface 22 of the processing container 20, but may further have this step.
  • the particles can be efficiently discharged to the outside of the processing container 20 by being carried on a spiral airflow (hereinafter, also referred to as “cyclone airflow”).
  • FIG. 16 is a diagram showing a gas nozzle that forms a spiral airflow inside the processing container according to the embodiment.
  • FIG. 16A is a plan view showing an example of the arrangement of gas nozzles.
  • 16B is a cross-sectional view showing an example of the gas nozzle taken along the line AA of FIG. 16A.
  • the substrate processing apparatus 10 has, inside the processing container 20, a gas nozzle 80 that forms a spiral airflow that carries the particles removed from the inner wall surface 22 of the processing container 20.
  • a plurality of gas nozzles 80 are arranged, for example, on the side wall surface 25 of the processing container 20 at intervals in the circumferential direction.
  • the plurality of gas nozzles 80 each have an outlet 81 for injecting gas in a direction orthogonal to the radial direction of the processing container 20.
  • the injected gas flows spirally along the side wall surface 25 of the processing container 20, and is discharged from the suction port 27 formed in the lower wall surface 24 of the processing container 20.
  • the outlet 81 may inject gas obliquely downward, for example.
  • the outlet 81 may inject the gas horizontally or may inject the gas obliquely upward. In any case, when the outlet 81 injects the gas in the direction orthogonal to the radial direction of the processing container 20, a spiral airflow is formed inside the processing container 20.
  • an inert gas such as nitrogen gas is used as the gas injected from the outlet 81.
  • FIG. 17 is a diagram showing an example of a cross-sectional shape of a nozzle hole of a gas nozzle that forms a spiral airflow.
  • FIG. 17A is a diagram showing an example of a cross-sectional shape of a nozzle hole having a constant inner diameter from the inlet to the outlet. In FIG. 17A, the diameter of the inlet 82 is 2 mm, the diameter of the outlet 81 is 2 mm, and the distance from the inlet 82 to the outlet 81 is 5 mm.
  • FIG. 17B is a diagram showing an example of the cross-sectional shape of the nozzle hole whose inner diameter increases from the inlet to the outlet. In FIG.
  • the diameter of the inlet 82 is 0.5 mm
  • the diameter of the outlet 81 is 2 mm
  • the distance from the inlet 82 to the outlet 81 is 5 mm
  • the taper angle from the inlet 82 to the outlet 81 is about 16°.
  • FIG. 18 is a diagram showing an example of a simulation result of a relationship between a cross-sectional shape of a nozzle hole of a gas nozzle forming a spiral airflow and a flow velocity of gas injected from an outlet of the nozzle hole.
  • FIG. 18A is a diagram showing an example of a simulation result of the flow velocity of the gas injected from the outlet of the nozzle hole shown in FIG. 17A.
  • FIG. 18B is a diagram showing an example of a simulation result of the flow velocity of the gas injected from the outlet of the nozzle hole shown in FIG. 17B.
  • the color gradation represents the magnitude of the flow velocity. The closer the color is to black to white, the greater the flow velocity.
  • the horizontal axis represents the injection distance ID from the outlet 81 of the nozzle hole.
  • the gas supplied by the gas nozzle 40 of the above embodiment is a mixed gas of carbon dioxide gas and hydrogen gas or pure carbon dioxide gas, but the technique of the present disclosure is not limited thereto.
  • helium (He) gas may be used instead of hydrogen gas.
  • the substrate 2 in the above embodiment is a silicon wafer, but it may be a silicon carbide substrate, a sapphire substrate, a glass substrate, or the like.
  • the surface on which the vertical shock waves SW collide is a horizontal plane, and a horizontal airflow GF is formed.
  • the configuration of is not particularly limited.
  • the collision plate may have an inclined surface on the surface on which the vertical shock wave SW collides so as to direct the airflow GF obliquely upward or obliquely downward.

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Abstract

処理容器の内部に基板を配置する工程と、前記処理容器の内部に配置されたガスノズルの噴射口からガスを噴射する工程と、前記ガスノズルからのガスの噴射によって発生した垂直衝撃波を、前記基板の主表面に衝突させる工程と、前記垂直衝撃波を前記基板の前記主表面に衝突させることにより、前記基板の前記主表面に付着したパーティクルを除去する工程とを有する、基板洗浄方法。

Description

基板洗浄方法、処理容器洗浄方法、および基板処理装置
　本開示は、基板洗浄方法、処理容器洗浄方法、および基板処理装置に関する。
　特許文献１に記載の基板洗浄方法は、ノズル部からガスを吐出することによりガスクラスターを生成する工程と、ガスクラスターを基板の表面に垂直に照射してパーティクルを除去する工程とを含む。ガスクラスターの照射時におけるノズル部の先端から基板までの距離が１０ｍｍ～１００ｍｍである。
日本国特開２０１５－２６７４５号公報
　本開示の一態様は、基板を汚染するパーティクルを効率良く除去できる、技術を提供する。
　本開示の一態様に係る基板洗浄方法は、
　処理容器の内部に基板を配置する工程と、
　前記処理容器の内部に配置されたガスノズルの噴射口からガスを噴射する工程と、
　前記ガスノズルからのガスの噴射によって発生した垂直衝撃波を、前記基板の主表面に衝突させる工程と、
　前記垂直衝撃波を前記基板の前記主表面に衝突させることにより、前記基板の前記主表面に付着したパーティクルを除去する工程とを有する。
　本開示の一態様によれば、基板を汚染するパーティクルを効率良く除去できる。
図１は、一実施形態に係る基板処理装置を示す側面図である。 図２は、一実施形態に係るガスノズル移動機構を示す平面図である。 図３は、一実施形態に係る垂直衝撃波の基板への衝突を示す断面図である。 図４は、ガスノズルの噴射口から下方向への距離Ｌと、噴射口から噴射されたガスの圧力との関係の一例を示す図である。 図５は、ガスノズルの噴射口から下方向への距離Ｌと、噴射口から噴射されたガスの質量流束密度との関係の一例を示す図である。 図６は、図５（ｃ）に示すシミュレーション結果の一例のグラフである。 図７は、粒径２００ｎｍのパーティクルの除去率ＰＲＥ１と、ガスノズルの噴射口と基板の主表面とのギャップＧ１との関係の一例を示す図である。 図８は、ガスノズルの噴射口と基板の主表面とのギャップＧ１と、噴射口から噴射されたガスの質量流束密度との関係の一例を示す図である。 図９は、一実施形態に係るガスクラスターの基板への衝突を示す断面図である。 図１０は、粒径４０ｎｍのパーティクルの除去率ＰＲＥ２と、ガスノズルの噴射口と基板の主表面とのギャップＧ１との関係の一例を示す図である。 図１１は、一実施形態に係る基板洗浄方法を示すフローチャートである。 図１２は、一実施形態に係る基板洗浄方法によって洗浄される基板の状態の経時変化を示す図である。 図１３は、一実施形態に係る基板処理装置の処理容器洗浄時の状態を示す側面図である。 図１４は、ガスノズルの噴射口と基板保持部の基板保持面とのギャップＧ２と、噴射口から噴射されたガスの流速との関係の一例を示す図である。 図１５は、一実施形態に係る処理容器洗浄方法を示すフローチャートである。 図１６は、一実施形態に係る処理容器の内壁面である側壁面に形成されるガスノズルを示す図である。 図１７は、渦状の気流を形成するガスノズルのノズル穴の断面形状の一例を示す図である。 図１８は、渦状の気流を形成するガスノズルのノズル穴の断面形状と、ノズル穴の出口から噴射されたガスの流速との関係のシミュレーション結果の一例を示す図である。
　以下、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。尚、各図面において同一の又は対応する構成には同一の又は対応する符号を付し、説明を省略することがある。以下の説明において、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向は互いに垂直な方向であり、Ｘ軸方向およびＹ軸方向は水平方向、Ｚ軸方向は鉛直方向である。また、下方とは鉛直方向下方（Ｚ軸負方向）を意味し、上方とは鉛直方向上方（Ｚ軸正方向）を意味する。
　図１は、一実施形態に係る基板処理装置を示す側面図である。図２は、一実施形態に係るガスノズル移動機構を示す平面図である。基板処理装置１０は、基板２の主表面３に向けてガスを噴射することにより、基板２の主表面３に付着したパーティクル５、６（図１２参照）を除去する。基板２は、例えばシリコンウェハなどの半導体基板である。基板処理装置１０は、処理容器２０と、基板保持部３０と、回転軸部３４と、回転駆動部３６と、昇降駆動部３８と、ガスノズル４０と、ガスノズル移動機構５０と、ガス供給機構６０と、減圧機構７０と、制御部９０とを備える。
　処理容器２０は、基板２が処理される空間を内部に有する。処理容器２０の内部は、例えば円柱状の空間である。処理容器２０は、基板２の搬入出口であるゲート（不図示）と、ゲートを開閉するゲートバルブ（不図示）とを有する。
　基板保持部３０は、処理容器２０の内部に配置され、基板２を保持する基板保持面３１を有する。基板保持部３０は、例えば、基板２のパーティクル５、６が除去される主表面３を上に向けて、基板２を水平に保持する。
　回転軸部３４は、基板保持部３０の中央から下方に延びており、鉛直に配置される。回転軸部３４の上端部は処理容器２０の内部に配置され、回転軸部３４の下端部は処理容器２０の外部に配置される。
　回転駆動部３６は、回転軸部３４を鉛直軸周りに回転させることにより、基板保持部３０を回転させる。回転駆動部３６は、例えば回転モータと、回転モータの回転駆動力を回転軸部３４に伝達する伝達機構とを有する。
　昇降駆動部３８は、基板保持部３０を昇降させる。昇降駆動部３８は、例えば流体圧シリンダなどで構成される。昇降駆動部３８は、回転駆動部３６を介して基板保持部３０を昇降させるが、回転駆動部３６を介さずに基板保持部３０を昇降させてもよい。
　ガスノズル４０は、基板保持部３０に保持されている基板２の主表面３に向けて、ガスを噴射する。ガスノズル４０は、ガスの噴射口４１を下に向けて、基板保持部３０の上方に配置される。
　ガスノズル移動機構５０は、基板保持部３０の径方向に、ガスノズル４０を移動させる。ガスノズル移動機構５０は、基板保持部３０の中心部の真上の位置と、基板保持部３０の外周部の真上の位置との間で、ガスノズル４０を移動させる。
　ガスノズル移動機構５０は、例えば旋回アーム５１と、旋回アーム５１を旋回させる旋回駆動部５２とを有する。旋回アーム５１は、水平に配置され、その先端部に、ガスノズル４０の噴射口４１を下に向けて、ガスノズル４０を保持する。旋回駆動部５２は、旋回アーム５１の基端部から下方に延びる旋回軸５３を中心に、旋回アーム５１を旋回させる。
　なお、ガスノズル移動機構５０は、旋回アーム５１と旋回駆動部５２との代わりに、ガイドレールと直動機構とを有してもよい。ガイドレールは水平に配置され、直動機構がガイドレールに沿ってガスノズル４０を移動させる。
　ガスノズル移動機構５０は、ガスノズル４０を昇降させる昇降駆動部５４をさらに有してよい。昇降駆動部５４は、例えば流体圧シリンダなどで構成される。昇降駆動部５４は、旋回駆動部５２を介してガスノズル４０を昇降させるが、旋回駆動部５２を介さずにガスノズル４０を昇降させてもよい。
　ガス供給機構６０は、ガスノズル４０にガスを供給する。ガス供給機構６０は、下流端がガスノズル４０に接続される共通ラインＬ１と、共通ラインＬ１の上流端から第１供給源６１まで延びる第１分岐ラインＬ２と、共通ラインＬ１の上流端から第２供給源６２まで延びる第２分岐ラインＬ３とを有する。
　共通ラインＬ１には、ガスノズル４０へのガスの供給圧Ｐを調整する圧力調整弁６３が設けられる。圧力調整弁６３は、制御部９０による制御下で、ガスノズル４０へのガスの供給圧Ｐを調整する。なお、共通ラインＬ１の、圧力調整弁６３の上流側には、ガスブースターなどの昇圧器がさらに設けられてもよい。
　第１分岐ラインＬ２には、第１開閉弁６４と、第１流量調整弁６５とが設けられる。第１開閉弁６４がガスの流路を開くと、第１供給源６１からガスノズル４０にガスが供給される。第１流量調整弁６５は、第１分岐ラインＬ２を流れるガスの流量を調整する。第１開閉弁６４がガスの流路を閉じると、第１供給源６１からガスノズル４０へのガスの供給が停止される。
　第２分岐ラインＬ３には、第２開閉弁６６と、第２流量調整弁６７とが設けられる。第２開閉弁６６がガスの流路を開くと、第２供給源６２からガスノズル４０にガスが供給される。第２流量調整弁６７は、第２分岐ラインＬ３を流れるガスの流量を調整する。第２開閉弁６６がガスの流路を閉じると、第２供給源６２からガスノズル４０へのガスの供給が停止される。
　第１供給源６１は、例えば二酸化炭素（ＣＯ２）ガスをガスノズル４０に供給する。一方、第２供給源６２は、例えば水素（Ｈ２）ガスをガスノズル４０に供給する。ガスノズル４０に供給されるガスに含まれる、二酸化炭素ガスの含有率Ｃは、第１流量調整弁６５と第２流量調整弁６７とによって調整される。第１流量調整弁６５と第２流量調整弁６７とは、制御部９０による制御下で、二酸化炭素ガスの含有率Ｃを調整する。なお、制御部９０が二酸化炭素ガスの含有率Ｃをゼロに設定する場合、第２開閉弁６６は、制御部９０による制御下で、ガスの流路を閉じる。
　減圧機構７０は、処理容器２０の内部を減圧する。減圧機構７０は、例えば、処理容器２０の内部のガスを吸引する吸引ポンプ７１と、処理容器２０の内壁面２２に形成される吸引口２７から吸引ポンプ７１まで延びる吸引ライン７２の途中に設けられる圧力調整弁７３とを有する。吸引口２７は、処理容器２０の下壁面２４に形成され、回転軸部３４の周りに等間隔で複数配置されてよい。
　制御部９０は、例えばコンピュータで構成され、ＣＰＵ（Central Processing Unit）９１と、メモリなどの記憶媒体９２とを備える。記憶媒体９２には、基板処理装置１０において実行される各種の処理を制御するプログラムが格納される。制御部９０は、記憶媒体９２に記憶されたプログラムをＣＰＵ９１に実行させることにより、基板処理装置１０の動作を制御する。また、制御部９０は、入力インターフェース９３と、出力インターフェース９４とを備える。制御部９０は、入力インターフェース９３で外部からの信号を受信し、出力インターフェース９４で外部に信号を送信する。
　かかるプログラムは、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体に記憶されていたものであって、その記憶媒体から制御部９０の記憶媒体９２にインストールされたものであってもよい。コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体としては、例えば、ハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルデスク（ＭＯ）、メモリーカードなどが挙げられる。なお、プログラムは、インターネットを介してサーバからダウンロードされ、制御部９０の記憶媒体９２にインストールされてもよい。
　図３は、一実施形態に係る垂直衝撃波の基板への衝突を示す断面図である。ガスノズル４０は、例えば、一般的にラバールノズルと呼ばれるものであり、噴射口４１および供給口４２よりも小さい直径のスロート４３を有する。ガスノズル４０は、スロート４３と噴射口４１との間に、スロート４３から噴射口４１に向うほど直径が大きくなるテーパー穴４５を有する。
　ガスノズル４０は、処理容器２０の内部に配置される。処理容器２０の内部は、減圧機構７０によって予め減圧される。ガスノズル４０の供給口４２に供給されたガスは、スロート４３を通過することにより音速を超える速度に加速され、噴射口４１から噴射される。
　噴射されたガスは、垂直衝撃波ＳＷを形成する。垂直衝撃波ＳＷは、マッハディスク（Mach Disk）とも呼ばれる。垂直衝撃波ＳＷは、伝播方向に対し垂直な波面を有する衝撃波である。衝撃波は、処理容器２０の内部を超音速で伝播する圧力の不連続な変化である。
　制御部９０は、基板保持部３０に保持されている基板２に対するガスの衝突を制御する。基板２に対するガスの衝突は、例えば、（１）ガスノズル４０の噴射口４１と基板２の主表面３とのギャップＧ１、（２）ガスノズル４０に供給されるガスに含まれる、二酸化炭素ガスの含有率Ｃ、および（３）ガスノズル４０へのガスの供給圧Ｐなどによって変化する。
　そこで、制御部９０は、ギャップＧ１、二酸化炭素ガスの含有率Ｃ、供給圧Ｐのうち少なくとも１つを制御することで、基板２に対するガスの衝突を制御する。ここで、制御部９０は、基板保持部３０のＺ軸方向位置を制御することでギャップＧ１を制御してもよいし、ガスノズル４０のＺ軸方向位置を制御することでギャップＧ１を制御してもよい。
　制御部９０は、ガスの噴射により発生した垂直衝撃波ＳＷを、基板２の主表面３に衝突させる。垂直衝撃波ＳＷが基板２の主表面３に作用するので、詳しくは後述するが、基板２の主表面３に付着した、粒径が１００ｎｍ以上である大粒径のパーティクル５を効率良く除去できる。
　ガスノズル４０の中心線は、基板２の主表面３に対し垂直に配置されてよい。垂直衝撃波ＳＷの波面が、基板２の主表面３に平行に衝突する。それゆえ、垂直衝撃波ＳＷが基板２の主表面３に作用する範囲が広く、大粒径のパーティクル５を効率良く除去できる。また、基板２の主表面３の凹凸パターン４のパターン倒壊を抑制できる。
　図４は、ガスノズルの噴射口から下方向への距離Ｌと、噴射口から噴射されたガスの圧力との関係の一例を示す図である。図４（ａ）は、二酸化炭素ガスの含有率Ｃが２５体積％であって水素ガスの含有率が７５体積％であるときの圧力のシミュレーション結果の一例を示す。図４（ｂ）は、二酸化炭素ガスの含有率Ｃが５０体積％であって水素ガスの含有率が５０体積％であるときの圧力のシミュレーション結果の一例を示す。図４（ｃ）は、二酸化炭素ガスの含有率Ｃが１００体積％であって水素ガスの含有率が０体積％であるときの圧力のシミュレーション結果の一例を示す。
　図４のシミュレーションでは、ＡＮＳＹＳ社の流体解析ソフトウェア（商品名：Ｆｌｕｅｎｔ）を用いて、定常状態の流体解析を実施した。また、図４のシミュレーションでは、供給口４２の直径を１０ｍｍに、スロート４３の直径を０．２４ｍｍに、噴射口４１の直径を４．４ｍｍに、テーパー穴４５のテーパー角度を６°に、それぞれ設定した。さらに、図４のシミュレーションでは、供給口４２におけるガスの供給圧Ｐを０．７ＭＰａに、供給口４２におけるガスの温度を－１０℃に、処理容器２０の内部の気圧を４０Ｐａに、それぞれ設定した。さらにまた、図４のシミュレーションでは、ガスノズル４０の中心線を中心に左右対称な長方形の２次元解析領域を設定し、２次元解析領域の四辺にガスが自由に流出する流出境界を設定した。
　図４から明らかなように、ガスノズル４０の噴射口４１から下方向への距離Ｌが約３０ｍｍ～４０ｍｍの領域ＧＡ（図６参照）と、距離Ｌが約７０ｍｍ～８０ｍｍの領域ＧＢ（図６参照）とに、圧力の不連続な変化である垂直衝撃波ＳＷが形成されることが分かる。
　図５は、ガスノズルの噴射口から下方向への距離Ｌと、噴射口から噴射されたガスの質量流束密度Ｄとの関係の一例を示す図である。図５（ａ）は、二酸化炭素ガスの含有率Ｃが２５体積％であって水素ガスの含有率が７５体積％であるときの質量流束密度のシミュレーション結果の一例を示す。図５（ｂ）は、二酸化炭素ガスの含有率Ｃが５０体積％であって水素ガスの含有率が５０体積％であるときの質量流束密度のシミュレーション結果の一例を示す。図５（ｃ）は、二酸化炭素ガスの含有率Ｃが１００体積％であって水素ガスの含有率が０体積％であるときの質量流束密度のシミュレーション結果の一例を示す。なお、図５のシミュレーションは、図４のシミュレーションと同じ設定で実施した。
　質量流束密度Ｄとは、単位時間に単位面積を通過するガスの質量を示す物理量であり、垂直衝撃波ＳＷの強さの指標である。質量流束密度Ｄは、下記の式（１）から算出される。
Ｄ＝ρ×ｖ・・・（１）
上記の式（１）において、ρはガスの密度（ｋｇ／ｍ３）であり、ｖはガスの流速（ｍ／ｓ）である。ガスの流速が正であることはガスが上方から下方に流れることを意味し、ガスの流速が負であることはガスが下方から上方に流れることを意味する。供給圧Ｐが大きいほど、ガスの密度ρとガスの流速ｖの両方が大きくなるので、質量流束密度Ｄが大きくなる。また、水素ガスよりも大きな分子量の二酸化炭素ガスの含有率Ｃが大きいほど、ガスの密度ρが大きくなるので、質量流束密度Ｄが大きくなる。
　図５のシミュレーション結果と、図４のシミュレーション結果とから明らかなように、質量流束密度Ｄの大きさが大きいところで、垂直衝撃波ＳＷが形成されることが分かる。
　図６は、図５（ｃ）に示すシミュレーション結果の一例のグラフである。図６に示すように、距離Ｌがゼロから大きくなるに従って、質量流束密度Ｄが急激に低下した後、質量流束密度Ｄが急激に上昇し、その後、質量流束密度Ｄは低下と上昇とを繰り返す。
　図６のシミュレーション結果と、図４のシミュレーション結果とを比較すれば明らかなように、垂直衝撃波ＳＷは、質量流束密度Ｄの値が各ピーク値の半値以上になる領域ＧＡ、ＧＢで形成されることが分かる。
　なお、垂直衝撃波ＳＷは、距離Ｌが約０ｍｍ～２５ｍｍの領域であって質量流束密度Ｄが急激に低下する領域では、発生しない。
　図７は、粒径２００ｎｍのパーティクルの除去率ＰＲＥ１と、ガスノズルの噴射口と基板の主表面とのギャップＧ１との関係の一例を示す図である。パーティクルの除去率ＰＲＥ１は、下記の式（２）から算出した。
ＰＲＥ１＝（ｎ１－ｎ２）／ｎ１×１００・・・（２）
上記の式（２）において、ｎ１は洗浄前の基板２の主表面３に付着させた粒径２００ｎｍのシリカ粒子の数であり、ｎ２は洗浄後の基板２の主表面３に残った粒径２００ｎｍのシリカ粒子の数である。シリカ粒子の数ｎ１、ｎ２は、ＳＥＭ（Scanning Electron Microscope）によって計測した。
　基板２の洗浄は、基板保持部３０の回転数を１５０ｒｐｍに、ガスノズル４０の旋回速度を１°／ｓにそれぞれ設定し、基板保持部３０に保持されている基板２の主表面３の全体にガスノズル４０からガスを衝突させることにより実施した。また、基板２の洗浄は、図４のシミュレーションと同様に、供給口４２の直径を１０ｍｍに、スロート４３の直径を０．２４ｍｍに、噴射口４１の直径を４．４ｍｍに、テーパー穴４５のテーパー角度を６°に、それぞれ設定した。さらに、基板２の洗浄は、図４のシミュレーションと同様に、供給口４２におけるガスの供給圧Ｐを０．７ＭＰａに、供給口４２におけるガスの温度を－１０℃に、処理容器２０の内部の気圧を４０Ｐａに、それぞれ設定した。
　図７から明らかなように、ギャップＧ１が約４０ｍｍであるときに、粒径２００ｎｍのシリカ粒子の除去率ＰＲＥ１が向上することが分かる。なお、ギャップＧ１が約４０ｍｍであるときには、後述の図８から明らかなように、垂直衝撃波ＳＷが基板２の主表面３に衝突する。従って、垂直衝撃波ＳＷを基板２の主表面３に衝突させることにより、粒径２００ｎｍのシリカ粒子の除去率ＰＲＥ１が向上することが分かる。
　また、図７から明らかなように、水素ガスよりも大きな分子量の二酸化炭素ガスの含有率Ｃが大きいほど、粒径２００ｎｍのシリカ粒子の除去率ＰＲＥ１が向上することが分かる。上記の式（１）から明らかなように、質量流束密度Ｄはガスの密度ρに比例するので、水素ガスよりも大きな分子量の二酸化炭素ガスの含有率Ｃが大きいほど、質量流束密度Ｄが大きくなることが理由であると推定される。
　図８は、ガスノズルの噴射口と基板の主表面とのギャップＧ１と、噴射口から噴射されたガスの質量流束密度との関係の一例を示す図である。図８（ａ）は、ギャップＧ１が３５ｍｍであるときの質量流束密度のシミュレーション結果の一例を示す。図８（ｂ）は、ギャップＧ１が４０ｍｍであるときの質量流束密度のシミュレーション結果の一例を示す。図８（ｃ）は、ギャップＧ１が５０ｍｍであるときの質量流束密度のシミュレーション結果の一例を示す。
　図８のシミュレーションでは、ガスノズル４０の噴射口４１から下方に３５ｍｍ、４０ｍｍ、または５０ｍｍ離れた位置に、基板２の主表面３として、長方形の２次元解析領域の下側の一辺にはガスの出入りの無い壁面境界を設定した。長方形の２次元解析領域の残りの三辺にはガスが自由に流出する流出境界を設定した。また、図８のシミュレーションでは、二酸化炭素ガスの含有率Ｃを１００体積％に、水素ガスの含有率を０体積％に、それぞれ設定した。これら以外の設定は、図４のシミュレーションと同じ設定であった。
　図８から明らかなように、ギャップＧ１が４０ｍｍである場合、基板２の主表面３に、質量流束密度Ｄが約８ｋｇ／ｍ２ｓである垂直衝撃波ＳＷを衝突できることが分かる。なお、図８のシミュレーション結果と、図５（ｃ）および図６に示すシミュレーション結果とで、垂直衝撃波ＳＷの発生する位置が僅かにずれるのは、境界条件の設定に起因する。２次元解析領域の下側の一辺に壁面境界を設定した図８のシミュレーション結果が実施例であり、２次元解析領域の下側の一辺に流出境界を設定した図５（ｃ）および図６のシミュレーション結果が参考例である。
　図９は、一実施形態に係るガスクラスターの基板への衝突を示す断面図である。図９に示すガスクラスターＧＣの基板２への衝突と、図３に示す垂直衝撃波ＳＷの基板２への衝突とでは、ギャップＧ１、二酸化炭素ガスの含有率Ｃ、供給圧Ｐのうち少なくとも１つが異なる。先ず、ガスクラスターＧＣの発生について説明する。
　ガスノズル４０は、処理容器２０の内部に配置される。処理容器２０の内部は、減圧機構７０によって予め減圧される。ガスノズル４０の供給口４２に供給されたガスは、スロート４３を通過するときに音速になり、スロート４３を通過した後は断熱膨張によって音速を超える速度に加速され、噴射口４１から噴射される。
　噴射されたガスは、減圧された処理容器２０の内部で断熱膨張するので、凝縮温度まで冷却され、原子または分子の集合体であるガスクラスターＧＣを形成する。ガスクラスターＧＣは、例えば二酸化炭素ガスの分子同士がファンデルワールス力によって結合した集合体である。
　水素ガスは、二酸化炭素ガスと混合状態でスロート４３を通過することで、二酸化炭素ガスの噴射速度を上げることができ、結果として二酸化炭素ガスで形成されるガスクラスターＧＣを加速することができる。
　制御部９０は、ガスの噴射により発生したガスクラスターＧＣを、基板２の主表面３に衝突させる。ガスクラスターＧＣが基板２の主表面３に作用するので、詳しくは後述するが、基板２の主表面３に付着した、粒径が数十ｎｍである小粒径のパーティクル６を効率良く除去できる。
　図１０は、粒径４０ｎｍのパーティクルの除去率ＰＲＥ２と、ガスノズルの噴射口と基板の主表面とのギャップＧ１との関係の一例を示す図である。パーティクルの除去率ＰＲＥ２は、下記の式（３）から算出した。
ＰＲＥ２＝（ｎ３－ｎ４）／ｎ３×１００・・・（３）
上記の式（３）において、ｎ３は洗浄前の基板２の主表面３に付着させた粒径４０ｎｍのシリカ粒子の数であり、ｎ４は洗浄後の基板２の主表面３に残った粒径４０ｎｍのシリカ粒子の数である。シリカ粒子の数ｎ３、ｎ４は、ＳＥＭ（Scanning Electron Microscope）によって計測した。
　基板２の洗浄は、基板保持部３０の回転数を１５０ｒｐｍに、ガスノズル４０の旋回速度を１°／ｓにそれぞれ設定し、基板保持部３０に保持されている基板２の主表面３の全体にガスノズル４０からガスを衝突させることにより実施した。また、基板２の洗浄は、図４のシミュレーションと同様に、供給口４２の直径を１０ｍｍに、スロート４３の直径を０．２４ｍｍに、噴射口４１の直径を４.４ｍｍに、テーパー穴４５のテーパー角度を６°に、それぞれ設定した。さらに、基板２の洗浄は、図４のシミュレーションと同様に、供給口４２におけるガスの供給圧Ｐを０．７ＭＰａに、供給口４２におけるガスの温度を－１０℃に、処理容器２０の内部の気圧を４０Ｐａに、それぞれ設定した。
　図１０から明らかなように、質量流束密度Ｄが約８ｋｇ／ｍ２ｓの垂直衝撃波ＳＷが基板２の主表面３に衝突する条件（Ｇ１＝４０ｍｍ、Ｃ＝１００体積％）よりも、除去率ＰＲＥ２の良い条件が存在することが分かる。小粒径のパーティクル６は、小さな表面積を有するので、垂直衝撃波ＳＷの圧力を十分に受けにくく、その恩恵を十分に受けにくい。小粒径のパーティクル６の除去には、分子の集合体であるガスクラスターＧＣの高速衝突が有効である。また、上記段落［００５４］に記載したように、水素ガスと混合させることにより、ガスクラスターＧＣの速度を上げる事が出来る。
　また、図１０から明らかなように、二酸化炭素ガスの含有率Ｃが１００体積％である場合、ギャップＧ１に関係なく、粒径４０ｎｍのシリカ粒子の除去率ＰＲＥ２が略ゼロであった。ガスクラスターＧＣの失速を抑制する水素ガスが不足することが原因であると推定される。
　図１１は、一実施形態に係る基板洗浄方法を示すフローチャートである。図１１に示す各工程は、制御部９０による制御下で実施される。
　基板洗浄方法は、処理容器２０の内部に基板２を配置する工程Ｓ１０１を有する。この工程Ｓ１０１では、搬送装置が、処理容器２０の外部から処理容器２０の内部に基板２を搬入し、搬入した基板２を基板保持部３０の基板保持面３１に配置する。基板保持部３０は、基板２の主表面３を上に向けて、基板２を水平に保持する。
　基板処理方法は、処理容器２０の内部に配置されたガスノズル４０の噴射口４１からガスを噴射する工程Ｓ１０２を有する。この工程Ｓ１０２では、減圧機構７０が処理容器２０の内部のガスを吸引すると共に、ガス供給機構６０がガスノズル４０にガスを供給する。
　ガスノズル４０に供給されるガスの組成（例えば二酸化炭素ガスの含有率Ｃ）は、例えば第１流量調整弁６５と第２流量調整弁６７とによって調整される。二酸化炭素ガスの含有率Ｃが１００体積％である場合、第２開閉弁６６がガスの流路を閉じる。また、ガスノズル４０に供給されるガスの供給圧Ｐは、圧力調整弁６３によって調整される。
　基板処理方法は、ガスの噴射によって垂直衝撃波ＳＷを形成する工程Ｓ１０３を有する。垂直衝撃波ＳＷが形成される領域ＧＡ、ＧＢは図６に示すように不連続的であり、垂直衝撃波ＳＷが形成されない領域が存在する。
　基板処理方法は、垂直衝撃波ＳＷを基板２の主表面３に衝突させる工程Ｓ１０４を有する。垂直衝撃波ＳＷの波面が基板２の主表面３に平行に衝突してよい。垂直衝撃波ＳＷが基板２の主表面３に作用する範囲が広い。また、基板２の主表面３の凹凸パターン４のパターン倒壊を抑制できる。
　垂直衝撃波ＳＷを基板２の主表面３に衝突させる時に、ガスノズル４０の噴射口４１と基板２の主表面３とのギャップＧ１は、例えば３７ｍｍ以上４５ｍｍ以下に制御されてよい。強さの強い垂直衝撃波ＳＷを、基板２の主表面３に衝突させることができる。
　また、垂直衝撃波ＳＷを基板２の主表面３に衝突させる時に、基板２の主表面３の近傍におけるガスの質量流束密度Ｄは、例えば６ｋｇ／ｍ２ｓ以上に制御されてよい。強さの強い垂直衝撃波ＳＷを、基板２の主表面３に衝突させることができる。なお、Ｄは、１５ｋｇ／ｍ２ｓ以下に制御されてよい。基板２の主表面３の近傍とは、主表面３から２ｍｍ以内の範囲を意味する。
　基板処理方法は、粒径が１００ｎｍ以上である大粒径のパーティクル５を除去する工程Ｓ１０５を有する。この工程Ｓ１０５では、垂直衝撃波ＳＷが、その圧力によって大粒径のパーティクル５を基板２の主表面３から分離させる。
　上記の工程Ｓ１０２～工程Ｓ１０５は、基板２の垂直衝撃波ＳＷが当たる位置を変更しながら、繰り返し行われる。その変更は、例えば、回転駆動部３６が基板保持部３０を回転させながら、ガスノズル移動機構５０が基板２の径方向にガスノズル４０を移動させることにより実施される。基板２の主表面３の全体に垂直衝撃波ＳＷを当てることができる。
　なお、本実施形態では基板保持部３０を回転させると共に基板２の径方向にガスノズル４０を移動させることにより基板２の垂直衝撃波ＳＷが当たる位置を変更するが、本開示の技術はこれに限定されない。例えば、ガスノズル４０を固定した状態で、基板保持部３０をＸ軸方向およびＹ軸方向に移動させてもよい。
　基板処理方法は、基板２に対するガスの衝突条件を変更する工程Ｓ１０６を有する。この工程Ｓ１０６では、制御部９０が、ギャップＧ１、二酸化炭素ガスの含有率Ｃ、供給圧Ｐのうち少なくとも１つを変更することで、基板２に対するガスの衝突条件を変更する。変更前の衝突条件（例えば大粒径のパーティクル５の除去用の衝突条件）と、変更後の衝突条件（例えば小粒径のパーティクル６の除去用の衝突条件）とは、それぞれ、実験またはシミュレーションによって決められ、予め記憶媒体９２に記憶される。
　基板処理方法は、処理容器２０の内部に配置されたガスノズル４０の噴射口４１からガスを噴射する工程Ｓ１０７を有する。この工程Ｓ１０７では、減圧機構７０が処理容器２０の内部のガスを吸引すると共に、ガス供給機構６０がガスノズル４０にガスを供給する。
　ガスノズル４０に供給されるガスの組成（例えば二酸化炭素ガスの含有率Ｃ）は、例えば第１流量調整弁６５と第２流量調整弁６７とによって調整される。二酸化炭素ガスの含有率Ｃは、ガスクラスターＧＣの失速を抑制すべく、好ましくは９０体積％以下である。また、ガスノズル４０に供給されるガスの供給圧Ｐは、圧力調整弁６３によって調整される。
　基板処理方法は、ガスの噴射によってガスクラスターＧＣを形成する工程Ｓ１０８を有する。ガスクラスターＧＣは、例えば二酸化炭素ガスの分子同士がファンデルワールス力によって結合した集合体である。
　基板処理方法は、ガスクラスターＧＣを基板２の主表面３に衝突させる工程Ｓ１０９を有する。ガスクラスターＧＣは基板２の主表面３に垂直に衝突してよい。基板２の主表面３の凹凸パターン４のパターン倒壊を抑制できる。
　基板処理方法は、粒径が数十ｎｍである小粒径のパーティクル６を除去する工程Ｓ１１０を有する。上述の如く、小粒径のパーティクル６の除去には、分子の集合体であるガスクラスターＧＣの高速衝突が有効である。
　上記の工程Ｓ１０７～工程Ｓ１１０は、基板２のガスクラスターＧＣが当たる位置を変更しながら、繰り返し行われる。その変更は、例えば、回転駆動部３６が基板保持部３０を回転させながら、ガスノズル移動機構５０が基板２の径方向にガスノズル４０を移動させることにより実施される。基板２の主表面３の全体にガスクラスターＧＣを当てることができる。
　なお、本実施形態では基板保持部３０を回転させると共に基板２の径方向にガスノズル４０を移動させることにより基板２のガスクラスターＧＣが当たる位置を変更するが、本開示の技術はこれに限定されない。例えば、ガスノズル４０を固定した状態で、基板保持部３０をＸ軸方向およびＹ軸方向に移動させてもよい。
　基板処理方法は、基板２を処理容器２０の内部から処理容器２０の外部に搬出する工程Ｓ１１１を有する。この工程Ｓ１１１では、基板保持部３０が基板２の保持を解除し、搬送装置が基板保持部３０から基板２を受け取り、受け取った基板２を処理容器２０の内部から処理容器２０の外部に搬出する。
　なお、図１１に示す各工程の順番は特に限定されない。例えば、基板処理装置１０がガスノズル４０を複数有する場合、基板処理装置１０は、一のガスノズル４０を用いて工程Ｓ１０２～Ｓ１０５を実施するのと並行して、他の一のガスノズル４０を用いて工程Ｓ１０７～Ｓ１１０を実施してもよい。
　また、図１１に示す工程の一部は実施されなくてもよい。基板処理装置１０がガスノズル４０を複数有する場合、ガスノズル４０毎にガスが基板２の主表面３に衝突する条件を設定できるので、工程Ｓ１０６は不要である。
　以上説明したように、本実施形態の基板処理方法は、垂直衝撃波ＳＷを基板２の主表面３に衝突させることにより、基板２の主表面３に付着した大粒径のパーティクル５を除去する工程Ｓ１０５を有する。ガスクラスターＧＣを基板２の主表面３に衝突させる場合に比べて大粒径のパーティクル５の除去効率を向上でき、基板２の洗浄時間を短縮できる。
　垂直衝撃波ＳＷを基板２の主表面３に衝突させることにより小粒径のパーティクル６を除去することも可能であるが、その除去効率はガスクラスターＧＣを基板２の主表面３に衝突させる場合に比べて低下することがある。
　そこで、本実施形態の基板処理方法は、ガスクラスターＧＣを基板２の主表面３に衝突させることにより、基板２の主表面３に付着した小粒径のパーティクル６を除去する工程Ｓ１１０を有する。これにより、小粒径のパーティクル６の除去効率を向上でき、基板２の洗浄時間を短縮できる。
　図１２は、一実施形態に係る基板洗浄方法によって洗浄される基板の状態の経時変化を示す図である。図１２（ａ）は、ガスを噴射する工程Ｓ１０１の直前における基板の状態を示す図である。図１２（ｂ）は、垂直衝撃波によって大粒径のパーティクルを除去する工程Ｓ１０５の直後における基板の状態を示す図である。図１２（ｃ）は、ガスクラスターによって小粒径のパーティクル６を除去する工程Ｓ１１０の直後における基板の状態を示す図である。
　垂直衝撃波ＳＷによって大粒径のパーティクル５を除去する工程Ｓ１０５は、ガスクラスターＧＣによって小粒径のパーティクル６を除去する工程Ｓ１１０の後に実施されてもよいが、図１２に示すように工程Ｓ１１０の前に実施されてよい。大粒径のパーティクル５を先に除去することで、小粒径のパーティクル６が露出するので、小粒径のパーティクル６の除去効率を向上できる。基板２の主表面３が凹凸パターン４を有する場合に特に有効である。
　なお、垂直衝撃波ＳＷを衝突させた領域にガスクラスターＧＣを衝突させる限り、一のガスノズル４０を用いて工程Ｓ１０２～Ｓ１０５を実施するのと並行して、他の一のガスノズル４０を用いて工程Ｓ１０７～Ｓ１１０を実施してもよい。
　ところで、図１等に示すガスノズル４０から噴射されたガスが基板２の主表面３に衝突すると、放射状の気流が形成される。この気流は、基板２の主表面３に沿って流れ、処理容器２０の内壁面２２に吹き付けられる。
　処理容器２０の内壁面２２は、上壁面２３と、下壁面２４と、上壁面２３の外周から下壁面２４の外周まで延びる側壁面２５とを有する。基板２の主表面３は水平に配置されるので、基板２の主表面３に沿って流れる気流は側壁面２５に吹き付けられる。
　基板２の主表面３に沿って流れる気流は、基板２の主表面３から剥離されたパーティクル５、６を、処理容器２０の側壁面２５に吹き付ける。それゆえ、処理容器２０の側壁面２５には、パーティクルが付着する。
　そこで、制御部９０は、処理容器２０の側壁面２５に付着したパーティクルを除去すべく、処理容器２０の内部に配置された衝突板に対する、ガスノズル４０から噴射されたガスの衝突を制御する。衝突板としては、例えば図１３に示すように、基板保持部３０が用いられる。
　なお、基板保持部３０の代わりに、専用のダミー基板が用いられてもよい。ダミー基板は、基板２と同様に、基板保持部３０に保持される。ダミー基板は、処理容器２０の内部に保管されてもよいし、処理容器２０の外部に保管され、使用時に処理容器２０の内部に搬入されてもよい。
　図１３は、一実施形態に係る基板処理装置の処理容器洗浄時の状態を示す側面図である。処理容器２０の洗浄は、例えば一の基板２が処理容器２０の内部から処理容器２０の外部に搬出された後、別の一の基板２が処理容器２０の外部から処理容器２０の内部に搬入される前に実施される。
　制御部９０は、ガスノズル４０から噴射されたガスを基板保持部３０の基板保持面３１に衝突させることにより、放射状の気流ＧＦを形成する。この気流ＧＦは、基板２の主表面３に沿って流れ、処理容器２０の側壁面２５に吹き付けられ、側壁面２５に付着したパーティクルを除去する。
　図１４は、ガスノズルの噴射口と基板保持部の基板保持面とのギャップＧ２と、噴射口から噴射されたガスの流速との関係の一例を示す図である。図１４（ａ）は、ギャップＧ２が３５ｍｍであるときの流速のシミュレーション結果の一例を示す。図１４（ｂ）は、ギャップＧ２が４０ｍｍであるときの流速のシミュレーション結果の一例を示す。図１４（ｃ）は、ギャップＧ２が５０ｍｍであるときの流速のシミュレーション結果の一例を示す。図１４において、色の諧調は流速の大きさを表す。色が黒色から白色に近づくほど、流速の大きさが大きい。
　図１４のシミュレーションでは、ガスノズル４０の噴射口４１から下方に３５ｍｍ、４０ｍｍ、または５０ｍｍ離れた位置に、基板保持部３０の基板保持面３１として、長方形の２次元解析領域の下側の一辺にガスの出入りの無い壁面境界を設定した。長方形の２次元解析領域の残りの三辺にはガスが自由に流出する流出境界を設定した。また、図１４のシミュレーションでは、二酸化炭素ガスの含有率Ｃを１００体積％に、水素ガスの含有率を０体積％に、それぞれ設定した。これら以外の設定は、図４のシミュレーションと同じ設定であった。
　図１４から明らかなように、ギャップＧ２が４０ｍｍである場合、基板保持部３０の基板保持面３１に衝突したガスによって、放射状の気流ＧＦを遠くまで高速で流せることが分かる。また、ギャップＧ２が約４０ｍｍであるときには、上述の図８から明らかなように、垂直衝撃波ＳＷが基板保持部３０の基板保持面３１に衝突する。従って、垂直衝撃波ＳＷを基板保持部３０の基板保持面３１に衝突させることにより、放射状の気流ＧＦを遠くまで高速で流せることが分かる。
　図１５は、一実施形態に係る処理容器洗浄方法を示すフローチャートである。図１５に示す各工程は、制御部９０による制御下で実施される。図１５に示す各工程は、例えば、一の基板２が処理容器２０の内部から処理容器２０の外部に搬出された後、別の一の基板２が処理容器２０の外部から処理容器２０の内部に搬入される前に実施される。
　処理容器洗浄方法は、処理容器２０の内部に配置されたガスノズル４０の噴射口４１からガスを噴射する工程Ｓ２０１を有する。この工程Ｓ２０１では、減圧機構７０が処理容器２０の内部のガスを吸引すると共に、ガス供給機構６０がガスノズル４０にガスを供給する。
　ガスノズル４０に供給されるガスの組成（例えば二酸化炭素ガスの含有率Ｃ）は、例えば第１流量調整弁６５と第２流量調整弁６７とによって調整される。二酸化炭素ガスの含有率Ｃが１００体積％である場合、第２開閉弁６６がガスの流路を閉じる。また、ガスノズル４０に供給されるガスの供給圧Ｐは、圧力調整弁６３によって調整される。
　処理容器洗浄方法は、ガスの噴射によって垂直衝撃波ＳＷを形成する工程Ｓ２０２を有する。垂直衝撃波ＳＷが形成される領域ＧＡ、ＧＢ（図６参照）は不連続的であり、垂直衝撃波ＳＷが形成されない領域が存在する。
　処理容器洗浄方法は、垂直衝撃波ＳＷを基板保持部３０の基板保持面３１に衝突させる工程Ｓ２０３を有する。垂直衝撃波ＳＷの波面が基板保持部３０の基板保持面３１に平行に衝突してよい。垂直衝撃波ＳＷが基板保持部３０の基板保持面３１に作用する範囲が広い。
　垂直衝撃波ＳＷを基板保持部３０の基板保持面３１に衝突させる時に、ガスノズル４０の噴射口４１と基板保持部３０の基板保持面３１とのギャップＧ２は、例えば３７ｍｍ以上４５ｍｍ以下に制御されてよい。強さの強い垂直衝撃波ＳＷを、基板保持部３０の基板保持面３１に衝突させることができる。
　また、垂直衝撃波ＳＷを基板保持部３０の基板保持面３１に衝突させる時に、基板保持部３０の基板保持面３１の近傍におけるガスの質量流束密度Ｄは、例えば６ｋｇ／ｍ２ｓ以上に制御されてよい。強さの強い垂直衝撃波ＳＷを、基板保持部３０の基板保持面３１に衝突させることができる。なお、Ｄは、１５ｋｇ／ｍ２ｓ以下に制御されてよい。
　処理容器洗浄方法は、垂直衝撃波ＳＷが基板保持部３０の基板保持面３１に衝突することで発生した気流ＧＦを、処理容器２０の内壁面２２に吹き付ける工程Ｓ２０４を有する。気流ＧＦは、放射状に形成され、処理容器２０の側壁面２５に吹き付けられる。
　処理容器洗浄方法は、気流ＧＦを処理容器２０の内壁面２２に吹き付けることにより、処理容器２０の内壁面２２に付着したパーティクルを除去する工程Ｓ２０５を有する。処理容器２０の内壁面２２から除去されたパーティクルは、処理容器２０の下壁面２４に形成される吸引口２７を介して、処理容器２０の内部から処理容器２０の外部に排出される。
　上記の工程Ｓ２０１～工程Ｓ２０５は、ギャップＧ２を予め定められた範囲（例えば３７ｍｍ以上４５ｍｍ以下）に維持すると共に基板保持部３０とガスノズル４０の両方を鉛直方向に移動させながら、繰り返し行われる。側壁面２５の鉛直方向に広い範囲を洗浄できる。
　上記の工程Ｓ２０１～工程Ｓ２０５は、ガスノズル４０を水平方向に移動させながら、繰り返し行われる。側壁面２５の周方向に離れた複数の部分（例えば図１３において左側部分と右側部分）に、ガスノズル４０を接近できる。それゆえ、側壁面２５の周方向に離れた複数の部分を強く洗浄できる。
　処理容器洗浄時の基板保持部３０に対するガスの衝突の強さは、基板洗浄時の基板２に対するガスの衝突の強さよりも強く設定されてよい。処理容器２０の側壁面２５に吹き付けられる気流の強さは、処理容器洗浄時に比べて、基板洗浄時に弱くなる。従って、処理容器洗浄時に側壁面２５から分離しなかったパーティクルは、基板洗浄時にも分離しないので、基板洗浄時に基板２を汚染しない。
　ガスの衝突の強さは、質量流束密度Ｄで表される。二酸化炭素ガスの含有率Ｃが大きいほど、上述の如く質量流束密度Ｄが大きいので、ガスの衝突の強さが強い。また、供給圧Ｐが大きいほど、上述の如く質量流束密度Ｄが大きいので、ガスの衝突の強さが強い。
　以上説明したように、本実施形態の処理容器洗浄方法は、垂直衝撃波ＳＷを基板保持部３０の基板保持面３１に衝突させる工程Ｓ２０３を有する。気流ＧＦを遠くまで高速で流すことができ、強い気流ＧＦで処理容器２０の内壁面２２に付着したパーティクルを効率良く除去できる。自動で処理容器２０を洗浄でき、ユーザの手間を軽減できる。
　なお、本実施形態の処理容器洗浄方法は、処理容器２０の内壁面２２から除去されたパーティクルを運ぶ渦状の気流を形成する工程を有しないが、この工程をさらに有してもよい。渦状の気流（以下、「サイクロン気流」とも呼ぶ。）に乗せて、パーティクルを処理容器２０の外部に効率良く排出できる。
　図１６は、一実施形態に係る処理容器の内部に渦状の気流を形成するガスノズルを示す図である。図１６（ａ）は、ガスノズルの配置の一例を示す平面図である。図１６（ｂ）は、図１６（ａ）のＡ－Ａ線に沿ったガスノズルの一例を示す断面図である。
　基板処理装置１０は、処理容器２０の内部に、処理容器２０の内壁面２２から除去されたパーティクルを運ぶ渦状の気流を形成するガスノズル８０を有する。ガスノズル８０は、例えば処理容器２０の側壁面２５に、周方向に間隔をおいて複数配置される。
　複数のガスノズル８０は、それぞれ、処理容器２０の径方向に直交する方向に、ガスを噴射する出口８１を有する。噴射されたガスは、処理容器２０の側壁面２５に沿って渦状に流れ、処理容器２０の下壁面２４に形成される吸引口２７から排出される。
　出口８１は、例えば斜め下方に向けてガスを噴射してよい。なお、出口８１は、水平にガスを噴射してもよいし、斜め上方に向けてガスを噴射してもよい。いずれにしろ、出口８１が処理容器２０の径方向に直交する方向にガスを噴射すれば、渦状の気流が処理容器２０の内部に形成される。
　出口８１から噴射するガスとしては、窒素ガスなどの不活性ガスが用いられる。
　図１７は、渦状の気流を形成するガスノズルのノズル穴の断面形状の一例を示す図である。図１７（ａ）は、入口から出口にかけて内径が一定であるノズル穴の断面形状の一例を示す図である。図１７（ａ）において、入口８２の直径は２ｍｍ、出口８１の直径は２ｍｍ、入口８２から出口８１までの距離は５ｍｍである。図１７（ｂ）は、入口から出口にかけて内径が大きくなるノズル穴の断面形状の一例を示す図である。図１７（ｂ）において、入口８２の直径は０．５ｍｍ、出口８１の直径は２ｍｍ、入口８２から出口８１までの距離は５ｍｍ、入口８２から出口８１までのテーパー角度は約１６°である。
　図１８は、渦状の気流を形成するガスノズルのノズル穴の断面形状と、ノズル穴の出口から噴射されたガスの流速との関係のシミュレーション結果の一例を示す図である。図１８（ａ）は、図１７（ａ）に示すノズル穴の出口から噴射されたガスの流速のシミュレーション結果の一例を示す図である。図１８（ｂ）は、図１７（ｂ）に示すノズル穴の出口から噴射されたガスの流速のシミュレーション結果の一例を示す図である。図１８において、色の諧調は流速の大きさを表す。色が黒色から白色に近づくほど、流速の大きさが大きい。また、図１８において、横軸はノズル穴の出口８１からの噴射距離ＩＤを表す。
　図１８から明らかなように、入口８２から出口８１にかけて内径が大きくなるノズル穴を用いた場合、入口８２から出口８１にかけて内径が一定であるノズル穴を用いた場合に比べて、遠くまで高速でガスを流せることが分かる。従って、入口８２から出口８１にかけて内径が大きくなるノズル穴を用いれば、処理容器２０の内壁面２２から除去されたパーティクルを効率良く排出できることが分かる。
　以上、本開示に係る基板洗浄方法、処理容器洗浄方法、および基板処理装置の実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態などに限定されない。特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更、修正、置換、付加、削除、および組合わせが可能である。それらについても当然に本開示の技術的範囲に属する。
　上記実施形態のガスノズル４０によって供給されるガスは二酸化炭素ガスと水素ガスとの混合ガスまたは純粋な二酸化炭素ガスであるが、本開示の技術はこれに限定されない。例えば水素ガスの代わりに、ヘリウム（Ｈｅ）ガスが用いられてもよい。
　上記実施形態の基板２はシリコンウェハであるが、炭化珪素基板、サファイア基板、ガラス基板などであってもよい。
　上記実施形態の処理容器洗浄方法では、衝突板として、基板保持部３０またはダミー基板が用いられるので、垂直衝撃波ＳＷの衝突する表面が水平面であり、水平な気流ＧＦが形成されるが、衝突板の構成は特に限定されない。衝突板は、気流ＧＦを斜め上方向または斜め下方向に向けるべく、垂直衝撃波ＳＷの衝突する表面に傾斜面を有してもよい。
　本出願は、２０１８年１１月３０日に日本国特許庁に出願した特願２０１８－２２５６６９号に基づく優先権を主張するものであり、特願２０１８－２２５６６９号の全内容を本出願に援用する。
２　　基板
３　　主表面
５　　大粒径のパーティクル
６　　小粒径のパーティクル
１０　基板処理装置
２０　処理容器
２２　内壁面
３０　基板保持部（衝突板）
３１　基板保持面
４０　ガスノズル（第１ガスノズル）
４１　噴射口
８０　ガスノズル（第２ガスノズル）
９０　制御部
ＳＷ　垂直衝撃波
ＧＣ　ガスクラスター

Claims (16)

  1. 　処理容器の内部に基板を配置する工程と、
    　前記処理容器の内部に配置されたガスノズルの噴射口からガスを噴射する工程と、
    　前記ガスノズルからのガスの噴射によって発生した垂直衝撃波を、前記基板の主表面に衝突させる工程と、
    　前記垂直衝撃波を前記基板の前記主表面に衝突させることにより、前記基板の前記主表面に付着したパーティクルを除去する工程とを有する、基板洗浄方法。
  2. 　前記垂直衝撃波を前記基板の前記主表面に衝突させる時に、前記基板の前記主表面の近傍における前記垂直衝撃波の質量流束密度が６ｋｇ／ｍ２ｓ以上である、請求項１に記載の基板洗浄方法。
  3. 　前記垂直衝撃波を前記基板の前記主表面に衝突させる時に、前記ガスノズルの前記噴射口と前記基板の前記主表面とのギャップが３７ｍｍ以上４５ｍｍ以下である、請求項１または２に記載の基板洗浄方法。
  4. 　ガスの噴射によって発生したガスクラスターを、前記基板の前記主表面に衝突させる工程を有する、請求項１～３のいずれか１項に記載の基板洗浄方法。
  5. 　処理容器と、
    　前記処理容器の内部に配置される基板を保持する基板保持部と、
    　前記処理容器の内部にガスを噴射するガスノズルと、
    　前記基板保持部に保持されている前記基板に対する前記ガスの衝突を制御する制御部とを備え、
    　前記制御部は、前記ガスノズルからの前記ガスの噴射により発生した垂直衝撃波を前記基板の主表面に衝突させることにより、前記基板の前記主表面に付着したパーティクルを除去する、基板処理装置。
  6. 　前記制御部は、前記垂直衝撃波を前記基板の前記主表面に衝突させる時に、前記基板の前記主表面の近傍における前記垂直衝撃波の質量流束密度を６ｋｇ／ｍ２ｓ以上に制御する、請求項５に記載の基板処理装置。
  7. 　前記制御部は、前記垂直衝撃波を前記基板の前記主表面に衝突させる時に、前記ガスノズルの噴射口と前記基板の前記主表面とのギャップを３７ｍｍ以上４５ｍｍ以下に制御する、請求項５または６に記載の基板処理装置。
  8. 　前記制御部は、ガスの噴射によって発生したガスクラスターを、前記基板の前記主表面に衝突させる、請求項５～７のいずれか１項に記載の基板処理装置。
  9. 　処理容器の内部に配置されたガスノズルの噴射口からガスを噴射する工程と、
    　前記ガスノズルからのガスの噴射によって発生した垂直衝撃波を、前記処理容器の内部に配置された衝突板の表面に衝突させる工程と、
    　前記垂直衝撃波が前記衝突板の前記表面に衝突することで発生した気流を、前記処理容器の内壁面に吹き付ける工程と、
    　前記気流を前記処理容器の内壁面に吹き付けることにより、前記処理容器の内壁面に付着したパーティクルを除去する工程とを有する、処理容器洗浄方法。
  10. 　前記垂直衝撃波を前記衝突板の前記表面に衝突させる時に、前記衝突板の前記表面の近傍における前記垂直衝撃波の質量流束密度が６ｋｇ／ｍ２ｓ以上である、請求項９に記載の処理容器洗浄方法。
  11. 　前記垂直衝撃波を前記衝突板の前記表面に衝突させる時に、前記ガスノズルの前記噴射口と前記衝突板の前記表面とのギャップが３７ｍｍ以上４５ｍｍ以下である、請求項９または１０に記載の処理容器洗浄方法。
  12. 　前記処理容器の内部に、前記処理容器の内壁面から除去された前記パーティクルを運ぶ渦状の気流を形成する工程を有する、請求項９～１１のいずれか１項に記載の処理容器洗浄方法。
  13. 　処理容器と、
    　前記処理容器の内部にガスを噴射する第１ガスノズルと、
    　前記処理容器の内部に配置された衝突板に対する、前記第１ガスノズルから噴射されたガスの衝突を制御する制御部とを備え、
    　前記制御部は、前記第１ガスノズルからのガスの噴射により発生した垂直衝撃波を前記衝突板の表面に衝突させることにより、前記処理容器の内壁面に付着したパーティクルを除去する気流を発生させる、基板処理装置。
  14. 　前記制御部は、前記垂直衝撃波を前記衝突板の前記表面に衝突させる時に、前記衝突板の前記表面の近傍における前記垂直衝撃波の質量流束密度を６ｋｇ／ｍ２ｓ以上に制御する、請求項１３に記載の基板処理装置。
  15. 　前記制御部は、前記垂直衝撃波を前記衝突板の前記表面に衝突させる時に、前記第１ガスノズルの噴射口と前記衝突板の前記表面とのギャップを３７ｍｍ以上４５ｍｍ以下に制御する、請求項１３または１４に記載の基板処理装置。
  16. 　前記処理容器の内部に、前記処理容器の内壁面から除去された前記パーティクルを運ぶ渦状の気流を形成する第２ガスノズルを備える、請求項１３～１５のいずれか１項に記載の基板処理装置。
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