WO2021085213A1 - 基板洗浄装置および基板洗浄方法 - Google Patents

基板洗浄装置および基板洗浄方法 Download PDF

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Abstract

［課題］基板から除去されたパーティクルが基板に再度付着することを防止する。 ［解決手段］基板洗浄装置は基板を保持する基板保持部と、基板保持部上の基板に対して洗浄ガスを噴射するガスノズルと、ガスノズルを囲んで設けられたノズルカバーとを備える。ガスノズルからノズルカバーの減圧室内に洗浄ガスが噴射され、減圧室内に基板上のパーティクルを除去するガスクラスターが生成される。ノズルカバーの端部からガスカーテン用ガスが基板側へ噴射されて、ノズルカバーの端部と基板との間にガスカーテンが形成される。

Description

基板洗浄装置および基板洗浄方法
　本開示は、基板洗浄装置および基板洗浄方法に関する。
　半導体製造装置では、製造工程中における基板へのパーティクルの付着が製品の歩留まりを左右する大きな要因の一つになっている。このため基板に対して処理を行う前あるいは後に基板を洗浄することが行われているが、基板へのダメージを抑えながら簡易な手法で確実にパーティクルを除去する洗浄技術の開発が望まれている。パーティクルと基板との間の付着力以上の物理的剪断力を与えて基板の表面からパーティクルを剥離する様々な洗浄技術が研究、開発されており、その一つとしてガスクラスターの物理的剪断力を利用した技術が挙げられる。
　ガスクラスターは、高圧のガスを減圧室等により形成された真空中に噴出し、断熱膨張によりガスを凝縮温度まで冷却することによって原子または分子が多数寄り集まった塊（クラスター）である。基板洗浄の際には、このガスクラスターをそのままもしくは適宜加速させて基板に照射してパーティクルを除去している。
　また従来より、基板の表面のパターン内に付着しているパーティクルを効果的に除去する技術が開発されている（特許文献１参照）。
　このような場合、基板から除去されたパーティクルが巻き上がって基板に再度付着することを防止することができれば、基板をより効果的に洗浄することができる。
特開２０１３－１７５６８１号公報
　本開示はこのような点を考慮してなされたものであり、基板から除去されたパーティクルが再度基板に付着することを防止できる基板洗浄装置および基板洗浄方法を提供する。
　本開示は、基板を保持する基板保持部と、前記基板との間で減圧雰囲気を形成する減圧室を有するノズルカバーと、前記減圧室の圧力よりも高圧の洗浄ガスを噴射して、前記減圧室内に前記基板を洗浄するガスクラスターを生成するガスノズルと、を備え、前記ノズルカバーのうち前記基板側の端部に、前記基板に対してガスカーテン用ガスを噴出してガスカーテンを形成するガスカーテン形成部を設けた、基板洗浄装置である。
　本開示によれば、基板から除去されたパーティクルが再度基板に付着することを防止できる。
図１は本実施の形態による基板洗浄装置を示す側面図。 図２は図１に示す基板洗浄装置のガスノズルとノズルカバーを示す側面図。 図３は基板洗浄装置の作用を示す側面図。 図４は図３に示す基板洗浄装置のガスノズルとノズルカバーを示す側面図。 図５は基板が水平方向に置かれた状態の基板洗浄装置を示す図。 図６は基板が垂直方向に置かれた状態の基板洗浄装置を示す図。 図７（ａ）～（ｄ）はパーティクルがガスクラスターにより除去される様子を示す側面図。 図８（ａ）～（ｄ）はパーティクルがガスクラスターにより除去される様子を示す側面図。 図９はウエハの表面を示す平面図。 図１０は基板洗浄装置が組み込まれた真空処理装置の全体を示す図。 図１１は基板保持部の変形例を示す図。
＜本実施の形態＞
　はじめに本実施の形態による基板洗浄装置を組み込んだ真空処理装置全体について、図１０により説明する。図１０は、マルチチャンバシステムである真空処理装置１０１の全体構成を示す平面図である。真空処理装置１０１には、例えば２５枚の基板である半導体ウエハ（以下「ウエハ」という）Ｗが収納された密閉型の搬送容器であるＦＯＵＰ１１１を載置するための搬入出ポート１１２が横並びに例えば３箇所に配置されている。また、これら搬入出ポート１１２の並びに沿うように大気搬送室１１３が設けられており、大気搬送室１１３の正面壁には、前記ＦＯＵＰ１１１の蓋と一緒に開閉されるゲートドアＧＴが取り付けられている。
　大気搬送室１１３における搬入出ポート１１２の反対側の面には、例えば２個のロードロック室１１４，１１５が気密に接続されている。これらロードロック室１１４，１１５には夫々図示しない真空ポンプとリーク弁とが設けられ、常圧雰囲気と真空雰囲気とを切り替えられるように構成されている。また図１０において、ゲートバルブ（仕切り弁）Ｇが設けられている。また、大気搬送室１１３内には、ウエハＷを搬送するための多関節アームにより構成された第１の基板搬送機構１１６が設けられている。さらに、大気搬送室１１３の正面側から背面側を見て、大気搬送室１１３の右側壁には、基板検査部であるウエハ検査部１１７が設けられ、左側壁には、ウエハＷの向きや偏心の調整を行うアライメント室１１８が設けられている。前記第１の基板搬送機構１１６は、ＦＯＵＰ１１１、ロードロック室１１４，１１５、ウエハ検査部１１７及びアライメント室１１８に対して、ウエハＷの受け渡しを行う役割を有する。このため、第１の基板搬送機構１１６は、例えばＦＯＵＰ１１１の並び方向に（図１中Ｘ方向）に移動自在、昇降自在、鉛直軸回りに回転自在及び進退自在に構成されている。
　大気搬送室１１３から見たときに、ロードロック室１１４，１１５の奥側には、真空搬送室１０２が気密に接続されている。また、真空搬送室１０２には、本実施の形態による基板洗浄装置１００と、５個の真空処理モジュール１２１～１２５と、が気密に接続されている。これら真空処理モジュール１２１～１２５は、例えば回路パターン形成用の凹部である銅配線埋め込み用の溝及びビアホールが形成されたウエハＷに対して、銅配線を含む成膜用のＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）処理やスパッタリング処理を行う真空処理モジュールとなっている。
　また、真空搬送室１０２は、真空雰囲気にてウエハＷの搬送を行う第２の基板搬送機構１２６を備えており、この第２の基板搬送機構１２６により、ロードロック室１１４，１１５、洗浄モジュール１０３、真空処理モジュール１２１～１２５に対して、ウエハＷの受け渡しが行われる。第２の基板搬送機構１２６は、鉛直軸回りに回転自在、進退自在に構成された多関節アーム１２６ａを備え、当該多関節アーム１２６ａが基台１２６ｂにより、長さ方向（図１中Ｙ方向）に移動自在に構成されている。
　続いて、ウエハ検査部１１７について説明する。ウエハ検査部１１７は、ウエハＷに付着しているパーティクルについて、粒径を含むパーティクル情報を取得するためのものである。前記パーティクル情報とは、例えばウエハＷ上のパーティクルの位置とその大きさとを知るための情報である。ウエハ検査部１１７としては、ウエハ表面のパーティクルの粒径を評価できる装置、例えば正反射光や散乱光を利用する光学式や電子線式の表面欠陥検査装置を用いることができる。また、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）や走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）等の走査型プローブ顕微鏡を用いるようにしてもよい。
　次いで、本実施の形態による基板洗浄装置１００について述べる。基板洗浄装置１００はウエハＷを内部に収納して付着物の除去処理を行うためのものである。
　図１乃至図４に示すように、基板洗浄装置１００は洗浄処理室３１と、洗浄処理室３１内に配置され水平方向に配置されたウエハＷを回転自在に保持する基板保持部１１と、基板保持部１１上のウエハＷに対して洗浄ガスを噴射するガスノズル５０と、ガスノズル５０を囲んで設けられ、ウエハＷとの間で減圧雰囲気を形成する減圧室２０Ａを有するノズルカバー２０とを備えている。
　このうち洗浄処理室３１は外気に対して陽圧になるよう形成され、洗浄処理室３１内の上部にクリーンガスを供給するクリーンガス供給源４０が設けられ、このクリーンガス供給源４０には、ガス供給路４１を介してガス供給源４２が接続されている。
　また洗浄処理室３１内の下部に、ガス排気路４３を介して排気ファン等のガス排気機構４４が接続されている。また洗浄処理室３１の側壁には、ウエハＷを搬入あるいは搬出するための開口３４が形成され、この開口３４はゲート３５により開閉自在に密閉されている。
　また基板保持部１１は、水平方向に配置されたウエハＷを保持する保持部本体１１Ａと、保持部本体１１Ａの外周に設けられ、ウエハＷの外周を側方から囲む保持部サポート１２とを有し、保持部本体１１Ａと保持部サポート１２は、駆動モータ１４により駆動する駆動軸１３により一体に回転することができる。
　また、ガスノズル５０は後述のようにウエハＷに対して、二酸化炭素（ＣＯ２）ガスおよびヘリウム（Ｈｅ）ガスを噴射するものであり、このガスノズル５０を囲んでノズルカバー２０が設けられている。
　具体的には、図１乃至図４に示すように、ノズルカバー２０は引っ繰り返されたカップ形状をもち、このカップ形状のノズルカバー２０に、その中央部を貫通してガスノズル５０が取り付けられている。
　ノズルカバー２０は多孔質材料、例えばセラミック製のノズルカバー本体２１と、このノズルカバー本体２１の外面を覆う密閉シールド２２とを有する。このうちノズルカバー本体２１は多孔質材料からなるため、ガスを通過させることができる。またノズルカバー２０はその内部に減圧雰囲気を形成する減圧室２０Ａが形成され、この減圧雰囲気を維持するために、多孔質材料からなるノズルカバー本体２１の外面は、例えばＳＵＳ製の密閉シールド２２により覆われている。あるいは、セラミック製のノズルカバー本体２１に密閉シールド２２を設ける代わりに、ノズルカバー本体２１のうちウエハＷに対向する部分のみセラミック製のノズルカバー本体２１を露出させ、ノズルカバー本体２１の他の部分にコーティングを施したり、この他の部分に多孔質でない材料を貼り付けてウエハＷに対向する部分から後述するガスカーテン用ガスを供給してもよい。あるいはノズルカバー本体２１として、セラミック製材料以外にＳＵＳ製材料あるいはアルミニウム製材料のものを用いることができ、ノズルカバー本体２１はこれらのセラミック製材料、ＳＵＳ製材料、あるいはアルミニウム製材料を機械加工することにより得ることができる。
　またノズルカバー２０のうちウエハＷ側の端部、具体的にはノズルカバー本体２１のウエハＷ側端部２１Ａは、後述するガス流路２３から供給されるＮ２ガスまたは空気等の上述したエアカーテン用ガスをウエハＷ側に向かって噴射する噴射孔を有する。すなわち、ノズルカバー本体２１は多孔質材料からなるため、ウエハＷ側の端部２１Ａにも多数の孔が形成され、この孔はエアカーテン用ガスをウエハＷ側に向かって噴射する噴射孔となる。そしてノズルカバー本体２１のウエハＷ側の端部２１Ａにある孔は、エアカーテン用ガスをウエハＷ側に向かって噴射し、このことによりノズルカバー本体２１のウエハＷ側の端部２１Ａにガスカーテンを形成するガスカーテン形成部として機能する。
　またノズルカバー２０には、ノズルカバー本体２１と密閉シールド２２を貫通して、上下方向に延びるガス流路２３が設けられ、このガス流路２３の外方端部には、連結ライン２６を介して、Ｎ２ガスまたは空気からなるガスカーテン用ガスをガス流路２３側へ送るガスカーテン用ガス供給源２５が接続されている。
　またノズルカバー２０には、ガスノズル５０に隣接して、ノズルカバー２０の減圧室２０Ａ内に減圧雰囲気を形成する減圧生成部２４が設けられ、この減圧生成部２４は連結ライン２８を介して減圧ポンプ２７に接続されている。この場合、連結ライン２８は洗浄処理室３１の壁面を貫通して延び、洗浄処理室３１の外方に設けられた減圧ポンプ２７に至る。
　さらにまた、ガスノズル５０はノズルカバー２０により保持され、このガスノズル５０はノズルカバー２０とともに、洗浄処理室３１内に配置された移動アーム１７により洗浄処理室３１内で水平方向に移動自在となる。本実施の形態においてこの移動アーム１７により、ガスノズル５０およびノズルカバー２０は基板保持部１１により保持されたウエハＷ上で、ウエハＷの中心から周縁に向かって、あるいはウエハＷの周縁から中心に向かって移動可能となっている。
　なお、ガスノズル５０の出口５０ａ側は拡径されており、出口５０ａ先端の外径Ｌ１は、例えば１０ｍｍ、ノズルカバー２０のウエハＷ側の端部２１Ａの外径Ｌ２は、例えば５０～６０ｍｍとなっている。
　上述のように、図１乃至図４に示すように、ウエハＷを保持する基板保持部１１は、保持部本体１１Ａと、保持部本体１１Ａの外周に設けられウエハＷの外周を側方から囲む保持部サポート１２とを有するが、このうち保持部本体１１ＡはＳＵＳ製となっており、その表面の摩擦係数が高くなっている。このため、保持部本体１１Ａ上にウエハＷを載置するだけで、吸着機構を設けることなく、保持部本体１１Ａ上でウエハＷを安定して保持することができる。あるいは保持部本体１１Ａはアルミニウム製またはセラミック製となっていてもよい。
　また保持部サポート１２はＳＵＳ製となっており、保持部サポート１２の上面は、保持部本体１１Ａの上面と同一面上にあることが好ましい。あるいは保持部サポート１２はアルミニウム製またはセラミック製となっていてもよい。
　また図１および図３に示すように、ガスノズル５０には洗浄処理室３１の壁面を貫通して延びる連結ライン５０Ａの一端側が接続されている。洗浄処理室３１内において、連結ライン５０Ａは柔軟構造をもち、ガスノズル５０の移動に追随することができる。また、連結ライン５０Ａは洗浄処理室３１外方において圧力調整部をなす圧力調整バルブ５１を介して、二酸化炭素（ＣＯ２）ガスの供給路５２と、ヘリウム（Ｈｅ）ガスの供給路５３とに接続されている。供給路５２は、開閉バルブＶ１と、二酸化炭素ガス流量調整部５２ａと、二酸化炭素ガスの供給源５２ｂとを有し、供給路５３は、開閉バルブＶ２と、流量調整部５３ａと、ヘリウムガスの供給源５３ｂとを有する。
　二酸化炭素ガスは洗浄用のガス（洗浄ガス）であり、このガスによりガスクラスターが形成される。また、ヘリウムガスは押し出し用のガス（押し出しガス）である。ヘリウムガスはクラスターを形成しにくく、二酸化炭素ガスにヘリウムガスを混合すると、二酸化炭素ガスにより生成したクラスターの速度を上げる作用がある。また、連結ライン５０Ａには、連結ライン５０Ａ内の圧力を検出する圧力検出部５４が設けられており、この圧力検出部５４の検出値に基づいて、後述する制御部５５により圧力調整バルブ５１の開度が調整され、減圧室２０Ａ内のガス圧力が制御される。
　また、前記圧力検出部５４の検出値に基づいて、制御部５５は二酸化炭素ガス流量調整部５２ａおよびヘリウムガス流量調整部５３ａを制御してガス流量を調整してもよい。更にまた、各ガスの開閉バルブＶ１，Ｖ２と圧力調整バルブ５１の間に例えばガスブースターのような昇圧機構を用いて供給圧力を上昇させ、圧力調整バルブ５１で調整してもよい。
　なお基板洗浄装置１００には、図１および図３に示すように、装置全体の動作のコントロールを行うための例えばコンピュータからなる制御部５５が設けられている。この制御部５５は、ＣＰＵ、プログラム、記憶部を備えている。前記プログラムは、後述の洗浄処理に加えて、真空処理モジュール１２１～１２５にて行われる真空処理に対応した装置の動作を実行するように、ステップ群が組まれている。プログラムは、例えばハードディスク、コンパクトディスク、光磁気ディスク、メモリカード、フレキシブルディスク等の記憶媒体に格納され、そこから制御部５５内にインストールされる。
　また、制御部５５の記憶部には、前記ウエハ検査部１１７にて取得されたパーティクル情報が記憶されている。このパーティクル情報とは、ウエハＷの位置とパーティクルのサイズとを対応付けた情報である。パーティクルのサイズは、例えばウエハ検査部１１７にて設定されたパーティクルの粒径の範囲に応じて割り当てられた値であり、例えば２０ｎｍ以上４０ｎｍ未満、４０ｎｍ以上６０ｎｍ未満といった値によりサイズが規定される。
　次にこのような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。
　図１０に示す搬入出ポート１１２にＦＯＵＰ１１１が載置されると、第１の基板搬送機構１１６により当該ＦＯＵＰ１１１からウエハＷが取り出される。このウエハＷには、パターン凹部である銅配線埋め込み用の凹部（溝及びビアホール）が形成されている。次いで、ウエハＷは常圧雰囲気の大気搬送室１１３を介してアライメント室１１８に搬送され、アライメントが行われる。その後、ウエハＷは第１の基板搬送機構１１６によりウエハ検査部１１７に搬送され、ここでパーティクル情報が取得される。取得されたパーティクル情報は制御部５５に送られる。
　ウエハ検査部１１７にて検査が行われたウエハＷは、第１の基板搬送機構１１６により常圧雰囲気に設定されたロードロック室１１４，１１５に搬入される。そして、ロードロック室１１４，１１５内の雰囲気が真空雰囲気に切り換えられた後、第２の基板搬送機構１２６により基板洗浄装置１００に搬送され、パーティクルの除去処理が行われる。
　図１乃至図４に示すように、基板洗浄装置１００ではまず、ノズルカバー２０のうち、ウエハＷ側の端部、具体的にはノズルカバー本体２１のウエハＷ側の端部２１Ａから、ガス流路２３を介して供給されるＮ２ガスまたは空気等のエアカーテン用ガスがウエハＷに対して噴射される（図２参照）。ウエハＷに対して噴射されるエアカーテン用ガスは、ノズルカバー本体２１のウエハＷ側の端部２１ＡとウエハＷとの間にガスカーテン２０Ｂを形成し、ノズルカバー２０の減圧室２０Ａ内と外方との間を密封する。
　ノズルカバー２０のウエハＷ側の端部２１Ａから噴射されたエアカーテン用ガスは、ノズルカバー２０の外方へ放出されるが、一部はノズルカバー２０の減圧室２０Ａ内にも入り込む。
　この間、減圧ポンプ２７が作動し、減圧生成部２４を介してノズルカバー２０の減圧室２０Ａ内が減圧され、減圧室２０Ａ内がノズルカバー２０の外方に比べて減圧される。
　その後ガスノズル５０から洗浄用のガスとして二酸化炭素ガスがノズルカバー２０の減圧室２０Ａ内に供給されるとともに、押し出し用のガスとしてヘリウムガスがノズルカバー２０の減圧室２０Ａ内に供給される。
　この場合、ガスノズル５０の出口５０ａから減圧室２０Ａ内に洗浄用ガスとしての二酸化炭素ガスを噴出することにより、減圧室２０Ａにガスクラスターを生成することができ、このガスクラスターを用いてウエハＷ上に存在するパーティクル１を除去することができる（図９参照）。
　本実施の形態において、ノズルカバー２０のウエハＷ側の端部２１Ａから噴射されるエアカーテン用ガスの噴射量Ｍ１は減圧室２０Ａから減圧生成部２４を介して排気する排気量Ｍ２より大きくなっており、例えばＭ１＝１０～３０Ｌ／ｍｉｎの噴射量、Ｍ２＝Ｍ１×１～２倍の排気量となっている。
　ここでガスクラスターを用いてウエハＷ表面からパーティクルを除去する原理について述べる。ガスクラスターとは、ノズルカバー２０の減圧室２０Ａよりも圧力の高い領域から処理雰囲気にガスを供給して、断熱膨張によりガスの凝縮温度まで冷却することによって、ガスの原子または分子が集合体として寄り集まって生成する物質である。例えばノズルカバー２０の減圧室２０Ａにおける処理圧力を例えば０．１～１００Ｐａの真空雰囲気に設定すると共に、ガスノズル５０に対して例えば０．３～５．０ＭＰａの圧力で洗浄用のガス（二酸化炭素ガス）を供給する。この洗浄用のガスは、ノズルカバー２０の減圧室２０Ａの減圧雰囲気に供給されると、急激な断熱膨張により凝縮温度以下に冷却されるので、図２および図４に示すように、互いの分子２ａ同士がガスノズル５０の出口５０ａ側においてファンデルワールス力により結合して、集合体であるガスクラスター２となる。ガスクラスター２はこの例では中性である。例えばガスクラスターは、５×１０３原子（分子）／クラスターで８ｎｍ程度であるので、５×１０３原子（分子）／クラスター以上であることが好ましい。
　ガスノズル５０の出口５０ａ側で生成するガスクラスター２は、ウエハＷに向かって垂直に照射される。そして、ウエハＷの回路パターンのための凹部内に入り込み、当該凹部内のパーティクル１を吹き飛ばして除去する。
　ウエハＷ上のパーティクル１がガスクラスター２により除去される様子について、図７（ａ）～（ｄ）及び図８（ａ）～（ｄ）に模式的に示す。図７（ａ）～（ｄ）は、ウエハＷ上のパーティクル１にガスクラスター２が衝突する場合を示す図である。この場合、ガスクラスター２は、図７（ａ）に示すように、ウエハＷの表面に垂直に照射され、例えばパーティクル１に対しては斜め上方側から衝突する可能性が高い。ガスクラスター２が図７（ｂ）に示すようにパーティクル１にオフセットされた状態（上から見たときにガスクラスター２の中心とパーティクル１の中心とがずれている状態）で衝突すると、図７（ｃ）に示すように、ガスクラスター２の衝突時の衝撃でパーティクル１に対して、横方向へ動かす力が与えられる。この結果、パーティクル１がウエハＷ表面から剥離され、浮き上がって、側方または斜め上方に飛ばされる。
　また、ガスクラスター２は、パーティクル１に直接衝突させず、図８（ａ）に示すようにパーティクル１の近傍に照射することによっても当該パーティクル１を除去できる。ガスクラスター２は、ウエハＷに衝突すると、ガスクラスター２の構成分子が横方向に広がりながら分解していく（図８（ｂ）参照）。この際、高い運動エネルギー密度領域が横方向（水平方向）に移動していくため、これによりパーティクル１がウエハＷから剥離され、吹き飛ばされる（図８（ｃ），（ｄ）参照）。こうして、パーティクル１は凹部から飛び出してノズルカバー２０の減圧室２０Ａ内に飛散していき、減圧生成部２４を介して洗浄処理室３１の外部に設けられた減圧ポンプ２７から外方へ除去される。
　上述のようにガスノズル５０からウエハＷに対して二酸化炭素ガスとヘリウムガスを噴射させながらガスクラスター２を生成し、ガスクラスターを用いてウエハＷ上のパーティクル１を除去する間、基板保持部１１が回動してウエハＷを回転させ、移動アーム１７によってガスノズル５０とノズルカバー２０をウエハＷ上でウエハＷの中心から周縁まで移動させる。このことによって、ウエハＷの全域に渡ってウエハＷ上のパーティクル１をガスクラスター２によって効果的に除去することができる。
　この間、ガスノズル５０とノズルカバー２０がウエハＷの中心から周縁までの間にあるとき（図１および図２参照）、ノズルカバー２０のウエハＷ側の端部２１Ａから噴射されるガスカーテン用ガスは、ウエハＷ上に向かい、ノズルカバー２０のウエハＷ側の端部２１ＡとウエハＷとの間の隙間Ｇ（例えば０．８５ｍｍ）にガスカーテン２０Ｂを形成し、ノズルカバー２０の減圧室２０Ａ内を密封状態に保つ。
　この際、ガスカーテン用ガスはノズルカバー２０の端部２１ＡからウエハＷ上に噴射されるため、基板保持部１１がウエハＷを回転させたとしても、ウエハＷは基板保持部１１の保持部本体１１Ａ上に押し付けられるため、ウエハＷを基板保持部１１の保持部本体１１Ａ上で安定して保持することができる。
　次にガスノズル５０とノズルカバー２０がウエハＷの周縁に達した場合（図３および図４参照）、ノズルカバー２０のウエハＷ側端部２１Ａから噴射されるガスカーテン用ガスは、その一部がウエハＷ上に噴射され、残りの部分が保持部サポート１２上に噴射される。
　この場合、ノズルカバー２０のウエハＷ側端部２１Ａから噴射されるガスカーテン用ガスは、ノズルカバー２０のウエハＷ側の端部２１ＡとウエハＷとの間の隙間Ｇ１、およびノズルカバー２０のウエハＷ側の端部２１Ａと保持部サポート１２との間の隙間Ｇ２にガスカーテン２０Ｂを形成し、ノズルカバー２０の減圧室２０Ａ内を密封状態に保つ。
　本実施の形態において、保持部サポート１２は保持部本体１１Ａに図示しない止めねじにより固定されており、保持部サポート１２の高さ位置をウエハＷの厚みに応じて調整することができる。図４において、保持部サポート１２の高さ位置が調整されて、保持部本体１１Ａ上のウエハＷの上面は保持部サポート１２の上面と同一平面上にあり、ウエハＷの上面の高さは保持部サポート１２の上面と一致している。
　このため、ノズルカバー２０の端部２１ＡとウエハＷとの間の隙間Ｇ１と、ノズルカバー２０の端部２１Ａと保持部サポート１２との間の隙間Ｇ２を一致させることができ（０．８５ｍｍ）、ノズルカバー２０の端部２１Ａの周縁に渡って均一なガスカーテンを形成することができる。
　また図３および図４に示すように、ガスノズル５０とノズルカバー２０がウエハＷの周縁に達した場合、ノズルカバー２０のウエハＷ側端部２１Ａから噴射されるガスカーテン用ガスはその一部がウエハＷ上に噴射されるため、ウエハＷを基板保持部１１の保持部本体１１Ａ上に押し付けてウエハＷを基板保持部１１の保持部本体１１Ａ上で安定して保持することができる。またノズルカバー２０のウエハＷ側端部２１Ａから噴射されるガスカーテン用ガスの残りの部分は保持部サポート１２が受け止めることになる。このためノズルカバー２０のウエハＷ側端部２１Ａから噴射されるガスカーテン用ガスが洗浄処理室３１内に回り込んで洗浄処理室３１内のパーティクルを巻き上げることはない。
　以上のように本実施の形態によれば、基板保持部１１によりウエハＷを回転させ、ガスノズル５０とノズルカバー２０をウエハＷの中心から周縁に向かって移動アーム１７により移動させることにより、ウエハＷの全域に渡って、ウエハＷ上のパーティクル１をガスクラスター２を用いて除去することができる。またガスノズル５０とノズルカバー２０をウエハＷの周縁に固定し、基板保持部１１によりウエハＷを回転させることにより、ウエハＷの周縁にあるパーティクル１をガスクラスター２を用いて除去することができる。
　さらにまたガスノズル５０から二酸化炭素ガスとヘリウムガスをノズルカバー２０の減圧室２０Ａ内に供給してガスクラスター２を生成し、このガスクラスター２を用いてウエハＷ上のパーティクル１を除去するとともに、除去されたパーティクル１は減圧室２０Ａから外方へ排出される。このためウエハＷから除去されたパーティクル１が巻き上げられて、ウエハＷの他の部分に再度付着することはなく、ウエハＷ全体を清浄に保つことができる。
　なお上記の実施の形態において、基板保持部１１は保持部本体１１Ａと、保持部サポート１２とを有し、保持部本体１１Ａ上にウエハＷを載置してウエハＷを水平方向に配置して保持する例を示した（図５参照）。しかしながらウエハＷを水平方向に配置することなく、保持部本体１１Ａと保持部サポート１２とを有する基板保持部１１によってウエハＷを垂直方向に配置して保持することもできる（図６参照）。
　図６に示すように、基板洗浄装置１００は基板保持部１１を有し、この基板保持部１１は、垂直方向に配置されたウエハＷを保持する保持部本体１１Ａと、保持部本体１１Ａの外周に設けられ、ウエハＷの外周を上下方向から囲む保持部サポート１２とを有していてもよい。保持部本体１１Ａと保持部サポート１２は駆動モータ１４により駆動する駆動軸１３により一体に回転する。
　またウエハＷを覆ってガスノズル５０が設けられるとともに、ガスノズル５０を囲んでノズルカバー２０が設けられている。
　また図６において、ウエハＷは基板保持部１１の保持部本体１１Ａ上に保持されるとともに、ウエハＷは保持部サポート１２からウエハ側に突出するメカニカルチャック１２Ａにより落下しないよう保持されている。
　図６に示す基板洗浄装置１００は、ウエハＷを垂直方向に配置して保持する基板保持部１１を有するため、ウエハＷを水平方向に配置して保持する基板保持部１１を有する基板洗浄装置１００に比べて装置の設置面積を小さく抑えることができる。
　さらにまた洗浄用ガスとして二酸化炭素ガスを、押し出し用ガスとしてヘリウムガスを用いる例を示したが、これに限らず洗浄用ガスにはアルゴンガス等を、押し出し用ガスとして水素ガス等を用いてもよい。二酸化炭素ガスと水素ガスとの組み合わせを用いれば、比較的安価なガスで高い洗浄効果を得ることができる。
　また、ノズルカバー２０のウエハＷ側の端部２１ＡからウエハＷに対してＮ２ガスまたは空気のようなガスカーテン用ガスを噴射する例を示したが、これに限らずガスクラスターを生成する作用に影響しないガスであれば、その他のガスを用いてもよい。
　また、上記の実施の形態において、ガスノズル５０およびノズルカバー２０が移動アーム１７により、基板保持部１１により保持されたウエハＷ上を移動する例を示したが、ガスノズル５０およびノズルカバー２０は、ウエハＷ上を相対的に移動可能な構成であればよい。例えば、図１１に示すように、駆動部６０ａと駆動アーム６０ｂとを有する駆動機構６０を設けるとともに、駆動アーム６０ｂに基板保持部１１を連結してもよい。この場合、基板保持部１１を駆動モータ１４により回転させ、基板保持部１１に保持されたウエハＷを回転させながら、基板保持部１１を駆動機構６０により水平方向に移動させることで、ガスノズル５０およびノズルカバー２０を移動させなくともウエハＷ全面を洗浄することができる。
１　パーティクル
２　ガスクラスター
１１　基板保持部
１１Ａ　保持部本体
１２　保持部サポート
１２Ａ　メカニカルチャック
１４　駆動モータ
２０　ノズルカバー
２１　ノズルカバー本体
２２　密閉シールド
２３　ガス流路
２４　減圧生成部
２５　ガスカーテン用ガス供給源
２６　連結ライン
２７　減圧ポンプ
２８　連結ライン
３１　洗浄処理室
４０　クリーンガス供給源
４１　ガス供給路
４２　ガス供給源
４３　ガス排気路
４４　ガス排気機構
５０　ガスノズル
６０　駆動機構
１００　基板洗浄装置

Claims (10)

  1. 　基板を保持する基板保持部と、
    　前記基板との間で減圧雰囲気を形成する減圧室を有するノズルカバーと、
    　前記減圧室の圧力よりも高圧の洗浄ガスを噴射して、前記減圧室内に前記基板を洗浄するガスクラスターを生成するガスノズルと、を備え、
    　前記ノズルカバーのうち前記基板側の端部に、前記基板に対してガスカーテン用ガスを噴出してガスカーテンを形成するガスカーテン形成部を設けた、基板洗浄装置。
  2. 　前記ノズルカバーは前記基板の一部を覆う、請求項１記載の基板洗浄装置。
  3. 　前記ノズルカバーに、前記ガスカーテン形成部に連通するとともに、前記ガスカーテン形成部側へガスカーテン用ガスを供給するガス流路を設けた、請求項１または２記載の基板洗浄装置。
  4. 　前記ノズルカバーに、前記減圧室内を減圧雰囲気とする減圧生成部を設けた、請求項１乃至３のいずれか記載の基板洗浄装置。
  5. 　前記ノズルカバーは多孔質材料からなるノズルカバー本体と、このノズルカバー本体の外面を覆う密閉シールドとを有する、請求項１乃至４のいずれか記載の基板洗浄装置。
  6. 　前記基板保持部は、前記基板を保持する保持部本体と、前記保持部本体の外周に設けられ、前記基板の外周を囲む保持部サポートとを有し、前記保持部本体上の前記基板の上面と前記保持部サポートの上面は同一平面上にある、請求項１乃至５のいずれか記載の基板洗浄装置。
  7. 　前記基板保持部は回転可能となっており、前記ノズルカバーと前記基板保持部とは水平方向に相対移動可能となる、請求項１乃至６のいずれか記載の基板洗浄装置。
  8. 　前記基板保持部は前記基板を水平方向に配置して保持する、請求項１乃至７のいずれか記載の基板洗浄装置。
  9. 　前記基板保持部は前記基板を垂直方向に配置して保持する、請求項１乃至７のいずれか記載の基板洗浄装置。
  10. 　基板を保持する基板保持部と、
    　前記基板との間で減圧雰囲気を形成する減圧室を有するノズルカバーと、を備えた、基板洗浄装置を用いた基板洗浄方法において、
    　前記ノズルカバーのうち前記基板側の端部周縁に設けられたガスカーテン形成部から、前記基板に対してガスカーテン用ガスを噴出してガスカーテンを形成する工程と、
    　ガスノズルから前記減圧室の圧力よりも高圧の洗浄ガスを噴射して、前記減圧室内に前記基板を洗浄するガスクラスターを生成する工程と、を備えた基板洗浄方法。
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