WO2024048316A1 - 基板処理装置及び基板処理方法 - Google Patents

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WO2024048316A1
WO2024048316A1 PCT/JP2023/029779 JP2023029779W WO2024048316A1 WO 2024048316 A1 WO2024048316 A1 WO 2024048316A1 JP 2023029779 W JP2023029779 W JP 2023029779W WO 2024048316 A1 WO2024048316 A1 WO 2024048316A1
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WO
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substrate
gas
distance
gas nozzle
control unit
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PCT/JP2023/029779
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English (en)
French (fr)
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洋介 川渕
尚弥 宮本
Original Assignee
東京エレクトロン株式会社
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    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/304—Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/3065—Plasma etching; Reactive-ion etching

Definitions

  • the present disclosure relates to a substrate processing apparatus and a substrate processing method.
  • a technique is known in which particles attached to a substrate are removed by colliding a vertical shock wave generated by jetting gas from a gas nozzle with the substrate (for example, see Patent Document 1).
  • the present disclosure provides a technology that can efficiently remove particles depending on the processing environment.
  • a substrate processing apparatus includes a processing container, a substrate holding section that is arranged inside the processing container and holds a substrate, a gas nozzle that injects gas into the inside of the processing container, and the substrate holding section.
  • an adjustment mechanism that adjusts the distance between the substrate held by the substrate and the gas nozzle, and a control section, the control section adjusting the distance based on the flow state of the gas injected from the gas nozzle. It is configured to set a target value and control the adjustment mechanism so that the distance reaches the target value.
  • particles can be efficiently removed depending on the processing environment.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a substrate processing apparatus according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the collision of a vertical shock wave with a substrate according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the distance adjustment method according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a flowchart showing the substrate processing method according to the embodiment.
  • the X-axis direction, Y-axis direction, and Z-axis direction are mutually perpendicular directions, the X-axis direction and the Y-axis direction are horizontal directions, and the Z-axis direction is vertical direction. Further, “downward” means vertically downward (Z-axis negative direction), and “upward” means vertically upward (Z-axis positive direction).
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a substrate processing apparatus according to an embodiment.
  • the substrate processing apparatus 10 removes particles 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, for example, a semiconductor substrate such as a silicon wafer.
  • the substrate processing apparatus 10 includes a processing container 20 , a substrate holding section 30 , a rotation shaft section 32 , a rotation drive section 34 , an elevation drive section 36 , a horizontal drive section 38 , a gas nozzle 40 , and a nozzle elevation drive section 50 , a gas supply mechanism 60 , a pressure reduction mechanism 70 , a Schlieren device 80 , a distance measuring section 90 , a gas receiving section 100 , and a control section 150 .
  • the processing container 20 has a space inside where the substrate 2 is processed.
  • the processing container 20 has a loading/unloading port (not shown) for the substrate 2 and a gate valve (not shown) for opening/closing the loading/unloading port.
  • 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 periphery of the upper wall surface 23 to the outer periphery of the lower wall surface 24 .
  • the substrate holding unit 30 is arranged inside the processing container 20.
  • the substrate holding section 30 has a substrate holding surface 31 that holds the substrate 2.
  • the substrate holding unit 30 holds the substrate 2 horizontally, for example, with the main surface 3 of the substrate 2 from which particles are removed facing upward.
  • the substrate holder 30 may include an electrostatic chuck. In this case, since the substrate 2 held on the substrate holding surface 31 can be fixed by electrostatic adsorption, it is possible to prevent the substrate 2 from warping or shifting on the substrate holding surface 31.
  • the substrate holding section 30 may include a mechanical clamp. In this case, since the substrate 2 held on the substrate holding surface 31 can be mechanically pressed and fixed, it is possible to prevent the substrate 2 from warping or shifting on the substrate holding surface 31.
  • the rotating shaft portion 32 extends downward from the center of the substrate holding portion 30 and is arranged vertically.
  • the rotation drive section 34 rotates the substrate holding section 30 by rotating the rotation shaft section 32 around the vertical axis.
  • the rotational drive section 34 includes, for example, a rotational motor and a transmission mechanism that transmits the rotational driving force of the rotational motor to the rotational shaft section 32.
  • the lifting drive section 36 moves the substrate holding section 30 up and down.
  • the elevating drive unit 36 is composed of, for example, a fluid pressure cylinder.
  • the elevation drive unit 36 raises and lowers the substrate holding unit 30 via the rotation drive unit 34, for example.
  • the elevating drive section 36 may move the substrate holding section 30 up and down without using the rotation drive section 34 .
  • the lift drive unit 36 is an example of an adjustment mechanism.
  • the horizontal drive unit 38 moves the substrate holder 30 in a horizontal direction perpendicular to the center line of the rotating shaft 32, thereby relatively moving the gas nozzle 40 and the substrate holder 30 in the radial direction of the substrate 2.
  • the horizontal drive unit 38 moves the substrate holding unit 30 along, for example, a guide rail.
  • the horizontal drive unit 38 may move the substrate holding unit 30 by rotating the arm.
  • 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 holder 30 with the gas injection port 41 facing downward.
  • the gas nozzle 40 is attached to a nozzle elevation drive section 50.
  • the nozzle elevating drive section 50 moves the gas nozzle 40 up and down.
  • the nozzle elevation drive section 50 is configured with, for example, a fluid pressure cylinder.
  • the nozzle elevating drive unit 50 may include an electric motor and a ball screw that converts the rotational movement of the electric motor into an elevating movement of the gas nozzle 40.
  • the nozzle elevation drive section 50 is provided on the upper wall surface 23 of the processing container 20.
  • the nozzle elevation drive unit 50 is an example of an adjustment mechanism.
  • the gas supply mechanism 60 supplies gas to the gas nozzle 40.
  • the gas supply mechanism 60 includes a common line L1 whose downstream end is 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 a second branch line L2 extending from the upstream end of the common line L1 to the first supply source 61. It has a second branch line L3 extending to the supply source 62.
  • a pressure regulating valve 63 that regulates the supply pressure P of gas to the gas nozzle 40 is provided in the common line L1.
  • the pressure adjustment valve 63 adjusts the gas supply pressure P to the gas nozzle 40 under the control of the control unit 150.
  • a pressure booster such as a gas booster may be further provided on the upstream side of the pressure regulating valve 63 in the common line L1.
  • the first branch line L2 is provided with a first on-off valve 64 and a first flow rate adjustment valve 65.
  • the first on-off valve 64 opens the gas flow path, gas is supplied from the first supply source 61 to the gas nozzle 40 .
  • the first flow rate adjustment valve 65 adjusts the flow rate of gas flowing through the first branch line L2.
  • the first on-off 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 on-off valve 66 and a second flow rate adjustment valve 67 are provided in the second branch line L3.
  • gas is supplied from the second supply source 62 to the gas nozzle 40 .
  • the second flow rate adjustment valve 67 adjusts the flow rate of gas flowing through the second branch line L3.
  • the second on-off 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 carbon dioxide (CO 2 ) gas to the gas nozzle 40, for example.
  • the second supply source 62 supplies hydrogen (H 2 ) gas to the gas nozzle 40, for example.
  • the content rate C of carbon dioxide gas contained in the gas supplied to the gas nozzle 40 is adjusted by the first flow rate adjustment valve 65 and the second flow rate adjustment valve 67.
  • the first flow rate adjustment valve 65 and the second flow rate adjustment valve 67 adjust the content C of carbon dioxide gas under the control of the control unit 150.
  • the pressure reduction mechanism 70 reduces the pressure inside the processing container 20.
  • the pressure reducing mechanism 70 includes a suction pump 71, a suction line 72, and a pressure regulating valve 73.
  • the suction pump 71 sucks the gas inside the processing container 20 .
  • the suction line 72 extends from the suction port 27 formed in the lower wall surface 24 of the processing container 20 to the suction pump 71 .
  • the pressure regulating valve 73 is provided in the middle of the suction line 72.
  • the schlieren device 80 uses the schlieren method to generate an image (hereinafter referred to as a "schlieren image") that visualizes the gas injected from the gas nozzle 40.
  • the schlieren device 80 includes a light source 81 , a first schlieren lens 82 , a second schlieren lens 83 , a knife edge 84 , and an imaging section 85 .
  • the light source 81, the knife edge 84, and the imaging unit 85 are provided outside the processing container 20, for example.
  • the light source 81, knife edge 84, and imaging unit 85 may be provided inside the processing container 20.
  • the first schlieren lens 82 and the second schlieren lens 83 are provided, for example, on the side wall surface 25 of the processing container 20.
  • the first schlieren lens 82 and the second schlieren lens 83 are arranged to face each other with the gas nozzle 40 in between.
  • the light from the light source 81 is made into a parallel beam by the first schlieren lens 82, passes through the gas injected from the gas nozzle 40, and is focused by the second schlieren lens 83.
  • the focused light passes through the knife edge 84 and enters the imaging section 85 .
  • the imaging unit 85 captures an image of the light that has passed through the knife edge 84 and transmits the captured image to the control unit 150. At this time, if there is unevenness in the refractive index of the gas injected from the gas nozzle 40, the light will be distorted and the focus will shift, so the unevenness blocked by the knife edge 84 will be displayed as a shadow on the image.
  • the pressure distribution and mass flow rate density distribution of the gas injected from the gas nozzle 40 can be observed as a contrast between bright and dark.
  • the color changes from white to black as the gas pressure and mass flow rate density increase.
  • the light source 81 is, for example, a point light source.
  • the imaging unit 85 is, for example, a camera.
  • the distance measuring section 90 is provided above the substrate holding section 30.
  • Distance measuring section 90 detects the distance from distance measuring section 90 to main surface 3 of substrate 2 .
  • the distance measuring section 90 detects the distance from the distance measuring section 90 to the main surface 3 of the substrate 2 while moving along the main surface 3 of the substrate 2, for example. In this case, the shape of the substrate 2 such as warpage of the substrate 2 can be detected.
  • the distance measuring unit 90 is configured to be movable, for example, between a position directly above the center of the substrate holding unit 30 and a position directly above the outer circumference of the substrate holding unit 30.
  • Distance measurement section 90 transmits the detected value to control section 150.
  • the distance measuring section 90 may be, for example, a laser displacement meter.
  • the distance measuring section 90 is an example of a detecting section.
  • the gas receiving section 100 is provided inside the processing container 20.
  • the gas receiving portion 100 is configured to be movable between a gas receiving position below the injection port 41 and a retracted position near the side wall surface 25.
  • the gas receiving portion 100 receives the gas injected from the gas nozzle 40 at the gas receiving position, and prevents the gas from being injected onto the main surface 3 of the substrate 2 .
  • the gas receiving section 100 discharges the received gas to the outside of the processing container 20 .
  • the control unit 150 is configured by, for example, a computer.
  • the control unit 150 includes a CPU (Central Processing Unit) 151 and a storage medium 152 such as a memory.
  • the storage medium 152 stores programs that control various processes executed in the substrate processing apparatus 10.
  • the control unit 150 controls the operation of the substrate processing apparatus 10 by causing the CPU 151 to execute a program stored in the storage medium 152.
  • the control unit 150 includes an input interface 153 and an output interface 154.
  • the control unit 150 receives signals from the outside through an input interface 153 and transmits signals to the outside through an output interface 154.
  • Such a program may have been stored in a computer-readable storage medium, and may have been installed from the storage medium into the storage medium 152 of the control unit 150.
  • Examples of computer-readable storage media include hard disks (HD), flexible disks (FD), compact disks (CD), magnetic optical disks (MO), and memory cards.
  • the program may be downloaded from a server via the Internet and installed on the storage medium 152 of the control unit 150.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the collision of a vertical shock wave with a substrate according to the embodiment.
  • the gas nozzle 40 is, for example, generally called a Laval nozzle.
  • the gas nozzle 40 has an injection port 41 , a supply port 42 , a throat 43 , and a tapered hole 45 .
  • Throat 43 has a smaller diameter than feed port 42 .
  • Tapered hole 45 is provided between throat 43 and injection port 41 . The diameter of the tapered hole 45 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 depressurized 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 speed of sound 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 that propagates inside the processing container 20 at supersonic speed.
  • the control unit 150 controls collision of gas against the substrate 2 held by the substrate holding unit 30.
  • the collision of the gas against the substrate 2 changes depending on, for example, the distance G1 between the injection port 41 of the gas nozzle 40 and the main surface 3 of the substrate 2.
  • control unit 150 controls the collision of the gas with the substrate 2 by adjusting the distance G1.
  • the control unit 150 adjusts the distance G1 by controlling the elevating drive unit 36 and elevating the substrate holding unit 30, for example.
  • the control unit 150 may adjust the distance G1 by controlling the nozzle elevation drive unit 50 and moving the gas nozzle 40 up and down.
  • the control unit 150 may adjust the distance G1 by controlling the lift drive unit 36 and the nozzle lift drive unit 50 to move the substrate holding unit 30 and the gas nozzle 40 up and down.
  • the control unit 150 causes the vertical shock wave SW generated by the gas injection to collide with the main surface 3 of the substrate 2. In this case, since the vertical shock wave SW acts on the main surface 3 of the substrate 2, it is easy to efficiently remove particles attached to the main surface 3 of the substrate 2.
  • 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 impinges on 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, making it easy to efficiently remove particles. Further, pattern collapse of the uneven pattern on the main surface 3 of the substrate 2 can be suppressed.
  • the control unit 150 sets a target value for the distance G1 between the injection port 41 of the gas nozzle 40 and the main surface 3 of the substrate 2 based on the flow state of the gas injected from the gas nozzle 40.
  • the control unit 150 sets the target value of the distance G1 based on the gas pressure distribution or gas mass flow rate density distribution calculated by simulation using environmental parameters.
  • Environmental parameters include parameters that affect gas flow conditions.
  • the environmental parameters include, for example, the content C of carbon dioxide contained in the gas, the pressure of the gas, the flow rate of the gas, the temperature of the gas, the pressure inside the processing container 20, and the temperature inside the processing container 20.
  • the gas pressure distribution and the gas mass flow rate density distribution are examples of gas flow states.
  • the control unit 150 sets the target value of the distance G1 so that the main surface 3 of the substrate 2 is located at a position where the gas pressure is high or the gas mass flow rate density is high, for example. In this case, since the vertical shock wave SW collides with the main surface 3 of the substrate 2, it is easy to efficiently remove particles attached to the main surface 3 of the substrate 2.
  • the control unit 150 sets the target value of the distance G1 based on a schlieren image obtained by imaging the gas injected from the gas nozzle 40 with the schlieren device 80.
  • a Schlieren image is an example of a gas flow state.
  • the control unit 150 analyzes the Schlieren image to specify the position Z1 of the vertical shock wave SW, and sets a target value of the distance G1 based on the specified position Z1 of the vertical shock wave SW.
  • the control unit 150 may generate an image visualizing the gas injected from the gas nozzle 40 using a device different from the Schlieren device 80.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the distance adjustment method according to the embodiment.
  • the upper diagram in FIG. 3 is a diagram showing the positional relationship between the substrate 2 and the gas nozzle 40 when the distance G1 is not the target value.
  • the lower diagram in FIG. 3 is a diagram showing the positional relationship between the substrate 2 and the gas nozzle 40 when the distance G1 is the target value.
  • the left image shows the Schlieren image
  • the right image shows the gas pressure distribution.
  • the color changes from white to black as the gas pressure increases.
  • the control unit 150 adjusts the distance G1.
  • control unit 150 may be configured such that the main surface 3 of the substrate 2 is located slightly further away than the vertical shock wave SW that is formed at a position farther from the injection port 41 than the vertical shock wave SW that is closest to the injection port 41.
  • a target value for the distance G1 may be set.
  • a gas cluster is, for example, an aggregate of carbon dioxide gas molecules bonded together by van der Waals forces. By colliding the gas clusters with the main surface 3 of the substrate 2, small particles (for example, several tens of nanometers) attached to the main surface 3 of the substrate 2 can be efficiently removed.
  • the collision of the gas against the substrate 2 also changes depending on, for example, the content C of carbon dioxide gas contained in the gas supplied to the gas nozzle 40, the supply pressure P of the gas to the gas nozzle 40, etc.
  • control unit 150 may control the collision of the gas against the substrate 2 by controlling the content C and supply pressure P of carbon dioxide gas.
  • the composition of the gas supplied to the gas nozzle 40 (for example, the content C of carbon dioxide gas) is adjusted, for example, by the first flow rate adjustment valve 65 and the second flow rate adjustment valve 67.
  • the gas supplied to gas nozzle 40 may include carbon dioxide gas. Since carbon dioxide gas has a larger molecular weight than hydrogen gas, the mass flow rate density becomes larger.
  • the gas supplied to the gas nozzle 40 may include hydrogen gas. By containing hydrogen gas, stalling of the gas cluster can be easily suppressed.
  • the supply pressure P of gas supplied to the gas nozzle 40 is regulated by a pressure regulating valve 63.
  • the control unit 150 sets the target value of the distance G1 based on the flow state of the gas injected from the gas nozzle 40, and drives up and down so that the distance G1 becomes the target value. At least one of the section 36 and the nozzle elevation drive section 50 is controlled. Thereby, particles can be efficiently removed depending on the processing environment.
  • FIG. 4 is a flowchart showing the substrate processing method according to the embodiment. Steps S101 to S108 shown in FIG. 4 are performed under the control of the control unit 150. In one embodiment, steps S101 to S108 are performed in this order.
  • step S101 a target value of the distance G1 between the injection port 41 of the gas nozzle 40 and the main surface 3 of the substrate 2 is set.
  • the control unit 150 sets a target value for the distance G1 between the injection port 41 of the gas nozzle 40 and the main surface 3 of the substrate 2 based on the flow state of the gas injected from the gas nozzle 40.
  • Step S101 is performed, for example, in a state where the substrate 2 is not held by the substrate holding section 30.
  • control unit 150 sets the target value of the distance G1 based on the gas pressure distribution or gas mass flow rate density distribution calculated by simulation using environmental parameters. In one embodiment, the control unit 150 sets the target value of the distance G1 based on a schlieren image obtained by imaging the gas injected from the gas nozzle 40 with the schlieren device 80.
  • step S102 the substrate 2 is placed inside the processing container 20.
  • the transport device carries the substrate 2 into the processing vessel 20 from outside the processing vessel 20, and places the carried substrate 2 on the substrate holding surface 31 of the substrate holding unit 30.
  • the substrate holder 30 holds the substrate 2 horizontally with the main surface 3 of the substrate 2 facing upward.
  • step S103 the shape of the substrate 2 held by the substrate holder 30 is detected.
  • distance measuring section 90 detects the distance from distance measuring section 90 to main surface 3 of substrate 2.
  • distance measuring section 90 detects the distance to main surface 3 of substrate 2 while moving along main surface 3 of substrate 2 .
  • the shape of the substrate 2 such as warpage of the substrate 2 can be detected.
  • Distance measurement section 90 transmits the detected value to control section 150.
  • step S104 gas is injected from the gas nozzle 40 arranged inside the processing container 20.
  • the pressure reducing mechanism 70 sucks the gas inside the processing container 20, and the gas supply mechanism 60 supplies gas to the gas nozzle 40.
  • the composition of the gas (for example, carbon dioxide gas content C) supplied to the gas nozzle 40 is adjusted by the first flow rate adjustment valve 65 and the second flow rate adjustment valve 67.
  • the supply pressure P of gas supplied to the gas nozzle 40 is regulated by a pressure regulating valve 63.
  • a vertical shock wave SW is formed by injecting gas.
  • the region where the vertical shock wave SW is formed is discontinuous, and there is a region where the vertical shock wave SW is not formed.
  • step S106 the vertical shock wave SW is caused to collide 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.
  • pattern collapse of the uneven pattern on the main surface 3 of the substrate 2 can be suppressed.
  • step S107 particles are removed.
  • the vertical shock wave SW separates the particles from the main surface 3 of the substrate 2 due to its pressure.
  • the above steps S104 to S107 are repeatedly performed while changing the position of the substrate 2 that is hit by the vertical shock wave SW.
  • the position change is performed, for example, by the rotation drive unit 34 rotating the substrate holding unit 30 and the nozzle elevation drive unit 50 moving the gas nozzle 40 in the radial direction of the substrate 2 .
  • the vertical shock wave SW can be caused to collide with the entire main surface 3 of the substrate 2 .
  • the position of the substrate 2 that is hit by the vertical shock wave SW is changed by rotating and moving the substrate holder 30 in the horizontal direction.
  • the position where the vertical shock wave SW hits the substrate 2 may be changed.
  • control unit 150 may control the distance G1 based on the shape of the substrate 2 detected in step S103. In this case, even if the substrate 2 is deformed such as warping, the vertical shock wave SW can uniformly impinge on the entire main surface 3 of the substrate 2.
  • the target value of the distance G1 may be reset. While injecting gas from the gas nozzle 40, the control unit 150 resets the target value of the distance G1 based on the flow state of the gas injected from the gas nozzle 40, and also sets the target value of the distance G1 to the reset target value.
  • the distance G1 may also be controlled. In this case, even if the flow state of the gas changes while gas is being injected from the gas nozzle 40, the target value of the distance G1 can be reset in real time so as to increase the particle removal efficiency.
  • the control unit 150 may reset the target value of the distance G1 based on the gas pressure distribution or gas mass flow rate density distribution calculated by simulation using environmental parameters.
  • the control unit 150 may reset the target value of the distance G1 based on a schlieren image captured by the schlieren device 80 while gas is injected from the gas nozzle 40.
  • step S108 the substrate 2 is carried out from the inside of the processing container 20 to the outside of the processing container 20.
  • 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 carries out the received substrate 2 from the inside of the processing container 20 to the outside of the processing container 20.
  • the target value of the distance G1 is set based on the flow state of the gas injected from the gas nozzle 40, and the vertical drive unit 36 and the nozzle vertical drive are driven so that the distance G1 becomes the target value. At least one of the sections 50 is controlled. Thereby, particles can be efficiently removed depending on the processing environment.
  • step S101 may be performed after step S102.
  • gas is injected from the gas nozzle 40 while the substrate 2 is held by the substrate holder 30. Therefore, in order to prevent the gas injected from the gas nozzle 40 from being injected onto the main surface 3 of the substrate 2, the gas receiving section 100 may be moved to a gas receiving position below the injection port 41.
  • step S103 may be performed in parallel with steps S104 to S107.
  • steps S101 to S108 shown in FIG. 4 may not be performed.
  • step S101 may not be performed.
  • the target value of distance G1 does not need to be reset in steps S104 to S107.
  • step S103 may not be performed.
  • Substrate processing apparatus 10 Substrate processing apparatus 20 Processing container 30 Substrate holder 40 Gas nozzle 36 Lifting drive unit 50 Nozzle lifting drive unit 150 Control unit

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Abstract

本開示の一態様による基板処理装置は、処理容器と、前記処理容器の内部に配置され、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と前記ガスノズルとの距離を調整する調整機構と、制御部と、を有し、前記制御部は、前記ガスノズルから噴射される前記ガスの流動状態に基づいて前記距離の目標値を設定し、前記距離が前記目標値になるように前記調整機構を制御するよう構成される。

Description

基板処理装置及び基板処理方法
　本開示は、基板処理装置及び基板処理方法に関する。
　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基板に衝突させることで、基板に付着したパーティクルを除去する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
国際公開第２０２０／１１０８５８号
　本開示は、処理環境に応じて効率よくパーティクルを除去できる技術を提供する。
　本開示の一態様による基板処理装置は、処理容器と、前記処理容器の内部に配置され、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と前記ガスノズルとの距離を調整する調整機構と、制御部と、を有し、前記制御部は、前記ガスノズルから噴射される前記ガスの流動状態に基づいて前記距離の目標値を設定し、前記距離が前記目標値になるように前記調整機構を制御するよう構成される。
　本開示によれば、処理環境に応じて効率よくパーティクルを除去できる。
図１は、実施形態に係る基板処理装置を示す概略図である。 図２は、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３は、実施形態に係る距離調整方法の一例を示す図である。 図４は、実施形態に係る基板処理方法を示すフローチャートである。
　以下、添付の図面を参照しながら、本開示の限定的でない例示の実施形態について説明する。添付の全図面中、同一又は対応する部材又は部品については、同一又は対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。
　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軸方向及び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。
　（基板処理装置）
　図１から図３を参照し、実施形態に係る基板処理装置について説明する。図１は、実施形態に係る基板処理装置を示す概略図である。
　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を除去する。基板２は、例えばシリコンウエ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３２と、回転駆動部３４と、昇降駆動部３６と、水平駆動部３８と、ガスノズル４０と、ノズル昇降駆動部５０と、ガス供給機構６０と、減圧機構７０と、シュリーレン装置８０と、距離測定部９０と、ガス受け部１００と、制御部１５０とを主として備える。
　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は、基板２の搬入出口（不図示）と、搬入出口を開閉するゲートバルブ（不図示）とを有する。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。
　基板保持部３０は、処理容器２０の内部に配置される。基板保持部３０は、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。基板保持部３０は、静電チャックを含んでよい。この場合、基板保持面３１に保持される基板２を静電吸着して固定できるため、基板保持面３１上での基板２の反りや位置ずれを防止できる。基板保持部３０は、メカクランプを含んでもよい。この場合、基板保持面３１に保持される基板２を機械的に押さえつけて固定できるため、基板保持面３１上での基板２の反りや位置ずれを防止できる。
　回転軸部３２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。
　回転駆動部３４は、回転軸部３２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３４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３２に伝達する伝達機構とを有する。
　昇降駆動部３６は、基板保持部３０を昇降させる。昇降駆動部３６は、例えば流体圧シリンダなどで構成される。昇降駆動部３６は、例えば回転駆動部３４を介して基板保持部３０を昇降させる。昇降駆動部３６は、回転駆動部３４を介さずに基板保持部３０を昇降させてもよい。昇降駆動部３６は、調整機構の一例である。
　水平駆動部３８は、回転軸部３２の中心線に直交する水平方向に基板保持部３０を移動させることにより、基板２の径方向にガスノズル４０と基板保持部３０を相対的に移動させる。水平駆動部３８は、例えばガイドレールに沿って基板保持部３０を移動させる。水平駆動部３８は、アームを旋回させることで基板保持部３０を移動させてもよい。
　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４０は、ノズル昇降駆動部５０に取り付けられる。
　ノズル昇降駆動部５０は、ガスノズル４０を昇降させる。ノズル昇降駆動部５０は、例えば流体圧シリンダなどで構成される。ノズル昇降駆動部５０は、電動モータと電動モータの回転運動をガスノズル４０の昇降運動に変換するボールねじとで構成されてもよい。ノズル昇降駆動部５０は、処理容器２０の上壁面２３に設けられる。ノズル昇降駆動部５０は、調整機構の一例である。
　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１５０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。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。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１５０による制御下で、二酸化炭素ガスの含有率Ｃを調整する。
　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、吸引ポンプ７１と、吸引ライン７２と、圧力調整弁７３とを有する。吸引ポンプ７１は、処理容器２０の内部のガスを吸引する。吸引ライン７２は、処理容器２０の下壁面２４に形成される吸引口２７から吸引ポンプ７１まで延びる。圧力調整弁７３は、吸引ライン７２の途中に設けられる。
　シュリーレン装置８０は、シュリーレン法により、ガスノズル４０から噴射されたガスを可視化した画像（以下「シュリーレン画像」という。）を生成する。シュリーレン装置８０は、光源８１と、第１シュリーレンレンズ８２と、第２シュリーレンレンズ８３と、ナイフエッジ８４と、撮像部８５とを有する。光源８１、ナイフエッジ８４及び撮像部８５は、例えば処理容器２０の外部に設けられる。光源８１、ナイフエッジ８４及び撮像部８５は、処理容器２０の内部に設けられてもよい。第１シュリーレンレンズ８２及び第２シュリーレンレンズ８３は、例えば処理容器２０の側壁面２５に設けられる。第１シュリーレンレンズ８２と第２シュリーレンレンズ８３とは、ガスノズル４０を挟んで対向して配置される。
　光源８１の光は、第１シュリーレンレンズ８２により平行光束とされ、ガスノズル４０から噴射されたガスを通過し、第２シュリーレンレンズ８３により集束される。集束された光は、ナイフエッジ８４を通過し、撮像部８５に入射する。撮像部８５は、ナイフエッジ８４を通過した光を撮像し、撮像した画像を制御部１５０に送信する。このとき、ガスノズル４０から噴射されたガスに屈折率のムラがあると光が歪み焦点がずれるため、ナイフエッジ８４で遮られたムラは影として画像に表示される。これにより、ガスノズル４０から噴射されたガスの圧力分布や質量流速密度分布が明暗のコントラストとして観測できる。例えば、シュリーレン画像においては、ガスの圧力や質量流速密度が高くなるほど、白色から黒色へと変化する。光源８１は、例えば点光源である。撮像部８５は、例えばカメラである。
　距離測定部９０は、基板保持部３０の上方に設けられる。距離測定部９０は、距離測定部９０から基板２の主表面３までの距離を検出する。距離測定部９０は、例えば基板２の主表面３に沿って移動しながら、距離測定部９０から基板２の主表面３までの距離を検出する。この場合、基板２の反りなどの基板２の形状を検出できる。距離測定部９０は、例えば基板保持部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移動可能に構成される。距離測定部９０は、検出値を制御部１５０に送信する。距離測定部９０は、例えばレーザ変位計であってよい。距離測定部９０は、検出部の一例である。
　ガス受け部１００は、処理容器２０の内部に設けられる。ガス受け部１００は、噴射口４１の下方のガス受け位置と、側壁面２５の近傍の待避位置との間で移動可能に構成される。ガス受け部１００は、ガス受け位置において、ガスノズル４０から噴射されるガスを受け止め、基板２の主表面３に噴射されることを防止する。ガス受け部１００は、受け止めたガスを処理容器２０の外部に排出する。
　制御部１５０は、例えばコンピュータにより構成される。制御部１５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１５１と、メモリなどの記憶媒体１５２とを備える。記憶媒体１５２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１５０は、記憶媒体１５２に記憶されたプログラムをＣＰＵ１５１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。制御部１５０は、入力インターフェース１５３と、出力インターフェース１５４とを備える。制御部１５０は、入力インターフェース１５３で外部からの信号を受信し、出力インターフェース１５４で外部に信号を送信する。
　係るプログラムは、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１５０の記憶媒体１５２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。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１５０の記憶媒体１５２にインストールされてもよい。
　図２は、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る。ガスノズル４０は、噴射口４１と、供給口４２と、スロート４３と、テーパ穴４５とを有する。スロート４３は、供給口４２よりも小さい直径を有する。テーパ穴４５は、スロート４３と噴射口４１との間に設けられる。テーパ穴４５は、スロート４３から噴射口４１に向うほど直径が大きくなる。
　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１５０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、例えばガスノズル４０の噴射口４１と基板２の主表面３との距離Ｇ１によって変化する。
　そこで、制御部１５０は、距離Ｇ１を調整することにより、基板２に対するガスの衝突を制御する。制御部１５０は、例えば昇降駆動部３６を制御し、基板保持部３０を昇降させることにより、距離Ｇ１を調整する。制御部１５０は、ノズル昇降駆動部５０を制御し、ガスノズル４０を昇降させることにより、距離Ｇ１を調整してもよい。制御部１５０は、昇降駆動部３６及びノズル昇降駆動部５０を制御し、基板保持部３０及びガスノズル４０を昇降させることにより、距離Ｇ１を調整してもよい。
　制御部１５０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。この場合、垂直衝撃波ＳＷが基板２の主表面３に作用するので、基板２の主表面３に付着したパーティクルを効率よく除去しやすい。
　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。この場合、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、パーティクルを効率よく除去しやすい。また、基板２の主表面３の凹凸パターンのパターン倒壊を抑制できる。
　制御部１５０は、ガスノズル４０から噴射されるガスの流動状態に基づいて、ガスノズル４０の噴射口４１と基板２の主表面３との距離Ｇ１の目標値を設定する。
　一実施形態において、制御部１５０は、環境パラメータを用いたシミュレーションにより算出されるガスの圧力分布又はガスの質量流速密度分布に基づいて、距離Ｇ１の目標値を設定する。環境パラメータは、ガスの流動状態に影響を与えるパラメータを含む。環境パラメータは、例えばガスに含まれる二酸化炭素の含有率Ｃ、ガスの圧力、ガスの流速、ガスの温度、処理容器２０の内部の圧力、処理容器２０の内部の温度を含む。ガスの圧力分布及びガスの質量流速密度分布は、ガスの流動状態の一例である。制御部１５０は、例えばガスの圧力が高い位置又はガスの質量流速密度が高い位置に基板２の主表面３が位置するように距離Ｇ１の目標値を設定する。この場合、垂直衝撃波ＳＷが基板２の主表面３に衝突するので、基板２の主表面３に付着したパーティクルを効率よく除去しやすい。
　一実施形態において、制御部１５０は、ガスノズル４０から噴射されたガスをシュリーレン装置８０で撮像することにより取得されるシュリーレン画像に基づいて、距離Ｇ１の目標値を設定する。シュリーレン画像は、ガスの流動状態の一例である。制御部１５０は、例えばシュリーレン画像を解析して垂直衝撃波ＳＷの位置Ｚ１を特定し、特定した垂直衝撃波ＳＷの位置Ｚ１に基づいて距離Ｇ１の目標値を設定する。制御部１５０は、シュリーレン装置８０とは異なる装置により、ガスノズル４０から噴射されたガスを可視化した画像を生成してもよい。
　図３は、実施形態に係る距離調整方法の一例を示す図である。図３の上図は、距離Ｇ１が目標値でない場合の基板２とガスノズル４０との位置関係を示す図である。図３の下図は、距離Ｇ１が目標値である場合の基板２とガスノズル４０との位置関係を示す図である。図３の上図及び下図において、左側の画像はシュリーレン画像を示し、右側の画像はガスの圧力分布を示す。図３の上図及び下図に示されるように、シュリーレン画像においては、ガスの圧力が高くなるほど白色から黒色へと変化する。
　例えば、図３の上図に示されるように、特定した複数の垂直衝撃波ＳＷの位置Ｚ１のうち噴射口４１に最も近い垂直衝撃波ＳＷの位置Ｚ１よりも噴射口４１の近くに基板２の主表面３が位置する場合、制御部１５０は距離Ｇ１を調整する。
　例えば、制御部１５０は、図３の下図に示されるように、基板２の主表面３が、噴射口４１に最も近い垂直衝撃波ＳＷの位置Ｚ１よりも僅かに遠くに位置するように、距離Ｇ１の目標値を設定する。この場合、垂直衝撃波ＳＷが基板２の主表面３に衝突するので、基板２の主表面３に付着したパーティクルを効率よく除去しやすい。
　例えば、制御部１５０は、基板２の主表面３が、噴射口４１に最も近い垂直衝撃波ＳＷよりも噴射口４１から離れた位置に形成される垂直衝撃波ＳＷよりも僅かに遠くに位置するように、距離Ｇ１の目標値を設定してもよい。
　ガスクラスターを用いて処理を行うにあたって、垂直衝撃波ＳＷが発生する位置又はその近傍に基板２を配置して処理を行うことにより、よりエネルギーの強いガスを基板２に照射でき、効率的にパーティクルを除去できる。ガスクラスターは、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。ガスクラスターが基板２の主表面３に衝突することにより、基板２の主表面３に付着した小粒径（例えば数十ｎｍ）のパーティクルを効率よく除去できる。
　基板２に対するガスの衝突は、例えばガスノズル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、ガスノズル４０へのガスの供給圧Ｐなどによっても変化する。
　そこで、制御部１５０は、二酸化炭素ガスの含有率Ｃや供給圧Ｐを制御することで、基板２に対するガスの衝突を制御してもよい。
　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。ガスノズル４０に供給されるガスは、二酸化炭素ガスを含んでよい。二酸化炭素ガスは、水素ガスよりも大きな分子量を有するので、質量流速密度が大きくなる。ガスノズル４０に供給されるガスは、水素ガスを含んでよい。水素ガスを含むことにより、ガスクラスターの失速を抑制しやすい。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。
　以上に説明した基板処理装置１０によれば、制御部１５０が、ガスノズル４０から噴射されるガスの流動状態に基づいて距離Ｇ１の目標値を設定し、距離Ｇ１が目標値になるように昇降駆動部３６及びノズル昇降駆動部５０の少なくともいずれかを制御する。これにより、処理環境に応じて効率よくパーティクルを除去できる。
　（基板処理方法）
　図４を参照し、実施形態に係る基板処理方法について説明する。図４は、実施形態に係る基板処理方法を示すフローチャートである。図４に示される工程Ｓ１０１から工程Ｓ１０８は、制御部１５０による制御下で実施される。一実施形態において、工程Ｓ１０１から工程Ｓ１０８はこの順番で実施される。
　工程Ｓ１０１では、ガスノズル４０の噴射口４１と基板２の主表面３との距離Ｇ１の目標値を設定する。工程Ｓ１０１では、制御部１５０は、ガスノズル４０から噴射されるガスの流動状態に基づいて、ガスノズル４０の噴射口４１と基板２の主表面３との距離Ｇ１の目標値を設定する。工程Ｓ１０１は、例えば基板保持部３０に基板２が保持されていない状態で実施される。
　一実施形態において、制御部１５０は、環境パラメータを用いたシミュレーションにより算出されるガスの圧力分布又はガスの質量流速密度分布に基づいて、距離Ｇ１の目標値を設定する。一実施形態において、制御部１５０は、ガスノズル４０から噴射されたガスをシュリーレン装置８０で撮像することにより取得されるシュリーレン画像に基づいて、距離Ｇ１の目標値を設定する。
　工程Ｓ１０２では、処理容器２０の内部に基板２を配置する。工程Ｓ１０２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。
　工程Ｓ１０３では、基板保持部３０に保持された基板２の形状を検出する。工程Ｓ１０３では、距離測定部９０が、距離測定部９０から基板２の主表面３までの距離を検出する。例えば、距離測定部９０は、基板２の主表面３に沿って移動しながら基板２の主表面３との距離を検出する。この場合、基板２の反りなどの基板２の形状を検出できる。距離測定部９０は、検出値を制御部１５０に送信する。
　工程Ｓ１０４では、処理容器２０の内部に配置されたガスノズル４０からガスを噴射する。工程Ｓ１０４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、第１流量調整弁６５及び第２流量調整弁６７によって調整される。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。
　工程Ｓ１０５では、ガスの噴射によって垂直衝撃波ＳＷを形成する。垂直衝撃波ＳＷが形成される領域は不連続であり、垂直衝撃波ＳＷが形成されない領域が存在する。
　工程Ｓ１０６では、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の波面が基板２の主表面３に平行に衝突してよい。この場合、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の凹凸パターンのパターン倒壊を抑制できる。
　工程Ｓ１０７では、パーティクルを除去する。工程Ｓ１０７では、垂直衝撃波ＳＷが、その圧力によってパーティクルを基板２の主表面３から分離させる。
　上記の工程Ｓ１０４から工程Ｓ１０７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実施される。位置の変更は、例えば回転駆動部３４が基板保持部３０を回転させながら、ノズル昇降駆動部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を衝突させることができる。
　一実施形態において、基板保持部３０を回転させると共に水平方向に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。基板保持部３０を固定した状態でガスノズル４０をＸ軸方向及びＹ軸方向に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してもよい。
　上記の工程Ｓ１０４から工程Ｓ１０７では、制御部１５０は、工程Ｓ１０３において検出された基板２の形状に基づいて距離Ｇ１を制御してもよい。この場合、基板２に反りなどの変形がある場合においても、基板２の主表面３の全体に均一に垂直衝撃波ＳＷを衝突させることができる。
　なお、上記の工程Ｓ１０４から工程Ｓ１０７では、距離Ｇ１の目標値を再設定してもよい。制御部１５０は、ガスノズル４０からガスを噴射しながら、ガスノズル４０から噴射されるガスの流動状態に基づいて距離Ｇ１の目標値を再設定すると共に、距離Ｇ１が再設定した目標値になるように距離Ｇ１を制御してもよい。この場合、ガスノズル４０からガスを噴射している途中でガスの流動状態が変化した場合においても、リアルタイムでパーティクルの除去効率が高くなるように距離Ｇ１の目標値を再設定できる。制御部１５０は、例えば工程Ｓ１０１と同様に、環境パラメータを用いたシミュレーションにより算出されるガスの圧力分布又はガスの質量流速密度分布に基づいて、距離Ｇ１の目標値を再設定してもよい。制御部１５０は、例えば工程Ｓ１０１と同様に、ガスノズル４０からガスを噴射させた状態でシュリーレン装置８０により撮像されるシュリーレン画像に基づいて、距離Ｇ１の目標値を再設定してもよい。
　工程Ｓ１０８では、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Ｓ１０８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。
　以上に説明した基板処理方法によれば、ガスノズル４０から噴射されるガスの流動状態に基づいて距離Ｇ１の目標値を設定し、距離Ｇ１が目標値になるように昇降駆動部３６及びノズル昇降駆動部５０の少なくともいずれかを制御する。これにより、処理環境に応じて効率よくパーティクルを除去できる。
　なお、図４に示される工程Ｓ１０１から工程Ｓ１０８の一部の順番を入れ替えてもよい。例えば、工程Ｓ１０２の後に工程Ｓ１０１が実施されてもよい。この場合、基板保持部３０に基板２が保持された状態でガスノズル４０からガスが噴射される。そこで、ガスノズル４０から噴射されるガスが基板２の主表面３に噴射されることを防止するため、ガス受け部１００を噴射口４１の下方のガス受け位置に移動させてもよい。例えば、工程Ｓ１０３は、工程Ｓ１０４から工程Ｓ１０７を実施するのと並行して実施されてもよい。
　また、図４に示される工程Ｓ１０１から工程Ｓ１０８の一部は実施されなくてもよい。例えば、工程Ｓ１０４から工程Ｓ１０７において距離Ｇ１の目標値が設定される場合、工程Ｓ１０１は実施されなくてもよい。例えば、工程Ｓ１０１が実施される場合、工程Ｓ１０４から工程Ｓ１０７において距離Ｇ１の目標値が再設定されなくてもよい。例えば、基板保持部３０に保持されている基板２に反りなどの変形が生じていない場合、工程Ｓ１０３は実施されなくてもよい。
　今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
　本国際出願は、２０２２年９月１日に出願した日本国特許出願第２０２２－１３９１９２号に基づく優先権を主張するものであり、当該出願の全内容を本国際出願に援用する。
　２　　　基板
　１０　　基板処理装置
　２０　　処理容器
　３０　　基板保持部
　４０　　ガスノズル
　３６　　昇降駆動部
　５０　　ノズル昇降駆動部
　１５０　制御部

Claims (14)

  1. 　処理容器と、
    　前記処理容器の内部に配置され、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と前記ガスノズルとの距離を調整する調整機構と、
    　制御部と、
    　を有し、
    　前記制御部は、前記ガスノズルから噴射される前記ガスの流動状態に基づいて前記距離の目標値を設定し、前記距離が前記目標値になるように前記調整機構を制御するよう構成される、
    　基板処理装置。
  2. 　前記制御部は、前記ガスの流動状態に影響を与える環境パラメータを用いたシミュレーションにより前記ガスの流動状態を算出するよう構成される、
    　請求項１に記載の基板処理装置。
  3. 　前記制御部は、前記ガスノズルから噴射された前記ガスを撮像することにより前記ガスの流動状態を取得するよう構成される、
    　請求項１に記載の基板処理装置。
  4. 　前記制御部は、前記基板保持部に保持された前記基板に前記ガスノズルから前記ガスを噴射しながら前記調整機構を制御するよう構成される、
    　請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の基板処理装置。
  5. 　前記制御部は、前記基板保持部に前記基板が保持されていない状態で前記調整機構を制御するよう構成される、
    　請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の基板処理装置。
  6. 　前記基板保持部に保持された前記基板の形状を検出する検出部をさらに有し、
    　前記制御部は、前記検出部が検出した前記基板の形状に基づいて、前記調整機構を制御するよう構成される、
    　請求項１に記載の基板処理装置。
  7. 　前記ガスは、二酸化炭素ガスと水素ガスとを含む、
    　請求項１に記載の基板処理装置。
  8. 　処理容器の内部に配置された基板保持部に基板を保持させる工程と、
    　前記処理容器の内部に配置されたガスノズルからガスを噴射する工程と、
    　前記ガスノズルから噴射される前記ガスの流動状態に基づいて、前記基板保持部に保持されている前記基板と前記ガスノズルとの距離の目標値を設定する工程と、
    　前記距離が前記目標値になるように前記距離を制御する工程と、
    　を有する、基板処理方法。
  9. 　前記設定する工程は、前記ガスの流動状態に影響を与える環境パラメータを用いたシミュレーションにより前記ガスの流動状態を算出することを含む、
    　請求項８に記載の基板処理方法。
  10. 　前記設定する工程は、前記ガスノズルから噴射された前記ガスを撮像することにより前記ガスの流動状態を取得することを含む、
    　請求項８に記載の基板処理方法。
  11. 　前記設定する工程は、前記基板保持部に保持された前記基板に前記ガスノズルから前記ガスを噴射しながら実施される、
    　請求項８から請求項１０のいずれか１項に記載の基板処理方法。
  12. 　前記設定する工程は、前記基板保持部に前記基板が保持されていない状態で実施される、
    　請求項８から請求項１０のいずれか１項に記載の基板処理方法。
  13. 　前記基板保持部に保持された前記基板の形状を検出する工程をさらに有し、
    　前記制御する工程は、前記検出する工程において検出された前記基板の形状に基づいて、前記距離を制御することを含む、
    　請求項８に記載の基板処理方法。
  14. 　前記ガスは、二酸化炭素ガスと水素ガスとを含む、
    　請求項８に記載の基板処理方法。
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