洗浄装置および洗浄方法
【目的】 本発明は、基板上の汚染物を効率よく除去することができるように改良された装置を提供することを主要とする。
【構成】 当該装置は、液滴２１を基板１に向けて噴出する噴出ノズル１１を備える。噴出ノズル１１には、液体供給手段２３およびガス供給手段２２が接続される。噴出ノズル１１内には、噴出ノズル１１内に供給された液体と気体とを混合し、液体を液滴２１に変える混合手段が設けられている。
【構成】 当該装置は、液滴２１を基板１に向けて噴出する噴出ノズル１１を備える。噴出ノズル１１には、液体供給手段２３およびガス供給手段２２が接続される。噴出ノズル１１内には、噴出ノズル１１内に供給された液体と気体とを混合し、液体を液滴２１に変える混合手段が設けられている。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、一般に洗浄装置に関するものであり、より特定的には、基板の上に付着している汚染物を除去する洗浄装置に関する。この発明は、また基板の上に付着している汚染物を除去する洗浄方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ウェハの上にＣＶＤ法またはスパッタ法により膜を形成するとその表面にパーティクル状の汚染物が付着する。また、レジストの残渣が、ウェハの表面に付着することがある。これらの汚染物を除去する方法として、高圧ジェット水洗浄、メガソニック流水洗浄およびアイススクラバ洗浄等が提案されている。
【０００３】図１５は、高圧ジェット水洗浄と呼ばれる従来の洗浄法を実現する装置の概念図である。
【０００４】当該装置は、液加圧器３と、噴出ノズル４と、ウェハ１を支持して、これを回転させるステージ２と、を備える。この洗浄方法においては、まず、液加圧器３によって圧縮された純水等の液が、噴出ノズル４より、ウェハ１の表面に向けて連続的に高速噴出される。高速噴出された液がウェハ１の表面へ衝突することによって、ウェハ１の表面に付着している汚染物粒子が除去され、洗浄が行なわれる。ウェハ１を、ステージ２を回転させることによって、回転させ、かつ噴出ノズル４を移動させることによって、ウェハ１の表面全面が洗浄される。
【０００５】この方法では、図１６を参照して、噴出ノズル４から高速噴出された液は、液の柱２０となって、ウェハ１の表面に衝突する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】この方法の問題点は、次のとおりである。すなわち、多量の純水等の液が、高速でウェハ１の表面に衝突するので、ウェハ１の表面に静電気が発生し、ひいてはウェハ１の表面に形成されているデバイスにダメージを与えてしまうという問題点がある。このダメージの低減対策として、純水中にＣＯ2 ガス等を混入させて、純水の比抵抗を下げ、ひいては、ウェハ１の表面に発生する静電気を低減させる方法もあるが、完全ではない。また、この方法によるもう１つの問題点は、１μｍ以下の微小異物（パーティクル）を十分に除去できないということである。
【０００７】図１７は、メガソニック流水洗浄と呼ばれる従来の洗浄方法を示す模式図である。洗浄装置は、ウェハ１を回転させるステージ２と、純水等の液に１．５ＭＨｚ程度の高周波を印加して、これを放出するノズル５とを備える。この洗浄方法においては、ノズル５によって垂直方向に純水を高周波振動させ、これをウェハ１へ向けて放出することによって、ウェハ１の洗浄を行なう。この方法の問題点は、次のとおりである。
【０００８】すなわち、高圧ジェット水洗浄と同様、１μｍ以下の微小異物（パーティクル）を十分に除去できない点である。また、ステージ２の回転を速くすることで、洗浄効果が多少高まる。しかし、この場合、ウェハ１の周辺部では洗浄効果が大きいが、ウェハ１の中央部では洗浄効果が小さい。そのため、ウェハ１面内に洗浄むらが生じるという問題点もあった。さらに、ウェハ１の表面に形成されたデバイスの微細パターンを破壊するという問題点もあった。デバイスの破壊と洗浄効果との間には、相関関係が認められている。この洗浄方法では、デバイスの破壊および洗浄効果を制御するパラメータとして、印加する高周波の周波数および出力、ステージ２の回転数、ノズル５とウェハ１との距離がある。しかし、これらのパラメータの制御範囲が狭いため、これらを制御することが困難であった。
【０００９】図１８はアイススクラバ洗浄と呼ばれる従来の洗浄方法を実現する装置の模式図である。当該洗浄装置は、氷粒子を生成する製氷ホッパ６を備える。製氷ホッパ６には被凍結液である純水を製氷ホッパ６内に供給する供給スプレー７が設けられている。製氷ホッパ６の底部には、氷粒子をウェハ１へ向けて噴出する噴出ノズル８が設けられている。
【００１０】次に、動作について説明する。液体窒素等の液化ガスを、製氷ホッパ６内へ供給する。純水等の被凍結液を、供給スプレー７によって、製氷ホッパ６内に微噴霧する。製氷ホッパ６内で生成した数μｍから数１０μｍの氷粒子を、ガスイジェクタ方式の噴出ノズル８からウェハ１へ向けて噴出すると、ウェハ１の表面の洗浄が行なわれる。この洗浄方法は、上述の高圧ジェット水洗浄やメガソニック流水洗浄と比べて、洗浄効果は高い。しかしながら、洗浄力を決めている氷粒子の噴出速度が、ガスイジェクタ方式の噴出ノズル８を用いているため、音速を超えることができず、洗浄力に限界があった。また、氷粒子を形成するために、多量の液体窒素を使用しているため、液体窒素の供給設備にイニシャルコストが高くつき、またランニングコストも高いという問題点があった。
【００１１】また上述のデバイスの破壊の問題は、氷粒子の噴出速度を制御することによって、抑制され得る。しかしながら、装置上の問題を考慮して、現状、氷粒子の噴出速度は１００〜３３０ｍ／ｓｅｃの範囲内にしか制御できず、制御幅が狭い。そのため、デバイスの破壊を完全に抑制することができないという問題点があった。
【００１２】また、このような洗浄における問題点は、半導体ウェハのみならず液晶基板、フォトマスク等の基板の上に付着している汚染物を除去する場合においても生じていた。
【００１３】それゆえに、この発明の目的は、基板の表面上に付着している汚染物を除去する洗浄装置を提供することにある。
【００１４】この発明の他の目的は、基板の上に付着している１μｍ以下の微小異物を除去することができるように改良された洗浄装置を提供することにある。
【００１５】この発明のさらに他の目的は、ランニングコストの安い洗浄装置を提供することにある。
【００１６】この発明のさらに他の目的は、基板表面に損傷を与えずに、基板の上に付着している汚染物粒子を除去できるように改良された洗浄装置を提供することにある。
【００１７】この発明のさらに他の目的は、基板の上に付着している汚染物粒子を除去する洗浄方法を提供することにある。
【００１８】この発明のさらに他の目的は、基板の表面に損傷を与えず、基板の上に付着している汚染物粒子を除去できるように改良された洗浄方法を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】この発明の第１の局面に従う洗浄装置は、基板の表面上に付着している汚染物を除去する装置に係る。当該洗浄装置は、液滴を上記基板に向けて噴出する噴出ノズルを備える。上記噴出ノズルに、該噴出ノズル内に液体を供給する液体供給手段が接続されている。上記噴出ノズルに、該噴出ノズル内に気体を供給するガス供給手段が接続されている。上記噴出ノズル内に、該噴出ノズル内に供給された上記液体と上記気体とを混合し、上記液体を液滴に変える混合手段が設けられている。
【００２０】この発明の第２の局面に従う洗浄装置は、基板の表面に付着している汚染物を除去する洗浄装置に係る。当該洗浄装置は、薬液を上記基板に向けて供給する薬液供給ノズルと、純水の液滴を上記基板に向けて噴出する噴出ノズルとを備える。上記噴出ノズルに、該噴出ノズル内に純水を供給する純水供給手段が接続されている。上記噴出ノズルに、該噴出ノズル内にガスを供給するガス供給手段が接続されている。上記噴出ノズル内に、該噴出ノズル内に供給された上記純水と上記ガスとを混合し、上記純水を液滴に変える混合手段が設けられている。
【００２１】この発明の第３の局面に従う洗浄装置は、基板の表面に付着している汚染物を除去する洗浄装置に係る。当該洗浄装置は、液滴を上記基板に向けて噴出する噴出ノズルを備える。上記噴出ノズルに、該噴出ノズル内に純水を供給するための、第１の開閉バルブを有する純水供給手段が接続されている。上記噴出ノズルに、噴出ノズルル内に薬液を供給するための、第２の開閉バルブを有する薬液供給手段が接続されている。上記噴出ノズルに、該噴出ノズル内にガスを供給するガス供給手段が接続されている。上記噴出ノズル内に、上記純水または上記液体と、上記ガスとを混合し、上記純水の液滴または上記液体の液滴に変える混合手段が設けられている。
【００２２】この発明の第４の局面に従う洗浄方法は、基板の表面に付着している汚染物を除去する方法に係る。噴出ノズルの噴出口を基板に向ける。上記噴出ノズル内に液体を供給する。上記噴出ノズル内にガスを供給する。上記噴出ノズル内で上記液体を上記気体とを混合し、得られた液滴を上記噴出口より噴出する。
【００２３】この発明の第５の局面に従う洗浄方法においては、まず基板の表面を洗浄液で洗浄する。上記基板の表面に、純水の液滴を噴出する。
【００２４】この発明の第６の局面に従う洗浄方法においては、基板の上に洗浄液の液滴を噴出する。
【００２５】この発明の第７の局面に従う洗浄方法においては、まず基板の上に洗浄液の液滴を噴出する。上記基板の上に純水の液滴を噴出する。
【００２６】
【作用】この発明の第１の局面に従う洗浄装置によれば、噴出ノズル内に、該噴出ノズル内に供給された液体と気体とを混合し、液体を液滴に変える混合手段が設けられているので、液滴が容易に形成される。
【００２７】この発明の第２の局面に従う洗浄装置によれば、薬液を基板に向けて供給する薬液供給ノズルを備えるので、薬液を基板の表面に供給することができる。
【００２８】この発明の第３の局面に従う洗浄装置によれば、噴出ノズルに、第１の開閉バルブを有する純水供給手段と第２の開閉バルブを有する薬液供給手段が設けられているので、バルブを切換えることによって、薬液の液滴と純水の液滴を、それぞれ選択的に形成することができる。
【００２９】この発明の第４の局面に従う洗浄方法によれば、基板の上の汚染物が、液滴によって除去される。
【００３０】この発明の第５の局面に従う洗浄方法によれば、まず、基板の表面を洗浄液で洗浄するので、基板と汚染物との間の結合が弛められる。
【００３１】この発明の第６の局面に従う洗浄方法によれば、洗浄液を液滴の形にして、基板の上に噴出するので、基板の上の汚染物は効果的に除去される。
【００３２】この発明の第７の局面に従う洗浄方法によれば、基板の上に洗浄液の液滴を噴出した後、基板の上に純水の液滴を噴出するので、基板の上の汚染物が効果的に除去される。
【００３３】
【実施例】以下、この発明の実施例を、図について説明する。
【００３４】実施例１図１は、実施例１に係る、たとえばウェハ洗浄装置の概念図である。当該装置は、半導体ウェハ１の表面上に付着している汚染物を除去するものである。当該装置は、液滴を半導体ウェハ１に向けて噴出する噴出ノズル１１を備える。噴出ノズル１１には、該噴出ノズル１１内に液体を供給する液体供給手段２３が接続されている。噴出ノズル１１には、また、噴出ノズル１１内に気体を供給するガス供給手段２２が接続されている。
【００３５】図２は、噴出ノズル１１の断面図である。噴出ノズルは、その中を気体が通過する第１の管路３０を備える。噴出ノズル１１は、また、第１の管路３０の外側から、第１の管路３０の側壁を貫通し、第１の回路３０内にまで、その先端部が延び、その中を液体が通過する第２の管路３１を備える。第２の管路３１の先端部は、第１の管路３０が延びる方向と同じ方向に延びている。
【００３６】図１に戻って、液体供給手段２３には、加圧タンクやレギュレータ等が設けられており（図示せず）、噴出ノズル１１への液の供給圧力および供給量が、それらによって制御される。液の供給圧力は、１〜１０ｋｇ／ｃｍ2 の範囲に制御されるのが好ましい。
【００３７】図３は、液の供給圧力と汚染物の除去率との関係を示すグラフである。図３を参照して、液の供給圧力を、２〜４ｋｇ／ｃｍ2 の範囲内に制御すると、半導体ウェハの表面にダメージを与えることなく、汚染物を除去できる。液の供給圧力を４〜８ｋｇ／ｃｍ2 の範囲に制御すると、除去率が向上する。液の供給圧力を８ｋｇ／ｃｍ2 にすると、除去率はほぼ１００％に達し、供給圧力をこれ以上大きくしても、除去率は変化しない。
【００３８】ガス供給手段２２においても、図示しないが、レギュレータ等が設けられており、ガスの供給圧力とガスの供給量が制御される。ガスの供給圧力は１〜１０ｋｇ／ｃｍ2 の範囲に制御されるのが好ましい。
【００３９】図２を参照して、噴出ノズル１１内では、ガスと液とが混合され、液体は粒状の液滴２１に変化し、ガスの流れとともに、第１の管路３０の先端から、噴出される。第２の管路３１の先端で生成した液滴２１は、図中、ａ−ｂ間で、第１の管路３０内を流れるガスの流れによって、加速され、第１の管路３０の先端から噴出される。第２の管路３１の先端（ａ）から第１の管路３０の先端（ｂ）までの距離ｘは、７０ｍｍ以上必要であり、好ましくは１００ｍｍ以上必要である。距離ｘが７０ｍｍ未満の場合、液滴２１の噴出速度は遅くなり、洗浄効果が低下する。
【００４０】液滴２１の噴出速度は、液の供給圧力（供給量）とガスの供給圧力（供給量）と、ａ−ｂ間の距離ｘと、第１の管路３０の内径によって決定される。通常、ａ−ｂ間の距離ｘと第１の管路３０の内径は固定され、さらに液体の供給量は、ガスの供給量の１／１００程度にされている。そのため、液滴２１の噴出速度は、主に、ガスの供給圧力（および供給量）によって制御される。具体的には、液滴２１の噴出速度は、１ｍ／ｓｅｃ〜音速（３３０ｍ／ｓｅｃ）の範囲内に、制御され得る。
【００４１】図４は、液滴２１の噴出速度と、汚染物の除去率との関係を示すグラフである。液滴の噴出速度を１０ｍ／ｓｅｃ〜１００ｍ／ｓｅｃの範囲に制御すると、半導体ウェハの表面のダメージは低減される。一方、液滴２１の噴出速度を１００ｍ／ｓｅｃ以上にすると、汚染物の除去率が増大する。
【００４２】液滴２１の粒径は、液の供給圧力（供給量）とガスの供給圧力（供給量）と、第１の管路３０の内径と、第２の管路３１の内径によって決定される。通常、第２の管路３１の内径と第１の管路３０の内径は固定されるため、液滴２１の粒径は、液およびガスの供給圧力（供給量）によって制御される。液の供給量を少なくし、ガスの供給量を多くすると、液滴２１の粒径は小さくなる。一方、液を多く、ガスを少なく供給すると、液滴２１の粒径は大きくなる。具体的には、液滴２１の粒径は、０．０１μｍ〜１０００μｍの範囲内に制御することができる。液滴２１の粒径を調節することにより、基板の上に付着している１μｍ以下の微小異物を除去することができる。
【００４３】図５は液滴の粒径と汚染物の除去率との関係を示すグラフである。液滴２１の粒径は、０．０１μｍ〜０．１μｍの範囲内においては、液滴２１の粒径が大きくなるにつれて、除去率は、わずかに増加する。液滴２１の粒径が０．１μｍ〜１μｍの範囲内では、液滴２１の粒径が大きくなるにつれて、除去率は著しく増大する。液滴２１の粒径が１〜１００μｍの範囲内では、液滴２１の粒径がいくら大きくなっても、除去率（１００％）は変わらない。液滴２１の粒径が１００〜１０００μｍの範囲内では、液滴２１の粒径が大きくなるにつれて、除去率は、低下する。
【００４４】上述したように、液滴２１の噴出速度と粒径を変化させることによって、洗浄効果（除去率）と、デバイスに与えられるダメージ量を制御することが可能となる。
【００４５】上述したように、半導体ウェハの上の異物（粒子）に働く外力（除去力）は、液滴の衝突速度によって変化する。そして、半導体ウェハの上に形成されたデバイスパターンへも、同様の力が働く。したがって、液滴２１の衝突速度が大きい場合、デバイスパターンが欠けるという問題点を生じることがある。したがって、デバイスへダメージを与えない範囲で、液滴の噴出速度を制御する必要がある。また、液滴の粒径を変化させても、異物（粒子）に働く除去力の絶対値は変化しないが、液滴が衝突する面積（これは、洗浄効果に影響を及ぼす）が変化する。液体の供給量を一定とした場合、液滴の粒径を小さくすると、液滴の数は粒径の３乗に反比例して増加し、一方、１つの液滴の衝突する面積は、粒径の２乗に反比例して減少する。結果として、全体の液滴の衝突する面積は増加し、洗浄効果は高まる。しかし、除去すべき異物の大きさが大きい場合、たとえば１０μｍの径を有する球形の異物では、粒径が１０μｍ以下の液滴では、除去効果がほとんど認められない。この場合には、１００μｍ程度の径を有する大きな液滴を用いることが必要となる。したがって、除去すべき異物の大きさによって、液滴の粒径を自在に制御することができるようにすることによって、効果的な洗浄効果が得られる。
【００４６】この方法によると、基板の上に付着している、１μｍ以下の微小異物も除去することができる。また、本実施例にかかる方法によると、液体窒素のような高価な材料を使用しないので、ランニングコストが安くなる。
【００４７】また、液滴の粒径を変えることによって、上述したように、デバイスへ与えるダメージの量を制御できる。たとえば、１μｍ幅の配線パターンの場合、粒径が１μｍ以下の液滴を用いれば、ダメージを与えずに、洗浄が可能となる。
【００４８】次に、具体的数値を用いて、本実施例を説明する。図２を再び参照して、液が流れる第２の管路３１の外径を３．２ｍｍ、内径を１．８ｍｍにする。ガスが流れる第１の管路３０の外径を６．３５ｍｍ、内径を４．３５ｍｍとする。第２の管路３１の先端（ａ）と第１の管路３０の先端（ｂ）との距離ｘを２００ｍｍとする。液体の供給圧力を７ｋｇ／ｃｍ2 とし、液の供給量を２リットル／ｍｉｎとする。ガスの供給量を３００リットル／ｍｉｎとする。このような条件下で、液滴２１を形成すると、液滴２１の粒径は１〜１００μｍ、液滴２１の噴出速度は音速（３３４ｍ／ｓｅｃ）になる。
【００４９】次に、本発明の基本的概念を、図６を用いて説明する。図６（ａ）を参照して、液滴２１がウェハ１の上へＶ0 の速度で衝突する。その衝突の際、図６（ｂ）を参照して、液滴２１の下部に、衝撃圧Ｐと呼ばれる圧力が生じる。図６（ｃ）を参照して、この衝撃圧Ｐによって、水平方向へ、放射流と呼ばれる流れが生じる。
【００５０】衝撃圧Ｐは、次の式で与えられる。
【００５１】
【数１】
【００５２】式中、Ｖ0 は衝突速度、ρL は液の密度、ＣL は液中の音速、ＣS は基板中の音速、αは次式で示す低減係数を表わしている。式中、ρS は基板の密度を表わしている。
【００５３】
【数２】
【００５４】放射流の速度Ｖf は次式で表わされる。
【００５５】
【数３】
【００５６】ウェハ１上の異物は、この放射流から受ける力によって除去される。ウェハ１上の粒子に働く外力（除去力）Ｄは、次式で表わされる。
【００５７】
【数４】
【００５８】式中、ＣD は抗力係数である。レイノルズ数Ｒが１０3 よりも大きく、かつ球形粒子の場合、抗力係数ＣD は０．４７となる。式中、ｄは粒子の粒径を表わしている。
【００５９】上記モデルによれば、除去力を決定する因子として液滴の衝突速度、液の密度、液中の音速と、液の粘度がある。したがって、除去力を大きくするためには、液の材料としては、その密度が大きく、また、音速が速いものが好ましい。
【００６０】純水を使用した場合、液の温度を制御することにより、密度と音速を変化させることが可能である。温度制御手段で、純水の温度を４℃に制御すると、純水の密度と、純水中の音速を最も大きくすることができる。
【００６１】また、デバイスへ与える電気的ダメージ（静電気）を考慮して、ＣＯ2 等のガスまたは界面活性剤を純水中に混入して、純水の比抵抗を避けることも、本実施例の好ましい変形例である。
【００６２】また、純水以外であっても、純水よりも比重、音速、粘度が大きい液または液状物質（ゲル状物質を含む）も好ましい用いられる。
【００６３】また、除去力を高めるさらなる方法、およびデバイスへ与えるパターンダメージを制御する方法として、液滴２１の衝突角度を調節することも好ましい。液滴２１の衝突角度θを変えることによって、衝撃圧Ｐは、次式で表わされる。
【００６４】
【数５】
【００６５】したがって、液滴２１の衝突角度を大きくする（ウェハ表面に対して垂直方向にする）と、衝撃圧Ｐは大きくなり、異物に働く外力（除去力）Ｄは大きくなる。しかし、外力Ｄが大きくなるとデバイスパターンが欠けるというダメージが生じる場合がある。このダメージを生じないように、液滴２１の衝突角度を制御するのが好ましく、通常１５〜９０°に設定される。
【００６６】図７は、衝突角度と除去率との関係を示したグラフである。なお、上記実施例では、基板としてウェハを例示したが、この発明はこれに限られるものでなく、液晶基板、フォトマスク等の基板の上に付着している汚染物を除去する場合にも適用することができる。
【００６７】実施例２図８は、実施例２に係る洗浄装置の概念図である。当該装置は、純水の液滴を噴出するためのノズル４１を備える。ノズル４１内に、純水を供給するための内管４２が設けられている。内管４２に純水を供給するための純水供給ラインには、バルブ４３が設けられている。ノズル４１には、ガス（乾燥空気または窒素）を供給するガス供給ラインが接続されており、ガス供給ラインにはバルブ４４が設けられている。当該洗浄装置は、洗浄液（純水以外の、酸、アルカリ系薬液）をスプレーするためのノズル４５を備える。ノズル４５は、洗浄液を貯蔵するタンク４６と、洗浄液供給ラインによって連結されており、洗浄液供給ラインにはバルブ４７が設けられている。洗浄液を貯蔵するタンク４６は、洗浄液貯蔵タンク４６を加圧するためのガスラインが設けられており、ガスラインにはバルブ４８が設けられている。被洗浄物であるウェハ４９は、ウェハステージ５０の上に載せられる。ウェハステージ５０は回転するようになっている。ウェハ４９の上には、液層５１が形成される。
【００６８】次に、動作について説明する。まず、洗浄液貯蔵タンク４６を加圧することにより、ノズル４５から、ウェハ４９の表面に洗浄液をスプレーする。この際、洗浄液が均一にウェハ４９の表面に供給されるように、ウェハステージ５０を回転させておく。以上の処理により、ウェハ４９とその表面の汚染物（微小粒子など）との付着力を弱める。その後、ノズル４１内で、純水とガスが混合され、純水が液滴の形で、ウェハ５１の表面に噴射され、汚染物が除去される。この際、液滴の粒径は、内管４２の形状と純水の供給圧力により決定され、１〜１００μｍの範囲に制御され得る。また、液滴の噴射速度は、ガスの圧力を調整することにより、数ｍ／ｓｅｃ〜３３０ｍ／ｓｅｃの範囲に、制御され得る。
【００６９】実施例３図９は、実施例３に係る洗浄装置の概念図である。
【００７０】当該装置は、液滴をウェハ９に向けて噴出するためのノズル４１を備える。噴出ノズル４１には、洗浄液および純水を供給するための、内管４２が設けられている。内管４２には、バルブ４３を有する純水供給ラインが接続されている。噴出ノズル４１には、バルブ４４を有するガス（乾燥空気または窒素）供給ラインが接続されている。純水供給ラインには、バルブ４７を有する洗浄液供給ラインが接続されている。洗浄液貯蔵タンク４６には、バルブ４８を有するガス（窒素または乾燥空気）が接続されている。被洗浄物であるウェハ４９は、ウェハステージ５０の上に載せられている。ウェハステージ５０は、矢印の方向に回転するように構成されている。
【００７１】次に、動作について説明する。まず、バルブ４３を閉にし、バルブ４７を開にし、さらにバルブ４８を開にし、洗浄液貯蔵タンク４６を加圧することにより、ノズル４１から、洗浄液の液滴をガスとともに、ウェハ４９の表面に噴射する。この際、ウェハ４９の全面を洗浄するために、ウェハステージ５０を回転させると同時に、ノズル４１を、一方向に移動させる。以上の処理により、ウェハ４９の表面の汚染物（微小粒子など）が除去される。その後、バルブ４７を閉にし、バルブ４３を開にすると、ノズル４１から、純水が水滴の形で、ウェハ４９の表面に噴射され、効果的に汚染物が除去される。
【００７２】実施例４図１０は、実施例４に係る洗浄装置の概念図である。噴出ノズル１１が、２個設けられている。噴出ノズル１１は、同じ間隔を保ちながら、水平方向に移動する。これらの２個の噴出ノズル１１は、互いに交差しないように配置されている。噴出ノズル１１の一方は、基板１の周辺に液滴を噴射するように配置される。噴出ノズル１１の他方は、基板１の中央部に液滴を噴射するように配置される。基板１は、水平方向に回転する。それぞれの噴出ノズル１１は、噴出ノズル１１内に液体を供給する液体供給手段およびガスを供給するガス供給手段を備える。このように、噴出ノズル１１を２個設けることにより、異物の除去時間を短縮でき、かつ、基板上の異物を、均一に除去することができる。
【００７３】なお、上記実施例では、２本の噴出ノズル１１について説明したが、複数本の噴出ノズル１１を、等間隔で、配置しても、実施例と同様の効果を奏する。
【００７４】実施例５図１１は、実施例５に係る洗浄装置の概念図である。
【００７５】当該洗浄装置は、噴出ノズル１１を２個備える。噴出ノズル１１のそれぞれが、液滴の噴出角度を変化させることができるようになっている。なお、図１１R>１に示す実施例では、噴出ノズル１１を２個設ける場合を例示したが、この発明はこれに限られるものでなく、複数本の噴出ノズル１１を設け、それぞれの噴出角度を変化させることができるように、構成しても、実施例と同様の効果を奏する。
【００７６】実施例６図１２は、液体とガスとを混合し、液滴を形成する噴出ノズルの他の具体例の断面図である。噴出ノズル１１は、第１の管路４１を備える。噴出ノズル１１は、第１の管路４１よりも径が大きく、第１の管路４１との間で空間４２ａを形成するように、第１の管路４１を包む第２の管路４２を備える。噴出ノズル１１は、第２の管路４２の外側から、第２の管路４２および第１の管路４１の側壁を貫通し、第１の管路４１内にまで、その先端が延びている第３の管路４３を備える。第３の管路４３内には、液体が通る。第１の管路４１内および、第１の管路４１と第２の管路４２との間の空間４２ａを、気体が通る。上述のように噴出ノズルを構成することにより、液滴２１が形成される。液滴２１は、空間４２ａを通るガス３１により覆われる状態となる。したがって、もし、第２の管路４２がないと、大気抵抗によって、その速度が減少していた、最外周の部分にある液滴２１も、その噴出速度が加速される。その結果、液滴２１内の、速度むらがなくなる。その結果、異物の除去の効率が大きくなる。
【００７７】実施例７図１３は、本発明に用いられる噴出ノズルの他の実施例の断面図である。図１３に示す噴出ノズルは、図１２に示す噴出ノズルと、以下の点を除いて、同一であるので、同一または相当する部分には、同一の参照番号を付し、その説明を繰返さない。
【００７８】本実施例では、図１２に示す実施例と異なり、第３の管路４３の先端部４３ａが伸縮自在になっている。その結果、第３の管路４３の先端である噴出口３２の位置を自由に変化させることができる。液体の噴出口３２が、第２の管路４１の噴出口３０に近い場合、液滴２１は、基板１に衝突するまでに拡散され、また噴出速度も減少する。また液体の噴出口３２とガスの噴出口３０との間隔が長い場合は、液滴２１の噴射範囲は狭められ、噴射速度を減らしがたくなる。したがって、図１３R>３のように噴出ノズル１１を構成することによって、異物や基板の表面状態に適した、液滴２１の噴射範囲および液滴２１の噴射速度を選ぶことができる。実験では、液体噴出口３２と気体噴出口３０との間の最適の距離は、１００ｍｍ〜２００ｍｍであることが見い出されている。
【００７９】実施例８図１４は、実施例８に係る噴出ノズルの断面図である。噴出ノズル１１は、第１の管路４４を備える。噴出ノズル１１は、第１の管路４４の外側から、第１の管路４４の側壁を貫通しその先端部が第１の管路４４内に延びる第２の管路４５を備える。第２の管路４５の先端部は、第１の管路４４が延びる方向に延びている。噴出ノズル１１は、第２の管路４５の外側から該第２の管路４５の側壁を貫通し、その先端部が第２の管路４５内にまで延びる第３の管路４６を備える。第３の管路４６の先端部は、第２の管路４５が延びる方向に延びている。さらに、第３の管路４６の先端は第２の管路４５の先端を超えている。第２の管路４５内に、液体が供給される。第１の管路４４および第３の管路４６内に、気体が供給される。この噴出ノズル１１によれば、噴出された液滴２１は、基板１に衝突した直後、第３の管路４６から噴出されるガス３４により、基板から除去される。その結果、基板１に衝突する瞬間は、基板１上に液が存在しない。その結果、異物が効率よく除去できる。
【００８０】
【発明の効果】以上説明したとおり、この発明の第１の局面に従う洗浄装置によれば、噴出ノズル内に、液体と気体とを混合し、液体を液滴に変える混合手段が設けられているので、液滴が容易に形成される。その結果、液滴で基板の上の汚染物を除去でき、ひいては洗浄の効果が高くなる。
【００８１】この発明の第２の局面に従う洗浄装置によれば、薬液を基板の上に供給することができるので、基板と汚染物との結合を弛めることができる。その後、該汚染物を純水の液滴で除去するので、基板の上の汚染物が効果的に除去される。
【００８２】この発明の第３の局面に従う洗浄装置によれば、噴出ノズルに、第１の開閉バルブを有する純水供給手段と第２の開閉バルブを有する薬液供給手段とが接続されているので、バルブの切換により、純水の液滴と薬液の液滴を選択的に形成することができる。その結果、バルブの切換だけで、基板の表面に薬液の液滴を供給でき、その後、純水の液滴を供給することができる。ひいては、基板の上の汚染物が効果的に除去される。
【００８３】この発明の第４の局面に従う洗浄方法によれば、液滴で、基板の上の汚染物を除去するので、基板の表面に損傷を与えずに、基板の上に付着している汚染物を除去できる。
【００８４】この発明の第５の局面に従う洗浄方法によれば、まず、基板の表面を洗浄液で洗浄する。その後、基板の表面に純水の液滴を噴射するので、基板の上の汚染物を効果的に除去できる。
【００８５】この発明の第６の局面に従う洗浄方法によれば、洗浄液の液滴を作って、これを基板の上に噴出する。その結果、基板の上の汚染物が効果的に除去される。
【００８６】この発明の第７の局面に従う洗浄方法によれば、まず、基板の上に洗浄液の液滴を噴出し、その後、純水の液滴を噴出する。洗浄液の液滴を基板の上に噴出するので、基板と汚染物の結合が弛められる。その後、純水の液滴を基板の上に噴出するので、基板の上の汚染物は効果的に除去される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施例１に係る洗浄装置の概念図である。
【図２】 実施例１に係る洗浄装置に用いる噴出ノズルの断面図である。
【図３】 液の供給圧力と汚染物の除去率との関係を示すグラフである。
【図４】 液滴の噴出速度と汚染物の除去率との関係を示すグラフである。
【図５】 液滴の粒径と汚染物の除去率との関係を示すグラフである。
【図６】 本発明の基本的概念を説明するための図である。
【図７】 液滴の衝突角度と除去率との関係を示したグラフである。
【図８】 実施例２に係る洗浄装置の概念図である。
【図９】 実施例３に係る洗浄装置の概念図である。
【図１０】 実施例４に係る洗浄装置の概念図である。
【図１１】 実施例５に係る洗浄装置の概念図である。
【図１２】 液滴を形成する噴出ノズルの他の具体例の断面図である。
【図１３】 液滴を形成する噴出ノズルのさらに他の具体例の断面図である。
【図１４】 液滴を形成する噴出ノズルのさらに他の具体例の断面図である。
【図１５】 従来の高圧ジェット水洗浄を実現する装置の概念図である。
【図１６】 従来の高圧ジェット水洗浄装置から噴出された液体の断面図である。
【図１７】 従来のメガソニック流水洗浄を実現する装置の模式図である。
【図１８】 従来のアイススクラバ洗浄を実現する装置の模式図である。
【符号の説明】
１ 基板、１１ 噴出ノズル、２２ ガス供給手段、２３ 液体供給手段。
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、一般に洗浄装置に関するものであり、より特定的には、基板の上に付着している汚染物を除去する洗浄装置に関する。この発明は、また基板の上に付着している汚染物を除去する洗浄方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ウェハの上にＣＶＤ法またはスパッタ法により膜を形成するとその表面にパーティクル状の汚染物が付着する。また、レジストの残渣が、ウェハの表面に付着することがある。これらの汚染物を除去する方法として、高圧ジェット水洗浄、メガソニック流水洗浄およびアイススクラバ洗浄等が提案されている。
【０００３】図１５は、高圧ジェット水洗浄と呼ばれる従来の洗浄法を実現する装置の概念図である。
【０００４】当該装置は、液加圧器３と、噴出ノズル４と、ウェハ１を支持して、これを回転させるステージ２と、を備える。この洗浄方法においては、まず、液加圧器３によって圧縮された純水等の液が、噴出ノズル４より、ウェハ１の表面に向けて連続的に高速噴出される。高速噴出された液がウェハ１の表面へ衝突することによって、ウェハ１の表面に付着している汚染物粒子が除去され、洗浄が行なわれる。ウェハ１を、ステージ２を回転させることによって、回転させ、かつ噴出ノズル４を移動させることによって、ウェハ１の表面全面が洗浄される。
【０００５】この方法では、図１６を参照して、噴出ノズル４から高速噴出された液は、液の柱２０となって、ウェハ１の表面に衝突する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】この方法の問題点は、次のとおりである。すなわち、多量の純水等の液が、高速でウェハ１の表面に衝突するので、ウェハ１の表面に静電気が発生し、ひいてはウェハ１の表面に形成されているデバイスにダメージを与えてしまうという問題点がある。このダメージの低減対策として、純水中にＣＯ2 ガス等を混入させて、純水の比抵抗を下げ、ひいては、ウェハ１の表面に発生する静電気を低減させる方法もあるが、完全ではない。また、この方法によるもう１つの問題点は、１μｍ以下の微小異物（パーティクル）を十分に除去できないということである。
【０００７】図１７は、メガソニック流水洗浄と呼ばれる従来の洗浄方法を示す模式図である。洗浄装置は、ウェハ１を回転させるステージ２と、純水等の液に１．５ＭＨｚ程度の高周波を印加して、これを放出するノズル５とを備える。この洗浄方法においては、ノズル５によって垂直方向に純水を高周波振動させ、これをウェハ１へ向けて放出することによって、ウェハ１の洗浄を行なう。この方法の問題点は、次のとおりである。
【０００８】すなわち、高圧ジェット水洗浄と同様、１μｍ以下の微小異物（パーティクル）を十分に除去できない点である。また、ステージ２の回転を速くすることで、洗浄効果が多少高まる。しかし、この場合、ウェハ１の周辺部では洗浄効果が大きいが、ウェハ１の中央部では洗浄効果が小さい。そのため、ウェハ１面内に洗浄むらが生じるという問題点もあった。さらに、ウェハ１の表面に形成されたデバイスの微細パターンを破壊するという問題点もあった。デバイスの破壊と洗浄効果との間には、相関関係が認められている。この洗浄方法では、デバイスの破壊および洗浄効果を制御するパラメータとして、印加する高周波の周波数および出力、ステージ２の回転数、ノズル５とウェハ１との距離がある。しかし、これらのパラメータの制御範囲が狭いため、これらを制御することが困難であった。
【０００９】図１８はアイススクラバ洗浄と呼ばれる従来の洗浄方法を実現する装置の模式図である。当該洗浄装置は、氷粒子を生成する製氷ホッパ６を備える。製氷ホッパ６には被凍結液である純水を製氷ホッパ６内に供給する供給スプレー７が設けられている。製氷ホッパ６の底部には、氷粒子をウェハ１へ向けて噴出する噴出ノズル８が設けられている。
【００１０】次に、動作について説明する。液体窒素等の液化ガスを、製氷ホッパ６内へ供給する。純水等の被凍結液を、供給スプレー７によって、製氷ホッパ６内に微噴霧する。製氷ホッパ６内で生成した数μｍから数１０μｍの氷粒子を、ガスイジェクタ方式の噴出ノズル８からウェハ１へ向けて噴出すると、ウェハ１の表面の洗浄が行なわれる。この洗浄方法は、上述の高圧ジェット水洗浄やメガソニック流水洗浄と比べて、洗浄効果は高い。しかしながら、洗浄力を決めている氷粒子の噴出速度が、ガスイジェクタ方式の噴出ノズル８を用いているため、音速を超えることができず、洗浄力に限界があった。また、氷粒子を形成するために、多量の液体窒素を使用しているため、液体窒素の供給設備にイニシャルコストが高くつき、またランニングコストも高いという問題点があった。
【００１１】また上述のデバイスの破壊の問題は、氷粒子の噴出速度を制御することによって、抑制され得る。しかしながら、装置上の問題を考慮して、現状、氷粒子の噴出速度は１００〜３３０ｍ／ｓｅｃの範囲内にしか制御できず、制御幅が狭い。そのため、デバイスの破壊を完全に抑制することができないという問題点があった。
【００１２】また、このような洗浄における問題点は、半導体ウェハのみならず液晶基板、フォトマスク等の基板の上に付着している汚染物を除去する場合においても生じていた。
【００１３】それゆえに、この発明の目的は、基板の表面上に付着している汚染物を除去する洗浄装置を提供することにある。
【００１４】この発明の他の目的は、基板の上に付着している１μｍ以下の微小異物を除去することができるように改良された洗浄装置を提供することにある。
【００１５】この発明のさらに他の目的は、ランニングコストの安い洗浄装置を提供することにある。
【００１６】この発明のさらに他の目的は、基板表面に損傷を与えずに、基板の上に付着している汚染物粒子を除去できるように改良された洗浄装置を提供することにある。
【００１７】この発明のさらに他の目的は、基板の上に付着している汚染物粒子を除去する洗浄方法を提供することにある。
【００１８】この発明のさらに他の目的は、基板の表面に損傷を与えず、基板の上に付着している汚染物粒子を除去できるように改良された洗浄方法を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】この発明の第１の局面に従う洗浄装置は、基板の表面上に付着している汚染物を除去する装置に係る。当該洗浄装置は、液滴を上記基板に向けて噴出する噴出ノズルを備える。上記噴出ノズルに、該噴出ノズル内に液体を供給する液体供給手段が接続されている。上記噴出ノズルに、該噴出ノズル内に気体を供給するガス供給手段が接続されている。上記噴出ノズル内に、該噴出ノズル内に供給された上記液体と上記気体とを混合し、上記液体を液滴に変える混合手段が設けられている。
【００２０】この発明の第２の局面に従う洗浄装置は、基板の表面に付着している汚染物を除去する洗浄装置に係る。当該洗浄装置は、薬液を上記基板に向けて供給する薬液供給ノズルと、純水の液滴を上記基板に向けて噴出する噴出ノズルとを備える。上記噴出ノズルに、該噴出ノズル内に純水を供給する純水供給手段が接続されている。上記噴出ノズルに、該噴出ノズル内にガスを供給するガス供給手段が接続されている。上記噴出ノズル内に、該噴出ノズル内に供給された上記純水と上記ガスとを混合し、上記純水を液滴に変える混合手段が設けられている。
【００２１】この発明の第３の局面に従う洗浄装置は、基板の表面に付着している汚染物を除去する洗浄装置に係る。当該洗浄装置は、液滴を上記基板に向けて噴出する噴出ノズルを備える。上記噴出ノズルに、該噴出ノズル内に純水を供給するための、第１の開閉バルブを有する純水供給手段が接続されている。上記噴出ノズルに、噴出ノズルル内に薬液を供給するための、第２の開閉バルブを有する薬液供給手段が接続されている。上記噴出ノズルに、該噴出ノズル内にガスを供給するガス供給手段が接続されている。上記噴出ノズル内に、上記純水または上記液体と、上記ガスとを混合し、上記純水の液滴または上記液体の液滴に変える混合手段が設けられている。
【００２２】この発明の第４の局面に従う洗浄方法は、基板の表面に付着している汚染物を除去する方法に係る。噴出ノズルの噴出口を基板に向ける。上記噴出ノズル内に液体を供給する。上記噴出ノズル内にガスを供給する。上記噴出ノズル内で上記液体を上記気体とを混合し、得られた液滴を上記噴出口より噴出する。
【００２３】この発明の第５の局面に従う洗浄方法においては、まず基板の表面を洗浄液で洗浄する。上記基板の表面に、純水の液滴を噴出する。
【００２４】この発明の第６の局面に従う洗浄方法においては、基板の上に洗浄液の液滴を噴出する。
【００２５】この発明の第７の局面に従う洗浄方法においては、まず基板の上に洗浄液の液滴を噴出する。上記基板の上に純水の液滴を噴出する。
【００２６】
【作用】この発明の第１の局面に従う洗浄装置によれば、噴出ノズル内に、該噴出ノズル内に供給された液体と気体とを混合し、液体を液滴に変える混合手段が設けられているので、液滴が容易に形成される。
【００２７】この発明の第２の局面に従う洗浄装置によれば、薬液を基板に向けて供給する薬液供給ノズルを備えるので、薬液を基板の表面に供給することができる。
【００２８】この発明の第３の局面に従う洗浄装置によれば、噴出ノズルに、第１の開閉バルブを有する純水供給手段と第２の開閉バルブを有する薬液供給手段が設けられているので、バルブを切換えることによって、薬液の液滴と純水の液滴を、それぞれ選択的に形成することができる。
【００２９】この発明の第４の局面に従う洗浄方法によれば、基板の上の汚染物が、液滴によって除去される。
【００３０】この発明の第５の局面に従う洗浄方法によれば、まず、基板の表面を洗浄液で洗浄するので、基板と汚染物との間の結合が弛められる。
【００３１】この発明の第６の局面に従う洗浄方法によれば、洗浄液を液滴の形にして、基板の上に噴出するので、基板の上の汚染物は効果的に除去される。
【００３２】この発明の第７の局面に従う洗浄方法によれば、基板の上に洗浄液の液滴を噴出した後、基板の上に純水の液滴を噴出するので、基板の上の汚染物が効果的に除去される。
【００３３】
【実施例】以下、この発明の実施例を、図について説明する。
【００３４】実施例１図１は、実施例１に係る、たとえばウェハ洗浄装置の概念図である。当該装置は、半導体ウェハ１の表面上に付着している汚染物を除去するものである。当該装置は、液滴を半導体ウェハ１に向けて噴出する噴出ノズル１１を備える。噴出ノズル１１には、該噴出ノズル１１内に液体を供給する液体供給手段２３が接続されている。噴出ノズル１１には、また、噴出ノズル１１内に気体を供給するガス供給手段２２が接続されている。
【００３５】図２は、噴出ノズル１１の断面図である。噴出ノズルは、その中を気体が通過する第１の管路３０を備える。噴出ノズル１１は、また、第１の管路３０の外側から、第１の管路３０の側壁を貫通し、第１の回路３０内にまで、その先端部が延び、その中を液体が通過する第２の管路３１を備える。第２の管路３１の先端部は、第１の管路３０が延びる方向と同じ方向に延びている。
【００３６】図１に戻って、液体供給手段２３には、加圧タンクやレギュレータ等が設けられており（図示せず）、噴出ノズル１１への液の供給圧力および供給量が、それらによって制御される。液の供給圧力は、１〜１０ｋｇ／ｃｍ2 の範囲に制御されるのが好ましい。
【００３７】図３は、液の供給圧力と汚染物の除去率との関係を示すグラフである。図３を参照して、液の供給圧力を、２〜４ｋｇ／ｃｍ2 の範囲内に制御すると、半導体ウェハの表面にダメージを与えることなく、汚染物を除去できる。液の供給圧力を４〜８ｋｇ／ｃｍ2 の範囲に制御すると、除去率が向上する。液の供給圧力を８ｋｇ／ｃｍ2 にすると、除去率はほぼ１００％に達し、供給圧力をこれ以上大きくしても、除去率は変化しない。
【００３８】ガス供給手段２２においても、図示しないが、レギュレータ等が設けられており、ガスの供給圧力とガスの供給量が制御される。ガスの供給圧力は１〜１０ｋｇ／ｃｍ2 の範囲に制御されるのが好ましい。
【００３９】図２を参照して、噴出ノズル１１内では、ガスと液とが混合され、液体は粒状の液滴２１に変化し、ガスの流れとともに、第１の管路３０の先端から、噴出される。第２の管路３１の先端で生成した液滴２１は、図中、ａ−ｂ間で、第１の管路３０内を流れるガスの流れによって、加速され、第１の管路３０の先端から噴出される。第２の管路３１の先端（ａ）から第１の管路３０の先端（ｂ）までの距離ｘは、７０ｍｍ以上必要であり、好ましくは１００ｍｍ以上必要である。距離ｘが７０ｍｍ未満の場合、液滴２１の噴出速度は遅くなり、洗浄効果が低下する。
【００４０】液滴２１の噴出速度は、液の供給圧力（供給量）とガスの供給圧力（供給量）と、ａ−ｂ間の距離ｘと、第１の管路３０の内径によって決定される。通常、ａ−ｂ間の距離ｘと第１の管路３０の内径は固定され、さらに液体の供給量は、ガスの供給量の１／１００程度にされている。そのため、液滴２１の噴出速度は、主に、ガスの供給圧力（および供給量）によって制御される。具体的には、液滴２１の噴出速度は、１ｍ／ｓｅｃ〜音速（３３０ｍ／ｓｅｃ）の範囲内に、制御され得る。
【００４１】図４は、液滴２１の噴出速度と、汚染物の除去率との関係を示すグラフである。液滴の噴出速度を１０ｍ／ｓｅｃ〜１００ｍ／ｓｅｃの範囲に制御すると、半導体ウェハの表面のダメージは低減される。一方、液滴２１の噴出速度を１００ｍ／ｓｅｃ以上にすると、汚染物の除去率が増大する。
【００４２】液滴２１の粒径は、液の供給圧力（供給量）とガスの供給圧力（供給量）と、第１の管路３０の内径と、第２の管路３１の内径によって決定される。通常、第２の管路３１の内径と第１の管路３０の内径は固定されるため、液滴２１の粒径は、液およびガスの供給圧力（供給量）によって制御される。液の供給量を少なくし、ガスの供給量を多くすると、液滴２１の粒径は小さくなる。一方、液を多く、ガスを少なく供給すると、液滴２１の粒径は大きくなる。具体的には、液滴２１の粒径は、０．０１μｍ〜１０００μｍの範囲内に制御することができる。液滴２１の粒径を調節することにより、基板の上に付着している１μｍ以下の微小異物を除去することができる。
【００４３】図５は液滴の粒径と汚染物の除去率との関係を示すグラフである。液滴２１の粒径は、０．０１μｍ〜０．１μｍの範囲内においては、液滴２１の粒径が大きくなるにつれて、除去率は、わずかに増加する。液滴２１の粒径が０．１μｍ〜１μｍの範囲内では、液滴２１の粒径が大きくなるにつれて、除去率は著しく増大する。液滴２１の粒径が１〜１００μｍの範囲内では、液滴２１の粒径がいくら大きくなっても、除去率（１００％）は変わらない。液滴２１の粒径が１００〜１０００μｍの範囲内では、液滴２１の粒径が大きくなるにつれて、除去率は、低下する。
【００４４】上述したように、液滴２１の噴出速度と粒径を変化させることによって、洗浄効果（除去率）と、デバイスに与えられるダメージ量を制御することが可能となる。
【００４５】上述したように、半導体ウェハの上の異物（粒子）に働く外力（除去力）は、液滴の衝突速度によって変化する。そして、半導体ウェハの上に形成されたデバイスパターンへも、同様の力が働く。したがって、液滴２１の衝突速度が大きい場合、デバイスパターンが欠けるという問題点を生じることがある。したがって、デバイスへダメージを与えない範囲で、液滴の噴出速度を制御する必要がある。また、液滴の粒径を変化させても、異物（粒子）に働く除去力の絶対値は変化しないが、液滴が衝突する面積（これは、洗浄効果に影響を及ぼす）が変化する。液体の供給量を一定とした場合、液滴の粒径を小さくすると、液滴の数は粒径の３乗に反比例して増加し、一方、１つの液滴の衝突する面積は、粒径の２乗に反比例して減少する。結果として、全体の液滴の衝突する面積は増加し、洗浄効果は高まる。しかし、除去すべき異物の大きさが大きい場合、たとえば１０μｍの径を有する球形の異物では、粒径が１０μｍ以下の液滴では、除去効果がほとんど認められない。この場合には、１００μｍ程度の径を有する大きな液滴を用いることが必要となる。したがって、除去すべき異物の大きさによって、液滴の粒径を自在に制御することができるようにすることによって、効果的な洗浄効果が得られる。
【００４６】この方法によると、基板の上に付着している、１μｍ以下の微小異物も除去することができる。また、本実施例にかかる方法によると、液体窒素のような高価な材料を使用しないので、ランニングコストが安くなる。
【００４７】また、液滴の粒径を変えることによって、上述したように、デバイスへ与えるダメージの量を制御できる。たとえば、１μｍ幅の配線パターンの場合、粒径が１μｍ以下の液滴を用いれば、ダメージを与えずに、洗浄が可能となる。
【００４８】次に、具体的数値を用いて、本実施例を説明する。図２を再び参照して、液が流れる第２の管路３１の外径を３．２ｍｍ、内径を１．８ｍｍにする。ガスが流れる第１の管路３０の外径を６．３５ｍｍ、内径を４．３５ｍｍとする。第２の管路３１の先端（ａ）と第１の管路３０の先端（ｂ）との距離ｘを２００ｍｍとする。液体の供給圧力を７ｋｇ／ｃｍ2 とし、液の供給量を２リットル／ｍｉｎとする。ガスの供給量を３００リットル／ｍｉｎとする。このような条件下で、液滴２１を形成すると、液滴２１の粒径は１〜１００μｍ、液滴２１の噴出速度は音速（３３４ｍ／ｓｅｃ）になる。
【００４９】次に、本発明の基本的概念を、図６を用いて説明する。図６（ａ）を参照して、液滴２１がウェハ１の上へＶ0 の速度で衝突する。その衝突の際、図６（ｂ）を参照して、液滴２１の下部に、衝撃圧Ｐと呼ばれる圧力が生じる。図６（ｃ）を参照して、この衝撃圧Ｐによって、水平方向へ、放射流と呼ばれる流れが生じる。
【００５０】衝撃圧Ｐは、次の式で与えられる。
【００５１】
【数１】
【００５２】式中、Ｖ0 は衝突速度、ρL は液の密度、ＣL は液中の音速、ＣS は基板中の音速、αは次式で示す低減係数を表わしている。式中、ρS は基板の密度を表わしている。
【００５３】
【数２】
【００５４】放射流の速度Ｖf は次式で表わされる。
【００５５】
【数３】
【００５６】ウェハ１上の異物は、この放射流から受ける力によって除去される。ウェハ１上の粒子に働く外力（除去力）Ｄは、次式で表わされる。
【００５７】
【数４】
【００５８】式中、ＣD は抗力係数である。レイノルズ数Ｒが１０3 よりも大きく、かつ球形粒子の場合、抗力係数ＣD は０．４７となる。式中、ｄは粒子の粒径を表わしている。
【００５９】上記モデルによれば、除去力を決定する因子として液滴の衝突速度、液の密度、液中の音速と、液の粘度がある。したがって、除去力を大きくするためには、液の材料としては、その密度が大きく、また、音速が速いものが好ましい。
【００６０】純水を使用した場合、液の温度を制御することにより、密度と音速を変化させることが可能である。温度制御手段で、純水の温度を４℃に制御すると、純水の密度と、純水中の音速を最も大きくすることができる。
【００６１】また、デバイスへ与える電気的ダメージ（静電気）を考慮して、ＣＯ2 等のガスまたは界面活性剤を純水中に混入して、純水の比抵抗を避けることも、本実施例の好ましい変形例である。
【００６２】また、純水以外であっても、純水よりも比重、音速、粘度が大きい液または液状物質（ゲル状物質を含む）も好ましい用いられる。
【００６３】また、除去力を高めるさらなる方法、およびデバイスへ与えるパターンダメージを制御する方法として、液滴２１の衝突角度を調節することも好ましい。液滴２１の衝突角度θを変えることによって、衝撃圧Ｐは、次式で表わされる。
【００６４】
【数５】
【００６５】したがって、液滴２１の衝突角度を大きくする（ウェハ表面に対して垂直方向にする）と、衝撃圧Ｐは大きくなり、異物に働く外力（除去力）Ｄは大きくなる。しかし、外力Ｄが大きくなるとデバイスパターンが欠けるというダメージが生じる場合がある。このダメージを生じないように、液滴２１の衝突角度を制御するのが好ましく、通常１５〜９０°に設定される。
【００６６】図７は、衝突角度と除去率との関係を示したグラフである。なお、上記実施例では、基板としてウェハを例示したが、この発明はこれに限られるものでなく、液晶基板、フォトマスク等の基板の上に付着している汚染物を除去する場合にも適用することができる。
【００６７】実施例２図８は、実施例２に係る洗浄装置の概念図である。当該装置は、純水の液滴を噴出するためのノズル４１を備える。ノズル４１内に、純水を供給するための内管４２が設けられている。内管４２に純水を供給するための純水供給ラインには、バルブ４３が設けられている。ノズル４１には、ガス（乾燥空気または窒素）を供給するガス供給ラインが接続されており、ガス供給ラインにはバルブ４４が設けられている。当該洗浄装置は、洗浄液（純水以外の、酸、アルカリ系薬液）をスプレーするためのノズル４５を備える。ノズル４５は、洗浄液を貯蔵するタンク４６と、洗浄液供給ラインによって連結されており、洗浄液供給ラインにはバルブ４７が設けられている。洗浄液を貯蔵するタンク４６は、洗浄液貯蔵タンク４６を加圧するためのガスラインが設けられており、ガスラインにはバルブ４８が設けられている。被洗浄物であるウェハ４９は、ウェハステージ５０の上に載せられる。ウェハステージ５０は回転するようになっている。ウェハ４９の上には、液層５１が形成される。
【００６８】次に、動作について説明する。まず、洗浄液貯蔵タンク４６を加圧することにより、ノズル４５から、ウェハ４９の表面に洗浄液をスプレーする。この際、洗浄液が均一にウェハ４９の表面に供給されるように、ウェハステージ５０を回転させておく。以上の処理により、ウェハ４９とその表面の汚染物（微小粒子など）との付着力を弱める。その後、ノズル４１内で、純水とガスが混合され、純水が液滴の形で、ウェハ５１の表面に噴射され、汚染物が除去される。この際、液滴の粒径は、内管４２の形状と純水の供給圧力により決定され、１〜１００μｍの範囲に制御され得る。また、液滴の噴射速度は、ガスの圧力を調整することにより、数ｍ／ｓｅｃ〜３３０ｍ／ｓｅｃの範囲に、制御され得る。
【００６９】実施例３図９は、実施例３に係る洗浄装置の概念図である。
【００７０】当該装置は、液滴をウェハ９に向けて噴出するためのノズル４１を備える。噴出ノズル４１には、洗浄液および純水を供給するための、内管４２が設けられている。内管４２には、バルブ４３を有する純水供給ラインが接続されている。噴出ノズル４１には、バルブ４４を有するガス（乾燥空気または窒素）供給ラインが接続されている。純水供給ラインには、バルブ４７を有する洗浄液供給ラインが接続されている。洗浄液貯蔵タンク４６には、バルブ４８を有するガス（窒素または乾燥空気）が接続されている。被洗浄物であるウェハ４９は、ウェハステージ５０の上に載せられている。ウェハステージ５０は、矢印の方向に回転するように構成されている。
【００７１】次に、動作について説明する。まず、バルブ４３を閉にし、バルブ４７を開にし、さらにバルブ４８を開にし、洗浄液貯蔵タンク４６を加圧することにより、ノズル４１から、洗浄液の液滴をガスとともに、ウェハ４９の表面に噴射する。この際、ウェハ４９の全面を洗浄するために、ウェハステージ５０を回転させると同時に、ノズル４１を、一方向に移動させる。以上の処理により、ウェハ４９の表面の汚染物（微小粒子など）が除去される。その後、バルブ４７を閉にし、バルブ４３を開にすると、ノズル４１から、純水が水滴の形で、ウェハ４９の表面に噴射され、効果的に汚染物が除去される。
【００７２】実施例４図１０は、実施例４に係る洗浄装置の概念図である。噴出ノズル１１が、２個設けられている。噴出ノズル１１は、同じ間隔を保ちながら、水平方向に移動する。これらの２個の噴出ノズル１１は、互いに交差しないように配置されている。噴出ノズル１１の一方は、基板１の周辺に液滴を噴射するように配置される。噴出ノズル１１の他方は、基板１の中央部に液滴を噴射するように配置される。基板１は、水平方向に回転する。それぞれの噴出ノズル１１は、噴出ノズル１１内に液体を供給する液体供給手段およびガスを供給するガス供給手段を備える。このように、噴出ノズル１１を２個設けることにより、異物の除去時間を短縮でき、かつ、基板上の異物を、均一に除去することができる。
【００７３】なお、上記実施例では、２本の噴出ノズル１１について説明したが、複数本の噴出ノズル１１を、等間隔で、配置しても、実施例と同様の効果を奏する。
【００７４】実施例５図１１は、実施例５に係る洗浄装置の概念図である。
【００７５】当該洗浄装置は、噴出ノズル１１を２個備える。噴出ノズル１１のそれぞれが、液滴の噴出角度を変化させることができるようになっている。なお、図１１R>１に示す実施例では、噴出ノズル１１を２個設ける場合を例示したが、この発明はこれに限られるものでなく、複数本の噴出ノズル１１を設け、それぞれの噴出角度を変化させることができるように、構成しても、実施例と同様の効果を奏する。
【００７６】実施例６図１２は、液体とガスとを混合し、液滴を形成する噴出ノズルの他の具体例の断面図である。噴出ノズル１１は、第１の管路４１を備える。噴出ノズル１１は、第１の管路４１よりも径が大きく、第１の管路４１との間で空間４２ａを形成するように、第１の管路４１を包む第２の管路４２を備える。噴出ノズル１１は、第２の管路４２の外側から、第２の管路４２および第１の管路４１の側壁を貫通し、第１の管路４１内にまで、その先端が延びている第３の管路４３を備える。第３の管路４３内には、液体が通る。第１の管路４１内および、第１の管路４１と第２の管路４２との間の空間４２ａを、気体が通る。上述のように噴出ノズルを構成することにより、液滴２１が形成される。液滴２１は、空間４２ａを通るガス３１により覆われる状態となる。したがって、もし、第２の管路４２がないと、大気抵抗によって、その速度が減少していた、最外周の部分にある液滴２１も、その噴出速度が加速される。その結果、液滴２１内の、速度むらがなくなる。その結果、異物の除去の効率が大きくなる。
【００７７】実施例７図１３は、本発明に用いられる噴出ノズルの他の実施例の断面図である。図１３に示す噴出ノズルは、図１２に示す噴出ノズルと、以下の点を除いて、同一であるので、同一または相当する部分には、同一の参照番号を付し、その説明を繰返さない。
【００７８】本実施例では、図１２に示す実施例と異なり、第３の管路４３の先端部４３ａが伸縮自在になっている。その結果、第３の管路４３の先端である噴出口３２の位置を自由に変化させることができる。液体の噴出口３２が、第２の管路４１の噴出口３０に近い場合、液滴２１は、基板１に衝突するまでに拡散され、また噴出速度も減少する。また液体の噴出口３２とガスの噴出口３０との間隔が長い場合は、液滴２１の噴射範囲は狭められ、噴射速度を減らしがたくなる。したがって、図１３R>３のように噴出ノズル１１を構成することによって、異物や基板の表面状態に適した、液滴２１の噴射範囲および液滴２１の噴射速度を選ぶことができる。実験では、液体噴出口３２と気体噴出口３０との間の最適の距離は、１００ｍｍ〜２００ｍｍであることが見い出されている。
【００７９】実施例８図１４は、実施例８に係る噴出ノズルの断面図である。噴出ノズル１１は、第１の管路４４を備える。噴出ノズル１１は、第１の管路４４の外側から、第１の管路４４の側壁を貫通しその先端部が第１の管路４４内に延びる第２の管路４５を備える。第２の管路４５の先端部は、第１の管路４４が延びる方向に延びている。噴出ノズル１１は、第２の管路４５の外側から該第２の管路４５の側壁を貫通し、その先端部が第２の管路４５内にまで延びる第３の管路４６を備える。第３の管路４６の先端部は、第２の管路４５が延びる方向に延びている。さらに、第３の管路４６の先端は第２の管路４５の先端を超えている。第２の管路４５内に、液体が供給される。第１の管路４４および第３の管路４６内に、気体が供給される。この噴出ノズル１１によれば、噴出された液滴２１は、基板１に衝突した直後、第３の管路４６から噴出されるガス３４により、基板から除去される。その結果、基板１に衝突する瞬間は、基板１上に液が存在しない。その結果、異物が効率よく除去できる。
【００８０】
【発明の効果】以上説明したとおり、この発明の第１の局面に従う洗浄装置によれば、噴出ノズル内に、液体と気体とを混合し、液体を液滴に変える混合手段が設けられているので、液滴が容易に形成される。その結果、液滴で基板の上の汚染物を除去でき、ひいては洗浄の効果が高くなる。
【００８１】この発明の第２の局面に従う洗浄装置によれば、薬液を基板の上に供給することができるので、基板と汚染物との結合を弛めることができる。その後、該汚染物を純水の液滴で除去するので、基板の上の汚染物が効果的に除去される。
【００８２】この発明の第３の局面に従う洗浄装置によれば、噴出ノズルに、第１の開閉バルブを有する純水供給手段と第２の開閉バルブを有する薬液供給手段とが接続されているので、バルブの切換により、純水の液滴と薬液の液滴を選択的に形成することができる。その結果、バルブの切換だけで、基板の表面に薬液の液滴を供給でき、その後、純水の液滴を供給することができる。ひいては、基板の上の汚染物が効果的に除去される。
【００８３】この発明の第４の局面に従う洗浄方法によれば、液滴で、基板の上の汚染物を除去するので、基板の表面に損傷を与えずに、基板の上に付着している汚染物を除去できる。
【００８４】この発明の第５の局面に従う洗浄方法によれば、まず、基板の表面を洗浄液で洗浄する。その後、基板の表面に純水の液滴を噴射するので、基板の上の汚染物を効果的に除去できる。
【００８５】この発明の第６の局面に従う洗浄方法によれば、洗浄液の液滴を作って、これを基板の上に噴出する。その結果、基板の上の汚染物が効果的に除去される。
【００８６】この発明の第７の局面に従う洗浄方法によれば、まず、基板の上に洗浄液の液滴を噴出し、その後、純水の液滴を噴出する。洗浄液の液滴を基板の上に噴出するので、基板と汚染物の結合が弛められる。その後、純水の液滴を基板の上に噴出するので、基板の上の汚染物は効果的に除去される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施例１に係る洗浄装置の概念図である。
【図２】 実施例１に係る洗浄装置に用いる噴出ノズルの断面図である。
【図３】 液の供給圧力と汚染物の除去率との関係を示すグラフである。
【図４】 液滴の噴出速度と汚染物の除去率との関係を示すグラフである。
【図５】 液滴の粒径と汚染物の除去率との関係を示すグラフである。
【図６】 本発明の基本的概念を説明するための図である。
【図７】 液滴の衝突角度と除去率との関係を示したグラフである。
【図８】 実施例２に係る洗浄装置の概念図である。
【図９】 実施例３に係る洗浄装置の概念図である。
【図１０】 実施例４に係る洗浄装置の概念図である。
【図１１】 実施例５に係る洗浄装置の概念図である。
【図１２】 液滴を形成する噴出ノズルの他の具体例の断面図である。
【図１３】 液滴を形成する噴出ノズルのさらに他の具体例の断面図である。
【図１４】 液滴を形成する噴出ノズルのさらに他の具体例の断面図である。
【図１５】 従来の高圧ジェット水洗浄を実現する装置の概念図である。
【図１６】 従来の高圧ジェット水洗浄装置から噴出された液体の断面図である。
【図１７】 従来のメガソニック流水洗浄を実現する装置の模式図である。
【図１８】 従来のアイススクラバ洗浄を実現する装置の模式図である。
【符号の説明】
１ 基板、１１ 噴出ノズル、２２ ガス供給手段、２３ 液体供給手段。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 基板の表面上に付着している汚染物を除去する洗浄装置であって、液滴を前記基板に向けて噴出する噴出ノズルと、前記噴出ノズルに接続され、該噴出ノズル内に液体を供給する液体供給手段と、前記噴出ノズルに接続され、該噴出ノズル内に気体を供給するガス供給手段と、前記噴出ノズル内に設けられ、該噴出ノズル内に供給された前記液体と前記気体とを混合し、前記液体を前記液滴に変える混合手段と、を備える洗浄装置。
【請求項２】 前記噴出ノズルおよび前記混合手段は、その中を前記気体が通過する第１の管路と、前記第１の管路の外側から、前記第１の管路の側壁を貫通し、該第１の管路内にまで、その先端部が延び、その中を前記液体が通過する第２の管路と、を備え、前記第２の管路の前記先端部は前記第１の管路が延びる方向と同じ方向に延びている、請求項１に記載の洗浄装置。
【請求項３】 前記噴出ノズルが、複数個、同じ間隔で互いに交差しないように設けられている、請求項１に記載の洗浄装置。
【請求項４】 前記噴出ノズルおよび前記混合手段は、第１の管路と、前記第１の管路よりも径が大きく、前記第１の管路との間で空間を形成するように、該第１の管路を包む第２の管路と、前記第２の管路の外側から、前記第１の管路および第２の管路の側壁を貫通し、前記第１の管路内にまで、その先端が延びている第３の管路と、を備え、前記第３の管路内を前記液体が通り、前記第１および第２の管路内を前記気体が通るものを含む、請求項１に記載の洗浄装置。
【請求項５】 前記第３の管路の前記先端部は、前記第１の管路が延びる方向に延びており、かつ伸縮可能とされている、請求項４に記載の洗浄装置。
【請求項６】 前記噴出ノズルおよび前記混合手段は、前記第１の管路と、前記第１の管路の外側から、該第１の管路の側壁を貫通し、その先端部が前記第１の管路内にまで延び、かつ該第１の管路が延びる方向に延びている第２の管路と、前記第２の管路の外側から、該第２の管路の側壁を貫通し、その先端部が該第２の管路内にまで延びかつ該第２の管路が延びる方向に延びている第３の管路と、を備え、前記第２の管路内に前記液体が供給され、前記第１および第３の管路内に前記気体が供給されているものを含む、請求項１に記載の洗浄装置。
【請求項７】 前記第２の管路の液体噴出口から前記第１の管路の気体噴出口までの距離は７０ｍｍ以上である、請求項２に記載の洗浄装置。
【請求項８】 前記液体供給手段は、前記液体の供給圧力を制御する手段を、さらに含み、前記ガス供給手段は、前記気体の供給圧力を制御する手段を、さらに含む、請求項１に記載の洗浄装置。
【請求項９】 前記噴出ノズルに連結され、前記液滴が前記基板へ衝突する角度を制御する手段を、さらに含む、請求項１に記載の洗浄装置。
【請求項１０】 基板の表面に付着している汚染物を除去する装置であって、薬液を前記基板に向けて供給する薬液供給ノズルと、純水の液滴を前記基板に向けて噴出する噴出ノズルと、前記噴出ノズルに接続され、該噴出ノズル内に純水を供給する純水供給手段と、前記噴出ノズルに接続され、該噴出ノズル内にガスを供給するガス供給手段と、前記噴出ノズル内に設けられ、該噴出ノズル内に供給された前記純水と前記ガスとを混合し、前記純水を液滴に変える混合手段と、を備える、洗浄装置。
【請求項１１】 基板の表面に付着している汚染物を除去する洗浄装置であって、液滴を前記基板に向けて噴出する噴出ノズルと、前記噴出ノズルに接続され、該噴出ノズル内に純水を供給するための、第１の開閉バルブを有する純水供給手段と、前記噴出ノズルに接続され、該噴出ノズル内に薬液を供給するための、第２の開閉バルブを有する薬液供給手段と、前記噴出ノズルに接続され、該噴出ノズル内にガスを供給するガス供給手段と、前記噴出ノズル内に設けられ、前記純水または前記液体と、前記ガスとを混合し、前記純水の液滴または前記液体の液滴に変える混合手段と、を備える洗浄装置。
【請求項１２】 基板の表面に付着している汚染物を除去する洗浄方法であって、噴出ノズルの噴出口を基板に向ける工程と、前記噴出ノズル内に液体を供給する工程と、前記噴出ノズル内にガスを供給する工程と、前記噴出ノズル内で前記液体と前記気体とを混合し、得られた液滴を前記噴出口より噴出する工程と、を備えた洗浄方法。
【請求項１３】 前記液体を前記噴出ノズル内に供給する圧力を１〜１０ｋｇ／ｃｍ2 にし、前記気体を前記噴出ノズル内に供給する圧力を１〜１０ｋｇ／ｃｍ2 にする、請求項１２に記載の洗浄方法。
【請求項１４】 前記液体を前記噴出ノズル内に供給する圧力を２〜４ｋｇ／ｃｍ2 にし、前記気体を前記噴出ノズル内に供給する圧力を２〜４ｋｇ／ｃｍ2 にする、請求項１２に記載の洗浄方法。
【請求項１５】 前記液体を前記噴出ノズル内に供給する圧力を４〜８ｋｇ／ｃｍ2 にし、前記気体を前記噴出ノズル内に供給する圧力を４〜８ｋｇ／ｃｍ2 にする、請求項１２に記載の洗浄方法。
【請求項１６】 前記液滴の粒径が０．０１μｍ〜１０００μｍになるように、前記液体および前記ガスの供給圧力を制御する、請求項１２に記載の洗浄方法。
【請求項１７】 前記液滴の粒径が０．１μｍ〜１０００μｍになるように、前記液体および前記ガスの供給不利を制御しながら行なう、請求項１６に記載の洗浄方法。
【請求項１８】 前記液滴の粒径が１〜１００μｍになるように、前記液体および前記ガスの供給圧力を制御しながら行なう、請求項１７に記載の洗浄方法。
【請求項１９】 前記液滴が前記基板に衝突する速度が１０〜１００ｍ／ｓｅｃになるように、前記ガスの供給圧力を制御しながら行なう、請求項１２に記載の洗浄方法。
【請求項２０】 前記液滴が前記基板に衝突する速度が１００〜３３０ｍ／ｓｅｃになるように、前記ガスの供給圧力を制御しながら行なう、請求項１２に記載の洗浄方法。
【請求項２１】 前記液滴が前記基板へ衝突する角度を、１５°〜９０°に制御しながら行なう、請求項１２に記載の洗浄方法。
【請求項２２】 前記液体として、純水より密度の大きいものを用いて行なう、請求項１２に記載の洗浄方法。
【請求項２３】 基板の表面を洗浄液で洗浄する工程と、前記基板の表面に、純水の液滴を噴出する工程とを備えた洗浄方法。
【請求項２４】 基板の上に洗浄液の液滴を噴出する工程を備える、洗浄方法。
【請求項２５】 基板の上に洗浄液の液滴を噴出する工程と、前記基板の上に純水の液滴を噴出する工程と、を備える洗浄方法。
【請求項１】 基板の表面上に付着している汚染物を除去する洗浄装置であって、液滴を前記基板に向けて噴出する噴出ノズルと、前記噴出ノズルに接続され、該噴出ノズル内に液体を供給する液体供給手段と、前記噴出ノズルに接続され、該噴出ノズル内に気体を供給するガス供給手段と、前記噴出ノズル内に設けられ、該噴出ノズル内に供給された前記液体と前記気体とを混合し、前記液体を前記液滴に変える混合手段と、を備える洗浄装置。
【請求項２】 前記噴出ノズルおよび前記混合手段は、その中を前記気体が通過する第１の管路と、前記第１の管路の外側から、前記第１の管路の側壁を貫通し、該第１の管路内にまで、その先端部が延び、その中を前記液体が通過する第２の管路と、を備え、前記第２の管路の前記先端部は前記第１の管路が延びる方向と同じ方向に延びている、請求項１に記載の洗浄装置。
【請求項３】 前記噴出ノズルが、複数個、同じ間隔で互いに交差しないように設けられている、請求項１に記載の洗浄装置。
【請求項４】 前記噴出ノズルおよび前記混合手段は、第１の管路と、前記第１の管路よりも径が大きく、前記第１の管路との間で空間を形成するように、該第１の管路を包む第２の管路と、前記第２の管路の外側から、前記第１の管路および第２の管路の側壁を貫通し、前記第１の管路内にまで、その先端が延びている第３の管路と、を備え、前記第３の管路内を前記液体が通り、前記第１および第２の管路内を前記気体が通るものを含む、請求項１に記載の洗浄装置。
【請求項５】 前記第３の管路の前記先端部は、前記第１の管路が延びる方向に延びており、かつ伸縮可能とされている、請求項４に記載の洗浄装置。
【請求項６】 前記噴出ノズルおよび前記混合手段は、前記第１の管路と、前記第１の管路の外側から、該第１の管路の側壁を貫通し、その先端部が前記第１の管路内にまで延び、かつ該第１の管路が延びる方向に延びている第２の管路と、前記第２の管路の外側から、該第２の管路の側壁を貫通し、その先端部が該第２の管路内にまで延びかつ該第２の管路が延びる方向に延びている第３の管路と、を備え、前記第２の管路内に前記液体が供給され、前記第１および第３の管路内に前記気体が供給されているものを含む、請求項１に記載の洗浄装置。
【請求項７】 前記第２の管路の液体噴出口から前記第１の管路の気体噴出口までの距離は７０ｍｍ以上である、請求項２に記載の洗浄装置。
【請求項８】 前記液体供給手段は、前記液体の供給圧力を制御する手段を、さらに含み、前記ガス供給手段は、前記気体の供給圧力を制御する手段を、さらに含む、請求項１に記載の洗浄装置。
【請求項９】 前記噴出ノズルに連結され、前記液滴が前記基板へ衝突する角度を制御する手段を、さらに含む、請求項１に記載の洗浄装置。
【請求項１０】 基板の表面に付着している汚染物を除去する装置であって、薬液を前記基板に向けて供給する薬液供給ノズルと、純水の液滴を前記基板に向けて噴出する噴出ノズルと、前記噴出ノズルに接続され、該噴出ノズル内に純水を供給する純水供給手段と、前記噴出ノズルに接続され、該噴出ノズル内にガスを供給するガス供給手段と、前記噴出ノズル内に設けられ、該噴出ノズル内に供給された前記純水と前記ガスとを混合し、前記純水を液滴に変える混合手段と、を備える、洗浄装置。
【請求項１１】 基板の表面に付着している汚染物を除去する洗浄装置であって、液滴を前記基板に向けて噴出する噴出ノズルと、前記噴出ノズルに接続され、該噴出ノズル内に純水を供給するための、第１の開閉バルブを有する純水供給手段と、前記噴出ノズルに接続され、該噴出ノズル内に薬液を供給するための、第２の開閉バルブを有する薬液供給手段と、前記噴出ノズルに接続され、該噴出ノズル内にガスを供給するガス供給手段と、前記噴出ノズル内に設けられ、前記純水または前記液体と、前記ガスとを混合し、前記純水の液滴または前記液体の液滴に変える混合手段と、を備える洗浄装置。
【請求項１２】 基板の表面に付着している汚染物を除去する洗浄方法であって、噴出ノズルの噴出口を基板に向ける工程と、前記噴出ノズル内に液体を供給する工程と、前記噴出ノズル内にガスを供給する工程と、前記噴出ノズル内で前記液体と前記気体とを混合し、得られた液滴を前記噴出口より噴出する工程と、を備えた洗浄方法。
【請求項１３】 前記液体を前記噴出ノズル内に供給する圧力を１〜１０ｋｇ／ｃｍ2 にし、前記気体を前記噴出ノズル内に供給する圧力を１〜１０ｋｇ／ｃｍ2 にする、請求項１２に記載の洗浄方法。
【請求項１４】 前記液体を前記噴出ノズル内に供給する圧力を２〜４ｋｇ／ｃｍ2 にし、前記気体を前記噴出ノズル内に供給する圧力を２〜４ｋｇ／ｃｍ2 にする、請求項１２に記載の洗浄方法。
【請求項１５】 前記液体を前記噴出ノズル内に供給する圧力を４〜８ｋｇ／ｃｍ2 にし、前記気体を前記噴出ノズル内に供給する圧力を４〜８ｋｇ／ｃｍ2 にする、請求項１２に記載の洗浄方法。
【請求項１６】 前記液滴の粒径が０．０１μｍ〜１０００μｍになるように、前記液体および前記ガスの供給圧力を制御する、請求項１２に記載の洗浄方法。
【請求項１７】 前記液滴の粒径が０．１μｍ〜１０００μｍになるように、前記液体および前記ガスの供給不利を制御しながら行なう、請求項１６に記載の洗浄方法。
【請求項１８】 前記液滴の粒径が１〜１００μｍになるように、前記液体および前記ガスの供給圧力を制御しながら行なう、請求項１７に記載の洗浄方法。
【請求項１９】 前記液滴が前記基板に衝突する速度が１０〜１００ｍ／ｓｅｃになるように、前記ガスの供給圧力を制御しながら行なう、請求項１２に記載の洗浄方法。
【請求項２０】 前記液滴が前記基板に衝突する速度が１００〜３３０ｍ／ｓｅｃになるように、前記ガスの供給圧力を制御しながら行なう、請求項１２に記載の洗浄方法。
【請求項２１】 前記液滴が前記基板へ衝突する角度を、１５°〜９０°に制御しながら行なう、請求項１２に記載の洗浄方法。
【請求項２２】 前記液体として、純水より密度の大きいものを用いて行なう、請求項１２に記載の洗浄方法。
【請求項２３】 基板の表面を洗浄液で洗浄する工程と、前記基板の表面に、純水の液滴を噴出する工程とを備えた洗浄方法。
【請求項２４】 基板の上に洗浄液の液滴を噴出する工程を備える、洗浄方法。
【請求項２５】 基板の上に洗浄液の液滴を噴出する工程と、前記基板の上に純水の液滴を噴出する工程と、を備える洗浄方法。
【図１】
【図２】
【図１０】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１１】
【図１２】
【図１６】
【図９】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図１０】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１１】
【図１２】
【図１６】
【図９】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開平８−３１８１８１
【公開日】平成８年（１９９６）１２月３日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平７−１２７９８４
【出願日】平成７年（１９９５）５月２６日
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【出願人】（５９１０３６５０５）菱電セミコンダクタシステムエンジニアリング株式会社 (6)
【公開日】平成８年（１９９６）１２月３日
【国際特許分類】
【出願日】平成７年（１９９５）５月２６日
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【出願人】（５９１０３６５０５）菱電セミコンダクタシステムエンジニアリング株式会社 (6)
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