(57)【要約】  配線パターンのダメージを大幅に抑制しながら被処理基板からパーティクルを高い除去効率で除去することができる基板洗浄方法を提供する。基板洗浄方法は、被処理基板Ｗを洗浄液に浸漬するとともに洗浄液に超音波を発生させて、被処理基板に付着したパーティクル（汚れ等）を除去する方法である。基板洗浄方法は、洗浄槽（１２）内で被処理基板を洗浄液に浸漬する工程と、前記洗浄槽内の洗浄液に超音波を発生させる工程と、を備えている。前記超音波を発生させる工程において、洗浄液に溶解しやすいガスと洗浄液に溶解しにくいガスとが、前記洗浄槽内の前記洗浄液に溶解している。
2008050832.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
洗浄液を貯留する洗浄槽と、
前記洗浄槽内の洗浄液に超音波を発生させる超音波発生装置と、
洗浄液に溶解しにくいガスが溶解した洗浄液を供給する第１供給管と、
洗浄液に溶解しやすいガスが溶解した洗浄液を供給する第２供給管と、を備える
ことを特徴とする基板洗浄装置。
【請求項２】
前記第１供給管は、前記洗浄槽に接続され、洗浄液に溶解しにくいガスが溶解した洗浄液を前記洗浄槽内に供給し、
前記第２供給管は、前記洗浄槽に接続され、洗浄液に溶解しやすいガスが溶解した洗浄液を前記洗浄槽内に供給する
ことを特徴とする請求項１に記載の基板洗浄装置。
【請求項３】
前記第１供給管および前記第２供給管と接続されるとともに前記洗浄槽に接続され、前記第１供給管から供給される洗浄液と前記第２供給管から供給される洗浄液とを混合して前記洗浄槽内へ供給し得る混合供給管を、さらに備える
ことを特徴とする請求項１に記載の基板洗浄装置。
【請求項４】
前記第１供給管および前記第２供給管は直列に接続されている
ことを特徴とする請求項１に記載の基板洗浄装置。
【請求項５】
前記第１供給管および前記第２供給管に接続され、脱気された洗浄液を前記第１供給管および前記第２供給管に供給する第３供給管と、
前記第１供給管に取り付けられ、前記第１供給管内を流れる洗浄液に前記溶解しにくいガスを溶解させる第１溶解装置と、
前記第２供給管に取り付けられ、前記第２供給管内を流れる洗浄液に前記溶解しやすいガスを溶解させる第２溶解装置と、をさらに備える
ことを特徴とする請求項１に記載の基板洗浄装置。
【請求項６】
前記第３供給管から前記第１供給管および前記第２供給管に供給される脱気された洗浄液の溶存ガス濃度は、小数点以下を四捨五入すると０％である
ことを特徴とする請求項４に記載の基板洗浄装置。
【請求項７】
前記溶解しにくいガスは、窒素、水素、酸素、不活性ガス、および、これらの組み合わせのうちのいずれか一つである
ことを特徴とする請求項１に記載の基板洗浄装置。
【請求項８】
前記溶解しにくいガスは窒素であり、前記第１供給管から供給される洗浄液中における前記窒素の溶存ガス濃度は、小数点以下を四捨五入すると１４％である
ことを特徴とする請求項１に記載の基板洗浄装置。
【請求項９】
前記溶解しやすいガスは二酸化炭素である
ことを特徴とする請求項１に記載の基板洗浄装置。
【請求項１０】
洗浄中における前記洗浄槽内の洗浄液の温度が２８℃以下に保持されるようになっている
ことを特徴とする請求項１に記載の基板洗浄装置。
【請求項１１】
洗浄槽内で被処理基板を洗浄液に浸漬する工程と、
前記洗浄槽内の洗浄液に超音波を発生させる工程と、を備え、
前記超音波を発生させる工程において、洗浄液に溶解しやすいガスと洗浄液に溶解しにくいガスとが、前記洗浄槽内の前記洗浄液に溶解している
ことを特徴とする基板洗浄方法。
【請求項１２】
前記超音波を発生させる工程において、前記洗浄液に溶解しやすいガスと前記洗浄液に溶解しにくいガスとのみが、前記洗浄槽内の前記洗浄液に溶解している
ことを特徴とする請求項１１に記載の基板洗浄方法。
【請求項１３】
前記溶解しにくいガスは、窒素、水素、酸素、不活性ガス、および、これらの組み合わせのうちのいずれか一つである
ことを特徴とする請求項１１に記載の基板洗浄方法。
【請求項１４】
前記溶解しにくいガスは窒素であり、前記洗浄液中における前記窒素の溶存ガス濃度は、小数点以下を四捨五入すると１４％である
ことを特徴とする請求項１１に記載の基板洗浄方法。
【請求項１５】
前記溶解しやすいガスは二酸化炭素である
ことを特徴とする請求項１１に記載の基板洗浄方法。
【請求項１６】
前記超音波を発生させる工程において、前記洗浄槽内の前記洗浄液の温度は２８℃以下である
ことを特徴とする請求項１１に記載の基板洗浄方法。
【請求項１７】
基板洗浄装置を制御するコンピュータによって実行されるプログラムであって、
前記コンピュータによって実行されることにより、
洗浄槽内で被処理基板を洗浄液に浸漬する工程と、
前記洗浄槽内の洗浄液に超音波を発生させる工程と、を備え、
前記超音波を発生させる工程において、洗浄液に溶解しやすいガスと洗浄液に溶解しにくいガスとが、前記洗浄槽内の前記洗浄液に溶解している、被処理基板の洗浄方法を
基板洗浄装置に実施させることを特徴とするプログラム。
【請求項１８】
基板洗浄装置を制御するコンピュータによって実行されるプログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、
前記プログラムが前記コンピュータによって実行されることにより、
洗浄槽内で被処理基板を洗浄液に浸漬する工程と、
前記洗浄槽内の洗浄液に超音波を発生させる工程と、を備え、
前記超音波を発生させる工程において、洗浄液に溶解しやすいガスと洗浄液に溶解しにくいガスとが、前記洗浄槽内の前記洗浄液に溶解している、被処理基板の洗浄方法を
基板洗浄装置に実施させることを特徴とする記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理基板を洗浄液に浸漬するとともに洗浄液に超音波を発生させて、被処理基板に付着したパーティクル（汚れ等）を除去する基板洗浄方法および基板洗浄装置に係り、とりわけ、配線パターンのダメージを大幅に抑制しながら被処理基板からパーティクルを高い除去効率で除去することができる基板洗浄方法および基板洗浄装置に関する。
また、本発明は、被処理基板を洗浄液に浸漬するとともに洗浄液に超音波を発生させて、被処理基板に付着したパーティクル（汚れ等）を除去する基板の洗浄方法であって、とりわけ、配線パターンのダメージを大幅に抑制しながら被処理基板からパーティクルを高い除去効率で除去することができる基板の洗浄方法を実行するためのプログラム、並びに、当該プログラムを記憶したプログラム記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
保持部材に保持させた状態で被処理基板を洗浄液に浸漬させるとともに洗浄液に超音波を発生させて被処理基板を洗浄する方法、いわゆる超音波洗浄（メガソニック処理とも呼ぶ）が、例えば特開昭６４−４２８５号公報から既知である。【０００３】
超音波洗浄においては、主として、洗浄液中にキャビテーションを生じさせることにより、被処理基板からパーティクルを除去する。その一方で、強烈なキャビテーションが生じると、キャビテーションに伴った衝撃波により、被処理基板の表面に形成された配線パターンを損傷してしまうという不具合も生じる。そして、特開昭６４−４２８５号公報では、洗浄液中に気泡を発生させることにより、配線パターンのダメージを抑制しつつ被処理基板を洗浄することが提案されている。【０００４】
しかしながら、本件発明者らが鋭意研究を重ねたところ、洗浄液に気泡を発生させると、パーティクルの除去効率が低下してしまう、ことが見出された。また、近年においては、配線パターンがさらに微細化する傾向にあり、微細化した配線パターンは衝撃波によってダメージを受けやすい。したがって、これまで以上に効果的な配線パターンのダメージ防止策が求められている。
【発明の開示】
【０００５】
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、被処理基板を洗浄液に浸漬するとともに洗浄液に超音波を発生させて、被処理基板に付着したパーティクル（汚れ等）を除去する基板洗浄方法および基板洗浄装置であって、とりわけ、配線パターンのダメージを大幅に抑制しながら被処理基板からパーティクルを高い除去効率で除去することができる基板洗浄方法および基板洗浄装置を提供することを目的とする。
【０００６】
また、本発明は、被処理基板を洗浄液に浸漬するとともに洗浄液に超音波を発生させて、被処理基板に付着したパーティクル（汚れ等）を除去する基板の洗浄方法であって、とりわけ、配線パターンのダメージを大幅に抑制しながら被処理基板からパーティクルを高い除去効率で除去することができる基板の洗浄方法を実行するためのプログラム、並びに、当該プログラムを記憶したプログラム記録媒体を提供することを目的とする。
【０００７】
本件発明者らが種々の実験を行ったところ、（１）大量の気泡の発生がパーティクル除去効率の向上を阻害する、（２）洗浄液中に溶存したガスが配線パターンのダメージ防止に有効である、という実験結果が得られた。本発明はこのような実験結果に基づきなされたものである。
【０００８】
本発明による基板洗浄装置は、洗浄液を貯留する洗浄槽と、前記洗浄槽内の洗浄液に超音波を発生させる超音波発生装置と、洗浄液に溶解しにくいガスが溶解した洗浄液を供給する第１供給管と、洗浄液に溶解しやすいガスが溶解した洗浄液を供給する第２供給管と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明による基板洗浄装置において、前記第１供給管は、前記洗浄槽に接続され、洗浄液に溶解しにくいガスが溶解した洗浄液を前記洗浄槽内に供給し、前記第２供給管は、前記洗浄槽に接続され、洗浄液に溶解しやすいガスが溶解した洗浄液を前記洗浄槽内に供給するようにしてもよい。あるいは、本発明による基板洗浄装置が、前記第１供給管および前記第２供給管と接続されるとともに前記洗浄槽に接続され、前記第１供給管から供給される洗浄液と前記第２供給管から供給される洗浄液とを混合して前記洗浄槽内へ供給し得る混合供給管を、さらに備えるようにしてもよい。あるいは、本発明による基板洗浄装置において、前記第１供給管および前記第２供給管は直列に接続されているようにしてもよい。
【００１０】
また、本発明による基板洗浄装置が、前記第１供給管および前記第２供給管に接続され、脱気された洗浄液を前記第１供給管および前記第２供給管に供給する第３供給管と、前記第１供給管に取り付けられ、前記第１供給管内を流れる洗浄液に前記溶解しにくいガスを溶解させる第１溶解装置と、前記第２供給管に取り付けられ、前記第２供給管内を流れる洗浄液に前記溶解しやすいガスを溶解させる第２溶解装置と、をさらに備えるようにしてもよい。このような本発明による基板洗浄装置において、前記第３供給管から前記第１供給管および前記第２供給管に供給される脱気された洗浄液の溶存ガス濃度は、小数点以下を四捨五入すると０％であるようにしてもよい。
【００１１】
さらに、本発明による基板洗浄装置において、前記溶解しにくいガスは、窒素、水素、酸素、不活性ガス、および、これらの組み合わせのうちのいずれか一つであるようにしてもよい。
【００１２】
さらに、本発明による基板洗浄装置において、前記溶解しにくいガスは窒素であり、前記第１供給管から供給される洗浄液中における前記窒素の溶存ガス濃度は、小数点以下を四捨五入すると１４％であるようにしてもよい。
【００１３】
さらに、本発明による基板洗浄装置において、前記溶解しやすいガスは二酸化炭素であるようにしてもよい。
【００１４】
さらに、本発明による基板洗浄装置において、洗浄中における前記洗浄槽内の洗浄液の温度が２８℃以下に保持されるようになっていてもよい。
【００１５】
本発明による基板洗浄方法は、洗浄槽内で被処理基板を洗浄液に浸漬する工程と、前記洗浄槽内の洗浄液に超音波を発生させる工程と、を備え、前記超音波を発生させる工程において、洗浄液に溶解しやすいガスと洗浄液に溶解しにくいガスとが、前記洗浄槽内の前記洗浄液に溶解していることを特徴とする。
【００１６】
本発明による基板洗浄方法の前記超音波を発生させる工程において、前記洗浄液に溶解しやすいガスと前記洗浄液に溶解しにくいガスとのみが、前記洗浄槽内の前記洗浄液に溶解しているようにしてもよい。
【００１７】
また、本発明による基板洗浄方法において、前記溶解しにくいガスは、窒素、水素、酸素、不活性ガス、および、これらの組み合わせのうちのいずれか一つであるようにしてもよい。
【００１８】
さらに、本発明による基板洗浄方法において、前記溶解しにくいガスは窒素であり、前記洗浄液中における前記窒素の溶存ガス濃度は、小数点以下を四捨五入すると１４％であるようにしてもよい。
【００１９】
さらに、本発明による基板洗浄方法において、前記溶解しやすいガスは二酸化炭素であるようにしてもよい。
【００２０】
さらに、本発明による基板洗浄方法の前記超音波を発生させる工程において、前記洗浄槽内の前記洗浄液の温度は２８℃以下であるようにしてもよい。
【００２１】
本発明によるプログラムは、基板洗浄装置を制御するコンピュータによって実行されるプログラムであって、前記コンピュータによって実行されることにより、洗浄槽内で被処理基板を洗浄液に浸漬する工程と、前記洗浄槽内の洗浄液に超音波を発生させる工程と、を備え、前記超音波を発生させる工程において、洗浄液に溶解しやすいガスと洗浄液に溶解しにくいガスとが、前記洗浄槽内の前記洗浄液に溶解している、被処理基板の洗浄方法を基板洗浄装置に実施させることを特徴とする。
【００２２】
本発明によるプログラム記録媒体は、基板洗浄装置を制御するコンピュータによって実行されるプログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、前記プログラムが前記コンピュータによって実行されることにより、洗浄槽内で被処理基板を洗浄液に浸漬する工程と、前記洗浄槽内の洗浄液に超音波を発生させる工程と、を備え、前記超音波を発生させる工程において、洗浄液に溶解しやすいガスと洗浄液に溶解しにくいガスとが、前記洗浄槽内の前記洗浄液に溶解している、被処理基板の洗浄方法を基板洗浄装置に実施させることを特徴とする。
【００２３】
本発明によれば、洗浄液中に溶存した溶解しにくいガスにより、キャビテーションを活発に発生させることができる。その一方で、洗浄液中に溶存した溶解しやすいガスにより、キャビテーションに起因して洗浄液中を伝播する衝撃波を吸収することができる。これらにより、被処理基板に形成された配線パターンのダメージを大幅に抑制しながら、被処理基板からパーティクルを高い除去効率で除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、本発明による基板洗浄装置の一実施の形態の構成を概略的に示す図である。
【図２】図２は、基板洗浄装置の処理槽を示す上面図である。
【図３】図３は、洗浄槽内に大量の気泡が発生した場合における、洗浄液中における超音波の伝播作用を説明するための図である。
【図４】図４は、洗浄槽内に少量の気泡が発生した場合における、洗浄液中における超音波の伝播作用を説明するための図である。
【図５】図５は、図１に対応する図であって、図１に示す基板洗浄装置の変形例の構成を概略的に示す図である。
【図６】図６は、溶存ガス濃度とパーティクル除去効率との関係を説明するための図である。
【図７】図７は、溶存ガス濃度と、ウエハ中のパーティクル除去効率が高くなる領域との関係を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。なお、以下の実施の形態においては、本発明による基板洗浄装置を半導体ウエハの洗浄装置に適用した例を説明する。ただし、本発明による基板洗浄装置は、半導体ウエハの洗浄への適用に限られるものではなく、広く基板の洗浄に適用することができる。
【００２６】
図１乃至図４は本発明による基板洗浄方法、基板洗浄装置、プログラム、および記録媒体の一実施の形態を説明するための図である。
【００２７】
このうち図１は基板洗浄装置の構成を概略的に示す図であり、図２は基板洗浄装置の処理槽を示す上面図であり、図３および図４は洗浄液中における超音波の伝播作用を説明するための図である。
【００２８】
図１に示すように、本実施の形態における基板洗浄装置１０は、洗浄槽（ＤＩＰ槽）１２と、洗浄槽１２内に洗浄液を供給する洗浄液供給設備４０と、被処理ウエハ（被処理基板）Ｗを保持する保持部材（ウエハボートとも呼ぶ）２０と、洗浄槽１２内の洗浄液に超音波を発生させる超音波発生装置３０と、洗浄液供給設備４０に接続された制御装置１８と、を備えている。このような基板洗浄装置１０は、洗浄槽１２内に貯留された洗浄液に被処理ウエハＷを浸漬した状態で洗浄液に超音波を発生させることにより、被処理ウエハＷを超音波洗浄する装置である。
【００２９】
まず、洗浄液供給設備４０について詳述する。図１に示すように洗浄液供給設備４０は、洗浄槽１２に接続され、第１洗浄液を洗浄槽１２内に供給する第１供給管５０と、洗浄槽１２に接続され、第２洗浄液を洗浄槽１２内に供給する第２供給管６０と、第１供給管５０および第２供給管６０に接続されるとともに脱気された洗浄液（第３洗浄液）を第１供給管５０および第２供給管６０に供給する第３供給管７０と、第３供給管７０に洗浄液を供給する洗浄液源７２と、を備えている。なお、本実施の形態において、洗浄液源７２からは、純水（ＤＩＷ）が洗浄液として第３供給管７０に供給されるようになっている。
【００３０】
ここで第１洗浄液とは、洗浄液である純水に溶解（溶存）しにくいガスを、所定の溶存濃度で第３洗浄液に溶解してなるものである。この中で「溶解しにくいガス」とは、純水に溶解された状態で安定しにくいガスを指す。したがって、これらのガスが純水に溶存している場合、純水に超音波を照射すると、これらのガスに起因したキャビテーションが活発に生じる。また、キャビテーションが生じると、溶存していたこれらのガスが気泡化しやすくなる。このような「溶解しにくいガス」として、例えば、窒素、水素、酸素、不活性ガス（ヘリウム、ネオン、アルゴン、キセノン等）、および、これらの組み合わせのうちのいずれか一つを用いることができる。
【００３１】
一方、ここで第２洗浄液とは、洗浄液である純水に溶解（溶存）しやすいガスを、所定の溶存濃度で第２洗浄液に溶解してなるものである。この中で「溶解しやすいガス」とは、純水に溶解された状態で安定しやすいガスを指す。したがって、これらのガスが純水に溶存している場合、純水に超音波を照射しても、これらのガスに起因したキャビテーションは生じにくい。また、キャビテーションも生じにくいので、溶存していたこれらのガスは気泡化しにくい。このような「溶解しやすいガス」として、例えば、二酸化炭素を用いることができる。
【００３２】
図１に示すように、洗浄液源７２に第３供給管７０の上流側の端部が接続されている。一方、第３供給管の下流側の端部は、分岐管４３を介して、第１供給管５０の上流側の端部および第２供給管６０の上流側の端部に接続されている。また、第３供給管７０には、第３供給管７０内を流れる洗浄液を脱気する脱気装置７５が設けられている。このような構成により、洗浄液源７２から第３供給管７０に送り込まれた洗浄液（純水）が脱気装置７５によって脱気され、脱気された洗浄液（第３洗浄液）が生成される。生成された第３洗浄液は、分岐管４３を介し、第１供給管５０および第２供給管６０に供給される。
【００３３】
ここで、脱気装置７５としては、膜脱気や真空脱気等の原理を用いた種々の公知の脱気装置を採用することができる。そして、脱気装置７５の出力と、各出力で洗浄液から脱気させることができるガスの量の程度（つまり、各出力における溶存濃度の低下量）と、の関係を予め把握しておき、当該把握された関係に基づき目標とする脱気量に応じて脱気装置７５の出力を決定し、当該出力で脱気装置７５を稼働させることにより、脱気された洗浄液（第３洗浄液）を得ることができる。この脱気装置７５は制御装置１８に接続され、制御装置１８によってその動作が制御されるようになっている。
【００３４】
なお、本実施の形態において、第３洗浄液の溶存ガス濃度は０ｐｐｍに設定されている。このような場合には、前記把握された関係に基づいて決定される出力よりも多少高めに脱気装置の出力を設定しておくことにより、比較的に容易かつ安定して、第３洗浄液の溶存ガス濃度を予定された溶存ガス濃度（０ｐｐｍ）に設定することができる。
【００３５】
ところで、本願で用いる溶存ガス濃度は「ｐｐｍ」を単位として少数点以下を四捨五入した値で判断することとする。例えば、本願で用いる「０ｐｐｍ」とは、小数点以下第１位を四捨五入すると０ｐｐｍとなる溶存ガス濃度、すなわち、０．５ｐｐｍ未満の溶存ガス濃度を含むものとする。
【００３６】
次に、洗浄液供給設備４０の分岐管４３以降における構成について詳述する。
【００３７】
図１に示すように、第１供給管５０および第２供給管６０には、各供給管５０，６０を開閉する開閉弁５４，６４と、各供給管５０，６０中を流れる洗浄液の流量を調節し得るフローメータ５２，６２と、が設けられている。各フローメータ５２，６２は制御装置１８に接続されている。そして、第１供給管５０内を流れる洗浄液の流量および第２供給管６０内を流れる洗浄液の流量は、各フローメータ５２，６２を介し、制御装置１８によって制御され得る。
【００３８】
また、第１供給管５０には、第１供給管５０内を流れる洗浄液に溶解しにくいガスを溶解させる第１溶解装置５５が取り付けられている。第１溶解装置５５には、溶解しにくいガスを供給する第１ガス源５５ａが接続されている。本実施の形態においては、溶解しにくいガスとして窒素が、第１ガス源５５ａから第１溶解装置５５へ供給されるようになっている。このような構成により、第３供給管７０から第１供給管５０に送り込まれた第３洗浄液に第１溶解装置５５を用いて窒素が溶解させられ、脱気された洗浄液（第３洗浄液）から第１洗浄液が生成される。
【００３９】
同様に、第２供給管６０には、第２供給管６０内を流れる洗浄液に溶解しやすいガスを溶解させる第２溶解装置６５が取り付けられている。第２溶解装置６５には、溶解しやすいガスを供給する第２ガス源６５ａが接続されている。本実施の形態においては、溶解しやすいガスとして二酸化炭素が、第２ガス源６５ａから第２溶解装置６５へ供給されるようになっている。このような構成により、第３供給管７０から第２供給管６０に送り込まれた第３洗浄液に第２溶解装置６５を用いて二酸化炭素が溶解させられ、脱気された洗浄液（第３洗浄液）から第２洗浄液が生成される。
【００４０】
ここで、第１および第２溶解装置５５，６５としては、上述した脱気装置７５と同様に、種々の公知の溶解装置を用いることができる。そして、溶解装置５５，６５の出力と、各出力で洗浄液が溶解させることができるガス量の程度（つまり、各出力における溶存濃度の上昇量）と、の関係を予め把握しておき、当該把握された関係に基づき溶解装置５５，６５の出力を決定し、当該出力で溶解装置５５，６５を稼働させることにより、所望の溶存ガス濃度でガスが溶解した第１および第２洗浄液を得ることができる。なお、第１溶解装置５５および第２溶解装置６５はそれぞれ制御装置１８に接続され、制御装置１８によってその動作がそれぞれ制御されるようになっている。
【００４１】
また、図１に示すように、第１供給管５０および第２供給管６０には温調機構５８，６８が設けられている。この温調機構５８，６８によって、第１供給管５０内を流れる第１洗浄液の温度および第２供給管６０内を流れる第２洗浄液の温度がそれぞれ所望の温度範囲内に調節される。なお、後述する理由から洗浄槽１２内における気泡の発生を抑制することを目的として、洗浄液の温度は低い方が有利であり、後述の実施例での実績に基づいて２８℃以下とすることが好ましい。
【００４２】
さらに、図１および図２に示すように、第１供給管５０の洗浄槽１２側の下流側の端部には、２つの第１洗浄用ノズル５６が洗浄槽１２の対向する壁面に沿って設けられている。同様に、第２供給管６０の洗浄槽１２側の下流側の端部には、２つの第２洗浄用ノズル６６が洗浄槽１２の対向する壁面に沿って設けられている。なお、図２には第１洗浄液用ノズル５６のみが図示されているが、第２洗浄液用ノズル６６も、図示された第１洗浄液用ノズル５６と同様の構成となっている。
【００４３】
第１洗浄用ノズル５６および第２洗浄用ノズル６６は洗浄槽１２の壁面に沿って細長状に延びる筒状の部材からなっている。そして、この筒状部材には、その長手方向に沿い一定の間隔を空けて配置された多数のノズル孔５６ａ，６６ａが設けられている。ノズル孔５６ａ，６６ａの配置位置は、後述するように、保持部材２０によって保持された被処理ウエハＷの配置位置に基づき、決定されている。図１に示すように、本実施の形態において、第１洗浄用ノズル５６は第２洗浄用ノズル６６の上方に配置されている。ただし、これに限られず、第２洗浄用ノズル６６が第１洗浄用ノズル５６の上方に配置されていてもよいし、あるいは、後に変形例として説明するよう、第１洗浄液と第２洗浄液とを混合した後、同一のノズルによって洗浄槽１２内に供給するようにしてもよい。
【００４４】
次に、洗浄液供給設備４０から第１洗浄液および第２洗浄液を受ける洗浄槽１２について説明する。洗浄槽１２は、図１および図２に示すように略直方体の輪郭を有している。洗浄槽１２には、後述するようにウエハＷを出し入れするための上方開口が形成されている。また、洗浄槽１２の底面には、貯留した洗浄液を排出するための排出管１３が設けられている。
【００４５】
また、図１に示すように、洗浄槽１２の上方開口を取り囲むようにして、外槽１５が設けられている。この外槽１５は、洗浄槽１２の上方開口からあふれ出た洗浄液を回収するようになっている。洗浄槽１２と同様に、外槽１５にも回収した洗浄液を排出するための排出管１６が設けられている。
【００４６】
このような洗浄槽１２および外槽１５は、例えば、耐薬品性に富んだ石英等を用いて形成される。また、洗浄槽１２および外槽１５の排出管１３，１６から排出された洗浄液は、そのまま廃棄されてもよいし、循環再利用されるようにしてもよい。
【００４７】
次に、ウエハＷを保持する保持部材２０について説明する。図１および図２に示すように、保持部材２０は、略水平方向に延びる４本の棒状部材２２と、４本の棒状部材２２を片側から片持支持する基部２４と、を有している。棒状保持部材２２は、一度に洗浄処理される複数のウエハＷ、例えば５０枚のウエハＷを下方から支持するようになっている。このため、各棒状部材２２には、その長手方向に沿い一定間隔を空けて配列された溝（図示せず）が形成されている。ウエハ２０は、この溝に係合し、各ウエハＷの板面が棒状部材の延びる方向と略直交するようにして、すなわち、各ウエハＷの板面が垂直方向に沿うようにして、保持部材２０によって保持されるようになる（図１参照）。
【００４８】
ところで、図２から理解できるように、上述した第１洗浄液用ノズル５６および第２洗浄液用ノズル６６のノズル孔５６ａ，６６ａの配置ピッチは、保持部材２０に保持されたウエハＷの配置ピッチと略同一となっている。また、上述した第１洗浄液用ノズル５６および第２洗浄液用ノズル６６の多数のノズル孔５６ａ，６６ａは、保持部材２０に保持されたウエハＷ間に洗浄液を吐出することができるよう、配列されている。
【００４９】
一方、保持部材２０の基部２４は、図示しない昇降機構に連結されている。この昇降機構によってウエハＷを保持した保持部材２０を降下させることにより、洗浄槽１２に貯留された洗浄液中にウエハＷを浸漬することができる。なお、昇降機構は制御装置１８に接続されており、制御装置１８によって洗浄液へのウエハＷの浸漬が制御されるようになっている。
【００５０】
次に、超音波発生装置３０について説明する。図１に示すように、超音波発生装置３０は、洗浄槽１２の底部外面に取り付けられた振動子３８と、振動子３８を駆動するための高周波駆動電源３２と、高周波駆動電源３２に接続された超音波発振器３４と、を有している。本実施の形態においては、複数の振動子３８が設けられており、各振動子３８が洗浄槽１２の底部外面を部分的に占めるよう配列されている。また、図１に示すように、超音波発生装置３０は超音波発振器３４および各振動子３８に接続された駆動切換機構３６をさらに有している。この駆動切換機構３６によって、複数の振動子３８を全体駆動することと、一つまたは二以上の振動子３８を個別的に駆動することと、のいずれもが可能となっている。
【００５１】
振動子３８が駆動されて振動すると、洗浄槽１２の底部を介し、洗浄槽１２内に貯留された洗浄液に超音波が伝播し、これにより、洗浄槽１２内の洗浄液に超音波が発生させられる。なお、超音波発生装置３０は制御装置１８に接続されており、制御装置１８によって洗浄液への超音波の付与が制御されるようになっている。
【００５２】
次に、制御装置１８について説明する。上述したように、制御装置１８は、基板洗浄装置１０の各構成要素に接続され、各構成要素の動作を制御するようになっている。本実施の形態において、制御装置１８はコンピュータを含み、このコンピュータが記録媒体１９に予め記憶されたプログラムを実行することによって、基板洗浄装置１０を用いた被処理ウエハＷの洗浄が実行されるようになっている。
【００５３】
次に、このような構成からなる基板洗浄装置１０を用いたウエハＷの洗浄方法の一例について説明する。
【００５４】
まず、洗浄液源７２から第３供給管７０に純水が洗浄液として供給される。第３供給管７０を流れる洗浄液は脱気装置７５によって脱気され、小数点以下を四捨五入すると溶存ガス濃度が０％である第３洗浄液が生成される。その後、溶存ガス濃度が０ｐｐｍである第３洗浄液は、分岐管４３を介し、一部が第１供給管５０に流れ込み、残りは第２供給管６０に流れ込む。
【００５５】
第１供給管５０に流れ込む第３洗浄液は、第１溶解装置５５によって、溶解しにくいガスとしての窒素を溶解させられる。このようにして、第３洗浄液から、所定の濃度で窒素が溶解した第１洗浄液が得られる。本実施の形態においては、洗浄槽１２内における洗浄液の溶存窒素濃度が１４ｐｐｍとなるよう、第１供給管５０から洗浄槽１２へ流れる第１洗浄液の流量および第２供給管６０から洗浄槽１２へ流れる第２洗浄液の流量を考慮し、第１洗浄液への窒素の溶解量が決定される。第１洗浄液の供給量は、制御装置１８が予め設定されたプログラムに従ってフローメータ５２の開度を調節することにより、決定される。また、制御装置１８は、予め設定されたプログラムに従って温調装置５８を制御する。この結果、洗浄槽１２には、所定の温度を有する第１洗浄液が所定の濃度（ｐｐｍ）および供給量（ｌ／ｍｉｎ）で供給されるようになる。
【００５６】
同様に、第２供給管６０に流れ込む第３洗浄液は、第２溶解装置６５によって、溶解しやすいガスとしての二酸化炭素を溶解させられる。このようにして、第３洗浄液から、所定の濃度で二酸化炭素が溶解した第２洗浄液が得られる。本実施の形態においては、洗浄槽１２内における洗浄液の溶存二酸化炭素濃度が３３０ｐｐｍとなるよう、第１供給管５０から洗浄槽１２へ流れる第１洗浄液の流量および第２供給管６０から洗浄槽１２へ流れる第２洗浄液の流量を考慮し、第２洗浄液への二酸化炭素の溶解量が決定される。第２洗浄液の供給量は、制御装置１８が予め設定されたプログラムに従ってフローメータ６２の開度を調節することにより、決定される。また、制御装置１８は、予め設定されたプログラムに従って温調装置６８を制御する。この結果、洗浄槽１２には、所定の温度を有する第２洗浄液が所定の濃度（ｐｐｍ）および供給量（ｌ／ｍｉｎ）で供給されるようになる。
【００５７】
以上のようにして、洗浄槽１２内に、窒素と二酸化炭素とがそれぞれ所定の溶存ガス濃度で溶存している洗浄液が貯留される。
【００５８】
次に、所定枚（例えば５０枚）の被処理ウエハＷを保持した保持部材２０が降下して、洗浄槽１２内の洗浄液中に被処理ウエハＷが浸漬される。
【００５９】
その後、制御装置１８は、超音波発生装置３０を作動させ、洗浄槽１２内の洗浄液に超音波を発生させる。これにより、洗浄槽１２内に浸漬しているウエハＷは超音波洗浄（メガソニック処理）されることになる。この結果、ウエハＷの表面に付着しているパーティクル（汚れ等）が除去される。
【００６０】
本実施の形態においては、この工程中、第１供給管５０から洗浄槽１２内へ第１洗浄液が供給され、第２供給管６０から洗浄槽１２内へ第２洗浄液が供給され続けている。図１および図２に示すように、第１洗浄液は、保持部材２０に保持された２枚のウエハＷの間に向け斜め上方に吐出される。同様に、第２洗浄液も、保持部材２０に保持された２枚のウエハＷの間に向け斜め上方に吐出される。したがって、このような第１洗浄液および第２洗浄液の吐出により、ウエハＷから除去されたパーティクルは洗浄槽１２内の洗浄液の液面まで浮かび上がるように促進され、さらに、洗浄槽１２から外槽１５にあふれ出るように促進される。これにより、いったんウエハＷから除去されたパーティクルがウエハＷの他の部分に再付着してしまうことを防止することができる。ただし、この工程中に、洗浄槽１２内へ洗浄液を供給し続けることは必須ではなく、洗浄液の供給時間を制限してもよいし、また、洗浄液をまったく供給しないようにしてもよい。
【００６１】
このような本実施の形態によれば、後述の実施例からも明らかになるように、高い除去効率でパーティクルを除去することができるとともに、配線パターンへのダメージを大幅に抑制することができる。このような現象が生じるメカニズムは明らかではないが、主に図３および図４を用い、その一要因と考えられ得るメカニズムについて説明する。ただし、本件発明は以下のメカニズムの限定されるものではない。
【００６２】
本件発明者らが鋭意研究を重ねたところ、後述する実験結果が示すように（実施例参照）、（１）大量の気泡の発生はパーティクルの除去を妨げ、（２）洗浄液中に溶存したガスが配線パターンへのダメージを効果的に抑制する、ことが見出された。そして、本実施の形態においては、超音波洗浄工程において、洗浄液には、洗浄液に溶解しにくいガス（窒素）と、洗浄液に溶解しやすいガス（二酸化炭素）とが、洗浄槽１２内の洗浄液に溶解している。
【００６３】
超音波が洗浄液に照射されて洗浄液中の圧力が変動すると、洗浄液に溶解しにくいガス（洗浄液中における安定性の欠けるガス）の分子が急激に状態変化し、キャビテーションが引き起こされる。そして、このキャビテーションがウエハＷに付着したパーティクルをウエハから引き剥がす（除去する）主要因の一つであると考えられている。したがって、洗浄液に溶解しにくいガスは、パーティクルの除去効率の向上に貢献する。
【００６４】
なお、キャビテーションが生じると、急激な圧力変化にともなって洗浄液中に溶存していたガスは気泡化しやすくなる。上述したように、大量の気泡の発生はパーティクルの除去を妨げる。これは、図３に示すように、発生した気泡が、洗浄液中における超音波の伝播を妨げ、超音波がウエハＷの板面上に行き渡らなくなる、からであると推定される。つまり、溶解しにくいガスを洗浄液中に溶解させ過ぎると、ウエハ中においてパーティクルが除去される領域が片寄るとともに、除去効率を低下させてしまう虞がある。
【００６５】
その一方で、超音波が洗浄液に照射されて洗浄液中の圧力が変動しても、洗浄液に溶解しやすいガス（洗浄液中において安定性したガス）の分子は状態変化しない。すなわち、溶解しやすいガスは、キャビテーションを引き起こすことがなく、これにともなって、気泡化する可能性も少なくなる。したがって、洗浄液中に溶存している溶解しやすいガスは超音波の減衰の原因とはならず、図４に示すように、超音波は洗浄槽１２内に広がり渡る。ところで、上述したように、洗浄液中に溶存したガスは配線パターンへのダメージを効果的に抑制する。これは、洗浄液中に溶存したガスが、キャビテーションによって生ずる衝撃波を吸収し、この結果、衝撃波に起因した配線パターンのダメージを防止することができる、からであると推定される。すなわち、溶解しやすいガスは、気泡化して超音波の伝播を妨げることなく、配線パターンのダメージを効果的に抑制することができる。
【００６６】
このような洗浄液に溶解しにくいガスの作用および洗浄液に溶解しやすいガスの作用により、本実施の形態においては、ウエハＷに形成された配線パターンのダメージを大幅に抑制しながら、ウエハＷからパーティクルを高い除去効率で除去することができる。
【００６７】
以上のような洗浄槽１２内の洗浄液に超音波を発生させる超音波洗浄工程は、例えば５分程度、継続する。その後、超音波発生装置３０による超音波の照射が停止し、超音波洗浄工程が終了する。
【００６８】
ウエハＷに対する超音波洗浄が終了すると、保持部材２０部材が上昇し、ウエハが洗浄槽１２内から搬出される。以上のようにして被処理ウエハＷに対する一連の洗浄工程が終了する。
【００６９】
以上のような本実施の形態によれば、洗浄槽１２内の洗浄液に超音波を発生させる際に、洗浄液に溶解しやすいガスと洗浄液に溶解しにくいガスとが洗浄槽１２内の洗浄液に溶解している。洗浄液中に溶存する溶解しやすいガスは、キャビテーションを活発に生じさせる。このキャビテーションにより、パーティクルをウエハＷから高い除去効率で除去することができる。その一方で、洗浄液中に溶存する溶解しやすいガスは、キャビテーションを発生させにくく、これにともない気泡化しにくい。そして、溶解しやすいガスは、洗浄液中に溶存したまま、キャビテーションに起因して伝播する衝撃波を吸収する。したがって、ウエハＷに形成されたパターンの損傷を防止することができる。これらにより、ウエハＷの配線パターンのダメージを大幅に抑制しながら、ウエハＷからパーティクルを高い除去効率で除去することができる。
【００７０】
上述した実施の形態に関し、本発明の要旨の範囲内で種々の変更が可能である。以下、変形例の一例について説明する。
【００７１】
上述した実施の形態において、洗浄液として純水を用い、被処理ウエハＷを超音波洗浄する例を示したが、これに限られない。洗浄液として薬液、例えばＳＣ１（アンモニア過水：ＮＨ4ＯＨ／Ｈ2Ｏ2／Ｈ2Ｏ）を用い、被処理ウエハＷを超音波洗浄するようにしてもよい。また、薬液を用いて洗浄する場合、薬液による洗浄処理後に、純水を用いた濯ぎ洗浄処理が必要となる。この純水を用いた濯ぎ洗浄処理として、上述の純水を用いた基板洗浄方法を採用することもできる。
【００７２】
また、上述した実施の形態において、第１洗浄液と第２洗浄液とが別個の供給管５０，６０を介して、洗浄槽１２内に供給される例を示したがこれに限られない。例えば、図５に示すように、第１供給管５０と第２供給管６０とに接続された混合供給管８０をさらに設け、第１洗浄液と第２洗浄液とを混合して洗浄槽１２に供給し得るようにしてもよい。図５に示す例においては、第１供給管５０および第２供給管６０は、ミキシングバルブ８２を介し、混合供給管８０に連結されている。また、図示する例においては、混合供給管８０に温調機構８８が設けられており、第１供給管５０および第２供給管６０には温調機構が設けられていない。この温調機構８８によって、混合供給管８０から洗浄槽１２内へ供給される洗浄液の温度が調節される。
【００７３】
なお、図５に示す変形例は混合供給管８０およびミキシングバルブ８２をさらに設けたこと、並びに、温調機構の配置位置が異なるのみであり、他は図１乃至図４に示す実施の形態と略同一である。図５において、図１乃至図４に示す実施の形態と同一部分には同一符号を付すとともに、重複する詳細な説明は省略する。
【００７４】
あるいは、図１に二点鎖線で示すように、第１供給管５０および第２供給管６０は直列に接続されているようにしてもよい。言い換えると、第１供給管５０から第２供給管６０へ第１洗浄液が流れ込み、そして、この洗浄液に溶解しやすいガスが溶解させられた後、溶解しやすいガスと溶解しにくいガスとの両方が溶解した洗浄液が洗浄槽１２に供給されるようにしてもよいし、あるいは、第２供給管６０から第１供給管５０へ第２洗浄液が流れ込み、そして、この洗浄液に溶解しにくいガスが溶解させられた後、溶解しやすいガスと溶解しにくいガスとの両方が溶解した洗浄液が洗浄槽１２に供給されるようにしてもよい。
さらに、上述した実施の形態において、各洗浄液の溶存ガス濃度は例示に過ぎず、種々変更することが可能である。
【００７５】
ところで、上述のように、基板洗浄装置１０はコンピュータを含む制御装置１８を備えている。この制御装置１８により、基板洗浄装置１０の各構成要素が動作させられ、被処理ウエハＷの洗浄が実行されるようになっている。そして、基板洗浄装置１０を用いたウエハＷの洗浄を実施するために、制御装置１８のコンピュータによって実行されるプログラムも本件の対象である。また、当該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体１９も、本件の対象である。ここで、記録媒体１９とは、フロッピーディスク（フレキシブルディスク）やハードディスクドライブ等の単体として認識することができるものも含む。
【００７６】
なお、以上の説明においては、本発明による基板洗浄方法、基板洗浄装置、プログラム、および記録媒体を、ウエハＷの洗浄処理に適用した例を示しているが、これに限られず、ＬＣＤ基板やＣＤ基板等の洗浄処理に適用することも可能である。
【実施例】
【００７７】
実施例により本発明をさらに詳しく説明するため、以下に説明する二つの実験を行った。【００７８】
〔実験１〕
異なる溶存ガス濃度で窒素が溶解した洗浄液を洗浄槽に貯留し、洗浄槽内の洗浄液中に試験用ウエハを浸漬して洗浄液に超音波を発生させた。本実験に用いられる洗浄液は、溶存ガス濃度が０ｐｐｍとなるまで脱気し、その後、異なる溶存ガス濃度で窒素を当該洗浄液中に溶解させた。つまり、洗浄槽内の洗浄液には、ガスとして窒素のみが溶存している。実験は、窒素の溶存濃度を８ｐｐｍ、１０ｐｐｍ、１２ｐｐｍ、１４ｐｐｍ、および１６ｐｐｍの五つに設定して、行われた。【００７９】
溶存ガス濃度以外の条件は、ウエハの超音波洗浄に用いられている一般的な条件とした。例えば、超音波を発生させている時間は１０分とした。実験で用いられた試験用ウエハには、４０００個のパーティクルを予めむらなく均一に付着させておいた。また、図１および図２に示されているように、複数のウエハを収容し得り、下方側部に洗浄液を供給するための洗浄用ノズルが設けられた洗浄槽を、本実験において用いた。【００８０】
実験結果を表１、図６、および図７に示す。表１および図６は、溶存ガス濃度と、各溶存ガス濃度でのパーティクル除去効率（＝（１−（超音波洗浄後に試験用ウエハに残存していたパーティクルの数）／４０００）×１００（％））と、の関係を示している。また、超音波洗浄後の試験用ウエハを観察し、試験用ウエハ中のパーティクルが高い除去効率で除去されていた領域を調査した。図７には、溶存窒素濃度が１４ｐｐｍの場合と、１６ｐｐｍの場合と、におけるウエハの観察結果が示されている。図７において、斜線部分が、高い除去効率でパーティクルが除去されていると視認された領域である。また、図７の斜線部における斜線の密度は、視認された当該部分での除去効率に略比例している。なお、図７の紙面における試験用ウエハの配置は、洗浄槽内での試験用ウエハの配置に対応している。つまり、図７の紙面における試験用ウエハの下側部分は、超音波洗浄中に洗浄槽内の下側（超音波発生装置の振動子側）に配置されていた部分となっている。
【表１】
2008050832.tif 000003
表１および図６から理解できるように、溶存ガス濃度が１４ｐｐｍの場合に、パーティクルを最も高い除去効率で除去することができた。また、溶存ガス濃度が８ｐｐｍから１４ｐｐｍまで上昇するにつれて、パーティクル除去効率も向上（上昇）していった。【００８１】
また、洗浄槽内における気泡の発生を観察したところ、溶存ガス濃度が上昇するにつれて、洗浄槽内における気泡の発生量が上昇していった。特に、溶存ガス濃度が１４ｐｐｍの場合および１６ｐｐｍの場合に、気泡の発生が活発であった。図７に示すように、溶存ガス濃度が１４ｐｐｍの場合および１６ｐｐｍの場合、試験用ウエハの上側においてパーティクルの除去効率が低下していた。パーティクルの除去効率が低下している領域（図７における無地の領域）は、溶存ガス濃度が１４ｐｐｍの場合よりも１６ｐｐｍの場合の方が、広くなっていた。その一方で、高い除去効率でパーティクルが除去されていると視認された領域同士を比較すると、溶存ガス濃度が１４ｐｐｍの場合よりも１６ｐｐｍの場合の方が高い除去効率でパーティクルが除去されていた。【００８２】
これらの結果から、気泡が洗浄液中での超音波の伝播を吸収し、この結果、大量の気泡の発生はパーティクル除去効率の向上を阻害する、と推察される。【００８３】
〔実験２〕
窒素の溶存ガス濃度が１４ｐｐｍであるとともに二酸化炭素の溶存ガス濃度が異なる値となっている洗浄液を洗浄槽に貯留し、洗浄槽内の洗浄液中に試験用ウエハを浸漬して洗浄液に超音波を発生させた。本実験に用いられる洗浄液は、溶存ガス濃度が０ｐｐｍとなるまで脱気し、その後、窒素の溶存ガス濃度を１４ｐｐｍに調整するとともに二酸化炭素の溶存ガス濃度を調整した。つまり、洗浄槽内の洗浄液には、ガスとして窒素と二酸化炭素のみが溶存している。実験は、二酸化炭素の溶存濃度を０ｐｐｍ（比較例）、３３０ｐｐｍ（実施例）に設定して、行われた。超音波洗浄は４分間行った。洗浄液として純水を用いた。超音波の出力は９６Ｗとした。また、試験用ウエハは、実験１と同様に、４０００個のパーティクルを予めむらなく均一に付着させられたものであって、さらにダメージ評価用の突部が略１０００億個形成されたものを用いた。【００８４】
実験結果を表２に示す。表２は、二酸化炭素の溶存ガス濃度と、各溶存ガス濃度でのパーティクル除去効率（＝（１−（超音波洗浄後に試験用ウエハに残存していたパーティクルの数）／４０００）×１００（％））と、の関係を示している。また、表２は、二酸化炭素の溶存ガス濃度と、各溶存ガス濃度での配線パターンのダメージ数量（＝（超音波洗浄後に倒れていた試験用ウエハの突部の数量））と、の関係を示している。
【表２】
2008050832.tif 000004
二酸化炭素が洗浄液に溶解している場合、配線パターンのダメージ数量が激減した。【００８５】
また、パーティクル除去効率は、二酸化炭素の溶存ガス濃度が０ｐｐｍの場合と、３３０ｐｐｍの場合とでは、略同一であった。つまり、二酸化炭素を溶存ガス濃度３３０ｐｐｍで溶解した場合、二酸化炭素が溶解していない場合と同程度のパーティクル除去作用を有するとともに、二酸化炭素が溶解していない場合に比べて飛躍的にダメージ数量を低下させることができる。【００８６】
洗浄槽内における気泡の発生を観察したところ、二酸化炭素の溶存ガス濃度が０ｐｐｍ場合と、３３０ｐｐｍの場合とでは、同程度であった。【００８７】
なお、表２の結果は、洗浄槽内の洗浄液の温度を２８℃とした場合の結果である。洗浄槽内の温度を４０℃にした場合、気泡の発生が著しく、また、パーティクル除去効率も低下した。
【図１】
2008050832.tif 000005
【図２】
2008050832.tif 000006
【図３】
2008050832.tif 000007
【図４】
2008050832.tif 000008
【図５】
2008050832.tif 000009
【図６】
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【図７】
2008050832.tif 000011
【国際調査報告】
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2008050832.tif 000013
2008050832.tif 000014
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