(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被洗浄物が付着した基板を洗浄する基板洗浄装置において、
前記基板を収容する収容体と、
該収容体の内部を減圧する真空ポンプと、
洗浄剤を収容する複数の洗浄剤収容部と、
前記洗浄剤収容部から前記収容体へ前記洗浄剤を供給する複数の供給路と、
前記供給路を通じて供給された洗浄剤の洗浄剤分子が複数集合してなるクラスターを前記基板に対して各別に噴射する複数の並設されたノズルと、
前記ノズルに並設されており、前記洗浄剤分子のクラスターを噴射することによって除去された被洗浄物を吸引する複数の吸引部と、
前記基板、前記複数のノズル及び前記複数の吸引部を、被洗浄物が付着した基板の面に沿って相対移動させる手段と
を備えることを特徴とする基板洗浄装置。
【請求項２】
前記洗浄剤分子のクラスターを噴射することによって除去された被洗浄物を外部へ搬送する搬送ガスを基板に送出する手段を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３】
前記ノズルの噴射口断面は線状であることを特徴とする請求項１又は２に記載の基板洗浄装置。
【請求項４】
前記洗浄剤の噴射方向が前記基板の非法線方向になるように複数の前記ノズルを支持する支持部材を備える
ことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか一つに記載の基板洗浄装置。
【請求項５】
前記洗浄剤分子は、
有機溶媒、フッ化水素、塩酸、オゾン、アンモニア過酸化水素、水、イソプロピルアルコール、窒素及びアルゴンからなる群より選択される物質の分子である
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載の基板洗浄装置。
【請求項６】
被洗浄物が付着した基板を洗浄する基板洗浄方法において、
前記基板を収容した収容体の内部を減圧させる工程と、
洗浄剤分子が複数集合してなるクラスターを複数の並設されたノズルから前記基板に噴射する工程と、
前記洗浄剤分子のクラスターを噴射することによって除去された被洗浄物を、前記ノズルに並設された複数の吸引部によって吸引する工程と、
クラスターの噴射箇所を変更する工程と
を有し、
前記複数のノズルに供給される洗浄剤はそれぞれ異なる
ことを特徴とする基板洗浄方法。
【請求項７】
前記洗浄剤分子のクラスターを噴射することによって除去された被洗浄物を外部へ搬送する搬送ガスを基板に送出する工程を有することを特徴とする請求項６に記載の基板洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被洗浄物が付着した基板を洗浄する基板洗浄装置及び基板洗浄方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種基板処理工程後のウェハ洗浄には、水をベースとしたウェット洗浄が採用されている。特許文献１には、ウェハを回転させる回転機構と、ウェハに洗浄液をライン状に吐出するライン状吐出ノズルと、ライン状吐出ノズルをウェハに沿って移動させる移動機構とを備えた基板洗浄装置が開示されている。特許文献１に係る基板洗浄装置によれば、大型のウェハであっても、洗浄水によりスループットおよび洗浄能力を極めて高くして洗浄することができる。
【０００３】
一方、ウェハ表面のマイクロラフネス、基板材料の損失等によるデバイス性能の劣化を防止すべく、希釈化した洗浄剤を利用し、洗浄剤の希釈化による洗浄力の低下を物理的補助手段によって補うウェット洗浄手法が検討されている。物理的補助手段としては、超音波洗浄、２流体ジェット洗浄などが挙げられる。２流体ジェット洗浄は、純水と高圧窒素ガスとを混合して微小液滴をノズルから噴射し、該微小液滴がウェハ表面に衝突する際に発生する衝撃波を利用して汚れを除去する手法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３２５８９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のウェット洗浄手法は、ウェハ上に形成されるデバイス構造の微細化及び複雑化に伴い、以下のような技術的課題を有している。
第１の課題：超音波、２流体スプレー等の物理的補助手段を利用した場合、微細化されたデバイス構造が物理的に損傷することがある。
第２の課題：微細化されたデバイス構造が水の表面張力によって崩壊することがある。
第３の課題：ウェット洗浄後に基板を乾燥させた場合、基板表面にウォーターマークが発生し、デバイス性能の劣化及び不良を招く。
第４の課題：基板に形成された水溶性材料、例えばＬａが洗浄工程で損傷することがある。
第５の課題：基板に形成された被洗浄物以外の基板材料が洗浄によって損失することがある。
第６の課題：洗浄工程において帯電した水と、基板との間で発生した放電によって、デバイス構造が破壊されることがある。
【０００６】
なお、上述のウェット洗浄の技術的課題を回避する手法として、窒素Ｎ2 、アルゴンＡｒガスを用いた極低温エアロゾル（Ａｅｒｏｓｏｌ）照射手法が提案されている。しかし、洗浄が可能な汚染物は限られており、多様な汚染物を除去することは困難である。
【０００７】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、異なる複数の洗浄剤分子が各別に複数集合してなるクラスターを基板に夫々噴射し、該クラスターを噴射することによって除去された被洗浄物を吸引することによって、マイクロラフネス、ウォーターマーク、基板材料損失、デバイス構造の破壊といったウェット洗浄が有する技術的課題を回避しつつ、極低温エアロゾル照射手法に比べてより多様な汚染物を基板から除去することができる基板洗浄装置及び基板洗浄方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る基板洗浄装置は、被洗浄物が付着した基板を洗浄する基板洗浄装置において、前記基板を収容する収容体と、該収容体の内部を減圧する真空ポンプと、洗浄剤を収容する複数の洗浄剤収容部と、前記洗浄剤収容部から前記収容体へ前記洗浄剤を供給する複数の供給路と、前記供給路を通じて供給された洗浄剤の洗浄剤分子が複数集合してなるクラスターを前記基板に対して各別に噴射する複数の並設されたノズルと、前記ノズルに並設されており、前記洗浄剤分子のクラスターを噴射することによって除去された被洗浄物を吸引する複数の吸引部と、前記基板、前記複数のノズル及び前記複数の吸引部を、被洗浄物が付着した基板の面に沿って相対移動させる手段とを備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る基板洗浄装置は、前記洗浄剤分子のクラスターを噴射することによって除去された被洗浄物を外部へ搬送する搬送ガスを基板に送出する手段を備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る基板洗浄装置は、前記ノズルの噴射口断面は線状であることを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る基板洗浄装置は、前記洗浄剤の噴射方向が前記基板の非法線方向になるように複数の前記ノズルを支持する支持部材を備えることを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る基板洗浄装置は、前記洗浄剤分子は、有機溶媒、フッ化水素、塩酸、オゾン、アンモニア過酸化水素、水、イソプロピルアルコール、窒素及びアルゴンからなる群より選択される物質の分子であることを特徴とする。
【００１６】
本発明に係る基板洗浄方法は、被洗浄物が付着した基板を洗浄する基板洗浄方法において、前記基板を収容した収容体の内部を減圧させる工程と、洗浄剤分子が複数集合してなるクラスターを複数の並設されたノズルから前記基板に噴射する工程と、前記洗浄剤分子のクラスターを噴射することによって除去された被洗浄物を、前記ノズルに並設された複数の吸引部によって吸引する工程と、クラスターの噴射箇所を変更する工程とを有し、前記複数のノズルに供給される洗浄剤はそれぞれ異なることを特徴とする。
【００１７】
本発明に係る基板洗浄方法は、前記洗浄剤分子のクラスターを噴射することによって除去された被洗浄物を外部へ搬送する搬送ガスを基板に送出する工程を有することを特徴とする。
【００１８】
本発明にあっては、クラスター噴射手段によって、洗浄剤分子が複数集合してなるクラスターを基板に噴射しながら、基板を走査する。洗浄剤のクラスターが基板表面に到達すると、洗浄剤分子が液体に近い高密度状態で基板表面に広がると考えられており、液相の洗浄剤が被洗浄物に作用するかのようにして被洗浄物を除去することが可能であると推測されている。クラスターの噴射によって除去された被洗浄物は、吸引手段によって吸引されるため、被洗浄物が基板に再付着することを抑制することができる。また、基板に噴射される洗浄剤分子のクラスターによって、極低温エアロゾル照射手法に比べてより多様な被洗浄物が除去される。
更に、水を用いた洗浄では無いため、マイクロラフネス、ウォーターマーク、基板材料損失、デバイス構造の破壊といったウェット洗浄が有していた技術的課題を回避することが可能である。
更にまた、イオンビームを照射した場合、イオン及び電子によって基板が損傷する虞があるが、洗浄剤のクラスターを基板に噴射した場合、有機溶剤分子は基板表面に沿って広がるのみであり、基板が損傷することは無い。
【００１９】
本発明にあっては、収容体の内部は真空ポンプによって減圧されている。クラスター噴射手段を構成する複数のノズルは並設されており、各ノズルは、洗浄剤収容部から供給路を通じて供給された洗浄剤を収容体内へ噴射する。ノズルから噴射された各洗浄剤は断熱膨張によって温度が低下し、クラスター化される。
【００２０】
本発明にあっては、複数の吸引部が複数の各ノズルに並設されているため、複数の洗浄剤のクラスター噴射によって除去された被洗浄物を効率的に除去することが可能である。
【００２１】
本発明にあっては、クラスター噴射手段によって、洗浄剤分子が複数集合してなるクラスターを基板に噴射しながら、基板を走査する。洗浄剤のクラスター噴射に係る作用は上述の通りである。クラスターの噴射によって除去された被洗浄物は、基板に送出された搬送ガスによって外部へ搬送されるため、被洗浄物が基板に再付着することを抑制することができる。
【００２２】
本発明にあっては、収容体の内部は真空ポンプによって減圧されている。クラスター噴射手段を構成する複数のノズルは並設されており、各ノズルは、洗浄剤収容部から供給路を通じて供給された洗浄剤を収容体内へ噴射する。ノズルから噴射された各洗浄剤は断熱膨張によって温度が低下し、クラスター化される。
【００２３】
本発明にあっては、ノズルの噴射口の断面は線状であるため、基板を効率的に洗浄することが可能である。
【００２４】
本発明にあっては、洗浄剤の噴射方向が基板の非法線方向になるようにノズルが支持部材によって支持されている。従って、クラスターを噴射させながらノズルを基板の外側へ移送させることによって、基板から除去された被洗浄物をクラスターの噴射によって吹き飛ばすことが可能である。
【００２５】
本発明にあっては、レジスト、ケイ素酸化物ＳｉＯｘ、金属系、有機物系、各種パーティクル又はイオンを除去することが可能である。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、マイクロラフネス、ウォーターマーク、基板材料損失、デバイス構造の破壊といったウェット洗浄が有する技術的課題を回避しつつ、極低温エアロゾル照射手法に比べてより多様な汚染物を基板から除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態に係る基板洗浄装置の一構成例を模式的に示した側断面図である。
【図２】図１のII−II線断面図である。
【図３】クラスター噴射ヘッドの一構成例を模式的に示した側断面図である。
【図４】第１乃至第３洗浄剤の一例を示した図表である。
【図５】基板に対するクラスター噴射と、イオンビーム照射との相異を示した説明図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る基板洗浄方法の一例を概念的に示した説明図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る基板洗浄方法の一例を概念的に示した説明図である。
【図８】本発明の実施の形態に係る基板洗浄方法の一例を概念的に示した説明図である。
【図９】本発明の実施の形態に係る基板洗浄方法の一例を概念的に示した説明図である。
【図１０】４つの洗浄剤を用いて行った基板洗浄方法の一例を概念的に示した説明図である。
【図１１】変形例１に係る基板洗浄装置の一構成例を模式的に示した側断面図である。
【図１２】変形例１に係るクラスター噴射ヘッドの一構成例を模式的に示した側断面図である。
【図１３】変形例２における、基板洗浄装置の一構成例を模式的に示した側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。本発明の実施の形態に係る基板洗浄装置は、被洗浄物が付着した基板を洗浄する装置であり、特にウェット洗浄が有する技術的課題を回避し、かつ極低温エアロゾル照射手法に比べてより多様な汚染物を基板から除去することを可能にしたものである。
【００２９】
＜基板洗浄装置＞
図１は、本発明の実施の形態に係る基板洗浄装置の一構成例を模式的に示した側断面図、図２は、図１のII−II線断面図、図３は、クラスター噴射ヘッド３の一構成例を模式的に示した側断面図である。本実施の形態に係る基板洗浄装置は、ウェハＷを収容する中空略直方体の処理室（収容体）１を備える。処理室１には、図２に示すように、処理室１内の処理空間にウェハＷを搬入及び搬出させるための搬入出口１１が設けられている。この搬入出口１１を扉体１２で閉じることにより、処理空間を密閉状態にすることができる。
【００３０】
処理室１の内部には、ウェハＷを略水平に保持するウェハ支持台２が設けられている。ウェハ支持台２は、ウェハＷが載せられるテーブル部２１を備える。テーブル部２１には、図２に示すように、上部に３個の保持部材２２が設けられ、保持部材２２をウェハＷの周縁３箇所にそれぞれ当接させてウェハＷを略水平に保持するように構成されている。テーブル部２１は、その略中央部から下方へ突出した軸部２３を備え、軸部２３の下端は処理室１に固定されている。
【００３１】
また、処理室１の上部には、異なる複数の洗浄剤分子が各別に複数集合してなるクラスターをウェハＷに夫々噴射し、クラスター噴射によって除去された被洗浄物を吸引するクラスター噴射ヘッド３が設けられている。クラスター噴射ヘッド３は、長手方向がウェハＷの直径よりも幅広に形成された棒状であり、図３に示すように、後述する第１乃至第３洗浄剤供給管３１ａ，３２ａ，３３ａを通じて供給された第１乃至第３洗浄剤をそれぞれ噴射する第１乃至第３ノズル３１ｃ，３２ｃ，３３ｃを備える。第１乃至第３ノズル３１ｃ，３２ｃ，３３ｃは、クラスター噴射ヘッド３の移送方向に並設されている。以下、第１乃至第３洗浄剤に共通の構成を説明する際、第１乃至第３洗浄剤を適宜「洗浄剤」と総称する。第１乃至第３ノズル３１ｃ，３２ｃ，３３ｃの噴射口部分３１ｅ，３２ｅ，３３ｅの断面は、図２に示すように線状であり、長手方向における噴射口の幅はウェハＷの直径以上である。処理室１が減圧されている状態で、第１乃至第３ノズル３１ｃ，３２ｃ，３３ｃから噴射された洗浄剤は断熱膨張によってクラスター化される。また、クラスター噴射ヘッド３には、第１乃至第３ノズル３１ｃ，３２ｃ，３３ｃから洗浄剤分子のクラスターを噴射することによって除去された被洗浄物をそれぞれ吸引する３つの第１乃至第３吸引部３１ｄ，３２ｄ，３３ｄが第１乃至第３ノズル３１ｃ，３２ｃ，３３ｃに並設されている。第１乃至第３吸引部３１ｄ，３２ｄ，３３ｄには、吸引管３４を介して吸引ポンプ３５が接続されている。なお、第１乃至第３ノズル３１ｃ，３２ｃ，３３ｃは、クラスター噴射手段を構成し、第１乃至第３吸引部３１ｄ，３２ｄ，３３ｄは、洗浄剤分子のクラスターを噴射することによって除去された被洗浄物を吸引する吸引手段を構成している。
【００３２】
第１乃至第３ノズル３１ｃ，３２ｃ，３３ｃは、ノズルアーム（支持部材）４２によって支持されている。ノズルアーム４２は、ウェハ支持台２に支持されたウェハＷの上方に備えられており、第１乃至第３洗浄剤の噴射方向がウェハＷの非法線方向になるようにノズルを支持する。ノズルアーム４２の基端部は、略水平に配置されたガイドレール４１に沿って移動自在に支持されている。また、ガイドレール４１に沿ってノズルアーム４２を移動させる駆動機構４３が備えられている。ガイドレール４１及び駆動機構４３によって、ノズルアーム４２に支持されたクラスター噴射ヘッド３をウェハＷの表面に沿って移送する移送機構を構成している。駆動機構４３の駆動により、ノズルアーム４２は、ウェハ支持台２に保持されたウェハＷの上方とウェハＷの周縁より外側との間で移動することができる。駆動機構４３の動作は制御部７によって制御される。なお、ガイドレール４１及び駆動機構４３は、基板及びクラスター噴射手段を、被洗浄物が付着した基板の面に沿って相対移動させる手段に対応する。
【００３３】
第１乃至第３ノズル３１ｃ，３２ｃ，３３ｃには、第１乃至第３洗浄剤を収容する第１乃至第３洗浄剤供給部５１，５２，５３にそれぞれ接続された第１乃至第３洗浄剤供給管（供給路）３１ａ，３２ａ，３３ａが接続されている。第１乃至第３洗浄剤供給管３１ａ，３２ａ，３３ａは、第１乃至第３洗浄剤供給部５１，５２，５３から処理室１へ気相状態の第１乃至第３洗浄剤を供給する供給路であり、第１乃至第３洗浄剤供給管３１ａ，３２ａ，３３ａには、それぞれ第１乃至第３開閉弁３１ｂ、３２ｂ、３３ｂが設けられている。第１乃至第３開閉弁３１ｂ、３２ｂ、３３ｂの開閉動作は、制御部７によって制御される。
【００３４】
図４は、第１乃至第３洗浄剤の一例を示した図表である。図４に示すように、被洗浄物の種類に応じて、第１乃至第３洗浄剤を適宜選択することができる。例えば、レジストを除去するためには、第１洗浄剤に有機溶剤、第２洗浄剤に窒素Ｎ2 ガスを採用すれば良い。また、高ドーズによってクラスト層が形成されたレジストを除去するためには、第１及び第２洗浄剤に有機溶剤、第３洗浄剤に窒素Ｎ2 ガスを採用すれば良い。更に、一酸化ケイ素ＳｉＯを除去するためには、第１洗浄剤に水、第２洗浄剤にフッ化水素、第３洗浄剤にイソプロピルアルコールＩＰＡ及び窒素Ｎ2 ガスを採用すれば良い。更にまた、メタルを除去するためには、第１洗浄剤に塩酸ＨＣｌ、第２洗浄剤にオゾンＯ3 、第３洗浄剤に窒素Ｎ2 ガスを採用すれば良い。更にまた、レジスト以外の有機物を除去するためには、第１洗浄剤にオゾンＯ3 、第２洗浄剤に窒素Ｎ2 ガスを採用すれば良い。更にまた、その他のパーティクルを除去するためには、第１洗浄剤にアンモニア加水ＡＰＭ、第２洗浄剤に窒素Ｎ2 ガス、又は第１洗浄剤に窒素Ｎ2 ガス若しくはアルゴンＡｒを採用すれば良い。更にまた、フッ素Ｆ、塩素Ｃｌ、アンモニアＮＨ4 のイオンを除去するためには、第１洗浄剤に水Ｈ2 Ｏ、第２洗浄剤にイソプロピルアルコールＩＰＡ、第３洗浄剤に窒素Ｎ2 ガスを採用すれば良い。
【００３５】
複数種類の被洗浄物を除去したい場合、各被洗浄物を除去するために必要な洗浄剤が順次クラスター噴射され、また各被洗浄物に共通の洗浄剤を共通化できるように適宜選択すれば良い。例えば、レジストと、レジスト以外の有機物と、パーティクルとを除去したい場合、第１洗浄剤に有機溶剤、第２洗浄剤にオゾンＯ3 、第３洗浄剤に窒素Ｎ2 ガスを採用すれば良い。
【００３６】
更に、処理室１の適宜箇所に排気部１０が設けられ、各排気部１０には、処理室１内部を例えば約１０Ｐａに減圧する真空ポンプ６が配管６３を介して接続されている。洗浄剤のクラスター化は、洗浄剤の断熱膨張によって実現されるため、クラスター噴射ヘッド３の近傍が減圧状態にある方が好ましい。例えば、図１に示すように、クラスター噴射ヘッド３の近傍に第１の排気部１０を設け、第２及び第３の排気部１０，１０を処理室１の側壁の下部に設けると良い。真空ポンプ６は、例えば、ターボ分子ポンプ６１（ＴＭＰ：Turbo Molecular Pump）と、その前段に設けられた粗引き用のドライ真空ポンプ６６２（ＤＰ：Dry Pump）とで構成されており、真空ポンプ６の動作は制御部７によって制御されている。
【００３７】
図５は、基板に対するクラスター噴射と、イオンビーム照射との相異を示した説明図である。ここでは、アルゴン原子のイオンビーム及びクラスターを基板に照射又は噴射させた場合のアルゴン原子の挙動及び基板の状態を示したシミュレーションについて説明する。なお、洗浄剤分子のイオンビーム及びクラスターについてもアルゴン原子と同様の挙動を示すと考えられる。図５（ａ）、（ｂ）は、イオンビーム及びクラスターの照射及び噴射の前後における基板と、基板に照射されるアルゴンイオン及びアルゴンのクラスターを示している。図５（ａ）では、例えば、２０００個のアルゴン原子が集まったイオンビームが図示されている。イオンビームは、２０ｋｅＶのエネルギーを有している。従って、２０００個のアルゴン原子が集まったイオンビームを構成する個々のアルゴン原子は、１０ｅＶのエネルギーを有する。このように、高エネルギーのアルゴン原子が基板に衝突すると、図５（ｂ）に示すように、基板が物理的に損傷してしまうことが分かる。基板の損傷は、言うまでも無く、デバイスの不良及び性能の低下を招く。
【００３８】
一方、図５（ｂ）の右図には、例えば、２００００個のアルゴン原子が集まったクラスターが図示されている。クラスターも、イオンビームと同様、２０ｋｅＶのエネルギーを有している。従って、２００００個のアルゴン原子が集まったイオンビームを構成する個々のアルゴン原子は、１ｅＶのエネルギーを有する。このように、低エネルギーのアルゴン原子が基板に衝突すると、図５（ｂ）に示すように、基板を損傷すること無く、液体に近い高密度状態で基板表面に広がることが分かる。
【００３９】
以上のシミュレーション結果より、洗浄剤のクラスターをウェハＷに噴射した場合、洗浄剤分子は、ウェハＷを損傷させること無く、ウェハＷ表面に液体のような高密度状態で広がっていると考えられる。洗浄剤分子は、液体に近い状態でウェハＷ表面に広がるため、洗浄剤と、被洗浄物との反応は、液相反応に近い状態であると考えられており、洗浄剤による被洗浄物の効果的な除去を可能にしていると予想されている。
【００４０】
＜基板洗浄方法＞
次に、ウェハＷから、上述の基板洗浄装置を用いて被洗浄物を除去する方法を説明する。
図６乃至図９は、本発明の実施の形態に係る基板洗浄方法の一例を概念的に示した説明図である。図６に示すように、ウェハＷには、第１乃至第３洗浄剤によってそれぞれ洗浄が可能な３種類の被洗浄物が付着している場合を説明する。まず、制御部７は、真空ポンプ６を駆動させて、処理室１の内部を約１０Ｐａに減圧させ、駆動機構４３の動作を制御することによって、クラスター噴射ヘッド３をウェハＷの一端側（例えば、図１中左端側）へ移送する。そして、制御部７は、第１乃至第３開閉弁３１ｂ、３２ｂ、３３ｂを開状態にさせることによって、第１乃至第３洗浄剤を第１乃至第３ノズル３１ｃ，３２ｃ，３３ｃへ供給させる。次いで、制御部７は、吸引ポンプ３５を駆動させることによって、第１乃至第３洗浄剤のクラスター噴射によって除去された被洗浄物の吸引を開始する。また、制御部７は、駆動機構４３の動作を制御することによって、クラスター噴射ヘッド３をウェハＷの一端から他端側（例えば、図１中右端側）へ所定速度で移送させる。第１乃至第３ノズル３１ｃ，３２ｃ，３３ｃへ供給された第１乃至第３洗浄剤は、処理室１内のウェハＷに向けて噴射されるが、処理室１の内部が真空ポンプ６によって減圧されているため、噴射された第１乃至第３洗浄剤は、断熱膨張し、第１乃至第３洗浄剤分子が集合してなるクラスターが各別に生成される。生成された第１乃至第３洗浄剤のクラスターは、ウェハＷ表面に衝突する。
【００４１】
クラスター噴射ヘッド３が移動し、第１洗浄剤のクラスターがウェハＷに噴射された場合、図７に示すように、第１洗浄剤によって第１の被洗浄物が分解される。そして、除去された被洗浄物は、ウェハＷ上に噴射された第１洗浄剤のクラスターによって、第１吸引部３１ｄ側へ吹き飛ばされ、第１吸引部３１ｄに吸引される。クラスター噴射ヘッド３が移動し、第１洗浄剤がクラスター噴射された部位に、図８に示すように第２洗浄剤のクラスターが噴射されると、第２の被洗浄物が分解され、第２吸引部３２ｄに吸引される。更に、クラスター噴射ヘッド３が移動し、第３洗浄剤がクラスター噴射された部位に、図９に示すように第３洗浄剤のクラスターが噴射されると、第３の被洗浄物が分解され、第３吸引部３３ｄに吸引される。以上のように、第１乃至第３洗浄剤のクラスターを噴射することによって、多様な被洗浄物を除去することができる。
【００４２】
実施の形態に係る基板洗浄装置及び基板洗浄方法によれば、ウェット洗浄が有する技術的課題を回避しつつ、極低温エアロゾル照射手法に比べてより多様な汚染物を基板から除去することができる。
特に多層構造のエッチング後には、多様な洗浄対象物がウェハＷに付着しているため、本実施の形態に係る基板洗浄装置及び基板洗浄方法は有用である。
また、有機ＥＬのような多層デバイス製造装置のマスク洗浄にも適用することができる。有機ＥＬの有機蒸着方法の一つに、リニアソース方式がある。この蒸着方法は、ガラス基板にマスクを設置し、複数の有機材料を連続的に蒸着させる。マスクは繰り返し使用するため、マスク表面には複数の有機材料が堆積する。この堆積物が成膜時に剥離し、基板を汚染する事を防ぐためには、定期的なマスク洗浄もしくは交換が必要である。そこで、本実施の形態に係る基板洗浄装置を前記多層デバイス製造装置に設け、複数の有機材料の除去に対応する洗浄剤のクラスターを連続的に噴射するように構成することによって、マスク洗浄が可能となり、効率的に有機ＥＬデバイスを製造することが可能になる。
【００４３】
また、第１乃至第３ノズル３１ｃ，３２ｃ，３３ｃの移送及びクラスターの噴射によって、分解した被洗浄物を第１乃至第３吸引部３１ｄ，３２ｄ，３３ｄ側へ吹き飛ばし、吸引することができる。
【００４４】
更に、クラスター噴射ヘッド３を移送させるように構成してあるため、ウェハＷを移送させる場合に比べて、処理室１を小型化することができる。
【００４５】
なお、実施の形態では、３つのノズル及び吸引部が設けられたクラスター照射ヘッドを説明したが、２つ又は４つ以上のノズル及び吸引部をクラスター照射ヘッドに備えても良い。
【００４６】
図１０は、４つの洗浄剤を用いて行った基板洗浄方法の一例を概念的に示した説明図である。図１０（ａ）は、エッチング工程前のウェハＷを示している。ウェハＷには、絶縁層、ゲート及びレジストが順に積層され、多層構造を形成している。図１０（ｂ）は、図１０（ａ）に示したウェハをエッチングした後のウェハＷを示している。多層構造のエッチング後においては、有機系残渣、メタル系残渣、その他のパーティクルがウェハＷに付着する。そして、４つのノズル及び吸引部をクラスター照射ヘッドに備えた基板洗浄装置において、第１のノズルに有機溶剤、第２のノズルにオゾン、第３のノズルに塩酸、第４のノズルに窒素Ｎ2 ガスを供給するように構成する。まず、有機溶剤のクラスター噴射によって、有機系の被洗浄物が分解され、次にオゾンのクラスター噴射によってレジスト以外の有機物が分解される。オゾンのクラスター噴射に続いて、塩酸のクラスター噴射によってメタルも分解される。最後に窒素Ｎ2 ガスを噴射することによって、分解された被洗浄物がウェハ上から除去される。このように構成された基板処理装置によれば、レジスト、有機系残渣、メタル系残渣及びパーティクルをウェハＷから除去することができる。
【００４７】
一方、洗浄剤と、被洗浄剤との反応を促進させるべく、下記の構成部を追加しても良い。例えば、ウェハＷに電子線を照射する電子線照射部を基板洗浄装置に備えると良い。また、洗浄剤のクラスターをイオン化するイオン化手段を基板洗浄装置に備えると良い。更に、ウェハＷを加熱する加熱手段を基板洗浄装置に備えると良い。加熱手段は、例えば基板支持台に設けられたヒータ、ウェハＷに赤外線を照射する赤外線ランプ等で構成される。更にまた、洗浄剤と、被洗浄剤との反応を促進させるガスを処理室１に供給する反応促進ガス供給部を処理室１に備えると良い。
【００４８】
また、実施の形態では、１本のノズルアームに複数のノズルを設けた構成を説明したが、複数のノズルアームを備え、各ノズルアームに複数のノズルを設けるように構成しても良いし、各ノズルアームに１種類の洗浄剤を噴射するノズルを設けるように構成することもできる。
【００４９】
（変形例１）
変形例１に係る基板洗浄装置は、洗浄剤のクラスター噴射によって分解した被洗浄物を搬送する搬送ガスによって第１乃至第３吸引部へ搬送するように構成されている。変形例１に係る基板洗浄装置は、第１乃至第３ノズル及び搬送ガスに係る構成のみが上述の実施の形態と異なるため、以下では主に上記相異点について説明する。
【００５０】
図１１は、変形例１に係る基板洗浄装置の一構成例を模式的に示した側断面図、図１２は、変形例１に係るクラスター噴射ヘッド２０３の一構成例を模式的に示した側断面図である。変形例１に係る基板洗浄装置を構成するクラスター噴射ヘッド２０３の第１乃至第３ノズル２３１ｃ，２３２ｃ，２３３ｃは、洗浄剤の噴射方向がウェハＷの略法線方向になるようにノズルアーム４２によって支持されている。図１０に示すパターンが形成されたウェハＷに対して略垂直に洗浄剤をクラスター噴射した場合、斜め方向に噴射する場合に比べてより洗浄効果を上昇させることができる。
つまり、図３に示す実施形態では、ウェハＷの非法線方向に噴射するように第１乃至第３ノズル３１ｃ，３２ｃ，３３ｃが配置されているが、ウェハＷ上に形成されたパターンなどによって、局所的に洗浄剤が遮られてクラスターが衝突しない箇所が発生する虞がある。そこで、図１２に示すように、噴射方向がウェハＷの法線方向になるように第１乃至第３ノズル２３１ｃ，２３２ｃ，２３３ｃを配置することによって、局所的に洗浄ガスが遮られるのを防止して、クラスターが衝突しない箇所が発生するのを防止することができる。
【００５１】
また、処理室１の側壁の適宜箇所には、分解された被洗浄物を第１乃至第３吸引部３１ｄ，３２ｄ，３３ｄ側へ搬送するための搬送ガスをウェハＷ表面に送出するための搬送ガス送出口１３が設けられている。例えば、テーブル部２１よりも上方に設けられた排気部１０に対向する部位に搬送ガス送出口１３を設けると良い。このように構成した場合、搬送ガスがウェハＷの表面を流れ、処理室１外に排気され、分解された被洗浄物がウェハＷ表面に再付着するのを抑制することができる。排気部１０には、アルゴンガス、窒素ガス等の搬送ガスを供給する搬送ガス供給部８３に接続された搬送ガス供給管８１が接続されている。
【００５２】
搬送ガス供給部８３には、開閉弁８２が設けられている。開閉弁８２の開閉動作は、制御部７によって制御される。開閉弁８２の開閉タイミングは特に限定されないが、例えば、制御部７が第１乃至第３洗浄剤開閉弁及び開閉弁８２を交互に開閉させるように構成すると良い。第１乃至第３洗浄剤のクラスター噴射と、クラスター噴射によって分解した被洗浄物の搬送除去とを交互に行うことによって、ウェハＷに対するクラスターの噴射が搬送ガスの流れによって阻害されることを避けることができ、効果的に被洗浄物を除去することができる。もちろん、搬送ガスの流量を最適化することによって、洗浄剤のクラスター照射と、搬送ガスの送出を並行させても良い。
【００５３】
変形例１に係る基板洗浄装置及び基板洗浄方法によれば、洗浄剤をウェハＷに対して略垂直に噴射させることによって、より効果的に被洗浄物を除去することができ、また、搬送ガスをウェハＷに送出することによって、分解した被洗浄物を効果的に吸引することができる。
【００５４】
なお、変形例１では、搬送ガス送出口と、第１乃至第３吸引部との両方を備える構成を説明したが、第１乃至第３吸引部を廃し、搬送ガス送出口から送出される搬送ガスによって、被洗浄物を外部へ搬送するように構成しても良い。
【００５５】
（変形例２）
変形例２に係る基板洗浄装置は、クラスター噴射ヘッドを処理室に固定し、ウェハ側を移送させるように構成されている。変形例２に係る基板洗浄装置は、斯かる構成のみが上述の実施の形態と異なるため、以下では主に上記相異点について説明する。
【００５６】
図１３は、変形例２における、基板洗浄装置の一構成例を模式的に示した側断面図である。変形例２に係る基板洗浄装置は、クラスター噴射ヘッド３が天板の略中央部に固定された処理室３０１を備える。処理室３０１の底部には、テーブル部２１を水平方向へ移送させる駆動機構３４３が設けられている。駆動機構３４３は、少なくともウェハＷの全面をクラスター噴射ヘッド３で走査できるような範囲でテーブル部２１を移送させることができる。また、処理室３０１は、ウェハＷの全面をクラスター噴射ヘッド３で走査できるような範囲でテーブル部２１を移送させるために必要な横幅を有している。なお、駆動機構３４３は、基板及びクラスター噴射手段を、被洗浄物が付着した基板の面に沿って相対移動させる手段に対応する。
【００５７】
変形例２にあっては、クラスター噴射ヘッド３は処理室３０１の天板に固定されているため、実施の形態１に比べて、駆動機構３４３からのパーティクルでウェハＷが汚染される虞を低減することができる。
【００５８】
今回開示された実施の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。本発明の範囲は、上記した意味では無く、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００５９】
１  処理室（収容体）
２  ウェハ支持台
３  クラスター噴射ヘッド
６  真空ポンプ
７  制御部
８３  搬送ガス供給部
１３  搬送ガス送出口
３１ａ  第１洗浄剤供給管
３２ａ  第２洗浄剤供給管
３３ａ  第３洗浄剤供給管
３１ｂ  第１開閉弁
３２ｂ  第２開閉弁
３３ｂ  第３開閉弁
３１ｃ  第１ノズル（クラスター噴射手段）
３２ｃ  第２ノズル（クラスター噴射手段）
３３ｃ  第３ノズル（クラスター噴射手段）
３１ｄ  第１吸引部（吸引手段）
３２ｄ  第２吸引部（吸引手段）
３３ｄ  第３吸引部（吸引手段）
３４  吸引管
３５  吸引ポンプ
４１  ガイドレール
４２  ノズルアーム（支持部材）
４３  駆動機構
５１  第１洗浄剤供給部（洗浄剤収容部）
５２  第２洗浄剤供給部（洗浄剤収容部）
５３  第３洗浄剤供給部（洗浄剤収容部）
８１  搬送ガス供給管
８２  開閉弁
Ｗ  ウェハ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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