(57)【要約】  ガスクラスターをウエハ（Ｗ）に照射することによりウエハ（Ｗ）を洗浄する基板洗浄装置（１００）は、ウエハ（Ｗ）を収容するチャンバー（１）と、チャンバー（１）内でウエハ（Ｗ）を回転可能に支持する回転ステージ（４）と、回転ステージ（４）に支持されたウエハ（Ｗ）にガスクラスターを照射するノズル部（１３）と、ウエハ（Ｗ）上でのガスクラスターの照射位置をスキャンさせるノズル移動部材（１０）と、チャンバー（１）を排気するための排気口（３２）と、回転ステージ（４）によるウエハ（Ｗ）の回転方向と、ガスクラスターの照射位置のスキャン方向とを制御して、ウエハ（Ｗ）へのパーティクルの再付着が抑制されるようにパーティクルの飛散方向を制御する制御機構（５０）とを有する。
2017098823.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスクラスターを被処理基板に照射することにより前記被処理基板を洗浄する基板洗浄装置であって、
被処理基板を収容するチャンバーと、
前記チャンバー内で被処理基板を回転可能に支持する回転ステージと、
前記回転ステージに支持された被処理基板にガスクラスターを照射する照射部と、
被処理基板上での前記ガスクラスターの照射位置をスキャンさせる駆動部と、
前記チャンバーを排気するための排気口と、
前記回転ステージによる被処理基板の回転方向と、前記ガスクラスターの照射位置のスキャン方向とを制御して、被処理基板へのパーティクルの再付着が抑制されるようにパーティクルの飛散方向を制御する制御機構と
を有する、基板洗浄装置。
【請求項２】
前記制御機構は、パーティクルが前記排気口に導かれるように前記パーティクルの飛散方向を制御する、請求項１に記載の基板洗浄装置。
【請求項３】
ガスクラスター照射位置が前記排気口に向かうスキャン軌跡を描くことが可能なように、前記駆動部が設定されている、請求項１に記載の基板洗浄装置。
【請求項４】
前記チャンバーの内壁における、前記被処理基板からのパーティクルを含む気流が当たる部分の形状が曲面形状である、請求項１に記載の基板洗浄装置。
【請求項５】
前記排気口は、前記チャンバーの底部に設けられ、前記チャンバー内を排気するための主排気口と、前記チャンバーの前記被処理基板の上の領域の気流を上方に排出する上部排気口とを有する、請求項１に記載の基板洗浄装置。
【請求項６】
前記チャンバーに対して前記被処理基板を搬入出する搬送口を有し、前記搬送口は、その開口範囲が洗浄処理時の前記回転ステージ上の被処理基板の高さ位置からずれるように設けられる、請求項１に記載の基板洗浄装置。
【請求項７】
前記照射部と前記チャンバーの壁面の距離が、前記照射部からの気流の前記壁面への衝突速度が１００ｍ／ｓｅｃ以下になるような距離に保たれている、請求項１に記載の基板洗浄装置。
【請求項８】
前記駆動部は、前記駆動部を旋回させる旋回軸部と、前記照射部が取りつけられ、前記旋回軸部により旋回する旋回アームと、前記旋回軸部を回転させる駆動機構とを有する、請求項１に記載の基板洗浄装置。
【請求項９】
前記被処理基板の外周に配置されたリング部材をさらに有する、請求項１に記載の基板洗浄装置。
【請求項１０】
前記チャンバー内壁の前記被処理基板よりも下方位置に設けられた邪魔板をさらに有する、請求項１に記載の基板洗浄装置。
【請求項１１】
前記チャンバー内に前記排気口に向かう水平方向のサイドフローを供給するサイドフロー供給機構をさらに有する、請求項１に記載の基板洗浄装置。
【請求項１２】
前記チャンバー内にダウンフローを供給するダウンフロー供給機構をさらに有する、請求項１に記載の基板洗浄装置。
【請求項１３】
ガスクラスターを被処理基板に照射することにより前記被処理基板を洗浄する基板洗浄装置であって、
複数の被処理基板を収容するチャンバーと、
前記チャンバー内で複数の被処理基板をそれぞれ回転可能に支持する複数の回転ステージと、
前記回転ステージに支持された複数の被処理基板にそれぞれガスクラスターを照射する複数の照射部と、
被処理基板上での前記ガスクラスターの照射位置をスキャンさせる駆動部と、
前記チャンバーを排気するための排気口と、
前記各回転ステージによる被処理基板の回転方向と、前記各被処理基板における前記ガスクラスターの照射位置のスキャン方向とを制御して、前記被処理基板へのパーティクルの再付着、および前記複数の被処理基板相互間のパーティクルの干渉が抑制されるように、パーティクルの飛散方向を制御する制御機構と
を有する、基板洗浄装置。
【請求項１４】
前記制御機構は、パーティクルが前記排気口に導かれるように前記パーティクルの飛散方向を制御する、請求項１３に記載の基板洗浄装置。
【請求項１５】
ガスクラスター照射位置が前記排気口に向かうスキャン軌跡を描くことが可能なように、前記駆動部が設定されている、請求項１３に記載の基板洗浄装置。
【請求項１６】
前記チャンバーの内壁における、前記被処理基板からのパーティクルを含む気流が当たる部分の形状が曲面形状である、請求項１３に記載の基板洗浄装置。
【請求項１７】
前記排気口は、前記チャンバーの底部に設けられ、前記チャンバー内を排気するための主排気口と、前記チャンバーの前記被処理基板の上の領域の気流を上方に排出する上部排気口とを有する、請求項１３に記載の基板洗浄装置。
【請求項１８】
前記チャンバーに対して前記被処理基板を搬入出する搬送口を有し、前記搬送口は、その開口範囲が洗浄処理時の前記回転ステージ上の被処理基板の高さ位置からずれるように設けられる、請求項１３に記載の基板洗浄装置。
【請求項１９】
前記照射部と前記チャンバーの壁面の距離が、前記照射部からの気流の前記壁面への衝突速度が１００ｍ／ｓｅｃ以下になるような距離に保たれている、請求項１３に記載の基板洗浄装置。
【請求項２０】
前記駆動部は、前記駆動部を旋回させる旋回軸部と、前記照射部が取りつけられ、前記旋回軸部により旋回する旋回アームと、前記旋回軸部を回転させる駆動機構とを有する、請求項１３に記載の基板洗浄装置。
【請求項２１】
前記被処理基板の外周に配置されたリング部材をさらに有する、請求項１３に記載の基板洗浄装置。
【請求項２２】
前記チャンバー内壁の前記被処理基板よりも下方位置に設けられた邪魔板をさらに有する、請求項１３に記載の基板洗浄装置。
【請求項２３】
前記チャンバー内に前記排気口に向かう水平方向のサイドフローを供給するサイドフロー供給機構をさらに有する、請求項１３に記載の基板洗浄装置。
【請求項２４】
前記チャンバー内にダウンフローを供給するダウンフロー供給機構をさらに有する、請求項１３に記載の基板洗浄装置。
【請求項２５】
ガスクラスターを被処理基板に照射することにより前記被処理基板を洗浄する基板洗浄装置であって、
２枚の被処理基板を収容するチャンバーと、
前記チャンバー内で２枚の被処理基板をそれぞれ回転可能に支持する２つの回転ステージと、
前記回転ステージに支持された複数の被処理基板にそれぞれガスクラスターを照射する２つの照射部と、
被処理基板上での前記ガスクラスターの照射位置をスキャンさせる駆動部と、
前記チャンバーの底部に設けられ、前記チャンバー内を排気するための主排気口と
を有し、
前記主排気口は、前記２枚の被処理基板の配置位置の間に１つ設けられている、基板洗浄装置。
【請求項２６】
前記チャンバーの前記被処理基板の上の領域の気流を上方に排出する上部排気口をさらに有する、請求項２５に記載の基板洗浄装置。
【請求項２７】
ガスクラスターを被処理基板に照射することにより前記被処理基板を洗浄する基板洗浄装置であって、
２枚の被処理基板を収容するチャンバーと、
前記チャンバー内で２枚の被処理基板をそれぞれ回転可能に支持する２つの回転ステージと、
前記回転ステージに支持された複数の被処理基板にそれぞれガスクラスターを照射する２つの照射部と、
被処理基板上での前記ガスクラスターの照射位置をスキャンさせる駆動部と、
前記チャンバー内を排気するための排気口と
を有し、
前記２つの回転ステージは、２つの被処理基板がパーティクルの相互干渉が抑制可能な配置、向き、または角度になるように設定される、基板洗浄装置。
【請求項２８】
ガスクラスターを被処理基板に照射することにより前記被処理基板を洗浄する基板洗浄装置であって、
被処理基板を収容するチャンバーと、
前記チャンバー内で被処理基板を回転可能に支持する回転ステージと、
前記回転ステージに支持された被処理基板にガスクラスターを照射する照射部と、
前記照射部から被処理基板上での前記ガスクラスターの照射位置をスキャンさせる駆動部と、
前記チャンバーを排気するための排気口と
を有し、
前記チャンバーの内壁における、前記被処理基板からのパーティクルを含む気流が当たる部分の形状が曲面形状である、基板洗浄装置。
【請求項２９】
ガスクラスターを被処理基板に照射することにより前記被処理基板を洗浄する基板洗浄装置であって、
被処理基板を収容するチャンバーと、
前記チャンバー内で被処理基板を回転可能に支持する回転ステージと、
前記回転ステージに支持された被処理基板にガスクラスターを照射する照射部と、
前記照射部から被処理基板上での前記ガスクラスターの照射位置をスキャンさせる駆動部と、
前記チャンバーの底部に設けられ、前記チャンバー内を排気するための主排気口と、
前記チャンバーの前記被処理基板の上の領域の気流を上方に排出する上部排気口と
を有する、基板洗浄装置。
【請求項３０】
ガスクラスターを被処理基板に照射することにより前記被処理基板を洗浄する基板洗浄装置であって、
被処理基板を収容するチャンバーと、
前記チャンバー内で被処理基板を回転可能に支持する回転ステージと、
前記回転ステージに支持された被処理基板にガスクラスターを照射する照射部と、
前記照射部から被処理基板上での前記ガスクラスターの照射位置をスキャンさせる駆動部と、
前記チャンバー内を排気するための排気口と、
前記チャンバーに対して前記被処理基板を搬入出する搬送口と
を有し、
前記搬送口は、その開口範囲が洗浄処理時の前記回転ステージ上の被処理基板の高さ位置からずれるように設けられる、基板洗浄装置。
【請求項３１】
ガスクラスターを被処理基板に照射することにより前記被処理基板を洗浄する基板洗浄装置であって、
被処理基板を収容するチャンバーと、
前記チャンバー内で被処理基板を回転可能に支持する回転ステージと、
前記回転ステージに支持された被処理基板にガスクラスターを照射する照射部と、
前記照射部から被処理基板上での前記ガスクラスターの照射位置をスキャンさせる駆動部と、
前記チャンバー内を排気するための排気口と
を有し、
前記照射部と前記チャンバーの壁面の距離が、前記照射部からの気流の前記壁面への衝突速度が１００ｍ／ｓｅｃ以下になるような距離に保たれている、基板洗浄装置。
【請求項３２】
ガスクラスターを被処理基板に照射することにより前記被処理基板を洗浄する基板洗浄装置であって、
被処理基板を収容し、円筒状の上部と円錐状の下部を有し、底部に排気口を有するサイクロン型のチャンバーと、
前記チャンバー内で被処理基板を支持するステージと、
前記ステージに支持された被処理基板にガスクラスターを照射する照射部と、
前記被処理基板の外周に沿って円環状に設けられた整流部材と
を有し、
前記整流部材は、円周方向に複数設けられた整流板を有し、その上部が円環状のカバーリングで閉塞され、前記被処理基板の上方の気流が、前記整流板の間の空間、および前記チャンバーの壁部と前記整流部材の間の外側空間を通って前記排気口から排気される、基板洗浄装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスクラスターを照射して基板を洗浄する基板洗浄装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造工程においては、半導体基板（半導体ウエハ）へのパーティクルの付着が製品の歩留まりを左右する大きな要因の一つとなっている。このため基板に対して所定の処理を行う前または後に、基板に対してパーティクルを除去するための洗浄処理が行われている。【０００３】
半導体製造工程において、基板に付着したパーティクルを除去する技術としては、従来、２流体洗浄や、ＡｒやＮ２などを用いたエアロゾル洗浄が採用されていたが、これらの技術は、近時の半導体装置の微細化に対応することが困難である。【０００４】
そこで、微細なパターン内でも洗浄可能な装置として、ガスクラスターを用いた基板洗浄装置が注目されている（例えば特許文献１〜３等）。【０００５】
ガスクラスターは、高圧のガスを真空中に噴出し、断熱膨張によりガスを凝縮温度まで冷却することによって、ガスの原子または分子の一部がファンデルワールス力により凝集して形成されたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−０２６３２７号公報
【特許文献２】特開２０１５−０２６７４５号公報
【特許文献３】特開２０１５−０４１６４６号公報
【発明の概要】
【０００７】
しかし、このようなガスクラスターを用いた基板洗浄装置では、洗浄処理中に基板から除去されたパーティクルや一旦チャンバー壁へ付着したパーティクルが基板に再付着することが判明した。基板に付着するパーティクルの個数は極めて少ないことが要求されており、再付着するパーティクルを極力抑制することが望まれる。
【０００８】
したがって、本発明は、ガスクラスターを用いて基板洗浄する際に、基板へのパーティクルの再付着を抑制することができる基板洗浄装置を提供することを目的とする。
【０００９】
本発明の第１の観点によれば、ガスクラスターを被処理基板に照射することにより前記被処理基板を洗浄する基板洗浄装置であって、被処理基板を収容するチャンバーと、前記チャンバー内で被処理基板を回転可能に支持する回転ステージと、前記回転ステージに支持された被処理基板にガスクラスターを照射する照射部と、被処理基板上での前記ガスクラスターの照射位置をスキャンさせる駆動部と、前記チャンバーを排気するための排気口と、前記回転ステージによる被処理基板の回転方向と、前記ガスクラスターの照射位置のスキャン方向とを制御して、被処理基板へのパーティクルの再付着が抑制されるようにパーティクルの飛散方向を制御する制御機構とを有する、基板洗浄装置が提供される。
【００１０】
本発明の第２の観点によれば、ガスクラスターを被処理基板に照射することにより前記被処理基板を洗浄する基板洗浄装置であって、複数の被処理基板を収容するチャンバーと、前記チャンバー内で複数の被処理基板をそれぞれ回転可能に支持する複数の回転ステージと、前記回転ステージに支持された複数の被処理基板にそれぞれガスクラスターを照射する複数の照射部と、被処理基板上での前記ガスクラスターの照射位置をスキャンさせる駆動部と、前記チャンバーを排気するための排気口と、前記各回転ステージによる被処理基板の回転方向と、前記各被処理基板における前記ガスクラスターの照射位置のスキャン方向とを制御して、前記被処理基板へのパーティクルの再付着、および前記複数の被処理基板相互間のパーティクルの干渉が抑制されるように、パーティクルの飛散方向を制御する制御機構とを有する、基板洗浄装置が提供される。
【００１１】
上記第１および第２の観点において、前記制御機構は、パーティクルが前記排気口に導かれるように前記パーティクルの飛散方向を制御することが好ましい。また、ガスクラスター照射位置が前記排気口に向かうスキャン軌跡を描くことが可能なように、前記駆動部が設定されていることが好ましい。
【００１２】
上記第１および第２の観点において、前記チャンバーの内壁における、前記被処理基板からのパーティクルを含む気流が当たる部分の形状が曲面形状であることが好ましい。また、前記排気口は、前記チャンバーの底部に設けられ、前記チャンバー内を排気するための主排気口と、前記チャンバーの前記被処理基板の上の領域の気流を上方に排出する上部排気口とを有することが好ましい。さらに、前記チャンバーに対して前記被処理基板を搬入出する搬送口を有し、前記搬送口は、その開口範囲が洗浄処理時の前記回転ステージ上の被処理基板の高さ位置からずれるように設けられることが好ましい。さらにまた、前記照射部と前記チャンバーの壁面の距離が、前記照射部からの気流の前記壁面への衝突速度が１００ｍ／ｓｅｃ以下になるような距離に保たれていることが好ましい。
【００１３】
上記第１および第２の観点において、前記駆動部は、前記駆動部を旋回させる旋回軸部と、前記照射部が取りつけられ、前記旋回軸部により旋回する旋回アームと、前記旋回軸部を回転させる駆動機構とを有する構成とすることができる。
【００１４】
本発明の第３の観点によれば、ガスクラスターを被処理基板に照射することにより前記被処理基板を洗浄する基板洗浄装置であって、２枚の被処理基板を収容するチャンバーと、前記チャンバー内で２枚の被処理基板をそれぞれ回転可能に支持する２つの回転ステージと、前記回転ステージに支持された複数の被処理基板にそれぞれガスクラスターを照射する２つの照射部と、被処理基板上での前記ガスクラスターの照射位置をスキャンさせる駆動部と、前記チャンバーの底部に設けられ、前記チャンバー内を排気するための主排気口とを有し、前記主排気口は、前記２枚の被処理基板の配置位置の間に１つ設けられている、基板洗浄装置が提供される。
【００１５】
本発明の第４の観点によれば、ガスクラスターを被処理基板に照射することにより前記被処理基板を洗浄する基板洗浄装置であって、２枚の被処理基板を収容するチャンバーと、前記チャンバー内で２枚の被処理基板をそれぞれ回転可能に支持する２つの回転ステージと、前記回転ステージに支持された複数の被処理基板にそれぞれガスクラスターを照射する２つの照射部と、被処理基板上での前記ガスクラスターの照射位置をスキャンさせる駆動部と、前記チャンバー内を排気するための排気口とを有し、前記２つの回転ステージは、２つの被処理基板がパーティクルの相互干渉が抑制可能な配置、向き、または角度になるように設定される、基板洗浄装置が提供される。
【００１６】
本発明の第５の観点によれば、ガスクラスターを被処理基板に照射することにより前記被処理基板を洗浄する基板洗浄装置であって、被処理基板を収容するチャンバーと、前記チャンバー内で被処理基板を回転可能に支持する回転ステージと、前記回転ステージに支持された被処理基板にガスクラスターを照射する照射部と、前記照射部から被処理基板上での前記ガスクラスターの照射位置をスキャンさせる駆動部と、前記チャンバーを排気するための排気口とを有し、前記チャンバーの内壁における、前記被処理基板からのパーティクルを含む気流が当たる部分の形状が曲面形状である、基板洗浄装置が提供される。
【００１７】
本発明の第６の観点によれば、ガスクラスターを被処理基板に照射することにより前記被処理基板を洗浄する基板洗浄装置であって、被処理基板を収容するチャンバーと、前記チャンバー内で被処理基板を回転可能に支持する回転ステージと、前記回転ステージに支持された被処理基板にガスクラスターを照射する照射部と、前記照射部から被処理基板上での前記ガスクラスターの照射位置をスキャンさせる駆動部と、前記チャンバーの底部に設けられ、前記チャンバー内を排気するための主排気口と、前記チャンバーの前記被処理基板の上の領域の気流を上方に排出する上部排気口とを有する、基板洗浄装置が提供される。
【００１８】
本発明の第７の観点によれば、ガスクラスターを被処理基板に照射することにより前記被処理基板を洗浄する基板洗浄装置であって、被処理基板を収容するチャンバーと、前記チャンバー内で被処理基板を回転可能に支持する回転ステージと、前記回転ステージに支持された被処理基板にガスクラスターを照射する照射部と、前記照射部から被処理基板上での前記ガスクラスターの照射位置をスキャンさせる駆動部と、前記チャンバー内を排気するための排気口と、前記チャンバーに対して前記被処理基板を搬入出する搬送口とを有し、前記搬送口は、その開口範囲が洗浄処理時の前記回転ステージ上の被処理基板の高さ位置からずれるように設けられる、基板洗浄装置が提供される。
【００１９】
本発明の第８の観点によれば、ガスクラスターを被処理基板に照射することにより前記被処理基板を洗浄する基板洗浄装置であって、被処理基板を収容するチャンバーと、前記チャンバー内で被処理基板を回転可能に支持する回転ステージと、前記回転ステージに支持された被処理基板にガスクラスターを照射する照射部と、前記照射部から被処理基板上での前記ガスクラスターの照射位置をスキャンさせる駆動部と、前記チャンバー内を排気するための排気口とを有し、前記照射部と前記チャンバーの壁面の距離が、前記照射部からの気流の前記壁面への衝突速度が１００ｍ／ｓｅｃ以下になるような距離に保たれている、基板洗浄装置が提供される。
【００２０】
本発明の第９の観点によれば、ガスクラスターを被処理基板に照射することにより前記被処理基板を洗浄する基板洗浄装置であって、被処理基板を収容し、円筒状の上部と円錐状の下部を有し、底部に排気口を有するサイクロン型のチャンバーと、前記チャンバー内で被処理基板を支持するステージと、前記ステージに支持された被処理基板にガスクラスターを照射する照射部と、前記被処理基板の外周に沿って円環状に設けられた整流部材とを有し、前記整流部材は、円周方向に複数設けられた整流板を有し、その上部が円環状のカバーリングで閉塞され、前記被処理基板の上方の気流が、前記整流板の間の空間、および前記チャンバーの壁部と前記整流部材の間の外側空間を通って前記排気口から排気される、基板洗浄装置が提供される。
【００２１】
上記第１から第９の観点において、前記被処理基板の外周に配置されたリング部材をさらに有することが好ましい。また、前記チャンバー内壁の前記被処理基板よりも下方位置に設けられた邪魔板をさらに有することが好ましい。さらに、前記チャンバー内に前記排気口に向かう水平方向のサイドフローを供給するサイドフロー供給機構をさらに有することが好ましい。さらにまた、前記チャンバー内にダウンフローを供給するダウンフロー供給機構をさらに有することが好ましい。
【００２２】
本発明によれば、ガスクラスターを用いて基板洗浄する際に、基板へのパーティクルの再付着を抑制することができる基板洗浄装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る基板洗浄装置の一例を示す垂直断面図である。
【図２】図１の基板洗浄装置のII−II′線による水平断面図である。
【図３】図２の基板洗浄装置のIII−III′線による垂直断面図である。
【図４】回転ステージを示す平面図である。
【図５】ウエハの回路パターンのための凹部内にガスクラスターを照射した状態を模式的に示す断面図である。
【図６】洗浄対象のウエハを回転させ、ノズル部をスキャンさせながらガスクラスターを照射した場合のパーティクルの飛散方向を確認した実験およびその結果を示す図である。
【図７】ウエハの回転方向が反時計回りの場合のパーティクルの飛散方向を説明するための図である。
【図８】ウエハの回転方向が時計回りの場合のパーティクルの飛散方向を説明するための図である。
【図９】２つのウエハの間に１つの排気口を設けた場合と、２つのウエハにそれぞれ対応した排気口を設けた場合の、流体解析ソフトウェアによる流速分布のシミュレーション結果を示す図である。
【図１０】チャンバーの壁部が曲線形状で、チャンバー壁部のウエハ高さに対応する部分を外側に突出したＲ状凹部とした場合と、垂直壁部とした場合の、流体解析ソフトウェアによる流速分布のシミュレーション結果を示す図である。
【図１１】ノズル部がウエハ中心に位置する場合と、ノズル部が壁面に近いウエハ周縁部に位置する場合の流体解析ソフトウェアによる流速分布のシミュレーション結果を示す図である。
【図１２】「上方排気なし」の場合と、「上方排気あり」の場合の、チャンバー内壁からパーティクルが発生した際の流体解析ソフトウェアによるパーティクル軌跡・流速分布のシミュレーション結果を示す図である。
【図１３】「上方排気なし」の場合と、「上方排気あり」の場合の、流体解析ソフトウェアによる流速分布のシミュレーション結果を示す図である。
【図１４】ウエハの高さ位置が、搬送口の開口範囲にある場合の、流体解析ソフトウェアによる流速分布のシミュレーション結果を示す図である。
【図１５】本発明の第２の実施形態に係る基板洗浄装置の一例を示す水平断面図である。
【図１６】本発明の第３の実施形態に係る基板洗浄装置の一例を示す垂直断面図である。
【図１７】本発明の第４の実施形態に係る基板洗浄装置の一例を示す斜視図である。
【図１８】チャンバーの壁部に邪魔板を設けない場合における、ノズル部からチャンバー底部にガスクラスターが照射されることによるパーティクルを含む気流の挙動を示す図である。
【図１９】チャンバーの壁部に邪魔板を設けた場合における、ノズル部からチャンバー底部にガスクラスターが照射されることによるパーティクルを含む気流の挙動を示す図である。
【図２０】本発明の第５の実施形態に係る基板洗浄装置の一例を示す水平断面図である。
【図２１】本発明の第６の実施形態に係る基板洗浄装置の一例を示す水平断面図である。
【図２２Ａ】パーティクルの相互干渉を抑制するための好ましいウエハ姿勢の一例について説明するための図である。
【図２２Ｂ】パーティクルの相互干渉を抑制するための好ましいウエハ姿勢の他の例について説明するための図である。
【図２２Ｃ】パーティクルの相互干渉を抑制するための好ましいウエハ姿勢のさらに他の例ついて説明するための図である。
【図２２Ｄ】パーティクルの相互干渉を抑制するための好ましいウエハ姿勢のさらに他の例について説明するための図である。
【図２２Ｅ】パーティクルの相互干渉を抑制するための好ましいウエハ姿勢のさらに他の例について説明するための図である。
【図２２Ｆ】パーティクルの相互干渉を抑制するための好ましいウエハ姿勢のさらに例について説明するための図である。
【図２２Ｇ】パーティクルの相互干渉を抑制するための好ましいウエハ姿勢のさらに他の例について説明するための図である。
【図２２Ｈ】パーティクルの相互干渉を抑制するための好ましいウエハ姿勢のさらに他の例について説明するための図である。
【図２３】本発明の第８の実施形態に係る基板洗浄装置の一例を示す垂直断面図である。
【図２４】本発明の第９の実施形態に係る基板洗浄装置の一例を示す垂直断面図である。
【図２５】図２４の基板洗浄装置のXXV−XXV′線による水平断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【００２５】
＜第１の実施形態＞
図１は本発明の第１の実施形態に係る基板洗浄装置の一例を示す垂直断面図、図２はそのII−II′線による水平断面図、図３は図２のIII−III′線による垂直断面図、図４は回転ステージを示す平面図である。
【００２６】
基板洗浄装置１００は、ＣＶＤまたはスパッタリング等の成膜処理やエッチング等の真空処理が行われる前または後の被処理基板に対し、洗浄処理を行うためのものである。上記洗浄処理を行う基板洗浄装置１００は上記真空処理を行う複数の真空処理装置とともに、クラスターツール型マルチチャンバシステムの真空搬送室に接続されている。
【００２７】
この基板洗浄装置１００は、洗浄処理を行うための処理室を区画するチャンバー１を備えている。チャンバー１内の底部には、被処理基板である半導体ウエハ（以下、単にウエハと記す）Ｗが水平な姿勢で載置される２つの回転ステージ４がチャンバー１の長手方向に並列に配置されている。各回転ステージ４には回転軸５を介してモータ６が接続されており、モータ６は昇降機構７により昇降されるようになっている。これにより回転ステージ４は、回転および昇降されるようになっている。チャンバー１の底部と昇降機構７との間はシール部材８でシールされている。各回転ステージ４は、図４に示すように、中心から延びる３本のアーム４ａを有しており、アームの外端部にウエハ支持部４ｂとウエハＷの外側に配置される大口径リング４ｃを有している。大口径リング４ｃは、ウエハＷと同じ高さでウエハＷの外側に５〜１０ｍｍ程度の幅を有している。また、回転ステージ４は、洗浄処理の際に、チャンバー１の底部から比較的高い位置にウエハＷを支持して、チャンバー１の底部から巻き上げられるパーティクルの影響を受け難くなっている。
【００２８】
チャンバー１の底部には、２つの回転ステージ４の間の位置に１つの主排気口３２が設けられており、主排気口３２には排気配管３３が接続されている。排気配管３３には、圧力制御バルブ３４と真空ポンプ３５が設けられており、真空ポンプ３５によりチャンバー１内が真空排気されるとともに、圧力制御バルブ３４の開度が制御されてチャンバー１内の真空度が制御されるようになっている。これらにより排気機構３０が構成され、これによりチャンバー１内を所定の真空度に保持するとともに、除去したパーティクルをチャンバー１外に排出する。このように、２つの回転ステージ４の間の位置に１つの主排気口３２を設けることにより気流の衝突による気流のウエハ上方への巻上げを抑制することができる。
【００２９】
チャンバー１の上部には、排気口３６がチャンバー１の外周に沿って環状に設けられており、上部排気口３６には上部排気配管３７が接続されている。上部排気配管３７には真空ポンプ（図示せず）が接続されて、全排気量の１／１０程度の少ない排気量で排気されるようになっている。この上部排気口３６は補助的な排気口であり、チャンバー１内のパーティクルをスムーズに排出するためのものである。なお、排気口３６は、ウエハの外周に対応する部分に配置されていてもよく、本例のような２枚葉の装置の場合には、２枚のウエハの外周に沿って８の字を描くように配置することができる。また、排気口３６は、チャンバー１の外周に沿って、またはウエハの外周に対応する部分に沿って複数設けられていてもよい。
【００３０】
チャンバー１の側面には、マルチチャンバシステムの真空搬送室に対してウエハＷの搬入出を行うための搬送口２が設けられ、搬送口２には、搬送口２の開閉を行うためのゲートバルブ３が設けられている（図２参照）。搬送口２は、その開口範囲が、洗浄処理時の回転ステージ４上のウエハＷの高さ位置からずれるように設けられる。本例では、搬送口２がウエハＷよりも低い位置に設けられている。これにより、搬送口２内に除去されたパーティクルが気流の澱み中に残存してゲートバルブ３を開閉した際にチャンバー１内でのパーティクルの巻上げが防止される。
【００３１】
２つの回転ステージ４の上方には、それぞれウエハＷにガスクラスターを照射するためのノズル部１３が設けられている。ノズル部１３は、回転ステージ４に載置されたウエハＷ上を移動されるようになっている。図２に示すように、ノズル部１３はノズル部移動部材１０により回動される。ノズル部移動部材１０は、チャンバーの搬送口２からみて奥側に設けられており、旋回軸部１０ａと、旋回アーム１０ｂとを有している。ノズル部１３は旋回アーム１０ｂの先端に取り付けられている。そして、駆動機構１１により、旋回軸部１０ａを旋回軸として旋回アーム１０ｂが旋回（回動）され、ノズル部１３は、旋回アーム１０ｂの旋回により、ウエハＷ上のウエハＷの中心の直上を通る軌跡に沿って移動する。すなわち、ノズル部１３は回転するウエハＷ上をスキャンされる。なお、図１および図３では、ノズル部移動部材１０および駆動機構１１の図示を省略している。
【００３２】
ノズル部１３には、ノズル部移動部材１０の内部に設けられた配管（図示せず）を介して洗浄用のガス（クラスター生成用のガス）が供給されるようになっている。
【００３３】
ノズル部１３は、チャンバー１内の処理雰囲気よりも圧力の高い領域から洗浄用のガスをチャンバー１内のウエハＷに向けて吐出し、断熱膨張により洗浄用ガスを凝縮温度まで冷却することによって、ガスの原子または分子をファンデルワールス力により凝縮させてこれらの集合体であるガスクラスターを生成させるためのものである。生成されたガスクラスターはウエハＷに向かってほぼ垂直に照射される。
【００３４】
本実施形態においては、チャンバー１の内壁における、前記ウエハからのパーティクルを含む気流が当たる部分の形状が曲面形状となっている。これにより、パーティクルを含む気流の衝突スピードを緩和してパーティクル発生を抑制している。特に、チャンバー１内壁のウエハ高さに対応する部分が外側に突出したＲ状凹部となっているため、そこに衝突した気流が下向きになりパーティクルがより発生し難くなる。
【００３５】
基板洗浄装置１００は、基板洗浄装置１００の各構成部を制御する制御部５０を有している。制御部５０は、基板洗浄装置１００のガスの供給、ガスの排気、回転ステージ４の駆動系等を制御する、マイクロプロセッサ（コンピュータ）を備えたコントローラを有している。コントローラには、オペレータが基板洗浄装置１００を管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボードや、基板洗浄装置１００の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等が接続されている。また、コントローラには、基板洗浄装置１００における処理をコントローラの制御にて実現するための制御プログラムや処理条件に応じて基板洗浄装置１００の各構成部に所定の処理を実行させるための制御プログラムである処理レシピや、各種データベース等が格納された記憶部が接続されている。そして、必要に応じて、任意のレシピを記憶部から呼び出してコントローラに実行させることで、コントローラの制御下で、基板洗浄装置１００での所望の洗浄処理が行われる。
【００３６】
本実施形態では、制御部５０は、ウエハＷを回転させ、ガスクラスターを吐出するノズル部１３をウエハＷ上でスキャンさせながら、ノズル部１３からガスクラスターＣをウエハＷ上に照射するように各構成部を制御するが、このとき、ウエハＷの回転方向とノズル部１３のスキャン方向を制御することにより、パーティクルの飛散方向を制御することができる。これにより、チャンバー１内でのパーティクルの飛散を抑制することができる。
【００３７】
次に、以上のように構成される基板洗浄装置における洗浄動作について説明する。
まず、ゲートバルブ３を開けて搬入出口２を介して被処理基板であるウエハＷをチャンバー１内に搬入し、回転ステージ４の昇降により、回転ステージ４にウエハＷを載置し、ウエハＷを所定の高さ位置に位置させる。次いでノズル部１３を照射開始位置に位置させ、回転ステージ４によりウエハＷを回転させながら、ノズル部１３からガスクラスターを照射するとともに、旋回アーム１０ｂを旋回させることによりノズル部１３をスキャンさせ、ウエハＷ上でガスクラスターの照射位置をスキャンさせる。このとき回転ステージ４によるウエハＷの回転速度は、例えば２０〜２００ｒｐｍとされる。このようにウエハＷを回転させつつノズル部１３を移動させることにより、ウエハＷの表面全体にガスクラスターが照射される。ガスクラスターの照射位置は、連続的に移動させてもよいし、間欠的に移動させてもよい。ガスクラスターの照射開始位置と照射終了位置は後述のように設定される。
【００３８】
図５に示すように、ノズル部１３から照射されるガスクラスターＣは、ウエハＷに向かってほぼ垂直に照射され、ウエハＷの回路パターンのための凹部１１０内に入り込む。そして凹部１１０内のパーティクル１２０は、ガスクラスターＣ、あるいは、ガスクラスターがウエハＷに衝突することにより分解したガスクラスターの構成分子により、吹き飛ばされて除去される。
【００３９】
なお、ノズル部１３に供給される洗浄用ガスは、ブースターのような昇圧機構により供給圧力を上昇させてもよい。また、ガス中の不純物を除去するためのフィルターを設けてもよい。
【００４０】
このようにしてノズル部１３からガスクラスターＣを照射しつつ、ノズル部１３を旋回させることにより、ガスクラスターＣの照射位置をウエハＷ上でスキャンさせるが、このときのウエハＷから除去されたパーティクルの飛散方向は、ウエハＷの回転方向とガスクラスター照射位置のスキャン方向により決定される。すなわち、ウエハＷの回転方向とガスクラスター照射位置のスキャン方向によりウエハＷ上のパーティクルの飛散方向を制御することができる。
【００４１】
このことを図６を参照して説明する。図６は、チャンバー内の回転ステージに洗浄対象として粒子径１４０〜１７０のシリカ（ＳｉＯ２）を塗布した塗布ウエハ（２００ｍｍ）をセットし、チャンバー内の洗浄対象ウエハの周囲に４枚のベアウエハ（３００ｍｍ）をチャンバーの底から天井付近に達するように縦に配置し、塗布ウエハを反時計回りに回転させるとともに、ノズル部を図中の上方の周縁部からウエハ中心に向けて旋回させつつガスクラスターによる洗浄実験を行った際の、ベアウエハの付着状況を説明する図である。図６の中央に実験の状況を示し、その周囲にＮｏ．１〜４のベアウエハのパーティクル付着状況を示す。なお、Ｎｏ．１〜４に描かれているラインは、塗布ウエハの高さである。また、パーティクル付着状況を示すベアウエハのうちＮｏ．３、Ｎｏ．４は、実際にはパーティクル付着面を裏側から透過するように示している。
【００４２】
図６に示すように、パーティクルの付着量は、ノズル部のスキャン方向側、つまりガスクラスター照射位置のスキャン方向側のＮｏ．３およびＮｏ．４ではパーティクル数が多く、これらの中でも特にウエハ回転方向下流側のＮｏ．４のパーティクル数が多かった。これに対して、ガスクラスター照射位置のスキャン方向反対側のＮｏ．１およびＮｏ．２ではパーティクルは少なく、これらの中でも特にウエハ回転方向下流側のＮｏ．２のパーティクル数が少なかった。このことから、ウエハの回転方向およびガスクラスター照射位置のスキャン方向により、ウエハから除去されたパーティクルの飛散方向が決定されることがわかる。
【００４３】
そして、この結果から、パーティクルの飛散方向は、ウエハＷの回転方向が反時計回りの場合は図７の（ａ）〜（ｈ）のようになり、ウエハＷの回転方向が時計回りの場合は図８の（ａ）〜（ｈ）のようになることが予想される。すなわち、ウエハＷを反時計回りに回転させてガスクラスター照射位置をウエハ中心から外側へ移動させる場合は、図７の（ａ）〜（ｄ）に示すように、パーティクルの飛散方向は右上側であり、ウエハＷを反時計回りに回転させてガスクラスター照射位置をウエハ外側から中心へ移動させる場合は、図７の（ｅ）〜（ｈ）に示すように、パーティクルの飛散方向は右下側であると予想される。これに対して、ウエハＷを時計回りに回転させてガスクラスター照射位置をウエハ中心から外側へ移動させる場合は、図８の（ａ）〜（ｄ）に示すように、パーティクルの飛散方向は左上側であり、ウエハＷを時計回りに回転させてガスクラスター照射位置をウエハ外側から中心へ移動させる場合は、図８の（ｅ）〜（ｈ）に示すように、パーティクルの飛散方向は左下側であると予想される。また、ガスクラスター照射位置のスキャン方向がいずれであっても、ウエハＷの回転方向が反時計回りのときはパーティクルが右側に飛散し、時計回りのときはパーティクルが左側に飛散すると予想される。
【００４４】
このように、ウエハＷの回転方向とガスクラスター照射位置のスキャン方向によりウエハＷ上のパーティクルの飛散方向を制御することができることから、装置設計を考慮して、チャンバー１内に飛散するパーティクルがウエハＷに付着せずに排出されるように、ウエハＷの回転およびガスクラスター照射位置を制御する。また、ガスクラスターの照射位置のウエハＷ上でのスキャン軌跡もパーティクルのウエハＷへの付着を左右するので、ノズル部１３の旋回軸部の位置の設定も重要である。
【００４５】
本実施形態では、このようなことを考慮して、図２に示すように、左側のウエハＷは時計回り、右側のウエハＷは反時計回りになるように制御され、また、ノズル部１３の旋回方向、つまりガスクラスター照射位置のスキャン方向は、左側のウエハでは左上から右下に向かう方向、右側のウエハでは右上から左下に向かう方向、すなわち排気口３２に向かう方向に制御される。そして、ガスクラスター照射位置が排気口３２に向かうスキャン軌跡を描くことが可能なように、旋回軸部１０ａの位置が設定されている。
【００４６】
これにより、ウエハＷから飛散したパーティクルを排気口３２にスムーズに流れる方向に飛散させることができ、かつ一方のウエハからのパーティクルが他方のウエハに影響を与え難い方向にパーティクルを飛散させることができる。
【００４７】
洗浄処理に際して、ノズル部１３は、図２の外側のウエハ周縁部Ａからウエハ中心部Ｏまで移動させてもよく、ウエハ中心部Ｏから内側のウエハ周縁部Ｂまで移動させてもよく、また、周縁部Ａから周縁部Ｂまで移動させてもよい。このとき、ノズル部１３の移動速度を速くすると、ノズル部１３の１回のスキャン時間が短くなり、ノズル部１３の移動速度を遅くすると、ノズル部の１回のスキャン時間が長くなる。そして、スキャン時間が短い場合は、ウエハＷに対するトータルのガスクラスターの照射エネルギーが小さく、スキャン時間が長い場合は、ウエハＷに対するトータルのガスクラスターの照射エネルギーが大きい。したがって、除去しようとするパーティクルの付着力に応じてノズル部１３の移動速度を適宜設定する。また、ウエハの回転速度についても適度な照射エネルギーが得られるように適宜設定する。
【００４８】
また、本実施形態では、２つの回転ステージ４の間の位置に１つの主排気口３２を設けているので、両方のウエハＷからの気流がスムーズに主排気口３２に流れ、気流の衝突によりパーティクルがウエハＷの上方へ巻き上げられることが抑制される。２枚葉の処理の場合、ウエハごとに排気口を設けたほうが気流がスムーズに流れることが予想されたが、図９の流体解析ソフトウェアによる流速分布のシミュレーション結果によれば排気口３２が１つのほうが良好な結果が得られた。すなわち、図９の（ａ）は、２つのウエハの間に１つの排気口を設けた場合であるが、気流の衝突による巻上がみられず、気流がスムーズに排気口に向かって流れている。これに対し、図９の（ｂ）は、２つのウエハにそれぞれ対応した２つの排気口を設けた場合であるが、２つのウエハの間の部分で気流が衝突して上方に逆流している部分が生じている。このことから２つのウエハの間の部分に１つの排気口を形成することがパーティクルを含む気流の巻上げを抑制する上で有利であることがわかる。
【００４９】
さらに、本実施形態では、チャンバー１の内壁のパーティクルを含む気流が当たる部分の形状を曲面形状としているので、垂直壁の場合よりもパーティクルを含む気流が衝突した際にその衝突スピードを緩和することができる。このためパーティクルの飛散を抑制することができる。特に、チャンバー１内壁のウエハ高さに対応する部分を外側に突出したＲ状凹部としており、これにより衝突した気流が下向きになりパーティクが発生しても容易に排気口から排出することができる。このことを図１０の流体解析ソフトウェアによる流速分布のシミュレーション結果に基づいて説明する。図１０の（ａ）は本実施形態の曲線形状の壁部の結果であり、図１０の（ｂ）は垂直壁の結果である。これらは、２枚のウエハの中間で気流が衝突する場合の結果である。なお、（ａ）はチャンバー中央を窪ませた形状となっている。この図に示すように、壁部の気流が衝突する部分の速度は（ａ）の曲線形状のほうが（ｂ）の垂直壁よりも小さくなっており、また衝突後の気流のベクトルは（ｂ）の垂直壁では上向きおよび下向きであるのに対し、（ａ）の曲線壁ではＲ形状のため下向きとなっている。また、（ａ）の場合は２つのウエハの間のパーティクルを含んだ気流の衝突高さ付近は下向きのベクトルとなっており、パーティクルの飛散は抑制されるのに対し、（ｂ）の場合は気流衝突点が揺らいでおり、パーティクルが飛散するおそれがある。なお、（ａ）においても２つのウエハの中間部に気流の巻上げが若干存在するが、パーティクルを含まない気流であるため問題はない。
【００５０】
さらにまた、ノズル部１３から噴射される気流がウエハＷで反射し、チャンバー１の壁面へ高速で衝突するとパーティクル発生のリスクが高まる。パーティクルの発生を抑制する観点からは壁面への衝突気流の速度は１００ｍ／ｓｅｃ以下が好ましい。また、ノズル部１３がチャンバー１の壁面に近いほど壁面への気流の衝突速度が高くなる。図１１は流体解析ソフトウェアによる流速分布のシミュレーション結果を示す図であり、（ａ）はノズル部がウエハ中心に位置する場合、（ｂ）はノズル部が壁面に近いウエハ周縁部に位置する場合を示す。この図に示すように、ノズル部が中心部に位置する場合よりも壁面に近い周縁部に位置する場合の方が壁面に当たる気流の速度が一桁高い。したがって、ノズル部１３がチャンバー壁面に最も近づいたときでも、ノズル部１３とチャンバー１の壁面との距離を、気流の衝突速度が１００ｍ／ｓｅｃ以下になるような距離に保つことが好ましい。
【００５１】
さらにまた、チャンバー１には、主排気口３２のほか、上部排気口３６が設けられて全排気流量の１／１０程度排気するので、チャンバー１内のウエハＷの上の領域で気流が滞留せずに排出することができる。このため、チャンバー１の内壁面からパーティクルが発生した場合にもパーティクルを気流とともに上下の排気口からスムーズに排出することができ、チャンバー壁面やウエハへのパーティクルの再付着を抑制することができる。図１２は、チャンバー内壁からパーティクルが発生した際の流体解析ソフトウェアによるパーティクル軌跡・流速分布のシミュレーション結果を示す図であり、（ａ）は「上方排気なし」の場合、（ｂ）は「上方排気あり」の場合である。「上方排気なし」の場合は、（ａ）に示すように、パーティクルがチャンバー中に散らばるのに対し、「上方排気あり」の場合は、（ｂ）に示すように、パーティクルを含む気流が上方および下方へスムーズに排出され、パーティクルはほとんどチャンバー内に散らばらないことがわかる。
【００５２】
この場合、上述したように、上方排気の排気量は全排気量の１／１０程度の少ない排気量であるため、上方排気はチャンバー１内の全体的な流速分布にはほとんど影響しない。図１３は流体解析ソフトウェアによる流速分布のシミュレーション結果を示す図であり、（ａ）は「上方排気なし」の場合、（ｂ）は「上方排気あり」の場合であるが、上方排気の有無により流速分布は変化しないことがわかる。
【００５３】
さらにまた、本実施形態では、搬送口２は、その開口範囲が洗浄処理時の回転ステージ４上のウエハＷの高さ位置からずれるように（本例では、ウエハＷよりも低い位置に）設けられるので、ウエハＷから除去された粒子が、搬送口２内の気流の澱みに閉じ込められてゲートバルブを開閉した際にチャンバー１内でのパーティクルの巻上げが防止される。回転ステージ４上のウエハＷの高さ位置が、搬送口２の開口範囲にある場合には、図１４の流体解析ソフトウェアによる流速分布のシミュレーション結果に示すように、ウエハで反射したパーティクルを含む気流が搬送口に入り込み、搬送口内に気流の澱みとともにパーティクルが閉じ込められ、ゲートバルブ３を開閉したときに、閉じ込められたパーティクルが巻き上げられてウエハＷに付着するおそれがある。
【００５４】
さらにまた、本実施形態では、図４に示すように、ウエハＷを載置する回転ステージ４がウエハＷと同じ高さでウエハＷの外側に５〜１０ｍｍ程度の幅の大口径リング４ｃを有しているため、ウエハエッジへガスクラスターを照射した際の気流の乱れを抑制することができる。大口径リング４ｃが存在しない場合には、ウエハエッジへガスクラスターが当たると気流の挙動が複雑になり、チャンバー１の底やチャンバー側壁からの発塵やパーティクル巻上げが発生するが、ウエハＷの外側に５〜１０ｍｍ程度の幅の大口径リング４ｃをウエハＷと同じ高さで設けることにより、ウエハエッジにガスクラスターを照射しても複雑な気流の挙動は生じない。
【００５５】
また、回転ステージ４は、洗浄処理の際に、チャンバー１の底部から比較的高い位置にウエハＷを支持しているので、チャンバー１の底部から巻き上げられるパーティクルの影響を受け難い。
【００５６】
＜第２の実施形態＞
図１５は、本発明の第２の実施形態に係る基板洗浄装置の一例を示す水平断面図である。本実施形態は、第１の実施形態の基板洗浄装置の主排気口３２を側壁に設けるとともに、チャンバー１内に排気口に向かう水平方向のサイドフローを供給するサイドフロー供給機構６０を付加したものである。
【００５７】
サイドフロー供給機構６０は、チャンバー１の主排気口３２とは反対側の側壁のウエハＷの上方位置に設けられたサイドフロー供給部材６１と、サイドフロー供給部材６１にＮ２ガス等を供給するガス供給源６２を有し、ガスクラスターによる基板洗浄時に、サイドフロー供給部材６１に多数設けられたガス吐出口６３からガスを吐出し、主排気口３２に向けたサイドフローを形成する。このサイドフローにより、チャンバー１内で舞い上がって落ちてくるパーティクルがウエハＷに付着する前に排気することができる。
【００５８】
＜第３の実施形態＞
図１６は、本発明の第３の実施形態に係る基板洗浄装置の一例を示す垂直断面図である。本実施形態は、第１の実施形態の基板洗浄装置に、前記チャンバー１内にダウンフローを供給するダウンフロー供給機構７０を付加したものである。なお、図１６では、ノズル部移動部材１０および駆動機構１１の図示を省略している。
【００５９】
ダウンフロー供給機構７０は、チャンバー１の天壁に設けられたダウンフロー供給部材７１と、ダウンフロー供給部材７１にＮ２ガス等を供給するガス供給源７２を有し、ガスクラスターによる基板洗浄時に、ダウンフロー供給部材に多数設けられたガス吐出口７３からガスを吐出し、ダウンフローを形成する。これにより、ウエハＷから除去されたパーティクルのウエハＷ上側への巻上げを抑制することができ、パーティクルの再付着を抑制することができる。
【００６０】
＜第４の実施形態＞
図１７は、本発明の第４の実施形態に係る基板洗浄装置の一例を示す斜視図である。本実施形態では、本発明の第１の実施形態とは異なり、ウエハ回転ステージ４に大口径リング４ｃが設けられておらず、その代わりにチャンバー１の側壁（内壁）のウエハ載置位置よりも下方位置に、邪魔板８０を設けている。
【００６１】
邪魔板を設けない場合、図１８に示すように、ノズル部１３から噴射されるガスクラスターがウエハから外れると、速い噴流がチャンバー１の底のパーティクルをさらい、パーティクルを含む気流がチャンバー１側壁を立ち上がってそのパーティクルがウエハＷに付着する。これに対して、邪魔板８０を設けた場合には、図１９に示すように、チャンバー１側壁を立ち上がってきたパーティクルを含む気流を邪魔板８０により、気流が横に曲がり、ウエハＷへのパーティクルの巻上げを抑制することができる。
【００６２】
＜第５の実施形態＞
図２０は、本発明の第５の実施形態に係る基板洗浄装置の一例を示す水平断面図である。本実施形態は、上記第１の実施形態と排気口の数と位置が異なり、また、ノズル部１３のウエハＷ上の旋回位置が異なり、さらに、シールド部材が設けられている点が第１の実施形態とは異なっており、他は基本的に第１の実施形態と同様である。以下、第１の実施形態と異なる点を中心として説明する。
【００６３】
図２０に示すように、本実施形態では、チャンバー１内の２つの回転ステージ４にそれぞれウエハＷが載置される。回転ステージ４は第１の実施形態と同様に構成されている。
【００６４】
チャンバー１の底部には４つの主排気口３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄが設けられている。これら主排気口３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄは、チャンバー１の四隅近傍で、かつ一部ウエハＷに掛かる位置に設けられている。また、２つのウエハＷはチャンバー１の長辺に沿って並置されており、チャンバー１の一方の長辺にはウエハＷの搬入出を行う搬送口２が設けられている。また、搬送口２の奥側には、２つのウエハＷから発生したパーティクルが相互に干渉しないようにシールド部材９０が設けられている。上記４つの主排気口のうち主排気口３２ａ，３２ｃはシールド部材９０の内側部分に設けられている。
【００６５】
両ウエハＷのノズル部１３の旋回軸部１０ａは、両ウエハＷの中心を通る直線上でかつチャンバー１の端部に設けられている。ノズル部１３は、旋回軸部１０ａにより旋回アーム１０ｂを介してウエハＷ上を旋回するようになっている。
【００６６】
洗浄処理の際には、ノズル部１３からガスクラスターＣを照射しつつ、ノズル部１３を旋回させることにより、ガスクラスターＣの照射位置をウエハ上でスキャンさせるが、本実施形態においてもウエハＷから除去されたパーティクルの飛散方向は、ウエハＷの回転方向とガスクラスター照射位置のスキャン方向により決定される。すなわち、ウエハＷの回転方向とガスクラスター照射位置のスキャン方向によりウエハＷから除去されたパーティクルの飛散方向を制御することができる。
【００６７】
本実施形態では、左側のウエハＷは反時計回り、右側のウエハは時計回りに回転されるように制御され、ガスクラスター照射位置となるノズル部１３は、図２０の矢印方向に移動され、終点がシールド部材９０側のウエハＷ端部となるように制御される。
【００６８】
これにより、ノズル部１３からのガスクラスターで飛ばされた除去パーティクルがシールド部材９０側の主排気口３２ａ，３２ｃに導かれ排出される。このように、ガスクラスター照射位置のスキャン方向およびウエハの回転方向を制御することにより、除去パーティクル自体および気流に乗ったパーティクルがそのウエハ自体に再付着することが抑制される。これとともに、ガスクラスター照射位置のスキャン方向およびその軌道が最適化されることにより、ガスクラスターにより飛ばされた除去パーティクル自体が２つのウエハ相互に干渉することが抑制され、さらにこれに加えてガスクラスター照射位置の終点位置が最適化され、かつシールド部材９０が設置されていることにより、噴流に乗って飛散したパーティクルが２つのウエハ相互に干渉することも抑制される。
【００６９】
＜第６の実施形態＞
図２１は、本発明の第６の実施形態に係る基板洗浄装置の一例を示す水平断面図である。本実施形態は、上記第５の実施形態と排気口の配置が異なり、また、ノズル部１３のウエハＷ上の旋回位置が異なっており、他は基本的に第５の実施形態と同様である。以下、第５の実施形態と異なる点を中心として説明する。
【００７０】
図２１に示すように、本実施形態では、チャンバー１内の２つの回転ステージ４にそれぞれウエハＷが載置される。回転ステージ４は第１の実施形態と同様に構成されている。
【００７１】
チャンバー１の底部には４つの主排気口３２ｅ，３２ｆ，３２ｇ，３２ｈが設けられている。これら４つの主排気口３２ｅ，３２ｆ，３ｇ，３２ｈのうち、主排気口３２ｅ，３２ｆは、２つのウエハＷの間の搬送口２側およびシールド部材側に設けられており、主排気口３２ｇ，３２ｈは、両ウエハＷの中心を通る直線上でかつチャンバー１の端部に設けられている。また、第５の実施形態と同様、２つのウエハＷはチャンバー１の長辺に沿って並置されており、チャンバー１の一方の長辺にはウエハＷの搬入出を行う搬送口２が設けられ、搬送口２の奥側にはシールド部材９０が設けられている。
【００７２】
両ウエハＷのノズル部１３の旋回軸部１０ａは、搬送口２側に設けられている。ノズル部１３は、旋回軸部１０ａにより旋回アーム１０ｂを介してウエハＷ上を旋回するようになっている。
【００７３】
洗浄処理の際には、ノズル部１３からガスクラスターＣを照射しつつ、ノズル部１３を旋回させることにより、ガスクラスターＣの照射位置をウエハ上でスキャンさせるが、本実施形態においてもウエハＷから除去されたパーティクルの飛散方向は、ウエハＷの回転方向とガスクラスター照射位置のスキャン方向により決定される。すなわち、ウエハＷの回転方向とガスクラスター照射位置のスキャン方向によりウエハＷから除去されたパーティクルの飛散方向を制御することができる。
【００７４】
本実施形態では、左側のウエハＷは時計回り、右側のウエハは反時計回りに回転されるように制御され、ガスクラスター照射位置となるノズル部１３は、図２１の矢印方向に移動され、終点がチャンバー１壁の短辺側のウエハＷ端部となるように制御される。
【００７５】
これにより、ノズル部１３からのガスクラスターにより飛ばされた除去パーティクルがチャンバー１の端部側の主排気口３２ｇ，３２ｈに導かれ排出される。このように、ガスクラスター照射位置のスキャン方向およびウエハの回転方向を制御することにより、除去パーティクル自体および気流に乗ったパーティクルがそのウエハ自体に再付着することが抑制される。これとともに、ガスクラスター照射位置のスキャン方向およびその軌道が最適化されることにより、ガスクラスターで飛ばされた除去パーティクル自体が２つのウエハ相互に干渉することが抑制され、さらにこれに加えてガスクラスター照射位置の終点位置が最適化され、かつシールド部材９０が設置されていることにより、噴流に乗って飛散したパーティクルが２つのウエハ相互に干渉することも抑制される。本実施形態は、ノズル部１３の終点が２つのウエハで最も遠い位置であること、および駆動ユニットの配置を考慮すると、ウエハ相互のパーティクルの干渉を抑制する上で、第５の実施形態よりも好ましいといえる。
【００７６】
＜第７の実施形態＞
上記第１〜第６の実施形態では、２枚のウエハをチャンバー１の長辺に沿って並置した場合を示したが、隣接するウエハのパーティクルの相互干渉を抑制するためには、チャンバー１内でのウエハＷの配置、向き、角度などの工夫も重要である。本実施形態では、パーティクルの相互干渉を抑制するための好ましいウエハ姿勢のいくつかの例について説明する。
【００７７】
図２２Ａは、２枚のウエハＷに高低差をつけた例である。これは昇降機構により２つの回転ステージ４に高低差をつけることにより達成することができる。２枚のウエハが水平に配置されている場合よりもパーティクルの相互干渉を少なくすることができる。ただし、チャンバー１の高さを高くする必要があり、チャンバー１の体積増となる。
【００７８】
図２２Ｂは、２枚のウエハＷを同じ方向に傾斜させた例である。これはチルト機構を新たに設けることにより実現することができる。傾斜角度によってはウエハＷを回転ステージに保持するチャック機構が必要となる。２枚のウエハに高低差をつけて配置する場合よりもパーティクルの相互干渉を少なくすることができる。
【００７９】
図２２Ｃは、２枚のウエハＷを反対方向に傾斜させた例である。これはチルト機構を新たに設けることにより実現することができる。傾斜角度によってはウエハＷを回転ステージ４に保持するチャック機構が必要となる。この場合は、図２２Ｂの場合よりもパーティクルの相互干渉を少なくすることができる。
【００８０】
図２２Ｄは、２枚のウエハＷを縦置きにし、２枚のウエハを互いに反対側に配置した例である。この場合、回転ステージ４の回転機構等を異なる機構にする必要があり、ウエハＷを回転ステージ４に保持するチャック機構が必要となる。この場合は、図２２Ｃの場合よりもパーティクルの干渉を少なくすることができる。
【００８１】
図２２Ｅは、ウエハＷを回転ステージ４に下向きで配置した場合である。搬送されたウエハＷを反転する機構、およびウエハＷを回転ステージ４に保持するチャック機構が必要となる。排気口がチャンバー１の底部にある場合、このようにウエハＷを下向きに配置することによりパーティクルがウエハＷに付着し難くなる。
【００８２】
図２２Ｆは、２枚のウエハＷは水平に同じ高さで配置されているが、チャンバー１内で奥行方向にずらして配置されている。この場合は、２枚のウエハＷの距離を長くすることができ、その分、第１の実施形態の場合よりもパーティクルの相互干渉を少なくすることができる。ただし、チャンバー１の体積が大きくなる。
【００８３】
図２２Ｇ、図２２Ｈは、図２２Ｆと同様、２枚のウエハをチャンバー１内で奥行方向にずらして配置し、さらに図２２Ｃと同様、互いに反対側に傾斜させた場合である。これにより、図２２Ｆよりもパーティクルの相互干渉を少なくすることができる。ただし、図２２Ｆと同様、チャンバー１の体積が大きくなる。
【００８４】
＜第８の実施形態＞
図２３は、本発明の第８の実施形態に係る基板洗浄装置の一例を示す垂直断面図である。第１〜第７の実施形態ではチャンバー内に２枚のウエハを配置して洗浄処理を行う２枚葉の基板洗浄装置を示したが、本発明は１枚のウエハについて洗浄処理を行う枚様式の基板洗浄装置であってもよく、本実施形態はその例を示す。
【００８５】
本実施形態の基板洗浄装置は、枚葉装置であること以外は、基本的に第１の実施形態の基板洗浄装置と同様に構成されている。本実施形態においても、洗浄処理の際には、ノズル部１３からガスクラスターＣを照射しつつ、ノズル部１３を旋回させることにより、ガスクラスターＣの照射位置をウエハ上でスキャンさせ、ウエハＷから除去されたパーティクルの飛散方向は、ウエハＷの回転方向とガスクラスター照射位置のスキャン方向により決定される。すなわち、ウエハＷの回転方向とガスクラスター照射位置のスキャン方向によりウエハＷから除去されたパーティクルの飛散方向を制御することができる。
【００８６】
本実施形態の装置は枚葉装置であるから、ウエハ相互のパーティクルの干渉を考慮する必要はないが、このようにガスクラスター照射位置のスキャン方向およびウエハの回転方向を制御することにより、除去パーティクル自体および気流に乗ったパーティクルがそのウエハ自体に再付着することを抑制することができる。
【００８７】
また、本実施形態でも第１の実施形態と同様、チャンバー１の内壁のパーティクルを含む気流が当たる部分の形状が曲面形状となっており、また、排気口３６から上方排気されるように構成されているので、第１の実施形態と同様、パーティクルの発生を抑制することができる。
【００８８】
＜第９の実施形態＞
図２４は本発明の第９の実施形態に係る基板洗浄装置の一例を示す垂直断面図、図２５はそのXXV−XXV′線による水平断面図である。本実施形態では、サイクロン型のチャンバー１１１を有し、ウエハＷの周囲に設けられた整流部材１１３を有している。
【００８９】
チャンバー１１１は、円筒状の上部１１１ａと、円錐状の下部１１１ｂとを有しており、下部１１１ｂの底部に排気口１１６が設けられている。ウエハＷは図示しない回転ステージにより、チャンバー１１１の上部１１１ａと下部１１１ｂとの間の部分に配置され、ウエハＷとチャンバー１１１の壁部とは一定の間隔を有している。整流部材１１３は、ウエハＷの外周に沿って円環状に設けられており、内部に円周方向に複数の整流板（ブレード）１１２が、ウエハ側から外周側に、径方向から傾斜した状態で設けられている。また、整流部材１１３の上部は、円環状のカバーリング１１４で閉塞されている。そして、ウエハＷの上方の気流が、整流板（ブレード）１１２の間の空間１１５、およびチャンバー１１１の壁部と整流部材１１３の間の外側空間１１７を通って底部の排気口１１６から排気されるようになっている。
【００９０】
このように、整流部材１１３を設けて、ウエハＷの下方へ排気を取ると、整流部材１１３の作用により、ウエハＷの上方に巻き上がる気流を抑制することができ、ウエハＷにパーティクルが再付着することを抑制することができる。整流板（ブレード）１１２とウエハの間に隙間が無ければ気流閉じ込め効果を得ることができる。
【００９１】
＜他の適用＞
以上、本発明のいくつかの実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく本発明の思想の範囲内で種々変形可能である。
【００９２】
例えば、上記実施形態では、基板洗浄装置においてノズル部を旋回により移動させることにより、ガスクラスター照射位置をスキャンする場合を例示したが、ノズル部をリニア移動させてガスクラスター照射位置をスキャンさせてもよい。また、ノズル部の取り付け位置や、駆動部の位置、排気部の位置等の装置構成は図１に限定されるものではない。
【００９３】
また、上記実施形態では、２枚のウエハを洗浄処理する２枚葉の装置、および枚葉式の装置を例示したが、３枚以上のウエハを処理するものであってもよい。さらに、被処理基板は半導体ウエハに限定されるものではなく、液晶表示装置等のＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）に用いるガラス基板や、セラミック基板等の他の基板にも本発明を適用できることはいうまでもない。さらにまた、上記複数の実施形態は、任意に組み合わせて実施することができる。
【符号の説明】
【００９４】
１；チャンバー
４；回転ステージ
４ｃ；大口径リング
５；回転軸
６；モータ
７；昇降機構
１０；ノズル移動部材
１０ａ；旋回軸部
１０ｂ；旋回アーム
１１；駆動機構
３２，３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ，３２ｅ，３２ｆ，３２ｇ，３２ｈ；主排気口
３３；排気配管
３４；真空ポンプ
３６；上部排気口
５０；制御部
６０；サイドフロー供給機構
７０；ダウンフロー供給機構
８０；邪魔板
９０；シールド部材
１００；基板洗浄装置
１１０；凹部
１１１；チャンバー
１１２；整流板（ブレード）
１１３；整流部材
１１４；カバーリング
１１５；空間
１１６；排気口
１１７；外側空間
１２０；パーティクル
Ｗ；半導体ウエハ
【図１】
2017098823.tif 000003
【図２】
2017098823.tif 000004
【図３】
2017098823.tif 000005
【図４】
2017098823.tif 000006
【図５】
2017098823.tif 000007
【図６】
2017098823.tif 000008
【図７】
2017098823.tif 000009
【図８】
2017098823.tif 000010
【図９】
2017098823.tif 000011
【図１０】
2017098823.tif 000012
【図１１】
2017098823.tif 000013
【図１２】
2017098823.tif 000014
【図１３】
2017098823.tif 000015
【図１４】
2017098823.tif 000016
【図１５】
2017098823.tif 000017
【図１６】
2017098823.tif 000018
【図１７】
2017098823.tif 000019
【図１８】
2017098823.tif 000020
【図１９】
2017098823.tif 000021
【図２０】
2017098823.tif 000022
【図２１】
2017098823.tif 000023
【図２２Ａ】
2017098823.tif 000024
【図２２Ｂ】
2017098823.tif 000025
【図２２Ｃ】
2017098823.tif 000026
【図２２Ｄ】
2017098823.tif 000027
【図２２Ｅ】
2017098823.tif 000028
【図２２Ｆ】
2017098823.tif 000029
【図２２Ｇ】
2017098823.tif 000030
【図２２Ｈ】
2017098823.tif 000031
【図２３】
2017098823.tif 000032
【図２４】
2017098823.tif 000033
【図２５】
2017098823.tif 000034
【国際調査報告】
2017098823.tif 000035
2017098823.tif 000036
2017098823.tif 000037
2017098823.tif 000038