(57)【要約】【課題】微粒子の粒径の均一化を実現しつつ、微粒子の消費量を抑えるとともに微粒子の被噴射範囲を正確に制御し、効率良く処理を行う。【解決手段】基板洗浄装置１は、洗浄液の液滴を生成する液滴生成部、液滴生成部により生成された液滴を基板９に向けて噴射する噴射ノズル４を備える。噴射ノズル４は、液滴生成部からキャリアガスと共に供給された液滴と、加速ガス供給部から供給された加速ガスとを混合する外部混合型の２流体ノズルである。噴射ノズル４では、液滴噴出口４６３の周囲全周から加速ガスを噴射してキャリアガスの周囲を囲みつつ加速ガスとキャリアガスとを混合することにより、液滴の粒径の均一化を実現しつつ、液滴の消費量を抑えるとともに液滴の被噴射範囲を正確に制御することができ、基板９の洗浄を効率良く行うことができる。【選択図】図２
2006128332.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に処理を行う基板処理装置であって、
基板を保持する基板保持部と、
キャリアガスにて運ばれる処理用の微粒子を生成する微粒子生成部と、
前記微粒子を前記基板に向けて噴射する外部混合型の２流体ノズルと、
を備え、
前記２流体ノズルが、
前記キャリアガスと共に前記微粒子を噴出する微粒子噴出口と、
前記微粒子噴出口の周囲を囲み、前記キャリアガスよりも高速の加速ガスを噴射して前記キャリアガスと混合するガス噴射部と、
を備えることを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の基板処理装置であって、
前記ガス噴射部が、前記微粒子噴出口の周囲全周から前記加速ガスを噴射することを特徴とする基板処理装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の基板処理装置であって、
前記加速ガスが、旋回流として噴射されることを特徴とする基板処理装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の基板処理装置であって、
前記２流体ノズルにより前記基板に噴射される微粒子の粒径が１μｍ〜１０μｍであることを特徴とする基板処理装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の基板処理装置であって、
前記微粒子が液滴であることを特徴とする基板処理装置。
【請求項６】
基板に処理を行う基板処理方法であって、
キャリアガスにて運ばれる処理用の微粒子を生成する工程と、
前記微粒子および所定の加速ガスを外部混合型の２流体ノズルに供給する工程と、
前記２流体ノズルの微粒子噴出口から前記キャリアガスと共に前記微粒子を噴出するとともに、前記微粒子噴出口の周囲から前記キャリアガスよりも高速にて前記加速ガスを噴射して前記キャリアガスと混合する工程と、
を備えることを特徴とする基板処理方法。
【請求項７】
基板に処理を行う基板処理装置であって、
基板を保持する基板保持部と、
キャリアガスにて運ばれる処理用の微粒子を生成する微粒子生成部と、
前記微粒子を前記基板に向けて噴射する外部混合型の２流体ノズルと、
を備え、
前記２流体ノズルが、
前記キャリアガスと共に前記微粒子を噴出する微粒子噴出口と、
前記微粒子噴出口から噴出される前記微粒子の移動経路上において、少なくとも２方向から互いに衝突する加速ガスを、前記キャリアガスよりも高速にて噴射するガス噴射部と、
を備えることを特徴とする基板処理装置。
【請求項８】
基板に処理を行う基板処理方法であって、
キャリアガスにて運ばれる処理用の微粒子を生成する工程と、
前記微粒子および所定の加速ガスを外部混合型の２流体ノズルに供給する工程と、
前記２流体ノズルの微粒子噴出口から前記キャリアガスと共に前記微粒子を噴出するとともに、前記微粒子噴出口から噴出される前記微粒子の移動経路上において、少なくとも２方向から互いに衝突する前記加速ガスを、前記キャリアガスよりも高速にて噴射する工程と、
を備えることを特徴とする基板処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板に処理を行う基板処理装置および基板処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、半導体基板（以下、単に「基板」という。）の製造工程において、基板の表面に付着したパーティクルを除去する枚葉式の洗浄装置では、洗浄液の微小な液滴を基板に向けて噴射することにより基板を洗浄する技術が利用されている。
【０００３】
このような洗浄装置では、基板表面に設けられたパターンに損傷を与えることなくパーティクルを除去するために、噴射される液滴のエネルギーを均一かつ適切な値とする必要があるが、液滴の粒径が１μｍ〜１００μｍ程度の広い範囲に亘っており、噴射速度のばらつきも大きい。また、液体と気体とを混合して液滴を生成し、これを噴射する２流体ノズルを基板の洗浄に利用する場合、一般的に気体の流量を大きくすれば液滴の粒径のばらつきを小さくすることができるが、気体流量（すなわち、液滴の噴射速度）を制御することができる範囲が限定されるため、洗浄条件の柔軟性が低下してしまう。このような問題に対応するため、液滴の粒径を均一化するための様々な技術が開示されている。
【０００４】
例えば、特許文献１では、噴射ノズルから被洗浄物（基板）に噴射される高圧気体の噴射領域に、超音波霧化器により粒径約１μｍの微粒子として粒子化した洗浄液（液滴）を供給することにより、被洗浄物の損傷を軽減する洗浄装置が開示されている。
【０００５】
特許文献２では、スプレーから液体を噴霧したホッパー内にガスを加圧して供給することにより液滴を噴射するウエハ洗浄装置において、スプレーの形状および液体の供給圧を変更することにより液滴の粒径を制御する技術が提案されている。特許文献３では、２相流体ノズル（２流体ノズル）において、液滴を噴射するガス用の配管内に連通した液体用ノズルの先端に超音波振動子を設け、ガス用配管内に霧化した液体（液滴）を供給することにより、噴射される液滴の粒径を均一化する技術が開示されている。特許文献４では、液滴生成室内に貯溜される液体を振動させて均一な粒径の液滴を生成し、これを混合器内にて加速用ガスと混合して噴出する液滴噴射装置が開示されている。
【特許文献１】特開平７−２７５７４６号公報
【特許文献２】特許第３４１５６７０号公報
【特許文献３】特開平８−２５２４９７号公報
【特許文献４】特開２００４−２２３３７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、近年、基板上のパターンの高精細化に伴い、液滴の更なる微細化および粒径の均一化、並びに、基板上における液滴の被噴射範囲の高精度化が求められている。特許文献１の洗浄装置では、高圧気体の噴射領域全体に一定の密度にて液滴を供給することはできず、基板上の所定範囲内に液滴を一定密度にて噴射することが困難であった。また、供給される液滴の一部が高圧気体により弾き飛ばされて噴射領域に供給されず、１枚の基板の洗浄に要する液滴の量が増大してしまう。
【０００７】
特許文献２ないし４の装置では、液滴を噴射する機構が基本的に内部混合型の２流体ノズルとなっており、液滴とガスとの混合場所において、微細化された液滴同士が互いに結合して大きくなってしまったり、混合場所の内壁に付着した後に内壁上にて結合して大きな塊となって基板上に落下してしまう。特許文献２では、液滴とガスとの混合場所であるホッパー内におけるガスの流れを渦巻き状にすることにより液滴同士の結合を防止することが提案されているが、ホッパー内壁への付着や内壁上における結合は、やはり防止することができない。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、微粒子の粒径の均一化を実現しつつ、微粒子の消費量を抑えるとともに微粒子の被噴射範囲を正確に制御し、効率良く処理を行うことを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の発明は、基板に処理を行う基板処理装置であって、基板を保持する基板保持部と、キャリアガスにて運ばれる処理用の微粒子を生成する微粒子生成部と、前記微粒子を前記基板に向けて噴射する外部混合型の２流体ノズルとを備え、前記２流体ノズルが、前記キャリアガスと共に前記微粒子を噴出する微粒子噴出口と、前記微粒子噴出口の周囲を囲み、前記キャリアガスよりも高速の加速ガスを噴射して前記キャリアガスと混合するガス噴射部とを備える。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の基板処理装置であって、前記ガス噴射部が、前記微粒子噴出口の周囲全周から前記加速ガスを噴射する。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の基板処理装置であって、前記加速ガスが、旋回流として噴射される。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の基板処理装置であって、前記２流体ノズルにより前記基板に噴射される微粒子の粒径が１μｍ〜１０μｍである。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の基板処理装置であって、前記微粒子が液滴である。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、基板に処理を行う基板処理方法であって、キャリアガスにて運ばれる処理用の微粒子を生成する工程と、前記微粒子および所定の加速ガスを外部混合型の２流体ノズルに供給する工程と、前記２流体ノズルの微粒子噴出口から前記キャリアガスと共に前記微粒子を噴出するとともに、前記微粒子噴出口の周囲から前記キャリアガスよりも高速にて前記加速ガスを噴射して前記キャリアガスと混合する工程とを備える。
【００１５】
請求項７に記載の発明は、基板に処理を行う基板処理装置であって、基板を保持する基板保持部と、キャリアガスにて運ばれる処理用の微粒子を生成する微粒子生成部と、前記微粒子を前記基板に向けて噴射する外部混合型の２流体ノズルとを備え、前記２流体ノズルが、前記キャリアガスと共に前記微粒子を噴出する微粒子噴出口と、前記微粒子噴出口から噴出される前記微粒子の移動経路上において、少なくとも２方向から互いに衝突する加速ガスを、前記キャリアガスよりも高速にて噴射するガス噴射部とを備える。
【００１６】
請求項８に記載の発明は、基板に処理を行う基板処理方法であって、キャリアガスにて運ばれる処理用の微粒子を生成する工程と、前記微粒子および所定の加速ガスを外部混合型の２流体ノズルに供給する工程と、前記２流体ノズルの微粒子噴出口から前記キャリアガスと共に前記微粒子を噴出するとともに、前記微粒子噴出口から噴出される前記微粒子の移動経路上において、少なくとも２方向から互いに衝突する前記加速ガスを、前記キャリアガスよりも高速にて噴射する工程とを備える。
【発明の効果】
【００１７】
本発明では、微粒子の粒径の均一化を実現しつつ、微粒子の消費量を抑えるとともに微粒子の被噴射範囲を正確に制御することができ、効率良く処理を行うことができる。請求項２の発明では、微粒子の被噴射範囲をより正確に制御することができる。
【００１８】
請求項４の発明では、微粒子が基板に与える衝撃を軽減することができる。請求項５の発明では、微粒子が液滴であっても、生成された微粒子の粒径をほぼ維持したまま基板に向けて噴射することができる。請求項７および８の発明では、微粒子生成部により生成された微粒子をさらに微細化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１は、本発明の一の実施の形態に係る基板洗浄装置１の構成を示す正面図である。基板洗浄装置１は、半導体基板９（以下、単に「基板９」という。）の表面を洗浄し、基板９の表面に付着したパーティクル等の異物を除去する装置である。
【００２０】
図１に示すように、基板洗浄装置１は、円板状の基板９を保持する基板保持部２、基板９の洗浄用の微粒子である洗浄液（本実施の形態では、脱イオン水）の液滴を生成する液滴生成部３、液滴生成部３により生成された液滴を基板９に向けて噴射する噴射ノズル４、および、これらの機構を制御する制御部５を備える。
【００２１】
基板保持部２は、基板９を下側から保持する略円板状のチャック２１を備え、チャック２１の外周上には、基板９を把持する複数のチャックピン２１１が設けられる。チャック２１の下面にはシャフト２２が設けられ、シャフト２２はモータ２３に接続される。基板９は、基板９の中心がシャフト２２の中心軸上に位置するようにチャック２１に保持される。基板保持部２では、制御部５の制御によりモータ２３が駆動されることによりシャフト２２が回転し、基板９がチャック２１およびシャフト２２と共にシャフト２２の中心軸を中心として回転する。
【００２２】
液滴生成部３は、洗浄液の液滴を生成する液滴生成用ノズル３１、および、液滴生成用ノズル３１からの液滴が供給される液滴供給室３２を備える。液滴生成用ノズル３１は、液体と気体とを混合して噴射することにより液滴を生成する２流体ノズルであり、配管３１１，３１２およびバルブ３１３，３１４を介して洗浄液供給部３１５およびキャリアガス供給部３１６に接続されている。液滴生成部３では、液滴生成用ノズル３１に洗浄液とキャリアガス（本実施の形態では、窒素ガス）とが供給され、洗浄液の液滴が生成されて液滴供給室３２内に噴射される。
【００２３】
液滴供給室３２は、液滴供給管３３およびバルブ３３１を介して噴射ノズル４に接続されており、制御部５によりバルブ３３１が開放されることにより、液滴供給室３２内の洗浄液の液滴がキャリアガスにて運ばれて噴射ノズル４に供給される。
【００２４】
噴射ノズル４は、加速ガス供給管４１およびバルブ４２を介して加速ガス供給部４３に接続されており、バルブ４２が開放されることにより、噴射ノズル４から噴射される液滴を加速するガス（本実施の形態では、窒素ガスであり、以下、「加速ガス」という。）が噴射ノズル４に供給される。噴射ノズル４に対する加速ガスの供給量は、制御部５によりバルブ４２の開度が変更されることにより制御される。また、噴射ノズル４は、アーム４４を介して図示省略のノズル移動機構に接続されており、基板９の上方においてアーム４４と共に移動可能とされる。
【００２５】
図２は、噴射ノズル４近傍を示す断面図である。噴射ノズル４は、液滴生成部３（図１参照）からキャリアガスと共に供給された液滴と、加速ガス供給部４３（図１参照）から供給された加速ガスとを、噴射ノズル４の外部において混合する外部混合型の２流体ノズルである。図２に示すように、噴射ノズル４は、略円筒状の外筒４５、および、外筒４５の内部に嵌め込まれた略円筒状の内筒４６を備え、外筒４５および内筒４６は、中心軸Ｊ１を共有する同軸状に配置されている。
【００２６】
内筒４６の内部空間は、直線状の液滴搬送路４６１となっており、液滴搬送路４６１の基板９とは反対側の端部は、液滴供給管３３（図１参照）に接続される液滴導入口４６２として開口している。基板洗浄装置１では、キャリアガスにより運ばれる洗浄液の液滴が、液滴供給管３３から液滴導入口４６２を介して液滴搬送路４６１内に導入される。液滴搬送路４６１の基板９側の端部は、液滴搬送路４６１に導入された洗浄液の液滴をキャリアガスと共に基板９に向けて噴出する液滴噴出口４６３として開口している。噴射ノズル４では、内筒４６により、洗浄液の液滴の搬送方向が中心軸Ｊ１に沿う直線状に規制され、液滴噴出口４６３から中心軸Ｊ１に沿う方向（以下、「垂直方向」という。）に液滴が噴出される。基板９の処理時には、噴射ノズル４は、中心軸Ｊ１が基板９の上面に垂直になるように配置される。
【００２７】
噴射ノズル４では、外筒４５はほぼ一定の内径を有する。一方、内筒４６は、垂直方向の各部で外径が変化し、内筒４６の垂直方向における中間部４６ａは、外筒４５の内径より小さな外径を有する。内筒４６の液滴噴出口４６３側および液滴導入口４６２側の端部近傍には、内筒４６の外周面から張り出すように、内筒４６と一体的に形成されたフランジ４６ｂ，４６ｃがそれぞれ設けられている。フランジ４６ｂ，４６ｃは外筒４５の内径にほぼ等しい外径を有しているため、外筒４５の内部に嵌め込まれた内筒４６は、フランジ４６ｂ，４６ｃの外周面にて外筒４５の内周面に密接する。そして、内筒４６の中間部４６ａと外筒４５の内周面との間に、中心軸Ｊ１を中心とする略円筒状の間隙である円筒流路４７１が形成される。外筒４５の垂直方向における中間近傍には、加速ガス供給管４１（図１参照）に接続される加速ガス導入口４５１が形成されており、加速ガスが加速ガス導入口４５１を介して円筒流路４７１に導入される。
【００２８】
図３および図４は、内筒４６のフランジ４６ｂ近傍を拡大して示す正面図および底面図である。図３および図４に示すように、フランジ４６ｂは、円筒状の部位の下側に中空の円錐台が設けられた形状を有しており、中心軸Ｊ１に対して略垂直に突出している。フランジ４６ｂには、垂直方向にフランジ４６ｂを貫通する６つのスリット４６４が形成されている。各スリット４６４は、フランジ４６ｂの外周面からフランジ４６ｂの内側に向かって、中心軸Ｊ１に略平行、かつ、中心軸Ｊ１を含まない平面に沿うように、互いにほぼ等角度間隔で形成されている。各スリット４６４は、垂直方向に見て、フランジ４６ｂの外周面における開口（以下、「側面開口」という。）４６５と中心軸Ｊ１とを結ぶ径方向に対して所定の角度にて斜交しており、また、フランジ４６ｂから下方に突出して設けられた円筒状の内筒先端部４６ｄの外周面にほぼ接する。
【００２９】
図２に示すように、外筒４５は基板９側の先端に外筒先端部４５ａを備える。外筒先端部４５ａは、液滴噴出口４６３側の先端に向かうに従って内径が漸次小さくなるテーパ状の内周面、および、テーパ状の内周面の下方に設けられる中心軸Ｊ１に平行な内周面を有する。噴射ノズル４では、各スリット４６４の側面開口４６５（図４参照）が外筒４５の内周面により閉塞され、側面開口４６５の下部が外筒先端部４５ａのテーパ状の内周面により閉塞されることにより、円筒流路４７１と連通するとともに円筒流路４７１からの加速ガスの流れの方向を変更する方向変更部４７２が形成される。
【００３０】
また、外筒先端部４５ａの内径は内筒先端部４６ｄの外径よりも大きいため、外筒先端部４５ａと内筒先端部４６ｄとの間に中心軸Ｊ１の周囲を囲む略円筒状の間隙であって、方向変更部４７２からの加速ガスが導かれて旋回流を形成する旋回流形成部４７３が形成される。旋回流形成部４７３の基板９側の先端は、液滴噴出口４６３の周囲を囲む円環状の加速ガス噴射口４７４として、液滴噴出口４６３に近接して開口している。上述のように、スリット４６４は内筒先端部４６ｄの外周面にほぼ接するように形成されているため（図４参照）、噴射ノズル４を基板９側から見た場合、方向変更部４７２の中心軸Ｊ１側の部位は、加速ガス噴射口４７４と重なっている。
【００３１】
噴射ノズル４では、周囲にスリット４６４が形成された内筒４６を外筒４５の内部に嵌め込むことにより、加速ガスが流れる円筒流路４７１、方向変更部４７２および旋回流形成部４７３（以下、これらをまとめて、「加速ガス流路４７」という。）が容易に形成される。
【００３２】
図５は、洗浄動作が行われている間に基板洗浄装置１において行われる処理の流れを示す図である。基板９が洗浄される際には、まず、図１に示す基板保持部２においてモータ２３が制御部５により駆動され、基板９の回転が開始される。続いて、液滴生成部３において、制御部５の制御によりバルブ３１３，３１４，３３１，４２が開放され、図５に示す処理が継続的に行われる。基板洗浄装置１では、バルブ３１３，３１４が開放されることにより、液滴生成用ノズル３１に洗浄液とキャリアガスとが供給される。そして、洗浄液とキャリアガスとが混合されて洗浄液の液滴が生成され、液滴供給室３２内にキャリアガスと共に液滴が噴射される（ステップＳ１１）。
【００３３】
生成された液滴は、液滴供給室３２内のキャリアガスにより運ばれ、液滴供給管３３を介して噴射ノズル４に供給される。基板洗浄装置１では、噴射ノズル４に供給される液滴の粒径は１μｍ〜１０μｍ程度とされる。そして、液滴の供給と並行して、バルブ４２を介して加速ガスが加速ガス供給部４３から噴射ノズル４に供給される（ステップＳ１２）。
【００３４】
噴射ノズル４に加速ガスが供給されると、加速ガスは、図２に示す円筒流路４７１内を加速ガス流路４７の母線方向（すなわち、垂直方向）に沿って下方に流れ、方向変更部４７２へと導かれる。方向変更部４７２では、各スリット４６４（図４参照）の外周側において下方へと流れる加速ガスが、外筒先端部４５ａのテーパ状の内周面に沿って図４中の矢印Ｋにて示すフランジ４６ｂの中心軸Ｊ１側に向かって流れつつ図２に示す旋回流形成部４７３へと導かれる。このように、方向変更部４７２では、加速ガスの向き（すなわち、加速ガスが流れる方向）が垂直方向から、中心軸Ｊ１を中心とする円周方向に沿う成分を有する方向へと変換される。
【００３５】
方向変更部４７２の６つのスリット４６４を通過した加速ガスは、旋回流形成部４７３において中心軸Ｊ１を中心とする円周方向に沿って、図４中における反時計回りに旋回しつつ下方へと流れる。加速ガスは、中心軸Ｊ１を中心とする円周上において互いにほぼ等角度間隔に配列された６つのスリット４６４から旋回流形成部４７３へと導かれるため、円周方向（すなわち、旋回方向）に関して均一な旋回流となる。
【００３６】
図２に示す旋回流形成部４７３を通過した加速ガスは、加速ガス噴射口４７４を介して液滴噴出口４６３の周囲全周から旋回流として噴射される。液滴噴出口４６３の周囲の各方向から噴射された加速ガスは、液滴噴出口４６３から噴出されるキャリアガスおよび洗浄液の液滴の移動経路上において互いに衝突しつつキャリアガスおよび液滴と混合される（ステップＳ１３）。加速ガスはキャリアガスよりも高速にて噴射され、キャリアガスに運ばれる液滴が加速ガスにより加速されつつ基板９に向けて噴射される。
【００３７】
基板９への液滴の噴射が開始されると、図１に示す基板保持部２により回転する基板９の上方において、ノズル移動機構による噴射ノズル４が移動を開始し、基板９の中心と外周上の１点との間の上方にて、すなわち、図１中に実線にて示す位置と二点鎖線にて示す位置との間にて、往復移動を繰り返して基板９の上面全体（あるいは、所定の範囲）の洗浄が行われる。そして、基板９の洗浄が終了すると、噴射ノズル４に対する液滴および加速ガスの供給が停止され、噴射ノズル４の移動および基板９の回転も停止される。
【００３８】
図６は、噴射ノズル４の加速ガス噴射口４７４から噴射される加速ガスの進行方向を示す斜視図である。図６中の矢印Ｎは、加速ガスの進行方向を示す。噴射ノズル４では、旋回流形成部４７３（図２参照）において加速ガスが液滴搬送路４６１の周囲を均一に旋回しつつ流れることにより、加速ガス噴射口４７４から噴射される加速ガスが、加速ガス噴射口４７４近傍にて旋回方向に均一な渦巻き気流となり、液滴噴出口４６３から中心軸Ｊ１に沿って噴出されるキャリアガスおよび洗浄液の液滴の周囲を囲みつつキャリアガスおよび液滴と混合される。
【００３９】
図４に示すように、噴射ノズル４では、スリット４６４が内筒先端部４６ｄの外周面（すなわち、図２に示す加速ガス噴射口４７４の内周）にほぼ接するように形成されているため、加速ガスが加速ガス噴射口４７４の接線方向の成分を有する方向に向けて噴射される。その結果、図６に示すように、液滴噴出口４６３から噴出された洗浄液の液滴、および加速ガス噴射口４７４から噴射された加速ガスの移動経路の輪郭（図６中において二点鎖線にて示す。）は、液滴噴出口４６３の近傍に形成される絞り部Ｌ１と、絞り部Ｌ１から基板９の表面に向かうに従って側方に広がる拡散部Ｍ１とを有する形状となる。
【００４０】
絞り部Ｌ１は、液滴の噴射方向（すなわち、垂直方向）に直交する略円形断面の径が、垂直方向に沿う各部で基板９に近づくに従って漸次減少する略逆円錐台形状を有している。拡散部Ｍ１は、絞り部Ｌ１の基板９側において、垂直方向に直交する略円形断面の径が基板９に近づくに従って漸次増大する略円錐台形状を有している。換言すれば、絞り部Ｌ１と拡散部Ｍ１とにより、いわゆる鼓型の形状が形成される。基板洗浄装置１では、加速ガスにより加速された液滴が、基板９上の略円状の被噴射範囲Ｎ１に衝突する。そして、噴射ノズル４から噴射された液滴が衝突する範囲である被噴射範囲Ｎ１において、基板９に付着しているパーティクル等の異物が除去される（すなわち、基板９の被噴射範囲Ｎ１が洗浄される）。
【００４１】
図７は、噴射ノズル４により基板９に噴射される液滴の粒径の分布を示す図である。図７中の実線８１は、噴射ノズル４から噴射される全液滴の合計体積に占める粒径毎の液滴の合計体積の割合を示し、１μｍ毎に体積割合を計測してプロットしたものである。破線８２は、通常の使用方法による外部混合型の２流体ノズル（すなわち、液滴化されていない洗浄液をノズルから吐出し、ノズルの外部においてガスと混合して液滴を生成および噴射する２流体ノズル）から噴射される液滴の粒径分布を比較例として示したものである。破線８２では、粒径１０μｍ以下の範囲においては、実線８１と同様に１μｍ毎に体積割合を計測しており、また、粒径１０μｍ〜１００μｍの範囲においては、５μｍ毎に体積割合を計測してプロットしている。
【００４２】
図７に示すように、基板洗浄装置１では、噴射ノズル４により基板９に噴射される液滴のほとんどの粒径が１μｍ〜１０μｍとなり、通常の使用方法による外部混合型の２流体ノズルに比べて液滴の粒径を均一化することができる。
【００４３】
図８中の実線８３は、噴射ノズル４に供給される加速ガスの流量と噴射ノズル４から噴射される液滴の平均粒径との関係を示す図である。破線８４および一点鎖線８５は、通常の使用方法による外部混合型の２流体ノズル、および、通常の使用方法による内部混合型の２流体ノズル（すなわち、液滴化されていない洗浄液とガスとをノズルの内部において混合し、液滴を生成および噴射する２流体ノズル）から噴射される液滴の平均粒径の例を比較例として示したものである。
【００４４】
通常の使用方法による２流体ノズルでは、液滴化されていない洗浄液に混合されるガスの流量により液滴の粒径が決定され、また、液滴の噴射速度が決定される。一方、図１に示す基板洗浄装置１では、液滴の粒径は、噴射ノズル４に液滴を供給する液滴生成部３によりほぼ決定され、基板９に向けて噴射される液滴の速度の制御は、制御部５によりバルブ４２が制御されて噴射ノズル４に対する加速ガスの供給量が変更されることにより行われる。その結果、図８に示すように、通常の使用方法による２流体ノズルでは、ガスの流量が小さくなり、液滴の噴射速度が遅くなるに従って、液滴の平均粒径が大きくなっていくが、噴射ノズル４では、液滴の平均粒径が加速ガスの流量にほとんど依存せず、噴射速度を変更しても粒径をほぼ一定の大きさに維持することができる。
【００４５】
以上に説明したように、基板洗浄装置１では、液滴生成部３により生成した洗浄液の液滴をキャリアガスと共に外部混合型の２流体ノズルである噴射ノズル４により噴射することにより、液滴の噴射速度にほとんど依存することなく、液滴の粒径を均一化することができる。また、噴射ノズル４では、液滴噴出口４６３の周囲全周から加速ガスを噴射してキャリアガスの周囲を囲みつつ加速ガスとキャリアガスとを混合することにより、液滴の移動経路が側方に広がって液滴の密度が低下してしまったり、液滴がガスの流れの外に飛び出してしまうことが抑制され、さらに、液滴の被噴射範囲を精度良く制御しつつ基板９に衝突させることができる。その結果、基板洗浄装置１では、液滴の粒径の均一化を実現しつつ、液滴の消費量を抑えるとともに液滴の被噴射範囲を正確に制御することができ、基板９の洗浄を効率良く行うことができる。
【００４６】
基板洗浄装置１では、噴射ノズル４として外部混合型の２流体ノズルを用いることにより、内部混合型の２流体ノズルを用いた場合に問題となる噴射ノズル４の内壁に対する液滴の付着を防止し、さらに、液滴同士の結合を抑制して、液滴生成部３により生成された液滴の粒径をほぼ維持したまま基板９に向けて噴射することができる。また、基板９に噴射される液滴の粒径が１μｍ〜１０μｍとされることにより、液滴が基板９に与える衝撃を軽減することができ、基板９の洗浄を適切に行うことができる。
【００４７】
基板洗浄装置１では、液滴噴出口４６３の周囲全周に設けられた加速ガス噴射口４７４から噴射される加速ガスが、液滴噴出口４６３から噴出される液滴の移動経路上において衝突することにより、キャリアガスに運ばれる洗浄液の液滴と加速ガスとが効率的に混合される。その結果、液滴生成部３により生成された液滴（の少なくとも一部）をさらに微細化することができる。また、噴射ノズル４の先端近傍において、液滴および加速ガスの移動経路が側方に広がらないため、液滴と加速ガスとの混合がより効率的に行われるとともに、液滴の移動速度の減衰を抑制しつつ基板９に液滴を衝突させることにより、基板９の表面に付着しているパーティクル等の異物を効率的に除去することができる。また、液滴の速度を正確に制御することができるため、基板９上のパターンの破壊も適切に防止することができる。
【００４８】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
【００４９】
例えば、噴射ノズル４から噴射される液滴および加速ガスの移動経路の輪郭の形状は、図６に示すようないわゆる鼓型には限定されず、他の様々な形状とされてよい。図９は、噴射ノズル４の加速ガス噴射口４７４から噴射される加速ガスの進行方向の他の例を示す斜視図である。図９中の矢印Ｎは、図６と同様に加速ガスの進行方向を示す。図９中に二点鎖線にて示す液滴および加速ガスの移動経路の輪郭は、加速ガス噴射口４７４の近傍に形成される絞り部Ｌ２と、絞り部Ｌ２から基板９の表面に向かうに従って側方に広がる拡散部Ｍ２とを有し、絞り部Ｌ２は、液滴の噴射方向（すなわち、垂直方向）に直交する略円形断面の径が、垂直方向に沿う各部で略一様である略円柱形状を有している。また、拡散部Ｍ２は、絞り部Ｌ２の基板９側において、垂直方向に直交する略円形断面の径が基板９に近づくに従って漸次増大する略円錐台形状を有している。
【００５０】
基板洗浄装置１では、噴射ノズル４の加速ガス流路４７における方向変更部４７２の形状、すなわち、内筒４６のスリット４６４の形状は様々に変更されてよい。図１０および図１１は、内筒４６のフランジ４６ｂ近傍の他の例を示す正面図および底面図である。図１０および図１１に示す例では、スリット４６４とは形状の異なる６つのスリット４６４ａがフランジ４６ｂに設けられることを除き、他の構成は図３および図４と同様であり、以下の説明において同符号を付す。
【００５１】
６つのスリット４６４ａは、中心軸Ｊ１を中心としてほぼ等角度間隔に放射状に形成されており、各スリット４６４ａは、垂直方向から所定の角度だけ傾いてフランジ４６ｂを貫通する。スリット４６４ａはフランジ４６ｂの外周面において側面開口４６５を有し、側面開口４６５が図２に示す外筒４５により閉塞されることにより方向変更部４７２が形成される。このように、図１０および図１１に示す内筒４６を有する噴射ノズル４においても、方向変更部４７２を通過した加速ガスの向きが垂直方向から、中心軸Ｊ１を中心とする円周方向に沿う成分を有する方向へと変換され、旋回流形成部４７３（図２参照）において中心軸Ｊ１を中心とする円周方向に沿って旋回しつつ下方へと流れる。
【００５２】
基板洗浄装置１では、噴射ノズル４から噴射される加速ガスは、必ずしも旋回しつつ噴射される必要はなく、また、液滴噴出口４６３の周囲全周から噴射される必要もない。図１２は、噴射ノズル４の他の例を示す底面図である。図１２に示す例では、液滴噴出口４６３の周囲を囲む互いに離れた３箇所に加速ガス噴射口４７４が設けられ、液滴噴出口４６３から噴出される液滴およびキャリアガスが３方向から加速ガスに囲まれて加速ガスと混合される。液滴の被噴射範囲をより正確に制御するという観点からは、液滴噴出口４６３の周囲全周から加速ガスが噴射されることが好ましいが、このように、液滴噴出口４６３の周囲から（好ましくは、３以上の方向から）加速ガスが噴射されることにより、上記実施の形態と同様に、液滴の粒径の均一化を実現しつつ、液滴の消費量を抑えるとともに液滴の被噴射範囲を正確に制御することができ、基板９の洗浄を効率良く行うことができる。
【００５３】
図１３は、噴射ノズル４のさらに他の例を示す正面図である。図１３に示す例では、噴射ノズル４は、互いに独立する１つの液滴噴出ノズル４０ａ、および、２つの加速ガス噴射ノズル４０ｂを備える。液滴噴出ノズル４０ａは、図１と同様に、液滴供給管３３およびバルブ３３１を介して液滴生成部３（図１参照）に接続されており、加速ガス噴射ノズル４０ｂは、加速ガス供給管４１およびバルブ４２を介して加速ガス供給部４３に接続されている。図２に示す噴射ノズル４では、液滴噴出口４６３から噴出された液滴の移動経路上において周囲全体から加速ガスが衝突するが、図１３に示す例では、２つの加速ガス噴射ノズル４０ｂの加速ガス噴射口４７４から噴射された加速ガスが液滴の移動経路上において互いに衝突する。このように、液滴噴出口４６３からキャリアガスと共に噴出された液滴に対して、液滴の移動経路上において少なくとも２方向から互いに衝突する加速ガスが噴射されることにより、上記実施の形態と同様に、液滴生成部３により生成された液滴の少なくとも一部をさらに微細化することができる。
【００５４】
基板洗浄装置１では、噴射ノズル４により噴射される液滴の粒径は１μｍ〜１０μｍに限定される必要はなく、洗浄する基板９の種類等に合わせて様々に変更されてよい。また、洗浄液として、蒸留水等のイオン交換以外の方法により得られた純水が脱イオン水の代わりに用いられてもよく、目的に合わせて他の様々な液体が用いられてもよい。さらには、液滴生成部３における液滴の生成は、２流体ノズル以外の他の方法（例えば、貯溜槽に貯溜された洗浄液に対する超音波振動の付与）により行われてもよい。
【００５５】
基板洗浄装置１では、洗浄液の液滴に代えて、固体の微粒子が噴射ノズル４から噴射されることにより、基板９の洗浄が行われてもよい。例えば、噴射ノズル４により噴射される微粒子は、断熱膨張によりドライアイスとなった二酸化炭素（ＣＯ２）の微粒子であってもよく、この場合、図１に示す液滴生成部３において、液滴生成用ノズル３１から液体の二酸化炭素とキャリアガスとが液滴供給室３２内に噴射され、噴射時の断熱膨張により凍結した二酸化炭素の微粒子がキャリアガスにより運ばれて噴射ノズル４に供給される。
【００５６】
基板洗浄装置１は、プリント配線基板やフラットパネル表示装置に使用されるガラス基板等、半導体基板以外の様々な基板の洗浄に利用されてよい。なお、基板の種類や大きさ等に合わせて、基板の洗浄時における回転は省略されてもよい。
【００５７】
上記実施の形態では、基板を洗浄する基板洗浄装置について説明したが、上述の構成を備える装置は、基板表面へ様々な処理液の液滴を噴射して基板に処理を行う基板処理装置として利用されてよい。例えば、基板処理装置により、基板表面の露光済みのレジスト膜を現像する現像液の塗布が行われる場合、図１に示す噴射ノズル４には液滴生成部３により生成された現像液の液滴が供給され、加速ガスと共に基板９に対して噴射されて基板９の現像が行われる。また、基板処理装置は、微粒子の噴射による基板の表面加工や表面処理等に利用されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】一の実施の形態に係る基板洗浄装置の構成を示す正面図である。
【図２】噴射ノズル近傍を示す断面図である。
【図３】フランジ近傍を示す正面図である。
【図４】フランジ近傍を示す底面図である。
【図５】基板の洗浄時の処理の流れを示す図である。
【図６】加速ガスの進行方向を示す斜視図である。
【図７】液滴の粒径の分布を示す図である。
【図８】加速ガスの流量と液滴の粒径との関係を示す図である。
【図９】加速ガスの進行方向の他の例を示す斜視図である。
【図１０】フランジ近傍の他の例を示す正面図である。
【図１１】フランジ近傍の他の例を示す底面図である。
【図１２】噴射ノズルの他の例を示す底面図である。
【図１３】噴射ノズルの他の例を示す正面図である。
【符号の説明】
【００５９】
１    基板洗浄装置
２    基板保持部
３    液滴生成部
４    噴射ノズル
９    基板
４６３    液滴噴出口
４７４    加速ガス噴射口
Ｓ１１〜Ｓ１３    ステップ
【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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