(57)【要約】    【課題】  基板の裏面に付着した付着物を完全に除去すると共に、基板から製造される半導体デバイスの品質の低下を防止することができる基板洗浄方法を提供する。    【解決手段】  半導体ウエハＷの裏面を洗浄するクリーニング室５は、半導体ウエハＷを収容する主チャンバ９において、半導体ウエハＷの裏面にエアロゾルを含むガスを噴射するラバルノズル３２を有するエアロゾル噴射部２３を備え、半導体ウエハＷの裏面を洗浄する際、主チャンバ９内を数ｋＰａに調整し（ステップＳ５２）、主チャンバ９内において下降流を発生させ（ステップＳ５３）、ラバルノズル３２からエアロゾルを含むガスを噴射し（ステップＳ５４）、エアロゾルから気化したガス等からガス粘性流を発生させる（ステップＳ５５）。【選択図】      図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の処理が施される基板の裏面を洗浄する基板洗浄方法であって、
前記基板の裏面に２つの相状態を呈する物質を接触させる２相状態物質接触ステップと、
所定の圧力下において前記基板の裏面の近傍に前記物質の流れを生成する裏面近傍流生成ステップとを有することを特徴とする基板洗浄方法。
【請求項２】
前記２つの相状態を呈する物質はエアロゾルを含む所定の気体であることを特徴とする請求項１記載の基板洗浄方法。
【請求項３】
前記所定の圧力は１３３Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）以上であることを特徴とする請求項１又は２記載の基板洗浄方法。
【請求項４】
前記２つの相状態を呈する物質は超臨界状態の物質であることを特徴とする請求項１記載の基板洗浄方法。
【請求項５】
前記超臨界状態の物質は、前記基板に付着する付着物を溶融する所定の添加剤を含むことを特徴とする請求項４記載の基板洗浄方法。
【請求項６】
前記２相状態物質接触ステップは、前記所定の添加剤を含まない前記超臨界状態の物質を前記基板の表面に接触させ、且つ前記所定の添加剤を含む前記超臨界状態の物質を前記基板の裏面に接触させることを特徴とする請求項５記載の基板洗浄方法。
【請求項７】
所定の処理が施される基板の裏面を洗浄する基板洗浄方法であって、
前記基板の裏面に高エネルギーの光を照射する高エネルギー光照射ステップと、
所定の圧力下において前記基板の裏面の近傍に物質の流れを生成する裏面近傍流生成ステップとを有することを特徴とする基板洗浄方法。
【請求項８】
前記物質は２つの相状態を呈する物質であることを特徴とする請求項７記載の基板洗浄方法。
【請求項９】
前記２つの相状態を呈する物質はエアロゾルを含む所定の気体であることを特徴とする請求項８記載の基板洗浄方法。
【請求項１０】
前記２つの相状態を呈する物質は超臨界状態の物質であることを特徴とする請求項８記載の基板洗浄方法。
【請求項１１】
所定の処理が施される基板の裏面を洗浄する基板洗浄装置において、
前記基板の裏面に２つの相状態を呈する物質を接触させる２相状態物質接触手段と、
所定の圧力下において前記基板の裏面の近傍に前記物質の流れを生成させる裏面近傍流生成手段とを備えることを特徴とする基板洗浄装置。
【請求項１２】
所定の処理が施される基板の裏面を洗浄する基板洗浄装置において、
前記基板の裏面に高エネルギーの光を照射する高エネルギー光照射手段と、
所定の圧力下において前記基板の裏面の近傍に前記物質の流れを生成させる裏面近傍流生成手段とを備えることを特徴とする基板洗浄装置。
【請求項１３】
基板に所定の処理を施す少なくとも１つの基板処理装置を備える基板処理システムにおいて、
前記基板の裏面を洗浄する基板洗浄装置を備え、
該基板洗浄装置は、前記基板の裏面に２つの相状態を呈する物質を接触させる２相状態物質接触手段と、所定の圧力下において前記基板の裏面の近傍に前記物質の流れを生成させる裏面近傍流生成手段とを有することを特徴とする基板処理システム。
【請求項１４】
基板に所定の処理を施す少なくとも１つの基板処理装置を備える基板処理システムにおいて、
前記基板の裏面を洗浄する基板洗浄装置を備え、
該基板洗浄装置は、前記基板の裏面に高エネルギーの光を照射する高エネルギー光照射手段と、所定の圧力下において前記基板の裏面の近傍に前記物質の流れを生成させる裏面近傍流生成手段とを有することを特徴とする基板処理システム。
【請求項１５】
所定の処理が施される基板の裏面を洗浄する基板洗浄方法をコンピュータに実行させる基板洗浄プログラムであって、
前記基板の裏面に２つの相状態を呈する物質を接触させる２相状態物質接触モジュールと、
所定の圧力下において前記基板の裏面の近傍に前記物質の流れを生成する裏面近傍流生成モジュールとを有することを特徴とする基板洗浄プログラム。
【請求項１６】
所定の処理が施される基板の裏面を洗浄する基板洗浄方法をコンピュータに実行させる基板洗浄プログラムであって、
前記基板の裏面に高エネルギーの光を照射する高エネルギー光照射モジュールと、
所定の圧力下において前記基板の裏面の近傍に前記物質の流れを生成する裏面近傍流生成モジュールとを有することを特徴とする基板洗浄プログラム。
【請求項１７】
所定の処理が施される基板の裏面を洗浄する基板洗浄方法を実行させるプログラムを格納するコンピュータが読み取り可能な記憶媒体であって、前記プログラムは、
前記基板の裏面に２つの相状態を呈する物質を接触させる２相状態物質接触モジュールと、
所定の圧力下において前記基板の裏面の近傍に前記物質の流れを生成する裏面近傍流生成モジュールとを有することを特徴とする記憶媒体。
【請求項１８】
所定の処理が施される基板の裏面を洗浄する基板洗浄方法を実行させるプログラムを格納するコンピュータが読み取り可能な記憶媒体であって、前記プログラムは、
前記基板の裏面に高エネルギーの光を照射する高エネルギー光照射モジュールと、
所定の圧力下において前記基板の裏面の近傍に前記物質の流れを生成する裏面近傍流生成モジュールとを有することを特徴とする記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板洗浄方法、基板洗浄装置、基板処理システム、基板洗浄プログラム及び記憶媒体に関し、特に、基板の裏面に付着した付着物を除去する基板洗浄方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、基板としての半導体ウエハ（以下「ウエハ」という。）に任意の処理を施す基板処理装置では、ウエハと該ウエハを載置する載置台との接触に起因するパーティクル、例えばアルミの金属片や、処理ガスの反応に起因する反応生成物、例えば、フルオロカーボン系のポリマー等が発生する。これらのパーティクルは、ウエハに付着して該ウエハの表面に形成された半導体デバイスの品質を低下させる。
【０００３】
ウエハに付着したパーティクルを除去する方法として、ドライエッチング処理が施されたウエハをウェット処理室においてフッ酸溶液や純水によって水洗するウエット洗浄方法が知られている。該方法によれば、ドライエッチング処理中にウエハに付着したパーティクルを除去することができる（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平４−１４２２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述したウエット洗浄方法では、主にウエハの表面に向けて純水等を吹き付けるため、ウエハの裏面に付着したパーティクル、具体的にはウエハの裏面の全面に亘って付着したパーティクルやウエハの裏面の周縁部に付着したベベルポリマー（Bevel Polymer）を除去することができない。
【０００５】
ウエハの裏面に付着したパーティクルは、ウエハを載置台に載置した際、該ウエハを浮き上がらせるため、ウエハの表面に塗布されたフォトレジストを露光するリソグラフィー工程において、ウエハと露光装置との距離が露光装置の焦点距離に一致せず、ウエハの表面に正確なマスクパターンを再現できず、該ウエハから製造される半導体デバイスの品質を低下させるという問題がある。
【０００６】
また、所定のプラズマ処理が施されたウエハは、複数枚のウエハを互いに平行に保持する密閉容器、例えば、フープ（Foup）等に収容されて搬送されるが、該フープ内において上方に位置するウエハの裏面からパーティクルが剥離して下方に位置するウエハの表面に落下して付着し、該下方のウエハから製造される半導体デバイスの品質を低下させるという問題がある。
【０００７】
さらに、上述したウエット洗浄方法において、仮にウエハの裏面のパーティクルやベベルポリマーが除去されたとしても、ウエット洗浄における純水の流れは制御されていないため、除去されたパーティクル等がウエット洗浄されているウエハの隣で、所定の処理、例えば、乾燥処理が施されているウエハの表面に再付着して、やはり、該ウエハから製造される半導体デバイスの品質を低下させるという問題がある。
【０００８】
本発明の目的は、基板の裏面に付着した付着物を完全に除去すると共に、基板から製造される半導体デバイスの品質の低下を防止することができる基板洗浄方法、基板洗浄装置、基板処理システム、基板洗浄プログラム及び記憶媒体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１記載の基板洗浄方法は、所定の処理が施される基板の裏面を洗浄する基板洗浄方法であって、前記基板の裏面に２つの相状態を呈する物質を接触させる２相状態物質接触ステップと、所定の圧力下において前記基板の裏面の近傍に前記物質の流れを生成する裏面近傍流生成ステップとを有することを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の基板洗浄方法は、請求項１記載の基板洗浄方法において、前記２つの相状態を呈する物質はエアロゾルを含む所定の気体であることを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の基板洗浄方法は、請求項１又は２記載の基板洗浄方法において、前記所定の圧力は１３３Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）以上であることを特徴とする。
【００１２】
請求項４記載の基板洗浄方法は、請求項１記載の基板洗浄方法において、前記２つの相状態を呈する物質は超臨界状態の物質であることを特徴とする。
【００１３】
請求項５記載の基板洗浄方法は、請求項４記載の基板洗浄方法において、前記超臨界状態の物質は、前記基板に付着する付着物を溶融する所定の添加剤を含むことを特徴とする。
【００１４】
請求項６記載の基板洗浄方法は、請求項５記載の基板洗浄方法において、前記２相状態物質接触ステップは、前記所定の添加剤を含まない前記超臨界状態の物質を前記基板の表面に接触させ、且つ前記所定の添加剤を含む前記超臨界状態の物質を前記基板の裏面に接触させることを特徴とする。
【００１５】
上記目的を達成するために、請求項７記載の基板洗浄方法は、所定の処理が施される基板の裏面を洗浄する基板洗浄方法であって、前記基板の裏面に高エネルギーの光を照射する高エネルギー光照射ステップと、所定の圧力下において前記基板の裏面の近傍に物質の流れを生成する裏面近傍流生成ステップとを有することを特徴とする。
【００１６】
請求項８記載の基板洗浄方法は、請求項７記載の基板洗浄方法において、前記物質は２つの相状態を呈する物質であることを特徴とする。
【００１７】
請求項９記載の基板洗浄方法は、請求項８記載の基板洗浄方法において、前記２つの相状態を呈する物質はエアロゾルを含む所定の気体であることを特徴とする。
【００１８】
請求項１０記載の基板洗浄方法は、請求項８記載の基板洗浄方法において、前記２つの相状態を呈する物質は超臨界状態の物質であることを特徴とする。
【００１９】
上記目的を達成するために、請求項１１記載の基板洗浄装置は、所定の処理が施される基板の裏面を洗浄する基板洗浄装置において、前記基板の裏面に２つの相状態を呈する物質を接触させる２相状態物質接触手段と、所定の圧力下において前記基板の裏面の近傍に前記物質の流れを生成させる裏面近傍流生成手段とを備えることを特徴とする。
【００２０】
上記目的を達成するために、請求項１２記載の基板洗浄装置は、所定の処理が施される基板の裏面を洗浄する基板洗浄装置において、前記基板の裏面に高エネルギーの光を照射する高エネルギー光照射手段と、所定の圧力下において前記基板の裏面の近傍に前記物質の流れを生成させる裏面近傍流生成手段とを備えることを特徴とする。
【００２１】
上記目的を達成するために、請求項１３記載の基板処理システムは、基板に所定の処理を施す少なくとも１つの基板処理装置を備える基板処理システムにおいて、前記基板の裏面を洗浄する基板洗浄装置を備え、該基板洗浄装置は、前記基板の裏面に２つの相状態を呈する物質を接触させる２相状態物質接触手段と、所定の圧力下において前記基板の裏面の近傍に前記物質の流れを生成させる裏面近傍流生成手段とを有することを特徴とする。
【００２２】
上記目的を達成するために、請求項１４記載の基板処理システムは、基板に所定の処理を施す少なくとも１つの基板処理装置を備える基板処理システムにおいて、前記基板の裏面を洗浄する基板洗浄装置を備え、該基板洗浄装置は、前記基板の裏面に高エネルギーの光を照射する高エネルギー光照射手段と、所定の圧力下において前記基板の裏面の近傍に前記物質の流れを生成させる裏面近傍流生成手段とを有することを特徴とする。
【００２３】
上記目的を達成するために、請求項１５記載の基板洗浄プログラムは、所定の処理が施される基板の裏面を洗浄する基板洗浄方法をコンピュータに実行させる基板洗浄プログラムであって、前記基板の裏面に２つの相状態を呈する物質を接触させる２相状態物質接触モジュールと、所定の圧力下において前記基板の裏面の近傍に前記物質の流れを生成する裏面近傍流生成モジュールとを有することを特徴とする。
【００２４】
上記目的を達成するために、請求項１６記載の基板洗浄プログラムは、所定の処理が施される基板の裏面を洗浄する基板洗浄方法をコンピュータに実行させる基板洗浄プログラムであって、前記基板の裏面に高エネルギーの光を照射する高エネルギー光照射モジュールと、所定の圧力下において前記基板の裏面の近傍に前記物質の流れを生成する裏面近傍流生成モジュールとを有することを特徴とする。
【００２５】
上記目的を達成するために、請求項１７記載の記憶媒体は、所定の処理が施される基板の裏面を洗浄する基板洗浄方法を実行させるプログラムを格納するコンピュータが読み取り可能な記憶媒体であって、前記プログラムは、前記基板の裏面に２つの相状態を呈する物質を接触させる２相状態物質接触モジュールと、所定の圧力下において前記基板の裏面の近傍に前記物質の流れを生成する裏面近傍流生成モジュールとを有することを特徴とする。
【００２６】
上記目的を達成するために、請求項１８記載の記憶媒体は、所定の処理が施される基板の裏面を洗浄する基板洗浄方法を実行させるプログラムを格納するコンピュータが読み取り可能な記憶媒体であって、前記プログラムは、前記基板の裏面に高エネルギーの光を照射する高エネルギー光照射モジュールと、所定の圧力下において前記基板の裏面の近傍に前記物質の流れを生成する裏面近傍流生成モジュールとを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
請求項１記載の基板洗浄方法、請求項１１記載の基板洗浄装置、請求項１３記載の基板処理システム、請求項１５記載の基板洗浄プログラム及び請求項１７記載の記憶媒体によれば、基板の裏面に２つの相状態を呈する物質が接触し、所定の圧力下において基板の裏面の近傍に該物質の流れが生成される。２つの相状態を呈する物質は、各相状態が有する特性を備えるので、各特性の相乗効果によって基板の裏面に付着した付着物を効率よく除去することができる。また、所定の圧力下において生成された物質の流れは粘性流を形成するので、基板の裏面から除去した付着物を基板の裏面近傍から効率よく排除する。これにより、基板の裏面に付着した付着物を完全に除去することができると共に、基板から製造される半導体デバイスの品質の低下を防止することができる。
【００２８】
請求項２及び９記載の基板洗浄方法によれば、２つの相状態を呈する物質はエアロゾルを含む所定の気体である。エアロゾルは基板の裏面に付着した付着物に衝突して該付着物の付着力を低下させて除去し、気体は除去された付着物を運搬する。これにより、基板の裏面に付着した付着物を確実に除去することができる。
【００２９】
請求項３記載の基板洗浄方法によれば、所定の圧力は１３３Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）以上であるので、物質の流れを確実に粘性流とすることができ、もって基板の裏面から除去された付着物を基板の裏面近傍から確実に排除することができる。
【００３０】
請求項４及び１０記載の基板洗浄方法によれば、２つの相状態を呈する物質は超臨界状態の物質である。超臨界状態の物質は気相状態及び液相状態の特性を有するので、気相状態の特性によって基板の裏面及び付着物の境界面近傍まで回り込んで付着物の付着力を低下させ、液相状態の特性によって付着力の低下した付着物を巻き込む。これにより、基板の裏面に付着した付着物を確実に除去することができる。
【００３１】
請求項５記載の基板洗浄方法によれば、超臨界状態の物質は基板に付着する付着物を溶融する所定の添加剤を含む。該添加剤は超臨界状態の物質の特性によって付着物の周囲を隙間無く包囲する。これにより、付着物を効率よく溶融することができる。
【００３２】
請求項６記載の基板洗浄方法によれば、所定の添加剤を含まない超臨界状態の物質が基板の表面に接触し、且つ所定の添加剤を含む超臨界状態の物質が基板の裏面に接触する。したがって、溶融した付着物を含む基板の裏面近傍における超臨界状態の物質が基板の表面に回り込むことがないため、溶融した付着物が基板の表面に再度付着するのを確実に防止することができる。
【００３３】
請求項７記載の基板洗浄方法、請求項１２記載の基板洗浄装置、請求項１４記載の基板処理システム、請求項１６記載の基板洗浄プログラム及び請求項１８記載の記憶媒体によれば、基板の裏面に高エネルギーの光が照射され、所定の圧力下において基板の裏面の近傍に物質の流れが生成される。高エネルギーの光が照射された基板は膨張して基板の裏面及び付着物との間に膨張量差を発生させることによって基板の裏面に付着した付着物を効率よく除去する。また、所定の圧力下において生成された物質の流れは粘性流を形成するので、基板の裏面から除去された付着物を基板の裏面近傍から効率よく排除する。これにより、基板の裏面に付着した付着物を完全に除去することができ、もって基板から製造される半導体デバイスの品質の低下を防止することができる。
【００３４】
請求項８記載の基板洗浄方法によれば、物質は２つの相状態を呈するので、各相状態が有する特性の相乗効果によって基板の裏面に付着した付着物をより効率よく除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００３６】
まず、本発明の第１の実施の形態に係る基板洗浄装置及び基板処理システムについて説明する。
【００３７】
図１は、本実施の形態に係る基板処理システムの概略構成を示す平面図である。
【００３８】
図１において、クラスタ型の基板処理システム１は、多角形状を呈する搬送室２と、該搬送室２の周囲に配され且つ搬送室２の側壁にゲートバルブ３ａ〜３ｅを介して接続されるプラズマ処理室としての真空室４ａ〜４ｅと、該真空室４と同様に搬送室２の側壁にゲートバルブ３ｆを介して接続される１つのクリーニング室（基板洗浄装置）５と、搬送室２の側壁に直接接続される２つのカセット室６ａ，ｂとを備える。
【００３９】
搬送室２は旋回自在且つ伸縮自在であるスカラ型の搬送アーム７を有し、該搬送アーム７は基板処理システム１において半導体ウエハＷを所望の位置へ搬送することが可能である。各真空室４は半導体ウエハＷを載置する載置台８を有し、該載置台８に載置された半導体ウエハＷに所定のプラズマ処理、例えば、エッチング処理を施す。
【００４０】
クリーニング室５は半導体ウエハＷを保持するグリップアーム２２を有し、該グリップアーム２２に保持された半導体ウエハＷの裏面（以下「ウエハ裏面」という。）を洗浄する。各カセット室６は複数の未処理又は処理済みの半導体ウエハＷを収容するカセット（図示しない）を有する。各ゲートバルブ３は開閉自在なスライド扉であり、各真空室４及び搬送室２、又はクリーニング室５及び搬送室２を連通・遮断する。
【００４１】
基板処理システム１では、半導体ウエハＷにプラズマ処理が施される場合、搬送アーム７がカセット室６ａのカセットから未処理の半導体ウエハＷを搬出し且つ該半導体ウエハＷを真空室４へ搬入する。該真空室４は搬入された半導体ウエハＷにプラズマ処理を施し、搬送アーム７は該プラズマ処理が施された半導体ウエハＷをクリーニング室５に搬入する。該クリーニング室５は搬入されたウエハ裏面を後述するウエハ裏面洗浄方法で洗浄し、搬送アーム７は裏面が洗浄された半導体ウエハＷをカセット室６ｂのカセットへ搬入する。
【００４２】
図２は、図１における線II−IIに沿う断面図である。
【００４３】
図２において、クリーニング室５は、気密に構成された円筒状の主チャンバ９と、該主チャンバ９の上部に設けられたガス導入部１０と、主チャンバ９の下部に設けられたガス排出部１１とを備える。
【００４４】
ガス導入部１０は、主チャンバ９の上面に穿孔された数多くのガス導入孔１２と、該ガス導入孔１２の上方に設けられたバッファ室１３と、主チャンバ９から離間して配置されるガス供給部１４と、バッファ室１３及びガス供給部１４を接続するガス導入管１５と、該ガス導入管１５の途中に設けられたバルブ１６とからなる。このガス導入部１０は、ウエハ裏面を洗浄する際、バルブ１６を開弁し、ガス供給部１４からＮ２ガス等をガス導入管１５、バッファ室１３及びガス導入孔１２を介して主チャンバ９内へ供給し、該主チャンバ９内において下降流を発生させる。
【００４５】
ガス排出部１１は、主チャンバ９の下面に開口するガス吸入孔１７と、該ガス吸入孔１７の下方に設けられたバッファ室１８と、主チャンバ９から離間して配置される排気ポンプ１９と、バッファ室１８及び排気ポンプ１９を接続するガス排出管２０と、該ガス排出管２０の途中に設けられたバルブ２１とからなる。このガス排出部１１は、ウエハ裏面を洗浄する際、バルブ２１を開弁し、排気ポンプ１９を作動させて、主チャンバ９内のガスをガス吸入孔１７、バッファ室１８及びガス排出管２０を介して排出する。また、このとき、ガス排出部１１は主チャンバ９のガスを下方に向けて吸引するので、該主チャンバ９内において発生したガス導入部１０による下降流が助長される。
【００４６】
主チャンバ９は、グリップアーム２２と、該グリップアーム２２に保持された半導体ウエハＷの下方に配置されるエアロゾル噴射部２３と、保持された半導体ウエハＷの上方に配置される２つの加熱ランプ２４とを有する。
【００４７】
図３は、図２におけるグリップアームの概略構成を示す図であり、図３（Ａ）はグリップアームの平面図であり、図３（Ｂ）はグリップアームの側面図である。
【００４８】
図３において、グリップアーム２２は、一対のウエハ側面保持部２５ａ，ｂを有する。各ウエハ側面保持部２５は、アーム基部２６と、該アーム基部２６から突出自在なアーム部２７と、アーム基部２６に振動伝達棒３３を介して接続される超音波振動部２８と、アーム基部２６に接続される直流電源２９とからなる。アーム部２７は上面視三日月形状を呈する板状部材であり、半導体ウエハＷに対向する部位（以下「ウエハ対向部位」という。）の曲率は、半導体ウエハＷの外周における曲率と一致する。
【００４９】
主チャンバ９内に搬送アーム７によってプラズマ処理済みの半導体ウエハＷが搬入された場合、グリップアーム２２は、各ウエハ側面保持部２５のアーム部２７を図中矢印方向に沿ってアーム基部２６から突出させ、アーム部２７のウエハ対向部位を半導体ウエハＷの外周部に当接させることにより、半導体ウエハＷを保持する。このとき、半導体ウエハＷは外周部のみがアーム部２７と当接するので、半導体ウエハＷの表面及び裏面は露出する。
【００５０】
また、超音波振動部２８が超音波振動を発振し、該超音波振動はアーム基部２６及びアーム部２７を介して半導体ウエハＷに伝達され、直流電源２９はアーム基部２６及びアーム部２７を介して半導体ウエハＷに電圧を印加する。
【００５１】
各加熱ランプ２４は、グリップアーム２２に保持された半導体ウエハＷの上面に熱線を照射することによって半導体ウエハＷの温度を上昇させる。
【００５２】
図４は、図２におけるエアロゾル噴射部の概略構成を示す図であり、図４（Ａ）はエアロゾル噴射部の側面図であり、図４（Ｂ）はエアロゾル噴射部におけるラバルノズルの断面図である。
【００５３】
図４において、エアロゾル噴射部２３は、グリップアーム２２に保持された半導体ウエハＷと平行に配置されるガイドレール３０と、該ガイドレール３０に沿って移動するノズル基部３１と、該ノズル基部３１の上方に設けられ、所定の仰角でウエハ裏面を指向するラバル（先細末広）ノズル３２とを有する。
【００５４】
ラバルノズル３２は、金属、例えば、アルミから成る円管状部材であり、管内の空間がガス流路として機能する。また、ラバルノズル３２では、ガスが流入する上流側端部（図４（Ｂ）における左側の端部）３３ａから下流側端部（図４（Ｂ）における右側の端部）３３ｂに架けて内径が変化する。具体的には、内径が上流側端部３３ａから下流側端部３３ｂに向けてまず縮小し、上流側端部３３ａから所定の距離の点より下流側では拡大する。すなわち、ラバルノズル３２のガス流路は途中に咽部３４を有する。なお、本実施の形態では、以下、上流側端部３３ａから咽部３４までを縮小部と称し、咽部３４から下流側端部３３ｂまでを拡大部と称する。
【００５５】
ラバルノズル３２は、上流側端部３３ａ、咽部３４及び下流側端部３３ｂにおける内径、並びに縮小部や拡大部の長さ等を適切に設定することにより、上流側端部３３ａに流入したガス流の流速を音速以上まで高めて下流側端部３３ｂより噴射することが可能である。本実施の形態では、拡大部においてガスの流速が超音速となるようにラバルノズル３２の諸寸法が設定されている。
【００５６】
また、拡大部において流速の音速突破に伴い発生する衝撃波の波面が停滞し、停止衝撃波が形成される。これにより、ラバルノズル３２の前後、具体的には上流側端部３３ａから下流側端部３３ｂまでの圧力勾配が不連続になる。このとき、下流側端部３３ｂ側における圧力、すなわち、主チャンバ９の圧力に対して上流側端部３３ａ側における圧力を高めることによって容易にガスの流速をラバルノズル３２内において超音速に到達させることができる。本実施の形態では、主チャンバ９内の圧力が数ｋＰａ（数１０Ｔｏｒｒ）に設定され、これに対して上流側端部３３ａ側における圧力は大気圧（１００ｋＰａ（７６０Ｔｏｒｒ））に設定されるのが好ましい。
【００５７】
拡大部においてガスの流速が超音速となると、該ガス流は膨張流れとなり、断熱膨張によって流速の増加に応じて該ガスの温度が低下する。そのため、ラバルノズル３２から噴射されたガスの温度は急速に低下し、該ガスの凝固点を下回る。このとき、ガスの流れにおいてガスが凝固した微少な粒子（エアロゾル（Aerosol））が発生する。ラバルノズル３２が噴射するガスは固体粒子（エアロゾル）を含むため、２つの相状態を呈する。
【００５８】
ウエハ裏面を洗浄する際、ラバルノズル３２はエアロゾルを含むガス（以下「エアロゾルガス」という。）を噴射するが、上述したように、ラバルノズル３２はウエハ裏面を指向するので、ガスはウエハ裏面に衝突する。このとき、衝突するガスに含まれたエアロゾルがウエハ裏面の全面に亘って付着したパーティクルＰや裏面の周縁部に付着したベベルポリマーＢＰに衝突すると、パーティクルＰやベベルポリマーＢＰに運動エネルギーを付与し、該運動エネルギーを付与されたパーティクルＰ等はウエハ裏面から剥離する。また、運動エネルギーをパーティクルＰに付与したエアロゾルは、半導体ウエハＷや該半導体ウエハＷの周辺雰囲気から熱エネルギーを付与されて気化する。
【００５９】
エアロゾルから気化したガスや、エアロゾルを含んでいたガスはウエハ裏面に衝突して、半導体ウエハＷの周縁部へ向かうガス流を生成する。ウエハ裏面から剥離したパーティクルＰ等は、このガス流によってウエハ裏面からガス排出部１１へ向けて運搬され、ガス排出部１１によって主チャンバ９から排出される。
【００６０】
また、ウエハ裏面を洗浄する際、ノズル基部３１はガイドレール３０に沿って図４（Ａ）中に示す矢印方向に移動する。ノズル基部３１が移動する間、ラバルノズル３２はエアロゾルガスをウエハ裏面に向けて噴射するので、エアロゾル噴射部２３はエアロゾルガスの流れによってウエハ裏面を全面に亘って走査することができ、これにより、ウエハ裏面の全面からパーティクルＰ等を除去することができる。
【００６１】
上述したように、エアロゾル噴射部２３は半導体ウエハＷの下方に設けられるため、エアロゾルガスは半導体ウエハＷの下方からウエハ裏面に衝突する。これにより、ウエハ裏面から剥離したパーティクルＰ等を重力によって下方、すなわち、ガス排出部１１の方へ効率よく運搬することができる。
【００６２】
また、ガス導入部１０からＮ２ガスが導入される。これにより、主チャンバ９内においてＮ２ガスの下降流が発生し、剥離したパーティクルＰ等が主チャンバ９内を上昇して半導体ウエハＷの表面（以下「ウエハ表面」という。）側に回り込んでウエハ表面に付着するのを防止できる。
【００６３】
ウエハ裏面を洗浄する際における主チャンバ９内の圧力は１３３Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）以上であることが好ましい。主チャンバ９内の圧力が１３３Ｐａ以上であれば、ウエハ裏面近傍に発生するガスの流れ、例えば、上述したエアロゾルから気化したガスのガス流や上述した下降流が確実に粘性流となり、そのガス粘性力が大きくなるため、ウエハ裏面から剥離したパーティクルＰ等をウエハ裏面近傍から確実に運搬して除去することができる。
【００６４】
ラバルノズル３２から噴射されるガスは、圧力の急変に応じて爆発することのないガスである必要があり、例えば、Ｈｅ（ヘリウム），Ｎｅ（ネオン），Ａｒ（アルゴン），Ｋｒ（クリプトン），Ｘｅ（キセノン），Ｒn（ラドン）等の希ガスや、Ｎ２，ＣＯ２，Ｏ２，Ｆ２，Ｃｌ２，Ｂｒ２等のいずれかを用いることができる。
【００６５】
以上、エアロゾル噴射部２３によるウエハ裏面のパーティクルＰ等の除去について説明したが、パーティクルＰ等のウエハ裏面からの剥離を促進するために、クリーニング室５では、他の構成要素が以下に説明するように作動する。
【００６６】
まず、超音波振動部２８が超音波振動を発振し、該超音波振動をアーム基部２６及びアーム部２７を介して半導体ウエハＷに伝達する。超音波振動を伝達された半導体ウエハＷでは、パーティクルＰ等の半導体ウエハＷに対する付着力が低下するため、パーティクルＰ等の剥離が促進される。
【００６７】
また、直流電源２９はアーム基部２６及びアーム部２７を介して半導体ウエハＷに電圧を印加する。このとき、半導体ウエハＷへの電圧の印加に起因して主チャンバ９において電場が発生し、ウエハ裏面に電磁応力（Electromagnetic Stress）が作用する。電磁応力は、互いに隣接する誘電率が異なる物質の周辺で電場が発生したときに、物質同士を離間させるように働く斥力であるため、ウエハ裏面に付着したパーティクルＰの付着力が弱まり、パーティクルＰ等の剥離が促進される。
【００６８】
ここで、クリーニング室５では、直流電源２９が極性の異なる電圧を交互に半導体ウエハＷへ印加するのが好ましい。上記電磁応力は、半導体ウエハＷへの電圧の印加及び停止の切替時において裏面に効果的に作用するため、ウエハ裏面に効果的な電磁応力が繰り返して作用する。したがって、ウエハ裏面に付着したパーティクルＰ等の剥離を十分に促進することができる。また、半導体ウエハＷへ極性の異なる電圧が交互に印加されるため、半導体ウエハＷが帯電するのを防止することができる。
【００６９】
なお、直流電源２９が半導体ウエハＷに印加する電圧は、主チャンバ９内の圧力に応じて変化するが、半導体ウエハＷにチャージアップダメージが発生しない程度、例えば、数１００Ｖであるのが好ましい。
【００７０】
さらに、各加熱ランプ２４は、グリップアーム２２に保持された半導体ウエハＷの上面に熱線を照射することによって半導体ウエハＷの温度を上昇させる。このとき、半導体ウエハＷと主チャンバ９の壁面との間に温度勾配が形成され、半導体ウエハＷ（高温部）から該壁面（低温部）に向けて熱泳動力がパーティクルＰ等に発生する。これにより、ウエハ裏面に付着したパーティクルＰの付着力が弱まり、パーティクルＰ等の剥離が促進される。
【００７１】
尚、上述したクリーニング室５の各構成要素の動作は、基板処理システム１が有するパーソナルコンピュータ（図示しない）によって制御される。
【００７２】
次に、本実施の形態に係る基板洗浄方法について説明する。
【００７３】
図５は、本実施の形態に係る基板洗浄方法としてのウエハ裏面洗浄処理のフローチャートである。
【００７４】
図５において、まず、搬送アーム７が真空室４においてプラズマ処理が施された半導体ウエハＷをクリーニング室５の主チャンバ９に搬入し（ステップＳ５１）、グリップアーム２２が該搬入された半導体ウエハＷを保持する。
【００７５】
次いで、ガス排出部１１が主チャンバ９内の空気を排出して主チャンバ９内を数ｋＰａに調整し（ステップＳ５２）、ガス導入部１０がＮ２ガスを主チャンバ９内へ供給し、該主チャンバ９内において下降流を発生させる（ステップＳ５３）。
【００７６】
次いで、エアロゾル噴射部２３において、ノズル基部３１がガイドレール３０に沿って移動を開始すると共に、ラバルノズル３２がエアロゾルガスをウエハ裏面に向けて噴射する（２相状態物質接触ステップ）（ステップＳ５４）。このとき、エアロゾルがウエハ裏面に付着したパーティクルＰ等に衝突して該パーティクルＰ等を剥離させる。また、直流電源２９が半導体ウエハＷに交互に電圧を印加し、超音波振動部２８が半導体ウエハＷに超音波振動を伝達し、各加熱ランプ２４が半導体ウエハＷの温度を上昇させてパーティクルＰ等の剥離を促進する。
【００７７】
次いで、エアロゾルから気化したガスや、エアロゾルを含んでいたガスは、ウエハ裏面と衝突して半導体ウエハＷの外縁へ向かうガス流を発生させるが、このとき、主チャンバ９内の圧力が数ｋＰａに調整されているので、該ガス流はガス粘性流となる（裏面近傍流生成ステップ）（ステップＳ５５）。該ガス粘性流はウエハ裏面から剥離したパーティクルＰ等をウエハ裏面近傍から確実に運搬して除去する。
【００７８】
エアロゾル噴射部２３は、ノズル基部３１が移動する間、ステップＳ５４及びＳ５５を継続して実行することによってウエハ裏面をエアロゾルガスの流れによって走査する。そして、ノズル基部３１の移動が終了すると、本処理を終了する。
【００７９】
上述した本実施の形態に係る基板洗浄装置、基板処理システム及び基板洗浄方法によれば、ウエハ裏面にエアロゾルガスが接触し、数ｋＰａの主チャンバ９内の圧力下においてウエハ裏面の近傍にエアロゾルから気化したガスやエアロゾルを含んでいたガスのガス流が生成される。エアロゾルガスは、各相（気相、固相）状態が有する特性を備えるので、各特性の相乗効果によってウエハ裏面に付着したパーティクルＰ等を効率よく除去することができる。具体的には、エアロゾルがウエハ裏面のパーティクルＰ等に衝突して運動エネルギーを該パーティクルＰに付与し、該パーティクルＰを剥離させる。さらに、エアロゾルから気化したガスやエアロゾルを含んでいたガスのガス流は剥離したパーティクルＰ等を運搬する。また、数ｋＰａの圧力下においてガス流は粘性流を形成するので、ウエハ裏面から剥離パーティクルＰ等をウエハ裏面近傍から効率よく排除する。これにより、ウエハ裏面に付着したパーティクルＰ等を完全に除去することができると共に、半導体ウエハＷから製造される半導体デバイスの品質の低下を防止することができる。
【００８０】
上述した本実施の形態におけるラバルノズル３２では、拡大部において停止衝撃波を発生させたが、上流側端部３３ａ側における圧力及び下流側端部３３ｂ側における圧力を調整することによって、停止衝撃波をラバルノズル３２の外部において発生させてもよい。
【００８１】
具体的には、上流側端部３３ａ側における圧力を大気圧より高く設定し、且つ下流側端部３３ｂ側における圧力を主チャンバ９内の圧力より低く設定する。このとき、ラバルノズル３２から噴射されたエアロゾルガスは過膨張となり、停止衝撃波がラバルノズル３２の外部において発生する。また、停止衝撃波をウエハ裏面において発生させるのが好ましい。これにより、停止衝撃波の振動が半導体ウエハＷに伝達され、該振動によってパーティクルＰ等の付着力が低下し、該パーティクルＰ等の剥離が促進される。
【００８２】
尚、上述した本実施の形態では、半導体ウエハＷがグリップアーム２２によって保持され、エアロゾル噴射部２３におけるノズル基部３１が移動することによってウエハ裏面をエアロゾルガスで走査したが、ノズル基部３１が固定され且つグリップアーム２２が半導体ウエハＷを移動させることによってウエハ裏面をエアロゾルガスで走査してもよい。
【００８３】
次に、本発明の第２の実施の形態に係る基板洗浄装置について説明する。  
【００８４】
本実施の形態は、その構成、作用が上述した第１の実施の形態と基本的に同じであり、ウエハ裏面を洗浄する際に上述したエアロゾルガスではなく、超臨界状態の物質を用いる点で異なるのみである。したがって、重複した構成、作用については説明を省略し、以下に異なる構成、作用についての説明を行う。
【００８５】
図６は、本実施の形態に係る基板処理装置としてのクリーニング室の概略構成を示す断面図である。
【００８６】
図６において、クリーニング室６０は、主チャンバ９と、ガス導入部１０と、ガス排出部１１とを備え、該主チャンバ９は、グリップアーム２２と、該グリップアーム２２に保持された半導体ウエハＷの表面及び裏面に後述する超臨界状態のＣＯ２を供給する超臨界流体供給部６１と、２つの加熱ランプ２４と、主チャンバ９内の雰囲気を加熱するヒータ（図示しない）とを有する。
【００８７】
超臨界流体供給部６１は、グリップアーム２２に保持されたウエハ表面上方に向けて超臨界状態のＣＯ２を図中矢印方向に沿って供給する上部処理流体供給源６２と、ウエハ裏面下方に向けて超臨界状態のＣＯ２を図中矢印方向に沿って供給する下部処理流体供給源６３とを有する。
【００８８】
超臨界状態とは、或る物質の気体若しくは液体が、気体と液体が共存できる限界の温度・圧力（臨界点）を超えて所定の高温・高圧状態に達したときに、気体と液体の密度が同じになって２相（気相・液相）が区別できなくなり、気液の境界面が消失した状態である。該超臨界状態の物質は２相の特性を併せ持つため、超臨界状態の物質からなる流体（以下「超臨界流体」という。）は、気相の特性によってウエハ表面に形成された半導体デバイスの微細な窪みに侵入し、液相の特性によって微細な窪みに存在するパーティクル等を巻き込んで運搬する。超臨界流体を形成する物質としては、Ｈ２Ｏ（水）、ＣＯ２、ＮＨ３（アンモニア）、ＣＨ４（メタン）、Ｃ３Ｈ８（プロパン）、ＣＨ３ＯＨ（メタノール）、又はＣ２Ｈ５ＯＨ（エタノール）等があり、例えば、ＣＯ２は３１．１℃、７．３７ＭＰａの条件下で超臨界状態に達する。
【００８９】
クリーニング室６０では、超臨界流体供給部６１から供給された超臨界流体が超臨界状態を維持できるように、ガス排出部１１によって主チャンバ９の内圧が高圧に維持され、ヒータによって主チャンバ９内の雰囲気の温度が高温に維持される。具体的には、超臨界流体がＣＯ２からなる場合、主チャンバ９内の雰囲気温度は３５〜５０℃に維持され、主チャンバ９内の圧力は約１０ＭＰａに維持される。
【００９０】
上部処理流体供給源６２及び下部処理流体供給源６３は同種の超臨界流体を供給するが、下部処理流体供給源６３から供給される超臨界流体（以下「下部超臨界流体」という。）は、相溶剤としての各種有機溶剤、及び添加剤としてのＨＦ等のフッ化物又は水溶性金属イオン封鎖剤等のキレート剤を含有する。下部超臨界流体に含有された相溶剤や添加剤は、ウエハ裏面のパーティクルＰ等を溶融して除去するが、このとき、相溶剤や添加剤は超臨界流体の気相の特性によってウエハ裏面のパーティクルＰ等の周囲を隙間無く包囲して満遍なく溶融する。これにより、パーティクルＰ等を効率よく溶融することができる。また、下部超臨界流体はその液相の特性によって溶融されたパーティクルＰ等を巻き込んで運搬する。クリーニング室６０では、上述した主チャンバ９内の圧力が高圧に維持されるため、下部超臨界流体の流れは粘性流を形成して該溶融されたパーティクルＰ等をウエハ裏面近傍から確実に運搬して除去することができる。
【００９１】
下部超臨界流体に含有される相溶剤や添加剤は、溶融するパーティクルやベベルポリマーの構成材料に応じて選択される。例えば、パーティクルが主に重金属、例えば、Ａｌからなる場合、ＣＯ２からなる下部超臨界流体に相溶剤としてＣ２Ｈ５ＯＨをＣＯ２に対して１０〜２０重量％だけ加え、さらに添加剤としてＣ６Ｈ８Ｏ７（クエン酸）をＣＯ２に対して０．０５〜１．０ｍｏｌ％だけ加える。この下部超臨界流体では、添加剤や有機溶剤に含まれる分子がＡｌの原子を中心に金属錯体を形成し、該形成した金属錯体が下部超臨界流体に溶け込む。これにより、重金属からなるパーティクルがウエハ裏面から除去される。
【００９２】
また、例えば、ベベルポリマーが主にエッチング残渣物、具体的にはエッチングガスから生成された反応化合物からなる場合、ＣＯ２からなる下部超臨界流体に相溶剤としてＣ２Ｈ５ＯＨをＣＯ２に対して１０〜２０重量％だけ加え、さらに添加剤として第三級アミン化合物、例えば、トリメチルメタン等をＣＯ２に対して０．１ｍｏｌ％以上加える。この下部超臨界流体では、主に第三級アミン化合物がベベルポリマーを溶解してウエハ裏面から除去する。
【００９３】
このとき、相溶剤や添加剤を含む下部超臨界流体は、ウエハ裏面を化学的又は物理的にエッチングすることがないため、半導体ウエハＷが損傷するのを防止することができる。
【００９４】
一方、上部処理流体供給源６２から供給される超臨界流体（以下「上部超臨界流体」という。）は、下部超臨界流体の様に添加剤や相溶剤を含まない。また、上部超臨界流体の供給圧力は、下部超臨界流体の供給圧力より高く設定される。これにより、溶融されたパーティクルＰ等を含む下部超臨界流体がウエハ表面に回り込むことが無く、除去されたパーティクルＰ等がウエハ表面に付着して半導体デバイスの品質の低下が防止するのを防止することができる。
【００９５】
クリーニング室６０では、ウエハ裏面を洗浄する際、超臨界流体供給部６１から超臨界流体を主チャンバ９内に供給してウエハ裏面のパーティクルＰ等を除去するだけでなく、上述した本発明の第１の実施の形態に係る基板洗浄装置と同様に、超音波振動部２８が超音波振動を発振し、直流電源２９が半導体ウエハＷに電圧を交互に印加し、各加熱ランプ２４が半導体ウエハＷの温度を上昇させる。これにより、ウエハ裏面からのパーティクルＰ等の剥離を促進する。また、ガス排出部１１は主チャンバ９内に下降流を発生させて下部超臨界流体に溶融したパーティクルＰ等がウエハ表面側に回り込んでウエハ表面に付着するのを防止する。
【００９６】
次に、本実施の形態に係る基板洗浄方法について説明する。
【００９７】
図７は、本実施の形態に係る基板洗浄方法としてのウエハ裏面洗浄処理のフローチャートである。尚、図７の処理におけるステップＳ５１乃至Ｓ５３は、図５の処理におけるステップＳ５１乃至Ｓ５３と同じである。
【００９８】
図７において、ステップＳ５３にて主チャンバ９内の下降流が発生した後、上部処理流体供給源６２がＣＯ２からなる超臨界流体をウエハ表面上方に向けて供給し、且つ下部処理流体供給源６３が所定の相溶剤及び添加剤を含むＣＯ２からなる超臨界流体をウエハ裏面下方に向けて供給する（２相状態物質接触ステップ）（ステップＳ７１）。このとき、下部超臨界流体の相溶剤や添加剤が、ウエハ裏面のパーティクルＰ等の周囲を隙間無く包囲して満遍なく溶融する。下部超臨界流体は溶融されたパーティクルＰ等を巻き込んで運搬する。また、直流電源２９が半導体ウエハＷに交互に電圧を印加し、超音波振動部２８が半導体ウエハＷに超音波振動を伝達し、各加熱ランプ２４が半導体ウエハＷの温度を上昇させてパーティクルＰ等の剥離を促進する。
【００９９】
下部超臨界流体はウエハ裏面に沿って流れるが、このとき、主チャンバ９内の圧力が高圧に維持されるため、下部超臨界流体の流れはウエハ裏面近傍において粘性流を形成する（裏面近傍流生成ステップ）（ステップＳ７２）。該粘性流は溶融したパーティクルＰ等をウエハ裏面近傍から確実に運搬して除去する。
【０１００】
そして、超臨界流体の供給開始から所定の時間、例えば、１０分間が経過すると、超臨界流体供給部６１は超臨界流体の供給を停止し、ガス排出部１１が主チャンバ９内の超臨界流体を排出する。その後、超臨界流体供給部６１は、上部処理流体供給源６２及び下部処理流体供給源６３の両方から一切の相溶剤及び添加剤を含まないＣＯ２からなる超臨界流体を５分間供給して、半導体ウエハＷの表面及び裏面を濯ぎ、その後、ガス排出部１１が濯ぎに使用された該超臨界流体を主チャンバ９内から排出して本処理を終了する。
【０１０１】
上述した本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、ウエハ裏面に相溶剤や添加剤を含む下部超臨界流体が接触し、該下部超臨界流体は所定の高圧力下においてウエハ裏面の近傍に粘性流を形成する。超臨界流体は、各相（気相、固相）状態が有する特性を備えるので、各特性の相乗効果によってウエハ裏面に付着したパーティクルＰ等を効率よく除去することができる。具体的には、下部超臨界流体の相溶剤や添加剤が、ウエハ裏面のパーティクルＰ等の周囲を隙間無く包囲して満遍なく溶融する。さらに、下部超臨界流体は溶融されたパーティクルＰ等を巻き込んで運搬する。また、下部超臨界流体が形成する粘性流は、溶融したパーティクルＰ等をウエハ裏面近傍から効率よく排除する。これにより、ウエハ裏面に付着したパーティクルＰ等を完全に除去することができると共に、半導体ウエハＷから製造される半導体デバイスの品質の低下を防止することができる。
【０１０２】
上述したクリーニング室６０では、超臨界流体供給部６１から超臨界流体を供給したが、超臨界流体供給部６１の代わりにクリーニング室５におけるエアロゾル噴射部２３と同様の構成を設け、該エアロゾル噴射部から相溶剤や添加剤を含む超臨界流体をウエハ裏面に向けて噴射してもよい。これにより、ウエハ裏面の近傍に発生する粘性流の速度を高めることができ、より効率よく溶融したパーティクルＰ等をウエハ裏面近傍から排除することができる。
【０１０３】
また、クリーニング室６０では下部処理流体供給源６３から相溶剤や添加剤を含む超臨界流体を供給したが、ウエハ裏面の下方へ向けて相溶剤や添加剤を供給する個別の供給源を設けてもよい。この場合、ウエハ裏面を洗浄する際、下部処理流体供給源６３が相溶剤や添加剤を一切含まない超臨界流体を主チャンバ９内へ供給し、その後、相溶剤や添加剤の供給源がウエハ裏面の下方へ向けて相溶剤や添加剤を供給する。これにより、ウエハ裏面の下方において相溶剤や添加剤がリッチな超臨界流体を生成することができ、もってウエハ裏面のパーティクルＰ等を効率的に溶融することができる。
【０１０４】
上述したクリーニング室６０では、主チャンバ９の側壁と、グリップアーム２２に保持された半導体ウエハＷの外周部との距離を小さくするのがよい。これにより、半導体ウエハＷの下方から上方への流れにおけるコンダクタンスを小さくすることができ、溶融したパーティクルＰ等を含む下部超臨界流体がウエハ表面へ回り込むのを確実に防止することができる。
【０１０５】
また、半導体ウエハＷはグリップアーム２２によって外周部を保持されたが、半導体ウエハＷは裏面をプッシャーピン等によって支持されてもよい。
【０１０６】
次に、本発明の第３の実施の形態に係る基板洗浄装置について説明する。  
【０１０７】
本実施の形態は、その構成、作用が上述した第２の実施の形態と基本的に同じであり、ウエハ裏面を洗浄する際に上述した超臨界流体だけではなく、さらにエキシマレーザを用いる点で異なるのみである。したがって、重複した構成、作用については説明を省略し、以下に異なる構成、作用についての説明を行う。
【０１０８】
図８は、本実施の形態に係る基板処理装置としてのクリーニング室の概略構成を示す断面図である。
【０１０９】
図８において、クリーニング室８０は、主チャンバ９と、ガス導入部１０と、ガス排出部１１とを備え、該主チャンバ９は、グリップアーム２２と、該グリップアーム２２に保持された半導体ウエハＷの裏面に後述するエキシマレーザを照射するエキシマレーザ（Excimer Laser）照射部８１と、２つの加熱ランプ２４と、主チャンバ９内の雰囲気を加熱するヒータ（図示しない）とを有する。
【０１１０】
超臨界流体供給部６１は、グリップアーム２２に保持された半導体ウエハＷと平行に配置されるガイドレール８２と、該ガイドレール８２に沿って移動するレーザ基部８３と、該レーザ基部８３の上方に設けられ、ウエハ裏面を指向するエキシマレーザ発振器８４とを有する。
【０１１１】
エキシマレーザ発振器８４から発振されてウエハ裏面に照射されるエキシマレーザは、希ガス等の閉核原子 (分子)のエキシマ状態と基底状態の間の遷移をレーザ発振に応用した気体レーザであって、短波長で高出力のレーザであり、該エキシマレーザとしては、例えば、ＫｒＦエキシマレーザ等の希ガスハライドエキシマレーザが知られている。エキシマレーザはその光子エネルギーが高いため、該レーザの照射対象を容易に加熱することができる。
【０１１２】
クリーニング室８０では、ウエハ裏面を洗浄する際、該エキシマレーザを照射されたウエハ裏面は熱エネルギによって膨張し、ウエハ裏面及びパーティクルＰの間に膨張量差を発生させてウエハ裏面に付着したパーティクルＰ等を剥離させて除去する。
【０１１３】
また、ウエハ裏面を洗浄する際、レーザ基部８３はガイドレール８２に沿って移動する。レーザ基部８３が移動する間、エキシマレーザ発振器８４はエキシマレーザをウエハ裏面に向けて照射するので、エキシマレーザ照射部８１はエキシマレーザによってウエハ裏面を全面に亘って走査することができ、これにより、ウエハ裏面の全面からパーティクルＰ等を除去することができる。
【０１１４】
クリーニング室８０では、ウエハ裏面を洗浄する際、エキシマレーザ照射部８１からエキシマレーザを照射してウエハ裏面のパーティクルＰ等を除去するだけでなく、上述した本発明の第２の実施の形態に係る基板洗浄装置と同様に、超臨界流体供給部６１が主チャンバ９内に上部処理流体供給源６２からウエハ表面上方に向けて超臨界状態のＣＯ２を図中矢印方向に沿って供給し、下部処理流体供給源６３はウエハ裏面下方に向けて相溶剤や添加剤を含む超臨界状態のＣＯ２を図中矢印方向に沿って供給する。また、超音波振動部２８は超音波振動を発振し、直流電源２９は半導体ウエハＷに電圧を交互に印加し、各加熱ランプ２４は半導体ウエハＷの温度を上昇させる。これにより、ウエハ裏面からのパーティクルＰ等の溶融及び剥離を促進する。さらに、ガス排出部１１は主チャンバ９内に下降流を発生させて剥離し且つ下部超臨界流体に溶融したパーティクルＰ等がウエハ表面側に回り込んでウエハ表面に付着するのを防止する。
【０１１５】
次に、本実施の形態に係る基板洗浄方法について説明する。
【０１１６】
図９は、本実施の形態に係る基板洗浄方法としてのウエハ裏面洗浄処理のフローチャートである。尚、図９の処理におけるステップＳ５１乃至Ｓ５３、並びにステップＳ７１及びＳ７２は、図７の処理におけるステップＳ５１乃至Ｓ５３、並びにステップＳ７１及びＳ７２と同じである。
【０１１７】
図９において、ステップＳ５３にて主チャンバ９内の下降流が発生した後、エキシマレーザ発振器８４がウエハ裏面に向けてエキシマレーザを照射する（高エネルギー光照射ステップ）（ステップＳ９１）。該エキシマレーザを照射されたウエハ裏面は熱エネルギによって膨張し、ウエハ裏面に付着したパーティクルＰ等を剥離させる。
【０１１８】
次いで、上部処理流体供給源６２がＣＯ２からなる超臨界流体をウエハ表面上方に向けて供給し、且つ下部処理流体供給源６３が所定の相溶剤及び添加剤を含むＣＯ２からなる超臨界流体をウエハ裏面下方に向けて供給する（ステップＳ７１）。また、直流電源２９が半導体ウエハＷに交互に電圧を印加し、超音波振動部２８が半導体ウエハＷに超音波振動を伝達し、各加熱ランプ２４が半導体ウエハＷの温度を上昇させてパーティクルＰ等の剥離を促進する。
【０１１９】
下部超臨界流体はウエハ裏面に沿って流れるが、このとき、主チャンバ９内の圧力が高圧に維持されるため、下部超臨界流体の流れはウエハ裏面近傍において粘性流を形成する（裏面近傍流生成ステップ）（ステップＳ７２）。該粘性流は溶融したパーティクルＰ等をウエハ裏面近傍から確実に運搬して除去する。そして、超臨界流体の供給開始から所定の時間経過後、本処理を終了する。
【０１２０】
上述した本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、ウエハ裏面にエキシマレーザが照射され、下部超臨界流体は所定の高圧力下においてウエハ裏面の近傍に粘性流を形成する。エキシマレーザを照射されたウエハ裏面は熱エネルギによって膨張し、ウエハ裏面及びパーティクルＰの間に膨張量差を発生させてウエハ裏面に付着したパーティクルＰ等を剥離させる。下部超臨界流体が形成する粘性流は、剥離したパーティクルＰ等をウエハ裏面近傍から効率よく排除する。これにより、ウエハ裏面に付着したパーティクルＰ等を完全に除去することができると共に、半導体ウエハＷから製造される半導体デバイスの品質の低下を防止することができる。
【０１２１】
上述したクリーニング室８０では、エキシマレーザ照射部８１によってエキシマレーザをウエハ裏面に照射するが、エキシマレーザ照射部８１の代わりにエキシマ光を広範囲に照射するエキシマランプを設け、該エキシマランプからエキシマ光をウエハ裏面に照射してもよい。これにより、ウエハ裏面へ向けて一度にエキシマランプを照射することができ、さらに効率よくパーティクルＰをウエハ裏面から除去することができる。
【０１２２】
また、クリーニング室８０では、超臨界流体供給部６１の代わりにエアロゾル噴射部２３を備えていてもよい。
【０１２３】
本発明の目的は、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体を、基板処理システム１のパーソナルコンピュータ（以下「ＰＣ」という。）や外部のサーバ、例えば、ＡＰＣ（Advance Process Control）サーバに供給し、そのＰＣ又はＡＰＣサーバのＣＰＵが記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される。
【０１２４】
この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が上述した各実施の形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。
【０１２５】
また、プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等を用いることができる。この他、プログラムコードをネットワークを介してダウンロードしてもよい。この場合、上記プログラムコードは、はインターネット、商用ネットワーク、若しくはローカルエリアネットワーク等に接続された不図示の他のコンピュータやデータベース等からダウンロードすることにより供給される。
【０１２６】
また、ＣＰＵが読み出したプログラムコードを実行することにより、上記実施の形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、ＣＰＵ上で稼動しているＯＳ（オペレーティングシステム）等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって上述した実施形態の機能が実現される場合も含まれる。
【０１２７】
更に、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、ＰＣ又はＡＰＣサーバに挿入された機能拡張ボードやＰＣ又はＡＰＣサーバに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵ等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって上述した実施形態の機能が実現される場合も含まれる。
【０１２８】
上記プログラムコードの形態は、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラムコード、ＯＳに供給されるスクリプトデータ等の形態から成ってもよい。
【０１２９】
上述した各実施の形態に係る基板洗浄装置としてのクリーニング室は、エッチング処理が施されたウエハ裏面を洗浄したが、エッチング処理を施す前に、前処理としてウエハ裏面を洗浄してもよい。また、複数のプラズマ処理の間における中間処理としてウエハ裏面を洗浄してもよい。
【０１３０】
また、これらのクリーニング室は、クラスタ型の基板処理システム１の構成要素として設けられたが、パラレル型の基板処理システムの構成要素として設けられてもよく、さらに、基板処理システム１の構成要素ではなく、個別の独立した装置として構成されてもよい。
【０１３１】
また、ウエハ裏面の洗浄の際、上述したクリーニング室では、加熱ランプ２４が半導体ウエハＷを加熱するが、主チャンバ９内に配置される加熱ランプ２４の代わりにヒータを設け、該ヒータによって熱線を半導体ウエハＷに照射し、これにより、半導体ウエハＷを加熱してもよい。
【０１３２】
また、上述した各実施の形態として、真空室４が半導体ウエハＷにエッチング処理を施す場合について説明したが、真空室４が半導体ウエハＷに施すことが可能なプラズマ処理はこれに限られず、例えば、塗布現像処理、基板洗浄処理、熱処理処理、蝕刻処理等であってもよい。
【０１３３】
さらに、上述した実施の形態では、処理される基板が半導体ウエハであったが、処理される基板はこれに限られず、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）やＦＰＤ（Flat Panel Display）等のガラス基板であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１３４】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る基板処理システムの概略構成を示す平面図である。
【図２】図１における線II−IIに沿う断面図である。
【図３】図２におけるグリップアームの概略構成を示す図であり、図３（Ａ）はグリップアームの平面図であり、図３（Ｂ）はグリップアームの側面図である。
【図４】図２におけるエアロゾル噴射部の概略構成を示す図であり、図４（Ａ）はエアロゾル噴射部の側面図であり、図４（Ｂ）はエアロゾル噴射部におけるラバルノズルの断面図である。
【図５】本実施の形態に係る基板洗浄方法としてのウエハ裏面洗浄処理のフローチャートである。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る基板処理装置としてのクリーニング室の概略構成を示す断面図である。
【図７】本実施の形態に係る基板洗浄方法としてのウエハ裏面洗浄処理のフローチャートである。
【図８】本発明の第３の実施の形態に係る基板処理装置としてのクリーニング室の概略構成を示す断面図である。
【図９】本実施の形態に係る基板洗浄方法としてのウエハ裏面洗浄処理のフローチャートである。
【符号の説明】
【０１３５】
Ｗ  半導体ウエハ
Ｐ  パーティクル
ＢＰ  ベベルポリマー
１  基板処理システム
２  搬送室
３ａ〜３ｆ  ゲートバルブ
４ａ〜４ｅ  真空室
５，６０，８０  クリーニング室
６ａ，６ｂ  カセット室
７  搬送アーム
８  載置台
９  主チャンバ
１０  ガス導入部
１１  ガス排出部
２２  グリップアーム
２３  エアロゾル噴射部
２４  加熱ランプ
２５ａ，２５ｂ  ウエハ側面保持部
２６  アーム基部
２７  アーム部
２８  超音波振動部
２９  直流電源
３０，８２  ガイドレール
３１  ノズル基部
３２  ラバルノズル
３３ａ  上流側端部
３３ｂ  下流側端部
３４  咽部
６１  超臨界流体供給部
６２  上部処理流体供給源
６３  下部処理流体供給源
８１  エキシマレーザ照射部
８３  レーザ基部
８４  エキシマレーザ発振器
【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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