(57)【要約】【課題】ウエハＷにガスクラスターを照射して、ウエハＷに付着したパーティクルを除去するにあたり、パーティクルを速やかに高い除去率で除去すること【解決手段】ウエハＷに付着しているパーティクルを除去するために、ノズル部４の先端からウエハＷまでの距離が１０ｍｍ〜１００ｍｍの範囲に設定すると共に、洗浄処理室３１内の圧力を適切な大きさに設定してガスクラスターをウエハＷの表面に照射している。従って、パーティクルを速やかに高い除去率で除去することができる。またノズル部４からウエハＷの表面に垂直に照射しているため凹部パターンの倒壊を抑制することができる。さらにノズル部４に二酸化炭素ガスとヘリウムガスとを所定の流量比で混合した混合ガスを供給して、ガスクラスターを生成することによりパーティクルの除去効率を上昇させることができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に付着しているパーティクルを除去する基板洗浄方法において、
前記基板とノズル部とを対向させる工程と、
前記基板の置かれる処理雰囲気よりも圧力の高い領域から、前記ノズル部を通して真空雰囲気である処理雰囲気に洗浄用のガスを吐出し、断熱膨張により洗浄用のガスの原子または分子の集合体であるガスクラスターを生成する工程と、
前記ガスクラスターを基板の表面に垂直に照射してパーティクルを除去する工程と、を含み、
前記ガスクラスターの照射時におけるノズル部の先端から基板までの距離が１０ｍｍ〜１００ｍｍであることを特徴とする基板洗浄方法。
【請求項２】
前記基板は、凹部のパターンが形成されてい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】
前記ノズル部の先端から基板までの距離が２０ｍｍ〜１００ｍｍであることを特徴とする請求項１または２に記載の基板洗浄方法。
【請求項４】
前記ノズル部の先端から基板までの距離が５０ｍｍ〜１００ｍｍであることを特徴とする請求項１または２に記載の基板洗浄方法。
【請求項５】
前記ノズル部の中心軸上の位置を中心とする１辺が７μｍの正方形領域内に１秒間ガスクラスターを照射したときに、基板上の１０ｎｍ〜１００ｎｍのシリカ粒子の除去率が５０％以上となるように、前記ノズル部の二次側の圧力が設定されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれ一項に記載の基板洗浄方法。
【請求項６】
前記シリカ粒子の除去率が８０％以上となるように、前記ノズル部の二次側の圧力が設定されていることを特徴とする請求項５に記載の基板洗浄方法。
【請求項７】
ガスクラスターは、二酸化炭素ガスの分子の集合体であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載の基板洗浄方法。
【請求項８】
前記洗浄用のガスは、ヘリウムガスを含むことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一項に記載の基板洗浄方法。
【請求項９】
洗浄用のガスの総流量に対するヘリウムガス流量比は、０％よりも多く９５％以下であることを特徴とする請求項８に記載の基板洗浄方法。
【請求項１０】
前記ノズル部の一次側の圧力は、０．９ＭＰａ〜５．０ＭＰａであることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか一項に記載の基板洗浄方法。
【請求項１１】
基板に付着しているパーティクルを除去する基板洗浄装置において、
基板が載置され、真空雰囲気で基板の洗浄処理を行うための洗浄処理室と、
前記基板が載置されている雰囲気よりも圧力の高い領域から洗浄用のガスを前記洗浄処理室内の基板に向けて吐出し、断熱膨張により洗浄用のガスの原子または分子の集合体であるガスクラスターを生成するためのノズル部と、
前記ノズル部は、先端から基板までの距離が１０ｍｍ〜１００ｍｍでありかつ前記ガスクラスターを基板の表面に垂直に照射するように配置されていることを特徴とする基板洗浄装置。
【請求項１２】
前記ノズル部の先端から基板までの距離が２０ｍｍ〜１００ｍｍであることを特徴とする請求項１１に記載の基板洗浄装置。
【請求項１３】
前記ノズル部の先端から基板までの距離が５０ｍｍ〜１００ｍｍであることを特徴とする請求項１１に記載の基板洗浄装置。
【請求項１４】
前記ノズル部の中心軸上の位置を中心とする１辺が７μｍの正方形領域内に１秒間ガスクラスターを照射したときに、基板上の１０ｎｍ〜１００ｎｍのシリカ粒子の除去率が５０％以上となるように、前記ノズル部の二次側の圧力が設定されていることを特徴とする請求項１１ないし１３のいずれか一項に記載の基板洗浄装置。
【請求項１５】
前記シリカ粒子の除去率が８０％以上となるように、前記ノズル部の二次側の圧力が設定されていることを特徴とする請求項１４に記載の基板洗浄装置。
【請求項１６】
ガスクラスターは、二酸化炭素ガスの分子の集合体であることを特徴とする請求項１１ないし１５のいずれか一項に記載の基板洗浄装置。
【請求項１７】
前記洗浄用のガスは、ヘリウムガスを含むことを特徴とする請求項１１ないし１６のいずれか一項に記載の基板洗浄装置。
【請求項１８】
洗浄用のガスの総流量に対するヘリウムガス流量比は、０％よりも多く９５％以下であることを特徴とする請求項１７に記載の基板洗浄装置。
【請求項１９】
前記ノズル部の一次側の圧力は、０．９ＭＰａ〜５．０ＭＰａであることを特徴とする請求項１１ないし１８のいずれか一項に記載の基板洗浄装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板にガスクラスターを照射して、基板の表面を洗浄する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造装置では、製造工程中における基板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処理を行う前あるいは後に基板の洗浄が行われているが、基板へのダメージを抑えながら簡易な手法で確実にパーティクルを除去する洗浄技術の開発が望まれている。研究開発されている洗浄技術としては、パーティクルと基板との間の付着力以上の物理的剪断力を与えて基板の表面からパーティクルを乖離する手法が挙げられ、その一つとして例えば特許文献１に示すようなガスクラスターの物理的剪断力を利用した技術が挙げられる。
【０００３】
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原子または分子が多数寄り集まった塊（クラスター）である。基板洗浄の際には、このガスクラスターは、そのままもしくは適宜加速されて基板に照射され、パーティクルが除去される。
【０００４】
ガスクラスターは、専用のノズルから照射されることにより生成されるため、その照射領域が限定されてしまう。そのため、直径３００ｍｍの半導体ウエハ（以下「ウエハ」とする）のような大口径面積の処理に適用させる場合には、スループットの向上が課題であり、クラスターノズル一本当たりのパーティクルの除去性能を向上させる必要がある。
【０００５】
ガスクラスターのパーティクルの除去性能を向上させる方法としては、例えばガスクラスターをイオン化させて基板に照射する技術（ガスクラスターイオンビーム）がある。この手法は、生成したガスクラスターがイオン化した際、ガスクラスターを構成している分子が互いに反発する性質を利用してガスクラスターの照射径を大きくしており、高いスループットが得られる。しかしながらガスクラスターイオンビームを生成するには、大掛かりな装置が必要であるなどの問題があった。
【０００６】
特許文献２には、ガスクラスターノズルを基板の表面に対して斜めに向け、基板の表面から１０ｍｍ真上に離れた位置から基板の周縁部にガスクラスターを照射することが記載されているが、本発明とは構成が異なる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１３−０２６３２７号
【特許文献２】特開２０１２−２１６６３６号（段落００２６、００３６）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明はこのような事情の下になされてものであり、その目的は、基板にガスクラスターを照射して、基板に付着したパーティクルを除去するにあたり、パーティクルを速やかに高い除去率で除去することができる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の基板洗浄方法は、基板に付着しているパーティクルを除去する基板洗浄方法において、
前記基板とノズル部とを対向させる工程と、
前記基板の置かれる処理雰囲気よりも圧力の高い領域から、前記ノズル部を通して真空雰囲気である処理雰囲気に洗浄用のガスを吐出し、断熱膨張により洗浄用のガスの原子または分子の集合体であるガスクラスターを生成する工程と、
前記ガスクラスターを基板の表面に垂直に照射してパーティクルを除去する工程と、を含み、
前記ガスクラスターの照射時におけるノズル部の先端から基板までの距離が１０ｍｍ〜１００ｍｍであることを特徴とする。
【００１０】
本発明の基板洗浄装置は、基板に付着しているパーティクルを除去する基板洗浄装置において、
基板が載置され、真空雰囲気で基板の洗浄処理を行うための洗浄処理室と、
前記基板が載置されている雰囲気よりも圧力の高い領域から洗浄用のガスを前記洗浄処理室内の基板に向けて吐出し、断熱膨張により洗浄用のガスの原子または分子の集合体であるガスクラスターを生成するためのノズル部と、
前記ノズル部は、先端から基板までの距離が１０ｍｍ〜１００ｍｍでありかつ前記ガスクラスターを基板の表面に垂直に照射するように配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、基板に付着しているパーティクルを除去するために、ノズル部の先端から基板までの距離が１０ｍｍ〜１００ｍｍに設定された状態で、洗浄用のガスの原子または分子の集合体であるガスクラスターをノズル部から基板の表面に垂直に照射している。従って、速やかにパーティクルを高い除去率で除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態にかかる真空処理装置の構成を示す平面図である。
【図２】真空処理装置に設けられた基板洗浄装置の構成を示す縦断面図である。
【図３】基板洗浄装置のノズル部の一例を示す縦断面図である。
【図４】真空処理装置に設けられた制御部を示す構成図である。
【図５】基板に形成された凹部を示す縦断面図である。
【図６】パーティクルがガスクラスターにより除去される様子を示す側面図である。
【図７】パーティクルがガスクラスターにより除去される様子を示す側面図である。
【図８】ガスクラスター照射後の洗浄処理室内の圧力分布を示す特性図である。
【図９】洗浄処理室内の圧力とパーティクル除去率との関係を示す特性図である。
【図１０】洗浄処理室内の圧力とパーティクル除去率との関係を示す特性図である。
【図１１】ノズル部の一次側圧力とパーティクル除去率との関係を示す特性図である。
【図１２】ノズル部の一次側圧力とパーティクル除去率との関係を示す特性図である。
【図１３】混合ガス中のヘリウムの流量の比率とクラスタービーム強度との関係を示す特性図である。
【図１４】ノズル離間距離によるガスクラスターの照射位置からの距離とパーティクルの残数の関係を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
第1の実施の形態にかかる基板洗浄方法を実施するための基板洗浄装置を組み込んだ真空処理装置について説明する。図１はマルチチャンバシステムである真空処理装置の全体構成を占めす平面図である。前記真空処理装置には、例えば２５枚の基板であるウエハＷが収納された密閉型の搬送容器であるＦＯＵＰ１１を載置するための搬入出ポート１２が横並びに例えば３箇所に配置されている。また、これらの搬入出ポート１２の並びに沿うように大気搬送室１３が設けられており、大気搬送室１３の正面壁には、前記ＦＯＵＰ１１の蓋と一緒に開閉されるゲートドアＧＴが設けられている。
【００１４】
大気搬送室１３における搬入出ポート１２の反対側には例えば２個のロードロック室１４、１５が気密に接続されている。これらロードロック室１４，１５には図示しない真空ポンプとリーク弁とが設けられており、常圧雰囲気と真空雰囲気とを切り替えられるように構成されている。なお図中のＧはゲートバルブである。
【００１５】
また大気搬送室１３にはウエハＷを搬送するための第１の基板搬送機構１６が設けられている。さらに、前記大気搬送室１３の正面側から背面側を見て、左側壁には、ウエハの向きや偏心の調整を行うアライメント室１８が設けられている。前記第１の基板搬送機構１６は、ＦＯＵＰ１１，ロードロック室１４、１５、及びアライメント室１８に対してウエハＷの受け渡しを行う役割を有する。第１の基板搬送機構１６は、例えばＦＯＵＰ１１の並び方向に（図１中Ｘ軸方向）に移動自在、昇降自在、鉛直軸周りに回転自在及び進退自在に構成されている。
【００１６】
ロードロック室１４、１５の大気搬送室１３側から見て奥側には、真空搬送室２が気密に接続されている。真空搬送室２には、基板洗浄装置である洗浄モジュール３と、複数個例えば５個の真空処理モジュール２１〜２５とが夫々気密に接続されている。真空処理モジュール２１〜２５は、例えば成膜用のＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）処理やスパッタリング処理を行う真空処理モジュールとして構成される。  
真空搬送室２は真空雰囲気にてウエハＷの搬送を行う第２の基板搬送機構２６を備えている。第２の基板搬送機構２６は、鉛直軸周りに回転自在、進退自在に構成された多関節アームを備え、当該アームが長さ方向に（図１中Ｙ方向）に移動自在に構成されている。各ロードロック室１４、１５、洗浄モジュール３及び真空モジュール２１〜２５に対してウエハＷの受け渡しを行う。
【００１７】
続いて洗浄モジュール３について図２を参照して説明する。この洗浄モジュールは、真空容器からなる洗浄処理室３１を備えている。洗浄処理室３１内には、ウエハＷを水平な姿勢で載置するための載置台３２が設けられる。図中の３４は搬送口であり、３５は搬送口の開閉を行うためのゲートバルブである。  
例えば搬送口３４に寄った位置における洗浄処理室３１の床面には、載置台３２に形成された貫通孔を貫通するように支持ピン（図示省略）が設けられている。載置台３２の下方には、前記支持ピンを昇降させる図示しない昇降機構が設けられている。前記支持ピンと昇降機構とは、第２の基板搬送機構３６と載置台３２との間でウエハＷの受け渡しを行う役割を果たす。洗浄処理室３１の床面には、洗浄処理室３１内の雰囲気を排気するための排気路３６の一端側が接続されており、この排気路の他端側には例えばバタフライバルブなどの圧力調整部３７を介して真空ポンプ３８が接続されている。
【００１８】
載置台３２は駆動部３３により水平方向に移動自在に構成されている。前記駆動部３３は載置台３２の下方における洗浄処理室３１の底面において、搬送口３４側から奥側（Ｘ軸方向）に沿って水平に伸びるＸ軸レール３３ａと、図２中紙面方向に表側から裏側方向（Ｙ軸方向）に沿って水平に伸びるＹ軸レール３３ｂとを備えている。Ｙ軸レール３３ｂは、Ｘ軸レール３３ａに沿って移動自在に構成される。このＹ軸レール３３ｂの上方には、昇降機構３９を介して載置台３２が設けられており、載置台３２は駆動部３３によりＸ軸及びＹ軸方向に移動自在に構成され、昇降機構３９により昇降自在に構成されている。なお載置台３２には、載置台３２に載置されたウエハＷの温調を行うための図示しない温調機構が設けられている。
【００１９】
洗浄処理室３１の天井面における中央部には、上方側に向かって突出部３３が形成されており、この突出部３０には、ガスクラスターを照射するためのノズルであるノズル部４が設けられている。ノズル部４は、洗浄処理室３１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前記洗浄処理室３１内のウエハＷに向けて照射し、断熱膨張により洗浄用ガスの原子または分子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。このノズル部４は、図３に示すように、下端部が開口するように概略円筒形状の圧力室４１を備えている。この圧力室の下端部は、オリフィス部４２をなすように構成されている。このオリフィス部４２には下方に向かうにつれて拡径するガス拡散部４３が接続されている。前記オリフィス部４２における開口径（開口部の直径）は０．０５ｍｍ〜０．２ｍｍであることが好ましく、例えば０．１ｍｍ程度となっている。
【００２０】
またノズル部４は、既述のように、前記ガスクラスターをウエハＷの表面に垂直に照射するように設けられている。ここで「垂直に照射する」とは、図３に示すように例えばノズル部４の長さ方向の中心軸Ｌと載置台３２の載置面（ウエハＷの表面）とのなす角θが９０°±１５°の範囲にある状態である。さらにノズル部４の先端から載置台３２に載置されたウエハＷの表面までの離間距離（Ｄ）は、１０ｍｍから１００ｍｍに設定され、好ましくは、２０ｍｍから１００ｍｍに設定され、より好ましくは、５０ｍｍから１００ｍｍに設定される。
【００２１】
圧力室４１の上端部には、図２に示すように洗浄処理室３１の天井面を貫通して伸びるガス供給路６の一端が接続されている。このガス供給路６の他端側は、分岐されて第１の分岐路６２及び第２の分岐路６３が設けられている。これら第１の分岐路６２及び第２の分岐路６３の分岐点とガス供給路の一端との間には圧力調整バルブ６１が設けられている。第１の分岐路６２の上流側には、開閉バルブＶ１及び流量調整部６４を介して、二酸化炭素ガス（ＣＯ２）供給源６６が接続される。また第２の分岐路６３の他端側には、開閉バルブＶ２及び流量調整部６５を介して、ヘリウムガス（Ｈｅ）供給源６７が接続される。またガス供給路６にはガス供給路６内の圧力を検出する圧力検出部６８が設けられる。
【００２２】
前記二酸化炭素ガスは洗浄用のガスであり、このガスによりガスクラスターが形成される。ヘリウムガスはガスクラスターを形成しにくいが、後述するように、洗浄処理室３１内における二酸化炭素ガスの分圧を下げて、ガスクラスターと二酸化炭素ガス分子との衝突を妨げる働きと二酸化炭素から生成されるガスクラスターの速度を向上させる働きがある。ガス供給路６１には、当該ガス供給路６１内の圧力を検出する圧力検出部６８が設けられており、この圧力検出部６８の検出値に基づいて、後述する制御部７により圧力調整バルブ６１の開度が調整され、圧力室４１内のガス圧力が制御されるように構成されている。前記圧力検出部６８は、圧力室４１内の圧力を検出するものであってもよい。  
また、前記圧力検出部６８の検出値に基づく圧力調整は、二酸化炭素ガス流量調整部６４およびヘリウムガス流量調整部６５にてガス流量を調整して行ってもよい。更にまた、各ガスの開閉バルブＶ１、Ｖ２と圧力調整バルブ６１の間に例えばガスブースターのような昇圧機構を用いて供給圧力を上昇させ、圧力調整バルブ６１で調整してもよい。
【００２３】
また洗浄モジュール３には、図４に示すような制御部７が設けられる。図４中の９０はバスであり、バス９０にはＣＰＵ９１、メモリ９２、洗浄モジュール３が行う後述の動作における各ステップを実行するためのプログラム９３が接続されている。この制御部７は、載置台３２の駆動部３３及び昇降機構３９の制御や圧力計６８の値に基づく圧力調整バルブ６１、開閉バルブＶ１、Ｖ２、流量調整部６４、６５などの調整のための制御信号を、前記プログラム９３に基づいて出力する。またこのプログラム９３は、例えばコンパクトディスク、ハードディスク、光磁気ディスク等に収納され制御部７にインストールされる。
【００２４】
真空処理装置の全体的なウエハＷの処理について簡単に説明しておくと、搬入出ポート１２にＦＯＵＰ１１が載置されると、第１の基板搬送機構１６によりＦＯＵＰ１１からウエハＷが取り出される。このウエハＷは、層間絶縁膜を備え、この層間絶縁膜には、例えば凹部のパターンである銅配線埋め込み用の凹部（溝及びビアホール）が形成されている。  
ＦＯＵＰ１１により搬入されたウエハＷは、大気搬送室１３を介して、アライメント室１６に運ばれアライメントが行われる。その後、ウエハＷは、第１の基板搬送機構１６により、ロードロック室１４、１５及び第２の基板搬送機構２６を介して洗浄モジュール３に搬送され、パーティクルの除去処理が行われる。  
洗浄モジュール３にてパーティクルが除去されたウエハＷは、第２の基板搬送機構２６により、真空処理モジュール２１〜２５に搬送され、バリア層の形成やＣＶＤ処理が行われる。その後ウエハＷは真空搬送室２→ロードロック室１４、１５→大気搬送室１３の順に搬送され、搬入出ポート１２の例えば元のＦＯＵＰ１１に戻されることになる。
【００２５】
続いて本発明の実施の形態にかかる洗浄モジュール３の作用について説明する。予めノズル部４とウエハＷとの間の前記離間距離Ｄが例えば１００ｍｍとなるように高さ位置が設定されている。ウエハＷは第２の基板搬送機構２６により洗浄モジュール３に搬入され、既述の図示しない支持ピンと第２の基板搬送機構２６との協働作用により載置台３２に載置される。次いで駆動部３３により水平方向の位置決めが行われ、ウエハＷ表面におけるガスクラスターの照射開始位置がノズル部６のガスクラスターの照射位置（真下位置）になるように移動する。この例ではガスクラスターの照射位置はウエハＷの周縁部である。
【００２６】
しかる後ウエハＷにおける前記照射開始位置に向けて、ノズル部４から二酸化炭素ガスとヘリウムガスとの流量比１：１の混合ガスを吐出してガスクラスターを生成する。ノズル部４におけるオリフィス部４２の上流側を一次側、下流側を二次側とすると、ノズル部４の一次側の圧力である供給圧力は、０．５ＭＰａ〜５．０ＭＰａが好ましく、０．９ＭＰａ〜５．０ＭＰａがより好ましく、例えば４ＭＰａに設定される。またノズル部４の二次側である洗浄処理室３１内の処理雰囲気の圧力は最大２００Ｐａの圧力に設定される。
【００２７】
流量調整部６４、６５により二酸化炭素ガス及びヘリウムガスの流量は、予め設定した流量に調整され、圧力調整バルブ６１、開閉バルブＶ１、Ｖ２、が開かれて、二酸化炭素ガス及びヘリウムガスの混合ガスがノズル部４に供給される。二酸化炭素ガスは、圧力の高いノズル部４から、圧力の低い洗浄処理室３１の処理雰囲気に供給されると、急激な断熱膨張により凝縮温度以下に冷却されるので、図３に示すように、互いの分子２０１同士がファンデルワールス力により結合して、分子２０１の集合体であるガスクラスター２００となる。  
ノズル部４から照射されるガスクラスター２００は、ウエハＷに向かって垂直に照射され、図５に示すようにウエハＷの回路パターンのための凹部８１内に入り込み、当該凹部８１内のパーティクル１００を吹き飛ばして除去する。
【００２８】
図６及び図７は、ウエハＷ上のパーティクル１００がガスクラスター２００により除去される様子を模式的に示している。図６は、ウエハＷ上のパーティクル１００にガスクラスター２００が衝突する場合である。この場合ガスクラスター２００は、図６（ａ）に示すようにウエハＷの表面に垂直に照射され、例えばパーティクル１００に対しては斜め上方側に衝突する可能性が高い。ガスクラスター２００は、図６（ｂ）に示すようにパーティクルにオフセットされた状態（上から見たときにガスクラスター２００の中心とパーティクル１００の中心がずれている状態）で衝突すると、図６（ｃ）に示すように、衝突時の衝撃でパーティクル１００に対して、横方向へ動く力を与える。この結果パーティクル２００は図６（ｄ）に示すようにウエハＷの表面から剥離されて浮き上がり、側方あるいは斜め上方に飛ばされる。
【００２９】
また、ガスクラスター２００はパーティクル１００に直接衝突せずに図７に示すようにパーティクル１００の近傍に照射されることによっても当該パーティクル１００を除去できる。図７（ａ）に示すようにガスクラスター２００はウエハＷに衝突すると、構成分子２０１が横方向に広がりながら分解していく（図７（ｂ）参照）。この際、高い運動エネルギー密度領域が横方向（水平方向）に移動していくため、これによりパーティクル１００がウエハＷから剥離され、吹き飛ばされる（図７（ｃ）、（ｄ）参照）。こうしてパーティクル１００は凹部８１から飛び出して真空雰囲気の洗浄処理室３１内に飛散していき、排気路３６を介して洗浄処理室３１の外部へ除去される。
【００３０】
一方回路の集積度が高くなっていることから、ウエハＷ上の互いに隣接する前記凹部同士の間の凸部の幅寸法はかなり小さいが、ガスクラスターは、ウエハＷの表面に対して垂直に照射されるので、前記凸部の倒壊、いわゆるパターン倒れが抑えられる。  
その後ノズル部４からガスクラスターの照射を行った状態で、載置台３２を水平方向に移動させて、ウエハＷの表面におけるガスクラスターの照射位置を順次移動させる。これによりウエハＷの表面全体にガスクラスターが照射され、ウエハＷの表面全体に付着しているパーティクルが除去される。
【００３１】
ここでシミュレーションの結果に基づくと、ノズル部４とウエハＷとがある程度近づくと、ガスクラスターをウエハＷに照射した後、ガスクラスターを構成していた二酸化炭素の分子が照射位置付近に滞留して、ウエハＷの表面付近の領域のガス濃度が高くなる。  
図８は、ノズル部４とウエハＷとの前記離間距離Ｄを１０ｍｍに設定すると共に、ノズル部４の一次側の圧力を４ＭＰａ、洗浄処理室の圧力を３５Ｐａに夫々設定し、ノズル部４から、ガスクラスターを照射した場合の洗浄処理室３１内の圧力分布図である。この圧力分布図から、ウエハＷの表面におけるガスクラスターが照射される領域の近傍に二酸化炭素ガス分子だまり２０２が形成されていることがわかる。この二酸化炭素ガス分子だまり２０２は、ガスクラスターを形成せずに直進的に飛行した二酸化炭素分子がウエハＷと衝突することにより、ウエハＷ表面近傍の二酸化炭素ガス濃度が局所的に高くなった領域である。
【００３２】
前述のような残留ガスの濃度の高い領域においては、ガスクラスターが二酸化炭素ガス分子と衝突する確率が高くなる。二酸化炭素ガスの分子と二酸化炭素により構成されるガスクラスターが衝突すると、その衝突の衝撃により、ガスクラスターを構成する二酸化炭素分子の一部が集合体から分離し、ガスクラスターの構成分子数が減少し、運動エネルギーが小さくなってしまう。
【００３３】
一方ノズル部４がウエハＷからある程度離れていれば、ガスクラスターを構成しない二酸化炭素ガス分子がウエハＷへ衝突するまでの拡散の度合いが大きくなり、ひいてはウエハＷの表面における滞留の度合いは小さくなるので、二酸化炭素ガス分子だまり２０２は実質形成されない。従ってこの場合には、ノズル部４からウエハＷに向かうガスクラスターは、ガスクラスターを構成せずに基板表面近傍に存在する二酸化炭素ガス分子とのガスクラスターの二酸化炭素ガス分子群との衝突確率が低くなり、運動エネルギーの低下が抑えられる。
【００３４】
また、ガスクラスターはノズル部４のオリフィス部４２から放射状に照射されるためノズル部４がウエハＷから離れるほど、ウエハＷの表面における照射領域が広くなる。従ってノズル部４とウエハＷとの前記離間距離Ｄを大きくすれば、ガスクラスターの一回の照射による洗浄面積が大きくなるので、スループット向上の点で有利である。
【００３５】
しかしながらノズル部４とウエハＷとが離れすぎていると、ガスクラスターがウエハＷに到達するまでの処理雰囲気中の移動距離が長くなり、処理雰囲気中に残留している二酸化炭素ガスの濃度が低いとは言っても二酸化炭素ガスと衝突する確率が高くなる。このため前記衝突の頻度を低くするためには、処理雰囲気の圧力をかなり低くしなければならず、排気能力の大きい真空ポンプを用いなければならないことから、設備が大掛かりになり、コストも高騰するため得策ではない。
【００３６】
こうしたことから、ノズル部４とウエハＷとの前記離間距離Ｄは、小さ過ぎず、また大き過ぎず、適切な値に設定することが必要である。この離間距離Ｄは、後述の実験例から１０〜１００ｍｍに設定することが好ましく、２０〜１００ｍｍに設定することがより好ましく、更に５０〜１００ｍｍに設定することがより一層好ましい。そして離間距離Ｄを設定した場合、ガスクラスターによるウエハＷ上のパーティクルの除去作用は、後述の実験例から明らかなように、処理雰囲気の圧力により左右される。
【００３７】
この実施形態では、処理雰囲気の好ましい圧力の範囲を、後述する特定された条件におけるパーティクルの除去率により評価している。即ち、処理雰囲気の圧力を種々変更し、各圧力ごとにガスクラスターを試料基板、例えばウエハＷに１秒間照射して、試料基板に付着しているパーティクルの除去率を求め、その結果に基づいて高いパーティクルの除去率が得られる圧力を見出している。  
【００３８】
前記パーティクルの除去率とは、試料基板の評価領域に対して、ガスクラスターを１秒間照射したときに、ガスクラスターの照射前のパーティクル数に対する照射後におけるパーティクルの減少数の比率である。即ちガスクラスターの照射前の評価領域内のパーティクル数をｎ１、ガスクラスターの照射後の評価領域内のパーティクル数をｎ２とするとパーティクルの除去率は、{（ｎ１−ｎ２）／ｎ１}×１００で表される。パーティクルの除去率を評価する時のパーティクルはφ２３ｎｍのシリカ粒子が用いられ、評価領域は、試料基板の表面において、ノズル部４の中心軸Ｌの位置を中心とする一辺７μｍの正方形領域である。パーティクルの計数は、例えばＳＥＭ（Scanning Electron Microscope：走査型電子顕微鏡）によりおこなわれる。ガスクラスターの照射前において、前記評価領域に付着させるパーティクルの数は、例えば１５０〜２００個である。パーティクルの粒子径は、全て２３ｎｍに揃っていなくとも、例えば１０ｎｍ〜１００ｎｍであれば、同等の結果が得られる。またパーティクルの除去率が５０％以上になる圧力に設定されているという判定は、他の手法であっても、例えばパーティクルの材質がシリカ以外であり、パーティクルのサイズが上記の数値から外れている手法であっても、その手法の結果から前記圧力に設定されていると判断することが自然である場合も含まれる。
【００３９】
この実施形態では、処理雰囲気の適切な圧力範囲を、前記パーティクルの除去率が５０％以上となる圧力範囲として取り扱っている。ところでノズル部４から吐出されるガスは、二酸化炭素ガスだけでなくヘリウムガスも含まれている。このヘリウムガスの役割は次の通りである。  
洗浄処理室３１内は、真空ポンプにより、圧力が設定値に設定されている。そのためノズル部４から吐出されるガスが二酸化炭素ガスとヘリウムガスとの混合ガスであると、ヘリウムガス分子が、ガスクラスターを構成する二酸化炭素分子より小さいため、ガスクラスターはヘリウムガス分子と衝突しても壊れない。このため、結局ガスクラスター全体の運動エネルギーの低下が抑えられ、高いパーティクルの除去率が得られる。またヘリウムガスは、二酸化炭素ガスを加速させる役割もあり、ヘリウムガスを加えた場合に比べて、ガスクラスターの運動エネルギーが大きくなる。しかしヘリウムガスが多過ぎると、ノズル部４から吐出される二酸化炭素ガスの分圧が少なくなり過ぎるため、ガスクラスター生成に必要な二酸化炭素分子同士の衝突頻度が少なくなるため、生成するガスクラスターの数が減少し、洗浄効果の低下につながる。このためノズル部４に供給されるガス中のヘリウムガスの好ましい混合比Ｐは、０％＜Ｐ≦９５％、より好ましい混合比Ｐは、１０％≦Ｐ≦９０％である。またノズル部４から混合ガスではなく、二酸化炭素ガスのみを吐出してガスクラスターを生成した場合にも効果はある。
【００４０】
従って既述の処理雰囲気の適切な圧力範囲は、最大２００Ｐａであると記載しているが、これは、ノズル部４に供給されるガス中のヘリウムガスの混合比が５０％である場合に適切な圧力範囲であり、前記適切な圧力範囲は、ヘリウムガスの混合比に左右されるため、各々の混合比に応じて処理雰囲気の圧力を適正化することが好ましい。またパーティクルの除去率が５０％以上であれば、ガスクラスターを用いた洗浄モジュール３として、高いスループットを得ながら、高い洗浄作用が得られる装置であるといえるが、パーティクルの除去率が８０％以上であれば、より一層好ましい。  
例えば前記離間距離Ｄが１００ｍｍであって、ノズル部４に供給されるガス中のヘリウムの混合比が９０％である場合には、後述の図１２から前記パーティクルの除去率が８０％以上となる圧力範囲は、３ＭＰａ〜５ＭＰａである。
【００４１】
またノズル部４の一次側の圧力を高めることで、強固なガスクラスターとすることができるが、その圧力が高すぎる場合には、ウエハＷの表面にダメージが加わる場合がある。一方でノズル部４の一次側の圧力が低すぎる場合には、ノズル部４から照射されるガスクラスターが強固なガスクラスターとはならず、パーティクルを十分に除去できない。このためノズル部４の一次側の圧力は０．５ＭＰａ〜５ＭＰａ、より好ましくは０．９〜５．０ＭＰａに設定することが好ましい。
【００４２】
上述の実施の形態は、ウエハＷに付着しているパーティクルを除去するために、ノズル部４の先端からウエハＷまでの距離が１０ｍｍ〜１００ｍｍの範囲に設定すると共に、洗浄処理室３１内の圧力を適切な大きさに設定している。従って、パーティクルを速やかに高い除去率で除去することができる。またノズル部４からウエハＷの表面にガスクラスターを垂直に照射しているため凹部パターンの倒壊を抑制することができる。さらにノズル部４に供給する洗浄用ガスとして、二酸化炭素ガスとヘリウムガスとの混合ガスを用いているので、ガスクラスターの運動エネルギーが大きく、このためパーティクルをより一層高い除去効率で除去することができる。
【００４３】
また本発明は、図１に示す大気搬送室１３にパーティクル検査装置を接続してもよい。その場合には、例えばパーティクル検査装置によりウエハＷ表面に付着しているパーティクルの位置情報を取得して、制御部７によりパーティクルの位置情報に基づいて、ウエハＷ表面におけるパーティクルの付着位置に向けてガスクラスターを局所的に照射するようにしてもよい。さらに本発明の基板洗浄装置は、例えば図１に示す真空処理装置の中に設ける代わりに、単独の装置であるいわゆるスタンドアローンの基板洗浄装置であってもよい。またガスクラスターの照射位置をウエハＷ表面を走査させる際にノズル部６を移動させる構成としてもよく、さらには、ノズル部６と載置台３２が相互に移動するように構成してもよい。  
凹部パターンとしては、層間絶縁膜に形成された銅配線の埋め込み用の溝などに限らず、例えば配線の埋め込み位置に対応した領域以外にレジスト膜が形成されているレジストパターンであってもよい。またガスクラスターを生成するためのガスとしては二酸化炭素に限らず、例えばアルゴン（Ａｒ）であってもよい。
【００４４】
（実施例１：ノズル離間距離及び洗浄処理室３１内の圧力とパーティクル除去率との関係）
以下の記載におけるノズル部４の先端から基板の表面との間の離間距離Ｄを説明の便宜上ノズル離間距離と呼ぶものとする。ノズル離間距離及び洗浄処理室３１内の圧力とパーティクルの除去率との関係調べるため以下の試験を行った。図２に示す洗浄モジュールを用い、離間距離Ｄを１０ｍｍ、３０ｍｍ、５０ｍｍ、６０ｍｍ、７０ｍｍ、８０ｍｍ、１００ｍｍの７通りに設定した。洗浄処理室３１内の圧力は各ノズル離間距離ごとに２０Ｐａ、１５０Ｐａ及び３００Ｐａの３通りに設定し、夫々の条件下において、試料基板に向けて１秒間ガスクラスターの照射を行い、パーティクル除去率を調べた。なおクラスター生成用のガスは、二酸化炭素とヘリウムとの流量比が１：１となるように設定した混合ガスを用い、ノズル部４における一次側の圧力は４ＭＰａとした。
【００４５】
図９は離間距離Ｄを１０ｍｍ〜６０ｍｍに設定した場合の結果を示し、図１０はノズル離間距離を７０ｍｍ〜１００ｍｍに設定した場合の結果を示す。この結果によれば、洗浄処理室３１内の圧力を低くすることで、パーティクルの除去率は上昇することがわかる。また洗浄処理室３１内の圧力が２０Ｐａと低い場合には、ノズル離間距離を長く設定すると、パーティクルの除去率は高くなっている。これに対して洗浄処理室３１内の圧力を３００Ｐａに上げた場合には、ノズル離間距離が長いとパーティクル除去率が低下する傾向が見られ、ノズル離間距離を６０ｍｍ以上に設定した時には、ノズル離間距離が長いほど、パーティクルの除去率は低くなっていた。既述のようにノズル離間距離が長くなると、ノズル部４から照射されたガスクラスターが残留ガスに衝突する頻度が高くなる、従って、パーティクルの除去率は処理雰囲気の圧力の影響を大きく受ける。
【００４６】
従って目標とするパーティクルの除去率を５０％以上とすると、ノズル離間距離を１０ｍｍ、８０ｍｍ、１００ｍｍに設定した場合には、洗浄処理室３１内の圧力は１２０Ｐａ以下、３０ｍｍ、６０ｍｍに設定した場合には洗浄処理室３１内の圧力は１７０Ｐａ以下、７０ｍｍに設定した場合には、洗浄処理室３１内の圧力は１５０Ｐａ以下、５０ｍｍに設定した場合には、２００Ｐａ以下の圧力とすることで目標達成できるといえる。この結果によれば、ノズル離間距離が１０ｍｍに設定した場合のグラフと、３０ｍｍに設定した場合のグラフとを比較すると２０ｍｍに設定した場合には、１０ｍｍに設定した場合と比較してより好ましいと推測できる。
【００４７】
またノズル離間距離を１００ｍｍに設定し、試料基板に向けてガスクラスターを０．２秒間照射したところ、パーティクルの除去率は８０％を超えていた。ノズル離間距離を１０ｍｍに設定した場合には、８０％程度のパーティクルの除去率を得るには、１秒程度かかる。従ってノズル離間距離を調整することにより、パーティクルの除去に要する時間を短くすることができるといえる。
【００４８】
（実施例２：ノズル部４の一次側圧力及びノズル離間距離とパーティクル除去率の関係）
次に図２に示す洗浄モジュール３を用いて、ノズル離間距離を１０ｍｍに設定し、ノズル部４の一次側の圧力を２ＭＰａ、３ＭＰａ、４ＭＰａに設定して、ガスクラスターを照射した時のパーティクル除去率を調べた。またノズル離間距離を１００ｍｍに設定し、ノズル部４の一次側の圧力を３ＭＰａに設定した時のパーティクル除去率を示す。なおガスクラスターは６０秒間照射した。なお洗浄用のガスには二酸化炭素ガスを用い、洗浄処理室３１内の圧力は、最大３０Ｐａとした。
【００４９】
図１１はこの結果を示し、横軸にノズル部４の一次側圧力、縦軸にパーティクル除去率を示す特性図である。この結果によればノズル離間距離が１０ｍｍであり、ノズル部４の一次側の圧力が２ＭＰａの場合には、パーティクル除去率は、ほぼ０であり、ノズル部４の一次側の圧力が３ＭＰａの場合には、パーティクル除去率は、３０％程度である。ノズル部４の一次側の圧力を高めることによりパーティクルの除去率は上昇し、ノズル部４の一次側の圧力を４ＭＰａとすると８０％程度のパーティクルの除去率となっている。従ってノズル部４の一次側の圧力を高めることにより、パーティクルの除去率を高めることができるといえる。またノズル離間距離を１００ｍｍに設定し、ノズル部４の一次側の圧力を３ＭＰａに設定した時のパーティクルの除去率は８０％程度であり、ノズル離間距離を１０ｍｍから１００ｍｍに変更することによってもパーティクルの除去率を高めることができるといえる。
【００５０】
（実施例３：ヘリウムガスの混合率とパーティクル除去率との関係）
続いて図２に示す洗浄モジュール３を用いて、ノズル部４から二酸化炭素ガスとヘリウムガスとの混合ガスを吐出する場合において、ヘリウムガスの混合率とパーティクルの除去率の関係について調べた。  
【００５１】
ノズル部４に洗浄用のガスとして、ヘリウムガスと二酸化炭素ガスの混合ガスを供給してガスクラスターの生成を行った。混合ガス中のヘリウムガスの流量の比率を５０％、９０％の２通りに設定し、各比率毎にノズル部４の一次側の圧力を夫々１．５ＭＰａ、２ＭＰａ、３ＭＰａ、４ＭＰａに設定して、ガスクラスターを試料基板に向けて照射した時のパーティクルの除去率を調べた。なおガスクラスターの照射時間は６０秒、ノズル離間距離は１０ｍｍに設定した。またノズル部４に供給されるガスが二酸化炭素ガスのみである場合を０％とし、ノズル部４の一次側の圧力を２ＭＰａ、３ＭＰａ、４ＭＰａに設定して、ガスクラスターを試料基板に向けて照射した時のパーティクルの除去率を調べた。なお洗浄処理室３１内の圧力は最大３０Ｐａとした。
【００５２】
図１２はこの結果を示し、ヘリウムガスの流量の比率（ヘリウムガス流量／[ヘリウムガス流量＋二酸化炭素ガス流量]×１００）を０％、５０％、９０％に設定した時のノズル部４の一次側の圧力とパーティクル除去率との関係を示す特性図である。  
この結果によるとクラスター生成用のガスとして、二酸化炭素ガスとヘリウムガスとの混合ガスを用いた場合にも、ノズル部４の一次側の圧力を高く設定することにより、ガスクラスターとして照射した時のパーティクルの除去率を上げることができる。またクラスター生成用のガスとして、二酸化炭素ガスのみを使用した場合と比較してヘリウムガスと二酸化炭素ガスとの混合ガスによりガスクラスターを生成することによりパーティクルの除去率が上昇するといえる。また混合比率を９０％に設定した場合にも良好な除去率を得ていることは、二酸化炭素により構成されたガスクラスターと装置内残留ガスとの衝突頻度が低下していることに加え、ガスクラスターの速度向上効果も寄与していると推測される。
【００５３】
またノズル部４の一次側の圧力を２ＭＰａ、３ＭＰａ、４ＭＰａの３通りに設定し、混合ガスの流量中のヘリウムガスの流量の比率を各圧力毎に以下に示す値に設定して、ガスクラスターを生成した時のクラスタービーム強度を測定した。
２ＭＰａ：０％、２５％、５０％、７０％、８０％、９０％
３ＭＰａ：０％、２５％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％
４ＭＰａ：０％、１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、８０％、９０％
なおクラスタービーム強度については、圧力計（イオンゲージ）をガスクラスタービーム軸上に設置して圧力値を計測し、その圧力値とビーム軸上からずらした位置の圧力値との差分をクラスタービーム強度とした。また洗浄処理室３１内の圧力は、最大３０Ｐａとした。
【００５４】
図１３はこの結果を示し、ノズル部４の一次側の圧力を２ＭＰａ、３ＭＰａ、４ＭＰａに設定した時の夫々の場合における混合ガス中のヘリウムガスの流量の比率（「比」として示している）と、クラスタービーム強度の関係を示す特性図である。
【００５５】
この結果によると混合ガス中のヘリウムガスの流量の比率が０％から８０％までの場合には、混合ガス中のヘリウムガスの流量の比率を高くすることによりクラスタービーム強度が高くなる。しかしながら混合ガス中のヘリウムガスの流量の比率が９０％になるとクラスタービーム強度は減少することがわかる。この理由は既述のようにヘリウムガスが多くなり過ぎると、二酸化炭素ガスの分圧が低くなり過ぎるため、ガスクラスターの生成に必要な二酸化炭素分子同士の衝突頻度が少なくなるため、生成するガスクラスターの数が減少することに起因していると考えられ、従って、ヘリウムガスの比率は、９５％以下であることが好ましく、９０％未満であることがより好ましい。
【００５６】
（実施例４：ノズル離間距離とパーティクルの除去領域の面積との関係）
図２に示す洗浄モジュール３を用いて、ノズル離間距離と基板上のパーティクルの除去領域との関係について調べた。ノズル離間距離は、１０ｍｍ、５０ｍｍ、１００ｍｍの３通りに設定し、クラスター生成用のガスには、二酸化炭素とヘリウムとの流量比が１：１となるように設定した混合ガスを用いた。ノズル部４の一次側の圧力は４ＭＰａに設定し、洗浄処理室３１内は、最大３０Ｐａに設定した。
【００５７】
各ノズル離間距離毎にガスクラスターを試料基板に向けて６０秒間照射した後、試料基板の表面にガスクラスターの照射中心を通る直線上における、７×７μｍの正方形領域中のパーティクルの残数を調べた。図１４はその結果を示し、横軸は直線上におけるガスクラスターの照射中心からの距離を示し、縦軸はガスクラスター照射後の残存パーティクル数を示している。なお、ガスクラスターの照射前のパーティクル数は各地点において１５０〜２００個に設定した。
【００５８】
ノズル離間距離を５０ｍｍに設定した場合には、ノズル離間距離を１０ｍｍに設定した場合と比較して、より広い領域において、パーティクルが除去されていた。またノズル離間距離を１００ｍｍに設定した場合では、さらに広い領域において、パーティクルが除去されていた。  
従って一つのノズル部４を用いてウエハＷ一枚に対する洗浄時間をより短くしようとするなら、ノズル離間距離を長くする方が有利であるといえる。
【符号の説明】
【００５９】
４              ノズル部
６              ガス供給管
７              制御部
１７            ウエハ検査部
３１            洗浄処理室
３２            載置台
３３            駆動部
３８            真空ポンプ
３９            昇降機構
４２            オリフィス部
６１            圧力調整バルブ
６２            二酸化炭素ガス供給管
６３            ヘリウムガス供給管
６４、６５      流量調整部
６６            二酸化炭素ガス供給源
６７            ヘリウムガス供給源
Ｖ１，Ｖ２      開閉バルブ
Ｗ              ウエハ
【図１】
2015026745.tif 000003
【図２】
2015026745.tif 000004
【図３】
2015026745.tif 000005
【図４】
2015026745.tif 000006
【図５】
2015026745.tif 000007
【図６】
2015026745.tif 000008
【図７】
2015026745.tif 000009
【図９】
2015026745.tif 000010
【図１０】
2015026745.tif 000011
【図１１】
2015026745.tif 000012
【図１２】
2015026745.tif 000013
【図１３】
2015026745.tif 000014
【図１４】
2015026745.tif 000015
【図８】
2015026745.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成26年9月3日(2014.9.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態にかかる真空処理装置の構成を示す平面図である。
【図２】真空処理装置に設けられた基板洗浄装置の構成を示す縦断面図である。
【図３】基板洗浄装置のノズル部の一例を示す縦断面図である。
【図４】真空処理装置に設けられた制御部を示す構成図である。
【図５】基板に形成された凹部を示す縦断面図である。
【図６】ガスクラスター照射後の洗浄処理室内の圧力分布を示す特性図である。
【図７】洗浄処理室内の圧力とパーティクル除去率との関係を示す特性図である。
【図８】洗浄処理室内の圧力とパーティクル除去率との関係を示す特性図である。
【図９】ノズル部の一次側圧力とパーティクル除去率との関係を示す特性図である。
【図１０】ノズル部の一次側圧力とパーティクル除去率との関係を示す特性図である。
【図１１】混合ガス中のヘリウムの流量の比率とクラスタービーム強度との関係を示す特性図である。
【図１２】ノズル離間距離によるガスクラスターの照射位置からの距離とパーティクルの残数の関係を示す特性図である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
流量調整部６４、６５により二酸化炭素ガス及びヘリウムガスの流量は、予め設定した流量に調整され、圧力調整バルブ６１、開閉バルブＶ１、Ｖ２、が開かれて、二酸化炭素ガス及びヘリウムガスの混合ガスがノズル部４に供給される。二酸化炭素ガスは、圧力の高いノズル部４から、圧力の低い洗浄処理室３１の処理雰囲気に供給されると、急激な断熱膨張により凝縮温度以下に冷却されるので、図３に示すように、互いの分子２０１同士がファンデルワールス力により結合して、分子２０１の集合体であるガスクラスター２００となる。  
ノズル部４から照射されるガスクラスター２００は、ウエハＷに向かって垂直に照射され、図５に示すようにウエハＷの回路パターンのための凹部８１内に入り込み、当該凹部８１内のパーティクル１００は、ガスクラスター、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。こうしてパーティクル１００は凹部８１から飛び出して真空雰囲気の洗浄処理室３１内に飛散していき、排気路３６を介して洗浄処理室３１の外部へ除去される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
ここでシミュレーションの結果に基づくと、ノズル部４とウエハＷとがある程度近づくと、ガスクラスターをウエハＷに照射した後、ガスクラスターを構成していた二酸化炭素の分子が照射位置付近に滞留して、ウエハＷの表面付近の領域のガス濃度が高くなる。  
図６は、ノズル部４とウエハＷとの前記離間距離Ｄを１０ｍｍに設定すると共に、ノズル部４の一次側の圧力を４ＭＰａ、洗浄処理室の圧力を３５Ｐａに夫々設定し、ノズル部４から、ガスクラスターを照射した場合の洗浄処理室３１内の圧力分布図である。この圧力分布図から、ウエハＷの表面におけるガスクラスターが照射される領域の近傍に二酸化炭素ガス分子だまり２０２が形成されていることがわかる。この二酸化炭素ガス分子だまり２０２は、ガスクラスターを形成せずに直進的に飛行した二酸化炭素分子がウエハＷと衝突することにより、ウエハＷ表面近傍の二酸化炭素ガス濃度が局所的に高くなった領域である。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
従って既述の処理雰囲気の適切な圧力範囲は、最大２００Ｐａであると記載しているが、これは、ノズル部４に供給されるガス中のヘリウムガスの混合比が５０％である場合に適切な圧力範囲であり、前記適切な圧力範囲は、ヘリウムガスの混合比に左右されるため、各々の混合比に応じて処理雰囲気の圧力を適正化することが好ましい。またパーティクルの除去率が５０％以上であれば、ガスクラスターを用いた洗浄モジュール３として、高いスループットを得ながら、高い洗浄作用が得られる装置であるといえるが、パーティクルの除去率が８０％以上であれば、より一層好ましい。  
例えば前記離間距離Ｄが１００ｍｍであって、ノズル部４に供給されるガス中のヘリウムの混合比が９０％である場合には、後述の図１０から前記パーティクルの除去率が８０％以上となる圧力範囲は、３ＭＰａ〜５ＭＰａである。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
図７は離間距離Ｄを１０ｍｍ〜６０ｍｍに設定した場合の結果を示し、図８はノズル離間距離を７０ｍｍ〜１００ｍｍに設定した場合の結果を示す。この結果によれば、洗浄処理室３１内の圧力を低くすることで、パーティクルの除去率は上昇することがわかる。また洗浄処理室３１内の圧力が２０Ｐａと低い場合には、ノズル離間距離を長く設定すると、パーティクルの除去率は高くなっている。これに対して洗浄処理室３１内の圧力を３００Ｐａに上げた場合には、ノズル離間距離が長いとパーティクル除去率が低下する傾向が見られ、ノズル離間距離を６０ｍｍ以上に設定した時には、ノズル離間距離が長いほど、パーティクルの除去率は低くなっていた。既述のようにノズル離間距離が長くなると、ノズル部４から照射されたガスクラスターが残留ガスに衝突する頻度が高くなる、従って、パーティクルの除去率は処理雰囲気の圧力の影響を大きく受ける。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４９】
図９はこの結果を示し、横軸にノズル部４の一次側圧力、縦軸にパーティクル除去率を示す特性図である。この結果によればノズル離間距離が１０ｍｍであり、ノズル部４の一次側の圧力が２ＭＰａの場合には、パーティクル除去率は、ほぼ０であり、ノズル部４の一次側の圧力が３ＭＰａの場合には、パーティクル除去率は、３０％程度である。ノズル部４の一次側の圧力を高めることによりパーティクルの除去率は上昇し、ノズル部４の一次側の圧力を４ＭＰａとすると８０％程度のパーティクルの除去率となっている。従ってノズル部４の一次側の圧力を高めることにより、パーティクルの除去率を高めることができるといえる。またノズル離間距離を１００ｍｍに設定し、ノズル部４の一次側の圧力を３ＭＰａに設定した時のパーティクルの除去率は８０％程度であり、ノズル離間距離を１０ｍｍから１００ｍｍに変更することによってもパーティクルの除去率を高めることができるといえる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５２】
図１０はこの結果を示し、ヘリウムガスの流量の比率（ヘリウムガス流量／[ヘリウムガス流量＋二酸化炭素ガス流量]×１００）を０％、５０％、９０％に設定した時のノズル部４の一次側の圧力とパーティクル除去率との関係を示す特性図である。  
この結果によるとクラスター生成用のガスとして、二酸化炭素ガスとヘリウムガスとの混合ガスを用いた場合にも、ノズル部４の一次側の圧力を高く設定することにより、ガスクラスターとして照射した時のパーティクルの除去率を上げることができる。またクラスター生成用のガスとして、二酸化炭素ガスのみを使用した場合と比較してヘリウムガスと二酸化炭素ガスとの混合ガスによりガスクラスターを生成することによりパーティクルの除去率が上昇するといえる。また混合比率を９０％に設定した場合にも良好な除去率を得ていることは、二酸化炭素により構成されたガスクラスターと装置内残留ガスとの衝突頻度が低下していることに加え、ガスクラスターの速度向上効果も寄与していると推測される。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５４】
図１１はこの結果を示し、ノズル部４の一次側の圧力を２ＭＰａ、３ＭＰａ、４ＭＰａに設定した時の夫々の場合における混合ガス中のヘリウムガスの流量の比率（「比」として示している）と、クラスタービーム強度の関係を示す特性図である。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５７】
各ノズル離間距離毎にガスクラスターを試料基板に向けて６０秒間照射した後、試料基板の表面にガスクラスターの照射中心を通る直線上における、７×７μｍの正方形領域中のパーティクルの残数を調べた。図１２はその結果を示し、横軸は直線上におけるガスクラスターの照射中心からの距離を示し、縦軸はガスクラスター照射後の残存パーティクル数を示している。なお、ガスクラスターの照射前のパーティクル数は各地点において１５０〜２００個に設定した。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
2015026745.tif 000017
【手続補正１３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図７】
2015026745.tif 000018
【手続補正１４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図８】
2015026745.tif 000019
【手続補正１５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図９】
2015026745.tif 000020
【手続補正１６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１０】
2015026745.tif 000021
【手続補正１７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１１】
2015026745.tif 000022
【手続補正１８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１２】
2015026745.tif 000023
【手続補正１９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１４
【補正方法】削除
【補正の内容】