(57)【要約】【課題】ノズルの軸方向に複数設けられた各ノズル孔から噴出する流体を均一化することにより洗浄性能を向上する。【解決手段】ノズル２に供給された流体を、ノズル２の終端部に接続した戻し経路４を介して、流体を供給する流体供給経路１に戻して循環させる一方で、ノズル２の軸方向に複数設けた各ノズル孔２ａから噴出させる。これにより、ノズル２内の流体が、軸方向に沿って、十分な速度及び量を確保し、圧力（特に動圧）を均一化して、各ノズル孔２ａからほぼ均一に噴出するのを可能とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を供給する流体供給経路と、この流体供給経路の先端に設けられたノズルと、を具備し、前記流体供給経路から供給された前記流体を、前記ノズルの軸方向に複数設けられたノズル孔から噴出し、被洗浄物を洗浄する洗浄装置において、
前記ノズルの終端部と前記流体供給経路とを接続し、前記ノズル内の流体を前記流体供給経路に戻し循環させるための戻し経路を設けたことを特徴とする洗浄装置。
【請求項２】
前記ノズルに供給される流体は、加温又は冷却された流体であることを特徴とする請求項１記載の洗浄装置。
【請求項３】
前記流体供給経路と前記戻し経路との接続部は、エジェクタにより構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の洗浄装置。
【請求項４】
前記戻し経路には、流量調整装置が設けられていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の洗浄装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被洗浄物を洗浄する洗浄装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の半導体製造工程にあっては、半導体素子の微細化による高集積化に伴い、半導体ウエハの洗浄工程が全行程の約３割を占めており、洗浄装置は製造歩留まりを維持するための重要な装置となっている。このような洗浄装置としては、ウェット式が主流であり、バス式（多数枚洗浄式）を中心に発展してきたが、枚葉式（単数枚洗浄式）への移行が進んでいる。また、枚葉式にあっては、ドライ式の検討も進んでいる。ここで、ウェット式、ドライ式に拘わらず、ウエハ全体を効率良く洗浄するために多孔ノズルが多用されている。このような多孔ノズルを有する洗浄装置としては、ノズルに供給された洗浄水（流体）を、当該ノズルの軸方向に複数並設されたノズル孔から噴出し、この噴出された洗浄水により半導体ウエハを洗浄するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、このノズルからの洗浄水を、炭酸ガスを冷却し生成したドライアイスの微粒子を含むエアロゾルや、アルゴンガスを冷却し生成したアルゴン液滴や固体の微粒子を含むエアロゾルとした洗浄装置も知られている（例えば、特許文献２参照）。なお、ここでいうエアロゾルとは、気体に液滴や固体の微粒子が混合しているものをいう。
【特許文献１】特開２００３−５９８８８号公報
【特許文献２】特開２００３−５９８８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記洗浄装置にあっては、ノズルの終端部側（先端部側）と基端部側で内部の圧力が異なる（特に動圧が大きく異なる）ため、当該ノズルの軸方向に複数設けられた各ノズル孔からの流体の噴出が不均一となり、洗浄にばらつきが生じるという問題があり、洗浄性能の向上が求められている。
【０００４】
特に、ノズルに供給される流体を所定に加温又は冷却してその状態を変化させてノズル孔から噴出させる場合には、ノズル内において、当該流体の気液状態が変化して気液混合状態のエアロゾルとなっている場合（例えばアルゴンガスや窒素ガスが冷却により液体に変化し気液混合状態のエアロゾルとなっている場合や、例えば水やイソプロピルアルコール（液体）が加温により気体に変化し気液混合状態のエアロゾルとなっている場合）や、ノズル内において、当該流体が微粒子に変化してエアロゾルとなっている場合（例えば炭酸ガスが冷却によりドライアイスの微粒子に変化しエアロゾルとなっている場合）があり、このような状態にあっては、ノズル内の軸方向に沿って気液状態やエアロゾルの不均一性が加わるため、各ノズル孔からの流体の噴出が一層不均一となり、また、このように状態変化するものにあっては、ノズル外の雰囲気との熱交換や輻射により、その状態がノズル内において元の状態に戻る場合があり、ノズル内の軸方向に沿って状態変化の条件が加わるため、各ノズル孔からの流体の噴出が一層不均一となり、その問題が顕著となる。
【０００５】
本発明は、このような課題を解決するために成されたものであり、ノズルの軸方向に複数設けられた各ノズル孔から噴出される流体が均一化され、洗浄性能が向上された洗浄装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による洗浄装置は、流体を供給する流体供給経路と、この流体供給経路の先端に設けられたノズルと、を具備し、流体供給経路から供給された流体を、ノズルの軸方向に複数設けられたノズル孔から噴出し、被洗浄物を洗浄する洗浄装置において、ノズルの終端部と流体供給経路とを接続し、ノズル内の流体を流体供給経路に戻し循環させるための戻し経路を設けたことを特徴としている。
【０００７】
このような洗浄装置によれば、ノズルに供給された流体は、ノズルの終端部に接続された戻し経路を介して、流体を供給する流体供給経路に戻されて循環する一方で、ノズルの軸方向に複数設けられた各ノズル孔から噴出されるため、ノズル内の流体は、軸方向に沿って、十分な速度及び量が確保され、各ノズル孔での圧力（特に動圧）が均一化されて、各ノズル孔からほぼ均一に噴出される。従って、洗浄性能が向上される。
【０００８】
ここで、ノズルに供給される流体が加温又は冷却された流体とした場合には、前述したように、ノズル内において、当該流体の気液状態が変化して気液混合状態のエアロゾルとなっている場合や、当該流体が微粒子に変化してエアロゾルとなっている場合があり、また、このように状態変化するものにあっては、ノズル外の雰囲気との熱交換や輻射により、その状態がノズル内において元の状態に戻る場合があり、ノズル孔からの流体の噴出を不均一化させる要因となるため、上記戻し経路の採用が特に有効である。
【０００９】
また、流体供給経路と戻し経路との接続部は、エジェクタにより構成されているのが好ましい。このような構成を採用した場合、エジェクタは、機械的駆動部の無い真空ポンプであるから、流体を循環させるための機械的駆動部を有するポンプやファンを設ける場合に比して、循環動力が不要とされると共に汚染（Contamination）の虞が無くされる。
【００１０】
また、戻し経路には、流量調整装置が設けられているのが好ましい。このような構成を採用した場合、当該流量調整装置により、流体供給経路に戻される流体の量が容易に調整される。
【発明の効果】
【００１１】
このように本発明による洗浄装置によれば、ノズルの軸方向に複数設けられた各ノズル孔から流体をほぼ均一に噴出でき、洗浄性能を向上することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明による洗浄装置の好適な実施形態について図１を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態に係る洗浄装置を示す概略構成図であり、本実施形態の洗浄装置は、半導体製造装置に適用されるもので、半導体ウエハ（被洗浄物）を洗浄するためのものである。
【００１３】
図１に示すように、洗浄装置１００は、流体を供給する流体供給配管（流体供給経路）１と、この流体供給配管１の先端に設けられると共に洗浄室Ｒ内に配置されるノズル２と、を備えると共に、流体供給配管１に対して熱交換を行う熱交換器３を備えている。
【００１４】
流体供給配管１は、ボンベ等の流体供給源（不図示）に接続されてノズル２に流体を供給するものである。
【００１５】
熱交換器３は、流体供給配管１内を流れる流体を冷却／加熱し、流体の状態を変化させるものである。
【００１６】
流体供給配管１先端のノズル２は、軸方向に沿って並設された複数のノズル孔２ａを備えている。これらのノズル孔２ａは、流体供給配管１からノズル２に供給された流体を、洗浄室Ｒに配置された半導体ウエハＳに向けて噴出し洗浄するためのものである。なお、ここでは、半導体ウエハＳの洗浄を枚葉式としているが、バス式に対しても勿論適用できる。
【００１７】
ここで、特に本実施形態の洗浄装置１００は、ノズル２の終端部と流体供給配管１とを接続し、ノズル２内の流体を流体供給配管１に戻し循環させるための戻し配管（戻し経路）４を備えている。この戻し配管４は、ノズル２の終端面（図示左端面）に接続されると共に流体供給配管１の熱交換器３より上流側に接続され、この戻し配管４と流体供給配管１との接続部には、エジェクタ５が設けられている。
【００１８】
エジェクタ５は、機械的駆動部の無い真空ポンプであり、流体供給源から流体供給配管１を通して供給される流体を駆動流とし、戻し配管４内の流体を吸引流として、これを合流混合し高速流としてノズル２に供給すると共に、ノズル２内の流体を戻し配管４を介して循環させるものである。
【００１９】
また、戻し配管４には、流量調整装置である流量調整バルブ６が設けられている。この流量調整バルブ６は、流体供給配管１に戻す流体の量を調整するためのものである。
【００２０】
さらに、流体供給配管１には、マスフローコントローラ（ＭＦＣ；流量制御装置）７が設けられている。このマスフローコントローラ７は、ノズル２に供給する流体の量を制御するためのものである。
【００２１】
次に、このように構成された洗浄装置１００の作用について説明する。ここで、流体供給源の流体としては種々のものを用いることが可能であるが、ここでは、例えば窒素ガス等の気体を用い、熱交換器３として冷凍機を用いた場合について説明する。
【００２２】
この場合、流体供給源から供給された気体は、流体供給配管１を流れる際に、熱交換器（冷凍機）３により冷却され、液体に状態変化するが、全てが液体に状態変化するのでは無く、気液混合流体のエアロゾルとされる。
【００２３】
この気液混合流体は、ノズル２に供給され、当該ノズル２の軸方向に複数設けられた各ノズル孔２ａから噴出される（詳しくは後述）一方で、ノズル２の終端部に接続された戻し配管４に流れ込む。
【００２４】
この戻し配管４に流れ込んだ気液混合流体は、その流量が流量調整バルブ６により調整されてエジェクタ５に戻され、エジェクタ５により、戻し配管４の気液混合流体と流体供給源からの気体とが合流混合されて高速流とされ、この流体は、その流量がマスフローコントローラ７により制御されてノズル２に向かい、このノズル２に向かう過程で熱交換器３による冷却が行われながら、流体供給配管１、ノズル２及び戻し配管４により構成される経路を循環する。
【００２５】
このように、ノズル２に供給された流体は、戻し配管４を介して流体供給配管１に戻されて循環するため、ノズル２内の流体は、軸方向に沿って、十分な速度及び量が確保され、圧力（特に動圧）やエアロゾルの状態が均一化される。従って、ノズル２の軸方向に複数設けられた各ノズル孔２ａからは流体（気液混合流体；気液混合ミスト）がほぼ均一に噴出されて半導体ウエハＳが洗浄される。
【００２６】
次に、流体供給源の流体として例えば水やイソプロピルアルコール等の液体を用い、熱交換器３として蒸発器を用いた場合について説明する。この場合には、流体供給源から供給された液体は、流体供給配管１を流れる際に、熱交換器（蒸発器）３により加熱され、気体に状態変化するが、前述したのと同様に、全てが気体に状態変化するのでは無く、気液混合流体のエアロゾルとされる。以降の作用は、前述した流体供給源の流体を例えば窒素ガス等の気体とした場合と同様であり、ノズル２に供給された流体は、戻し配管４を介して流体供給配管１に戻されて循環するため、ノズル２の各ノズル孔２ａからは流体（気液混合流体；気液混合ミスト）がほぼ均一に噴出されて半導体ウエハＳが洗浄される。
【００２７】
また、流体供給源の流体として例えば炭酸ガスを用い、熱交換器３として冷凍機を用いた場合には、流体供給源から供給された炭酸ガスは、流体供給配管１を流れる際に、熱交換器（冷凍機）３により冷却され、ドライアイスの微粒子に変化するが、全てがドライアイスの微粒子に状態変化するのでは無く、炭酸ガスにドライアイスの微粒子が混合しているエアロゾルとされる。そして、このエアロゾルは、前述と同様に、ノズル２に供給され、戻し配管４を介して流体供給配管１に戻されて循環するため、ノズル２の各ノズル孔２ａからはエアロゾルがほぼ均一に噴出されて半導体ウエハＳが洗浄される。
【００２８】
また、流体供給源の流体として例えばアルゴンガスを用い、熱交換器３として冷凍機を用いた場合には、流体供給源から供給されたアルゴンガスは、流体供給配管１を流れる際に、熱交換器（冷凍機）３により冷却され、液体に状態変化するが、全てが液体に状態変化するのでは無く、気液混合流体のエアロゾルとされる。そして、この気液混合流体は、前述と同様に、ノズル２に供給され、戻し配管４を介して流体供給配管１に戻されて循環するため、ノズル２の各ノズル孔２ａからは気液混合流体がほぼ均一に噴出される。この噴出された流体は、例えば真空の洗浄室内の断熱膨張作用でさらに冷却され一部がアルゴン固体の微粒子に状態変化し、この微粒子を含むエアロゾルにより半導体ウエハＳが洗浄される。
【００２９】
このように、本実施形態にあっては、ノズル２に供給された流体は、ノズル２の終端部に接続された戻し配管４を介して流体供給配管１に戻されて循環し、ノズル２内の流体は、軸方向に沿って、十分な速度及び量が確保され、圧力（特に動圧）が均一化されるため、ノズル２の軸方向に複数設けられた各ノズル孔２ａからは流体がほぼ均一に噴出され、洗浄性能の向上が図られている。
【００３０】
また、本実施形態にあっては、流体供給配管１と戻し配管４との接続部が、エジェクタ５により構成されているため、流体を循環させるための機械的駆動部を有するポンプやファンを設ける場合に比して、循環動力が不要とされると共に汚染（Contamination）の虞が無くされている。
【００３１】
以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、上記実施形態においては、特にその効果が顕著であるとして、ノズル２に供給される流体が、加温又は冷却された流体であり、当該加温又は冷却により、気液状態が変化し気液混合状態のエアロゾルとなっているものや、微粒子に変化しエアロゾルとなっているもの等に対する適用を述べているが、状態変化の無い流体に対しても勿論適用可能である。
【００３２】
また、上記実施形態においては、被洗浄物を半導体ウエハＳとしているが、被洗浄物は半導体ウエハ以外であっても良いというのはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施形態に係る洗浄装置を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００３４】
１…流体供給配管（流体供給経路）、２…ノズル、２ａ…ノズル孔、３…熱交換器、４…戻し配管（戻し経路）、５…エジェクタ、６…流量調整バルブ（流量調整装置）、１００…洗浄装置、Ｓ…半導体ウエハ（被洗浄物）。
【図１】
2008029936.tif 000003