(57)【要約】【課題】基板表面の濡れ性を改善して、２流体ジェットノズルによる洗浄性能を向上させる。【解決手段】基板１０の表面に紫外線を照射し、その後に２流体ジェットノズル１５を用いて基板表面に液滴１４を噴出する。また、この基板洗浄方法を行うための基板洗浄装置は、基板１０を設置するためのステージ１１と、このステージ１１上に紫外線を照射するためのＵＶランプ１２と、このＵＶランプ１２を収納するランプハウス１３と、基板表面に液滴を噴出する２流体ジェットノズル１５とを有する。そして、ランプハウス１３と２流体ジェットノズル１５は、基板１０上に交互に出入りできる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板表面に紫外線を照射し、その後に２流体ジェットノズルを用いて前記基板表面に液滴を噴出することを特徴とする基板洗浄方法。
【請求項２】
基板表面の濡れ性を判定し、この濡れ性が所定値より悪い場合のみ前記基板表面に紫外線を照射し、その後に２流体ジェットノズルを用いて前記基板表面に液滴を噴出することを特徴とする基板洗浄方法。
【請求項３】
前記基板表面に決まった水量の液滴を滴下し、この液滴と前記基板表面との接触角を測定することにより、前記基板表面の濡れ性を判定することを特徴とする請求項２記載の基板洗浄方法。
【請求項４】
前記基板表面に決まった水量の液滴を滴下し、この液滴の広がった面積を測定することにより、前記基板表面の濡れ性を判定することを特徴とする請求項２記載の基板洗浄方法。
【請求項５】
基板を設置するためのステージと、
前記基板表面に紫外線を照射するためのＵＶランプと、
このＵＶランプを収納するランプハウスと、
前記基板表面に液滴を噴出する２流体ジェットノズルとを有し、
前記ランプハウスと前記２流体ジェットノズルは、前記基板上に交互に出入りできることを特徴とする基板洗浄装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、２流体ジェットノズルを用いた基板洗浄方法及び基板洗浄装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
薬品を用いずに超純水のみを用いて、超音波や高圧水ジェット等の物理力による衝撃で基板上のパーティクルや残渣物等を除去するスクラブ洗浄は、低コストのプロセスとして利用価値が高い。しかし、洗浄時の衝撃による基板及び基板上に形成されたパターンへのダメージが除去力とのトレードオフで問題となっていた。また、パーティクルの付着力に対し、そもそもの除去力が不足しているなどの問題もあった。
【０００３】
これを解決するものとして、超純水と窒素又は空気を混合させた２流体を一箇所のノズルから回転する基板に向けて吹き付け、微小な水粒子を衝突させることにより、パーティクルを基板から除去する洗浄方法がある（例えば、特許文献１、特許文献２及び特許文献３参照）。
【０００４】
この２流体ジェットノズルから噴出する液滴により、パーティクルが除去されるメカニズムを図５により説明する。まず、図５（ａ）に示すように、液滴５１が基板５２の表面にＶｏの速度で衝突する。すると、図５（ｂ）に示すように、衝突の際に液滴５１の下部に衝撃圧と呼ばれる圧力Ｐが生じる。次に、図５（ｃ）に示すように、この圧力Ｐにより、基板５２と平行な方向に放射流と呼ばれる流れＶｆが生じる。さらに、液滴５１は、図５（ｄ）に示すように変形し、基板５２上の汚染物は、衝撃圧Ｐ或いは放射流Ｖｆから受ける力によって除去される。この除去力（洗浄性能）は、液滴５１の粒径には依存しないが、液滴５１と基板５２の接触面積に依存する。
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−２４５２８２号公報（第４頁、第１図）
【特許文献２】
特開平８−３１８１８１号公報（第５頁、第１図）
【特許文献３】
特開平１０−１５６２２９号公報（第５頁、第１図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、半導体製造工程において、各プロセス間の放置時間や放置状態によっては、クリーンルーム中の雰囲気に存在する種々の有機物が基板表面に堆積する。この有機物により基板表面は濡れ性が悪くなり撥水性となる。このため、従来の２流体ジェットノズルによる洗浄方法では、基板に噴射された液滴が広がらず、球形を保ったまま基板上を流れる。よって、液滴と基板の接触面積が小さくなり、パーティクルの除去力に寄与する横方向の力（放射流Ｖｆ）が不足するという問題があった。
【０００７】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、基板表面の濡れ性を改善して、２流体ジェットノズルによる洗浄性能を向上させることができる基板洗浄方法及び基板洗浄装置を得るものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る基板洗浄方法は、基板表面に紫外線を照射し、その後に２流体ジェットノズルを用いて基板表面に液滴を噴出する。この発明のその他の特徴は以下に明らかにする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１及び図２は、この発明の基板洗浄装置及び基板洗浄方法により、基板表面を洗浄している状態を示す図である。基板洗浄装置は、基板１０を設置するためのステージ１１と、この基板１０の表面に紫外線を照射するためのＵＶランプ１２と、このＵＶランプ１２を収納するランプハウス１３と、基板１０の表面に液滴１４を噴出する２流体ジェットノズル１５とを有する。そして、このランプハウス１３と２流体ジェットノズル１５は、図１と図２に分けて示したように、基板１０上に交互に出入りできる。
【００１０】
次に、基板洗浄装置の構成を更に具体的に説明する。まず、ＵＶランプ１２は、波長２００ｎｍ以下の紫外線を照射できるものであり、具体的には、低圧水銀ランプ又はエキシマＵＶである。ここで、低圧水銀ランプの場合は、表面改質に寄与する主な波長は１８５ｎｍと２５４ｎｍの紫外線である。一方、エキシマＵＶには様々な波長のものがあるが、キセノンエキシマランプの場合は１７２ｎｍである。
【００１１】
そして、エキシマＵＶは、低圧水銀ランプに比べて、次の利点を有する。まず、洗浄時間を短くできる。次に、低圧水銀ランプではランプ灯数を多く使用するために装置が大型になるが、これに比べてエキシマＵＶは装置を小型化できる。そして、低圧水銀ランプでは被処理物の温度が上がるため冷却手段が必要となるが、エキシマＵＶではほとんど温度上昇しない。さらに、エキシマＵＶは、点滅点灯が可能なため、必要な時のみに点灯すればよく、実質的に長寿命、省エネルギーになる。その他、エキシマＵＶの光は大気中で急激に減少するため安全性が高いことや、エキシマＵＶは水銀を使用しないために環境汚染することがないなどの利点がある。
【００１２】
また、ステージ１１は、回転ステージであり、下側から回転軸２０で支持されている。そして、ランプハウス１３には、ＵＶランプ１２と基板１０との間の部分に、紫外線を透過する石英ガラス製窓面２１が設けられている。さらに、ランプハウス１３は、駆動部２２により支持されている。また、２流体ジェットノズル１５には、高圧の窒素ガスを供給する窒素ガス供給ノズル２５と、超純水を供給する超純水供給ノズル２６が接続されている。これにより、２流体ジェットノズル１５中で、窒素ガスと超純水が混合され、超純水は液滴１４に変化する。そして、液滴１４は、窒素ガスの流れによって加速され、２流体ジェットノズル１５の先端から噴出される。
【００１３】
次に、この基板洗浄装置を用いた実施の形態１の基板洗浄方法について説明する。まず、基板１０をステージ１１上に水平に設置する。ここで、基板１０の表面には、クリーンルーム雰囲気中に含まれる有機物が堆積した有機物の被膜である有機物汚染２８、及び、パーティクル又は残渣物等２９が存在している。次に、図１に示すように、駆動部２２を用いて、基板１０と平行方向にランプハウス１３をスライドし、基板１０の全面を覆う位置で停止する。さらに、駆動部２２を用いて、基板１０の表面に対して、最適な距離までランプハウス１３を降下させ、停止させる。この距離は、使用するＵＶランプ１２の波長又は出力に応じて最適な距離に設定する。
【００１４】
次に、ＵＶランプ１２を用いて、基板１０の表面に紫外線を照射する。照射時間は、使用するランプの波長又は出力に応じて最適な時間に設定する。この紫外線の照射エネルギーの作用で、有機物汚染２８の化学結合が分解して低分子化すると共に、この分解生成物が活性化する。
【００１５】
また、周囲の空気中の酸素が紫外線を吸収してオゾンガスに変化し、さらにオゾンガスが活性酸素に変換する。ここで、１７２ｎｍのエキシマＵＶの場合、直接に酸素を分解して、活性酸素を作ることもできる。一方、低圧水銀ランプの場合、１８５ｎｍの光がオゾン生成し、２５４ｎｍの光でオゾンを分解して活性酸素を作る。このようなメカニズムの違いから、エキシマＵＶの方が活性酸素の生成能力が高い。
【００１６】
そして、活性化した有機物汚染２８は、活性酸素により酸化分解反応し、ＣＯｘ、Ｈ２Ｏ、ＮＯｘ等の揮発物質に変換され、この揮発物質が空気中に放出されるようにして除去される。これにより、基板１０の表面は、親水化し、濡れ性が改善される。
【００１７】
次に、ランプハウス１３をスライドして、基板１０上部から外し、元の位置に戻す。その後に、図２に示すように、ランプハウス１３の代わりに、２流体ジェットノズル１５を基板１０上部に移動する。そして、この２流体ジェットノズル１５を用いて、親水化された基板１０の表面に液滴１４を噴出し、基板１０の表面のパーティクル又は残渣物等２９を除去する。
【００１８】
以上の構成により、噴出する液滴が基板表面に衝突する面積を安定して増加させ、基板と平行な方向に生ずる放射流の流れの強さ及び距離を大きく保つことができる。即ち、基板表面の濡れ性を改善して、２流体ジェットノズルによる洗浄性能を向上させることができる。
【００１９】
実施の形態２．
この実施の形態２では、まず基板表面の濡れ性を判定し、この濡れ性が所定値より悪い場合のみ、実施の形態１と同様に、基板表面に紫外線を照射し、その後に２流体ジェットノズルを用いて基板表面に液滴を噴出する。そして、実施の形態２では、基板表面に決まった水量の液滴を滴下し、この液滴と基板表面の接触角を測定することにより、基板表面の濡れ性を判定する。
【００２０】
次に、この基板表面の濡れ性の判定方法を図３を用いて説明する。まず、超純水を決まった水量だけ正確に測り取る。次に、スポイトを用いて、この超純水を液滴として基板１０上に滴下する。そして、光学式顕微鏡により基板１０の側面方向から観察し、液滴３０と基板１０表面の接触角を測定する。この測定した接触角から濡れ性を判定し、紫外線照射を行うかどうかを決める。ここで、接触角θは、液滴の高さをｈ、液滴半径をｒとすると、θ＝２ｔａｎ−１（ｈ／ｒ）と定義される。そして、例えば、図３（ａ）に示すように、接触角が１０°以下の場合は、濡れ性が良いと判断して、紫外線照射を省略する。一方、図３（ｂ）に示すように、接触角が４５°以上の場合は、濡れ性が悪いと判断して、紫外線照射を行う。１０〜４５°の接触角を示す場合は、必要に応じ、どちらかの分類に含めて判断する。
【００２１】
基板表面に紫外線を照射するかどうかの濡れ性の基準値は、その基板に求められる洗浄性能により任意に設定可能である。この際、濡れ性が高いほど、２流体ジェットノズルを用いた液滴の噴出によるパーティクル又は残渣物の除去性能は向上することになるため、極めて強固に付着したパーティクル又は残渣物を洗浄する必要がある場合は、判定基準を完全な親水性とする。
【００２２】
以上のように、基板表面の濡れ性を判定し、この濡れ性が所定値より悪い場合のみ、基板表面に紫外線を照射することにより、予め親水性で濡れ性の良好な基板へのオーバースペックな紫外線照射を省略することができる。これにより、実施の形態１と同様の効果を有する他、プロセスタイム増加によるスループット低下を防ぎ、ランプの電力節約等のコスト面も改善することができる。
【００２３】
実施の形態３．
この実施の形態３では、実施の形態２と同様に、まず基板表面の濡れ性を判定し、この濡れ性が所定値より悪い場合のみ、基板表面に紫外線を照射し、その後に２流体ジェットノズルを用いて基板表面に液滴を噴出する。ただし、実施の形態３では、実施の形態２とは基板表面の濡れ性の判定方法が相違し、基板表面に決まった水量の液滴を滴下し、この液滴の広がった面積を測定することにより、基板表面の濡れ性を判定する。
【００２４】
次に、この基板表面の濡れ性の判定方法を図４を用いて説明する。まず、超純水を決まった水量だけ正確に測り取る。次に、スポイトを用いて、この超純水を液滴として基板１０上に滴下する。そして、光学式画像認識装置により、所定の検出エリア４０内の液滴４１を上部から画像認識させ、広がった液滴４１の面積を液滴４１が滴下されていないエリアとの光学的差異から測定する。この測定した液滴の面積から濡れ性を判定し、紫外線照射を行うかどうかを決める。ここで、実施の形態２と同様に、基板表面に紫外線を照射するかどうかの濡れ性の基準値は、その基板に求められる洗浄性能により任意に設定可能である。以上の構成により、実施の形態２と同様の効果を奏する。
【００２５】
【発明の効果】
この発明は以上説明したように、基板表面の濡れ性を改善して、２流体ジェットノズルによる洗浄性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】基板表面に紫外線照射している状態を示す図である
【図２】２流体ジェットノズルを用いて基板表面に液滴を噴出している状態を示す図である。
【図３】液滴と基板表面の接触角の測定による基板表面の濡れ性の判定を説明する図である。
【図４】液滴の広がった面積の測定による基板表面の濡れ性の判定を説明する図である。
【図５】２流体ジェットノズルから噴出する液滴により、パーティクルが除去されるメカニズムを説明する図である。
【符号の説明】
１０  基板
１１  ステージ
１２  ＵＶランプ
１３  ランプハウス
１４  液滴
１５  流体ジェットノズル
２８  有機物汚染
２９  パーティクル又は残渣物等
【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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