(57)【要約】【課題】処理液と気体とが効率的に混合されて処理液の液滴が生成される基板処理装置を提供する。【解決手段】この基板処理装置は、二流体ノズル２を備えている。二流体ノズル２には、液体吐出口とそのまわりに環状に設けられた気体吐出口３６が形成されている。二流体ノズル２に、処理液である脱イオン水と窒素ガスとを導入すると、脱イオン水と窒素ガスとは、それぞれ液体吐出口および気体吐出口３６から吐出されるようになっており、これらの脱イオン水と窒素ガスとが混合されて、脱イオン水の液滴を生成される。二流体ノズル２は、気体吐出口３６から吐出された気体が、処理液流を取り囲む渦巻き気流を形成するように構成されている。【選択図】        図４
2004356317.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理対象の基板を保持するための基板保持機構と、
処理液が導入される処理液導入口と、この処理液導入口から導入される処理液と混合すべき気体が導入される気体導入口と、上記処理液導入口から導入された処理液を上記基板保持機構に保持された基板の表面に向かう所定の処理液吐出方向に沿って吐出する処理液吐出口と、この処理液吐出口に近接して配置され上記気体導入口から導入された気体を上記基板保持機構に保持された基板の表面に向けて吐出する気体吐出口とが形成されたケーシングを有し、このケーシング外の上記処理液吐出口の近傍で当該処理液吐出口から吐出される処理液と上記気体吐出口から吐出される気体とを混合させることによって上記処理液の液滴を生成し、この処理液の液滴を上記基板保持機構に保持された基板の表面に噴射する二流体ノズルとを備え、
上記二流体ノズルは、上記ケーシング内における上記気体導入口から気体吐出口に至る気体流路中に介装され上記処理液吐出口から上記処理液吐出方向に沿って吐出される処理液流を取り囲む渦巻き気流を形成するための渦巻き気流形成手段を有していることを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
上記二流体ノズルは、上記ケーシング内における上記処理液導入口から処理液吐出口に至る処理液流路を形成するとともに、少なくとも上記処理液吐出口の近傍における処理液の流路を上記処理液吐出方向に沿う直線流路に規制する処理液流通管部を有し、この処理液流通管部と上記ケーシングの内壁との間に上記直線流路を取り囲む略円筒状の気体流路が形成されているものであり、
上記渦巻き気流形成手段は、上記略円筒状の気体流路の母線方向に沿って上記気体吐出口へと向かう気流の方向を、上記略円筒状の気体流路の円周方向に沿う成分を有する方向へと変換する気流方向変換部材を含むことを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハなどの処理対象の基板の表面に、洗浄などの処理を施すための基板処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の製造工程において、半導体ウエハ（以下、「ウエハ」という。）の表面にはパーティクルが付着する。このため、製造工程の適当な段階でウエハの表面を洗浄する必要がある。
ウエハ表面を洗浄するための基板処理装置には、処理液（洗浄液）と気体とを混合することにより処理液の液滴を生成して噴射する二流体ノズルを備えたものがある。二流体ノズルから噴射される処理液の液滴をウエハに衝突させることにより、ウエハを洗浄できる。
【０００３】
図７は、従来の基板処理装置に備えられた二流体ノズルの構造を示す図解的な断面図である。
この二流体ノズル５１は、ケーシングを構成する外筒５２と、その内部に嵌め込まれた内筒５３とを含んでいる。外筒５２および内筒５３は略円筒状の形状を有しており、中心軸を共有している。
内筒５３の内部空間は処理液流路５６となっており、内筒５３の一方の端部から処理液流路５６に、処理液（洗浄液）である脱イオン水（ｄｅｉｏｎｉｚｅｄ  ｗａｔｅｒ  ；  ＤＩＷ）を導入できるようになっている。処理液流路５６は、内筒５３の他方側の端部で処理液吐出口５７として開口している。
【０００４】
外筒５２および内筒５３の軸方向に関して、処理液吐出口５７とは反対側において、内筒５３の外径と外筒５２の内径とはほぼ同じになっており、内筒５３と外筒５２と密接している。一方、外筒５２および内筒５３の軸方向に関して、中間部および処理液吐出口５７側では、内筒５３の外径は外筒５２の内径より小さく、内筒５３と外筒５２との間には、略円筒状の間隙である気体流路５４が形成されている。気体流路５４は、処理液吐出口５７のまわりに環状の気体吐出口５８として開口している。処理液吐出口５７と気体吐出口５８とは、近接して形成されている。
【０００５】
二流体ノズル５１には、外筒５２を貫通し、内部空間が気体流路５４に連通された気体導入管５５が接続されており、気体導入管５５を介して気体流路５４に高圧の窒素ガスを導入できるようになっている。
処理液流路５６に脱イオン水を導入し、同時に、気体流路５４に窒素ガスを導入すると、処理液吐出口５７から脱イオン水が吐出されるとともに、気体吐出口５８から窒素ガスが吐出される。脱イオン水と窒素ガスとは、それぞれ処理液吐出口５７近傍の処理液流路５６内、および気体吐出口５８近傍の気体流路５４内では、互いにほぼ平行に流れる。
【０００６】
処理液吐出口５７と気体吐出口５８とが近接して形成されていることにより、処理液吐出口５７から吐出される脱イオン水の液滴と、気体吐出口５８から吐出される窒素ガスとは衝突し（混合され）、脱イオン水の液滴が生成される。
処理液吐出口５７および気体吐出口５８から適当な間隔をあけてウエハＷが配置されていると、脱イオン水の液滴はウエハＷの表面に衝突する。この際、ウエハ表面に付着しているパーティクルは、脱イオン水の液滴の運動エネルギーにより、物理的に除去される。
【０００７】
このような基板処理装置は、たとえば、下記特許文献１に開示されている。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−２７０５６４号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、吐出される脱イオン水および窒素ガスは、処理液吐出口５７および気体吐出口５８から離れるとともに側方に大きく広がる。このため、脱イオン水と窒素ガスとが効率的に混合されず、小さな径を有する脱イオン水の液滴を効率的に生成できなかった。これにより、大きな径を有する脱イオン水の液滴がウエハＷに衝突して、ウエハＷにダメージが与えられることがあった。
【００１０】
また、気体吐出口５８から吐出される窒素ガスが側方に大きく広がりながら進むことにより、この窒素ガスの流速は、気体吐出口５８から離れるに従い急激に小さくなる。これにより、窒素ガスとともにウエハＷ表面へと運ばれる脱イオン水の液滴の速度も急激に減衰する。したがって、脱イオン水の液滴は大きな運動エネルギーを有してウエハＷに衝突されない。このため、ウエハＷの洗浄効率が悪かった。
【００１１】
また、従来の基板処理装置に備えられた二流体ノズル５１を用いた場合、気体吐出口５８から吐出される窒素ガスの方向が安定せず、このため、処理対象のウエハＷにおける脱イオン水の液滴の到達範囲が安定せず、ウエハＷを均一に処理できなかった。
そこで、この発明の目的は、処理液と気体とが効率的に混合されて処理液の液滴が生成される基板処理装置を提供することである。
【００１２】
この発明の他の目的は、基板を効率的に処理できる基板処理装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
上記の課題を解決するための請求項１記載の発明は、処理対象の基板（Ｗ）を保持するための基板保持機構（１０）と、処理液が導入される処理液導入口（３０）と、この処理液導入口から導入される処理液と混合すべき気体が導入される気体導入口（３１）と、上記処理液導入口から導入された処理液を上記基板保持機構に保持された基板の表面に向かう所定の処理液吐出方向に沿って吐出する処理液吐出口（４１）と、この処理液吐出口に近接して配置され上記気体導入口から導入された気体を上記基板保持機構に保持された基板の表面に向けて吐出する気体吐出口（３６）とが形成されたケーシング（３４）を有し、このケーシング外の上記処理液吐出口の近傍で当該処理液吐出口から吐出される処理液と上記気体吐出口から吐出される気体とを混合させることによって上記処理液の液滴を生成し、この処理液の液滴を上記基板保持機構に保持された基板の表面に噴射する二流体ノズル（２）とを備え、上記二流体ノズルは、上記ケーシング内における上記気体導入口から気体吐出口に至る気体流路（４４）中に介装され上記処理液吐出口から上記処理液吐出方向に沿って吐出される処理液流を取り囲む渦巻き気流を形成するための渦巻き気流形成手段（３９Ｂ）を有していることを特徴とする基板処理装置（１）である。
【００１４】
なお、括弧内の英字は後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、括弧内の数字を含め、この項において同じ。
この発明によれば、略円筒状の気体吐出口から吐出される気体は、渦巻き気流を形成して流れる。このような気体は、直進して流れる気体と比べて、側方に大きく広がることなく進むことができる。このため、処理液吐出口から所定の処理液吐出方向に沿って吐出される処理液と、気体吐出口から吐出され、処理液流を取り囲んで渦巻き気流を形成する気体とは、効率的に混合されて小さな径を有する処理液の液滴が効率的に生成される。したがって、大きな径を有する処理液の液滴が、基板保持機構に保持された処理対象の基板に衝突して基板にダメージが与えられることはない。
【００１５】
また、気体吐出口から吐出される気体が側方に大きく広がることなく進むことにより、このような気体は気体吐出口から吐出される気体により効果的に進行方向後方側から押されるので、大きく減速することはない。したがって、このような気体とともに運ばれて進む処理液の液滴は、大きな運動エネルギーを有して、処理対象の基板に衝突することができる。これにより、基板表面に大きな運動エネルギーが与えられて、基板表面は効率的に処理（たとえば、パーティクルが除去）される。
【００１６】
さらに、このような二流体ノズルにより、噴射される処理液の液滴の方向が安定するので、基板保持機構に保持された基板における処理範囲が安定する。したがって、このような基板処理装置により、均一に基板を処理できる。
処理液は、たとえば、洗浄液（たとえば、脱イオン水）であってもよい。この場合、本発明の基板処理装置により、基板表面を効率的に洗浄できる。また、処理液は、エッチング液であってもよい。この場合、本発明の基板処理装置により、基板表面を効率的にエッチングできる。
【００１７】
上記基板処理装置は、上記基板保持機構に保持された基板における上記二流体ノズルによる処理位置を移動させるための移動機構をさらに備えていてもよい。
請求項２記載の発明は、上記二流体ノズルは、上記ケーシング内における上記処理液導入口から処理液吐出口に至る処理液流路（４０）を形成するとともに、少なくとも上記処理液吐出口の近傍における処理液の流路を上記処理液吐出方向に沿う直線流路（４０）に規制する処理液流通管部（３９）を有し、この処理液流通管部と上記ケーシングの内壁との間に上記直線流路を取り囲む略円筒状の気体流路（４４）が形成されているものであり、上記渦巻き気流形成手段は、上記略円筒状の気体流路の母線方向に沿って上記気体吐出口へと向かう気流の方向を、上記略円筒状の気体流路の円周方向に沿う成分を有する方向へと変換する気流方向変換部材（３９Ｂ）を含むことを特徴とする請求項１記載の基板処理装置である。
【００１８】
この発明によれば、気体流路をその母線方向に沿って流れる気体は、気流方向変換部材によって、略円筒状の気体流路の円周方向に沿う成分を有する方向に流れるようになる。これにより、気体吐出口から吐出される気体は、気体吐出口付近で渦巻き気流を形成する。
上記気流方向変換部材は、処理液流通管部に対して、その外面から張り出すように一体的に形成されていてもよい。この場合、気流方向変換部材は、たとえば、処理液流通管部の外面から張り出したフランジに溝が形成されたものとすることができ、この溝を通過することにより、気流の方向が変換されるものとすることができる。この場合、ケーシングの内部に、外面にフランジを有する処理液流通管を嵌め込むだけで、内部に気流方向変換部材が備えられた二流体ノズルを得ることができる。
【００１９】
上記気流方向変換部材は、上記略円筒状の気体流路の円周上において間隔を開けて配置された少なくとも２箇所から、方向が変換された気流を上記気体吐出口へと導くものであってもよい。複数箇所から、方向が変換された気流を気体吐出口へと導くことにより、気体流路の周方向に関して均一な渦巻き気流を形成できる。
上記渦巻き気流形成手段は、上記ケーシング内における気流方向変換部材と上記気体吐出口との間の気体流路に配置され、上記気流方向変換部材を通過した気流を上記直線流路を中心とした旋回流へと変換して上記気体吐出口へと導く略円筒状の旋回流形成部をさらに含むことが好ましい。
【００２０】
この場合、気流方向変換部材により方向を変換された気体は、旋回流形成部を通過することにより、処理液が通る直線流路を中心とした旋回流を確実に形成できる。
上記二流体ノズルは、この二流体ノズルから上記基板保持機構に保持された基板の表面に至る液滴流の輪郭が、上記処理液吐出口の近傍に形成される絞り部と、この絞り部から上記基板保持機構に保持された基板の表面に向かうに従って拡開する拡散部とを有するものであることが好ましい。
【００２１】
上記絞り部は、上記処理液吐出方向に直交する横断面の面積（略円形断面の場合にはその径）が、上記処理液吐出方向に沿う各部で略一様であるか、上記基板保持機構に保持された基板に近づくほど減少する形状（略円柱形状または略逆円錐台形状）であることが好ましい。上記拡散部は、上記絞り部の上記基板保持機構側の端部に連設され、上記処理液吐出方向に直交する横断面の面積（略円形断面の場合にはその径）が上記基板保持機構に向かうに従って増大する形状（略円錐台形状）であってもよい。
【００２２】
上記絞り部では、処理液吐出口から吐出された処理液と気体吐出口から吐出された気体とは、制限された空間内で効率的に混合される（衝突する）ので、小径の処理液の液滴を確実に生成できる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下では、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る基板処理装置の構造を示す図解的な側面図である。
この基板処理装置１は、半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という。）Ｗの表面を洗浄するためのものであり、ウエハＷをほぼ水平に保持して回転するスピンチャック１０と、スピンチャック１０に保持されたウエハＷに、洗浄液である脱イオン水の液滴を供給する二流体ノズル２とを含んでいる。
【００２４】
スピンチャック１０は、鉛直方向に沿って配置された回転軸１１およびその上端に垂直に取り付けられた円板状のスピンベース１２を備えている。スピンベース１２の上面周縁部には、スピンベース１２の周方向に適当な間隔をあけて、複数本のチャックピン１３が立設されている。チャックピン１３は、ウエハＷの下面周縁部を支持しつつ、ウエハＷの端面（周面）に当接し、他のチャックピン１３と協働してウエハＷを挟持できるようになっている。ウエハＷは、スピンチャック１０により、その中心が回転軸１１の中心軸上にのるように、ほぼ水平に保持されるようになっている。
【００２５】
回転軸１１には回転駆動機構１４が結合されており、回転軸１１をその中心軸のまわりに回転させることができるようになっている。これによりスピンチャック１０に保持されたウエハＷを回転させることができる。
二流体ノズル２には、処理液配管２４を介して、脱イオン水供給源から脱イオン水（ｄｅｉｏｎｉｚｅｄ  ｗａｔｅｒ  ；  ＤＩＷ）を供給可能である。処理液配管２４には、開度調整が可能なバルブ２４Ｖが介装されており、二流体ノズル２に供給される脱イオン水の流路の開閉、および脱イオン水の流量の調節を行うことができるようになっている。
【００２６】
また、二流体ノズル２には、窒素ガス配管２５を介して、窒素ガス供給源から高圧の窒素ガスを供給可能である。窒素ガス配管２５には開度調整が可能なバルブ２５Ｖが介装されており、二流体ノズル２に供給される窒素ガスの流路の開閉、および窒素ガスの流量の調節を行うことができるようになっている。窒素ガス配管２５において、バルブ２５Ｖより下流側（バルブ２５Ｖと二流体ノズル２との間）には、圧力計２５Ｐが介装されており、二流体ノズル２に導入される窒素ガスの圧力を測定できるようになっている。
【００２７】
二流体ノズル２は、アーム２１を介してノズル移動機構２３に結合されている。ノズル移動機構２３は、鉛直方向に沿った揺動軸のまわりにアーム２１を揺動させることによって、アーム２１に結合された二流体ノズル２をウエハＷ上で移動させることができる。これにより、二流体ノズル２による処理位置を、スピンチャック１０に保持されたウエハＷの中心部から周縁部に至る各部に移動することができる。
【００２８】
バルブ２４Ｖ，２５Ｖを同時に開き、二流体ノズル２に脱イオン水および窒素ガスが同時に導入されると、二流体ノズル２により脱イオン水の液滴が生成されて噴射される。
バルブ２４Ｖ，２５Ｖの開閉、ならびに回転駆動機構１４およびノズル移動機構２３の動作はコントローラ２０により制御できるようになっている。
ウエハＷの表面を洗浄するときは、回転駆動機構１４によりスピンチャック１０に保持されたウエハＷを回転させ、ノズル移動機構２３により二流体ノズル２をウエハＷの上で移動させながら、二流体ノズル２からウエハＷの上面に向かって脱イオン水の液滴を噴射させる。二流体ノズル２は、ウエハＷの中心に対向する位置とウエハＷの周縁部に対向する位置との間で移動される。これにより、ウエハＷの上面全域が均一に処理される。
【００２９】
二流体ノズル２に高圧の窒素ガスを導入することにより、ウエハＷの表面に大きな運動エネルギーを有する脱イオン水の液滴を衝突させることができる。このとき、脱イオン水の液滴の運動エネルギーにより、ウエハＷの表面に付着したパーティクルが物理的に除去される。
バルブ２５Ｖの開度を変え、二流体ノズル２に導入される窒素ガスの圧力（流量）を変えることにより、二流体ノズル２により生成される脱イオン水の液滴の粒径を変化させることができる。これにより、脱イオン水の液滴によるウエハＷの処理特性を変化させることができる。
【００３０】
図２は、二流体ノズル２の構造を示す図解的な断面図である。
二流体ノズル２は、いわゆる、外部混合型のものであり、ケーシング外で脱イオン水に窒素ガスを衝突させて処理液の液滴を生成することができる。二流体ノズル２は、ケーシングを構成する外筒３４と、その内部に嵌め込まれた内筒３９とを含んでおり、ほぼ円柱状の外形を有している。内筒３９と外筒３４とは、中心軸Ｑを共有する同軸状に配置されている。
【００３１】
内筒３９の内部空間は、直線状の処理液流路４０となっている。処理液流路４０は、内筒３９の一方の端部で、処理液導入口３０として開口している。この内筒３９の一方の端部には、処理液配管２４が接続されており、処理液配管２４から処理液導入口３０を介して処理液流路４０に脱イオン水を導入できるようになっている。処理液流路４０は、内筒３９の他方の端部（処理液配管２４が接続されている側と反対側）で、処理液吐出口４１として開口している。
【００３２】
内筒３９により、脱イオン水の流路は中心軸Ｑに沿う直線状に規制され、処理液吐出口４１から、この直線（中心軸Ｑ）に沿う方向に脱イオン水が吐出される。ウエハＷの処理時には、中心軸ＱがウエハＷの表面に垂直になるように、二流体ノズル２が配置される。
外筒３４は、ほぼ一定の内径を有している。一方、内筒３９は、中心軸Ｑ方向に沿う各部で外径が変化する。内筒３９の中間部３９Ａは、外筒３４の内径より小さな外径を有している。
【００３３】
内筒３９の一方および他方の端部近傍には、内筒３９の外周面から張り出すように、内筒３９と一体的に形成されたフランジ３９Ｂ，３９Ｃがそれぞれ設けられている。フランジ３９Ｂ，３９Ｃは、外筒３４の内径にほぼ等しい外径を有している。このため、内筒３９は、フランジ３９Ｂ，３９Ｃの外周部で外筒３４の内壁に密接しているとともに、内筒３９の中間部３９Ａと外筒３４の内壁との間には、中心軸Ｑを中心とした略円筒状の間隙である円筒流路３５が形成されている。
【００３４】
外筒３４の長さ方向中間部には、円筒流路３５に連通した気体導入口３１が形成されている。外筒３４の側面において、気体導入口３１が形成された部分には、窒素ガス配管２５が接続されている。窒素ガス配管２５の内部空間と円筒流路３５とは連通しており、窒素ガス配管２５から気体導入口３１を介して、円筒流路３５に窒素ガスを導入できるようになっている。
内筒３９の処理液吐出口４１側に設けられたフランジ３９Ｂには、中心軸Ｑ方向にフランジ３９Ｂを貫通する気流方向変換流路４３が形成されている。
【００３５】
外筒３４の処理液吐出口４１側の端部は、先端に向かうに従って内径が小さくなるテーパ状内壁面を有する遮蔽部３４Ａとなっている。中心軸Ｑ方向に関して、フランジ３９Ｂの端部からは短筒部３９Ｄが突出している。短筒部３９Ｄは、遮蔽部３４Ａのほぼ中心に配置されている。遮蔽部３４Ａの内径は短筒部３９Ｄの外径より大きい。このため、遮蔽部３４Ａと短筒部３９Ｄとの間に、中心軸Ｑを取り囲む略円筒状の間隙である旋回流形成流路３８が形成されている。
【００３６】
円筒流路３５、気流方向変換流路４３、および旋回流形成流路３８は連通しており、気体流路４４を形成している。旋回流形成流路３８は、処理液吐出口４１のまわりに環状の気体吐出口３６として開口している。このような構成により、窒素ガス配管２５を介して円筒流路３５に導入された窒素ガスは、気体吐出口３６から吐出される。
気流方向変換流路４３は、気体吐出口３６の近傍に形成されている。処理液吐出口４１と気体吐出口３６とは、近接して形成されている。
【００３７】
ウエハＷ洗浄時の基板処理装置１において、二流体ノズル２は、処理液吐出口４１および気体吐出口３６がスピンチャック１０に保持されたウエハＷ側（下方）に向くようになっている。
図３（ａ）は内筒３９の図解的な側面図であり、図３（ｂ）は内筒３９の図解的な底面図である。図３（ａ）には、フランジ３９Ｂ近傍の部分のみを示している。
【００３８】
フランジ３９Ｂは、かさ状の形状を有しており、中心軸Ｑに対して側方にほぼ垂直に突出している。フランジ３９Ｂには、６つの溝４２が形成されている。各溝４２は、フランジ３９Ｂの外周面からフランジ３９Ｂの内方に向かって、中心軸Ｑにほぼ平行、かつ、中心軸Ｑ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。
いずれの溝４２も、中心軸Ｑに沿う方向に見て、フランジ３９Ｂの外周における開口位置と中心軸Ｑとを結ぶ径方向に対して、ほぼ同じ角度で斜交しており、短筒部３９Ｄ外周の接線に沿うように形成されている（図３（ｂ）参照）。したがって、二流体ノズル２において、溝４２は、中心軸Ｑに沿う方向に見て、気体吐出口３６（旋回流形成流路３８）の接線方向に沿うように形成されている。
【００３９】
二流体ノズル２において、溝４２の外周側は外筒３４の内壁で塞がれており、これにより、６つの気流方向変換流路４３が形成されている。また、フランジ３９Ｂの短筒部３９Ｄ側周縁部において、溝４２の開口部は遮蔽部３４Ａで覆われている（図２参照）。一方、溝４２の内方側の部分は、中心軸Ｑに沿う方向に見て、気体吐出口３６と重なり合うように位置している。
以上のように、内部に気流方向変換流路４３が形成された二流体ノズル２は、外筒３４内に、周囲に溝４２が形成された内筒３９を嵌め込むだけで得ることができる。
【００４０】
窒素ガス配管２５から円筒流路３５に窒素ガスを導入すると、窒素ガスは、円筒流路３５をその母線方向に沿って気流方向変換流路４３側へと流れ、気流方向変換流路４３へと導かれる。気流方向変換流路４３内を流れる窒素ガスのうち、フランジ３９Ｂの外周側を流れるものは、旋回流形成流路３８側で、遮蔽部３４Ａの内壁に沿って、フランジ３９Ｂの内方側に向かって流れる（窒素ガスが流れる方向を図３（ｂ）に矢印Ｋで示す。）。このとき、窒素ガスが流れる方向は、気体流路４４の母線方向から、気体流路４４（旋回流形成流路３８）の円周方向に沿う成分を有する方向へと変換される。
【００４１】
旋回流形成流路３８内では、窒素ガスは旋回流形成流路３８の円周方向に沿って自由に流れることができる。このため、気流方向変換流路４３から旋回流形成流路３８に導かれた窒素ガスは、中心軸Ｑ（処理液流路４０）のまわりを、図３（ｂ）において反時計回りに旋回するように流れ、気体吐出口３６へと導かれる。
６つの気流方向変換流路４３が形成されていることにより、略円筒状の気体流路４４の円周上において間隔を開けて配置された６箇所から、方向が変換された気流が旋回流形成流路３８（気体吐出口３６側）へと導かれる。これにより、旋回流形成流路３８の円周方向（旋回方向）に関して均一な旋回流が形成される。
【００４２】
図４は、二流体ノズル２の気体吐出口３６から吐出される窒素ガスの進行方向を示す図解的な斜視図である。図４において、窒素ガスの進行方向を矢印Ｎで示す。
旋回流形成流路３８において、窒素ガスが処理液流路４０のまわりに旋回するように流れることにより、気体吐出口３６から吐出される窒素ガスは、気体吐出口３６付近で渦巻き気流を形成する。窒素ガスは、旋回流形成流路３８で旋回流が形成された後、気体吐出口３６から吐出されるので、この渦巻き気流は周方向に関して均一なものになる。窒素ガスの渦巻き気流は、処理液吐出口４１から中心軸Ｑに沿って吐出される脱イオン水を取り囲むように形成される。
【００４３】
中心軸Ｑに沿う方向に見て、溝４２が気体吐出口３６の接線方向に沿うように形成されていることにより、気体吐出口３６から吐出される窒素ガスは、気体吐出口３６の接線方向の成分を有する方向に進む。このため、二流体ノズル２から窒素ガスとともにウエハＷ上に運ばれる脱イオン水の液滴流の輪郭は、処理液吐出口４１の近傍に形成される絞り部Ｌ１と、絞り部Ｌ１からスピンチャック１０に保持されたウエハＷの表面に向かうに従って拡開する拡散部Ｍ１とを有する。
【００４４】
絞り部Ｌ１は、脱イオン水の吐出方向に直交する横断面の面積（略円形断面の径）が、脱イオン水の吐出方向に沿う各部で、スピンチャック１０に保持されたウエハＷに近づくほど減少する形状（略逆円錐台形状）を有している。拡散部Ｍ１は、絞り部Ｌ１のスピンチャック１０側の端部に連設され、脱イオン水の吐出方向に直交する横断面の面積（略円形断面の径）がスピンチャック１０に向かうに従って増大する形状（略円錐台形状）を有している。したがって、絞り部Ｌ１と拡散部Ｍ１とにより、鼓型の形状が形成されている。
【００４５】
二流体ノズル２から噴射される脱イオン水の液滴の主たる進行方向（渦巻き気流の中心軸方向）は、ウエハＷに対してほぼ垂直である。
図５は、二流体ノズル２の気体吐出口３６から吐出される窒素ガスの進行方向の他の例を示す図解的な斜視図である。図５において、窒素ガスの進行方向を矢印Ｎで示す。
二流体ノズル２から窒素ガスとともにウエハＷ上に運ばれる脱イオン水の液滴流の輪郭は、処理液吐出口４１の近傍に形成される絞り部Ｌ２と、絞り部Ｌ２からスピンチャック１０に保持されたウエハＷの表面に向かうに従って拡開する拡散部Ｍ２とを有する。
【００４６】
この例では、絞り部Ｌ２は、脱イオン水の吐出方向に直交する横断面の面積（略円形断面の径）が、脱イオン水の吐出方向に沿う各部で略一様である形状（略円柱形状）を有している。拡散部Ｍ２は、絞り部Ｌ２のスピンチャック１０側の端部に連設され、脱イオン水の吐出方向に直交する横断面の面積（略円形断面の径）がスピンチャック１０に向かうに従って増大する形状（略円錐台形状）を有している。
【００４７】
以上のように、気体吐出口３６からウエハＷへと向かって流れる窒素ガスは、絞り部Ｌ１，Ｌ２では、側方に広がるように流れない。これにより、処理液吐出口４１から吐出される脱イオン水は、狭い領域に閉じ込められるので、脱イオン水と窒素ガスとは効率的に混合され（衝突し）、小さな径を有する脱イオン水の液滴が効率的に生成される。
また、このように途中部が絞られて流れる窒素ガスは、気体吐出口３６から吐出される窒素ガスに後ろから効果的に押されて流れるので、大きく減速することなくウエハＷに到達することができる。脱イオン水の液滴は、気体吐出口３６から吐出される窒素ガスとともに運ばれて進むので、脱イオン水の液滴も大きく減速することなく、ウエハＷに到達することができる。
【００４８】
すなわち、脱イオン水の液滴は、大きな運動エネルギーを有してウエハＷに衝突することができる。これにより、ウエハＷ表面に付着しているパーティクルに大きな運動エネルギーが与えられて、パーティクルが除去されるので、ウエハＷ表面は効率的に洗浄される。
さらに、このような二流体ノズル２により、噴射される脱イオン水の液滴の方向が安定するので、スピンチャック１０に保持されたウエハＷにおける処理範囲が安定する。したがって、このような基板処理装置１により、均一にウエハＷを洗浄できる。
【００４９】
図６（ａ）は、本発明の第２の実施形態に係る基板処理装置に備えられた二流体ノズルが有する内筒の構造を示す図解的な側面図であり、図６（ｂ）はその図解的な底面図である。この内筒４６は、図２に示す二流体ノズル２の内筒３９の代わりに使用することができる。図３に示す構成要素等に対応する構成要素等には、同じ参照符号を付して説明を省略する。
内筒４６の一方のフランジ３９Ｂには、６つの溝４５が形成されている。各溝４５は、フランジ３９Ｂの外周面からフランジ３９Ｂの内方に向かって、互いにほぼ等角度間隔で形成されている。各溝４５は、中心軸Ｑと斜交する平面に沿うように形成されており、フランジ３９Ｂの短筒部３９Ｄ側の面においては、フランジ３９Ｂの径方向に沿って開口しているとともに、フランジ３９Ｂの側面において、中心軸Ｑに斜行して延びるように開口してている。
【００５０】
内筒４６が外筒３４に嵌め込まれると、溝４５においてフランジ３９Ｂの外周側開口が外筒３４の内壁に塞がれて、６つの気流方向変換流路が形成される。
気流方向変換流路に導入される窒素ガスの方向（円筒流路３５の母線方向）は、この気流方向変換流路のほぼ全領域において、流体流路４４の円周方向の成分を有する方向に変換される。すなわち、この二流体ノズルでは、窒素ガスは溝４５において遮蔽部３４Ａ近傍以外の部分でも、気体流路４４の周方向の成分を有する方向に流れる。
【００５１】
本発明に係る実施形態の説明は以上の通りであるが、本発明は他の形態でも実施できる。たとえば、脱イオン水の代わりに、蒸留水などイオン交換以外の方法により得られた純水が用いられてもよく、目的により不純物の種類および含有量が適当なものを使用することができる。
二流体ノズル２から吐出される処理液は、純水（洗浄液）に限られず、たとえば、エッチング液であってもよい。この場合、二流体ノズル２により、エッチング液と窒素ガスとが効率的に混合されて、粒径の小さなエッチング液の液滴が生成される。これにより、ウエハＷにダメージを与えずにウエハＷの表面をエッチングできる。
【００５２】
また、気体吐出口３６から吐出された窒素ガスが側方に大きく広がって進まないため、大きな運動エネルギーを有するエッチング液の液滴をウエハＷの表面に衝突させて、ウエハＷの表面を効率的にエッチングできる。
二流体ノズル２から噴射される脱イオン水の液滴の主たる進行方向（渦巻き気流の中心軸方向）が、ウエハＷに対して斜めになるように、二流体ノズル２の中心軸ＱとウエハＷの法線とが斜交するような姿勢で二流体ノズル２が配置されていてもよい。
【００５３】
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る基板処理装置の構造を示す図解的な側面図である。
【図２】二流体ノズルの構造を示す図解的な断面図である。
【図３】内筒の図解的な側面図および底面図である。
【図４】二流体ノズルの気体吐出口から吐出される窒素ガスの進行方向を示す図解的な斜視図である。
【図５】二流体ノズルの気体吐出口から吐出される窒素ガスの進行方向を示す図解的な斜視図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る基板処理装置に備えられた二流体ノズルに備えられた内筒の構造を示す図解的な側面図である。
【図７】従来の基板処理装置に備えられた二流体ノズルの構造を示す図解的な断面図である。
【符号の説明】
１    基板処理装置
２    二流体ノズル
１０    スピンチャック
３０    処理液導入口
３１    気体導入口
３４    外筒
３５    円筒流路
３６    気体吐出口
３８    旋回流形成流路
３９    内筒
３９Ｂ    フランジ
４０    処理液流路
４１    処理液吐出口
４２，４５    溝
４３    気流方向変換流路
４４    気体流路
Ｌ１，Ｌ２    絞り部
Ｍ１，Ｍ２    拡散部
Ｗ    ウエハ
【図１】
2004356317.tif 000003
【図２】
2004356317.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004356317.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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