(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理対象の基板を保持する基板保持機構と、
ケーシング、処理液を吐出する液体吐出口および気体を吐出する気体吐出口を有し、前記ケーシング内に処理液および気体を導入し、前記ケーシング外で前記液体吐出口から吐出される処理液と前記気体吐出口から吐出される気体とを混合して前記処理液の液滴を形成し、この液滴を前記基板保持機構に保持された基板の表面に供給する二流体ノズルとを含み、
前記二流体ノズルから供給される液滴の前記基板表面における密度が、毎分１０８個／平方ミリメートル（１分間に１平方ミリメートルの単位領域に１０８個の液滴が到達する密度）以上、毎分１０９個／平方ミリメートル（１分間に１平方ミリメートルの単位領域に１０９個の液滴が到達する密度）以下である、基板処理装置。
【請求項２】
前記二流体ノズルから供給される液滴の前記基板表面における密度が、毎分１．２×１０８個／平方ミリメートル（１分間に１平方ミリメートルの単位領域に１．２×１０８個の液滴が到達する密度）以上である、請求項１記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記気体吐出口は、前記液体吐出口を取り囲む円環形状に形成されており、この円環形状の気体吐出口の外径が２ミリメートル以上３．５ミリメートル以下であり、当該円環形状の気体吐出口の幅が０．０５ミリメートル以上０．２ミリメートル以下である、請求項１または２記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記ケーシングに毎分１７リットル以下の流量で前記気体を供給する気体供給手段をさらに含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項５】
処理対象の基板を保持する基板保持機構と、
ケーシング、処理液を吐出する液体吐出口および気体を吐出する気体吐出口を有し、前記ケーシング内に処理液および気体を導入し、前記ケーシング外で前記液体吐出口から吐出される処理液と前記気体吐出口から吐出される気体とを混合して前記処理液の液滴を形成し、この液滴を前記基板保持機構に保持された基板の表面に供給する二流体ノズルとを含み、
前記気体吐出口は、前記液体吐出口を取り囲む円環形状に形成されており、この円環形状の気体吐出口の外径が２ミリメートル以上３．５ミリメートル以下であり、当該円環形状の気体吐出口の幅が０．０５ミリメートル以上０．２ミリメートル以下であり、
前記二流体ノズルから供給される液滴の前記基板表面における密度が毎分１０８個／平方ミリメートル（１分間に１平方ミリメートルの単位領域に１０８個の液滴が到達する密度）以上、毎分１０９個／平方ミリメートル（１分間に１平方ミリメートルの単位領域に１０９個の液滴が到達する密度）以下となるように、前記ケーシングに供給される処理液および気体の流量ならびに前記二流体ノズルと前記基板表面との間の距離を制御するコントローラをさらに含む、基板処理装置。
【請求項６】
前記二流体ノズルが、前記処理液の液滴を基板に供給するときに、前記基板保持機構に保持された基板の表面から２０ミリメートル未満の距離を隔てて配置される、請求項１記載の基板処理装置。
【請求項７】
前記コントローラは、前記二流体ノズルから供給される液滴の前記基板表面における密度が、毎分１．２×１０８個／平方ミリメートル（１分間に１平方ミリメートルの単位領域に１．２×１０８個の液滴が到達する密度）以上となるように、前記ケーシングに供給される処理液および気体の流量ならびに前記二流体ノズルと前記基板表面との間の距離を制御するものである、請求項５または６記載の基板処理装置。
【請求項８】
前記二流体ノズルから供給される液滴のボリュームミーディアン径が、２５マイクロメートル以下である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項９】
前記二流体ノズルから供給される液滴の基板表面における到達領域の直径が５ミリメートル以上１５ミリメートル以下である、請求項１〜８のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項１０】
前記二流体ノズルは、前記ケーシング内における気体導入口から前記気体吐出口に至る気体流路中に介装され前記処理液吐出口から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、請求項１〜９のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項１１】
二流体ノズルのケーシングに処理液を導入するステップと、
前記二流体ノズルのケーシングに気体を導入するステップと、
前記二流体ノズルの液体吐出口から前記液体を吐出させる一方で、前記二流体ノズルの気体吐出口から前記気体を吐出させ、これらを混合することによって、前記処理液の液滴を生成するステップと、
前記生成された液滴を基板表面に供給し、この基板表面における液滴密度を毎分１０８個／平方ミリメートル（１分間に１平方ミリメートルの単位領域に１０８個の液滴が到達する密度）以上、毎分１０９個／平方ミリメートル（１分間に１平方ミリメートルの単位領域に１０８個の液滴が到達する密度）以下とするステップと
を含む基板処理方法。
【請求項１２】
前記液滴を基板表面に供給するステップが、二流体ノズルから供給される液滴の前記基板表面における密度を毎分１．２×１０８個／平方ミリメートル（１分間に１平方ミリメートルの単位領域に１．２×１０８個の液滴が到達する密度）以上とするステップを含む、請求項１１記載の基板処理方法。
【請求項１３】
前記二流体ノズルのケーシングに気体を導入するステップが、前記ケーシングに毎分１７リットル以下の流量で前記気体を供給するステップを含む、請求項１１または１２記載の基板処理方法。
【請求項１４】
前記気体吐出口は、前記液体吐出口を取り囲む円環形状に形成されており、この円環形状の気体吐出口の外径が２ミリメートル以上３．５ミリメートル以下であり、当該円環形状の気体吐出口の幅が０．０５ミリメートル以上０．２ミリメートル以下である、請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の基板処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、基板の表面の洗浄処理等を行うための基板処理装置および基板処理方法に関する。処理の対象となる基板には、たとえば、半導体ウエハ、液晶表示装置用基板、プラズマディスプレイ用基板、ＦＥＤ(Field Emission Display)用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板、フォトマスク用基板などが含まれる。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造工程では、半導体ウエハ（以下、「ウエハ」という。）の表面の異物（パーティクル等）を除去するための洗浄処理が不可欠である。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（下記特許文献１）。
図９は二流体ノズルの構造例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の上端部から処理液流路５６に、処理液（洗浄液）である純水（脱イオン水：DeIonized Water）を導入できるようになっている。処理液流路５６の下端は、処理液吐出口５７として下方に向けて開口している。
【０００３】
一方、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の下端は、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。気体流路５４は、外筒５２を貫通した気体導入管５５に連通しており、この気体導入管５５を介して高圧の窒素ガスが導入されるようになっている。
処理液流路５６に純水を導入し、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から純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。これらの純水および窒素ガスは、それぞれ処理液吐出口５７と気体吐出口５８から吐出され、その近傍で衝突（混合）することにより、純水の液滴が形成される。この液滴は、噴流となって、その下方に配置されたウエハＷの表面に衝突する。この際、ウエハＷ表面に付着しているパーティクル等の異物は、純水の液滴の運動エネルギーにより、物理的に除去される。
【特許文献１】特開２００２−２７０５６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
二流体ノズルによるスプレー洗浄は、ブラシ洗浄や超音波洗浄などの他の物理洗浄処理に比較して、基板に対するダメージ（とくに基板表面に形成されたパターンに対するダメージ）が少ない。そのため、微細パターンが形成された基板表面の低ダメージ洗浄のための有力な選択肢である。
しかし、二流体ノズルによるスプレー洗浄といえども、基板に対するダメージが皆無ではなく、基板表面に形成されるパターンが一層微細化されるに従って、一層の低ダメージ化が要請されている。
【０００５】
そこで、この発明の目的は、二流体ノズルを用いた基板処理における一層の低ダメージ化を実現した基板処理装置および基板処理方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
基板表面のパターンに対するダメージを少なくするために、二流体ノズルに投入する気体流量を少なくして、二流体ノズルから噴射される液滴の速度を下げることがまず考えられる。しかし、投入気体流量を少なくすると、形成される液滴の粒径が大きくなり、それに応じて液滴密度が少なくなる。そのため、基板表面のパターンに対するダメージ低減に有効でないばかりか、異物除去能力も悪くなる。これは、液滴密度が低いと、液滴が基板上の異物に衝突する確率が低くなるからである。
【０００７】
本件発明者らは、二流体ノズルによる基板洗浄の研究を重ねた結果、異物除去能力に深く関係しているのは、液滴密度であることを突き止め、本件発明の完成に至ったものである。
すなわち、請求項１記載の発明は、処理対象の基板（Ｗ）を保持する基板保持機構（１）と、ケーシング（３４）、処理液を吐出する液体吐出口（４１）および気体を吐出する気体吐出口（３６）を有し、前記ケーシング内に処理液および気体を導入し、前記ケーシング外（ただし液体吐出口の近傍）で前記液体吐出口から吐出される処理液と前記気体吐出口から吐出される気体とを混合して（液体に気体を吹き付けて）前記処理液の液滴を形成し、この液滴を前記基板保持機構に保持された基板の表面に供給する二流体ノズル（２）とを含み、前記二流体ノズルから供給される液滴の前記基板表面における密度（液滴密度）が、毎分１０8個／平方ミリメートル（１分間に１平方ミリメートルの単位領域に１０８個の液滴が到達する密度）以上（より好ましくは、毎分１．２×１０8個／平方ミリメートル（１分間に１平方ミリメートルの単位領域に１．２×１０８個の液滴が到達する密度）以上（請求項２））、毎分１０９個／平方ミリメートル（１分間に１平方ミリメートルの単位領域に１０９個の液滴が到達する密度）以下（さらに好ましくは、毎分５×１０8個／平方ミリメートル以上８×１０8個／平方ミリメートル以下）である、基板処理装置である。なお、括弧内の英数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、この項において同じ。
【０００８】
この構成によれば、ケーシング外で気体および液体を混合して液滴噴流を形成する外部混合型ノズルにより、微小液滴を形成できる。そして、基板保持機構に保持された基板表面における液滴の密度が、毎分１０8個／平方ミリメートル（１分間に１平方ミリメートルの単位領域に１０8個の液滴が到達する密度）以上、毎分１０９個／平方ミリメートル（１分間に１平方ミリメートルの単位領域に１０９個の液滴が到達する密度）以下とされていることにより、後述の実験結果に示すように、優れた異物除去性能を得ることができる。すなわち、基板表面のパターンに対するダメージを低減するために気体流量を少なくした場合でも、液滴密度を前記の範囲に制御することによって、必要な異物除去性能を実現できる。このようにして、低ダメージでかつ異物除去性能に優れた洗浄処理を達成でき、極微細パターンが形成された基板の洗浄処理を良好に行える。
【０００９】
基板表面における液滴密度の上限値は、主として、外部混合型二流体ノズルの構成上の限界から定まる。
処理液は、たとえば、純水（脱イオン水）であってもよく、アンモニア、過酸化水素水、および水の混合溶液のような薬液であってもよい。
請求項３記載の発明は、前記気体吐出口は、前記液体吐出口を取り囲む円環形状に形成されており、この円環形状の気体吐出口の外径（ａ）が２ミリメートル以上３．５ミリメートル以下であり、当該円環形状の気体吐出口の幅（ｃ）が０．０５ミリメートル以上０．２ミリメートル以下（より好ましくは０．０５ミリメートル以上０．１５ミリメートル以下）である、請求項１記載の基板処理装置である。
【００１０】
請求項４記載の発明は、前記ケーシングに毎分１７リットル以下の流量で前記気体を供給する気体供給手段（２５，２５Ｖ）をさらに含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の基板処理装置である。このような小流量で気体を供給することにより、基板に衝突するときの液滴の速度を抑制でき、基板表面のパターンに対するダメージを低減できる。しかも、液滴密度が高いので、十分な異物除去性能を実現できる。こうして、高異物除去能力およびダメージの低減を両立しつつ、基板表面の異物除去処理を行うことができる。
【００１１】
また、請求項５記載の発明は、処理対象の基板（Ｗ）を保持する基板保持機構（１）と、ケーシング（３４）、処理液を吐出する液体吐出口（４１）および気体を吐出する気体吐出口（３６）を有し、前記ケーシング内に処理液および気体を導入し、前記ケーシング外で前記液体吐出口から吐出される処理液と前記気体吐出口から吐出される気体とを混合して（液体に気体を吹き付けて）前記処理液の液滴を形成し、この液滴を前記基板保持機構に保持された基板の表面に供給する二流体ノズル（２）とを含み、前記気体吐出口は、前記液体吐出口を取り囲む円環形状に形成されており、この円環形状の気体吐出口の外径（ａ）が２ミリメートル以上３．５ミリメートル以下であり、当該円環形状の気体吐出口の幅（ｃ）が０．０５ミリメートル以上０．２ミリメートル以下（より好ましくは０．０５ミリメートル以上０．１５ミリメートル以下）であり、前記二流体ノズルから供給される液滴の前記基板表面における密度が毎分１０８個／平方ミリメートル（１分間に１平方ミリメートルの単位領域に１０８個の液滴が到達する密度）以上、毎分１０９個／平方ミリメートル（１分間に１平方ミリメートルの単位領域に１０９個の液滴が到達する密度）以下となるように、前記ケーシングに供給される処理液および気体の流量ならびに前記二流体ノズルと前記基板表面との間の距離（より具体的には、液体吐出口から吐出される処理液と気体吐出口から吐出される気体との混合点と基板表面との距離）を制御するコントローラ（２０）をさらに含む、基板処理装置である。
【００１２】
本願出願人が本願の出願前から提案してきた外部混合型二流体ノズルでは、中央の液体吐出口を取り囲む円環状の気体吐出口は、たとえば、その外径が３．５ミリメートル、幅が０．３ミリメートルに形成されている。このような構成の二流体ノズルについての実験結果によれば、所要の異物除去性能（たとえば５０％の除去率）を得るために必要な液滴密度は８×１０7程度であるが、この場合の気体流量が大きいために、基板表面のパターンに対するダメージが比較的大きい。気体流量を小さくすると、ダメージは低減されるが、液滴が大きくなり、必要な液滴密度が得られない。
【００１３】
これに対して、請求項３または請求項５記載の構成とすれば、比較的小流量の気体投入で、小径の液滴を形成することができ、所要の除去性能を得るために必要な液滴密度（１０8個／分・平方ミリメートル以上）を容易に達成できる。すなわち、二流体ノズル自体を小さくすることにより、気体流量を少なくしても小径の液滴を形成することができ、必要な液滴密度を実現できる。これにより、基板上のパターンに対するダメージを軽減しつつ、基板表面の異物を効果的に除去できる。
【００１４】
請求項６記載の発明は、前記二流体ノズルが、前記処理液の液滴を基板に供給するときに、前記基板保持機構に保持された基板の表面から２０ミリメートル未満の距離を隔てて配置される、請求項５記載の基板処理装置である。この構成によれば、二流体ノズルと基板表面との間の距離を２０ミリメートル未満とすることにより、基板表面における液滴密度を高く維持することができる。より具体的には、二流体ノズルから基板表面に至るまでに液滴同士が接触して一体化し、より大きな液滴になってしまうことを抑制または防止できる。また、液滴流が拡散して洗浄面積が大きくなり、結果的に液滴密度が低くなることを同時に抑制または防止できる。これにより、小径の液滴を基板表面の小面積の領域に到達させることができるので、基板表面における液滴密度を高くすることができる。なお、二流体ノズルと基板表面との間の距離とは、液体吐出口から吐出される処理液と気体吐出口から吐出される気体との混合点と基板表面との間の距離をいう。
【００１５】
請求項８に記載されているように、前記コントローラは、前記二流体ノズルから供給される液滴の前記基板表面における密度（液滴密度）が毎分１．２×１０8個／平方ミリメートル１分間に１平方ミリメートルの単位領域に１．２×１０８個の液滴が到達する密度）以上となるように、前記ケーシングに供給される処理液および気体の流量ならびに前記二流体ノズルと前記基板表面との間の距離を制御することが好ましい。
【００１６】
前記コントローラは、たとえば、前記ケーシングに投入される処理液の流量を毎分１００ミリリットルの範囲に制御し、前記ケーシングに投入される気体の流量を毎分１０〜２０リットル（好ましくは、毎分１３〜１７リットル。より好ましくは毎分約１６リットル）の範囲に制御するものであることが好ましい。さらに、前記コントローラは、二流体ノズルと基板表面との間の距離を２〜１５ミリメートル（より好ましくは３〜１０ミリメートル。さらに好ましくは３〜７ミリメートル）の範囲に制御するものであることが好ましい。
【００１７】
請求項８記載の発明は、前記二流体ノズルから供給される液滴のボリュームミーディアン径が、２５マイクロメートル以下（好ましくは２０マイクロメートル以下）である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の基板処理装置である。
ボリュームミーディアン径とは、スプレーされた液体の体積で液滴の粒子径を表す尺度である。具体的には、或る粒径よりも大きな液滴の体積の合計が、観測された全液滴体積の５０％である（したがって、当該粒径よりも小さな液滴の体積の合計が観測された全液滴体積の５０％である）場合に、当該粒径をボリュームミーディアン径という。
【００１８】
ボリュームミーディアン径を前述の範囲とすることにより、基板表面に形成されたパターンに対するダメージを抑制しつつ、基板表面における液滴密度を十分に高くすることができ、優れた異物除去性能を得ることができる。
請求項９記載の発明は、前記二流体ノズルから供給される液滴の基板表面における到達領域（洗浄領域）の直径が５ミリメートル以上１５ミリメートル以下（より好ましくは、６ミリメートル以上１３ミリメートル以下。さらに好ましくは、６ミリメートル以上８ミリメートル以下）である、請求項１〜８のいずれか１項に記載の基板処理装置である。円形洗浄領域の面積は、その直径が５ミリメートルの場合には１９．６平方ミリメートル、その直径が６ミリメートルの場合には２８．３平方ミリメートル、その直径が８ミリメートルの場合には５０．２平方ミリメートル、その直径が１３ミリメートルの場合には１３２．７平方ミリメートル、その直径が１５ミリメートルの場合には１７６．６平方ミリメートルである。
【００１９】
この構成により、液滴の到達領域を十分に小さくして、基板表面における液滴密度を高めることができる。これにより、異物除去性能を高めることができる。
請求項１０記載の発明は、前記二流体ノズルは、前記ケーシング内における気体導入口（３１）から前記気体吐出口に至る気体流路中に介装され前記処理液吐出口から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、請求項１〜９のいずれか１項に記載の基板処理装置である。この構成によれば、気体吐出口から吐出された気体の広がりを抑制できるので、処理液および気体を効率的に混合して、微小な液滴を効率的に形成することができる。これにより、基板へのダメージをより一層軽減することができる。
【００２０】
請求項１１記載の発明は、二流体ノズル（２）のケーシングに処理液を導入するステップと、前記二流体ノズルのケーシング（３４）に気体を導入するステップと、前記二流体ノズルの液体吐出口（４１）から前記液体を吐出させる一方で、前記二流体ノズルの気体吐出口（３６）から前記気体を吐出させ、これらを混合することによって、前記処理液の液滴を生成するステップと、前記生成された液滴を基板表面に供給し、この基板表面における液滴密度を毎分１０8個／平方ミリメートル（１分間に１平方ミリメートルの単位領域に１０８個の液滴が到達する密度）以上（より好ましくは、毎分１．２×１０8個／平方ミリメートル（１分間に１平方ミリメートルの単位領域に１．２×１０８個の液滴が到達する密度）以上（請求項１２））、毎分１０９個／平方ミリメートル（１分間に１平方ミリメートルの単位領域に１０８個の液滴が到達する密度）以下とするステップとを含む基板処理方法である。この方法により、低ダメージでかつ異物除去性能に優れた洗浄処理を達成でき、極微細パターンが形成された基板の洗浄処理を良好に行える。
【００２１】
請求項１３記載の発明は、前記二流体ノズルのケーシングに気体を導入するステップが、前記ケーシングに毎分１７リットル以下の流量で前記気体を供給するステップを含む、請求項１１または１２記載の基板処理方法である。この方法により、基板に衝突するときの液滴の速度を抑制でき、基板表面のパターンに対するダメージを低減できる。しかも、液滴密度が高いので、十分な異物除去性能を実現できる。こうして、高異物除去能力およびダメージの低減を両立しつつ、基板表面の異物除去処理を行うことができる。
請求項１４記載の発明は、前記気体吐出口は、前記液体吐出口を取り囲む円環形状に形成されており、この円環形状の気体吐出口の外径が２ミリメートル以上３．５ミリメートル以下であり、当該円環形状の気体吐出口の幅が０．０５ミリメートル以上０．２ミリメートル以下である、請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の基板処理方法である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る基板処理装置の構成を示す図解的な側面図である。この基板処理装置１は、基板の一例である半導体ウエハ（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基板保持機構としてのスピンチャック１０と、スピンチャック１０に保持されたウエハＷに、洗浄液である純水（脱イオン水：Ｄeionzied Ｗater）の液滴を供給する二流体ノズル２とを備えている。
【００２３】
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と、その上端にほぼ水平に取り付けられた円板状のスピンベース１２とを備えている。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の中心軸上に位置するように、ほぼ水平に保持される。
【００２４】
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、純水供給源から処理液の一例である純水を供給可能である。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に供給される純水の流路の開閉、および純水の流量の調節を行うことができるようになっている。
【００２５】
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（気体の一例）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。
【００２６】
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、また、アーム２１を昇降させることによって二流体ノズル２とウエハＷとの間の距離（ウエハＷ表面に対する二流体ノズル２の高さ）を変更することができる。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とともに、二流体ノズル２とウエハＷとの間の距離を調整できる。
【００２７】
バルブ２４Ｖ，２５Ｖを同時に開き、二流体ノズル２に純水および窒素ガスを同時に導入すると、二流体ノズル２により純水の液滴噴流が生成され、スピンチャック１０に保持されたウエハＷの上面に向けて下方に噴射される。
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。
【００２８】
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の上で水平方向（ウエハＷの回転半径方向）に移動させながら、二流体ノズル２からウエハＷの上面に向かって純水の液滴を噴射させる。この間、二流体ノズル２は、ウエハＷの表面からの高さを一定に保持した状態で、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水平移動される。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純水の液滴を衝突させることができる。このとき、純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により生成される純水の液滴の粒径を変化させることができ、それに応じてウエハＷ表面における液滴密度（単位時間当たりに単位面積領域に到達する液滴数）を変化させることができる。これにより、純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】
さらに、ウエハＷ表面に対する二流体ノズル２の高さを変更することによって、二流体ノズル２から拡散しながらウエハＷ表面に導かれる液滴噴流がウエハＷに到達するときの到達領域（処理領域。この実施形態ではほぼ円形の洗浄領域）の大きさ（面積）を変更できる。これにより、ウエハＷ表面における液滴密度を調節できる。
図２Ａは、二流体ノズル２の構造を示す図解的な断面図であり、図２Ｂは、二流体ノズル２をスピンチャック１０側から見た底面図である。二流体ノズル２は、いわゆる、外部混合型のものであり、ケーシング外で純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に純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、純水の流路は中心軸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）に沿う方向に純水が吐出される。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。
【００３５】
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。
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、互いに連通しており、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。
【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。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。より具体的には、処理液吐出口４１は円形に開口しており、気体吐出口３６は、処理液吐出口４１を取り囲む円環状に開口している。
【００３８】
円環状の気体吐出口３６は、その外径ａが２mm〜３．５mmとされており、その幅ｃが０．０５mm〜０．２mmとされている。また、円形の処理液吐出口４１はその直径ｂ（＝ａ−２ｃ。気体吐出口３６の内径に等しい。）が１．６mm〜３．４mmとされている。より好ましくは、ａ＝２．１０mm〜２．６５mm、ｂ＝２．００mm〜２．３５mm、ｃ＝０．０５mm〜０．１５mmの各数値範囲で各サイズを設定するとよい。具体的には、後述の通り、本件発明者が試作実験を行った第１実施例ではａ＝２．２０mm、ｂ＝２．１０mm、ｃ＝０．０５mmとされた。また、第２実施例ではａ＝２．５０mm、ｂ＝２．３０mm、ｃ＝０．１０mmとされた。
【００３９】
図３(a)は内筒３９の図解的な部分側面図であり、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。
フランジ３９Ｂは、傘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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
このように、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。
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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純水を取り囲むように形成される。
【００４５】
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上に運ばれる純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。
【００４６】
絞り部Ｌ１は、純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、純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、純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。
【００４７】
二流体ノズル２から噴射される純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上に運ばれる純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。
【００４８】
この例では、絞り部Ｌ２は、純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、純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、純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。
【００４９】
このように、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から吐出される純水は、狭い領域に閉じ込められるので、純水と窒素ガスとは効率的に混合され（衝突し）、小さな径を有する純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。純水の液滴は、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、純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。
【００５０】
すなわち、純水の液滴は、二流体ノズル２とウエハＷ表面との間の距離にあまり依存することなく、二流体ノズル２に投入される窒素ガスの流量に対応する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。
【００５１】
さらに、この実施形態の二流体ノズル２では、噴射される純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における洗浄領域が安定する。したがって、均一にウエハＷを洗浄できる。
次の表１は、本件発明者が前述のような構成の二流体ノズル２のサイズ等を異ならせて洗浄実験を行った結果を示す。
【００５２】
「比較例」は、気体吐出口３６の外径ａ＝３．５mmとし、その幅ｃ＝０．３mmとし、処理液吐出口４１の直径ｂ＝２．９mmとしたものである。また、「第１実施例」は、ａ＝２．２mm、ｂ＝２．１mm、ｃ＝０．０５mmとしたものである。さらに、「第２実施例」は、ａ＝２．５mm、ｂ＝２．３mm、ｃ＝０．１mmとしたものである。
【００５３】
【表１】
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比較例については、二流体ノズル２のウエハＷ表面からの高さを、３mm、６mm、１０mmおよび２０mmにそれぞれ設定するとともに、５０％の除去率が得られるように窒素ガス流量をそれぞれ調節して実験を行った。純水流量は、いずれの場合も、毎分１００ミリリットルとした。第１実施例については、二流体ノズル２のウエハＷ表面からの高さを、３mmおよび１０mmにそれぞれ設定するとともに、５０％の除去率が得られるように窒素ガス流量をそれぞれ調節して実験を行った。純水流量は、いずれの場合も、毎分１００ミリリットルとした。第２実施例については、二流体ノズル２のウエハＷ表面からの高さを、３mm、６mm、１０mmおよび２０mmにそれぞれ設定するとともに、５０％の除去率が得られるように窒素ガス流量をそれぞれ調節して実験を行った。純水流量は、いずれの場合も、毎分１００ミリリットルとした。このように、等しい除去率が得られる条件で、ウエハＷ上の洗浄面積、液滴径、および液滴密度ならびにウエハＷ上のパターンのダメージ数を調べた。
【００５４】
ここで、「除去率」とは、予め微粒子を付着させたウエハＷから除去された当該微粒子の割合をいう。具体的には、ウエハＷ表面の粒子数Ｎ0を計測し、その後にウエハＷの表面にパーティクル（Ｓｉ3Ｎ4粒子）を付着させてウエハＷ表面の粒子数Ｎ1を計測し、さらに、洗浄後にウエハＷ表面の粒子数Ｎ2を計測する。この場合の除去率は、次式によって計算される。
【００５５】
除去率（％）＝１００×（Ｎ1−Ｎ2）／（Ｎ1−Ｎ0）
また、二流体ノズル２のウエハＷ表面からの「高さ」とは、ウエハＷ表面から二流体ノズル２の気液混合点までの高さをいう。気液混合点は、厳密には、二流体ノズル２の下端から約２mm程度下方の位置にあるが、二流体ノズル２の下端位置（すなわち、気体吐出口３６および処理液吐出口４１の位置）と実質的に同一であるとみなしても差し支えない。気液混合点がウエハＷの表面よりも上になければならないので、これによって「高さ」の下限が定まる。上限を規定する物理的要因はない。
【００５６】
「窒素ガス流量」は、ノズル構造によって上限が定まる。すなわち、第１および第２実施例のノズルでは、比較例のノズルよりも、流量の上限が小さくなる。窒素ガス流量は、前述のように所期の除去率（たとえば５０％）が得られるように制御される。
「洗浄面積」とは、二流体ノズル２によって生成される液滴噴流がウエハＷの表面に到達する領域（到達領域。洗浄領域）の大きさである。この到達領域は円形の領域となるので、その直径を計測することによって洗浄面積を求めることができる。到達領域の直径は、物差しで直接計測してもよいし、ウエハＷを回転しながら二流体ノズル２からの液滴噴流によってウエハＷ上の環状（帯状）領域を洗浄し、この環状領域の幅を物差しで計測することによって間接的に測ってもよい。洗浄面積は、二流体ノズル２の「高さ」によって調整できる。すなわち、高さが高いほど、液滴噴流が拡散するので、洗浄面積が大きくなる。
【００５７】
「液滴径」とは、液滴の平均粒子径であり、ここではボリュームミーディアン径（体積平均径）である。ボリュームミーディアン径とは、二流体ノズル２からスプレーされた液体の体積で液滴の粒子径を表す尺度であり、或る粒径よりも大きな液滴の体積の合計が、観測された全液滴体積の５０％である（したがって、当該粒径よりも小さな液滴の体積の合計が観測された全液滴体積の５０％である）場合に、当該粒径をボリュームミーディアン径という。ボリュームミーディアン径は、レーザー回折式粒子径分布測定装置などを用いて測定することができる。
【００５８】
液滴径は、比較例のノズルでは窒素ガス流量の増加とともに小さくなっている。これに対して、第１および第２実施例のノズルでは、液滴径が窒素ガス流量にほとんど依存していない。したがって、第１および第２実施例のノズルには、窒素ガス流量に多少のばらつきが生じても液滴径を維持できるという利点がある。
「液滴密度」とは、単位時間（ここでは１分間）に、ウエハＷ表面の単位面積（ここでは１平方ミリメートル）に到達する液滴数をいう。この液滴密度は、洗浄面積およびボリュームミーディアン径の測定結果、ならびに二流体ノズル２に投入される純水流量に基づいて、計算によって求めることができる。第１および第２実施例のノズルの場合、液滴径が窒素ガス流量にほとんど依存しないことから、液滴密度はノズルの「高さ」の影響を受けていると考えられる。すなわち、ノズルの高さが低ければ、それに応じて液滴密度が高くなる。
【００５９】
実験は、第１のレジストパターンを表面に形成した第１ウエハと、第２のレジストパターンを表面に形成した第２ウエハとを用いて行った。第２のレジストパターンは第１のレジストパターンに比較して弱いものである。第１および第２のレジストパターンは、いずれも、線幅１８０nmのライン（線）を同幅である１８０nmのスペース（間隔）で形成したパターンである。
【００６０】
「ダメージ数」とは、ウエハ上におけるパターン倒れおよびパターン飛び（欠落）の総数である。ダメージ数に関しては、第１ウエハに関しては１００以下であること、第２ウエハに関しては１０００以下であることを合否の判定基準とした。
図４および図５の説明から理解されるとおり、二流体ノズル２の高さが高いほど洗浄面積が大きくなり、それに応じてウエハＷ表面での液滴密度が低くなる。また、所要の除去率を達成するための窒素ガス流量が多くなる。第２実施例のノズルにおいてノズルの「高さ」を２０mmとした場合に対して上記の合否判定基準を当てはめると、不合格の結果となる（表１参照）。これは、ノズルの高さを高くしたために液滴密度が小さくなって異物除去効果が不足し、これを補うために窒素ガス流量を多くした結果、ダメージが大きくなったものと推測される。したがって、ノズルの高さは２０mm以下とすることが好ましく、１０mm以下とすることがより好ましいと言える。さらには、窒素ガス流量は、毎分１７リットル以下とするのが、ダメージの低減に効果的であると言える。
【００６１】
比較例では、二流体ノズル２の高さを６mmまで下げた場合でも、５０％の除去率を達成するのに必要な窒素ガス流量は３３リットル／分であり、このときの液滴径は３３μｍであり、液滴密度は８．０６×１０7個／分・mm2である。この場合、第１ウエハのダメージ数は１０３個、第２ウエハのダメージ数は１１１５個となり、ウエハＷ表面のパターンに対して許容できないダメージを与えてしまう。
【００６２】
一方、第１実施例および第２実施例の二流体ノズル２の場合には、二流体ノズル２の高さを１０mmまで上げた場合でも、５０％の除去率を達成するのに必要な窒素ガス流量は１４〜１７リットル／分程度であり、このときの液滴径はそれぞれ２０μm、２３μｍであり、液滴密度はそれぞれ１８．４２×１０7個／分・mm2、１７．０８×１０7個／分・mm2である。すなわち、少ない気体流量で２０μm程度の微小液滴径を得ることができるため、流量を上げる必要がない。それに応じて、ダメージ数は、第１実施例の場合に第２ウエハに対して６３１個、第２実施例の場合に第１ウエハに対して７７個となっていて、いずれも許容範囲である。
【００６３】
このように第１および第２実施例の二流体ノズルを用いることにより、窒素ガス流量を小流量に抑制し、かつ、小径の液滴を高密度でウエハＷ表面に供給することができ、その結果、ウエハＷ表面のパターンに対するダメージを低減できる。むろん、窒素ガスの使用量も削減できる。
図６(a)には、液滴密度と第１ウエハ上のパターンダメージ数との関係を示し、図６(b)には液滴密度と第２ウエハ上のパターンダメージ数との関係を示す。これらから、液滴密度が１０8個／分・mm2以上の場合にダメージ数が少なくなっていることがわかる。さらに、液滴密度が１０8個／分・mm2未満の領域（より具体的には１．２×１０8個／分・mm2未満の領域）では、ダメージ数が液滴密度に大きく依存しているのに対して、液滴密度が１０8個／分・mm2以上の領域（とくに１．２×１０8個／分・mm2以上の領域）では、液滴密度が大きいほどダメージ数が減少する傾向が見られるものの、大きな液滴密度依存性が見られない。換言すれば、液滴密度が１０8個／分・mm2以上の領域（とくに１．２×１０8個／分・mm2以上の領域）は、ダメージ数の液滴密度依存性が比較的少なくなる領域であるといえる。図６(b)に示した参照直線Ｌ１，Ｌ２から理解されるとおり、液滴密度が１．２×１０8個／分・mm2未満の領域ではダメージ数の液滴密度依存性が大きく、液滴密度が１０8個／分・mm2以上の領域ではダメージ数の液滴密度依存性が小さくなる。したがって、液滴密度が１．２×１０8個／分・mm2以上となる条件で異物除去処理を行うことが好ましい。
【００６４】
図７(a)は前記比較例におけるノズル高さと第１ウエハのパターンダメージ数との関係を示し、図７(b)は前記比較例におけるノズル高さと第２ウエハのパターンダメージ数との関係を示す。さらに、図８(a)には前記第１実施例におけるノズル高さと第２ウエハ上のパターンダメージ数との関係を示し、図８(b)には前記第２実施例におけるノズル高さと第１ウエハ上のパターンダメージ数との関係を示す。これらの図から、ノズル高さを高くすると、洗浄面積が広くなり、それに応じて液滴密度が小さくなる結果、洗浄能力を補うために窒素ガス流量を増加するとダメージ数が大きくなる、という関係が把握される。
【００６５】
以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明はさらに他の形態でも実施できる。たとえば、前述の実施形態では、気体吐出口３６から渦巻き状に窒素ガスを吐出する構成の二流体ノズルを例にとったが、気体吐出口から吐出される気体は必ずしも渦巻き状の気流を形成する必要はない。すなわち、気体吐出口から吐出される気体が処理液吐出口から吐出される処理液に対して放射方向から気体を吹き付ける構造の二流体ノズル（たとえば、図９参照）を用いた基板処理装置に対しても、この発明を適用することが可能である。
【００６６】
また、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。
【００６７】
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から噴射される純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。
【００６８】
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】
【００６９】
【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および底面図である。
【図３】内筒の図解的な部分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】液滴密度とウエハ上のパターンダメージ数との関係を示す。
【図７】比較例の二流体ノズルにおけるノズル高さとウエハのパターンダメージ数との関係を示す。
【図８】第１実施例および第２実施例の二流体ノズルにおけるノズル高さとウエハ上のパターンダメージ数との関係を示す。
【図９】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】
【００７０】
１ 基板処理装置
２ 二流体ノズル
１０ スピンチャック
２０ コントローラ
３０ 処理液導入口
３１ 気体導入口
３６ 気体吐出口
４１ 処理液吐出口
Ｗ ウエハ
【図１】
0004763575.tif 000003
【図２】
0004763575.tif 000004
【図３】
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【図４】
0004763575.tif 000006
【図５】
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【図６】
0004763575.tif 000008
【図７】
0004763575.tif 000009
【図８】
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【図９】
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