(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から洗浄液および液滴生成用ガスがそれぞれ供給され、これらの洗浄液および液滴生成用ガスが内部で混合して洗浄液の液滴が内部で生成される本体部と、
前記本体部の内部に設けられ、洗浄液および液滴生成用ガスが混合することにより生成される洗浄液の液滴が流れる流路であって、少なくとも一部分が湾曲した流路と、
前記本体部における前記流路の下流端に設けられ、前記流路から送られる洗浄液の液滴が外部に噴霧される吐出口と、
前記流路の湾曲した部分における径方向外側に設けられ、当該流路の湾曲した部分における径方向外側を流れる洗浄液の液滴を当該流路から排出する排出口と、
を備え、
前記流路の湾曲した部分は螺旋形状となっていることを特徴とする二流体ノズル。
【請求項２】
前記排出口には吸引機構が設けられており、当該吸引機構が前記流路の湾曲した部分における径方向外側を流れる洗浄液の液滴を吸引することにより、この洗浄液の液滴が前記排出口を介して前記流路から排出されることを特徴とする請求項１に記載の二流体ノズル。
【請求項３】
請求項１または２のいずれか一項に記載の二流体ノズルを備え、
当該二流体ノズルの吐出口から噴霧される洗浄液の液滴により被処理基板の洗浄を行うことを特徴とする基板洗浄装置。
【請求項４】
二流体ノズルの内部で洗浄液と液滴生成用ガスとを混合して洗浄液の液滴を生成し、被処理基板に対してこの二流体ノズルから洗浄液の液滴を噴霧することにより被処理基板の洗浄を行うような基板洗浄方法であって、
二流体ノズルに洗浄液および液滴生成用ガスをそれぞれ供給し、これらの洗浄液および液滴生成用ガスを二流体ノズルの内部で混合させて洗浄液の液滴を生成する工程と、
少なくとも一部分が湾曲した流路に洗浄液の液滴を流し、この際に前記流路の湾曲した部分における径方向外側を流れる洗浄液の液滴を、排出口を介して前記流路から排出する工程と、
前記流路において排出されなかった洗浄液の液滴を二流体ノズルの吐出口より被処理基板に噴霧する工程と、
を備え、
前記流路の湾曲した部分は螺旋形状となっていることを特徴とする基板洗浄方法。
【請求項５】
前記流路の湾曲した部分における径方向外側を流れる洗浄液の液滴を外部から吸引することにより、この洗浄液の液滴を前記流路から排出することを特徴とする請求項４記載の基板洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、洗浄液の液滴の噴霧を行う二流体ノズル、この二流体ノズルを備えた基板処理装置、および基板洗浄方法に関し、とりわけ、被処理基板に対する洗浄効果を向上させることができるとともに、洗浄液の液滴の噴霧の際における被処理基板に対するダメージを軽減することができる二流体ノズル、基板処理装置および基板洗浄方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造工程において、半導体ウエハ（以下、単にウエハともいう。）に成膜処理やエッチング処理等の処理を行う際に、このウエハにパーティクルが付着する場合がある。このため、ウエハの洗浄処理を行う必要がある。
【０００３】
ウエハに対して洗浄処理を行うような基板洗浄装置としては、例えばウエハをスピンチャック上で回転させながらその表面に純水や薬液からなる洗浄液をノズル等から供給することによりウエハを洗浄し、その後必要に応じてウエハに対してリンス処理を行い、最後にウエハを高速回転させることにより乾燥させるようなものが知られている。
【０００４】
ここで、ウエハに洗浄液を供給するノズルとして、二流体ノズルが用いられる場合がある（例えば、特許文献１等参照）。二流体ノズルとは、一般的にガスと液体とを内部で混合させることにより微小な液滴を生成し、この微小な液滴を噴霧する方式のノズルのことをいう。二流体ノズルには純水や薬液等の洗浄液および窒素ガス等の液滴生成用ガスが別々の経路から供給され、この二流体ノズルの内部で液滴生成用ガスと洗浄液とが混合することにより洗浄液の液滴が生成され、この洗浄液の液滴がウエハの一部分に対して噴霧されるようになっている。また、二流体ノズルは、ウエハの表面に沿ってこの表面とわずかに距離を隔てて水平方向に移動するようになっている。ウエハが回転しているときに二流体ノズルがウエハの表面に沿って移動することにより当該二流体ノズルからウエハの表面にまんべんなく均一に洗浄液の液滴が噴霧され、ウエハの表面に洗浄液の液膜が生成されることになる。
【０００５】
一般的な直管タイプの二流体ノズルの構成の詳細について、図７および図８を用いて具体的に説明する。図７は、従来の二流体ノズルの構成の詳細を示す縦断面図である。また、図８（ａ）は、図７に示すような従来の二流体ノズルの吐出口の概略を示す図であり、図８（ｂ）は、ノズル吐出口における位置と、洗浄液の液滴の粒子径との関係を示すグラフである。
【０００６】
図７に示すように、二流体ノズル８０には、洗浄液供給管８６から純水や薬液からなる洗浄液が供給されるとともに、窒素ガス供給管８８から窒素ガスが供給されるようになっている。二流体ノズル８０はノズル本体８０ａを有しており、このノズル本体８０ａの内部には、洗浄液供給管８６に連通するような洗浄液流路８０ｂと、窒素ガス供給管８８に連通するような窒素ガス流路８０ｃとがそれぞれ設けられている。これらの洗浄液流路８０ｂおよび窒素ガス流路８０ｃはノズル本体８０ａ内部にある三つ又状の合流部８０ｄで合流し、この合流部８０ｄから二流体ノズル８０の吐出口８０ｅまで内部流路が更に形成されている。二流体ノズル８０の吐出口８０ｅの断面の形状は略円形となっている。
【０００７】
このような一般的な直管タイプの二流体ノズル８０においては、ノズル本体８０ａ内において、洗浄液供給管８６から洗浄液流路８０ｂに送られた洗浄液と、窒素ガス供給管８８から窒素ガス流路８０ｃに送られた窒素ガスとが合流部８０ｄで衝突して混合し、このことにより当該合流部８０ｄにおいて洗浄液の液滴が形成され、ウエハＷに対して吐出口８０ｅからこの洗浄液の液滴が噴霧されるようになっている。図７において、二点鎖線で示される領域は、二流体ノズル８０からウエハＷに向かって噴霧される洗浄液の液滴の噴霧範囲を示している。
【０００８】
次に、二流体ノズル８０の吐出口８０ｅから噴霧される洗浄液の液滴の粒子径について一般的な傾向として図８を用いて説明する。ここで、二流体ノズル８０の吐出口８０ｅにおける位置によって、当該吐出口８０ｅから噴霧される洗浄液の液滴の粒子径は異なるようになっている。図８（ａ）に示すように、断面が略円形である吐出口８０ｅの中心を座標０、吐出口８０ｅの両端部をそれぞれ座標−ａ、座標ａとすると、図８（ｂ）に示すように、吐出口８０ｅの端部（座標−ａ、座標ａ）から中心（座標０）に向かって、洗浄液の液滴の粒子径は漸次的に減少するようになっている。すなわち、二流体ノズル８０の吐出口８０ｅの端部近傍から噴霧される洗浄液の液滴の粒子径は、吐出口８０ｅの中心から噴霧される洗浄液の液滴の粒子径と比較して大きくなっている。
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−２５１８４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
一般的に、直管からウエハＷに噴霧される洗浄液の粒子径が大きい液滴は、管路端面に近づくにつれ多く分布している。ウエハＷに噴霧される洗浄液の液滴の粒子径が大きい場合には、洗浄液の液滴がウエハＷに衝突する頻度が、粒子径が小さい場合に比べて小さくなるため、洗浄効果が悪くなる。また、このような粒子径が大きい洗浄液の液滴がウエハＷと衝突する際にウエハＷに大きなダメージを与えてしまうおそれがある。このように、二流体ノズル８０の吐出口８０ｅの端部近傍から噴霧される、粒子径が大きな液滴を小さなものとしたいという要求がある。
【００１１】
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、被処理基板に噴霧される洗浄液の液滴について、吐出口から吐出される液滴を全体的に粒子径の小さなものとすることができ、このため被処理基板に対する洗浄効果を向上させることができるとともに、洗浄液の液滴の噴霧の際における被処理基板に対するダメージを軽減することができる二流体ノズル、基板洗浄装置および基板洗浄方法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】
【００１２】
本発明の二流体ノズルは、外部から洗浄液および液滴生成用ガスがそれぞれ供給され、これらの洗浄液および液滴生成用ガスが内部で混合して洗浄液の液滴が内部で生成される本体部と、前記本体部の内部に設けられ、洗浄液および液滴生成用ガスが混合することにより生成される洗浄液の液滴が流れる流路であって、少なくとも一部分が湾曲した流路と、前記本体部における前記流路の下流端に設けられ、前記流路から送られる洗浄液の液滴が外部に噴霧される吐出口と、前記流路の湾曲した部分における径方向外側に設けられ、当該流路の湾曲した部分における径方向外側を流れる洗浄液の液滴を当該流路から排出する排出口と、を備え、前記流路の湾曲した部分は螺旋形状となっていることを特徴とする。
【００１３】
このような二流体ノズルにおいては、二流体ノズルの本体部の内部に設けられた流路の湾曲した部分において、様々な粒子径の洗浄液の液滴のうち、粒子径の大きな洗浄液の液滴には粒子径の小さな洗浄液の液滴よりも大きな遠心力が働くので、粒子径の大きな洗浄液の液滴はこの湾曲した部分における径方向外側を流れることとなる。そして、流路の湾曲した部分における径方向外側には排出口が設けられており、湾曲した部分における径方向外側を流れる洗浄液の液滴が排出口を介して流路から排出されるようになっているので、粒子径の大きな洗浄液の液滴が排出口を介して流路から排出される。このため、流路において排出口により排出されず吐出口に送られる洗浄液の液滴は、粒子径の小さなものとなる。このようにして、吐出口全体から被処理基板に噴霧される洗浄液の液滴を、粒子径の小さなものとすることができる。
【００１４】
また、前記流路の湾曲した部分が螺旋形状となっていることにより、流路の湾曲した部分の距離を長くすることができるので、洗浄液の液滴に遠心力が働く時間が長くなる。このため、流路の湾曲した部分において、粒子径の大きな洗浄液の液滴は粒子径の小さな洗浄液の液滴からより一層分離させられることとなり、湾曲した部分を流れる洗浄液の液滴のうち、粒子径の大きな洗浄液の液滴は、より確実に湾曲した部分における径方向外側を流れるようになる。
【００１５】
本発明の二流体ノズルにおいては、前記排出口には吸引機構が設けられており、当該吸引機構が前記流路の湾曲した部分における径方向外側を流れる洗浄液の液滴を吸引することにより、この洗浄液の液滴が前記排出口を介して前記流路から排出されることが好ましい。このことにより、流路の湾曲した部分における径方向外側を流れる洗浄液の液滴を、吸引機構による吸引によって、より確実に排出口を介して流路から排出させることができる。
【００１６】
本発明の基板洗浄装置は、上述した二流体ノズルを備え、当該二流体ノズルの吐出口から噴霧される洗浄液の液滴により被処理基板の洗浄を行うことを特徴とする。
【００１７】
本発明の基板洗浄方法は、二流体ノズルの内部で洗浄液と液滴生成用ガスとを混合して洗浄液の液滴を生成し、被処理基板に対してこの二流体ノズルから洗浄液の液滴を噴霧することにより被処理基板の洗浄を行うような基板洗浄方法であって、二流体ノズルに洗浄液および液滴生成用ガスをそれぞれ供給し、これらの洗浄液および液滴生成用ガスを二流体ノズルの内部で混合させて洗浄液の液滴を生成する工程と、少なくとも一部分が湾曲した流路に洗浄液の液滴を流し、この際に前記流路の湾曲した部分における径方向外側を流れる洗浄液の液滴を、排出口を介して前記流路から排出する工程と、前記流路において排出されなかった洗浄液の液滴を二流体ノズルの吐出口より被処理基板に噴霧する工程と、を備え、前記流路の湾曲した部分は螺旋形状となっていることを特徴とする。
【００１８】
このような基板洗浄方法によれば、二流体ノズルの内部に設けられた流路の湾曲した部分において、様々な粒子径の洗浄液の液滴のうち、粒子径の大きな洗浄液の液滴には粒子径の小さな洗浄液の液滴よりも大きな遠心力が働くので、粒子径の大きな洗浄液の液滴はこの湾曲した部分における径方向外側を流れることとなる。そして、湾曲した部分における径方向外側を流れる洗浄液の液滴が排出口を介して流路から排出されるようになっているので、粒子径の大きな洗浄液の液滴が排出口を介して流路から排出される。このため、流路において排出口により排出されず吐出口に送られる洗浄液の液滴は、粒子径の小さなものとなる。このようにして、吐出口から被処理基板に噴霧される洗浄液の液滴を、粒子径の小さなものとすることができる。
【００１９】
本発明の基板洗浄方法においては、前記流路の湾曲した部分における径方向外側を流れる洗浄液の液滴を外部から吸引することにより、この洗浄液の液滴を前記流路から排出することが好ましい。このことにより、流路の湾曲した部分における径方向外側を流れる洗浄液の液滴を、外部からの吸引によって、より確実に排出口を介して流路から排出させることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の二流体ノズル、基板洗浄装置および基板洗浄方法によれば、被処理基板に対する洗浄効果を向上させることができるとともに、洗浄液の液滴の噴霧の際における被処理基板に対するダメージを軽減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照して本発明の一の実施の形態について説明する。図１乃至図４は、本発明による二流体ノズルを備えた基板洗浄装置の一の実施の形態を示す図である。
このうち、図１は、本発明の一の実施の形態における基板洗浄装置の構成を示す概略構成図であり、図２は、図１に示す基板洗浄装置における二流体ノズルの構成の詳細を示す縦断面図であり、図３は、図２に示す二流体ノズルのＡ−Ａ矢視による横断面図である。また、図４は、図２および図３に示す二流体ノズル内における洗浄液の液滴の流れを概略的に示す説明図である。
【００２２】
まず、基板洗浄装置１の全体的な構成について図１を用いて説明する。この基板洗浄装置１は、被処理基板としての半導体ウエハ（以下、単にウエハともいう）Ｗを洗浄するためのものである。
【００２３】
基板洗浄装置１は、チャンバー１０と、このチャンバー１０内に設置された、ウエハＷを保持するためのスピンチャック１２と、を備えている。また、チャンバー１０内には、スピンチャック１２により保持されるウエハＷを覆うよう設けられた外筒１６と、スピンチャック１２により保持されるウエハＷに洗浄液の液滴を噴霧する二流体ノズル２０とが設けられている。以下、このような基板洗浄装置１の各構成要素の詳細について説明する。
【００２４】
スピンチャック１２は、ウエハＷをほぼ水平に保持しながら回転するものであり、具体的には、鉛直方向に延びるよう配置された回転軸部と、この回転軸部の上端に取り付けられた円板状のスピンベースとを有している。スピンチャック１２によりウエハＷを保持する際に、当該ウエハＷはスピンベースの上面に載置されるようになっている。回転軸部にはモータ等のスピンチャック駆動機構（図示せず）が取り付けられており、このスピンチャック駆動機構は回転軸部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。このことにより、スピンチャック１２に保持されたウエハＷを水平面上で回転させることができるようになっている。また、スピンチャック１２はスピンチャック昇降機構（図示せず）により鉛直方向にも往復移動することができるようになっている。このことにより、ウエハＷをチャンバー１０内に搬入してスピンチャック１２に保持させるときや、スピンチャック１２上にあるウエハＷをチャンバー１０の外部に搬出するときには、スピンチャック１２の上端を外筒１６の上端よりも高くすることができる。一方、スピンチャック１２に保持されたウエハＷに対して二流体ノズル２０から洗浄液を供給するときには、スピンチャック１２に保持されたウエハＷの側方に外筒１６の側壁が位置するようにすることができる。
【００２５】
チャンバー１０内において、スピンチャック１２の側方を取り囲むように略円筒状の外筒１６が設けられている。外筒１６の中心軸はスピンチャック１２の回転軸部の中心軸と略一致しており、この外筒１６は、下端に底板が設けられているとともに上端は開口している。
【００２６】
外筒１６の底板には洗浄液排出管５０の一端が接続されている。ここで、ウエハＷに対する洗浄等に用いられ外筒１６の底板に送られた洗浄液は洗浄液排出管５０を介して排出される。
【００２７】
チャンバー１０内においてスピンチャック１２により保持されたときのウエハＷの上方の位置に、二流体ノズル２０が下向きに設けられている。この二流体ノズル２０は、アーム２２を介して回転軸部２４に連結されている。回転軸部２４には、当該回転軸部２４を正逆両方向に回転させるアーム駆動機構（図示せず）が設けられている。このアーム駆動機構が、回転軸部２４を中心としてアーム２２を水平方向に回転させることにより、二流体ノズル２０を、ウエハＷの中心部の上方の位置からウエハＷの周縁部の外方の位置までの範囲内で水平面に沿って往復移動させるようになっている。また、アーム駆動機構は、回転軸部２４を鉛直方向に往復移動させることができるようになっている。このことにより、二流体ノズル２０の先端と、スピンチャック１２に保持されるウエハＷとの間隔を調整することができるようになっている。
【００２８】
二流体ノズル２０の構成について、図２乃至図４を参照して具体的に説明する。二流体ノズルとは、前述のように、一般的にガスと液体とを混合させることにより微小な液滴を生成し、この微小な液滴を噴霧する方式のノズルのことをいう。本実施の形態においては、二流体ノズル２０には、洗浄液供給管２６（後述）から純水や薬液からなる洗浄液が供給されるとともに、窒素ガス供給管２８（後述）から窒素ガスが供給されるようになっている。二流体ノズル２０は、例えばフッ素樹脂から形成された略円柱形状のノズル上部本体２０ａと、ノズル上部本体２０ａの下方に当接して設けられ、例えばフッ素樹脂から形成された略円筒形状のノズル下部本体２０ｅと、ノズル下部本体２０ｅにおける中空部分に嵌合するよう設けられた略円柱形状のノズル内部本体２０ｆと、を有している。ノズル上部本体２０ａ、ノズル下部本体２０ｅおよびノズル内部本体２０ｆにより、二流体ノズル２０の本体部が構成されている。
【００２９】
二流体ノズル２０におけるノズル上部本体２０ａの内部には、洗浄液供給管２６に連通するような洗浄液流路２０ｂと、窒素ガス供給管２８に連通するような窒素ガス流路２０ｃとがそれぞれ設けられている。これらの洗浄液流路２０ｂおよび窒素ガス流路２０ｃはノズル上部本体２０ａの内部にある合流部２０ｄで合流している。合流部２０ｄにおいて、洗浄液供給管２６から洗浄液流路２０ｂを経て送られた洗浄液と、窒素ガス供給管２８から窒素ガス流路２０ｃを経て送られた窒素ガスとが衝突して混合し、このことにより合流部２０ｄにおいて洗浄液の液滴が生成されるようになっている。
【００３０】
前述のように、略円筒形状のノズル下部本体２０ｅにおける中空部分には、略円柱形状のノズル内部本体２０ｆが嵌合するよう設けられている。このノズル内部本体２０ｆには、螺旋形状の流路２０ｈが設けられている。螺旋形状の流路２０ｈの上流端は、ノズル上部本体２０ａの合流部２０ｄに連通しており、一方、螺旋形状の流路２０ｈの下流端には吐出口２０ｊが設けられている。すなわち、合流部２０ｄにおいて生成された洗浄液の液滴は、ノズル内部本体２０ｆにおける螺旋形状の流路２０ｈを経て吐出口２０ｊに送られ、ウエハＷに対してこの吐出口２０ｊから洗浄液の液滴が噴霧されるようになっている。
【００３１】
また、図２に示されるように、略円筒形状のノズル下部本体２０ｅの内部には、螺旋形状の流路２０ｈから排出される洗浄液の液滴が送られるような排出用流路２０ｇが形成されている。そして、排出用流路２０ｇと螺旋形状の流路２０ｈとは、ノズル下部本体２０ｅの内壁を貫通するよう形成された貫通孔２０ｉにより連通している。この貫通孔２０ｉの端部は、図３に示すように螺旋形状の流路２０ｈにおける径方向外側部分に連通している。ここで、流路２０ｈにおける径方向外側部分とは、流路２０ｈにおける螺旋の中心Ｏ（図３参照）から最も遠い部分のことをいう。
【００３２】
図４に、二流体ノズル２０のノズル内部本体２０ｆ内における洗浄液の液滴の流れを概略的に示す。図４に示すように、二流体ノズル２０のノズル内部本体２０ｆ内において、合流部２０ｄから送られた洗浄液の液滴は螺旋形状の流路２０ｈを流れ、最終的には吐出口２０ｊから下方に噴霧されるが、螺旋形状の流路２０ｈを流れる洗浄液の液滴のうち、一部の洗浄液の液滴は貫通孔２０ｉを介して流路２０ｈから排出される。この排出された洗浄液の液滴は、ノズル下部本体２０ｅの内部にある排出用流路２０ｇに送られる。
【００３３】
ここで、流路２０ｈは螺旋形状となっており、貫通孔２０ｉは流路２０ｈにおける径方向外側部分に連通している。このため、この流路２０ｈを流れる様々な粒子径の洗浄液の液滴のうち、粒子径の大きな洗浄液の液滴には粒子径の小さな洗浄液の液滴よりも大きな遠心力が働き、粒子径の大きな洗浄液の液滴は流路２０ｈにおける径方向外側を流れる。このことにより、貫通孔２０ｉには、粒子径の大きな洗浄液の液滴が送られることとなる。
【００３４】
図１に示すように、二流体ノズル２０には吸引管４２を介して吸引器４０が接続されている。吸引器４０は、吸引管４２を介して二流体ノズル２０の内部から洗浄液の液滴を吸引するようになっている。より具体的には、吸引管４２は、ノズル下部本体２０ｅの外壁を貫通するよう形成された貫通孔２０ｋを介して、ノズル下部本体２０ｅの内部にある排出用流路２０ｇに連通している。すなわち、螺旋形状の流路２０ｈから貫通孔２０ｉに送られた洗浄液の液滴は、排出用流路２０ｇ、貫通孔２０ｋを介して吸引管４２に送られ、最終的には吸引器４０に送られるようになっている。このような洗浄液の液滴の流れは、吸引器４０による吸引によって促進される。
【００３５】
また、図１に示すように、洗浄液供給管２６の上流側端部には洗浄液タンク３０が設けられており、この洗浄液タンク３０には純水や薬液からなる洗浄液が貯留されている。そして、ポンプ等の図示しない圧送手段により、洗浄液タンク３０から洗浄液が洗浄液供給管２６に送られるようになっている。また、洗浄液供給管２６には、開度調整が可能なバルブ３４、およびパーティクル除去用のフィルタ３８が介設されている。
【００３６】
また、二流体ノズル２０には窒素ガス供給管２８が接続されており、この窒素ガス供給管２８の上流側端部には窒素ガス供給機構３２が設けられている。この窒素ガス供給機構３２は高圧の窒素ガスを窒素ガス供給管２８に供給することができるようになっている。また、窒素ガス供給管２８にはバルブ３６が介設されている。このバルブ３６の開度を変え、二流体ノズル２０に送ら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２０において生成される洗浄液の液滴の粒子径を変化させることができる。このことにより、洗浄液の液滴によるウエハＷの洗浄処理性能を変化させることができる。
【００３７】
次に、このような構成からなる基板洗浄装置１の動作について説明する。
【００３８】
まず、スピンチャック昇降機構によりスピンチャック１２を上方に移動させた状態においてウエハＷをチャンバー１０内に搬入し、このスピンチャック１２にウエハＷを保持させる。そして、スピンチャック１２を降下させ、このスピンチャック１２の側方に外筒１６の側壁が位置するようにする。
【００３９】
次に、チャンバー１０内においてスピンチャック１２に保持されて回転するウエハＷに対して洗浄液を供給する。具体的には、バルブ３４、３６を開状態とし、二流体ノズル２０に洗浄液および窒素ガスを同時に供給し、この二流体ノズル２０から洗浄液の液滴を、回転するスピンチャック１２上のウエハＷに噴霧するようにする。
【００４０】
二流体ノズル２０における、洗浄液および窒素ガスが送られてからウエハＷに洗浄液の液滴を噴霧するまでの動作を説明する。まず、二流体ノズル２０のノズル上部本体２０ａの内部にある合流部２０ｄにおいて、洗浄液供給管２６から洗浄液流路２０ｂを経て送られた洗浄液と、窒素ガス供給管２８から窒素ガス流路２０ｃを経て送られた窒素ガスとが衝突して混合し、このことにより合流部２０ｄにおいて洗浄液の液滴が生成される。このようにして生成された洗浄液の液滴は、ノズル内部本体２０ｆの内部にある螺旋形状の流路２０ｈを流れ、最終的に吐出口２０ｊまで送られる。そして、洗浄液の液滴は、吐出口２０ｊからウエハＷに向かって噴霧される。
【００４１】
一方、螺旋形状の流路２０ｈを流れる洗浄液の液滴のうち、径が大きな洗浄液の液滴は、貫通孔２０ｉを介して流路２０ｈから排出される。この排出された径が大きな洗浄液の液滴は、ノズル下部本体２０ｅの内部にある排出用流路２０ｇに送られる。
【００４２】
ここで、二流体ノズル２０が洗浄液の液滴をウエハＷに噴霧している間、吸引器４０が作動させられており、この吸引器４０は、吸引管４２を介して二流体ノズル２０内の排出用流路２０ｇから洗浄液の液滴を吸引している。このことにより、螺旋形状の流路２０ｈから排出された径が大きな洗浄液の液滴は、排出用流路２０ｇおよび吸引管４２を介して吸引器４０により吸引される。
【００４３】
二流体ノズル２０が洗浄液の液滴をウエハＷに噴霧している間、アーム駆動機構により回転軸部２４を中心としてアーム２２を水平方向に回転させる。そうすると、このアーム２２はウエハＷの上方で、ウエハＷの略中心から周縁に向かって水平方向に移動することとなり、当該アーム２２に取り付けられた二流体ノズル２０が水平方向に移動することとなる。このように、アーム駆動機構によってウエハＷの上方でアーム２２を水平方向に移動させることにより、このアーム２２に取り付けられた二流体ノズル２０がウエハＷの上面に対してまんべんなく均一に洗浄液の液滴を噴霧し、このウエハＷの上面に洗浄液の液膜が形成されることとなる。
【００４４】
その後、二流体ノズル２０がウエハＷの外方に移動し、二流体ノズル２０からの洗浄液の噴霧を停止し、スピンチャック駆動機構がスピンチャック１２を高速回転させる。このことにより、スピンチャック１２に保持されたウエハＷも高速回転させられ、ウエハＷの乾燥が行われる。このようにして、基板洗浄装置１における一連の動作が終了する。
【００４５】
以上のように本実施の形態による二流体ノズル２０によれば、ノズル内部本体２０ｆの内部に設けられた螺旋形状の流路２０ｈにおいて、様々な粒子径の洗浄液の液滴のうち、粒子径の大きな洗浄液の液滴には粒子径の小さな洗浄液の液滴よりも大きな遠心力が働くので、粒子径の大きな洗浄液の液滴はこの螺旋形状の流路２０ｈにおける径方向外側を流れることとなる。そして、螺旋形状の流路２０ｈにおける径方向外側には貫通孔２０ｉが設けられており、流路２０ｈにおける径方向外側を流れる洗浄液の液滴が貫通孔２０ｉを介して流路２０ｈから排出されるようになっているので、粒子径の大きな洗浄液の液滴が貫通孔２０ｉを介して流路２０ｈから排出される。このため、流路２０ｈにおいて貫通孔２０ｉにより排出されず吐出口２０ｊに送られる洗浄液の液滴は、粒子径の小さなものとなる。このようにして、二流体ノズル２０の吐出口２０ｊの端部近傍から噴霧される液滴もその粒子径を小さなものとすることができ、このため、吐出口２０ｊからウエハＷに噴霧される洗浄液の液滴を、全体的に、粒子径の小さなものとすることができる。
【００４６】
また、合流部２０ｄの下流側における流路２０ｈが螺旋形状となっているので、この流路２０ｈにおける湾曲した部分の距離を長くすることができる。このことにより、洗浄液の液滴に遠心力が働く時間が長くなる。このため、この流路２０ｈにおいて、粒子径の大きな洗浄液の液滴は粒子径の小さな洗浄液の液滴からより一層分離させられることとなり、流路２０ｈを流れる洗浄液の液滴のうち、粒子径の大きな洗浄液の液滴は、より確実に流路２０ｈにおける径方向外側を流れるようになる。
【００４７】
また、排出用流路２０ｇには吸引管４２を介して吸引器４０が設けられており、この吸引器４０が螺旋形状の流路２０ｈにおける径方向外側を流れる洗浄液の液滴を吸引するようになっている。このため、この流路２０ｈにおける径方向外側を流れる洗浄液の液滴を、吸引器４０による吸引によって、より確実に貫通孔２０ｉおよび排出用流路２０ｇを介して流路２０ｈから排出させることができる。
【００４８】
なお、本発明による二流体ノズル、基板洗浄装置および基板洗浄方法は、上記の態様に限定されるものではなく、様々の変更を加えることができる。
【００４９】
例えば、吸引器４０を必ずしも二流体ノズル２０に接続させる必要はなく、図１に示すような基板洗浄装置１において吸引器４０を省略することもできる。この場合、吸引器４０による吸引作用がなくても、二流体ノズル２０における螺旋形状の流路２０ｈにおいて、洗浄液の液滴に働く遠心力により、径の大きな洗浄液の液滴を流路２０ｈの径方向外側部分に流すことができ、この径の大きな洗浄液の液滴を貫通孔２０ｉにより流路２０ｈから排出することができる。
【００５０】
また、二流体ノズルにおける合流部と吐出口との間に設けられる流路は、螺旋形状のものに限定されることはない。図５および図６に、二流体ノズルの合流部と吐出口との間に設けられる流路の他の構成を示す。図５は、図１に示す基板洗浄装置における二流体ノズルの他の構成の詳細を示す横断面図であり、図６は、図５に示す二流体ノズル内における洗浄液の液滴の流れを概略的に示す説明図である。
【００５１】
図５および図６に示すように、基板洗浄装置に設けられる他の構成の二流体ノズル２１において、ノズル上部本体は、図２および図３に示すような二流体ノズル２０のノズル上部本体２０ａと略同一の構成となっている。一方、二流体ノズル２１のノズル内部本体２１ｂに設けられる流路２１ｄは、螺旋形状の流路ではなく、直線部分と湾曲した部分とを有するような流路となっている（図６参照）。二流体ノズル２１の合流部（図示せず）において生成された洗浄液の液滴は、この流路２１ｄを経て二流体ノズル２１の吐出口２１ｇに送られるようになっている。
【００５２】
また、図５に示すように二流体ノズル２１のノズル内部本体２１ｂの外方には略円筒形状のノズル下部本体２１ａが設けられている。ノズル下部本体２１ａの内部には、流路２１ｄにおける湾曲した部分から排出される洗浄液の液滴が送られるような排出用流路２１ｃが形成されている。そして、流路２１ｄにおける湾曲した部分と、排出用流路２１ｃとは、ノズル下部本体２１ａの内壁を貫通するよう形成された貫通孔２１ｅにより連通している。この貫通孔２１ｅの端部は、図５に示すように流路２１ｄの湾曲した部分における径方向外側部分に連通している。ここで、流路２１ｄの湾曲した部分における径方向外側部分とは、この湾曲した部分における円弧の中心Ｏ（図５参照）から最も遠い部分のことをいう。
【００５３】
ノズル下部本体２１ａの内部に設けられた排出用流路２１ｃは、貫通孔２１ｆを介して吸引管４２に連通しており、流路２１ｄの湾曲した部分から貫通孔２１ｅに送られた洗浄液の液滴は、排出用流路２１ｃ、貫通孔２１ｆを介して吸引管４２に送られ、最終的には図１に示すような吸引器４０に送られるようになっている。このような洗浄液の液滴の流れは、吸引器４０による吸引によって促進される。
【００５４】
図６に、二流体ノズル２１のノズル内部本体２１ｂ内における洗浄液の液滴の流れを概略的に示す。図６に示すように、二流体ノズル２１のノズル内部本体２１ｂ内において、合流部から送られた洗浄液の液滴は流路２１ｄにおける直線部分および湾曲した部分を流れ、最終的には吐出口２１ｇから下方に噴霧されるが、流路２１ｄの湾曲した部分を流れる洗浄液の液滴のうち、一部の洗浄液の液滴は貫通孔２１ｅを介して流路２１ｄから排出される。この排出された洗浄液の液滴は、ノズル下部本体２１ａの内部にある排出用流路２１ｃに送られる。
【００５５】
ここで、流路２１ｄの一部分は湾曲した形状となっており、貫通孔２１ｅは流路２１ｄの湾曲した部分における径方向外側部分に連通している。このため、流路２１ｄの湾曲した部分を流れる様々な粒子径の洗浄液の液滴のうち、粒子径の大きな洗浄液の液滴には粒子径の小さな洗浄液の液滴よりも大きな遠心力が働き、粒子径の大きな洗浄液の液滴は流路２１ｄの湾曲した部分における径方向外側を流れる。このことにより、貫通孔２１ｅには、粒子径の大きな洗浄液の液滴が送られることとなる。
【００５６】
図５および図６に示すような二流体ノズル２１によれば、図２乃至図４に示すような二流体ノズル２０と同様に、流路２１ｄの湾曲した部分における径方向外側には貫通孔２１ｅが設けられており、この湾曲した部分における径方向外側を流れる洗浄液の液滴が貫通孔２１ｅを介して流路２１ｄから排出されるようになっているので、粒子径の大きな洗浄液の液滴が貫通孔２１ｅを介して流路２１ｄから排出される。このため、流路２１ｄにおいて貫通孔２１ｅにより排出されず吐出口２１ｇに送られる洗浄液の液滴は、粒子径の小さなものとなる。このようにして、吐出口２１ｇからウエハＷに噴霧される洗浄液の液滴を、粒子径の小さなものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の一の実施の形態における基板洗浄装置の構成を示す概略構成図である。
【図２】図１に示す基板洗浄装置における二流体ノズルの構成の詳細を示す縦断面図である。
【図３】図２に示す二流体ノズルのＡ−Ａ矢視による横断面図である。
【図４】図２および図３に示す二流体ノズル内における洗浄液の液滴の流れを概略的に示す説明図である。
【図５】図１に示す基板洗浄装置における二流体ノズルの他の構成の詳細を示す横断面図である。
【図６】図５に示す二流体ノズル内における洗浄液の液滴の流れを概略的に示す説明図である。
【図７】従来の二流体ノズルの構成の詳細を示す縦断面図である。
【図８】（ａ）は、図７に示すような従来の二流体ノズルの吐出口の概略を示す図であり、（ｂ）は、ノズル吐出口における位置と、洗浄液の液滴の粒子径との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５８】
１    基板処理装置
１０  チャンバー
１２  スピンチャック
１６  外筒
２０  二流体ノズル
２０ａ  ノズル上部本体
２０ｂ  洗浄液流路
２０ｃ  窒素ガス流路
２０ｄ  合流部
２０ｅ  ノズル下部本体
２０ｆ  ノズル内部本体
２０ｇ  排出用流路
２０ｈ  螺旋形状の流路
２０ｉ  貫通孔
２０ｊ  吐出口
２０ｋ  貫通孔
２１  二流体ノズル
２１ａ  ノズル下部本体
２１ｂ  ノズル内部本体
２１ｃ  排出用流路
２１ｄ  流路
２１ｅ  貫通孔
２１ｆ  貫通孔
２１ｇ  吐出口
２２  アーム
２４  回転軸部
２６  洗浄液供給管
２８  窒素ガス供給管
３０  洗浄液タンク
３２  窒素ガス供給機構
３４  バルブ
３６  バルブ
３８  フィルタ
４０  吸引器
４２  吸引管
５０  洗浄液排出管
８０  二流体ノズル
８０ａ  ノズル本体
８０ｂ  洗浄液流路
８０ｃ  窒素ガス流路
８０ｄ  合流部
８０ｅ  吐出口
８６    洗浄液供給管
８８    窒素ガス供給管
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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