(57)【要約】【課題】この発明は基板のデバイス面に形成された回路パターンを損傷させずに洗浄処理することができるようにした処理装置を提供することにある。【解決手段】液体と気体を２流体ノズル５で混合して気液混合流体とし、気液混合流体で基板を洗浄処理する処理装置であって、気体は窒素よりも分子量が小さいことにある。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体と気体を２流体ノズルで混合して気液混合流体とし、この気液混合流体で基板を洗浄処理する処理装置であって、
上記気体は窒素よりも分子量が小さいことを特徴とする基板の処理装置。
【請求項２】
上記気体はヘリウムガスであることを特徴とする請求項１記載の基板の処理装置。
【請求項３】
上記２流体ノズルに供給される流体を加熱する加熱手段を有することを特徴とする請求項１記載の基板の処理装置。
【請求項４】
上記液体は界面活性剤を含んでいることを特徴とする請求項１記載の基板の処理装置。
【請求項５】
液体と気体を混合した気液混合流体によって基板を洗浄処理する処理方法であって、
窒素ガスよりも分子量が小さい気体を用いることを特徴とする基板の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はたとえば半導体ウエハや液晶ディスプレイのガラス基板の回路パターンが形成されたデバイス面を洗浄処理する基板の処理装置及び処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、液晶表示装置や半導体装置の製造工程においては、半導体ウエハやガラス基板などの基板の回路パターンが形成された、被処理面としてのデバイス面を高い清浄度で洗浄処理することが要求される工程がある。
【０００３】
上記基板のデバイス面を洗浄処理する方式としては、洗浄液中に基板を浸漬するデイップ方式や回転テーブルに保持された基板のデバイス面に向けて洗浄液をノズルから噴射して洗浄するスピン方式などがあり、それぞれの方式は基板の洗浄条件などに応じて適宜、選択的に採用されている。
【０００４】
たとえばスピン方式の場合、基板を回転テーブルに保持するとともに、回転テーブルの上方には上記基板を洗浄処理するための流体を上記基板に向けて噴射する洗浄ノズルが設けられている。洗浄ノズルは上記回転テーブルの上方に水平に設けられた回転アームの先端に取付けられている。
【０００５】
上記回転アームの後端は軸線を垂直にした回転軸に連結されていて、この回転軸が駆動源によって回転駆動されることで、上記洗浄ノズルは上記回転アームとともに基板の径方向に沿って旋回運動する。それによって、上記洗浄ノズルから噴射される流体によって上記基板のデバイス面全体が洗浄処理されるようになっている。
【０００６】
基板に対する洗浄効果を向上させるために、基板に向けて流体を噴射する噴射ノズルとして２流体ノズルが用いられている。２流体ノズルには液体と気体が供給される。それによって、上記２流体ノズルからは液体が気体の圧力でミスト化されて噴射される。そのため、ミスト化された液体はデバイス面の微細な部分に入り込み易いから、単に液体を基板に噴射供給する場合に比べ、洗浄効果を高めることができるという利点を有する。  
特許文献１には、スピン方式の処理装置において、２流体ノズルを用いて液体をミスト化して基板に噴射供給することが示されている。すなわち、液体として純水が用いられ、気体として窒素ガスが用いられている。
【０００７】
ところで、最近では基板のデバイス面に形成される回路パターンが微細化される傾向にある。回路パターンが微細化されると、回路パターンのアスペクト比が大きくなる傾向にある。アスペクト比が大きな回路パターンを２流体ノズルから噴射されるミスト化された液体、つまり気液混合流体によって洗浄すると、回路パターンが気液混合流体から受ける運動エネルギによって倒れるなどして損傷するということがある。
【０００８】
そこで、２流体ノズルに供給される気体の圧力を低減し、気液混合流体がデバイス面に噴射されたときに、その気液混合流体が回路パターンに与える衝撃圧、つまり物理力を低減させることで、回路パターンが倒れるのを防止するようにしている。
【特許文献１】特開２００７−１３４６８９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、回路パターンが倒れるのを防止するため、２流体ノズルに供給する気体の圧力を低減すると、気液混合流体が基板のデバイス面に噴射されたときの速度が低下する。それによって、気液混合流体がデバイス面に加える洗浄に要する物理力も低下してしまうことになるから、洗浄効果も低下するということになる。
【００１０】
この発明は、基板のデバイス面に気液混合流体を供給して洗浄するとき、このデバイス面を物理力以外のエネルギによって洗浄することができるようにすることで、回路パターンを損傷させずに洗浄効果を高められるようにした基板の処理装置及び処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明は、液体と気体を２流体ノズルで混合して気液混合流体とし、この気液混合流体で基板を洗浄処理する処理装置であって、
上記気体は窒素ガスよりも分子量が小さいことを特徴とする基板の処理装置にある。
【００１２】
上記気体はヘリウムガスであることが好ましい。
【００１３】
上記２流体ノズルに供給される流体を加熱する加熱手段を有することが好ましい。
【００１４】
上記液体は界面活性剤を含んでいることが好ましい。
【００１５】
この発明は、液体と気体を混合した気液混合流体によって基板を洗浄処理する処理方法であって、
窒素よりも分子量が小さい気体を用いることを特徴とする基板の処理方法にある。
【発明の効果】
【００１６】
この発明によれば、基板に噴射される気液混合流体の気体を、窒素ガスよりも分子量が小さい気体を用いるようにした。
【００１７】
そのため、気体の分子運動速度が窒素ガスに比べて大きくなるから、その分子運動によるエネルギによって基板にダメージを与えずに、洗浄効果を高めることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、この発明の一実施の形態を図面を参照しながら説明する。  
図１に示すこの発明の処理装置は処理槽１を備えている。この処理槽１の内部には回転テーブル２が設けられ、この回転テーブル２は処理槽１の下方に設けられた駆動源３によって回転駆動されるようになっている。上記回転テーブル２には半導体ウエハや液晶ディスプレイのガラス基板などの基板Ｗが回路パターンＰ（図２に示す）が形成されたデバイス面を上に向けて供給載置されるようになっている。
【００１９】
上記回転テーブル２の上方には２流体ノズル５が配置されている。この２流体ノズル５はアーム６の先端に取付けられている。このアーム６の基端は軸線を垂直にして配置された回転軸７の上部に固定されている。この回転軸７の下端は回転駆動源８の出力軸９に連結されている。
【００２０】
上記出力軸９は所定の角度で正逆方向に回転駆動される。したがって、上記回転駆動源８が作動すれば、上記アーム体６とともに上記２流体ノズル５が上記基板Ｗの上方で旋回運動する。
【００２１】
上記２流体ノズル５には気体供給管１１と液体供給管１２の一端がそれぞれ接続されている。気体供給管１１の他端は気体供給源１３に接続されている。この気体供給源１３は窒素ガスや酸素ガスに比べて分子量の小さなガス、たとえばヘリウムガスが所定の圧力で上記２流体ノズル５に供給するようになっている。上記液体供給管１２の他端は液体供給源１４に接続されている。この液体供給源１４は上記２流体ノズル５に液体としてたとえば純水を供給するようになっている。
【００２２】
上記２流体ノズル５に気体と液体が供給されると、この２流体ノズル５からは液体が気体によって霧化された状態の気液混合流体が上記回転テーブル２に保持された基板Ｗのデバイス面に向けて噴射される。したがって、回転テーブル２を回転させるとともに、アーム体６を旋回運動させれば、上記２流体ノズル５から噴射される気液混合流体を基板Ｗのデバイス面の全面に噴射することができる。
【００２３】
上記液体供給管１４の中途部には、上記２流体ノズル５に供給される純水を加熱する加熱手段としての加熱器１５が設けられている。それによって、上記純水を２５〜１００度の範囲の任意の温度に加熱することができるようになっている。さらに、上記液体供給源１４には界面活性剤の添加部１６が接続され、上記２流体ノズル５に供給される純水に所望量の界面活性剤を添加することができるようになっている。
【００２４】
上記２流体ノズル５には気体としてヘリウムガスが供給される。ヘリウムガスの分子量は４であるのに対して窒素ガスの分子量は２８であり、酸素ガスの分子量は３２である。気体の分子量をＭ、温度をＴ（２７３Ｋ）、気体定数をＲ（Ｒ＝８．３１Ｊ／ｍｏｌ・Ｋ）とすると、その気体の分子運動の速度Ｖは、
【数１】
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【００２５】
によって求めることができる。上記（１）式より、ヘリウムガスの分子運動の速度Ｖを求めると、１３０４ｍ／Ｓとなる。これに対して窒素ガスの速度Ｖは４９３ｍ／Ｓであり、酸素ガスの速度Ｖは４６１ｍ／Ｓとなる。
【００２６】
分子運動の速度が速ければ速い程、基板Ｗのデバイス面に付着したパーティクルに対して作用するエネルギが増大する一方、その分子運動は２流体ノズル５から噴射される気液混合流体の圧力を高めて基板Ｗのデバイス面に付着したパーティクルに対するエネルギを増大させる場合のように、基板Ｗに対して作用する物理力を増大させるものではない。
【００２７】
つまり、分子量の小さな気体を用い気液混合流体とすることで、その気液混合流体の、速度や圧力などの物理力を増大させずに基板Ｗの板面からパーティクルを除去するために作用するエネルギを増大させることができる。
【００２８】
そのため、基板Ｗのデバイス面に与えるダメージを増大させずに洗浄効果を高めることができる。すなわち、図２に示すように基板Ｗのデバイス面に形成された微細な回路パターンＰを物理力によって横方向に倒すことなく、洗浄することができる。
【００２９】
上記２流体ノズル５に供給される純水を加熱器１５によって加熱できるようにしている。流体を加熱すれば、図３のグラフに示すように縦軸に示す最大圧力比を横軸に示す流体の温度に応じて低下させることができる。
【００３０】
図３における最大圧力比とは、温度が２５度の純水を一定の速度で基板Ｗに衝突させ、そのとき基板Ｗが受ける圧力を１００％とする。そして、純水の温度を２５度から上昇させたときに基板Ｗが受ける圧力を測定し、その温度のときの圧力と２５度のときの圧力との比を求めたものであって、純水の温度が５０度であれば最大圧力比は約７８％、７５度であれば約６８％、１００度であれば約６２％に低下する。
【００３１】
したがって、液体供給管１２に加熱器１５を設け、２流体ノズル５に供給される純水の温度を上昇させれば、基板Ｗに一定の速度で気液混合流体を衝突させた場合であっても、基板Ｗのデバイス面が受ける物理力を低減させることができる。
【００３２】
したがって、そのことによっても基板Ｗのデバイス面に形成されたパターンＰが倒れるなどして損傷するのを防止することができる。言い換えれば、気液混合流体を同じ圧力で基板Ｗに噴射させるようにしても、温度が高い場合の方が基板Ｗに与える物理力が小さくなるから、基板Ｗを損傷させる度合を少なくすることができる。
【００３３】
２流体ノズル５に供給される純水に添加部１６によって界面活性剤を添加するようにした。純水に界面活性剤を添加すれば、その純水の表面張力が低下する。それによって、気液混合流体として基板Ｗのデバイス面に供給された純水は、微細なパターンＰの間に入り込み易くなる。パターンＰ間に純水が確実に入り込めば、そのパターンＰが物理力を受けても倒れ難くなるということがあるばかりか、パターンＰ間に入り込んだ純水によってその部分の洗浄も確実に行うことができる。
【００３４】
このように、２流体ノズル５に供給される気体に分子量が窒素ガスよりも小さいものを用いるようにしたこと、及び２流体ノズル５に供給される純水を加熱器１５で加熱するようにしたことによって、２流体ノズル５から噴射される気液混合流体の物理力を増大させずに、洗浄力を向上させることができる。  
そのため、基板Ｗのデバイス面に形成された微細な回路パターンＰを損傷させることなく、洗浄効果を高めることができるということになる。
【００３５】
しかも、２流体ノズル５に供給される純水に界面活性剤を添加することで、気液混合流体に含まれる流体の表面張力を小さくして微細な回路パターンＰ間に確実に入り込ませることができるから、そのことによっても回路パターンＰの倒れの防止や洗浄効果の向上を図ることができる。
【００３６】
上記一実施の形態では流体として純水を用いる場合を例に挙げ説明したが、流体は純水だけに限られず、過酸化水素水などの他の洗浄液であっても差し支えない。
【００３７】
また、基板を回転テーブルに供給載置するスピン処理装置に適用する場合について説明したが、基板を水平搬送する場合であれば、複数の２流体ノズルを基板の搬送方向に対して直交する方向に所定間隔で配置すれば、その基板の全面をスピン方式の場合と同様、確実に洗浄処理することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】この発明の一実施の形態を示す処理装置の概略的構成図。
【図２】載置テーブルに載置された基板のデバイス面を拡大した断面図。
【図３】２流体ノズルに供給される液体の最大圧力比と温度との関係を示す図。
【符号の説明】
【００３９】
１…処理槽、２…回転テーブル、５…２流体ノズル、１１…気体供給管、１２…液体供給管、１３…気体供給源、１４…液体供給源、１５…加熱器（加熱手段）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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