特許 6473248 基板洗浄装置、基板処理装置、および基板洗浄方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6473248

(24)【登録日】2019年2月1日

(45)【発行日】2019年2月20日

(54)【発明の名称】基板洗浄装置、基板処理装置、および基板洗浄方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/304 20060101AFI20190207BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/304 643C

   H01L21/304 643D

   H01L21/304 622Q

【請求項の数】5

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2018-10305(P2018-10305)

(22)【出願日】2018年1月25日

(62)【分割の表示】特願2013-241960(P2013-241960)の分割

【原出願日】2013年11月22日

(65)【公開番号】特開2018-101790(P2018-101790A)

(43)【公開日】2018年6月28日

【審査請求日】2018年1月25日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000239

【氏名又は名称】株式会社荏原製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100118500

【弁理士】

【氏名又は名称】廣澤 哲也

(74)【代理人】

【識別番号】100091498

【弁理士】

【氏名又は名称】渡邉 勇

(72)【発明者】

【氏名】石橋 知淳

【審査官】 土谷 慎吾

(56)【参考文献】

【文献】 特許第６２８２８５０（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特開平０８−３１８１８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２１２５１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０６４２８５０７（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】 特開２００２−１１０６１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０２７２７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２１４７３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０７７５９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２９４８１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１３／０２２４９５６（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板を保持する基板保持部と、
前記基板の表面に二流体噴流を供給する二流体ノズルと、
前記二流体ノズルに接続された気体供給ラインと、
前記二流体ノズル内に配置された液体移送管と、
前記液体移送管に接続された液体供給ラインと、
前記液体移送管を流れる液体を吸引する液体吸引ラインと、
前記液体吸引ラインの液体流路を開閉する液体吸引弁と、
前記液体吸引弁の開閉動作を制御するバルブ制御部とを備え、
前記バルブ制御部は、前記液体吸引弁の開閉動作を所定の周期で繰り返させることにより、前記液体移送管を流れる液体を液滴に変換し、前記液滴と前記気体供給ラインから供給された気体とを混合させて二流体噴流を形成し、該二流体噴流を前記基板に衝突させるように構成されたことを特徴とする基板洗浄装置。

【請求項2】

前記気体供給ラインに設けられたフィルタと、
前記液体供給ラインの液体流路を開閉する液体供給弁とをさらに備え、
前記液体供給弁の開閉動作は前記バルブ制御部によって制御され、
前記液体供給弁および前記液体吸引弁は、同じ周期で交互に開閉されるように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の基板洗浄装置。

【請求項3】

前記液体移送管に配置された超音波振動子をさらに備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の基板洗浄装置。

【請求項4】

基板を研磨する研磨ユニットと、
前記研磨ユニットで研磨された基板を洗浄する請求項１乃至３のいずれか一項に記載の基板洗浄装置とを備えたことを特徴とする基板処理装置。

【請求項5】

基板を保持し、
気体を二流体ノズルに供給しながら、前記二流体ノズルへの液体の供給と、前記二流体ノズル内の液体の吸引を所定の周期で繰り返し、
前記二流体ノズル内で形成された二流体噴流を前記基板の上面に供給することを特徴とする基板洗浄方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、気体と液体からなる二流体噴流をウェーハなどの基板に供給して基板を洗浄する基板洗浄装置に関し、特に研磨された基板の表面に二流体噴流を供給して該基板を洗浄する基板洗浄装置に関するものである。本発明の基板洗浄装置は、直径３００ｍｍのウェーハのみならず、直径４５０ｍｍのウェーハの洗浄にも適用でき、さらにはフラットパネル製造工程やＣＭＯＳやＣＣＤなどのイメージセンサー製造工程、ＭＲＡＭの磁性膜製造工程などにも適用することが可能である。

【背景技術】

【0002】

近年の半導体デバイスの微細化に伴い、基板上に物性の異なる様々な材料膜を形成して、当該材料膜を加工することが行われている。特に、絶縁膜に形成した配線溝を金属で埋めるダマシン配線形成工程では、金属膜形成後に基板研磨装置によって余分な金属を研磨し、除去する。研磨後の基板表面には、金属膜、バリア膜、絶縁膜などの様々な膜が存在する。基板表面上に露出したこれらの膜には、研磨にて使用されたスラリや研磨屑など残渣物が存在している。このような残渣物を除去するために、研磨された基板は基板洗浄装置に搬送され、基板表面が洗浄される。

【0003】

基板表面が充分に洗浄されないと、残渣物に起因して電流リークが発生したり、密着性不良が発生するなど、信頼性の点で問題が発生する。そのため、半導体デバイスの製造において、基板の洗浄は、製品の歩留まりを向上させるために重要な工程となっている。

【0004】

基板を洗浄するための装置として、気体と液体との混合流体からなる二流体噴流を基板の表面に供給する二流体洗浄装置が知られている。この二流体洗浄装置は、図１７に示すように、二流体ノズル２００を基板Ｗの表面と平行に移動させながら二流体ノズル２００から二流体噴流を基板Ｗの表面に供給し、基板表面上に存在する砥粒や研磨屑などのパーティクルを除去する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】２００５−１２１９７号公報

【特許文献2】２０１３−８９７９７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、図１８に示すように、二流体噴流を構成する液滴は、通常、数十μｍのサイズであるのに対して、基板Ｗ上の微小なパーティクルは１００ｎｍ以下のサイズである。このため、図１９に示すように、液滴は、基板表面上に形成された凹部（例えば、パターン段差やスクラッチ）には進入できず、これら凹部内に存在する微小なパーティクルを除去することができなかった。

【0007】

本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、二流体の液滴をより小さくして基板の洗浄効果を向上させることができる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。また、本発明は、そのような基板洗浄装置を備えた基板処理装置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】

【0008】

上述した目的を達成するために、本発明の一態様は、基板を保持する基板保持部と、前記基板の表面に二流体噴流を供給する二流体ノズルと、前記二流体ノズルに接続された気体供給ラインと、前記二流体ノズル内に配置された液体移送管と、前記液体移送管に接続された液体供給ラインと、前記液体移送管を流れる液体を吸引する液体吸引ラインと、前記液体吸引ラインの液体流路を開閉する液体吸引弁と、前記液体吸引弁の開閉動作を制御するバルブ制御部とを備え、前記バルブ制御部は、前記液体吸引弁の開閉動作を所定の周期で繰り返させることにより、前記液体移送管を流れる液体を液滴に変換し、前記液滴と前記気体供給ラインから供給された気体とを混合させて二流体噴流を形成し、該二流体噴流を前記基板に衝突させるように構成されたことを特徴とする基板洗浄装置である。

【0009】

本発明の好ましい態様は、前記気体供給ラインに設けられたフィルタと、前記液体供給ラインの液体流路を開閉する液体供給弁とをさらに備え、前記液体供給弁の開閉動作は前記バルブ制御部によって制御され、前記液体供給弁および前記液体吸引弁は、同じ周期で交互に開閉されるように構成されたことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記液体移送管に配置された超音波振動子をさらに備えたことを特徴とする。
本発明の他の態様は、基板を研磨する研磨ユニットと、前記研磨ユニットで研磨された基板を洗浄する上記基板洗浄装置とを備えたことを特徴とする基板処理装置である。
本発明の一態様は、基板を保持し、気体を二流体ノズルに供給しながら、前記二流体ノズルへの液体の供給と、前記二流体ノズル内の液体の吸引を所定の周期で繰り返し、前記二流体ノズル内で形成された二流体噴流を前記基板の上面に供給することを特徴とする基板洗浄方法である。

【0010】

本発明の一参考例は、基板を保持する基板保持部と、前記基板の表面に二流体噴流を供給する二流体ノズルと、前記二流体ノズル内の混合室に気体を供給する気体供給ラインと、前記二流体ノズル内に液体を供給する液体供給ラインと、前記二流体ノズル内に供給された液体から液滴を形成し、該液滴を前記混合室に供給する液滴形成装置とを備えたことを特徴とする基板洗浄装置である。
上記参考例の好ましい態様は、前記液滴形成装置は、前記液体供給ラインに接続され、前記混合室に連通する液体移送管と、前記液体供給ラインの液体流路を開閉する液体供給弁と、前記液体移送管を流れる前記液体を吸引する液体吸引ラインと、前記液体吸引ラインの液体流路を開閉する液体吸引弁と、前記液体供給弁と前記液体吸引弁を交互に開閉させるバルブ制御部とを備えることを特徴とする。

【0011】

上記参考例の好ましい態様は、前記液滴形成装置は、前記液体供給ラインに連通する液体室と、前記液体室内の前記液体を押し出して前記液滴を形成するピエゾ素子とを備えることを特徴とする。
上記参考例の好ましい態様は、前記二流体ノズルは、前記気体供給ラインからの気体を前記混合室に導く気体室を有しており、前記液滴形成装置の液滴吐出口は、前記気体室に囲まれていることを特徴とする。
上記参考例の好ましい態様は、前記液滴形成装置は、前記液滴吐出口から外側に突出するフランジを有することを特徴とする。
上記参考例の好ましい態様は、前記液体を振動させる超音波振動子を備えることを特徴とする。
本発明の他の参考例は、基板を研磨する研磨ユニットと、前記研磨ユニットで研磨された基板を洗浄する上記基板洗浄装置とを備えたことを特徴とする基板処理装置である。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、液滴は混合室内で気流によって破砕されて微小な液滴が形成される。この微小な液滴は、基板の表面に形成されている凹部に容易に入り込み、凹部内に存在するパーティクルを除去する。したがって、基板の洗浄効果を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の実施形態に係る基板洗浄装置を備えた基板処理装置の全体構成を示す平面図である。

【図2】第２洗浄ユニットに使用されている本発明の実施形態に係る基板洗浄装置を示す斜視図である。

【図3】基板洗浄装置の構造の一実施形態を示す模式図である。

【図4】液体供給弁および液体吸引弁の開閉状態を示すグラフである。

【図5】図４に示すタイミングで液体供給弁および液体吸引弁が周期的に開閉しているときの液体の流量を示すグラフである。

【図6】液体吸引弁を閉じた状態で、液体供給弁を周期的に開閉させたときの液体の流量を示すグラフである。

【図7】ウェーハの表面に衝突する二流体噴流を示す模式図である。

【図8】基板洗浄装置の構造の他の実施形態を示す模式図である。

【図9】ピエゾインジェクターの縦断面図である。

【図10】ピエゾインジェクターの底面図である。

【図11】図９に示す液体室およびピエゾ素子を示す拡大図である。

【図12】図１１に示すピエゾ素子に電圧を印加したときの状態を示す図である。

【図13】液体移送管の下端に形成されたフランジを示す図である。

【図14】ピエゾインジェクターの下端に形成されたフランジを示す図である。

【図15】液体移送管に設けられた超音波振動子を示す図である。

【図16】ピエゾインジェクター内の分散流路に設けられた超音波振動子を示す図である。

【図17】従来の二流体洗浄装置を示す模式図である。

【図18】二流体の液滴を示す模式図である。

【図19】基板表面に衝突した液滴を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態に係る基板洗浄装置を備えた基板処理装置の全体構成を示す平面図である。図１に示すように、基板処理装置は、略矩形状のハウジング１０と、多数のウェーハ等の基板を収容する基板カセットが載置されるロードポート１２を備えている。ロードポート１２は、ハウジング１０に隣接して配置されている。ロードポート１２には、オープンカセット、ＳＭＩＦ（Standard Manufacturing Interface）ポッド、またはＦＯＵＰ（Front Opening Unified Pod）を搭載することができる。ＳＭＩＦ、ＦＯＵＰは、内部に基板カセットを収納し、隔壁で覆うことにより、外部空間とは独立した環境を保つことができる密閉容器である。

【0015】

ハウジング１０の内部には、複数（この実施形態では４つ）の研磨ユニット１４ａ〜１４ｄと、研磨後の基板を洗浄する第１洗浄ユニット１６及び第２洗浄ユニット１８と、洗浄後の基板を乾燥させる乾燥ユニット２０が収容されている。研磨ユニット１４ａ〜１４ｄは、基板処理装置の長手方向に沿って配列され、洗浄ユニット１６，１８及び乾燥ユニット２０も基板処理装置の長手方向に沿って配列されている。

【0016】

ロードポート１２、研磨ユニット１４ａ、及び乾燥ユニット２０に囲まれた領域には、第１基板搬送ロボット２２が配置され、また研磨ユニット１４ａ〜１４ｄと平行に、基板搬送ユニット２４が配置されている。第１基板搬送ロボット２２は、研磨前の基板をロードポート１２から受け取って基板搬送ユニット２４に渡すとともに、乾燥後の基板を乾燥ユニット２０から受け取ってロードポート１２に戻す。基板搬送ユニット２４は、第１基板搬送ロボット２２から受け取った基板を搬送して、各研磨ユニット１４ａ〜１４ｄとの間で基板の受け渡しを行う。各研磨ユニットは、研磨面に研磨液（スラリー）を供給しながら、ウェーハなどの基板を研磨面に摺接させることで、基板の表面を研磨する。

【0017】

第１洗浄ユニット１６と第２洗浄ユニット１８の間に位置して、これらの洗浄ユニット１６，１８および基板搬送ユニット２４の間で基板を搬送する第２基板搬送ロボット２６が配置され、第２洗浄ユニット１８と乾燥ユニット２０との間に位置して、これらの各ユニット１８，２０の間で基板を搬送する第３基板搬送ロボット２８が配置されている。更に、ハウジング１０の内部に位置して、基板処理装置の各ユニットの動きを制御する動作制御部３０が配置されている。

【0018】

第１洗浄ユニット１６として、薬液の存在下で、基板の表裏両面にロールスポンジを擦り付けて基板を洗浄する基板洗浄装置が使用されている。第２洗浄ユニット１８として、本発明の実施形態に係る二流体タイプの基板洗浄装置が使用されている。また、乾燥ユニット２０として、基板を保持し、移動するノズルからＩＰＡ蒸気を噴出して基板を乾燥させ、更に高速で回転させることによって基板を乾燥させるスピン乾燥装置が使用されている。

【0019】

基板は、研磨ユニット１４ａ〜１４ｄの少なくとも１つにより研磨される。研磨された基板は、第１洗浄ユニット１６と第２洗浄ユニット１８により洗浄され、さらに洗浄された基板は乾燥ユニット２０により乾燥される。

【0020】

図２は、第２洗浄ユニット１８に使用されている本発明の実施形態に係る基板洗浄装置を示す斜視図である。図２に示すように、この基板洗浄装置は、基板の一例であるウェーハＷを水平に保持して回転させる基板保持部４１と、ウェーハＷの上面に二流体噴流を供給する二流体ノズル４２と、この二流体ノズル４２を保持するノズルアーム４４とを備えている。二流体ノズル４２には、気体供給ライン５５と、液体供給ライン５７と、液体吸引ライン５８が接続されている。

【0021】

基板保持部４１は、ウェーハＷの周縁部を保持する複数の（図２では４つの）チャック４５と、チャック４５に連結されたモータ４８とを備えている。チャック４５はウェーハＷを水平に保持し、この状態でウェーハＷはその中心軸線まわりにモータ４８によって回転される。

【0022】

二流体ノズル４２はウェーハＷの上方に配置されている。ノズルアーム４４の一端に二流体ノズル４２が取り付けられ、ノズルアーム４４の他端には旋回軸５０が連結されている。二流体ノズル４２は、ノズルアーム４４および旋回軸５０を介してノズル移動機構５１に連結されている。より具体的には、旋回軸５０には、ノズルアーム４４を旋回させるノズル移動機構５１が連結されている。ノズル移動機構５１は、旋回軸５０を所定の角度だけ回転させることにより、ノズルアーム４４をウェーハＷと平行な平面内で旋回させるようになっている。ノズルアーム４４の旋回により、これに支持された二流体ノズル４２がウェーハＷの半径方向に移動する。

【0023】

ノズル移動機構５１は、旋回軸５０を上下動させるノズル昇降機構５２に接続されており、これにより二流体ノズル４２は、ウェーハＷに対して相対的に上下動することができるようになっている。このノズル昇降機構５２は、二流体ノズル４２とウェーハＷの表面との距離を変える距離調整機構として機能する。

【0024】

ウェーハＷは次のようにして洗浄される。まず、基板保持部４１は、ウェーハＷをその中心軸線まわりに回転させる。この状態で、二流体ノズル４２は、ウェーハＷの上面に二流体噴流を供給し、さらにウェーハＷの半径方向に移動する。ウェーハＷの上面は、二流体噴流によって洗浄される。

【0025】

図３は、基板洗浄装置の構造の一実施形態を示す模式図である。図３に示すように、二流体ノズル４２には、その内部に形成されている気体室６０を通じて混合室６１に気体を供給する気体供給ライン５５と、混合室６１に連通する液体移送管７７に液体（例えば、純水）を供給する液体供給ライン５７と、液体移送管７７を流れる液体を吸引する液体吸引ライン５８が接続されている。

【0026】

気体室６０、混合室６１、および液体移送管７７は、二流体ノズル４２内に配置されている。液体移送管７７は外筒７８に囲まれており、液体移送管７７と外筒７８との間に気体室６０が形成される。混合室６１は外筒７８の内部に形成されており、液体移送管７７および気体室６０の下方に位置している。気体室６０は混合室６１に連通しており、気体供給ライン５５からの気体は、気体室６０を通じて混合室６１に導かれる。

【0027】

気体供給ライン５５にはフィルタ７２が設けられている。気体供給ライン５５を流れる気体（例えば、窒素ガスなどの不活性ガス）は、フィルタ７２を通過し、二流体ノズル４２の気体室６０内に流入する。

【0028】

液体供給ライン５７には、その液体流路を開閉する液体供給弁８１が設けられており、液体吸引ライン５８には、その液体流路を開閉する液体吸引弁８２が設けられている。液体供給弁８１および液体吸引弁８２としては、流量制御弁（例えば、マスフローコントローラ）、エアオペレーションバルブ、開閉弁（ＯＮ−ＯＦＦバルブ）などが使用される。

【0029】

液体吸引ライン５８の一端は、液体移送管７７の側面に接続されている。すなわち、液体移送管７７は、その側面に液体吸引ポート７９を有しており、液体吸引ライン５８はこの液体吸引ポート７９に接続されている。液体吸引ライン５８の他端は、吸液ポンプ８８に接続されている。液体供給ライン５７は液体移送管７７の上端開口部に接続されている。液体供給弁８１および液体吸引弁８２はバルブ制御部７５に接続されており、液体供給弁８１および液体吸引弁８２の開閉動作はバルブ制御部７５によって制御される。より具体的には、液体移送管７７への液体の供給と、液体移送管７７からの液体の吸引が交互に繰り返されるように、液体供給弁８１および液体吸引弁８２の開閉動作は所定の周期で繰り返される。

【0030】

図４は、液体供給弁８１および液体吸引弁８２の開閉状態を示すグラフである。図４において、縦軸は液体供給弁８１および液体吸引弁８２が開状態にあるか、または閉状態にあるかを示し、横軸は時間を表している。図４から分かるように、液体供給弁８１および液体吸引弁８２は同じ周期で開閉動作を繰り返すが、液体吸引弁８２の開閉状態は液体供給弁８１の開閉状態と反対である。すなわち、液体供給弁８１が開くと同時に液体吸引弁８２が閉じ、液体供給弁８１が閉じると同時に液体吸引弁８２が開くようになっている。

【0031】

このように液体供給弁８１および液体吸引弁８２が同じ周期で交互に開閉されることにより、液体移送管７７への液体の供給と、液体移送管７７からの液体の吸引が交互に行われる。液体供給弁８１および液体吸引弁８２の開閉動作は、バルブ制御部７５によって制御される。図４に示すように、バルブ制御部７５は、液体供給弁８１および液体吸引弁８２を同じ周期で交互に開閉させる。

【0032】

図５は、図４に示すタイミングで液体供給弁８１および液体吸引弁８２が周期的に開閉しているときの液体の流量を示すグラフである。液体の供給と吸引が交互に行われるので、図５に示すように、液体移送管７７を流れる液体の流量が大きく変動する。結果として、液体は、液滴となって液体移送管７７の下端の液滴吐出口８０から吐出される。液滴は、液体移送管７７の下方に形成された混合室６１に供給される。

【0033】

図６は、液体吸引弁８２を閉じた状態で、液体供給弁８１を周期的に開閉させたときの液体の流量を示すグラフである。図６に示すように、液体供給弁８１のみを開閉させたとき、液体移送管７７を流れる液体の流量は大きく変動しない。図５のグラフと図６のグラフとの対比から分かるように、液体の供給と吸引を交互に繰り返すことにより、液体移送管７７を流れる液体を液滴に変換することができる。

【0034】

気体室６０は液体移送管７７を囲むように形成されており、液体移送管７７の液滴吐出口８０は気体室６０に囲まれている。この気体室６０には、混合室６１に向かって進行する気流が形成される。液滴吐出口８０から吐出された液滴は、混合室６１内で気流によって破砕され、より微小な液滴となる。このような微小な液滴と気体とが混合室６１内で混合されて、二流体噴流を形成する。

【0035】

図７は、ウェーハＷの表面に衝突する二流体噴流を示す模式図である。図７に示すように、二流体噴流を構成する微小な液滴は、ウェーハＷの表面に形成されている微小な凹部（例えば、パターン段差やスクラッチ）に進入し、これら凹部内に存在する１００ｎｍ以下の微小なパーティクルを除去することができる。

【0036】

本実施形態では、液滴形成装置９０は、液体供給ライン５７に接続され、混合室６１に連通する液体移送管７７と、液体供給ライン５７の液体流路を開閉する液体供給弁８１と、液体移送管７７を流れる液体を吸引する液体吸引ライン５８と、液体吸引ライン５８の液体流路を開閉する液体吸引弁８２と、液体供給弁８１と液体吸引弁８２を交互に開閉させるバルブ制御部７５とから構成される。

【0037】

図８は、基板洗浄装置の構造の他の実施形態を示す模式図である。特に説明しない本実施形態の構成は、図３に示す実施形態の構成と同じであるので、その重複する説明を省略する。

【0038】

図８に示すように、本実施形態の液滴形成装置９０は、ピエゾインジェクター（ピエゾ式噴射装置）９５を備えている。ピエゾインジェクター９５は、二流体ノズル４２内に配置されている。気体室６０はピエゾインジェクター９５の周囲に形成され、混合室６１はピエゾインジェクター９５の下方に位置している。このピエゾインジェクター９５は、液体供給ライン５７に接続されており、この液体供給ライン５７を通じて液体が供給される。液体は、ピエゾインジェクター９５によって液滴に変換され、これら液滴は混合室６１に供給される。本実施形態では、上述した液体吸引ライン５８、液体吸引弁８２、およびバルブ制御部７５は設けられていない。液体供給弁８１は設けられなくてもよい。

【0039】

図９は、ピエゾインジェクター９５の縦断面図であり、図１０は、ピエゾインジェクター９５の底面図である。ピエゾインジェクター９５は、複数の液体室９７と、これら液体室９７に隣接する複数のピエゾ素子９８と、複数の液体室９７に接続された分散流路９９とを有している。複数の液体室９７は、分散流路９９を通じて液体供給ライン５７に連通している。さらに、複数の液体室９７は、複数の液滴吐出口８０にそれぞれ連通している。これら液滴吐出口８０は、ピエゾインジェクター９５の下面に形成されている。液滴吐出口８０は、気体室６０に囲まれている。各ピエゾ素子９８には図示しない電源が接続されており、ピエゾ素子９８に電圧が周期的に印加されるようになっている。

【0040】

図１１は、図９に示す液体室９７およびピエゾ素子９８を示す拡大図であり、図１２は、図１１に示すピエゾ素子９８に電圧を印加したときの状態を示す図である。ピエゾ素子９８は、液体室９７内の液体に接している。ピエゾ素子９８に電圧が印加されると、図１２に示すように、ピエゾ素子９８が変形する。その結果、液体室９７を満たす液体は変形したピエゾ素子９８に押し出され、液滴となって液滴吐出口８０から吐出される。

【0041】

電圧はピエゾ素子９８に周期的に印加され、ピエゾ素子９８は液滴を連続的に混合室６１内に噴出する。液滴は、混合室６１内で気流によって破砕され、さらに微小な液滴となる。このような微小な液滴と気体とが混合室６１内で混合されて、二流体噴流を形成する。図７に示すように、二流体噴流を構成する微小な液滴は、ウェーハの表面に形成されている微小な凹部（例えば、パターン段差やスクラッチ）に進入し、これら凹部内に存在する１００ｎｍ以下の微小なパーティクルを除去することができる。

【0042】

上述した実施形態では、液滴が混合室６１に供給され、気流との衝突によりさらに微小な液滴となる。液滴と気流との衝突を促進させるために、混合室６１に気体の乱流を起こさせることが好ましい。具体的には、図１３および図１４に示すように、液滴形成装置９０は、液滴吐出口８０から外側に突出するフランジ１０５を有してもよい。図１３に示す例では、フランジ１０５は液体移送管７７の下端に形成されており、図１４に示す例では、フランジ１０５はピエゾインジェクター９５の下端に形成されている。

【0043】

フランジ１０５は、気体室６０内に位置している。気流がフランジ１０５を乗り越えるとき、気流が乱れて内側に向かう渦流を形成する。このような渦流は、液滴吐出口８０から吐出された液滴に衝突し、液滴をさらに微小な液滴にする。より強い気体の渦流を発生させるために、気体の流速は音速以上であることが好ましい。

【0044】

二流体噴流の洗浄効果をさらに向上させるために、図１５および図１６に示すように、液滴を形成する前の液体を振動させる超音波振動子１０７を設けてもよい。図１５に示す例では、超音波振動子１０７は液体移送管７７の一部を囲むように設けられ、図１６に示す例では、超音波振動子１０７はピエゾインジェクター９５内の分散流路９９の一部を囲むように設けられている。超音波振動子１０７を液体供給ライン５７に設けてもよい。超音波振動子１０７の振動周波数は、数十Ｈｚ〜数ＭＨｚであることが好ましい。さらに、振動周波数の異なる複数の超音波振動子１０７を液体移送管７７または分散流路９９に沿って設けてもよい。このように異なる周波数で液体を振動させることによって、異なるサイズのパーティクルをウェーハＷから除去することができる。超音波振動子１０７は、液滴吐出口８０から吐出される液滴を振動させることができ、これによってウェーハ上のパーティクルをより効果的に除去することができる。

【0045】

上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。

【符号の説明】

【0046】

１０ ハウジング
１２ ロードポート
１４ａ〜１４ｄ 研磨ユニット
１６ 第１洗浄ユニット
１８ 第２洗浄ユニット
２０ 乾燥ユニット
２２ 第１基板搬送ロボット
２４ 基板搬送ユニット
２６ 第２基板搬送ロボット
２８ 第３基板搬送ロボット
３０ 動作制御部
４１ 基板保持部
４２ 二流体ノズル
４４ ノズルアーム
４５ チャック
４８ モータ
５０ 旋回軸
５１ ノズル移動機構
５２ ノズル昇降機構（距離調整機構）
５５ 気体供給ライン
５７ 液体供給ライン
５８ 液体吸引ライン
６０ 気体室
６１ 混合室
７２ フィルタ
７５ バルブ制御部
７７ 液体移送管
７８ 外筒
７９ 液体吸引ポート
８０ 液滴吐出口
８１ 液体供給弁
８２ 液体吸引弁
８８ 吸液ポンプ
９０ 液滴形成装置
９５ ピエゾインジェクター
９７ 液体室
９８ ピエゾ素子
９９ 分散流路
１０５ フランジ
１０７ 超音波振動子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】