特許 7390386 処理液ノズルおよび洗浄装置

(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】

(24)【登録日】2023-11-22

(45)【発行日】2023-12-01

(54)【発明の名称】処理液ノズルおよび洗浄装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/304 20060101AFI20231124BHJP

   B08B 3/02 20060101ALI20231124BHJP

   B08B 3/12 20060101ALI20231124BHJP

【ＦＩ】

H01L21/304 643D

B08B3/02 B

B08B3/12 C

H01L21/304 648L

【請求項の数】 16

(21)【出願番号】P 2021548806

(86)(22)【出願日】2020-09-14

(86)【国際出願番号】 JP2020034618

(87)【国際公開番号】W WO2021060036

(87)【国際公開日】2021-04-01

【審査請求日】2022-03-14

(31)【優先権主張番号】P 2019174136

(32)【優先日】2019-09-25

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000219967

【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】後藤 大輔

(72)【発明者】

【氏名】森川 勝洋

(72)【発明者】

【氏名】古賀 貴広

【審査官】安田 雅彦

(56)【参考文献】

【文献】特開２００１－０９６２４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０２－２５７６３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１８３５５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０７３４６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－１００６８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２１４３４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０６９４０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２００７／１３２６０９（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

Ｂ０５Ｂ １７／０６

Ｂ０６Ｂ １／０６

Ｂ０８Ｂ ３／００－３／１４

Ｂ０８Ｂ １３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

超音波を発生させる振動子と、前記振動子に接合される振動体とを有する超音波付与部と、
前記超音波付与部の前記振動体に接する位置に第１の液体を供給する第１供給流路と、
前記超音波付与部によって超音波が付与された前記第１の液体を吐出口に供給する吐出流路と、
前記吐出流路の前記超音波付与部よりも下流側に接続され、前記吐出流路に第２の液体を供給する第２供給流路と、
を備え、
前記第１の液体は、強酸性または強アルカリ性を有し、
前記第２の液体は、発泡性を有する
処理液ノズル。

【請求項2】

前記吐出流路において、前記第１供給流路との接続部から前記第２供給流路との接続部までの長さは、前記吐出口の口径以上の長さである
請求項１に記載の処理液ノズル。

【請求項3】

前記吐出流路において、前記第２供給流路との接続部から前記吐出口までの長さは、前記吐出口の口径以上の長さである
請求項１または２に記載の処理液ノズル。

【請求項4】

前記吐出流路の内径は、前記吐出口の口径と等しい
請求項１～３のいずれか一つに記載の処理液ノズル。

【請求項5】

前記吐出流路における前記第２供給流路との接続部よりも上流側の内径は、前記吐出口の口径よりも大きい
請求項１～３のいずれか一つに記載の処理液ノズル。

【請求項6】

前記第１の液体の粘度が前記第２の液体の粘度よりも大きい場合、前記吐出流路における前記第２供給流路との接続部から前記吐出口までの長さは、前記吐出流路における前記第１供給流路との接続部から前記第２供給流路との接続部までの長さよりも長い
請求項１～５のいずれか一つに記載の処理液ノズル。

【請求項7】

前記第１の液体の流量が前記第２の液体の流量よりも小さい場合、前記吐出流路における前記第１供給流路との接続部から前記第２供給流路との接続部までの長さは、前記吐出流路における前記第２供給流路との接続部から前記吐出口までの長さよりも長い
請求項１～５のいずれか一つに記載の処理液ノズル。

【請求項8】

前記第１の液体の供給圧力は、前記第２の液体の供給圧力よりも大きい
請求項１～７のいずれか一つに記載の処理液ノズル。

【請求項9】

前記第１の液体と前記第２の液体とを混合すると反応熱が発生する場合、前記吐出流路における前記第１供給流路との接続部から前記第２供給流路との接続部までの長さは、前記吐出流路における前記第２供給流路との接続部から前記吐出口までの長さよりも長い
請求項１～８のいずれか一つに記載の処理液ノズル。

【請求項10】

前記第１供給流路、または前記吐出流路における前記第２供給流路との接続部よりも上流側に接続され、第３の液体を供給する第３供給流路をさらに備える
請求項１～９のいずれか一つに記載の処理液ノズル。

【請求項11】

前記吐出口から吐出される混合液を除電する除電部をさらに備える
請求項１～１０のいずれか一つに記載の処理液ノズル。

【請求項12】

請求項１～１１のいずれか一つに記載の処理液ノズルと、
基板を保持して回転させる基板処理部と、
を備える洗浄装置。

【請求項13】

前記処理液ノズルの待機位置に設けられるダミーディスペンスバスをさらに備え、
前記ダミーディスペンスバスは、前記吐出口に付着する液体を吸引する吸引ノズルを有する
請求項１２に記載の洗浄装置。

【請求項14】

各部を制御する制御部をさらに備え、
前記制御部は、前記基板を前記基板処理部で処理する前に、前記ダミーディスペンスバスで待機する前記処理液ノズルの前記吐出口に付着する液体を前記吸引ノズルで吸引する
請求項１３に記載の洗浄装置。

【請求項15】

前記処理液ノズルの待機位置に設けられるダミーディスペンスバスをさらに備え、
前記ダミーディスペンスバスは、前記吐出口に付着する液体をエアブローするエアブロー部を有する
請求項１２に記載の洗浄装置。

【請求項16】

各部を制御する制御部をさらに備え、
前記制御部は、前記基板を前記基板処理部で処理する前に、前記ダミーディスペンスバスで待機する前記処理液ノズルの前記吐出口に付着する液体を前記エアブロー部でエアブローする
請求項１５に記載の洗浄装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

開示の実施形態は、処理液ノズルおよび洗浄装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、半導体ウェハ（以下、ウェハとも呼称する。）などの基板の表面を、処理液ノズルから吐出される超音波が付与された洗浄液で洗浄する技術が知られている（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００９－２００３３１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本開示は、処理液ノズル内で洗浄液に超音波を付与する振動体が破損することを抑制することができる技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の一態様による処理液ノズルは、超音波付与部と、第１供給流路と、吐出流路と、第２供給流路とを備える。超音波付与部は、超音波を発生させる振動子と、前記振動子に接合される振動体とを有する。第１供給流路は、前記超音波付与部の前記振動体に接する位置に第１の液体を供給する。吐出流路は、前記超音波付与部によって超音波が付与された前記第１の液体を吐出口に供給する。第２供給流路は、前記吐出流路の前記超音波付与部よりも下流側に接続され、前記吐出流路に第２の液体を供給する。

【発明の効果】

【0006】

本開示によれば、処理液ノズル内で洗浄液に超音波を付与する振動体が破損することを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は、実施形態に係る基板処理システムの概略構成を示す模式図である。

【図2】図２は、処理ユニットの具体的な構成例を示す模式図である。

【図3】図３は、実施形態に係る処理液ノズルの構成を示す図である。

【図4】図４は、実施形態に係る処理液ノズルの液だれ抑制処理を説明するための図である。

【図5】図５は、実施形態に係る処理液ノズルの液だれ抑制処理を説明するための図である。

【図6】図６は、実施形態に係る処理液ノズルの構成を示す図である。

【図7】図７は、実施形態の変形例に係る処理液ノズルの構成を示す図である。

【図8】図８は、実施形態に係るダミーディスペンスバスの構成を示す図である。

【図9】図９は、実施形態の他の変形例に係る処理液ノズルの構成を示す図である。

【図10】図１０は、実施形態の変形例に係るダミーディスペンスバスの構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、添付図面を参照して、本願の開示する処理液ノズルおよび洗浄装置の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態により本開示が限定されるものではない。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合があることに留意する必要がある。さらに、図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。

【0009】

従来、半導体ウェハ（以下、ウェハとも呼称する。）などの基板の表面を、処理液ノズルから吐出される超音波が付与された洗浄液で洗浄する技術が知られている。一方で、かかる洗浄液に発泡性の液体を用いる場合、付与される超音波によって液体内の泡がはじけることから、泡がはじける際の衝撃力で超音波を付与する振動体が破損する恐れがあった。

【0010】

そこで、上述の問題点を克服し、処理液ノズル内で洗浄液に超音波を付与する振動体が破損することを抑制することができる技術の実現が期待されている。

【0011】

＜基板処理システムの概要＞
最初に、図１を参照しながら、実施形態に係る基板処理システム１の概略構成について説明する。図１は、実施形態に係る基板処理システム１の概略構成を示す図である。なお、基板処理システム１は、洗浄装置の一例である。以下では、位置関係を明確にするために、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を規定し、Ｚ軸正方向を鉛直上向き方向とする。

【0012】

図１に示すように、基板処理システム１は、搬入出ステーション２と、処理ステーション３とを備える。搬入出ステーション２と処理ステーション３とは隣接して設けられる。

【0013】

搬入出ステーション２は、キャリア載置部１１と、搬送部１２とを備える。キャリア載置部１１には、複数枚の基板、実施形態では半導体ウェハＷ（以下、ウェハＷと呼称する。）を水平状態で収容する複数のキャリアＣが載置される。

【0014】

搬送部１２は、キャリア載置部１１に隣接して設けられ、内部に基板搬送装置１３と、受渡部１４とを備える。基板搬送装置１３は、ウェハＷを保持するウェハ保持機構を備える。また、基板搬送装置１３は、水平方向および鉛直方向への移動ならびに鉛直軸を中心とする旋回が可能であり、ウェハ保持機構を用いてキャリアＣと受渡部１４との間でウェハＷの搬送を行う。

【0015】

処理ステーション３は、搬送部１２に隣接して設けられる。処理ステーション３は、搬送部１５と、複数の処理ユニット１６とを備える。複数の処理ユニット１６は、搬送部１５の両側に並べて設けられる。

【0016】

搬送部１５は、内部に基板搬送装置１７を備える。基板搬送装置１７は、ウェハＷを保持するウェハ保持機構を備える。また、基板搬送装置１７は、水平方向および鉛直方向への移動ならびに鉛直軸を中心とする旋回が可能であり、ウェハ保持機構を用いて受渡部１４と処理ユニット１６との間でウェハＷの搬送を行う。

【0017】

処理ユニット１６は、基板搬送装置１７によって搬送されるウェハＷに対して所定の基板処理を行う。

【0018】

また、基板処理システム１は、制御装置４を備える。制御装置４は、たとえばコンピュータであり、制御部１８と記憶部１９とを備える。記憶部１９には、基板処理システム１において実行される各種の処理を制御するプログラムが格納される。制御部１８は、記憶部１９に記憶されたプログラムを読み出して実行することによって基板処理システム１の動作を制御する。

【0019】

なお、かかるプログラムは、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体に記録されていたものであって、その記憶媒体から制御装置４の記憶部１９にインストールされたものであってもよい。コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体としては、たとえばハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルディスク（ＭＯ）、メモリカードなどがある。

【0020】

上記のように構成された基板処理システム１では、まず、搬入出ステーション２の基板搬送装置１３が、キャリア載置部１１に載置されたキャリアＣからウェハＷを取り出し、取り出したウェハＷを受渡部１４に載置する。受渡部１４に載置されたウェハＷは、処理ステーション３の基板搬送装置１７によって受渡部１４から取り出されて、処理ユニット１６へ搬入される。

【0021】

処理ユニット１６へ搬入されたウェハＷは、処理ユニット１６によって処理された後、基板搬送装置１７によって処理ユニット１６から搬出されて、受渡部１４に載置される。そして、受渡部１４に載置された処理済のウェハＷは、基板搬送装置１３によってキャリア載置部１１のキャリアＣへ戻される。

【0022】

＜処理ユニットの構成＞
次に、処理ユニット１６の構成について、図２を参照しながら説明する。図２は、処理ユニット１６の具体的な構成例を示す模式図である。図２に示すように、処理ユニット１６は、チャンバ２０と、基板処理部３０と、液供給部４０と、回収カップ５０とを備える。

【0023】

チャンバ２０は、基板処理部３０と、液供給部４０と、回収カップ５０とを収容する。チャンバ２０の天井部には、ＦＦＵ（Fan Filter Unit）２１が設けられる。ＦＦＵ２１は、チャンバ２０内にダウンフローを形成する。

【0024】

基板処理部３０は、保持部３１と、支柱部３２と、駆動部３３とを備え、載置されたウェハＷに液処理を施す。保持部３１は、ウェハＷを水平に保持する。支柱部３２は、鉛直方向に延在する部材であり、基端部が駆動部３３によって回転可能に支持され、先端部において保持部３１を水平に支持する。駆動部３３は、支柱部３２を鉛直軸まわりに回転させる。

【0025】

かかる基板処理部３０は、駆動部３３を用いて支柱部３２を回転させることによって支柱部３２に支持された保持部３１を回転させ、これにより、保持部３１に保持されたウェハＷを回転させる。

【0026】

基板処理部３０が備える保持部３１の上面には、ウェハＷを側面から保持する保持部材３１ａが設けられる。ウェハＷは、かかる保持部材３１ａによって保持部３１の上面からわずかに離間した状態で水平保持される。なお、ウェハＷは、基板処理が行われる表面を上方に向けた状態で保持部３１に保持される。

【0027】

液供給部４０は、ウェハＷに対して処理流体を供給する。液供給部４０は、複数（ここでは２つ）のノズル４１ａ、４１ｂと、かかるノズル４１ａ、４１ｂをそれぞれ水平に支持するアーム４２ａ、４２ｂと、アーム４２ａ、４２ｂをそれぞれ旋回および昇降させる旋回昇降機構４３ａ、４３ｂとを備える。ノズル４１ａは、処理液ノズルの一例である。

【0028】

ノズル４１ａは、バルブ４４ａおよび流量調整器４５ａを介して第１液体供給部４６ａに接続されるとともに、バルブ４４ｂおよび流量調整器４５ｂを介して第２液体供給部４６ｂに接続される。

【0029】

第１液体供給部４６ａから供給される第１の液体Ｌ１（図３参照）は、強酸性または強アルカリ性を有する薬液であり、たとえば、濃硫酸やアンモニアなどである。第２液体供給部４６ｂから供給される第２の液体Ｌ２（図３参照）は、発泡性を有する薬液であり、たとえば、過酸化水素水やＤＩＷ（DeIonized Water：脱イオン水）などである。

【0030】

なお、本開示において「第２の液体Ｌ２は発泡性を有する」とは、第２の液体Ｌ２が単体で発泡する場合に限られず、第２の液体Ｌ２が他の液体（たとえば、第１の液体Ｌ１）と混ざることにより初めて発泡する場合も含まれる。

【0031】

ノズル４１ｂは、バルブ４４ｃおよび流量調整器４５ｃを介してＤＩＷ供給源４６ｃに接続される。ＤＩＷは、たとえばリンス処理に用いられる。なお、リンス処理に用いる処理液はＤＩＷに限られない。

【0032】

ノズル４１ａからは、第１液体供給部４６ａから供給される第１の液体Ｌ１と、第２液体供給部４６ｂから供給される第２の液体Ｌ２とが混ざった混合液Ｍ（図３参照）が吐出される。かかるノズル４１ａの詳細については後述する。ノズル４１ｂからは、ＤＩＷ供給源４６ｃより供給されるＤＩＷが吐出される。

【0033】

回収カップ５０は、保持部３１を取り囲むように配置され、保持部３１の回転によってウェハＷから飛散する処理液を捕集する。回収カップ５０の底部には、排液口５１が形成されており、回収カップ５０によって捕集された処理液は、かかる排液口５１から処理ユニット１６の外部へ排出される。また、回収カップ５０の底部には、ＦＦＵ２１から供給される気体を処理ユニット１６の外部へ排出する排気口５２が形成される。

【0034】

なお、実施形態の処理ユニット１６では、ノズルが２つ設けられる例について示したが、処理ユニット１６に設けられるノズルの数は２つに限られない。

【0035】

＜処理液ノズルの詳細＞
次に、実施形態に係る処理液ノズルの一例であるノズル４１ａの詳細について、図３を参照しながら説明する。図３は、実施形態に係る処理液ノズルの構成を示す図である。

【0036】

図３に示すように、ノズル４１ａは、超音波付与部６０と、第１供給流路７１と、吐出流路７２と、第２供給流路７３とを備える。ノズル４１ａは、第１供給流路７１から供給される第１の液体Ｌ１と第２供給流路７３から供給される第２の液体Ｌ２とを混合して混合液Ｍを生成し、かかる混合液Ｍに超音波Ｓを付与して、吐出口７４からウェハＷに吐出する。

【0037】

ここで、図３に示すように、吐出口７４から吐出される混合液ＭがウェハＷまで途切れることなく吐出されることにより、超音波付与部６０で付与された超音波ＳをウェハＷ上に着液した混合液Ｍまで伝達することができる。

【0038】

すなわち、実施形態に係るノズル４１ａは、ウェハＷを混合液Ｍで洗浄する際に、超音波Ｓによる物理力を利用して洗浄することができる。したがって、実施形態によれば、化学的安定性の高い膜（たとえば、犠牲膜など）がウェハＷに形成されている場合であっても、高い洗浄力でこの化学的安定性の高い膜を除去することができる。

【0039】

次に、ノズル４１ａにおける各部の詳細について説明する。超音波付与部６０は、振動子６１と、振動体６２とを有する。

【0040】

振動子６１は、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）などの圧電セラミックスで形成される。振動子６１は、外部から所与の発振周波数を有する駆動信号が入力されることにより、かかる所与の発信周波数を有する超音波Ｓを発生させる。振動子６１は、たとえば、２００ｋＨｚ以上の比較的高い周波数の超音波Ｓを発生させることができる。

【0041】

振動体６２は、振動子６１に強固に接合される。すなわち、超音波付与部６０では、振動体６２と振動子６１とが一体で振動するように構成されることから、振動体６２は、振動時における負荷としての機能を有する。

【0042】

したがって、実施形態によれば、振動体６２を第１の液体Ｌ１に直接接触させて超音波Ｓを付与することにより、振動子６１を第１の液体Ｌ１に直接接触させて超音波Ｓを付与する場合に比べて、インピーダンスの変動を小さくすることができる。

【0043】

振動体６２は、耐薬品性および耐熱性を有する無機材料で形成される。振動体６２は、たとえば、石英、サファイアなどの鉱物系材料や、アルミナ、チタニア、シリカ、炭化珪素などのセラミック材料などで形成される。

【0044】

第１供給流路７１は、超音波付与部６０の振動体６２に接する位置に第１の液体Ｌ１を供給する。第１供給流路７１は、振動体６２が設けられる吐出流路７２の上流側に接続される。そして、第１供給流路７１は、第１液体供給部４６ａ、バルブ４４ａおよび流量調整器４５ａを介して、第１の液体Ｌ１を吐出流路７２の上流側に供給する。

【0045】

吐出流路７２は、下方に直線状に延びるようにノズル４１ａの内部に形成される。吐出流路７２は、上流側に超音波付与部６０の振動体６２が設けられ、下流側にノズル４１ａの吐出口７４が形成される。そして、吐出流路７２は、超音波付与部６０によって超音波Ｓが付与された第１の液体Ｌ１や、かかる第１の液体Ｌ１を用いて生成される混合液Ｍを吐出口７４に供給する。

【0046】

実施形態では、吐出流路７２が直線状に形成されることから、超音波付与部６０で付与された超音波ＳをウェハＷの表面まで円滑に伝達することができる。

【0047】

第２供給流路７３は、吐出流路７２に第２の液体Ｌ２を供給する。第２供給流路７３は、吐出流路７２の超音波付与部６０よりも下流側に接続される。そして、第２供給流路７３は、第２液体供給部４６ｂ、バルブ４４ｂおよび流量調整器４５ｂを介して、第２の液体Ｌ２を吐出流路７２の超音波付与部６０よりも下流側に供給する。

【0048】

そして、第２供給流路７３から吐出流路７２に第２の液体Ｌ２が供給されることにより、吐出流路７２の内部で第１の液体Ｌ１と第２の液体Ｌ２との混合液Ｍが生成される。そして、実施形態では、第２の液体Ｌ２が発泡性を有することから、少なくとも混合液Ｍには泡Ｂが含まれる。

【0049】

なお、第２の液体Ｌ２として過酸化水素水を用いた場合、第２の液体Ｌ２自体が発泡性を有することから、図３に示すように、混合液Ｍの他に第２の液体Ｌ２にも泡Ｂが含まれる。

【0050】

ここで、実施形態では、第２供給流路７３を超音波付与部６０よりも下流側に接続することにより、泡Ｂが含まれる混合液Ｍを超音波付与部６０よりも下流側で生成することができる。

【0051】

すなわち、実施形態では、泡Ｂが含まれる混合液Ｍを超音波付与部６０から離れた位置で生成することができることから、超音波Ｓによって混合液Ｍ内の泡Ｂがはじけたとしても、かかる泡Ｂがはじける際の衝撃力を振動体６２まで伝達しにくくすることができる。

【0052】

したがって、実施形態によれば、混合液Ｍに付与される超音波Ｓおよび混合液Ｍに含まれる泡Ｂに起因して、ノズル４１ａの内部で振動体６２が破損することを抑制することができる。

【0053】

また、実施形態では、発泡性を有する混合液Ｍが吐出流路７２の下流側だけに位置していることから、洗浄処理が終わって混合液Ｍの吐出が停止された場合に、ノズル４１ａの内部に残る混合液Ｍの量を最小限に抑えることができる。

【0054】

これにより、混合液Ｍの内部で発泡が継続して混合液Ｍの体積が膨張する際に、かかる体積の膨張を最小限に抑えることができる。したがって、実施形態によれば、混合液Ｍの吐出が停止された場合に、かかる混合液Ｍが膨張して吐出口７４から液だれすることを抑制することができる。

【0055】

また、実施形態では、第１の液体Ｌ１が強酸性または強アルカリ性を有し、第２の液体Ｌ２が発泡性を有するとよい。これにより、犠牲膜などの化学的安定性が高い膜がウェハＷに形成されている場合であっても、高い洗浄力でこの化学的安定性が高い膜を除去することができる。

【0056】

また、実施形態では、吐出口７４から吐出される混合液Ｍを除電する除電部（図示せず）をさらに備えるとよい。かかる除電部は、たとえば、ノズル４１ａの本体部や超音波付与部６０の間と、接地電位との間を接続する配線によって構成される。

【0057】

これにより、ウェハＷの帯電やアーキングが問題となる場合において、混合液Ｍで洗浄処理を実施する際にウェハＷの帯電やアーキングの発生を抑制することができる。

【0058】

また、第２供給流路７３の上流側は、バルブ８１を介してドレイン部ＤＲに接続される。なお、かかるバルブ８１およびドレイン部ＤＲは、第２供給流路７３よりも下に位置する。つづいて、かかるバルブ８１を用いた液だれ抑制処理の詳細について、図４および図５を参照しながら説明する。

【0059】

図４および図５は、実施形態に係る処理液ノズルの液だれ抑制処理を説明するための図である。なお、図４は、ノズル４１ａから超音波Ｓが付与された混合液Ｍを吐出して、ウェハＷの洗浄処理を実施している場合を示している。

【0060】

ノズル４１ａを用いてウェハＷの洗浄処理を実施している場合、第１供給流路７１に接続されるバルブ４４ａおよび第２供給流路７３に接続されるバルブ４４ｂはいずれも開状態（なお、以降の図では「Ｏ」と記載する。）である。

【0061】

また、この場合、バルブ８１は閉状態（なお、以降の図では「Ｃ」と記載する。）であり、超音波付与部６０からは超音波Ｓが出力される。これにより、ノズル４１ａの吐出口７４から超音波Ｓが付与された混合液Ｍを吐出することができる。

【0062】

そして、ウェハＷの洗浄処理が終わって混合液Ｍの吐出を終了する場合、制御部１８（図１参照）は、図５に示すように、まず超音波付与部６０による超音波Ｓの出力を停止する（ステップＳ０１）。次に、制御部１８は、バルブ４４ａを閉状態にして、吐出流路７２への第１の液体Ｌ１の供給を停止する（ステップＳ０２）。

【0063】

このように、超音波Ｓの出力を停止した後に第１の液体Ｌ１の供給を停止することにより、超音波付与部６０が超音波Ｓを空だきすることを抑制することができる。したがって、実施形態によれば、かかる空だきによって超音波付与部６０が破損することを抑制することができる。

【0064】

次に、制御部１８は、バルブ４４ｂを閉状態にして、吐出流路７２への第２の液体Ｌ２の供給を停止する（ステップＳ０３）。なお、かかるステップＳ０３は、上述のステップＳ０２と同時に実施してもよい。

【0065】

そして、制御部１８は、バルブ８１を開状態にして、第２供給流路７３に残る第２の液体Ｌ２をドレイン部ＤＲに排出する（ステップＳ０４）。これにより、吐出口７４の近傍に残る混合液Ｍを吐出流路７２の上流側に戻すことができる。

【0066】

ここまで説明した処理によって、実施形態では、吐出口７４の近傍に残る混合液Ｍが外部に液だれすることを抑制することができる。

【0067】

なお、ウェハＷの洗浄処理をふたたび開始する際には、第１供給流路７１から第１の液体Ｌ１が吐出流路７２に供給された後に、超音波付与部６０から超音波Ｓを出力するとよい。これにより、超音波付与部６０が超音波Ｓを空だきすることを抑制することができることから、かかる空だきによって超音波付与部６０が破損することを抑制することができる。

【0068】

また、図４および図５の例では、第２供給流路７３よりも下方に設けられるバルブ８１を用いて、自重により第２供給流路７３に残る第２の液体Ｌ２をドレイン部ＤＲに排出する例について示した。しかしながら、実施形態では、第２供給流路７３に残る第２の液体Ｌ２を強制的にドレイン部ＤＲに排出してもよい。

【0069】

たとえば、バルブ８１と第２供給流路７３との間にアスピレータやイジェクタなどを追加して、かかるアスピレータやイジェクタなどを動作させることにより、第２供給流路７３に残る第２の液体Ｌ２をドレイン部ＤＲに強制的に排出することができる。

【0070】

つづいて、ノズル４１ａにおける各部の好適な寸法について、図６を参照しながら説明する。図６は、実施形態に係る処理液ノズルの構成を示す図である。

【0071】

以降の説明では、図６に示すように、第１供給流路７１の内径をＤａとし、吐出流路７２の内径をＤｂとし、第２供給流路７３の内径をＤｃとし、吐出口７４の口径をＤｄとする。また、吐出流路７２において、第１供給流路７１との接続部から第２供給流路７３との接続部までの長さをＬａとし、第２供給流路７３との接続部から吐出口７４までの長さをＬｂとする。

【0072】

実施形態では、第１供給流路７１との接続部から第２供給流路７３との接続部までの長さＬａが、吐出口７４の口径Ｄｄ以上の長さであるとよい。これにより、第２の液体Ｌ２や混合液Ｍに含まれる泡Ｂが、振動体６２の近傍まで逆流することを抑制することができる。

【0073】

したがって、実施形態によれば、泡Ｂに起因してノズル４１ａの内部で振動体６２が破損することをさらに抑制することができる。なお、吐出口７４の口径Ｄｄ自体は、特に限定されることはなく、ウェハＷの洗浄処理に必要となる混合液Ｍの吐出流量に合わせて適宜設定することができる。

【0074】

また、第１供給流路７１の内径Ｄａや第２供給流路７３の内径Ｄｃも特に限定されることはなく、ウェハＷの洗浄処理に必要となる第１の液体Ｌ１および第２の液体Ｌ２の供給流量に合わせて適宜設定することができる。

【0075】

たとえば、第１の液体Ｌ１と第２の液体Ｌ２との混合比が２：１である場合、内径Ｄａと内径Ｄｃとの比を２：１に設定してもよく、内径Ｄａと内径Ｄｃとを同じ値に設定してもよい。

【0076】

また、実施形態では、第２供給流路７３との接続部から吐出口７４までの長さＬｂが、吐出口７４の口径Ｄｄ以上の長さであるとよい。これにより、第１の液体Ｌ１と第２の液体Ｌ２とを混合するために十分な流路の長さを確保することができる。

【0077】

また、実施形態では、第１の液体Ｌ１の粘度が第２の液体Ｌ２の粘度よりも大きい場合、第２供給流路７３との接続部から吐出口７４までの長さＬｂが、第１供給流路７１との接続部から第２供給流路７３との接続部までの長さＬａよりも長いとよい。

【0078】

このように、第２の液体Ｌ２が低粘度である場合に、長さＬｂの値を大きく設定することにより、吐出口７４近傍における混合液Ｍが十分な表面張力を確保することができる。したがって、実施形態によれば、混合液Ｍが吐出口７４から液だれすることを抑制することができる。なお、第２の液体Ｌ２が高粘度である場合には、長さＬｂの値を小さく設定してもよい。

【0079】

また、実施形態では、第１の液体Ｌ１の流量が第２の液体Ｌ２の流量よりも小さい場合、第１供給流路７１との接続部から第２供給流路７３との接続部までの長さＬａが、第２供給流路７３との接続部から吐出口７４までの長さＬｂよりも長いとよい。

【0080】

このように、第２の液体Ｌ２の流量よりも第１の液体Ｌ１の流量のほうが小さい場合に、長さＬａの値を大きく設定することにより、第２の液体Ｌ２が第１供給流路７１まで逆流することを抑制することができる。

【0081】

なお、第２の液体Ｌ２の流量よりも第１の液体Ｌ１の流量のほうが大きい場合には、第２の液体Ｌ２が第１供給流路７１まで逆流する可能性は小さい。

【0082】

また、実施形態では、第１の液体Ｌ１の供給圧力が、第２の液体Ｌ２の供給圧力よりも大きいとよい。これにより、第１供給流路７１との接続部から第２供給流路７３との接続部までの長さＬａが短く設定されている場合でも、第２の液体Ｌ２が第１供給流路７１まで逆流することを抑制することができる。

【0083】

また、実施形態では、第１の液体Ｌ１と第２の液体Ｌ２とを混合すると反応熱が発生する場合、第１供給流路７１との接続部から第２供給流路７３との接続部までの長さＬａが、第２供給流路７３との接続部から吐出口７４までの長さＬｂよりも長いとよい。

【0084】

このように、第１の液体Ｌ１と第２の液体Ｌ２とを混合すると反応熱が発生する場合、長さＬａの値を大きく設定することにより、混合液Ｍで生じた反応熱が振動体６２に伝わることを抑制することができる。

【0085】

したがって、実施形態によれば、混合液Ｍで生じる反応熱に起因して、振動体６２と振動子６１との接合面などにダメージが加わることを抑制することができる。

【0086】

なお、実施形態では、振動体６２と直接接触する第１の液体Ｌ１の温度自体も低温（たとえば、室温以下）のほうがよい。これにより、振動体６２と振動子６１との接合面などにダメージが加わることを抑制することができる。

【0087】

また、実施形態では、吐出流路７２の内径Ｄｂが、吐出口７４の口径Ｄｄと等しいとよい。これにより、吐出流路７２を流れる第１の液体Ｌ１や混合液Ｍの圧損を最小限にすることができることから、混合液Ｍを効率よく吐出することができる。

【0088】

なお、吐出流路７２の内径Ｄｂは、吐出口７４の口径Ｄｄと等しい場合に限られない。図７は、実施形態の変形例に係る処理液ノズルの構成を示す図である。図７に示すように、この変形例では、吐出流路７２における上流側の内径Ｄｂ１が吐出口７４の口径Ｄｄよりも大きい。すなわち、この変形例では、吐出流路７２における上流側の内径Ｄｂ１が、吐出口７４に繋がる下流側の内径Ｄｂ２よりも大きい。

【0089】

これにより、ウェハＷの洗浄処理に必要となる混合液Ｍ（図３参照）の吐出流量に合わせて、吐出口７４の口径Ｄｄを適宜設定することができるとともに、かかる口径Ｄｄよりも大きなサイズの振動体６２を吐出流路７２の上流側に設置することができる。

【0090】

したがって、変形例によれば、さらに高出力の超音波Ｓ（図３参照）を混合液Ｍに付与することができることから、さらに高い洗浄力でウェハＷを洗浄することができる。

【0091】

また、変形例では、吐出流路７２において内径がＤｂからＤｃに変化する部位に、テーパ７２ａを設けるとよい。これにより、振動体６２から伝達される超音波Ｓが吐出流路７２の内壁に当たって、振動体６２に直接跳ね返ることを抑制することができる。

【0092】

また、ここまで説明した実施形態では、２種類の液体を混合して混合液Ｍを生成する例について示したが、３種類以上の液体を混合して混合液Ｍを生成してもよい。たとえば、第１の液体Ｌ１としてアンモニアを用い、第２の液体Ｌ２として過酸化水素水を用い、第３の液体としてＤＩＷを用いて混合液Ｍを生成してもよい。

【0093】

そして、第３の液体をさらに混合して混合液Ｍを生成する場合、かかる第３の液体を供給する第３供給流路は、第１供給流路７１に接続されるか、または吐出流路７２における第２供給流路７３との接続部よりも上流側に接続されるとよい。

【0094】

また、図３の例では、吐出流路６２を略鉛直に向けてウェハＷに混合液Ｍを吐出する例について示したが、吐出流路６２を斜めに向けてウェハＷに混合液を吐出してもよい。これにより、ウェハＷ上で跳ね返った混合液Ｍがノズル４１ａに付着し、ノズル４１ａが汚染されることを抑制することができる。

【0095】

さらにこの場合、制御部１８は、ノズル４１ａの位置を制御して、ウェハＷの洗浄処理の前半部分でウェハＷの回転方向に向かい合う向きに混合液Ｍを吐出するとともに、洗浄処理の後半部分ではウェハＷの回転方向に沿う向きに混合液Ｍを吐出するとよい。

【0096】

これにより、洗浄処理の前半部分では、ウェハＷ上での超音波Ｓの滞在時間をさらに延ばすことができることから、化学的安定性が高い膜を効率よく除去することができる。また、洗浄処理の後半部分では、ウェハＷ上での超音波Ｓの滞在時間を短くすることができることから、膜が剥離したウェハＷの表面へのダメージを抑制することができる。

【0097】

＜液だれ抑制機構の詳細＞
つづいて、実施形態に係る各種液だれ抑制機構の詳細について、図８～図１０を参照しながら説明する。図８は、実施形態に係るダミーディスペンスバス８２の構成を示す図である。以下に説明するダミーディスペンスバス８２は、液だれ抑制機構の一例である。

【0098】

ダミーディスペンスバス８２は、処理ユニット１６（図２参照）におけるチャンバ２０（図２）の内部に設けられ、ノズル４１ａの待機位置の下方に配置される。ダミーディスペンスバス８２は、ノズル４１ａに接続される各流路内の気泡や異物などの排除を目的としたダミーディスペンス処理の際に、ノズル４１ａから吐出される混合液Ｍを受け入れ、受け入れた混合液Ｍをドレイン部ＤＲに排出する。

【0099】

また、実施形態に係るダミーディスペンスバス８２は、ノズル４１ａから吐出される混合液Ｍを受け入れる機能に加えて、ノズル４１ａの吐出口７４に付着する混合液Ｍの液滴を吸引する吸引ノズル８３を備える。

【0100】

そして、かかる吸引ノズル８３を動作させて、ノズル４１ａの吐出口７４に付着する混合液Ｍの液滴を吸引することにより、混合液Ｍが吐出口７４から液だれすることを抑制することができる。

【0101】

また、制御部１８は、ウェハＷを基板処理部３０で洗浄処理する前に、ダミーディスペンスバス８２で待機するノズル４１ａの吐出口７４に付着する混合液Ｍを吸引ノズル８３で吸引するとよい。

【0102】

これにより、洗浄処理される前のウェハＷの上方にノズル４１ａを移動させる際に、誤ってウェハＷ上に混合液Ｍが液だれすることを抑制することができる。

【0103】

なお、図８の例では、吸引ノズル８３がダミーディスペンスバス８２に設けられる例について示したが、吸引ノズル８３が設けられる箇所はダミーディスペンスバス８２に限られない。図９は、実施形態の他の変形例に係る処理液ノズルの構成を示す図である。

【0104】

図９に示すように、ノズル４１ａの吐出口７４近傍に吸引口が設けられるように、上述の吸引ノズル８３をアーム４２ａに設けてもよい。これにより、ノズル４１ａが待機位置に待機していない状態であっても、混合液Ｍが吐出口７４から液だれすることを抑制することができる。

【0105】

たとえば、図９の例では、洗浄処理が終わってノズル４１ａが待機位置に戻る際に吸引ノズル８３を動作させて、ノズル４１ａの吐出口７４に付着する混合液Ｍの液滴を吸引するとよい。

【0106】

図１０は、実施形態の変形例に係るダミーディスペンスバス８２の構成を示す図である。図１０に示すように、変形例に係るダミーディスペンスバス８２は、ノズル４１ａから吐出される混合液Ｍを受け入れる機能に加えて、ノズル４１ａの吐出口７４に付着する混合液Ｍの液滴をエアブローするエアブロー部８４を備える。

【0107】

そして、かかる吸引ノズル８３を動作させて、ノズル４１ａの吐出口７４に付着する混合液Ｍの液滴をエアブローすることにより、混合液Ｍが吐出口７４から液だれすることを抑制することができる。

【0108】

また、制御部１８は、ウェハＷを基板処理部３０で洗浄処理する前に、ダミーディスペンスバス８２で待機するノズル４１ａの吐出口７４に付着する混合液Ｍをエアブロー部８４でエアブローするとよい。

【0109】

これにより、洗浄処理される前のウェハＷの上方にノズル４１ａを移動させる際に、誤ってウェハＷ上に混合液Ｍが液だれすることを抑制することができる。なお、エアブロー部８４でエアブローされた混合液Ｍの液滴は、ダミーディスペンスバス８２で受け止められ、ドレイン部ＤＲに排出される。

【0110】

実施形態に係る処理液ノズル（ノズル４１ａ）は、超音波付与部６０と、第１供給流路７１と、吐出流路７２と、第２供給流路７３とを備える。超音波付与部６０は、超音波Ｓを発生させる振動子６１と、振動子６１に接合される振動体６２とを有する。第１供給流路７１は、超音波付与部６０の振動体６２に接する位置に第１の液体Ｌ１を供給する。吐出流路７２は、超音波付与部６０によって超音波Ｓが付与された第１の液体Ｌ１を吐出口７４に供給する。第２供給流路７３は、吐出流路７２の超音波付与部６０よりも下流側に接続され、吐出流路７２に第２の液体Ｌ２を供給する。これにより、混合液Ｍに付与される超音波Ｓおよび混合液Ｍに含まれる泡Ｂに起因して、ノズル４１ａの内部で振動体６２が破損することを抑制することができる。

【0111】

また、実施形態に係る処理液ノズル（ノズル４１ａ）において、第１の液体Ｌ１は、強酸性または強アルカリ性を有し、第２の液体Ｌ２は、発泡性を有する。これにより、犠牲膜などの化学的安定性の高い膜がウェハＷに形成されている場合であっても、高い洗浄力でこの化学的安定性の高い膜を除去することができる。

【0112】

また、実施形態に係る処理液ノズル（ノズル４１ａ）において、吐出流路７２において、第１供給流路７１との接続部から第２供給流路７３との接続部までの長さＬａは、吐出口７４の口径Ｄｄ以上の長さである。これにより、泡Ｂに起因してノズル４１ａの内部で振動体６２が破損することをさらに抑制することができる。

【0113】

また、実施形態に係る処理液ノズル（ノズル４１ａ）において、吐出流路７２において、第２供給流路７３との接続部から吐出口７４までの長さＬｂは、吐出口７４の口径Ｄｄ以上の長さである。これにより、第１の液体Ｌ１と第２の液体Ｌ２とを混合するために十分な流路の長さを確保することができる。

【0114】

また、実施形態に係る処理液ノズル（ノズル４１ａ）において、吐出流路７２の内径Ｄｂは、吐出口７４の口径Ｄｄと等しい。これにより、吐出流路７２を流れる第１の液体Ｌ１や混合液Ｍの圧損を最小限にすることができることから、混合液Ｍを効率よく吐出することができる。

【0115】

また、実施形態に係る処理液ノズル（ノズル４１ａ）において、吐出流路７２における上流側の内径Ｄｂ１は、吐出口７４の口径Ｄｄよりも大きい。これにより、さらに高出力の超音波Ｓを混合液Ｍに付与することができることから、さらに高い洗浄力でウェハＷを洗浄することができる。

【0116】

また、実施形態に係る処理液ノズル（ノズル４１ａ）において、第１の液体Ｌ１の粘度が第２の液体Ｌ２の粘度よりも大きい場合、長さＬｂは長さＬａよりも長い。かかる長さＬｂは、吐出流路７２における第２供給流路７３との接続部から吐出口７４までの長さであり、長さＬａは、吐出流路７２における第１供給流路７１との接続部から第２供給流路７３との接続部までの長さである。これにより、混合液Ｍが吐出口７４から液だれすることを抑制することができる。

【0117】

また、実施形態に係る処理液ノズル（ノズル４１ａ）において、第１の液体Ｌ１の流量が第２の液体Ｌ２の流量よりも小さい場合、長さＬａは長さＬｂよりも長い。これにより、第２の液体Ｌ２が第１供給流路７１まで逆流することを抑制することができる。

【0118】

また、実施形態に係る処理液ノズル（ノズル４１ａ）において、第１の液体Ｌ１の供給圧力は、第２の液体Ｌ２の供給圧力よりも大きい。これにより、第１供給流路７１との接続部から第２供給流路７３との接続部までの長さＬａが短く設定されている場合でも、第２の液体Ｌ２が第１供給流路７１まで逆流することを抑制することができる。

【0119】

また、実施形態に係る処理液ノズル（ノズル４１ａ）において、第１の液体Ｌ１と第２の液体Ｌ２とを混合すると反応熱が発生する場合、長さＬａは長さＬｂよりも長い。これにより、混合液Ｍで生じる反応熱に起因して、振動体６２と振動子６１との接合面などにダメージが加わることを抑制することができる。

【0120】

また、実施形態に係る処理液ノズル（ノズル４１ａ）は、第１供給流路７１、または吐出流路７２における第２供給流路７３との接続部よりも上流側に接続され、第３の液体を供給する第３供給流路をさらに備える。これにより、３種類の液体を混合した混合液Ｍで洗浄処理を実施することができる。

【0121】

また、実施形態に係る処理液ノズル（ノズル４１ａ）は、吐出口７４から吐出される混合液Ｍを除電する除電部をさらに備える。これにより、ウェハＷの帯電やアーキングが問題となる場合において、混合液Ｍで洗浄処理を実施する際にウェハＷの帯電やアーキングの発生を抑制することができる。

【0122】

実施形態に係る洗浄装置（基板処理システム１）は、上記に記載の処理液ノズル（ノズル４１ａ）と、基板（ウェハＷ）を保持して回転させる基板処理部３０とを備える。これにより、ノズル４１ａの内部で振動体６２の破損が抑制された洗浄装置を実現することができる。

【0123】

また、実施形態に係る洗浄装置（基板処理システム１）は、処理液ノズル（ノズル４１ａ）の待機位置に設けられるダミーディスペンスバス８２をさらに備える。そして、ダミーディスペンスバス８２は、吐出口７４に付着する液体（混合液Ｍ）を吸引する吸引ノズル８３を有する。これにより、混合液Ｍが吐出口７４から液だれすることを抑制することができる。

【0124】

また、実施形態に係る洗浄装置（基板処理システム１）は、各部を制御する制御部１８をさらに備える。そして、制御部１８は、基板（ウェハＷ）を基板処理部３０で処理する前に、ダミーディスペンスバス８２で待機する処理液ノズル（ノズル４１ａ）の吐出口７４に付着する液体（混合液Ｍ）を吸引ノズル８３で吸引する。これにより、洗浄処理される前のウェハＷの上方にノズル４１ａを移動させる際に、誤ってウェハＷ上に混合液Ｍが液だれすることを抑制することができる。

【0125】

また、実施形態に係る洗浄装置（基板処理システム１）は、処理液ノズル（ノズル４１ａ）の待機位置に設けられるダミーディスペンスバス８２をさらに備える。そして、ダミーディスペンスバス８２は、吐出口７４に付着する液体（混合液Ｍ）をエアブローするエアブロー部８４を有する。これにより、混合液Ｍが吐出口７４から液だれすることを抑制することができる。

【0126】

また、実施形態に係る洗浄装置（基板処理システム１）は、各部を制御する制御部１８をさらに備える。そして、制御部１８は、基板（ウェハＷ）を基板処理部３０で処理する前に、ダミーディスペンスバス８２で待機する処理液ノズル（ノズル４１ａ）の吐出口７４に付着する液体（混合液Ｍ）をエアブロー部８４でエアブローする。これにより、洗浄処理される前のウェハＷの上方にノズル４１ａを移動させる際に、誤ってウェハＷ上に混合液Ｍが液だれすることを抑制することができる。

【0127】

以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。たとえば、上記の実施形態では、ウェハＷの洗浄処理にノズル４１ａを適用した例について示したが、ノズル４１ａが適用される処理はウェハＷの洗浄処理に限られず、各種の液処理にノズル４１ａを適用することができる。

【0128】

今回開示された実施形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。実に、上記した実施形態は多様な形態で具現され得る。また、上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。

【符号の説明】

【0129】

Ｗ ウェハ
１ 基板処理システム（洗浄装置の一例）
１６ 処理ユニット
１８ 制御部
３０ 基板処理部
４１ａ ノズル（処理液ノズルの一例）
６０ 超音波付与部
６１ 振動子
６２ 振動体
７１ 第１供給流路
７２ 吐出流路
７３ 第２供給流路
７４ 吐出口
８２ ダミーディスペンスバス
８３ 吸引ノズル
８４ エアブロー部
Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃ 内径
Ｄｄ 口径
Ｌ１ 第１の液体
Ｌ２ 第２の液体
Ｌａ、Ｌｂ 長さ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】