JP2004014642A

JP2004014642A - 洗浄方法、洗浄装置

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Publication number: JP2004014642A
Application number: JP2002163367A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Mori; 森　宏幸; Takayuki Nibuya; 丹生谷　貴行
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2002-06-04
Filing date: 2002-06-04
Publication date: 2004-01-15
Anticipated expiration: 2022-06-04
Also published as: JP4037179B2

Abstract

【課題】洗浄対象を効率的に洗浄できる洗浄装置、洗浄方法を提供する。
【解決手段】多孔質材料を少なくとも一部に含む洗浄対象が設置された洗浄室内に流体を導入した後、流体を加圧および減圧する。
多孔質材料は、その孔を通じて汚染物質が多孔質材料の内部に侵入することから、汚染物質の除去が困難である。多孔質材料の洗浄に際して洗浄に用いる流体を加圧および減圧することで、汚染物質を効率よく除去することが可能となる。加圧することで流体が多孔質材料の内部に浸透し、減圧することで多孔質材料の内部から流体が戻される。減圧の際に汚染物質が流体と共に多孔質材料内部から放出される。この結果、多孔質材料からの汚染物質の除去が効果的に行われる。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板等の洗浄を行う洗浄方法および洗浄装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウエハ等の基板を洗浄する洗浄装置が用いられている。洗浄室内に基板を保持して洗浄流体を高速で流入することにより、基板上の汚染物質（例えば、有機物、金属不純物、パーティクル、自然酸化膜）が除去される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、基板から汚染物質が除去しにくい場合がある。例えば、多孔質材料を含む基板では、孔を通じて汚染物質が基板内部に浸透するため汚染物質の除去が困難である。このような多孔質材料の一例として、有機材料（例えば、ＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン））を含む溶液を塗布し、ゾル−ゲル法等により硬化して形成されたポーラス材料が挙げられる。このポーラス材料をドライエッチング等すると、エッチングガス等に含まれる弗素が微細なポーラス内に残留しがちである。残留した弗素は、基板にメッキを施したときに、メッキ層にボイド（空孔）等の不具合を生じる要因となる可能性がある。このように汚染物質の除去が困難な場合においても、汚染物質を効果的に除去できる洗浄装置が望まれている。
また、洗浄において洗浄の均一性が要求される。例えば、基板の場所（例えば、表裏）によって洗浄液の流速が異なると、基板の洗浄にムラが生じて汚染物質が部分的に除去されない場合が生じ得る。このように基板全体をムラなく均一に洗浄できる洗浄装置が望まれている。
本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、基板等の洗浄対象を効率的に洗浄できる洗浄装置、洗浄方法を提供することを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
（１）上記目的を達成するために本発明に係る洗浄方法は、多孔質材料を少なくとも一部に含む洗浄対象が設置された洗浄室内に流体を導入する導入ステップと、前記洗浄室内に導入された前記流体を加圧する加圧ステップと、前記加圧ステップで加圧された前記流体を減圧する減圧ステップと、を具備することを特徴とする。
多孔質材料は、その孔を通じて汚染物質が多孔質材料の内部に侵入することから、汚染物質の除去が困難である。多孔質材料の洗浄に際して洗浄に用いる流体を加圧および減圧することで、汚染物質を効率よく除去することが可能となる。加圧することで流体が多孔質材料の内部に浸透し、減圧することで多孔質材料の内部から流体が戻される。減圧の際に汚染物質が流体と共に多孔質材料内部から放出される。この結果、多孔質材料からの汚染物質の除去が効果的に行われる。
多孔質材料は、複数の微細な孔（０．１μｍ程度以下）が形成された材料一般が含まれ、その一例として有機材料（例えば、ＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン））を含む溶液を塗布し、ゾル−ゲル法等により硬化して形成されたポーラス材料が挙げられる。ゾル−ゲル法以外に、シルク法、スピードフィルム法、フォックス法等の手法を用いてもポーラス材料を形成できる。
なお、ここでいう「流体」には、洗浄対象から汚染物質自体を直接的に除去することを目的とする洗浄用の流体の他に、洗浄対象から洗浄用の流体を除去することを目的とするいわゆるリンス用の流体の双方が含まれ、本発明全般において単に「流体」としたときにはこのように解釈されるものとする。
【０００５】
（２）本発明に係る洗浄方法は、洗浄室内に、第１の経路を通じて流体を流入させ、第２の経路を通じて該流体を流出させる流入・流出ステップと、前記第１の経路を通じて前記洗浄室内に流体が流入している状態で前記第２の経路を通じた該洗浄室内からの流体の流出を停止することによって、該洗浄室内における流体の圧力を増加する加圧工程と、を具備することを特徴とする洗浄方法。
洗浄室内に流体が流入している状態で洗浄室内からの流体の流出を停止することで、洗浄室内に急激な圧力変動を起こさせることができる。この急激な圧力変動により洗浄対象を効果的に洗浄することができる。
【０００６】
（３）本発明に係る洗浄装置は、洗浄対象を設置する洗浄室と、前記洗浄室内に流体を流入させる流入経路と、前記洗浄室内から流体を流出させる流出経路と、前記洗浄室内に前記流入経路から流体を流入し、かつ前記流出経路から流体が流出した状態において、前記流出経路を閉鎖する流出経路閉鎖手段と、を具備することを特徴とする。
流出経路閉鎖手段を用いて、洗浄室内に流入経路から流体が流入し、かつ流出経路から流体が流出した状態において、流出経路を閉鎖して流体の流出を停止することで、洗浄室内に急激な圧力変動を起こさせることができる。この急激な圧力変動により洗浄対象を効果的に洗浄することができる。
【０００７】
（４）本発明に係る洗浄装置は、流体が流通する対向する２つの面と、前記２つの面の間に基板を保持する基板保持部と、前記基板保持部に保持された基板の前記流体が流入する側の側部に近接して設けられ、かつ該流入する流体を前記基板の表裏に対応するように分割する流体分割部と、を具備することを特徴とする。
基板より上流側に、基板の表裏に対応するように流入する流体を分割する流体分割部が設けられている。基板の表裏は予め分割された流体でそれぞれ洗浄されるので、基板の洗浄の均一性を向上することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は本発明に係る洗浄システム１００を表すブロック図である。本図に示すように、洗浄システム１００は洗浄装置１０、流体貯留槽３０、待機循環系４４、洗浄流体循環路５１（供給路４６、還流路４７）、回収路８０、リンス流体供給系５４、乾燥流体供給系５８等から構成される。
【０００９】
洗浄装置１０は、半導体ウエハＷ（以下、「ウエハＷ」という）等の洗浄対象を内部に保持し、洗浄流体３２等による洗浄を行う装置である。流体貯留槽３０は、ウエハＷを洗浄するための洗浄流体３２を貯留する貯留槽である。待機循環系４４は、流体貯留槽３０内の洗浄流体３２を一定状態に保つために洗浄流体３２を循環させる循環路である。供給路４６および還流路４７はそれぞれ、流体貯留槽３０から洗浄装置１０に洗浄流体３２を供給、還流する供給路および還流路であり、併せて洗浄流体循環路５１を構成する。回収路８０は、洗浄装置１０内の洗浄流体３２を流体貯留槽３０に回収するための回収路である。リンス流体供給系５４は、洗浄装置１０にウエハＷをリンス処理するためのリンス流体を供給する供給路である。乾燥流体供給系５８は、洗浄装置１０に乾燥流体を供給する供給路である。
【００１０】
なお、ここでいう洗浄処理は、洗浄対象から汚染物質を除去する処理一般をいい、例えば、ウエハＷにドライエッチングを施した後、またはドライエッチング後さらにアッシングを施した後に、不要となるマスクであるレジストやエッチング残滓を除去するのに用いることができる。また、ウエハ膜付け処理の前等に行なわれる通常の前洗浄処理等にも用いることができる。
【００１１】
洗浄流体３２としては、酸化剤、キレート剤およびフッ素化合物、必要に応じて有機溶剤を含有する洗浄剤を用いる。例えば、アンモニア（ＮＨ_３）と過酸化水素水（Ｈ_２Ｏ_２）の混合物、或いは塩化水素（ＨＣｌ）と過酸化水素水との混合物を用いることができ、レジスト除去には例えば濃硫酸と過酸化水素水との混合物を用いることができる。他に、希フッ酸（ＨＦ，Ｈ_２Ｏ）、バッファードフッ酸（ＨＦ，ＮＨ_４Ｆ，Ｈ_２Ｏ）、硫酸過水（Ｈ_２ＳＯ_４，Ｈ_２Ｏ_３，Ｈ_２Ｏ）や、ＣＯ_２などの超臨界流体等も用いることができる。洗浄後のリンス流体として、例えば、超純水を用いることができる。
【００１２】
以下に、洗浄システム１００を洗浄装置１０等に区分して詳細に説明する。
Ａ．洗浄装置１０
図２、３はそれぞれ、洗浄装置１０を表す正面図、および側断面図である。
洗浄装置１０は、洗浄処理容器１２と、洗浄処理容器１２の両端に接続された導入部１４および排出部１６を有する。導入部１４には、バッファ部１８が接続されている。バッファ部１８には１本の配管が分岐した導入配管２０が、導入配管２０には流体配管２６が接続されている。流体配管２６および排出部１６はそれぞれ供給路４６および還流路４７に接続されている。
ここで、洗浄処理容器１２、導入部１４および排出部１６、ならびに、バッファ部１８および導入配管２０は、例えば、ステンレス、あるいはテフロン（ポリ四ふっ化エチレンの登録商標）材料により形成されている。
【００１３】
洗浄装置１０は、縦型であり、導入部１４より導入された洗浄流体３２が洗浄装置１０の内部を上向きに流れ、排出部１６より流出するように構成されている。洗浄装置１０は、大気への開放箇所を有しない密閉系に構成されている。
なお、例えば、超臨界条件で洗浄する等の場合には、洗浄装置１０を横置き形として、洗浄流体３２を横方向に流通させてもよい。
【００１４】
洗浄処理容器１２は、図３中Ｘ方向の厚みＴ１、言いかえれば、２つの主面１２ａ、１２ｂの間の間隙の薄い扁平な直方体状に形成されている。
洗浄処理容器１２の寸法は、洗浄されるウエハＷの寸法に応じて設定される。例えば、洗浄されるウエハＷの寸法（径）が８インチ（２００ｍｍ）のとき、洗浄処理容器１２は、その内部空間Ｓの寸法（以下、各部材について、内部空間寸法を単に寸法という。）として、厚みＴ１が、例えば、５ｍｍ程度、長さＬ１および幅Ｗ１がそれぞれ、例えば、２３０ｍｍ程度に形成される。
【００１５】
ここで、上記した厚みＴ１は、搬送および処理中に自重でウエハＷが撓む等して主面１２ａ、１２ｂに当たらない程度、また、ウエハＷの両面に洗浄流体３２を流すのに必要な程度の寸法であり、具体的には、ウエハＷの厚みの３倍程度以下に設定することができる。
但し、厚みＴ１は、これに限定することなく、ウエハＷの厚みの略１．５〜３００倍程度とすることができる。言いかえれば、洗浄流体３２の流れ方向に対して直角に切断したときの洗浄処理容器１２の内部断面積をウエハＷの直径位置における断面積の１．５〜３００倍程度とすることができる。
【００１６】
洗浄処理容器１２は、Ｘ方向に対向する２つの主面１２ａ、１２ｂのいずれか一方が装置から着脱可能あるいは開閉可能に設けられている（図示せず。）。その結果、図示しないウエハ搬送装置を用いてウエハＷを洗浄処理容器１２内に搬入することができる。
洗浄処理容器１２の主面１２ｂには、ウエハＷを保持するための保持具（以下、単に保持具という。）２４ａ〜２４ｃが取り付けられている。
【００１７】
また、導入部１４側から流入する洗浄流体３２をウエハＷの表裏それぞれに対応して２つに分割する流体分割部として機能する流体分割板２５が設置されている。流体分割板２５は、その両側面が洗浄処理容器１２の内側壁に固定されている。但し、流体分割板２５を主面１２ｂと治具等により接続することによって、流体分割板２５を洗浄処理容器１２に対して固定しても差し支えない。
流体分割板２５は、ウエハＷの導入部１４側の側部に対応して配置される。流体分割板２５は略平板形状であり、その幅が内部空間Ｓの幅Ｗ１にほぼ対応し、かつウエハＷと対応する辺がウエハＷの外形に対応するように形成されている。流体分割板２５は洗浄処理容器１２の導入部１４側のＸ方向中央に沿って固定されていることから、導入部１４側から流入する洗浄流体３２を互いに流速が等しくなるように２つに分割する。分割された洗浄流体３２はウエハＷの表裏上をそれぞれ流れる。この結果、ウエハＷの表裏双方における洗浄の均一性が向上する。
【００１８】
図４は、洗浄装置１０内における洗浄流体３２の流れを表す断面図である。図４（Ａ）が流体分割板２５がある場合で、（Ｂ）、（Ｃ）が流体分割板２５がない場合である。
（Ａ）ではウエハＷの手前で流体分割板２５により洗浄流体３２が流速の等しい２つの洗浄流体３２に分離され、そのそれぞれがウエハＷの表裏を流れる。このように、洗浄流体３２はウエハＷの表裏双方で均一な流速で流れていため、ウエハＷの表裏双方で洗浄の均一性が確保される。
（Ｂ）、（Ｃ）は、流体分割板２５がなく、かつウエハＷがＸ方向中心からずれた例（（Ｂ））、あるいは主面１２ａ，１２ｂに対して傾いて設置された例（（Ｃ））である。その結果、ウエハＷの表面上を流れる洗浄流体３２の流速が不均一になっている。（Ｂ）ではウエハＷと主面１２ａ，１２ｂ間の距離がウエハＷの表裏で異なっていることから、ウエハＷの表裏で洗浄流体３２の流速が異なっている。（Ｃ）ではウエハＷと主面１２ａ，１２ｂ間の距離が場所によって異なっていることから、ウエハＷの場所によって流速が不均一になっている。いずれにしろ、ウエハＷ上での流速の不均一が生じ、洗浄に不均一性が生じ易くなっている。
ウエハＷをその表裏双方が主面１２ａ，１２ｂから等距離になるようにすれば（ウエハＷが主面１２ａ，１２ｂの中央に設置すれば）、ウエハＷの表面上で洗浄流体３２の流速の不均一性は生じにくいが、ウエハＷを交換する毎にウエハＷを正確に設置するのは必ずしも容易ではない。
【００１９】
流体分割板２５はウエハＷの設置如何に拘わらず常にその表裏が主面１２ａ，１２ｂから等距離になるように設置されており、ウエハＷの手前で洗浄流体３２がほぼ流速の等しい流体に２分されている。従い、流体分割板２５が無いときに比べて、ウエハＷの設置状況が洗浄流体３２の流速に影響を与えにくくなっている。
以上に示すように、流体分割板２５を設置することで、ウエハＷ上の洗浄流体３２の流速分布が均一化され、ウエハＷの洗浄の均一性が向上する。
【００２０】
導入部１４は、図２、３中、下方から上方（Ｚ正方向）に向けて末広がりで、Ｘ方向に扁平な形状に形成されている。すなわち、導入部１４の入口側（整流側流入口）１４ａの寸法が、例えば、厚みＴ２が約１０ｍｍ程度、幅Ｗ２が約１６０ｍｍ程度あるのに対して、長さＬ２として約７０ｍｍ程度離間した出口側（整流側出口）１４ｂの寸法が、厚みＴ３が約５ｍｍ程度、幅Ｗ３が約２３０ｍｍ程度に形成されている。ここで、入口側１４ａと出口側１４ｂの流路の断面積は同一寸法に形成されている。また、出口側１４ｂは、厚みＴ３が洗浄処理容器１２の入り口の厚みＴ１と略同じであり、幅Ｗ３が洗浄処理容器１２の入り口の幅Ｗ１と同じである。
【００２１】
バッファ部１８は、円柱状であり、直径Ｄが２４ｍｍ程度、長さＬ３が２２０ｍｍ程度に形成されている。バッファ部１８の両側には分岐した導入配管２０が対向して接続されている。したがって、導入配管２０からバッファ部１８に２つの流入口１８ａから水平方向に流入する洗浄流体３２は、Ｙ方向中間部で衝突して合流し、流れの方向を上向きに変えて流出口１８ｂから導入部１４に流出する。ここで、バッファ部１８は、洗浄流体３２を所定時間滞留させるだけの、例えば１００ｃｍ^３程度の空間容積を有するとともに、流出口１８ｂの断面積の寸法が２つの流入口１８ａの断面積の和よりも大きく形成されている。
【００２２】
排出部１６は、洗浄処理容器１２を挟んで導入部１４と略対称形状に形成されている。すなわち、排出部１６は、流入口（整流側流入口）１６ａから流出口（整流側流出口）１６ｂに向けて漸次扁平度合いが大きくかつ逆末広がり状に形成されている。
【００２３】
Ｂ．待機循環系４４
待機循環系４４は、以下のようにして流体貯留槽３０内の洗浄流体３２を一定状態に保つための循環を行っている。
【００２４】
流体貯留槽３０は密閉されて、内部には洗浄流体３２が貯留されてＮ_２ガスなどの不活性雰囲気になされている。この洗浄流体３２が不足すると、補給系３４を介して洗浄流体３２補給される。
流体貯留槽３０には、循環ポンプ３６、洗浄流体３２の温度調整を行なう温調器３８、洗浄流体３２中の不純物を除去するフィルタ４０及び開閉弁４２を順次介設して再度、流体貯留槽３０へ戻る待機循環系４４が接続されており、待機中には洗浄流体３２を循環させて、温調器３８により洗浄流体３２の温度を一定に維持しつつフィルタ４０により洗浄流体３２中の例えば粒状の不純物を除去するようになっている。
【００２５】
Ｃ．洗浄流体循環路５１（供給路４６、還流路４７）
供給路４６、還流路４７は、以下のようにして、流体貯留槽３０から洗浄装置１０への洗浄流体３２の供給および還流を行う。
【００２６】
待機循環系４４と洗浄装置１０とを接続して、洗浄流体３２を洗浄装置１０へ供給するための供給路４６が設けられている。供給路４６には、流量調整弁４８、入口側三方弁５０、後述する回収用三方弁８２が順に接続されている。
また、洗浄装置１０と流体貯留槽３０とを接続して、洗浄流体３２を流体貯留槽３０へ戻すための還流路４７が設けられ、出口側三方弁５２および排出用三方弁５６が接続されている。
【００２７】
洗浄装置１０は外気から密閉された構造となっているため、供給路４６と還流路４７により、流体貯留槽３０と洗浄装置１０の間で洗浄流体３２を外気に晒すことなく循環する洗浄流体循環路５１が形成されている。
なお、上記供給路４６は、待機循環系４４に接続せずに、流体貯留槽３０と洗浄装置１０を直接接続してもよい。
【００２８】
Ｄ．リンス流体供給系５４、回収路８０、乾燥流体供給系５８
リンス流体供給系５４、乾燥流体供給系５８、回収路８０は、以下のように、洗浄装置１０に接続されている。
【００２９】
入口側三方弁５０には、リンス流体として例えば超純水を外気に晒すことなく供給するためのリンス流体供給系５４が接続され、洗浄装置１０にリンス流体を供給する。
回収用三方弁８２には、洗浄装置１０内に残留する洗浄流体３２を流体貯留槽３０に回収するための回収路８０が接続されている。洗浄流体３２の回収に際しては、後述する乾燥流体供給系５８等により洗浄装置１０内に回収用流体（Ｎ_２ガス等）が供給される。
出口側三方弁５２には、Ｎ_２ガスやアルコールの蒸気などの乾燥流体を外気に晒すことなく供給するための乾燥流体供給系５８が接続されている。この乾燥流体供給系５８には、その上流側より、流体の流量を調整するレギュレータ６０、流体中の不純物を除去するフィルタ６２及び開閉弁６６により選択的に供給されるアルコールを気化させる気化器６４が順次介設されている。
【００３０】
リンス流体供給系５４及び乾燥流体供給系５８を洗浄流体循環路５１に接続することによって、洗浄装置１０内さらには配管内も同時にリンスして乾燥することができる。
なお、排出用三方弁５６には、不用な液体や気体を排出させる排出系６８が接続されており、この排出系６８には気液分離器７０を介設して気体と液体とを分離して、液体をドレインとして系外へ排出するようになっている。
【００３１】
Ｅ．供給制御部６５
これら処理流体、リンス流体、乾燥流体、及び回収用流体を選択的に連続供給するように制御するため、供給制御部６５が設けられている。入口側三方弁５０、出口側三方弁５２等は供給制御部６５によって制御される。洗浄流体３２は、供給制御部６５によって制御可能な入口側三方弁５０等を介して流体貯留槽３０から流入し流出する。
また、供給制御部６５は、出口側三方弁５２と共に、洗浄装置１０からの流体の流出経路を閉鎖する流出経路閉鎖手段として、ひいては洗浄装置１０（洗浄処理容器１２）内の流体の圧力を増加させる加圧手段として機能する。また、供給制御部６５は回収用三方弁８２と相俟って、洗浄装置１０（洗浄処理容器１２）内の流体の圧力を減少させる減圧手段として機能することもできる。
なお、供給制御部６５が循環ポンプ３６の出力を制御することで、加圧手段（あるいは減圧手段）として機能しても差し支えない。、
【００３２】
（洗浄システム１００の動作）
以下に洗浄システム１００の動作について説明する。図５は、洗浄システム１００の動作手順の１例を示すフロー図である。本図に示すように、洗浄システム１００による洗浄手順は、大きくウエハＷの搬入（ステップＳ１）、洗浄処理（ステップＳ２）、リンス処理（ステップＳ３）、乾燥処理（ステップＳ４）、ウエハＷの搬出（ステップＳ５）に区分することができる。
【００３３】
洗浄する時の洗浄流体３２の温度、言いかえれば、ウエハＷの温度は、常温〜８０℃程度とし、適宜の手段により所定の温度に保持する。この温度は、エッチングの条件等に応じて適宜選択する。
なお、何ら洗浄処理を行わない待機中のときには、洗浄流体循環路５１を閉状態とし、待機循環系４４を駆動してこの系内に流体貯留槽３０内の洗浄流体３２を循環させて、温調器３８で洗浄流体３２の温度を所定の温度に維持して化学的に安定化させておくと同時に、この洗浄流体３２中の不純物をフィルタ４０により取り除く。
【００３４】
（１）未処理のウエハＷを洗浄装置１０内へ搬入する（ステップＳ１）。
具体的には、洗浄処理容器１２の主面１２ａまたは主面１２ｂを開き、図示しないウエハ搬送装置を用いてウエハＷを洗浄処理容器１２内に搬入する。そして、ウエハＷの周縁を保持具２４ａ〜２４ｃで保持して、ウエハＷを洗浄処理容器１２に固定する。
ウエハＷを保持したら、洗浄処理容器１２を液密に閉じ、内部空間Ｓ内を密閉状態とする。
【００３５】
（２）洗浄流体３２により洗浄装置１０（洗浄処理容器１２）内のウエハＷを洗浄する（ステップＳ２）。
このステップＳ２は、図５に示すように洗浄流体３２の導入（ステップＳ２１）、洗浄流体３２の加圧（ステップＳ２２）、洗浄流体３２の減圧（ステップＳ２３）、洗浄流体３２の排出（ステップＳ２４）の４ステップに区分される。
図６はこれらのステップＳ２１〜Ｓ２４における洗浄装置１０の状態を表す模式図である。ここでは、入口側三方弁５０，出口側三方弁５２，回収用三方弁８２を簡略化して表している。
なお、必要に応じてステップＳ２２，Ｓ２３の加圧、減圧ステップ、場合によってはステップＳ２１〜Ｓ２４のステップＳ２全体が繰り返し行われ、ウエハＷの洗浄が確実に行われるようにする。
【００３６】
以下ステップＳ２１〜Ｓ２４の詳細を説明する。
▲１▼洗浄流体３２の導入（ステップＳ２１、図６（Ａ））
洗浄流体循環路５１の三方弁５０、５２を、洗浄流体が流れるように開き、流体貯留槽３０の洗浄流体３２を循環ポンプ３６で、例えば、５０Ｌ／ｓ程度の流量に調整しながら、供給路４６を介して洗浄装置１０（流体配管２６）に送出する。
尚、循環ポンプ３６の供給圧は、十分高くなされており、また、必要に応じて待機循環系４４の開閉弁４２を閉じて供給圧を高めるようにしてもよい。洗浄処理中は、洗浄装置１０内を通過した洗浄流体３２は、還流路４７を通じて流体貯留槽３０内へ戻り循環使用される。
【００３７】
流体配管２６を通った洗浄流体３２は、２つの導入配管２０に分岐され、バッファ部１８の両側の２つの流入口１８ａからバッファ部１８へ流入する。バッファ部１８に流入した対向する洗浄流体３２の流れは、略中央部で衝突して合流する。これにより、流体配管２６を流れる洗浄流体３２あるいは２つの２つの導入配管２０を流れる洗浄流体３２に流速の不均一な分布や乱れを生じていても、バッファ部１８でこれらの流速の不均一な分布や乱れが打ち消されて解消する。
バッファ部１８に流入した洗浄流体３２は、その流れの方向を９０°変えて流出口１８ｂから導入部１４に流出する。これにより、流速の不均一な分布や乱れはより確実に解消される。
また、洗浄流体３２は、バッファ部１８で所定の時間滞留し、また、流速を落としてバッファ部１８から流出するため、流速の不均一な分布や乱れはより確実に解消される。
【００３８】
バッファ部１８の流出口１８ｂに接続された入口側１４ａから導入部１４に流入した洗浄流体３２は、流速を変えることなく、漸次Ｙ方向の流れの幅を拡大するとともにＸ方向の流れの厚みを薄くされて出口側１４ｂから洗浄処理容器１２内に流出する。これにより、洗浄流体３２の流れは一層均一化される。
【００３９】
バッファ部１８の出口側１４ｂから洗浄処理容器１２に流入した洗浄流体３２は、ウエハＷの両面に沿って上方に流れ、ウエハＷに付着等した汚染物質を除去する。この場合、循環ポンプ３６で所定の圧力で送出された洗浄流体３２は、洗浄処理容器１２の狭い厚みＴ１の部分を通過するため、大きな流速を確保することができる。
【００４０】
洗浄処理容器１２に流入した洗浄流体３２は、ウエハＷの表面（表裏面）上を均一でかつ高速で流れる。
ここで、前述のように流体分割板２５により洗浄流体３２がウエハＷの手前でウエハＷの表裏に対応した流速のほぼ等しい２つの流体に分岐していることから、ウエハＷの表裏の双方における流速の均一性がより確実に確保される。
以上のようにウエハＷ上での流速の均一性が確保されるため、ウエハＷの表面の汚染物質（異物）はまんべんなく除去される
【００４１】
洗浄後の洗浄流体３２は、洗浄処理容器１２から排出部１６に流入し、還流路４７に流出する。このとき、洗浄処理容器１２から排出部１６に流入する洗浄流体３２の流路は徐々に断面形状を変えるように形成しているため、洗浄流体３２の流れに乱れを生じることがなく、したがって、洗浄処理容器１２内の洗浄流体３２の整流状態を乱すことがない。
【００４２】
上記のように構成した洗浄装置１０を用いて洗浄流体３２やリンス液によりウエハＷを洗浄するとき、洗浄処理容器１２の厚みＴ１が薄いため、ウエハＷの表面における洗浄流体３２等の流速を、例えば、５０ｃｍ／ｓ程度に設定することができ、この流速は、通常の洗浄装置の、例えば、０．５ｃｍ／ｓ程度の値に比べるとはるかに高速である。
また、導入配管２０、バッファ部１８によって流速を略均一化された洗浄流体３２は、導入部１４を通過することによってさらに均一な流速に整えられ、ウエハＷの幅方向（図１中Ｙ方向）で均一な流速でウエハＷの表面を通過する。この流速の均一性は流体分割板２５によりさらに確実に担保される。このため、洗浄装置１０は、ウエハＷの付着物を確実にかつ効率的に除去することができる。
【００４３】
▲２▼洗浄流体３２の加圧（ステップＳ２２、図６（Ｂ））
次に、洗浄装置１０（洗浄処理容器１２）中の洗浄流体３２の圧力を増加させる。この圧力の増加は図６（Ｂ）のように出口側三方弁５２を閉じて、洗浄装置１０と還流路４７との接続を解除をすることで行える。
これは、水撃作用またはウォーターハンマーと呼ばれている現象を利用したものであり、以下のように説明できる。
ここでは、入口側三方弁５０により洗浄装置１０と供給路４６が接続され、洗浄処理容器１２内を洗浄流体３２が流れているときに、出口側三方弁５２を閉じている。
出口側三方弁５２を閉鎖した瞬間には，出口側三方弁５２にごく近接した洗浄流体３２は停止するが，少し離れた洗浄流体３２は流速をもっている。このため、洗浄装置１０内に洗浄流体３２がさらに流入しようとすることで、洗浄装置１０内の圧力が増大する。
【００４４】
詳しくは、以下のように洗浄装置１０内に非常に高い圧力と低い圧力が交互に発生し，激しい振動を生ずる。
出口側三方弁５２を閉じたことで発生した高圧の状態は圧力波となって入口側へ伝わり，洗浄装置１０（洗浄処理容器１２）内での洗浄流体３２の流速は０となる。圧力波が洗浄装置１０の入口側に達すると，この入口付近での圧力が供給路４６側より高くなるので，洗浄装置１０内から供給路４６側へ向かう流れが生じ，洗浄装置１０内の圧力は出口側三方弁５２を閉鎖する前の状態に戻る。
この状態が今度は反射波として出口側へ伝わり，出口側三方弁５２のところでは洗浄流体３２を弁から引き離そうとするから低圧を生じ流速は０となる。この状態が再び洗浄装置１０内を入口側へ伝わる。このようにして洗浄装置１０（洗浄処理容器１２）内に大きな圧力変動が生ずる。
【００４５】
以上のようにして、出口側三方弁５２を閉じることで、洗浄装置１０内の圧力を増大できる。この圧力増大は、このような弁の閉鎖以外にも、例えば循環ポンプ３６の出力を増大することでも行うことができる。
【００４６】
▲３▼洗浄流体３２の減圧（ステップＳ２３、図６（Ｃ））
入口側三方弁５０を閉じて回収用三方弁８２を開く。この結果、供給路４６から洗浄装置１０への洗浄流体３２の流れが停止され、洗浄装置１０から回収路８０を経由して流体貯留槽３０へと洗浄流体３２が流れる。このため、洗浄装置１０内の圧力が低下する。
この圧力低下はこのような洗浄装置１０と流体貯留槽３０との圧力差を利用した自然減による他、循環ポンプ３６等を用いて洗浄装置１０内を強制的に減圧しても差し支えない。
また、入口側三方弁５０を開いた状態を継続することでも洗浄装置１０内の圧力はある程度減少する（圧力変動（振動）は次第に減衰する）。但し、この場合には、循環ポンプ３６による洗浄流体３２の供給が継続するため、この供給力に起因する圧力増加分は残る。加圧と減圧の圧力差を大きくするためには（後述するように、この圧力差が大きい方が洗浄力が大きいと考えられる）、前述のように回収用三方弁８２を開くかまたは循環ポンプ３６等を用いて洗浄装置１０内を減圧するのが好ましい。
【００４７】
▲４▼以上の加圧、減圧の組み合わせにより、ウエハＷの効果的な洗浄が行われる。場合により以上の加圧と減圧とを繰り返すことで、ウエハＷをさらに洗浄することもできる。
この加圧と減圧の組み合わせは、一般的な洗浄においても有効であるが、特に微細な孔が形成された多孔質材料（例えば、ポーラス材料）の洗浄に効果がある。
ポーラス材料は、ゾル−ゲル法、シルク法、スピードフィルム法、フォックス法等の手法を用いて形成できる。例えば、ゾル−ゲル法ではＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）のコロイドを有機溶媒に分散させた塗布液を基板に塗布し、その塗布液をゲル化させた後、塗布膜中の溶媒を他の溶媒に置き換え、さらに乾燥させてポーラス材料を形成できる。
【００４８】
多孔質材料はその孔中の洗浄が困難である。例えば、ポーラス材料をエッチングしたエッチングガスに含まれる弗素が、孔中に残留しやすい。洗浄流体３２の圧力を増大することで、このような多孔質材料の洗浄が効率よく行えるようになる。
【００４９】
図７は多孔質材料を加圧と減圧の組み合わせを用いて洗浄する場合を表す模式図である。図７（Ａ）が洗浄前のポーラス材料９０の断面を表している。ポーラス材料９０はポーラス９２が存在することから、その内部の汚染物質９５を除去しにくい。ここでは、汚染物質９５としてエッチングに用いた弗素（Ｆ）が残留しているものとする。
【００５０】
洗浄の際に加圧を行うことで洗浄流体３２がポーラス材料９０内により浸透する（図７（Ｂ））。
その後減圧することで、ポーラス材料９０に浸透した洗浄流体３２がポーラス材料９０から出てくる（図７（Ｃ））。このとき洗浄流体３２と共にポーラス材料９０内の汚染物質９５（弗素）が取り除かれる。
【００５１】
この加圧、減圧による洗浄流体３２の洗浄対象内への浸透、取出しによる洗浄効果は多孔質材料等の何らかの意味で洗浄流体３２が浸透しうる材料一般に対して有効である。さらに、洗浄流体３２が浸透することのない材料であってもその表面に存在する汚染物質に対して一種の揺さぶりをかけることになるので、洗浄効果の向上に結びつく。
【００５２】
▲５▼洗浄流体３２の排出（ステップＳ２４、図６（Ｄ））
洗浄処理が完了したら、洗浄流体３２の供給を停止して、出口側三方弁５２を乾燥流体供給系５８に接続し、回収用流体としてＮ_２ガス等の乾燥流体を流す。これにより内部空間Ｓや配管類に溜っている洗浄流体３２を追い出して、回収路８０を経由してこれを流体貯留槽３０に回収する。この回収を行なうことにより洗浄流体３２の使用量がより低減できる。なお、洗浄流体３２の回収は、別に設けた回収用流体供給系を用いて行ってもよい。
なお、既述のように、以上のステップＳ２１〜Ｓ２４は必要に応じて繰り返される。
【００５３】
（３）リンス流体により洗浄装置１０内のウエハＷを洗浄する（ステップＳ３）。即ち、内部空間Ｓに超純水などのリンス流体を流すことによりウエハ表面に付着している洗浄流体３２を洗い流してリンスを行なう。
具体的には、入口側三方弁５０をリンス流通側に切り替えると同時に、排出用三方弁５２を排出側に切り替える。洗浄装置１０に例えば超純水よりなるリンス流体を供給し、ウエハ表面等に付着している洗浄流体を洗い流す。この洗い流したリンス流体は、排出系６８を通じて気液分離器７０内に流入し、ここで液体とガスとに気水分離された後、系外へ排出される。
【００５４】
このステップＳ３は、ステップＳ２と同様に、リンス流体の導入（ステップＳ３１）、リンス流体の加圧（ステップＳ３２）、リンス流体の減圧（ステップＳ３３）、リンス流体の排出（ステップＳ３４）の４ステップに区分できる。
リンス流体の加圧、減圧によってウエハＷの洗浄効率を向上できる。また、ステップＳ３４におけるリンス流体の排出により、この後のステップＳ４におけるリンス流体の乾燥処理をより効率的に行なうことができる。リンス流体の排出は排出用流体（例えば、Ｎ_２）を洗浄装置１０内に導入することによって行われ、この排出用流体は、乾燥流体や回収用流体を流用してもよいし、別に排出用流体供給系を設けて供給を行なってもよい。
【００５５】
これらのステップＳ３１〜Ｓ３４は、ステップＳ２１〜Ｓ２４と流体の種類が異なるものの本質的に相違するわけではないので、詳細な説明は省略する。
なお、ステップＳ３２〜Ｓ３３の加圧、減圧を省略して、通常のリンス処理のみを行っても差し支えない。
なお、必要に応じてステップＳ３２，Ｓ３３の加圧、減圧ステップ、場合によってはステップＳ３１〜Ｓ３４のステップＳ３全体が繰り返し行われ、ウエハＷのリンス処理が確実に行われるようにする。
【００５６】
（４）洗浄装置１０内のウエハＷを乾燥する（ステップＳ４）。
▲１▼例えば、洗浄装置１０内にイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）等の蒸気アルコールを流す。具体的には、Ｎ_２ガスを供給した状態で、開閉弁６６を開にすることにより、アルコールを気化器６４内で気化させてＮ_２ガス中に混入させる。
これにより、気化アルコールが洗浄装置１０内に供給されて、内部に付着するリンス流体の表面張力が破られて液滴ができ難い状態となり、乾燥し易くなる。
【００５７】
▲２▼更に、Ｎ_２ガス等を流すことにより、ウエハＷ面及び洗浄処理容器１２内を完全に乾燥させる。即ち、気化アルコールの供給を停止し、Ｎ_２ガスのみを流し続けてウエハ面及び洗浄装置１０内の乾燥を行なう。
この場合、Ｎ_２ガスを加熱してホットＮ_２ガスとして流すことにより、乾燥処理時間を短縮することができる。
【００５８】
▲３▼乾燥処理の手法としては、マランゴニー（Ｍａｒａｎｇｏｎｉ）乾燥処理によってもよく、あるいはＩＰＡ蒸気を流す乾燥処理によってもよく、あるいは減圧乾燥処理によってもよい。上記▲１▼、▲２▼の説明は、マランゴニー乾燥処理に対応する説明である。以下、これらの乾燥処理につき詳しく説明する。
１）マランゴニー乾燥処理は、Ｎ_２ガスをキャリアガスとしてチャンバ内にＩＰＡ蒸気を供給し、非常にゆっくりとした速度でチャンバ内の水を排液するようにすると水とＩＰＡとの間の表面張力の差に起因して液面降下後にウエハの表面が乾燥されるというものである。ここで、乾燥を完全なものにするために、その後ホットＮ_２ガスを流したり赤外線を照射する。
２）ＩＰＡ蒸気を流す乾燥処理は、チャンバ内のリンス流体を急速に排液した後に、チャンバ内にＮ_２ガスをキャリアガスとしてＩＰＡ蒸気を供給し、チャンバ内の水がＩＰＡ蒸気に置換されたタイミングでＩＰＡ蒸気の供給をやめ、高温のホットＮ_２ガスを吹き付けるものである。なお、この場合、熱源として赤外線を照射するようにしてもよい。
【００５９】
３）減圧乾燥処理は洗浄処理容器１２内を減圧することで、ウエハＷを乾燥する。この手法は、洗浄処理容器１２がウエハの大きさよりわずかに大きい場合に有効であり、乾燥に要する時間を短くでき、これによってウォーターマークの発生が始まる前に水分を飛ばしてしまうことが可能になる。この際に、赤外線を照射して加熱することによりより短時間で乾燥することができる。
なお、乾燥処理においては、マランゴニー乾燥処理と減圧乾燥処理の組合せ、あるいはＩＰＡ蒸気を流す乾燥処理と減圧乾燥処理の組合せを行うことによって、より優れた乾燥状態を実現することができる。
【００６０】
（５）洗浄処理済のウエハＷを洗浄装置１０内から搬出する（ステップＳ５）。
具体的には、洗浄処理容器１２の主面１２ａまたは主面１２ｂを開き、保持具２４ａ〜２４ｃによるウエハＷの固定を解除して、図示しないウエハ搬送装置を用いて洗浄処理が施されたウエハＷを洗浄処理容器１２内から搬出する。
【００６１】
以上説明した本実施の形態例に係る基板の洗浄方法および装置は、洗浄流体３２またはリンス流体を加圧することで、洗浄の困難な洗浄対象（例えば、多孔質材料）を確実に洗浄することができる。この加圧に際して、洗浄処理容器１２内に流体が流入している状態での洗浄処理容器１２内からの流体の流出停止が効果的な手法である。
また、ウエハの表裏に対して洗浄流体３２を均一で高速に流すことができるため、ウエハを効率的にまた確実に洗浄することができる。
【００６２】
（その他の実施形態）
本発明の実施形態は上記実施形態には限られず拡張、変更できる。拡張、変更された実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）例えば、対象として半導体ウエハ等の基板に限定することなく、ガラス基板等も含めた洗浄対象一般を用いることができる。
（２）また、加圧手段も流体が流入している状態での流体の流出停止に限られず、ポンプ等の流体の供給力の調節によって行っても差し支えない。
（３）さらに、流体分割板２５は上記実施形態に示したような洗浄対象の上流側にのみならず、下流側にかけても設置することができる。
図８は流体分割板の他の形状を上記実施形態と比較して表す正面図である。図８（Ａ）は上記実施形態における流体分割板２５であり、図８（Ｂ）は他の形状の流体分割板２５ａを表す。
流体分割板２５ａはウエハＷの全周に対応した開口部を有し、この開口部にウエハＷが配置されている。このようにすることで、流体分割板２５ａにより流体が分割した状態がウエハＷの上流、下流の双方で維持され、ウエハＷ上における流速の均一性、ひいては洗浄の均一性をさらに向上することができる。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば洗浄対象を効率的に洗浄できる洗浄装置、洗浄方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る洗浄システムを表すブロック図である。
【図２】図１に示す洗浄装置を拡大して表す正面図である。
【図３】図１に示す洗浄装置を拡大して表す側断面図である。
【図４】洗浄装置内における流体の流れを表す模式図である。
【図５】本発明に係る洗浄システムによる洗浄の手順を表すフロー図である。
【図６】洗浄工程中における洗浄装置の状態を表す模式図である。
【図７】洗浄工程中における加圧、減圧の作用を表す模式図である。
【図８】流体分割板の例を表す正面図である。
【符号の説明】
１００…洗浄システム、　１０…洗浄装置、　１２…洗浄処理容器、　１２ａ，１２ｂ…主面、　１４…導入部、　１４ａ…入口側、　１４ｂ…出口側、　１６…排出部、　１８…バッファ部、　１８ａ…流入口、　１８ｂ…流出口、　２０…導入配管、　２４ａ…保持具、　２５…流体分割板、　２６…流体配管、　３０…流体貯留槽、　３２…洗浄流体、　３４…補給系、　３６…循環ポンプ、　３８…温調器、　４０…フィルタ、　４２…開閉弁、　４４…待機循環系、　４６…供給路、　４７…還流路、　４８…流量調整弁、　５０…入口側三方弁、　５１…洗浄流体循環路、　５２…出口側三方弁、　５４…リンス流体供給系、　５６…排出用三方弁、　５８…乾燥流体供給系、　６０…レギュレータ、　６２…フィルタ、　６４…気化器、　６５…供給制御部、　６６…開閉弁、　６８…排出系、　７０…気液分離器、　８０…回収路、　８２…回収用三方弁

Claims

多孔質材料を少なくとも一部に含む洗浄対象が設置された洗浄室内に流体を導入する導入ステップと、
前記洗浄室内に導入された前記流体を加圧する加圧ステップと、
前記加圧ステップで加圧された前記流体を減圧する減圧ステップと、
を具備することを特徴とする洗浄方法。
前記加圧ステップおよび前記減圧ステップを複数回繰り返すことを特徴とする請求項１記載の洗浄方法。
前記加圧ステップが、前記洗浄室内に流体を供給する供給力を増加するステップを含む
ことを特徴とする請求項１記載の洗浄方法。
前記導入ステップが、第１の経路を通じて前記洗浄室内に流体を流入しつつ、第２の経路を通じて該洗浄室内から流体を流出させるステップを含み、
前記加圧ステップが、前記第１の経路を通じた洗浄室内への流体の流入が行われている状態で、前記第２の経路を閉鎖して該洗浄室からの流体の流出を停止するステップを含む
ことを特徴とする請求項１記載の洗浄方法。
前記減圧ステップが、前記洗浄室内に流体を供給する供給力を減少するステップを含む
ことを特徴とする請求項１記載の洗浄方法。
前記減圧ステップが、前記洗浄室から加圧された流体の一部を流出させるステップを含む
ことを特徴とする請求項１記載の洗浄方法。
洗浄室内に、第１の経路を通じて流体を流入させ、第２の経路を通じて該流体を流出させる流入・流出ステップと、
前記第１の経路を通じて前記洗浄室内に流体が流入している状態で前記第２の経路を通じた該洗浄室内からの流体の流出を停止することによって、該洗浄室内における流体の圧力を増加する加圧工程と、
を具備することを特徴とする洗浄方法。
前記加圧工程の後に、
前記洗浄室内から加圧された流体の一部を流出させて流体を減圧する減圧工程をさらに具備することを特徴とする請求項７記載の洗浄方法。
洗浄対象を設置する洗浄室と、
前記洗浄室内に流体を流入させる流入経路と、
前記洗浄室内から流体を流出させる流出経路と、
前記洗浄室内に前記流入経路から流体を流入し、かつ前記流出経路から流体が流出した状態において、前記流出経路を閉鎖する流出経路閉鎖手段と、
を具備することを特徴とする洗浄装置。
流体が流通する対向する２つの面と、
前記２つの面の間に基板を保持する基板保持部と、
前記基板保持部に保持された基板の前記流体が流入する側の側部に近接して設けられ、かつ該流入する流体を前記基板の表裏に対応するように分割する流体分割部と、
を具備することを特徴とする洗浄装置。