特許 6238810 基板洗浄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】6238810

(24)【登録日】2017年11月10日

(45)【発行日】2017年11月29日

(54)【発明の名称】基板洗浄装置および基板洗浄方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/304 20060101AFI20171120BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/304 643D

【請求項の数】10

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2014-63862(P2014-63862)

(22)【出願日】2014年3月26日

(65)【公開番号】特開2015-185814(P2015-185814A)

(43)【公開日】2015年10月22日

【審査請求日】2016年12月20日

(73)【特許権者】

【識別番号】000207551

【氏名又は名称】株式会社ＳＣＲＥＥＮホールディングス

(74)【代理人】

【識別番号】100105935

【弁理士】

【氏名又は名称】振角 正一

(74)【代理人】

【識別番号】100136836

【弁理士】

【氏名又は名称】大西 一正

(72)【発明者】

【氏名】塙 洋祐

(72)【発明者】

【氏名】宮 勝彦

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 悠太

【審査官】 加藤 芳健

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−０２７８１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−０８６０４６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

Ｂ０８Ｂ ３／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

超音波の印加と印加停止を交互に受ける液体を基板の両主面のうちの一方主面に供給して前記一方主面を洗浄する基板洗浄装置であって、
前記基板の周縁部に当接して前記基板を保持する複数の保持部と、
前記複数の保持部により保持される前記基板に対して前記複数の保持部よりも外側から前記基板の前記一方主面に向けて液体を吐出するノズルと、
前記ノズルに設けられる振動子と、
前記振動子を発振させるＯＮ信号と前記振動子の発振を停止するＯＦＦ信号を交互に切り替える発振信号を前記振動子に出力して前記液体への超音波の印加および印加停止を制御する発振器と、
前記複数の保持部により保持される前記基板の回転中心回りに前記複数の保持部および前記ノズルのうち少なくとも一方を同心円状に移動させることで前記ノズルに対して前記基板を相対的に回転移動させる移動機構とを備え、
前記ノズルと前記基板の一方主面との間に前記保持部が位置して前記ノズルから吐出された液体が前記保持部に供給されるタイミングに合わせて前記発振器から前記振動子に前記ＯＦＦ信号が与えられることを特徴とする基板洗浄装置。

【請求項2】

請求項１に記載の基板洗浄装置であって、
前記ＯＮ信号および前記ＯＦＦ信号の切替と前記基板の回転数とのうち少なくとも一方を調整することで、前記タイミングに合わせて前記発振器からＯＦＦ信号を前記振動子に出力させる基板洗浄装置。

【請求項3】

請求項２に記載の基板洗浄装置であって、
前記ノズルから吐出される前記液体における超音波の音圧は前記ＯＮ信号の時間幅に応じて変化してピーク時間幅でピークとなり、
前記発振器は前記ＯＮ信号の時間幅を前記ピーク時間幅もしくは前記ピークの半値全幅となる範囲内の値に固定し、
前記移動機構は前記発振信号中の前記ＯＮ信号の時間幅に応じて前記基板の回転数を調整する基板洗浄装置。

【請求項4】

請求項２に記載の基板洗浄装置であって、
前記移動機構は予め設定された回転数で前記基板を回転させ、
前記発振器は、前記予め設定された回転数に対応して前記ＯＮ信号および前記ＯＦＦ信号の切替を調整する基板洗浄装置。

【請求項5】

請求項２に記載の基板洗浄装置であって、
前記タイミングに合わせて前記発振器からＯＦＦ信号を前記振動子に出力させることを可能とする、前記ＯＮ信号および前記ＯＦＦ信号の切替と前記基板の回転数との組み合わせを複数個記憶する記憶部と、
前記組み合わせに関するレシピ情報を表示する表示部と、
前記表示部に表示されるレシピ情報から選択される組み合わせが入力される入力部とを備え、
前記入力部を介して入力された組み合わせで前記ＯＮ信号および前記ＯＦＦ信号の切替と前記基板の回転数とを設定する基板洗浄装置。

【請求項6】

請求項１ないし５のいずれか一項に記載の基板洗浄装置であって、
前記ノズルに対して前記基板が相対的に回転する間に前記複数の保持部を検出するセンサと、
前記センサの検出結果に基づいて前記ノズルと前記複数の保持部との相対的な位置関係を取得し、当該位置関係に基づいて前記振動子への前記発振信号の印加開始を制御する制御部と
を備える基板洗浄装置。

【請求項7】

請求項１ないし６のいずれか一項に記載の基板洗浄装置であって、
前記基板の両主面のうちの前記一方主面に対して反対側の主面である他方主面に、キャビテーション抑制液を供給して液膜を形成する液膜形成部を備え、
前記液膜形成部は、超音波により液体中で発生するキャビテーションにより基板に作用する単位面積当たりの応力であるキャビテーション強度が前記ノズルから吐出される液体よりも小さい液体を前記キャビテーション抑制液として用いる基板洗浄装置。

【請求項8】

請求項１ないし７のいずれか一項に記載の基板洗浄装置であって、
前記複数の保持部は、互いに前記基板の回転中心に等角度間隔で配置される基板洗浄装置。

【請求項9】

複数の保持部を基板の周縁部に当接させて前記基板を保持する第１工程と、
前記基板に対して前記複数の保持部よりも外側に配置されるノズルおよび前記複数の保持部のうち少なくとも一方を前記基板の回転中心回りに同心円状に移動させることで前記ノズルに対して前記基板を相対的に回転させる第２工程と、
前記基板の相対回転中に、前記ノズルに設けられる振動子を発振させるＯＮ信号と前記振動子の発振を停止するＯＦＦ信号を交互に切り替える発振信号を前記振動子に与えることで液体に超音波の印加および印加停止を交互に繰り返しながら前記液体を前記ノズルから前記基板の一方主面に向けて吐出して洗浄する第３工程とを備え、
前記第３工程では、前記ノズルと前記基板の一方主面との間に前記保持部が位置して前記ノズルから吐出された液体が前記保持部に供給されるタイミングに合わせて前記振動子に前記ＯＦＦ信号を与えることを特徴とする基板洗浄方法。

【請求項10】

請求項９に記載の基板洗浄方法であって、
前記第３工程では、前記ノズルと前記複数の保持部との相対的な位置関係を取得した後で、前記位置関係に基づいて前記振動子への前記発振信号の印加開始を制御する基板洗浄方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、超音波を利用して基板の一方主面を洗浄する基板洗浄技術に関するものである。なお、当該基板には、半導体ウエハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、プラズマ表示用ガラス基板、ＦＥＤ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板などの各種基板などが含まれる。

【背景技術】

【0002】

半導体装置や液晶表示装置などの電子部品の製造工程においては、基板の表面に成膜やエッチングなどの処理を繰り返し施して微細パターンを形成する工程が含まれる。ここで、当該基板の裏面にパーティクルが付着していると、これがフォトリソグラフィ工程におけるデフォーカス要因となり、所望の微細パターンを形成するのが難しくなる。また、裏面にパーティクルが付着した基板によってクロスコンタミネーションが発生することもある。さらに、基板搬送時には基板の裏面を真空吸着することが多く、その過程で基板の裏面にパーティクルが付着してしまうことがある。そのため、基板の裏面を洗浄する技術が数多く提案されている。例えば特許文献１に記載の装置では、処理液に超音波を印加した超音波処理液が基板の裏面に供給されて超音波洗浄を実行している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１０−２７８１６号公報

【特許文献2】特開２０１１−１６５９１１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載の装置では、処理液に印加する超音波について特別な説明はなされていないが、例えば特許文献２に記載されているように、超音波を処理液に与える振動子に対して発振器から与える発振信号の波形を工夫することで超音波洗浄をより効率的に行うことができる。つまり、特許文献２によれば、特定の繰り返し周期の中でパルス幅を制御した信号を発振信号として用いることで超音波処理液の音圧を制御することができ、洗浄効率の向上を図ることができる。そこで、特許文献１に記載の装置に特許文献２に記載の発明を組み合わせることが考えられる。

【0005】

しかしながら、特許文献１に記載の装置では、基板の周縁部を複数のチャックピンで把持し、しかも基板に対して複数のチャックピよりも外側に配置されたノズルから超音波処理液を基板の裏面に向けて吐出している。このため、ノズルと基板との間にチャックピンが位置するタイミングでは、超音波処理液はチャックピンを介して基板の裏面に到達する。このタイミングで超音波が印加された処理液がチャックピンに供給されると、超音波の効力が減ぜられてしまい、洗浄効率が低下してしまう。

【0006】

この発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、超音波の印加と印加停止を交互に受ける液体を基板の一方主面に供給して当該一方主面を洗浄する基板洗浄技術において、洗浄効率を向上させることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

この発明の第１態様は、超音波の印加と印加停止を交互に受ける液体を基板の両主面のうちの一方主面に供給して一方主面を洗浄する基板洗浄装置であって、基板の周縁部に当接して基板を保持する複数の保持部と、複数の保持部により保持される基板に対して複数の保持部よりも外側から基板の一方主面に向けて液体を吐出するノズルと、ノズルに設けられる振動子と、振動子を発振させるＯＮ信号と振動子の発振を停止するＯＦＦ信号を交互に切り替える発振信号を振動子に出力して液体への超音波の印加および印加停止を制御する発振器と、複数の保持部により保持される基板の回転中心回りに複数の保持部およびノズルのうち少なくとも一方を同心円状に移動させることでノズルに対して基板を相対的に回転移動させる移動機構とを備え、ノズルと基板の一方主面との間に保持部が位置してノズルから吐出された液体が保持部に供給されるタイミングに合わせて発振器から振動子にＯＦＦ信号が与えられることを特徴としている。

【0008】

また、この発明の第２態様は、基板洗浄方法であって、複数の保持部を基板の周縁部に当接させて基板を保持する第１工程と、基板に対して複数の保持部よりも外側に配置されるノズルおよび複数の保持部のうち少なくとも一方を基板の回転中心回りに同心円状に移動させることでノズルに対して基板を相対的に回転させる第２工程と、基板の相対回転中に、ノズルに設けられる振動子を発振させるＯＮ信号と振動子の発振を停止するＯＦＦ信号を交互に切り替える発振信号を振動子に与えることで液体に超音波の印加および印加停止を交互に繰り返しながら液体をノズルから基板の一方主面に向けて吐出して洗浄する第３工程とを備え、第３工程では、ノズルと基板の一方主面との間に保持部が位置してノズルから吐出された液体が保持部に供給されるタイミングに合わせて振動子にＯＦＦ信号を与えることを特徴としている。

【0009】

このように構成された発明では、ＯＮ信号とＯＦＦ信号を交互に切り替える発振信号が振動子に与えられ、液体に対して超音波の印加と印加停止が交互に繰り返される。こうして、超音波が断続的あるいは間欠的に印加された液体、つまりパルス処理された液体がノズルから基板の一方主面に向けて吐出される。ただし、ノズルは基板に対して複数の保持部よりも外側から上記液体を吐出するため、ノズルと基板の一方主面との間に保持部が位置すると、上記液体は保持部を介して基板の一方主面に供給される。このとき、液体に超音波が印加されていたとしても、保持部の存在によって超音波の効力が減じられてしまう。そこで、本発明では、液体が保持部に供給されるタイミングに合わせて発振器から振動子にＯＦＦ信号を出力することで、超音波の印加を受けた液体は保持部を経由することなく直接基板の一方主面に供給される。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、ノズルと基板の一方主面との間に保持部が位置してノズルから吐出された液体が保持部に供給されるタイミングに合わせて発振器から振動子にＯＦＦ信号を与えているため、保持部で超音波が減衰されるのを防止し、高い洗浄効率で基板を洗浄することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明にかかる基板洗浄装置の第１実施形態を示す図である。

【図2】図１に示す装置の部分平面図である。

【図3】発振信号とピン検出信号とのタイミングを示す図である。

【図4】図１に示す基板洗浄装置の動作を示すフローチャートである。

【図5】図１に示す基板洗浄装置の動作を模式的に示す図である。

【図6】本発明にかかる基板洗浄装置の第２実施形態の動作を示す図である。

【図7】本発明にかかる基板洗浄装置の第３実施形態の動作を示す図である。

【図8】発振信号と洗浄能力との関係を検証するための実験内容および実験結果を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

図１は本発明にかかる基板洗浄装置の第１実施形態を示す図である。また、図２は図１に示す装置の部分平面図である。この基板洗浄装置１は、基板Ｗの表面Ｗｆを上方に向けたフェイスアップ状態で基板Ｗを保持しながら液体に超音波を印加した超音波印加液によって半導体ウエハ等の基板Ｗの裏面Ｗｂに付着しているパーティクルなどの不要物を除去する装置である。より具体的には、上記液体としてＤＩＷ（脱イオン水：Ｄｅ Ｉｏｎｉｚｅｄ Ｗａｔｅｒ）を用いるとともに、ＤＩＷに対して超音波を断続的に印加したパルス状超音波印加液を基板Ｗの裏面Ｗｂに対して供給して裏面洗浄処理を施した後、ＤＩＷで濡れた基板Ｗをスピン乾燥させる装置である。なお、この実施形態では、基板Ｗの表面Ｗｆにはｐｏｌｙ−Ｓｉ等からなるデバイスパターンが形成されているという前提で以下に本実施形態の構成および動作について説明を行う。

【0013】

基板洗浄装置１は、基板Ｗの表面Ｗｆを上方に向けた状態で基板Ｗを略水平姿勢に保持して回転させるスピンチャック１０を備えている。スピンチャック１０は、回転支軸１１がモータを含むチャック回転機構３１の回転支軸に連結されており、チャック回転機構３１の駆動により回転軸Ｊ（鉛直軸）回りに回転可能となっている。回転支軸１１の上端部には、円盤状のスピンベース１２が一体的にネジなどの締結部品によって連結されている。したがって、装置全体を制御する制御ユニット３０からの動作指令に応じてチャック回転機構３１が作動することによりスピンベース１２が回転軸Ｊ回りに回転する。また、制御ユニット３０はチャック回転機構３１を制御して回転数を調整する。

【0014】

スピンベース１２の周縁部付近には、基板Ｗの周縁部を把持するための複数個のチャックピン１３が立設されている。チャックピン１３は、円形の基板Ｗを確実に保持するために複数個設けてあればよく、スピンベース１２の周縁部に沿って基板Ｗの回転中心（回転軸Ｊ）に対して等角度間隔で配置されている。なお、本実施形態では、図２に示すように、３つのチャックピン１３が設けられている。

【0015】

チャックピン１３のそれぞれは、基板Ｗの周縁部を下方から支持する基板支持部と、基板支持部に支持された基板Ｗの外周端面を押圧して基板Ｗを保持する基板保持部とを備えている。各チャックピン１３は、基板保持部が基板Ｗの外周端面を押圧する押圧状態と、基板保持部が基板Ｗの外周端面から離れる解放状態との間を切り替え可能に構成されている。

【0016】

スピンベース１２に対して基板Ｗが受渡しされる際には、複数個のチャックピン１３を解放状態とし、基板Ｗに対して洗浄処理を行う際には、複数個のチャックピン１３を押圧状態とする。押圧状態とすることによって、複数個のチャックピン１３は基板Ｗの周縁部を把持してその基板Ｗをスピンベース１２から所定間隔を隔てた上方位置で略水平姿勢に保持することができる。これにより、基板Ｗはその表面（パターン形成面）Ｗｆを上方に向け、裏面Ｗｂを下方に向けた状態、つまりフェイスアップ状態で支持される。

【0017】

このように基板Ｗを保持したスピンチャック１０をチャック回転機構３１により回転駆動することで基板Ｗを所定の回転数で回転させながら、基板Ｗの下方側から基板Ｗの裏面Ｗｂの中央部、基板Ｗの外側からスピンベース１２と基板Ｗとの間を介して基板Ｗの裏面Ｗｂの周縁部、および基板Ｗの上方側から基板Ｗの表面Ｗｆの中央部にＤＩＷが供給されて洗浄処理が実行される。

【0018】

本実施形態では、回転支軸１１は中空形状に仕上げられており、その中空部分にＤＩＷ供給管１４が挿通されている。このＤＩＷ供給管１４はスピンベース１２の上面まで延び、その端面が基板Ｗの裏面Ｗｂの中央部を臨んでいる。つまり、ＤＩＷ供給管１４の上端部がノズル口１４１として機能する。一方、ＤＩＷ供給管１４の下端部はバルブ４１およびガス濃度調整機構４２を介してＤＩＷ供給源に配管接続される。このＤＩＷ供給源としては、基板洗浄装置１が設置される工場に装備される用力を用いてもよい。もちろん、基板洗浄装置１内にＤＩＷの貯留タンクを設け、これをＤＩＷ供給源として用いてもよい。

【0019】

ガス濃度調整機構４２は、ＤＩＷ供給源から供給されるＤＩＷに窒素ガスを溶解させてＤＩＷ中のガス濃度を飽和レベル程度にまで高め、これによってガスリッチなＤＩＷを作成する機能を有している。具体的な構成としては例えば特開２００４−７９９９０号公報に記載されたものを用いることができる。このようにＤＩＷでの溶存ガス濃度を増大させると、ＤＩＷへの超音波の印加によって気泡の発生と消滅、つまりキャビテーションが促進され、優れた洗浄効果が得られる。そこで、本実施形態では、上記洗浄効果を得るためにガスリッチなＤＩＷ（以下「キャビテーション促進液」という）を作成する。そして、バルブ制御機構３２がバルブ４１に開指令を与えると、バルブ４１が開いてガス濃度調整機構４２から圧送されるキャビテーション促進液がＤＩＷ供給管１４に送り込まれる。これによって、キャビテーション促進液がＤＩＷ供給管１４の上端部に設けられるノズル口１４１から基板Ｗの裏面中央部に向けて吐出される。一方、バルブ制御機構３２からの閉指令に応じてバルブ４１が閉じると、基板Ｗの裏面中央部へのキャビテーション促進液の供給が停止される。この実施形態では、後述するように基板Ｗを回転させたままキャビテーション促進液の吐出を行うが、これによって、基板Ｗの裏面Ｗｂに供給されたキャビテーション促進液は遠心力により基板Ｗの周縁部に広がりキャビテーション促進液による液膜Ｌｂ（図５参照）が形成される。

【0020】

また、ガス濃度調整機構４２とバルブ４１とを接続する配管の中間部では、別の配管が分岐し、図１に示すようにチャックピン１３よりも外側（同図の左手側）に固定配置された超音波ノズル５０側に延設され、その先端部は超音波ノズル５０の導入口５１に接続される。この分岐配管にバルブ４３が介挿されている。このため、バルブ制御機構３２がバルブ４３に開指令を与えると、バルブ４３が開いてガス濃度調整機構４２から圧送されるキャビテーション促進液が超音波ノズル５０に送り込まれ、吐出口５２から基板Ｗの裏面Ｗｂに沿わすように吐出される。この吐出されたキャビテーション促進液は基板Ｗの外側からスピンベース１２と基板Ｗとの間を介して基板Ｗの裏面Ｗｂの周縁部に供給される。一方、バルブ制御機構３２からの閉指令に応じてバルブ４３が閉じると、超音波ノズル５０へのキャビテーション促進液の圧送が停止され、キャビテーション促進液の供給も停止される。

【0021】

超音波ノズル５０には振動子５３が配置されてキャビテーション促進液に対して超音波振動を印加する。より詳しくは、振動子５３は図１に示すように吐出口５２から吐出されるキャビテーション促進液の吐出方向において吐出口５２の反対側に配置されている。そして、制御ユニット３０からの制御信号に基づき発振器６０から発振信号が振動子５３に出力されると、振動子５３が超音波振動する。本実施形態では、発振器６０は、一定周波数の信号を連続的に振動子５３に与えるのではなく、図３に示すように一定時間（時間幅Ｔon）だけ振動子５３を発振させるＯＮ信号と、一定時間（時間幅Ｔoff）だけ振動子５３の発振を停止するＯＦＦ信号を交互に切り替える発振信号を出力する。これによって、特許文献２に記載の発明と同様に超音波洗浄の能力を高めている。

【0022】

さらに、基板Ｗの上方側から基板Ｗの表面Ｗｆの中央部にＤＩＷを供給する機能と、基板Ｗの表面側にガスを供給する機能とを達成するために、本実施形態は次のように構成されている。すなわち、基板表面の略中央部の上方には、流体噴射ヘッド７０が設けられている。流体噴射ヘッド７０の上部から２つの流体導入部７１１、７２１が立設されている。これらのうち流体導入部７１１は、外部の窒素ガス供給源から圧送されてくる窒素ガスと、ＤＩＷ供給源から圧送されてくるＤＩＷとを取り込む機能を有している。一方、流体導入部７２１は外部の窒素ガス供給源から圧送されてくる窒素ガスを取り込む機能のみを有している。より詳しくは、流体導入部７１１に対して、外部の窒素ガス供給源と接続されバルブ７１２を介挿してなる配管７１３が接続されるとともに、外部のＤＩＷ供給源と接続され脱ガス機構８１およびバルブ８２を介挿してなる配管７１４が接続されている。

【0023】

また、流体導入部７１１の内部には、２本の供給路７１５、７１６が上下方向に延設されており、各供給路７１５、７１６の下方端が流体噴射ヘッド７０の下面（基板Ｗの表面Ｗｆと対向する面）で基板Ｗの略中央に向けて開口し、それぞれガス吐出口７１７およびＤＩＷ吐出口７１８として機能する。また、各供給路７１５、７１６の上方端はそれぞれ配管７１３、７１４に連通されている。このため、バルブ制御機構３２がバルブ７１２に開指令を与えると、バルブ７１２が開いて窒素ガス供給源から供給される窒素ガスを流体噴射ヘッド７０へ送り込む。また、バルブ制御機構３２がバルブ８２に開指令を与えると、バルブ８２が開いて脱ガス機構８１を経由したＤＩＷを流体噴射ヘッド７０へ送り込む。一方、バルブ制御機構３２からの閉指令に応じてバルブ７１２、８２が閉じると、窒素ガスおよびＤＩＷの供給がそれぞれ停止される。

【0024】

本実施形態では、上記したように脱ガス機構８１が設けられているが、それはＤＩＷから溶存ガスを取り去る、つまり脱ガス処理を施して流体噴射ヘッド７０に送り込むＤＩＷ中の溶存ガス濃度を低下させるためであり、これによってＤＩＷ内でのキャビテーションの発生を抑制することができる。なお、ここでは、ＤＩＷに対して脱ガス処理を施してキャビテーション強度を低下させたものを「キャビテーション抑制液」と称し、その技術的意義については後で詳述する。

【0025】

流体噴射ヘッド７０に設けられた、もう一方の流体導入部７２１には、窒素ガス供給源と接続されバルブ７２２を介挿してなる配管７２３が接続されている。バルブ７２２は制御ユニット３０により制御されたバルブ制御機構３２によって開閉制御されており、必要に応じてバルブ７２２を開くことにより、窒素ガス供給源から供給される窒素ガスがガス供給路７２４を介して流体噴射ヘッド７０の内部に形成されたバッファ空間ＢＦに案内される。さらに、流体噴射ヘッド７０の側面外周部には、バッファ空間ＢＦに連通されたガス噴射口７２５が設けられている。

【0026】

上記したように本実施形態では、２種類の窒素ガス供給系統を有している。そのうちの一方、つまり窒素ガス供給源、バルブ７１２、配管７１３および供給路７１５で構成される供給系統では、窒素ガス供給源から圧送される窒素ガスは、供給路７１５を通って流体噴射ヘッド７０の下面に設けられたガス吐出口７１７から基板Ｗの表面中央部に向けて吐出される。

【0027】

また、他方、つまり窒素ガス供給源、バルブ７２２、配管７２３およびガス供給路７２４で構成される供給系統では、窒素ガス供給源から圧送される窒素ガスは、流体噴射ヘッド７０内に形成されたバッファ空間ＢＦに送り込まれた後、ガス噴射口７２５を通って外部に向け噴射される。このとき、窒素ガスは略水平方向に延びるスリット状のガス噴射口７２５を通して押し出されるため、噴射された窒素ガスの広がりは、上下方向にはその範囲が規制される一方、水平方向（周方向）にはほぼ等方的となる。つまり、ガス噴射口７２５から窒素ガスが噴射されることにより、基板Ｗの上部には、その略中央部から周縁部に向かう薄層状の気流が形成される。特にこの実施形態では、圧送されてきたガスをいったんバッファ空間ＢＦに案内し、そこからガス噴射口７２５を通して噴射しているので、周方向において均一な噴射量が得られる。また、加圧された窒素ガスが小さなギャップを通って噴出されることにより流速が速くなり、窒素ガスは周囲に向けて勢いよく噴射される。その結果、流体噴射ヘッド７０の周囲から窒素ガス流が噴射され、基板Ｗの表面Ｗｆに向け落下してくるゴミやミスト等および外部雰囲気を基板Ｗの表面Ｗｆから遮断する。

【0028】

このように構成された流体噴射ヘッド７０は図示を省略するアームによってスピンベース１２の上方に保持される一方、該アームは制御ユニット３０により制御されるヘッド昇降機構３３に接続されて昇降可能に構成されている。かかる構成により、スピンチャック１０に保持される基板Ｗの表面Ｗｆに対して流体噴射ヘッド７０が所定の間隔（例えば２〜１０ｍｍ程度）で対向位置決めされる。また、流体噴射ヘッド７０、スピンチャック１０、ヘッド昇降機構３３およびチャック回転機構３１は処理チャンバー（図示省略）内に収容されている。

【0029】

また、図２に示すように、スピンチャック１０の回転方向ＲＤにおいて超音波ノズル５０の上流側に角度θnp（＜１８０゜）だけ離れた位置にセンサ８０が配置されている。このセンサ８０は、例えばチャックピン１３と同じ高さ位置に固定配置された投光部と受光部を備え、チャックピン１３で反射された反射光を受光することでチャックピン１３を検出し、ピン検出信号を制御ユニット３０に送る。なお、この実施形態では、投受光式のセンサを用いているが、それ以外のセンサ、例えば静電容量式のセンサを用いてチャックピン１３を検出するように構成してもよい。

【0030】

なお、図１中の符号３４は、タッチパネルなどにより構成される表示操作部であり、制御ユニット３０から与えられる画像情報を表示する表示部として機能と、ユーザが表示部に表示されたキーやボタンなどを操作して入力した情報を受け取り、制御ユニット３０の送信する操作入力部として機能とを兼ね備えている。もちろん、表示部と操作入力部とを個別に設けてもよいことは言うまでもない。また、図１中の符号３０１は制御ユニット３０に設けられた記憶部であり、洗浄処理を行うに際して予め設定される種々の条件、つまり処理条件や洗浄プログラム等を記憶する機能を有している。

【0031】

次に、上記のように構成された装置の動作について図２ないし図５を参照しつつ説明する。図３は発振信号とピン検出信号とのタイミングを示す図である。また、図４は図１に示す基板洗浄装置の動作を示すフローチャートである。さらに、図５は図１に示す基板洗浄装置の動作を模式的に示す図である。

【0032】

処理の開始前には、バルブ４１、４３、８２、７１２、７２２はいずれも閉じられており、スピンチャック１０は静止している。また、第１実施形態では、処理条件のひとつとして発振信号のＯＮ信号の時間幅ＴonおよびＯＦＦ信号の時間幅Ｔoffが制御ユニット３０の記憶部３０１に記憶されている。これは、ＯＮ信号とＯＦＦ信号を交互に切り替える発振信号を発振器６０で発生させ、当該発振信号を振動子５３に与えることで、キャビテーション促進液に対する超音波の印加と印加停止を交互に繰り返して洗浄能力の向上を図るためである。そして、超音波が断続的または間欠的に印加されたキャビテーション促進液による裏面洗浄処理を行う際には、制御ユニット３０は記憶部３０１から上記時間幅Ｔon、Ｔoffを読み出し、処理条件のひとつとして設定する（ステップＳ１０１）。

【0033】

発振信号のＯＮ信号の時間幅ＴonおよびＯＦＦ信号の時間幅Ｔoffが設定されると、制御ユニット３０は時間幅Ｔon、Ｔoffに対応するスピンチャック１０の回転数（以下「適合回転数」という）を算出する（ステップＳ１０２）。この適合回転数とは、各チャックピン１３が超音波ノズル５０と対向している時間幅Ｔ13がＯＦＦ信号の時間幅Ｔoff以下となるときのスピンチャック１０の回転数を意味している。つまり、スピンチャック１０を適合回転数で回転させる場合、例えば図２（ａ）に示すようにチャックピン１３がセンサ８０の検出位置に移動してくると、センサ８０からピン検出信号が出力されるが、それからスピンチャック１０が角度θnpだけ回転方向ＲＤに回転移動すると、チャックピン１３は図２（ｂ）に示すように超音波ノズル５０と対向し、時間幅Ｔ13かけて超音波ノズル５０の吐出口５２の前を通過する。ここで、超音波ノズル５０の吐出口５２からキャビテーション促進液（ＤＩＷ）を吐出しながらスピンチャック１０を回転移動させると、チャックピン１３が超音波ノズル５０と対向する毎に、キャビテーション促進液は時間幅Ｔ13の間だけチャックピン１３を介して基板Ｗの裏面Ｗｂに供給される。そこで、本実施形態では、後述するようにスピンチャック１０の回転数制御と、ピン検出信号に対する発振信号の同期制御とを組み合わせることで、例えば図３に示すように、チャックピン１３が超音波ノズル５０と対向している時間幅Ｔ13の間、超音波ノズル５０から吐出されたキャビテーション促進液に対しては発振器６０から振動子５３にＯＦＦ信号が与えられている。これによって、発振器６０から振動子５３にＯＮ信号が与えられ、超音波の印加を受けたキャビテーション促進液はチャックピン１３を経由することなく直接基板Ｗの裏面Ｗｂに供給される。

【0034】

図４に戻って説明を続ける。上記のように適合回転数が求まり、裏面洗浄処理の開始準備が完了すると、基板搬送ロボット（図示省略）により１枚の基板Ｗがスピンチャック１０に載置されチャックピン１３により保持される（ステップＳ１０３：第１工程）。このとき、必要に応じてヘッド昇降機構３３を作動させて流体噴射ヘッド７０をスピンチャック１０から上方の離間位置に移動させれば基板の搬入をよりスムーズに行うことができるが、基板と流体噴射ヘッド７０との間に十分な距離が確保されていれば流体噴射ヘッド７０の移動は不要である。後述する基板搬出時においても同様である。

【0035】

次のステップＳ１０４ではスピンチャック１０の回転を開始する（第２工程）。また、基板ＷへのＤＩＷ供給を開始する（ステップＳ１０５）。より詳しくは、バルブ４１、４３を開いてキャビテーション促進液をノズル口１４１および吐出口５２から基板Ｗの裏面Ｗｂに向けて吐出する。また、バルブ８２を開いてキャビテーション抑制液をＤＩＷ吐出口７１８から基板Ｗの表面Ｗｆに向けて吐出する。これによって、図５に示すように基板Ｗの表面Ｗｆ上にキャビテーション抑制液の液膜Ｌｆが形成される。

【0036】

そして、スピンチャック１０の回転数がステップＳ１０２で算出された適合回転数に到達する（ステップＳ１０６で「ＹＥＳ」）と、ピン検出信号に同期して発振器６０から発振信号を振動子５３に出力する（ステップＳ１０７：第３工程）。例えば図３に示すようにチャックピン１３がセンサ８０によって検出されてピン検出信号が出力されるが、当該チャックピン１３が超音波ノズル５０の吐出口５２を通過した時点から発振器６０からＯＮ信号とＯＦＦ信号が交互に振動子５３に出力され、超音波ノズル５０内のキャビテーション促進液への超音波の断続的な印加が開始される。つまり、例えば図５（ａ）に示すようにチャックピン１３が超音波ノズル５０と対向するのに対応し、振動子５３にはＯＦＦ信号が与えられ、超音波が印加されていないキャビテーション促進液が吐出口５２から吐出され、当該キャビテーション促進液はチャックピン１３を介して基板Ｗの裏面Ｗｂに供給される。一方、チャックピン１３が超音波ノズル５０と対向していない間、振動子５３にはＯＮ信号とＯＦＦ信号が交互に与えられ、超音波が断続的に印加されたキャビテーション促進液が吐出口５２から吐出され、チャックピン１３を経由せずに直接基板Ｗの裏面Ｗｂに供給され、裏面Ｗｂに付着するパーティクルを効果的に除去する。

【0037】

このように超音波を断続的に印加したキャビテーション促進液による洗浄処理は処理条件で予め設定された時間だけ継続して行われ、ステップＳ１０８で当該設定時間の経過が確認されると、発振器６０が発振信号の出力を停止し（ステップＳ１０９）、それに続いてバルブ４１、４３、８２を閉じてキャビテーション促進液（ＤＩＷ）およびキャビテーション抑制液（ＤＩＷ）の供給を停止する（ステップＳ１１０）。

【0038】

こうして洗浄処理が完了すると、基板Ｗの表面Ｗｆおよび裏面Ｗｂに残るＤＩＷを除去する乾燥処理を行う。すなわち、基板Ｗを回転させたまま、バルブ７２２を開き、流体噴射ヘッド７０の周囲に設けられたガス噴射口７２５から窒素ガスの噴射を開始する（ステップＳ１１１）。続いて、バルブ７１２を開き、流体噴射ヘッド７０の下面に設けられたガス吐出口７１７から窒素ガスを基板Ｗの表面Ｗｆに向けて供給を開始する（ステップＳ１１２）。

【0039】

ガス噴射口７２５から供給される窒素ガスの流速は速く、しかも上下方向の噴射方向が絞られており、基板Ｗの上部において中央部から周囲に向かって放射状に流れる窒素ガスのカーテンを形成している。一方、ガス吐出口７１７から供給される窒素ガスの流速はこれより遅く、かつ基板Ｗの表面Ｗｆに向けて強く吹き付ける流れとならないように流量が制限される。このため、ガス吐出口７１７から供給される窒素ガスは、ガス噴射口７２５から噴射されるカーテン状のガス層と基板Ｗの表面Ｗｆとにより囲まれる空間に残存する空気をパージし該空間を窒素雰囲気に保つように作用する。そこで、ここでは、ガス噴射口７２５から供給される窒素ガスを「カーテン用ガス」と称する一方、ガス吐出口７１７から吐出される窒素ガスを「パージ用ガス」と称している。

【0040】

こうして基板Ｗの上方にガスのカーテンを形成するとともに基板Ｗの表面Ｗｆを窒素雰囲気に保った状態で、スピンチャック１０の回転数を上げて基板Ｗを高速回転させ（ステップＳ１１３）、基板Ｗの表面Ｗｆおよび裏面Ｗｂの液体を振り切ることによって基板Ｗを乾燥させる。乾燥処理の実行中においてはカーテン用ガスおよびパージ用ガスを供給し続けることによって、乾燥した基板Ｗの表面Ｗｆへのミスト等の付着や酸化が防止される。乾燥処理が終了するとスピンチャック１０の回転を停止し（ステップＳ１１４）、パージ用ガスおよびカーテン用ガスの供給を順次停止する（ステップＳ１１５、Ｓ１１６）。そして、基板搬送ロボットが乾燥された基板Ｗをスピンチャック１０から取り出し、別の装置へ搬出することで（ステップＳ１１７）、１枚の基板Ｗに対する裏面洗浄処理が完了する。また上記処理を繰り返すことにより、複数の基板を順次処理することができる。

【0041】

以上のように、この実施形態では、超音波が断続的あるいは間欠的に印加されたキャビテーション促進液を用いて基板Ｗの裏面Ｗｂを超音波洗浄している。しかも、図２（ａ）および図５（ａ）に示すようにチャックピン１３が超音波ノズル５０と対向して超音波ノズル５０から吐出されたキャビテーション促進液がチャックピン１３に供給されてしまうタイミング（以下「ＮＰ対向タイミング」という）においては、図３に示すように、発振器６０から振動子５３にＯＦＦ信号を出力するように構成している。このため、超音波の印加を受けたキャビテーション促進液は必ずチャックピン１３を経由することなく直接基板Ｗの裏面Ｗｂに供給される。したがって、チャックピン１３によって超音波が減衰されることなく、高い洗浄効率で基板Ｗの裏面Ｗｂを洗浄することができる。その結果、短時間で基板洗浄を行うことができ、洗浄液（ＤＩＷ）の消費量や電力消費量を低減することができる。

【0042】

また、上記実施形態では、単に時間幅Ｔon、Ｔoffに基づいて適合回転数を算出しているだけでなく、センサ８０から出力されるピン検出信号に同期して発振信号を出力させている。このため、超音波ノズル５０から吐出されたキャビテーション促進液がチャックピン１３に供給されるタイミング、つまりＮＰ対向タイミングでＯＦＦ信号が正確に振動子５３に与えられ、上記作用効果を確実なものとしている。

【0043】

また、上記実施形態では、裏面Ｗｂを超音波洗浄するために、窒素ガスを飽和レベル程度にまで溶存させたキャビテーション促進液を用いている。このため、キャビテーション促進液に超音波が与えられることで数多くのキャビテーションが発生して裏面Ｗｂを効果的に洗浄することが可能となっている。

【0044】

さらに、超音波が印加されたキャビテーション促進液を裏面Ｗｂに沿わすように与えているために表面Ｗｆ側にも音波が伝わり、パターンにダメージを与える可能性がある。しかしながら、本実施形態では、キャビテーション強度が小さいキャビテーション抑制液を用いて基板Ｗの表面Ｗｆに液膜Ｌｆを形成している。すなわち、表面Ｗｆへの供給前に、ＤＩＷに対して脱ガス処理を施すことで溶存ガス濃度をキャビテーション促進液よりも低下させ、これによって基板Ｗの表面Ｗｆに供給する液体、つまりキャビテーション抑制液のキャビテーション強度を低下させている。ここで、「キャビテーション強度」とは、超音波により液中で発生するキャビテーションにより基板Ｗに作用する単位面積当たりの応力を意味しており、このキャビテーション強度は、キャビテーション係数αおよび気泡崩壊エネルギーＵによって決まる。すなわち、キャビテーション係数αは次式
α＝（Ｐe-Ｐv）／（ρＶ^２／２） … （式１）
ただし、Ｐe：静圧、Ｐv：蒸気圧、ρ：密度、Ｖ：流速、
で求められ、キャビテーション係数αが小さいほどキャビテーション強度は大きくなる。また、気泡崩壊エネルギーＵは次式
Ｕ＝４πｒ^２σ＝１６πσ^３／（Ｐe-Ｐv）^２ … （式２）
ただし、ｒ：崩壊前の気泡半径、σ：表面張力、
で求められ、気泡崩壊エネルギーＵが大きいほどキャビテーション強度は大きくなる。

【0045】

本実施形態では、脱ガス処理によってキャビテーション抑制液に溶存するガス濃度は低く抑えられているため、蒸気圧Ｐvは大幅に低下している。そのため、キャビテーション係数αは大きくなる一方で、気泡崩壊エネルギーＵは小さくなり、キャビテーション抑制液のキャビテーション強度は小さくなっている。その結果、裏面洗浄処理時に表面Ｗｆ側に音波が伝わるものの、キャビテーション強度が低く抑えられ、基板表面側でのパターン損壊を効果的に抑制することができる。

【0046】

ところで、上記第１実施形態では、時間幅Ｔon、Ｔoffを処理条件として設定し、これらにスピンチャック１０の回転数を適合させているが、スピンチャック１０の回転数に対してＯＮ信号の時間幅ＴonおよびＯＦＦ信号の時間幅Ｔoffを適合させてもよい（第２実施形態）。また、上記ＮＰ対向タイミングに合わせて発振器６０からＯＦＦ信号を振動子５３に出力させることを可能とする、ＯＮ信号およびＯＦＦ信号の切替（時間幅Ｔon、Ｔoffの組み合わせ）と基板Ｗの回転数との組み合わせを複数個レシピ形式で記憶しておき、適宜選択可能に構成してもよい（第３実施形態）。これら第２実施形態および第３実施形態においても、第１実施形態と同様の作用効果が得られる。以下、第２実施形態および第３実施形態について、それぞれ図６および図７を参照しつつ説明する。

【0047】

図６は本発明にかかる基板洗浄装置の第２実施形態の動作を示す図である。この第２実施形態および後で説明する第３実施形態における装置構成は第１実施形態のそれと同一であり、時間幅と回転数の設定方法のみが相違する。したがって、同一構成については同一符号を付して構成説明を省略する。

【0048】

第２実施形態では、処理条件のひとつとして超音波が断続的または間欠的に印加されたキャビテーション促進液による洗浄処理を行うときの基板Ｗの回転数が制御ユニット３０の記憶部３０１に記憶されている。そして、裏面洗浄処理を行う際には、制御ユニット３０は記憶部３０１から上記回転数を読み出し、処理条件のひとつとして設定する（ステップＳ２０１）。それに続いて、制御ユニット３０は設定回転数に適合する時間幅Ｔon、Ｔoffを算出する（ステップＳ２０２）。ここで、適合する時間幅Ｔon、Ｔoffとは適合回転数と同種の意味を有している。つまり、スピンチャック１０を設定回転数で回転させる場合、チャックピン１３は図２（ｂ）に示すように超音波ノズル５０と対向し、時間幅Ｔ13かけて超音波ノズル５０の吐出口５２の前を通過する。したがって、第１実施形態と同様の作用効果を得るためには、時間幅Ｔoffを時間幅Ｔ13以上に設定する必要がある。また、図３に示すように設定回転数でスピンチャック１０を回転させながら、各チャックピン１３が超音波ノズル５０と対向する期間とＯＦＦ信号を出力する期間とを常に対応させるためには、時間幅Ｔoffに対応して時間幅Ｔonも適合させる必要がある。これらを考慮して時間幅Ｔon、Ｔoffの適合化を図っている。

【0049】

上記のように適合時間幅Ｔon、Ｔoffが求まり、裏面洗浄処理の開始準備が完了すると、基板搬送ロボット（図示省略）により１枚の基板Ｗがスピンチャック１０に載置されチャックピン１３により保持される（ステップＳ２０３）。これに続いて、スピンチャック１０の回転を開始した（ステップＳ２０４）後、基板ＷへのＤＩＷ供給を開始する（ステップＳ２０５）。そして、スピンチャック１０の回転数がステップＳ２０１で設定された設定回転数に到達する（ステップＳ２０６で「ＹＥＳ」）と、それ以降、第１実施形態のステップＳ１０７〜Ｓ１１７と同様にして超音波による裏面洗浄処理および乾燥処理を行う（ステップＳ２０７〜Ｓ２１７）。

【0050】

図７は本発明にかかる基板洗浄装置の第３実施形態の動作を示す図である。この第３実施形態では、上記したようにＮＰ対向タイミングに合わせて発振器６０からＯＦＦ信号を振動子５３に出力させることができる、時間幅Ｔon、Ｔoffと基板Ｗの回転数との組み合わせを含むレシピ情報が複数個、制御ユニット３０の記憶部３０１に予め記憶されている。そして、記憶部３０１からレシピ情報が読み出されて表示操作部３４に表示される（ステップＳ３０１）。そして、ユーザが表示操作部３４を操作して一のレシピ情報を選択すると、その選択されたレシピ情報に基づいて制御ユニット３０はスピンチャック１０の回転数および時間幅Ｔon、Ｔoffを処理条件のひとつとして設定する（ステップＳ３０２）。

【0051】

こうして、裏面洗浄処理の開始準備が完了すると、基板搬送ロボット（図示省略）により１枚の基板Ｗがスピンチャック１０に載置されチャックピン１３により保持される（ステップＳ３０３）。これに続いて、スピンチャック１０の回転を開始した（ステップＳ３０４）後、基板ＷへのＤＩＷ供給を開始する（ステップＳ３０５）。そして、スピンチャック１０の回転数がレシピ情報に含まれるレシピ回転数に到達する（ステップＳ３０６で「ＹＥＳ」）と、それ以降、第１実施形態のステップＳ１０７〜Ｓ１１７と同様にして超音波による裏面洗浄処理および乾燥処理を行う（ステップＳ３０７〜Ｓ３１７）。

【0052】

このように、上記第１実施形態ないし第３実施形態では、チャックピン１３が本発明の「保持部」の一例に相当している。チャック回転機構３１が本発明の「移動機構」の一例に相当している。表示操作部３４が本発明の「表示部」および「入力部」として機能しているが、表示部と入力部とを個別に設けてもよいことはいうまでもない。制御ユニット３０が本発明の「制御部」として機能している。基板Ｗの裏面Ｗｂおよび表面Ｗｆがそれぞれ本発明の「一方主面」および「他方主面」に相当しており、脱ガス機構８１およびバルブ８２が本発明の「液膜形成部」として機能している。

【0053】

上記第１実施形態ないし第３実施形態では、ＯＮ信号とＯＦＦ信号を交互に切り替える発振信号を振動子５３に与えることで、キャビテーション促進液に対する超音波の印加と印加停止を交互に繰り返して洗浄能力の向上を図っている。そこで、洗浄能力を向上させるために時間幅Ｔon、Ｔoffをどのように設定するのが好適であるかを検証した。

【0054】

図８は発振信号と洗浄能力との関係を検証するための実験内容および実験結果を示す図である。ここでは、除去率の実験（以下「実験Ａ」という）と、音圧の実験（以下「実験Ｂ」という）とを行った。

【0055】

まず、実験Ａについて説明する。同図（ａ）に示すように、３００［ｍｍ］のシリコンウエハを基板Ｗとして用意し、予めパーティクル（Ｓｉ屑）を基板Ｗの表面に分散して存在させる。そして、基板Ｗの表面Ｗｆの中央部のうち６×８[ｓｑｕａｒｅｍｍ]の測定領域についてパーティクル数を測定した後で当該基板Ｗの表面ＷｆにＤＩＷの液膜を形成する。それに続いて、図８（ａ）に示すように、基板Ｗの表面Ｗｆから角度θ（＝８２゜）だけ傾いた方向に５［ｍｍ］離れて超音波ノズル５０の吐出口５２が位置するように超音波ノズル５０を配置した。そして、この超音波ノズル５０に対して流量１．５[Ｌ／ｍｉｎ]でＤＩＷを供給しながら周波数５[ＭＨｚ]のＯＮ信号を有する発振信号を振動子５３に与えて２０[Ｗ］でＤＩＷに超音波を印加し、その超音波印加液ＤＩＷを基板Ｗの表面Ｗｆの中央部に３０秒間供給した。その後で表面Ｗｆの上記測定領域に残存するパーティクル数を測定し、パーティクルの除去率を求めた。このような実験を発振信号のＯＮ信号の時間幅ＴonおよびＯＦＦ信号の時間幅Ｔoffを変更しつつ実行した。なお、この実験では、時間幅Ｔonと時間幅Ｔoffとの比を（１：１）に設定する、つまり５０％デューティーで行っており、図８（ｂ）中の横軸のパルス時間[秒]は、ＯＮ信号の時間幅Ｔonであり、ＯＦＦ信号の時間幅Ｔoffでもある。なお、パーティクル数の測定はＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社製のウエハ検査装置ＳＰ１を用いて行った。図８（ｂ）中の実線は上記実験Ａの結果を示しており、この結果から次のことがわかる。つまり、パーティクルの除去率は、パルス時間が約５×１０^−５〜１０^−４[秒]付近で最大となり、それよりも短くても長くても減少する。

【0056】

次に実験Ｂについて説明する。実験Ｂでは、発振信号のＯＮ信号の時間幅ＴonおよびＯＦＦ信号の時間幅Ｔoffを変更しつつ超音波ノズル５０の吐出口５２から吐出されるＤＩＷ中の音圧をハイドロホンで計測した。図８（ｂ）中の破線は上記実験Ｂの結果を示しており、この結果から次のことがわかる。つまり、音圧は、パルス時間が約５×１０^−５[秒]付近で最大となり、それよりも短くても長くても減少する。

【0057】

これらの実験Ａ、Ｂを比較してわかるように、パーティクルの除去率が最大となるパルス時間と、音圧が最大となるパルス時間とがほぼ等しく、しかもパルス時間の変化に伴う両者の減少度合いもほぼ同様である。したがって、基板洗浄装置１において超音波ノズル５０から吐出されるキャビテーション促進液における超音波の音圧について、ＯＮ信号の時間幅Ｔonに対する変化を予め計測しておき、その計測結果に基づいてＯＮ信号の時間幅Ｔonを設定してもよい。より具体的には、音圧がピークとなるピーク時間幅を求め、ＯＮ信号の時間幅Ｔonを上記ピーク時間幅もしくはピークの半値全幅となる範囲内の値に設定することで、パーティクルの除去率を高めて裏面洗浄の効率を高めることができる。

【0058】

なお、本発明は上記した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上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば上記実施形態では、キャビテーション促進液に対して超音波を断続的または間欠的に印加して基板Ｗの裏面Ｗｂに供給しているが、使用する液体はキャビテーション促進液に限定されるものではない。例えばＤＩＷ供給源から供給されるＤＩＷをそのまま用いてもよい。また、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）、エタノール、ハイドロフルオロエーテル（ＨＦＥ）を主たる成分とする液体、ＳＣ１（アンモニア水と過酸化水素水との混合水溶液）、ＤＩＷに炭酸ガスや水素などの気体を溶存させた機能水など、基板洗浄に用いる一般的な洗浄液を用いてもよい。

【0059】

また、上記実施形態では、キャビテーション抑制液として脱ガス処理したＤＩＷを用いているが、これに限定されるものではなく、キャビテーション強度が超音波ノズル５０から吐出される超音波印加液よりも小さな液体をキャビテーション抑制液として用いることができる。すなわち、キャビテーション抑制液としては、キャビテーション係数αが大きい、および／または気泡崩壊エネルギーＵが小さい液体を用いるのが好適である。例えばＤＩＷのキャビテーション係数αおよび気泡崩壊エネルギーＵを「１」とした場合、イソプロピルアルコール、ＨＦＥ７３００、ＨＦＥ７１００のそれらは以下の通りである。なお、ＨＦＥ７３００、ＨＦＥ７１００は、それぞれ住友スリーエム株式会社製の商品名ノベック（登録商標）７３００、７１００を意味している。

【表1】

【0060】

例えばイソプロピルアルコールのキャビテーション係数αはＤＩＷに比べて大きく、しかも気泡崩壊エネルギーＵはＤＩＷよりも大幅に小さい。したがって、イソプロピルアルコールあるいはイソプロピルアルコールとＤＩＷとを混合させた混合液をキャビテーション抑制液として好適に用いることができる。また、イソプロピルアルコールおよび上記混合液はいわゆる低表面張力液であるため、これらを基板Ｗの表面Ｗｆに供給して液膜Ｌｆを形成しておくことは乾燥処理時でのパターン倒壊を効果的に防止する上でも望ましい。

【0061】

また、上記実施形態では、基板Ｗの表面Ｗｆにキャビテーション抑制液の液膜Ｌｆを形成しているが、液膜Ｌｆの形成は必須事項ではなく、任意事項である。例えば基板Ｗの表面Ｗｆにパターンが形成されていない場合には液膜Ｌｆの形成は不要である。

【0062】

また、上記実施形態では、超音波ノズル５０に対して基板ＷをＲＤ方向に相対的に回転移動させるために、超音波ノズル５０を固定配置する一方で、スピンチャック１０を回転させることで複数のチャックピン１３を基板Ｗの回転中心、つまり回転軸Ｊを中心として同心円状に移動させている。ここで、超音波ノズル５０も回転軸Ｊを中心として同心円状に移動させてもよい。また、超音波ノズル５０のみを回転軸Ｊを中心として同心円状に移動させてもよい。

【0063】

また、上記実施形態では基板Ｗの裏面Ｗｂを洗浄しているが、本発明の適用対象は基板Ｗの裏面Ｗｂに限定されるものではなく、基板Ｗの表面Ｗｆを超音波洗浄する装置にも適用可能である。

【産業上の利用可能性】

【0064】

この発明は、超音波の印加と印加停止を交互に受ける液体を基板の両主面のうちの一方主面に供給して当該一方主面を洗浄する基板洗浄技術に好適である。

【符号の説明】

【0065】

１…基板洗浄装置
１０…スピンチャック
１３…チャックピン
３０…制御ユニット
３１…チャック回転機構
３４…表示操作部
４１，４３，８２，７１２，７２２…バルブ
４２…ガス濃度調整機構
５０…超音波ノズル
５２…吐出口
５３…振動子
６０…発振器
８０…センサ
８１…脱ガス機構
３０１…記憶部
Ｌｆ…液膜
Ｔon…（ＯＮ信号の）時間幅
Ｗ…基板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】