基板洗浄装置および基板洗浄方法
【課題】間隙空間内を流通する洗浄液の流速にかかわらず、洗浄液に超音波振動を十分に付与して基板表面を良好に洗浄す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。
【解決手段】基板表面Ｗｆに対向して近接部材２１の下面２１１が離間配置される。そして、基板表面Ｗｆと下面２１１とで挟まれた間隙空間ＳＰに洗浄液が供給されるとともに、近接部材２１を介して洗浄液に超音波振動が付与される。また、近接部材２１が基板表面Ｗｆに沿って移動するが、基板Ｗに対する近接部材２１の相対移動に応じてノズル３１からの洗浄液の吐出流量が変更されて間隙空間ＳＰを流通する洗浄液の流速が変化する。間隙空間ＳＰへの洗浄液の供給は近接部材２１の側面２１２に向けてノズル３１から洗浄液を吐出することで側面２１２から間隙空間ＳＰに洗浄液を回り込ませることで行われる。
【解決手段】基板表面Ｗｆに対向して近接部材２１の下面２１１が離間配置される。そして、基板表面Ｗｆと下面２１１とで挟まれた間隙空間ＳＰに洗浄液が供給されるとともに、近接部材２１を介して洗浄液に超音波振動が付与される。また、近接部材２１が基板表面Ｗｆに沿って移動するが、基板Ｗに対する近接部材２１の相対移動に応じてノズル３１からの洗浄液の吐出流量が変更されて間隙空間ＳＰを流通する洗浄液の流速が変化する。間隙空間ＳＰへの洗浄液の供給は近接部材２１の側面２１２に向けてノズル３１から洗浄液を吐出することで側面２１２から間隙空間ＳＰに洗浄液を回り込ませることで行われる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、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等に超音波振動が付与された洗浄液を用いて該基板に対して洗浄処理を施す基板洗浄装置および基板洗浄方法に関するものである。
【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では、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していく工程が含まれる。ここで、微細加工を良好に行うためには基板表面を清浄な状態に保つ必要があり、必要に応じて基板表面に対して洗浄処理が行われる。そこで、従来より、基板上に付着したパーティクルを除去するために、基板に洗浄液を供給するとともに該洗浄液に超音波振動を付与することが行われている。これにより、洗浄液が有する超音波振動エネルギーによって、基板上からパーティクルが効果的に離脱して除去される。
【０００３】
例えば特許文献１に記載された装置では、所定の回転軸回りに回転駆動される基板に対向して超音波洗浄機構が配置されている。超音波洗浄機構は、基板表面と対向するように設けられた基板対向面を有する超音波洗浄ヘッドを備えている。超音波洗浄ヘッドは基板の上方で基板表面に沿って所定の角度範囲で回動（揺動）可能となっている。また、超音波洗浄ヘッドは洗浄液を供給するノズルを有し、このノズルから基板対向面と基板表面との間（間隙空間）に向けて洗浄液を供給するとともに該洗浄液に超音波振動を付与する。また、この状態で回転駆動される基板に対して超音波洗浄ヘッドが回動することで基板表面に対して超音波振動を用いた洗浄が行われる。
【０００４】
また、特許文献２に記載された装置では、基板表面に物理的な力を作用させる処理機構がアームに取り付けられている。そして、基板を回転させながらアームを基板上の所定の範囲内で複数回走査させることにより、基板表面に付着する付着物を除去している。この処理機構は超音波振動を乗せた液体を噴射するノズルを有している。そして、このノズルより噴射される液体の流量が基板の中心部付近よりも端縁部において大きくなるように流量調整が行われている。これにより、基板の中心部付近と端縁部において均一な洗浄効果が得られる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−８７７２５号公報（図２）
【特許文献２】特開平１１−２４４７９６号公報（第６頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１記載の装置では、基板が回転している関係上、超音波洗浄ヘッドに対する相対速度は基板の中心側においては遅く、端縁側に向かうにつれて速くなる。そのため、超音波洗浄ヘッドが基板の端縁側に位置するほど、単位面積当たりの洗浄時間が短くなる。その結果、超音波洗浄ヘッドに対する相対速度が速くなる基板の端縁側の領域ほど十分に洗浄を行うことができなくなってしまう。つまり、基板の回転中心から離れ基板の端縁側に位置する領域ほど、パーティクルの除去率が低下していく。
【０００７】
そこで、特許文献２記載のように、基板表面上で移動される処理機構の相対移動に応じてノズルから吐出する洗浄液の流量を変化させることが考えられる。具体的には、特許文献１記載の装置において、ノズルから間隙空間に向けて供給される洗浄液の流量を基板の中心部よりも基板の端縁部において増加させることが考えられる。これによって、基板の端縁部における洗浄効果を高め、基板の中心部と端縁部とにおいて均一な洗浄効果を得ることが期待される。
【０００８】
しかしながら、特許文献１記載の装置では、ノズルから間隙空間に向けて直接に洗浄液を供給している。このため、ノズルからの洗浄液の流量を変化させると、次のような問題が発生することがあった。すなわち、ノズルからの洗浄液の流量を大きくすると、間隙空間内を流通する洗浄液の流速が高められる。その結果、間隙空間に供給された洗浄液が基板表面上に薄く広がってしまい、間隙空間を洗浄液で満たすことが困難となってしまう。このため、間隙空間に気体（空気）が大量に入り込み、間隙空間内の洗浄液に超音波振動を十分に付与することができなくなる場合があった。つまり、特許文献１記載の装置では、間隙空間内を流通する洗浄液の流速を変化させると、かえって洗浄液に超音波振動を十分に付与することができなくなり、基板表面を良好に洗浄することができなかった。
【０００９】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、間隙空間内を流通する洗浄液の流速にかかわらず、洗浄液に超音波振動を十分に付与して基板表面を良好に洗浄す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。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明は、超音波振動が付与された洗浄液を用いて基板表面に対して洗浄処理を施す基板洗浄装置であって、上記目的を達成するため、基板表面に対向する対向面を有し、該対向面を基板表面から離間配置させながら基板表面に沿って基板に対して相対移動自在に設けられた近接部材と、近接部材を基板表面に沿って基板に対して相対移動させる駆動手段と、基板表面と近接部材の対向面とで挟まれた間隙空間に洗浄液を供給するとともに、基板に対する近接部材の相対移動に応じて洗浄液供給を変化させることによって間隙空間内を流通する洗浄液の流速を変化させる洗浄液供給機構と、近接部材を介して洗浄液に超音波振動を付与する超音波付与手段とを備え、洗浄液供給機構は、近接部材の対向面と異なる非対向面に向けて洗浄液を吐出することで洗浄液を非対向面から間隙空間に回り込ませて間隙空間に洗浄液を供給することを特徴としている。
【００１１】
また、この発明は、超音波振動が付与された洗浄液を用いて基板表面に対して洗浄処理を施す基板洗浄方法であって、上記目的を達成するため、基板表面に対向する対向面を有し、基板表面に沿って基板に対して相対移動自在な近接部材を基板表面から離間配置する配置工程と、近接部材を基板表面に沿って基板に対して相対移動させる移動工程と、基板表面と近接部材の対向面とで挟まれた間隙空間に洗浄液を供給するとともに、近接部材の相対移動に応じて洗浄液供給を変化させることによって間隙空間内を流通する洗浄液の流速を変化させる洗浄液供給工程と、近接部材を介して洗浄液に超音波振動を付与する超音波付与工程と、洗浄液供給工程では、近接部材の対向面と異なる非対向面に向けて洗浄液を吐出することで洗浄液を非対向面から間隙空間に回り込ませて間隙空間に洗浄液を供給することを特徴としている。
【００１２】
このように構成された発明（基板洗浄装置および基板洗浄方法）によれば、近接部材の対向面が基板表面から離間配置されることで、該対向面と基板表面との間に間隙空間が形成される。そして、間隙空間に洗浄液を供給するとともに、近接部材を介して洗浄液に超音波振動が付与される。また、この状態で近接部材が基板表面に沿って基板に対して相対移動する。このとき、基板に対する相対移動に応じて洗浄液供給を変化させることによって間隙空間内を流通する洗浄液の流速を変化させている。このため、基板表面の各領域に対して適切な洗浄を行うことができ、基板表面を高品質に洗浄することができる。ここで、何の工夫もなさずに、単純に間隙空間内を流通する洗浄液の流速を増大させると、「発明が解決しようとする課題」の項で説明したような問題が発生することがあった。すなわち、間隙空間に向けて直接に洗浄液を供給した場合には、間隙空間内を流通する洗浄液の流速が高められると、間隙空間を洗浄液で満たすことが困難となってしまう。その結果、間隙空間に気体（空気）が大量に入り込み、洗浄液に超音波振動を十分に付与することができなくなる場合があった。これに対し、この発明によれば、近接部材の対向面と異なる非対向面に向けて洗浄液を吐出することで該洗浄液を間隙空間に回り込ませている。つまり、吐出された洗浄液を非対向面からの回り込みによって間隙空間に間接的に供給している。このため、間隙空間内を流通する洗浄液の流速を低く設定した場合はもちろんのこと、増大させたとしても、間隙空間を洗浄液で満たし、間隙空間に気体（空気）が大量に入り込むのを防止することができる。これにより、間隙空間内の洗浄液に超音波振動を十分に付与することができる。したがって、間隙空間内を流通する洗浄液の流速にかかわらず、洗浄液に超音波振動を十分に付与して基板表面を良好に洗浄することができる。
【００１３】
ここで、基板を所定の回転軸回りに回転させる回転手段をさらに設け、近接部材が回転軸から基板の径方向に離れるにしたがって間隙空間を流通する洗浄液の流速を高めるように構成してもよい。この場合、基板の中心部と端縁部とで洗浄処理の進行度合が相違する。より具体的には、基板の中心部に対する洗浄処理は比較的進行するのに対し、端縁部では中心部での処理進行度に比べて遅れる。そこで、近接部材が回転軸から基板の径方向に離れるにしたがって間隙空間を流通する洗浄液の流速を高めている。これにより、基板の端縁部に対する洗浄処理を促進させることができる。その結果、基板表面に対する洗浄処理の面内均一性を高めることができる。
【００１４】
また、基板に対して近接部材を相対移動させるための構成の一例としては、近接部材を駆動して基板の回転中心位置と基板の端縁位置とを通る移動軌跡上で移動させる構成を採用することができる。この構成によれば、基板の回転と近接部材の移動により基板表面の全面を効率良く洗浄することができる。
【００１５】
また、洗浄液供給機構から吐出される洗浄液の流量を制御する制御手段をさらに設け、制御手段が基板に対する近接部材の相対移動に応じて洗浄液の流量を制御して間隙空間内を流通する洗浄液の流速を変化させるように構成してもよい。この場合、洗浄液供給機構は近接部材の非対向面に向けて洗浄液を吐出する第１ノズルと、第１ノズルに洗浄液を供給可能な複数の第１供給管とを有し、複数の第１供給管の各々には第１ノズルに対する洗浄液の供給／供給停止を切換える切換え弁が介装され、制御手段は、基板に対する近接部材の相対移動に応じて各切換え弁を切換えることで、第１ノズルから吐出させる洗浄液の流量を制御するように構成してもよい。また、洗浄液供給機構は近接部材の非対向面に向けて洗浄液を吐出する第２ノズルと、第２ノズルに洗浄液を供給可能な第２供給管とを有し、第２供給管には該第２供給管を流通する洗浄液の流量を連続的に制御可能な流量制御部が介装され、制御手段は基板に対する近接部材の相対移動に応じて流量制御部を制御することで、第２ノズルから吐出させる洗浄液の流量を制御するように構成してもよい。この構成によれば、近接部材の相対移動に応じてノズル（第２ノズル）からの洗浄液の吐出流量をきめ細かく調整できるので、基板表面の各領域に対して最適な洗浄を行うことができる。
【００１６】
また、洗浄液供給機構は近接部材の非対向面に向けて洗浄液を吐出可能であって、洗浄液の吐出流速が互いに異なる複数の第３ノズルを有し、複数の第３ノズルの各々から洗浄液を吐出させるとともに、駆動手段は近接部材を各第３ノズルから吐出される洗浄液と交差するように移動させ、近接部材に対して各第３ノズルからの洗浄液が順次供給されることで近接部材の移動に応じて間隙空間内を流通する洗浄液の流速を変化させるように構成してもよい。この構成によれば、洗浄処理中に各ノズル（第３ノズル）からの洗浄液の吐出流量を制御する必要がない。
【００１７】
さらに、近接部材については、親水性材料で形成するのが望ましく、このように構成することで非対向面に供給された洗浄液を効率的に間隙空間に回り込ませることができる。ここで、このような構成を採用するためには、例えば近接部材を石英で形成してもよい。
【発明の効果】
【００１８】
この発明によれば、近接部材の対向面と異なる非対向面に向けて洗浄液を吐出することで間隙空間に洗浄液を回り込ませている。このため、近接部材の相対移動に応じて間隙空間内を流通する洗浄液の流速が変化しても、間隙空間を洗浄液で満たし、間隙空間に気体（空気）が大量に入り込むのを防止することができる。このため、間隙空間内の洗浄液に超音波振動を十分に付与することができる。したがって、間隙空間内を流通する洗浄液の流速にかかわらず、洗浄液に超音波振動を十分に付与して基板表面を良好に洗浄することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
＜第１実施形態＞
図１はこの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の基板洗浄装置の主要な制御構成を示すブロック図である。また、図３は図１の基板洗浄装置の要部を示す図である。この基板洗浄装置は、半導体ウエハ等の基板Ｗの表面Ｗｆに付着したパーティクルなどの汚染物質を除去するための洗浄処理に用いられる枚葉式の基板洗浄装置である。より具体的には、デバイスパターンが形成された基板表面Ｗｆに対して洗浄液としてＤＩＷ（deionized water：脱イオン水）などのリンス液を供給するとともに、該洗浄液に超音波振動を付与して基板Ｗを洗浄する装置である。
【００２０】
この基板洗浄装置は、基板Ｗをその表面Ｗｆを上方に向けた状態で水平姿勢に保持して回転させる基板回転機構１と、基板回転機構１に保持された基板Ｗの表面Ｗｆを超音波振動を用いて洗浄するための超音波洗浄ユニット２と、超音波洗浄ユニット２（後述の近接部材）に向けて洗浄液を供給する洗浄液供給機構３とを備えている。
【００２１】
基板回転機構１は、回転支軸１１がモータを含む回転駆動源１２の回転軸に連結されており、回転駆動源１２の駆動により回転軸Ｒ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真空チャック１３が設けられており、基板Ｗの裏面Ｗbの略中央部が真空チャック１３により吸引保持される。したがって、装置全体を制御する制御ユニット４（本発明の「制御手段」に相当）からの動作指令に応じて回転駆動源１２を作動させることにより、基板Ｗを吸引保持しつつ、真空チャック１３が回転軸Ｒ回りに回転する。このように、この実施形態では、回転駆動源１２が本発明の「回転手段」として機能する。
【００２２】
超音波洗浄ユニット２は、石英製の近接部材２１と、近接部材２１の上面に貼り付けられ、超音波発信器２２からのパルスを受けて近接部材２１を超音波振動させる振動子２３とを備えている。この近接部材２１は水平断面形状が四角形となっている直方体であり、その下面２１１が基板表面Ｗｆと対向する対向面となっている。そして、近接部材２１が基板表面Ｗｆに対向して離間配置されると、下面２１１と基板表面Ｗｆとが所定の間隔を隔てて平行に対向する。また、図３に示すように、側面２１２（本発明の「非対向面」に相当）が洗浄液供給機構３から供給される洗浄液の入射面となっており、下面２１１に対して垂直に立ち上がっている。
【００２３】
また、超音波洗浄ユニット２は、振動子２３の上面に取り付けられ近接部材２１および振動子２３をその一方端で保持する揺動アーム２４と、この揺動アーム２４をアーム軸２５を中心として所定の角度範囲で回動（揺動）させるモータ等の揺動駆動源２６と、揺動アーム２４を鉛直方向に昇降させるモータ等の昇降駆動源２７とを備えている。
【００２４】
揺動アーム２４と揺動駆動源２６との間には、揺動駆動源２６からの回転駆動力を揺動アーム２４に伝達する揺動伝達機構２６ｔが設けられている。例えば、この揺動伝達機構２６ｔは、揺動駆動源２６としてのモータの出力軸とアーム軸２５のそれぞれに取り付けられた１組のプーリと、この１組のプーリ間に掛け渡されたベルトとからなるベルト＆プーリ機構などである。これにより、揺動駆動源２６としてのモータの出力軸を回動させれば、アーム軸２５が回動し、揺動アーム２４が回動する。
【００２５】
また、揺動アーム２４と昇降駆動源２７との間には、昇降駆動源２７からの回転駆動力を上下方向の駆動力に変換して揺動アーム２４に伝達する昇降伝達機構２７ｔが設けられている。例えば、この昇降伝達機構２７ｔは、昇降駆動源２７としてのモータの出力軸に対して回転可能に接続されたボールネジ軸と、揺動アーム２４から揺動駆動源２６に至るまでの構造物を直線移動可能に保持し、ボールネジ軸に螺合する移動子とからなるボールネジ機構等が設けられている。これにより、昇降駆動源２７としてのモータの出力軸を回動させれば、ボールネジ軸が回転して移動子が上下移動し、揺動アーム２４から揺動駆動源２６に至るまでの構造物が昇降する。
【００２６】
これらの構成により、近接部材２１を揺動駆動源２６によって駆動することで、下面２１１を基板表面Ｗｆに対向させながら移動軌跡Ｔ、つまり基板Ｗの回転中心位置Ｐｃと基板Ｗの端縁位置Ｐｅとを通る軌跡上を往復移動させることができる。したがって、制御ユニット４が基板Ｗを回転させながら近接部材２１を移動軌跡Ｔに沿って移動させることで、基板表面Ｗｆの全面に対して近接部材２１を走査させることができる。ここで、基板Ｗの回転中心位置Ｐｃは基板表面Ｗｆの上方で、かつ基板Ｗの中心Ａ０（基板表面Ｗｆと回転軸Ｒとが交差する点）上に設定されている。このように、この実施形態では、揺動駆動源２６が本発明の「駆動手段」として機能する。
【００２７】
また、近接部材２１を昇降駆動源２７によって駆動することで、鉛直方向に昇降させることができる。これにより、基板表面Ｗｆと下面２１１とのギャップＧを所望の間隔に設定することができる。すなわち、ギャップＧを一定の間隔に保ったまま近接部材２１を基板表面Ｗｆに沿って移動させることができる。ギャップＧは、基板表面Ｗｆと下面２１１とで挟まれた間隙空間ＳＰ（図３）に洗浄液が十分に満たされる間隔であればよく、５ｍｍ以下、好ましくは０．５〜１ｍｍ程度に設定される。
【００２８】
洗浄液供給機構３は、近接部材２１の側面２１２に向けて洗浄液を吐出するノズル３１（本発明の「第１ノズル」に相当）と、その一方端がノズル３１に接続されノズル３１に対して洗浄液を供給可能な管３２とを有している。また、管３２の他方端は流量制御ユニット３３に接続されている。流量制御ユニット３３は洗浄液供給源に接続され、洗浄液供給源からノズル３１に向けて送り込まれる洗浄液の流量を制御することが可能となっている。このため、制御ユニット４からの動作指令に応じて流量制御ユニット３３が制御されることで、ノズル３１からの洗浄液の吐出流量がコントロールされる。
【００２９】
ノズル３１と揺動アーム２４とは連結されており、揺動アーム２４の揺動とともにノズル３１が近接部材２１と一体的に移動（揺動）可能となっている。すなわち、管３２はフレキシブルに形成されており、ノズル３１と近接部材２１とが一定の離間距離を保ったまま移動するのを可能にしている。このため、近接部材２１の移動にかかわらず、近接部材２１（側面２１２）に向けて洗浄液を安定して供給することができる。もちろん、近接部材２１とノズル３１とを個別に移動させるように構成してもよいが、その場合には２つの駆動機構が必要となる。これに対し、本実施形態によれば、単一の駆動源によって近接部材２１とノズル３１とが駆動されるため、駆動構成を簡素化することができる。
【００３０】
また、ノズル３１は近接部材２１の移動方向（揺動方向）に略直交する方向に洗浄液を吐出するように揺動アーム２４の伸びる方向に取り付けられている。つまり、洗浄液の吐出方向と近接部材２１の移動方向（揺動方向）とは略直交関係にある。このため、近接部材２１が移動軌跡Ｔ上を往復移動しても、近接部材２１の移動方向に対して洗浄液の吐出方向が変化することがない。したがって、近接部材２１の往復移動にかかわらず、近接部材２１に向けて洗浄液を安定して供給することができる。
【００３１】
なお、ノズル３１から吐出された洗浄液は、図３に示すように近接部材２１の側面２１２に供給され該側面２１２に沿って流下する。そして、側面２１２に供給された洗浄液の一部が側面２１２から間隙空間ＳＰに回り込み、間隙空間ＳＰに供給される。つまり、ノズル３１から吐出された洗浄液は、側面２１２からの回り込みによって間隙空間ＳＰに間接的に供給される。これにより、間隙空間ＳＰが洗浄液で満たされる。また、間隙空間ＳＰに供給された洗浄液は間隙空間ＳＰ内を所定の流速で流通し、間隙空間ＳＰから排出される。
【００３２】
側面２１２に対するノズル３１から吐出された洗浄液の入射方向は近接部材２１の移動にかかわらず、一定であり側面２１２から間隙空間ＳＰに安定して洗浄液を回り込ませることができる。また、側面２１２に対してはノズル３１からの洗浄液が斜め上方から入射される。このため、側面２１２に入射した洗浄液は側面２１２に沿って速やかに流れ、間隙空間ＳＰに回り込む。また、この実施形態では、洗浄液が入射する側面２１２は、近接部材２１への洗浄液の供給の観点から、近接部材２１の回動中心（アーム軸２５の中心）から最も離れた面となっている。
【００３３】
ここで、ノズル３１から近接部材２１に供給された洗浄液に対して、近接部材２１を介して振動子２３からの超音波振動が付与される。すなわち、超音波発信器２２からのパルスを受けて振動子２３が振動することによって近接部材２１に超音波振動が伝播している。このため、近接部材２１に接液する洗浄液に対して、近接部材２１から超音波振動が付与される。その結果、超音波振動が付与された洗浄液により基板表面Ｗｆに対して洗浄処理が施される。このように、この実施形態では、振動子２３が本発明の「超音波付与手段」として機能する。
【００３４】
また、この実施形態では、制御ユニット４からの動作指令に応じて流量制御ユニット３３が制御されることで、間隙空間ＳＰ内を流通する洗浄液の流速を変化させることが可能となっている。すなわち、流量制御ユニット３３の流量制御によりノズル３１からの洗浄液の吐出流量が制御される。これに伴って側面２１２から間隙空間ＳＰに回り込んで間隙空間ＳＰ内を流通する洗浄液の流量が変更される。これにより、間隙空間ＳＰ内を流通する洗浄液の流速が変化する。制御ユニット４は、後述するようにして基板Ｗに対する近接部材２１の相対移動に応じて流量制御ユニット３３を制御することで間隙空間ＳＰ内を流通する洗浄液の流速を変化させる。
【００３５】
図４は流量制御ユニットの構成の一例を示す図である。流量制御ユニット３３は、ノズル３１に洗浄液を供給可能な複数（この実施形態では２つ）の分岐管５１，５２（本発明の「第１供給管」に相当）を有している。２つの分岐管５１，５２はそれぞれ、その一方端が管３２に接続される一方、その他方端側から所定流量（それぞれＱａ，Ｑｂ）の洗浄液の供給を受けることが可能となっている。また、２つの分岐管５１，５２の各々には、ノズル３１に対する洗浄液の供給／供給停止を切換える切換え弁５１ａ，５２ａが介装されている。
【００３６】
各切換え弁５１ａ，５２ａは制御ユニット４からの動作指令に応じて独立に切換え制御される。例えば、切換え弁５２ａを閉じた状態で切換え弁５１ａを開けると、ノズル３１から流量Ｑ１（＝Ｑａ）で洗浄液が吐出される。また、両方の切換え弁５１ａ，５２ａを開けると、ノズル３１から流量Ｑ２（＝Ｑａ＋Ｑｂ）で洗浄液が吐出される。このように、制御ユニット４は切換え弁５１ａ，５２ａを切換え制御することで、ノズル３１からの洗浄液の吐出流量を段階的（２段階）に変更することができる。これにより、間隙空間ＳＰ内を流通する洗浄液の流速を段階的に変化させることができる。
【００３７】
次に、上記のように構成された基板洗浄装置の動作について図５ないし図７を参照しつつ説明する。図５は図１の基板洗浄装置の洗浄範囲を示す図である。また、図６は間隙空間内を流通する洗浄液の流速の変化を模式的に示す図である。また、図７は図１の基板洗浄装置により実行される洗浄特性を示す図である。この基板洗浄装置では、図示を省略する搬送手段により真空チャック１３上に未処理の基板Ｗが搬送されて真空チャック１３に保持される。そして、搬送手段が基板洗浄装置から退避した後、制御ユニット４が装置各部を制御して洗浄処理を実行する。
【００３８】
先ず、基板Ｗの回転を開始させる。続いて、揺動駆動源２６の駆動により揺動アーム２４が回動して近接部材２１が基板Ｗの端縁位置Ｐｅに移動される。これにより、下面２１１が基板表面Ｗｆと対向しながら近接部材２１が基板表面Ｗｆから離間配置される（配置工程）。また、ノズル３１から洗浄液が近接部材２１（側面２１２）に向けて吐出される。ここでは、両方の切換え弁５１ａ，５２ａを開けることにより、比較的大流量の流量Ｑ２で洗浄液がノズル３１から吐出される。側面２１２に供給された洗浄液はその一部が間隙空間ＳＰに回り込み、間隙空間ＳＰ内を所定の流速Ｖ２で流通する（洗浄液供給工程）。このように、比較的大流量の流量Ｑ２でノズル３１から洗浄液が吐出されると、比較的高速（Ｖ２）で洗浄液が間隙空間ＳＰ内を流通する。この実施形態では、側面２１２から間隙空間ＳＰに洗浄液を回り込ませることによって間隙空間ＳＰに洗浄液を供給している。したがって、間隙空間ＳＰ内を流通する洗浄液の流速が比較的に高い場合であっても、洗浄液が基板表面Ｗｆに薄く広がってしまうのを防止することができる。このため、間隙空間ＳＰを洗浄液で満たし、間隙空間ＳＰに気体（空気）が大量に入り込むのを防止することができる。
【００３９】
また、近接部材２１に供給された洗浄液に対して近接部材２１から超音波振動が付与され、基板表面Ｗｆに対して超音波振動を用いた洗浄処理が実行される（超音波付与工程）。間隙空間ＳＰは洗浄液で満たされていることから、間隙空間ＳＰ内の洗浄液に超音波振動を十分に付与することができる。
【００４０】
そして、このように超音波振動が付与された洗浄液により回転駆動される基板Ｗの表面Ｗｆを洗浄しながら、移動軌跡Ｔに沿って近接部材２１（およびノズル３１）を基板Ｗの回転中心位置Ｐｃに向けて移動させる（移動工程）。この実施形態では、揺動アーム２４の回動により近接部材２１が基板Ｗの端縁部Ｗｓ上から基板Ｗの中心部Ｗｃ上に移る際に、ノズル３１から吐出される洗浄液の流量を変更している。すなわち、近接部材２１が端縁部Ｗｓと中心部Ｗｃとの境界上の位置（境界位置Ｐｂ）に移動すると、切換え弁５１ａを開けた状態で切換え弁５２ａを閉じる。これにより、ノズル３１からの洗浄液の吐出流量がＱ２からＱ２よりも小さいＱ１に設定される。その結果、間隙空間ＳＰ内を流通する洗浄液の流速がＶ２から比較的低速のＶ１に変化する。このように、端縁部Ｗｓと中心部Ｗｃとの間で間隙空間ＳＰ内を流通する洗浄液の流速を変化させるのは次のような理由による。
【００４１】
揺動アーム２４の揺動速度は一定であるため、基板Ｗの中心側においては近接部材２１に対する相対速度が遅く、端縁側に向かうにつれて速くなる。そのため、相対速度の遅い中心部Ｗｃでは単位面積当たりの洗浄時間が長くなり、中心部Ｗｃでの洗浄処理が端縁部Ｗｓよりも進行する。すなわち、例えば図７の曲線Ｃ２（流量Ｑ２で洗浄処理を実行した場合の洗浄特性）に示すように、基板Ｗからのパーティクルの除去率は基板Ｗの中心側で高く、端縁側に向かうにしたがって低下している。したがって、曲線Ｃ２の洗浄特性で洗浄処理する場合には、中心部Ｗｃでの洗浄効果が高くなり、許容ダメージレベルＬ（同図の１点鎖線のレベル）を超えてしまう。逆に、図６の曲線Ｃ１（流量Ｑ１で洗浄処理を実行した場合の洗浄特性）では、相対速度の速い端縁部Ｗｓでは除去率が低くなりすぎて十分に洗浄を行うことができない。
【００４２】
そこで、この実施形態では、中心部Ｗｃに対しては間隙空間ＳＰ内を流通する洗浄液の流速を比較的低速のＶ１に設定する一方、端縁部Ｗｓに対しては間隙空間ＳＰ内を流通する洗浄液の流速を比較的高速のＶ２に設定している（図７の実線で示す洗浄特性）。これにより、中央部Ｗｃと端縁部Ｗｓとに対して各処理領域に応じた洗浄特性で洗浄処理を実行することができ、基板表面Ｗｆにおける面内の洗浄特性が均一化される。その結果、許容ダメージレベルの範囲内で、均一かつ良好な除去率で基板全面を洗浄することができる。
【００４３】
こうして、境界位置Ｐｂを近接部材２１が通過するごとにノズル３１から吐出される洗浄液の流量が切換えられながら、端縁位置Ｐｅと回転中心位置Ｐｃとの間を近接部材２１が往復移動する。この実施形態では、このような近接部材２１の往復移動動作が複数回（例えば２回）繰り返される。
【００４４】
上記のようにして基板表面Ｗｆに対する洗浄処理が完了すると、切換え弁５１ａ，５２ａを閉じてノズル３１への洗浄液の供給を停止する。また、基板Ｗの回転速度を増大させて基板Ｗ上に残っている洗浄液に遠心力を作用させて基板Ｗから洗浄液を除去し、乾燥させる（スピン乾燥）。そして、一連の処理が完了すると、搬送手段により処理済みの基板Ｗを基板洗浄装置から搬出する。
【００４５】
以上のように、この実施形態では、近接部材２１を基板表面Ｗｆから離間配置して基板表面Ｗｆと近接部材２１との間に間隙空間ＳＰを形成している。そして、間隙空間ＳＰに洗浄液を供給するとともに、近接部材２１を介して洗浄液に超音波振動が付与している。また、この状態で基板Ｗを回転させながら近接部材２１を移動軌跡Ｔに沿って移動させている。このとき、基板Ｗに対する近接部材２１の相対移動に応じて間隙空間ＳＰ内を流通する洗浄液の流速を変化させているので、基板表面Ｗｆの各領域に対して適切な洗浄を行うことができ、基板表面Ｗｆの全面を高品質に洗浄することができる。すなわち、中心部Ｗｃに対しては間隙空間ＳＰ内を流通する洗浄液の流速を比較的低速のＶ１に設定する一方、端縁部Ｗｓに対しては間隙空間ＳＰ内を流通する洗浄液の流速を比較的高速のＶ２に設定しているので、基板表面Ｗｆに対する洗浄処理の面内均一性を高めることができる。
【００４６】
ここで、近接部材２１の下面２１１（対向面）と異なる側面２１２（非対向面）に向けて洗浄液を吐出することで該洗浄液を間隙空間ＳＰに回り込ませている。このため、次のような作用効果が得られる。すなわち、間隙空間ＳＰに向けて直接に洗浄液を供給する場合には、間隙空間ＳＰ内を流通する洗浄液の流速が高められると、間隙空間ＳＰに供給された洗浄液が基板表面Ｗｆ上に薄く広がってしまい、間隙空間ＳＰを洗浄液で満たすことが困難となってしまう。その結果、間隙空間に気体（空気）が大量に入り込み、間隙空間内の洗浄液に超音波振動を十分に付与することができなくなる場合があった。これに対し、この実施形態によれば、近接部材２１の側面２１２に向けて洗浄液を吐出して間隙空間ＳＰに洗浄液を回り込ませている。つまり側面２１２からの回り込みにより間隙空間ＳＰに間接的に洗浄液を供給している。このため、間隙空間ＳＰ内を流通する洗浄液の流速を変化させたとしても、間隙空間ＳＰを洗浄液で満たし、間隙空間ＳＰに気体（空気）が大量に入り込むのを防止することができる。これにより、間隙空間ＳＰ内の洗浄液に超音波振動を十分に付与することができる。したがって、間隙空間ＳＰ内を流通する洗浄液の流速にかかわらず、洗浄液に超音波振動を十分に付与して基板表面Ｗｆを良好に洗浄することができる。
【００４７】
さらに、この実施形態では、近接部材２１を石英で形成しているため、洗浄液に対して親水性を有する。このため、側面２１２（非対向面）に供給された洗浄液を効率的に間隙空間ＳＰに回り込ませることができる。その結果、間隙空間ＳＰに高効率に洗浄液を供給することができ、超音波振動が十分に付与された洗浄液を用いて基板表面Ｗｆを洗浄することが可能となっている。
【００４８】
＜第２実施形態＞
図８はこの発明にかかる基板洗浄装置の第２実施形態を示す図である。また、図９は図８の基板洗浄装置の要部を示す図である。この第２実施形態にかかる基板洗浄装置が第１実施形態と大きく相違する点は、近接部材の形状が異なっている点である。なお、その他の構成および動作は基本的に第１実施形態と同様であるため、ここでは同一符号を付して説明を省略する。
【００４９】
この実施形態では、超音波洗浄ユニット２Ａは、棒状の近接部材２１Ａと、近接部材２１Ａの基端部（後端部）に取付けられ、超音波発信器２２からのパルスを受けて近接部材２１Ａを超音波振動させる振動子２３Ａとを備えている。この近接部材２１Ａは水平断面形状が楕円形となっており、棒状の近接部材２１Ａの一端（先端）が斜めに切断されて傾斜面２２１が形成されている。そして、近接部材２１Ａが基板表面Ｗｆに対向しながら離間配置されると、傾斜面２２１と基板表面Ｗｆとが所定の間隔（ギャップＧ）を隔てて平行に対向する。近接部材２１Ａの水平断面は、基端部（後端部）から先端に形成された傾斜面２２１にかけてラッパ状に広がるように構成されている。したがって、振動子２３Ａからの超音波振動は傾斜面２２１に向けて近接部材２１Ａの内部にて均一に分散しながら伝播する。このように、この実施形態では、傾斜面２２１が本発明の「対向面」として機能する。
【００５０】
また、棒状の近接部材２１Ａの周囲を取り囲む側面２２２（本発明の「非対向面」に相当）がノズル３１から吐出される洗浄液の入射面となっている。側面（入射面）２２２は滑らかな曲面により形成されている。このため、ノズル３１から側面２２２に供給された洗浄液は飛散することなく、スムーズに基板表面Ｗｆと傾斜面２２１とで挟まれた間隙空間ＳＰに回り込む。このため、近接部材２１Ａに供給された洗浄液を効率良く間隙空間ＳＰに供給することが可能となっている。したがって、間隙空間ＳＰに気体（空気）が大量に入り込むのを効果的に防止して、間隙空間ＳＰ内の洗浄液に超音波振動を確実に付与することができる。
【００５１】
また、この実施形態によれば、近接部材２１Ａの先端に形成された傾斜面２２１は棒状の部材を切断する角度によって傾斜面２２１の大きさが異なる。このため、近接部材２１Ａの切断角度によって傾斜面２２１、つまり超音波照射面の大きさを自在に変更することができる。
【００５２】
＜その他＞
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、基板Ｗを回転させながら近接部材を移動軌跡Ｔ上で移動（揺動）させることで近接部材を基板Ｗに対して相対移動させているが、近接部材を基板Ｗに対して相対移動させるための構成はこれに限定されない。例えば近接部材を固定配置した状態で基板Ｗを所定の方向に移動させながら洗浄処理を実行してもよい。また、近接部材および基板Ｗの双方を移動させながら洗浄処理を実行してもよい。
【００５３】
また、上記実施形態では、切換え弁５１ａ，５２ａを切換え制御することで間隙空間ＳＰ内を流通する洗浄液の流速を２段階に変化させているが、３段階以上に変化させるようにしてもよい。この場合、ノズル３１に洗浄液を供給可能であり、切換え弁を介装した分岐管（第１供給管）をさらに増設すればよい。これにより、例えば、回転駆動される基板Ｗの回転軸Ｒからの径方向における距離に応じて間隙空間ＳＰ内を流通する洗浄液の流速を３段階以上に変化させることで基板表面Ｗｆに対する洗浄処理の面内均一性をさらに高めることができる。
【００５４】
また、上記実施形態では、切換え弁の切換え制御により間隙空間ＳＰ内を流通する洗浄液の流速を変化させているが、洗浄液の流速制御方式はこれに限定されない。例えば、基板洗浄装置に装備される洗浄液供給機構として図１０または図１１に示す構成のものを採用することができる。
【００５５】
図１０は洗浄液供給機構の他の構成を示す図である。洗浄液供給機構３Ａは、近接部材の非対向面に向けて洗浄液を吐出するノズル３１Ａ（本発明の「第２ノズル」に相当）と、ノズル３１Ａに洗浄液を供給可能な供給管５５（本発明の「第２供給管」に相当）と有している。すなわち、供給管５５の一方端がノズル３１Ａに接続される一方、供給管５５の他方端が洗浄液供給源に接続されている。また、供給管５５には、該供給管５５を流通する洗浄液の流量を連続的に制御可能なＭＦＣ（マスフローコントローラ）５６などの流量制御部が介装されている。そして、制御ユニット４は、基板表面Ｗｆに対する近接部材の相対移動に応じて流量制御部を制御することでノズル３１Ａから吐出させる洗浄液の流量を制御する。この構成によれば、近接部材の相対移動に応じてノズル３１Ａからの洗浄液の吐出流量をきめ細かく調整できるので、基板表面Ｗｆの各領域に対して最適な洗浄を行うことができる。
【００５６】
図１１は洗浄液供給機構のさらに別の構成を示す図である。洗浄液供給機構３Ｂは、近接部材２１の非対向面に向けて洗浄液を吐出可能であって、洗浄液の吐出流速が互いに異なる複数（例えば３つ）のノズル６１，６２，６３（本発明の「第３ノズル」に相当）を有している。この実施形態では、ノズル６１，６２，６３から吐出される洗浄液の吐出流速が、それぞれＶｄ１，Ｖｄ２，Ｖｄ３（Ｖｄ１＞Ｖｄ２＞Ｖｄ３）に設定されている。ノズル６１，６２，６３は、近接部材２１の移動軌跡Ｔに沿って、移動軌跡Ｔ上を移動する近接部材２１に対向するように固定して配列されている。また、３つのノズル６１，６２，６３のうち吐出流速が大きいノズルほど基板Ｗの端縁側に配置されている。つまり、基板Ｗの端縁側から中心側にかけてノズル６１，６２，６３の順に配列している。また、図１１に示すように、各ノズル６１，６２，６３から吐出された洗浄液の着液位置（移動してくる近接部材２１の非対向面）が近接部材２１の移動方向に沿って並び、しかも隣接するように、各ノズル６１，６２，６３から吐出される洗浄液の吐出角度範囲が設定されている。これにより、移動軌跡Ｔ上を移動する近接部材２１に対して３つのノズル６１，６２，６３のいずれかにより吐出された洗浄液が供給される。なお、各ノズル６１，６２，６３の吐出口を近接部材２１の移動方向に延びるスリット状に形成して、各ノズル６１，６２，６３からの洗浄液の着液位置が近接部材２１の移動方向に隣接しながら配列するように構成してもよい。
【００５７】
この構成では、回転駆動される基板Ｗの表面Ｗｆに対して各ノズル６１，６２，６３から洗浄液が吐出される。この状態で近接部材２１が移動軌跡Ｔ上を移動してくると、近接部材２１が各ノズル６１，６２，６３からの洗浄液と次々に交差し、各ノズル６１，６２，６３からの洗浄液が順次、近接部材２１に供給される。例えば、近接部材２１が回転中心位置Ｐｃから端縁位置Ｐｅに向けて移動すると、近接部材２１に対してノズル６３からの洗浄液（吐出流速：Ｖｄ３）、ノズル６２からの洗浄液（吐出流速：Ｖｄ２）およびノズル６１（吐出流速：Ｖｄ１）からの洗浄液が順次供給される。これにより、間隙空間ＳＰ内を流通する洗浄液の流速は回転軸Ｒから離れるにしたがって段階的（３段階）に高められる。これにより、中心部に比べ処理進行度合が遅れる端縁部に対する洗浄処理を促進させることができる。その結果、基板表面Ｗｆに対する洗浄処理の面内均一性を高めることができる。しかも、この構成によれば、洗浄処理中に各ノズル６１，６２，６３から吐出される洗浄液の流量を調整する必要がない。
【００５８】
また、本発明に用いられる洗浄液としては、純水のほか、エッチング作用のある薬液等を用いることができる。また、洗浄液に界面活性剤を添加して基板表面Ｗｆに対する濡れ性を向上させるようにしてもよい。
【実施例】
【００５９】
次に本発明の実施例を示すが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に含まれる。
【００６０】
実施例１〜３および比較例１，２
シリコンウエハ（ウエハ径：３００ｍｍ）を用意し、該ウエハ表面に対して超音波振動を用いた洗浄処理を施したときのパーティクル除去率を評価した。パーティクルとしてＳｉ屑によってウエハ表面が汚染されている場合について評価を行っている。パーティクル除去率の導出手順は以下のとおりである。
【００６１】
最初に、枚葉式の基板洗浄装置（大日本スクリーン製造社製、スピンプロセッサＳＳ―３０００）を用いてウエハを強制的に汚染させる。具体的には、ウエハを回転させながらウエハ表面にパーティクル（Ｓｉ屑）を分散させた分散液をウエハに供給する。ここでは、ウエハ表面に付着するパーティクルの数が約１００００個となるように、分散液の液量、ウエハ回転数および処理時間を適宜調整する。その後、ウエハ表面に付着しているパーティクル（粒径；０．０８μｍ以上）の数（初期値）を測定する。なお、パーティクル数の測定はＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社製のパーティクル評価装置ＳＰ１−ＴＢＩを用いて評価を行っている。
【００６２】
続いて、基板洗浄装置にてウエハに対して超音波振動を用いた洗浄処理を施す。洗浄処理条件は以下のとおりである。ここでは、図１２を参照しつつ洗浄処理条件について説明する。
【００６３】
図１２は洗浄処理条件を説明するための図である。先ず、ウエハを２０ｒｐｍで回転させる。また、近接部材をウエハに対向させながらウエハの端縁位置からウエハの回転中心位置に移動させた後、ウエハの回転中心位置からウエハの端縁位置に移動させる動作（往復動作）を２回繰り返した。ここで、近接部材をウエハの端縁位置とウエハの回転中心位置との間で移動させる時間を８ｓｅｃに設定した。そのため、近接部材の往復動作を２回繰り返すことにより、近接部材の走査時間は、合計で３２ｓｅｃ（８ｓｅｃ×４）となる。
【００６４】
また、ノズルからの純水の吐出流量Ｑは表１に示すとおりとした。ここで、実施例１〜３および比較例２では、ノズルから近接部材（非対向面）に向けて純水を吐出している。一方、比較例１では、ノズルからウエハ表面に向けて純水を鉛直方向下向きに吐出している。つまり、間隙空間内ではほとんど純水を流通させていない。このため、比較例１では、ウエハ表面と近接部材とで挟まれた間隙空間内を流通する純水の流速Ｖを０（ｍ／ｓ）と規定した（表１）。また、純水の吐出流量Ｑとしては、１．５Ｌ／ｍｉｎが下限値となる。これは、吐出流量Ｑが１．５Ｌ／ｍｉｎより小さくなると、間隙空間に純水が入っていかなくなるからである。なお、ノズルの内径Ｄは３ｍｍとなっている。したがって、ノズルからの純水の吐出流量とノズル内径Ｄとにより、ノズルからの純水の吐出流速が表１に示すとおりに導出される。
【００６５】
また、実施例１〜３および比較例１では、超音波発信器からの発振出力を５（Ｗ）、発振周波数を６（ＭＨｚ）とした。一方、比較例２では、超音波発信器からの発振を停止している。つまり、比較例２では、純水に超音波振動を付与していない。このため、比較例２では、超音波発振出力を０（Ｗ）と規定した（表１）。また、間隙空間のギャップＧについては、表１に示すとおりに設定している。
【００６６】
次に、間隙空間内を流通する純水の流速Ｖの求め方について説明する。ここでは、間隙空間内を流通する純水の流速Ｖは、間隙空間内の任意の空間断面Ｓを通過する純水の通過量から求められる流速Ｖａにノズルから吐出され間隙空間内の空間断面Ｓに至る純水の流速が加わっているとして、
【００６７】
【数１】
となる。ここで、Ｖａは
【００６８】
【数２】
となる。なお、、Ｑ（Ｌ／ｍｉｎ）はノズルから吐出される純水の吐出流量である。また、Ｂ（ｍｍ）は空間断面Ｓの幅、Ｇ（ｍｍ）は空間断面Ｓの高さ、つまり間隙空間のギャップである。したがって、Ｂ×Ｇは空間断面Ｓの面積を表す。また、式（２）中のＢ×Ｇに２分の１を乗じているのは、空間断面Ｓのうち気泡が２分の１を占め、純水が２分の１を占めていると仮定したことによる。さらに、式（２）中の分子は、間隙空間に供給される純水の流量を示している。ここでは、ノズルから近接部材に供給された純水の２分の１が間隙空間に供給されると仮定している。また、Ｖｂは、
【００６９】
【数３】
となる。なお、Ｄはノズルの内径である。ここで、式（３）において７で除しているのは、ノズルから吐出され間隙空間に入り込んだ純水が間隙空間内で７倍に広がって空間断面Ｓに至っていると仮定したことによる。つまり、Ｖｂは、ノズルからの純水の吐出流速の７分の１の流速で純水が空間断面Ｓを通過することを示している。
【００７０】
ここで、例えば、Ｑ＝１．５（Ｌ／ｍｉｎ）、Ｇ＝１．０（ｍｍ）における間隙空間内を流通する純水の流速Ｖを求めると次のようになる。先ず、Ｖａは
【００７１】
【数４】
となる。また、Ｖｂは
【００７２】
【数５】
となる。したがって、間隙空間内を流通する純水の流速Ｖは
【００７３】
【数６】
と求められる。このようにして求めた結果が、表１中の間隙空間内の純水の流速となっている。
【００７４】
そして、こうした各洗浄条件で洗浄処理を受けたウエハ表面（表面全体）に付着しているパーティクル数をパーティクル評価装置を用いて測定する。それから、洗浄処理後のパーティクル数と洗浄処理前のパーティクル数（初期値）とを対比することでパーティクル除去率を算出している。
【００７５】
【表１】
実施例１〜３から明らかなように、間隙空間内を流通する純水の流速Ｖが速いほどパーティクル除去率が向上している。つまり、ノズルからの純水の吐出流量Ｑが多いほど、またギャップＧの間隔が狭いほど間隙空間内を流通する純水の流速Ｖが高められ、パーティクル除去率を向上させることができる。これに対し、ウエハ表面に向けて純水を供給し、間隙空間内に純水の流通がない条件（比較例１）では、ウエハ表面に付着するパーティクルをほとんど除去することができない。また、実施例１と同様な流速Ｖで純水を間隙空間内で流通させた場合であっても、超音波振動を純水に付与しない条件（比較例２）では、ウエハ表面に付着するパーティクルをほとんど除去することができない。
【００７６】
次に、間隙空間内を流通する純水の流速をウエハ中心からの距離に応じて段階的に変化させた場合における洗浄特性を確認した（図１３）。具体的には、ウエハ中心から径方向に２５ｍｍよりも大きく離れた領域（以下「端縁側領域」という）における純水の流速をウエハ中心から径方向に２５ｍｍ以内の範囲にある領域（以下「中心側領域」という）における純水の流速に対して高めたときの洗浄特性の変化を確認した。
【００７７】
図１３はウエハ中心からの距離に対するパーティクル除去率を示すグラフである。図１３から明らかなように、間隙空間内を流通する純水の流速を一定（０．８ｍ／ｓ）、つまり中心側領域と端縁側領域との間で同じとした場合には端縁側にいくにしたがってパーティクル除去率が低下することが分かる。これに対し、間隙空間内を流通する純水の流速を中心側領域に対して端縁側領域で高めた（０．８ｍ／ｓから１．３ｍ／ｓ）場合には、端縁側領域におけるパーティクル除去率が改善していることが分かる。すなわち、一定の流速でウエハを洗浄した場合に対して洗浄特性の面内均一性を向上することができることが明らかになった。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
この発明は、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を含む基板全般に対して超音波振動を付与した洗浄液を供給して該基板表面に対して洗浄処理を施す基板洗浄装置および基板洗浄方法に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】この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の基板洗浄装置の主要な制御構成を示すブロック図である。
【図３】図１の基板洗浄装置の要部を示す図である。
【図４】流量制御ユニットの構成の一例を示す図である。
【図５】図１の基板洗浄装置の洗浄範囲を示す図である。
【図６】間隙空間内を流通する洗浄液の流速の変化を模式的に示す図である。
【図７】図１の基板洗浄装置により実行される洗浄特性を示す図である。
【図８】この発明にかかる基板洗浄装置の第２実施形態を示す図である。
【図９】図８の基板洗浄装置の要部を示す図である。
【図１０】洗浄液供給機構の他の構成を示す図である。
【図１１】洗浄液供給機構のさらに別の構成を示す図である。
【図１２】洗浄処理条件を説明するための図である。
【図１３】ウエハ中心からの距離に対するパーティクル除去率を示すグラフである。
【符号の説明】
【００８０】
３，３Ａ，３Ｂ…洗浄液供給機構
４…制御ユニット（制御手段）
１２…回転駆動源（回転手段）
２１，２１Ａ…近接部材
２３…振動子（超音波付与手段）
２６…揺動駆動源（駆動手段）
３１…ノズル（第１ノズル）
３１Ａ…ノズル（第２ノズル）
５１，５２…分岐管（第１供給管）
５１ａ，５２ａ…切換え弁
５５…供給管（第２供給管）
５６…流量制御部
６１，６２，６３…ノズル（第３ノズル）
２１１…下面（対向面）
２１２…側面（非対向面）
２２１…傾斜面（対向面）
２２２…側面（非対向面）
Ｐｃ…回転中心位置
Ｐｅ…端縁位置
Ｒ…回転軸
ＳＰ…間隙空間
Ｔ…移動軌跡
Ｗ…基板
Ｗｆ…基板表面
【技術分野】
【０００１】
この発明は、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等に超音波振動が付与された洗浄液を用いて該基板に対して洗浄処理を施す基板洗浄装置および基板洗浄方法に関するものである。
【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では、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していく工程が含まれる。ここで、微細加工を良好に行うためには基板表面を清浄な状態に保つ必要があり、必要に応じて基板表面に対して洗浄処理が行われる。そこで、従来より、基板上に付着したパーティクルを除去するために、基板に洗浄液を供給するとともに該洗浄液に超音波振動を付与することが行われている。これにより、洗浄液が有する超音波振動エネルギーによって、基板上からパーティクルが効果的に離脱して除去される。
【０００３】
例えば特許文献１に記載された装置では、所定の回転軸回りに回転駆動される基板に対向して超音波洗浄機構が配置されている。超音波洗浄機構は、基板表面と対向するように設けられた基板対向面を有する超音波洗浄ヘッドを備えている。超音波洗浄ヘッドは基板の上方で基板表面に沿って所定の角度範囲で回動（揺動）可能となっている。また、超音波洗浄ヘッドは洗浄液を供給するノズルを有し、このノズルから基板対向面と基板表面との間（間隙空間）に向けて洗浄液を供給するとともに該洗浄液に超音波振動を付与する。また、この状態で回転駆動される基板に対して超音波洗浄ヘッドが回動することで基板表面に対して超音波振動を用いた洗浄が行われる。
【０００４】
また、特許文献２に記載された装置では、基板表面に物理的な力を作用させる処理機構がアームに取り付けられている。そして、基板を回転させながらアームを基板上の所定の範囲内で複数回走査させることにより、基板表面に付着する付着物を除去している。この処理機構は超音波振動を乗せた液体を噴射するノズルを有している。そして、このノズルより噴射される液体の流量が基板の中心部付近よりも端縁部において大きくなるように流量調整が行われている。これにより、基板の中心部付近と端縁部において均一な洗浄効果が得られる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−８７７２５号公報（図２）
【特許文献２】特開平１１−２４４７９６号公報（第６頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１記載の装置では、基板が回転している関係上、超音波洗浄ヘッドに対する相対速度は基板の中心側においては遅く、端縁側に向かうにつれて速くなる。そのため、超音波洗浄ヘッドが基板の端縁側に位置するほど、単位面積当たりの洗浄時間が短くなる。その結果、超音波洗浄ヘッドに対する相対速度が速くなる基板の端縁側の領域ほど十分に洗浄を行うことができなくなってしまう。つまり、基板の回転中心から離れ基板の端縁側に位置する領域ほど、パーティクルの除去率が低下していく。
【０００７】
そこで、特許文献２記載のように、基板表面上で移動される処理機構の相対移動に応じてノズルから吐出する洗浄液の流量を変化させることが考えられる。具体的には、特許文献１記載の装置において、ノズルから間隙空間に向けて供給される洗浄液の流量を基板の中心部よりも基板の端縁部において増加させることが考えられる。これによって、基板の端縁部における洗浄効果を高め、基板の中心部と端縁部とにおいて均一な洗浄効果を得ることが期待される。
【０００８】
しかしながら、特許文献１記載の装置では、ノズルから間隙空間に向けて直接に洗浄液を供給している。このため、ノズルからの洗浄液の流量を変化させると、次のような問題が発生することがあった。すなわち、ノズルからの洗浄液の流量を大きくすると、間隙空間内を流通する洗浄液の流速が高められる。その結果、間隙空間に供給された洗浄液が基板表面上に薄く広がってしまい、間隙空間を洗浄液で満たすことが困難となってしまう。このため、間隙空間に気体（空気）が大量に入り込み、間隙空間内の洗浄液に超音波振動を十分に付与することができなくなる場合があった。つまり、特許文献１記載の装置では、間隙空間内を流通する洗浄液の流速を変化させると、かえって洗浄液に超音波振動を十分に付与することができなくなり、基板表面を良好に洗浄することができなかった。
【０００９】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、間隙空間内を流通する洗浄液の流速にかかわらず、洗浄液に超音波振動を十分に付与して基板表面を良好に洗浄す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。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明は、超音波振動が付与された洗浄液を用いて基板表面に対して洗浄処理を施す基板洗浄装置であって、上記目的を達成するため、基板表面に対向する対向面を有し、該対向面を基板表面から離間配置させながら基板表面に沿って基板に対して相対移動自在に設けられた近接部材と、近接部材を基板表面に沿って基板に対して相対移動させる駆動手段と、基板表面と近接部材の対向面とで挟まれた間隙空間に洗浄液を供給するとともに、基板に対する近接部材の相対移動に応じて洗浄液供給を変化させることによって間隙空間内を流通する洗浄液の流速を変化させる洗浄液供給機構と、近接部材を介して洗浄液に超音波振動を付与する超音波付与手段とを備え、洗浄液供給機構は、近接部材の対向面と異なる非対向面に向けて洗浄液を吐出することで洗浄液を非対向面から間隙空間に回り込ませて間隙空間に洗浄液を供給することを特徴としている。
【００１１】
また、この発明は、超音波振動が付与された洗浄液を用いて基板表面に対して洗浄処理を施す基板洗浄方法であって、上記目的を達成するため、基板表面に対向する対向面を有し、基板表面に沿って基板に対して相対移動自在な近接部材を基板表面から離間配置する配置工程と、近接部材を基板表面に沿って基板に対して相対移動させる移動工程と、基板表面と近接部材の対向面とで挟まれた間隙空間に洗浄液を供給するとともに、近接部材の相対移動に応じて洗浄液供給を変化させることによって間隙空間内を流通する洗浄液の流速を変化させる洗浄液供給工程と、近接部材を介して洗浄液に超音波振動を付与する超音波付与工程と、洗浄液供給工程では、近接部材の対向面と異なる非対向面に向けて洗浄液を吐出することで洗浄液を非対向面から間隙空間に回り込ませて間隙空間に洗浄液を供給することを特徴としている。
【００１２】
このように構成された発明（基板洗浄装置および基板洗浄方法）によれば、近接部材の対向面が基板表面から離間配置されることで、該対向面と基板表面との間に間隙空間が形成される。そして、間隙空間に洗浄液を供給するとともに、近接部材を介して洗浄液に超音波振動が付与される。また、この状態で近接部材が基板表面に沿って基板に対して相対移動する。このとき、基板に対する相対移動に応じて洗浄液供給を変化させることによって間隙空間内を流通する洗浄液の流速を変化させている。このため、基板表面の各領域に対して適切な洗浄を行うことができ、基板表面を高品質に洗浄することができる。ここで、何の工夫もなさずに、単純に間隙空間内を流通する洗浄液の流速を増大させると、「発明が解決しようとする課題」の項で説明したような問題が発生することがあった。すなわち、間隙空間に向けて直接に洗浄液を供給した場合には、間隙空間内を流通する洗浄液の流速が高められると、間隙空間を洗浄液で満たすことが困難となってしまう。その結果、間隙空間に気体（空気）が大量に入り込み、洗浄液に超音波振動を十分に付与することができなくなる場合があった。これに対し、この発明によれば、近接部材の対向面と異なる非対向面に向けて洗浄液を吐出することで該洗浄液を間隙空間に回り込ませている。つまり、吐出された洗浄液を非対向面からの回り込みによって間隙空間に間接的に供給している。このため、間隙空間内を流通する洗浄液の流速を低く設定した場合はもちろんのこと、増大させたとしても、間隙空間を洗浄液で満たし、間隙空間に気体（空気）が大量に入り込むのを防止することができる。これにより、間隙空間内の洗浄液に超音波振動を十分に付与することができる。したがって、間隙空間内を流通する洗浄液の流速にかかわらず、洗浄液に超音波振動を十分に付与して基板表面を良好に洗浄することができる。
【００１３】
ここで、基板を所定の回転軸回りに回転させる回転手段をさらに設け、近接部材が回転軸から基板の径方向に離れるにしたがって間隙空間を流通する洗浄液の流速を高めるように構成してもよい。この場合、基板の中心部と端縁部とで洗浄処理の進行度合が相違する。より具体的には、基板の中心部に対する洗浄処理は比較的進行するのに対し、端縁部では中心部での処理進行度に比べて遅れる。そこで、近接部材が回転軸から基板の径方向に離れるにしたがって間隙空間を流通する洗浄液の流速を高めている。これにより、基板の端縁部に対する洗浄処理を促進させることができる。その結果、基板表面に対する洗浄処理の面内均一性を高めることができる。
【００１４】
また、基板に対して近接部材を相対移動させるための構成の一例としては、近接部材を駆動して基板の回転中心位置と基板の端縁位置とを通る移動軌跡上で移動させる構成を採用することができる。この構成によれば、基板の回転と近接部材の移動により基板表面の全面を効率良く洗浄することができる。
【００１５】
また、洗浄液供給機構から吐出される洗浄液の流量を制御する制御手段をさらに設け、制御手段が基板に対する近接部材の相対移動に応じて洗浄液の流量を制御して間隙空間内を流通する洗浄液の流速を変化させるように構成してもよい。この場合、洗浄液供給機構は近接部材の非対向面に向けて洗浄液を吐出する第１ノズルと、第１ノズルに洗浄液を供給可能な複数の第１供給管とを有し、複数の第１供給管の各々には第１ノズルに対する洗浄液の供給／供給停止を切換える切換え弁が介装され、制御手段は、基板に対する近接部材の相対移動に応じて各切換え弁を切換えることで、第１ノズルから吐出させる洗浄液の流量を制御するように構成してもよい。また、洗浄液供給機構は近接部材の非対向面に向けて洗浄液を吐出する第２ノズルと、第２ノズルに洗浄液を供給可能な第２供給管とを有し、第２供給管には該第２供給管を流通する洗浄液の流量を連続的に制御可能な流量制御部が介装され、制御手段は基板に対する近接部材の相対移動に応じて流量制御部を制御することで、第２ノズルから吐出させる洗浄液の流量を制御するように構成してもよい。この構成によれば、近接部材の相対移動に応じてノズル（第２ノズル）からの洗浄液の吐出流量をきめ細かく調整できるので、基板表面の各領域に対して最適な洗浄を行うことができる。
【００１６】
また、洗浄液供給機構は近接部材の非対向面に向けて洗浄液を吐出可能であって、洗浄液の吐出流速が互いに異なる複数の第３ノズルを有し、複数の第３ノズルの各々から洗浄液を吐出させるとともに、駆動手段は近接部材を各第３ノズルから吐出される洗浄液と交差するように移動させ、近接部材に対して各第３ノズルからの洗浄液が順次供給されることで近接部材の移動に応じて間隙空間内を流通する洗浄液の流速を変化させるように構成してもよい。この構成によれば、洗浄処理中に各ノズル（第３ノズル）からの洗浄液の吐出流量を制御する必要がない。
【００１７】
さらに、近接部材については、親水性材料で形成するのが望ましく、このように構成することで非対向面に供給された洗浄液を効率的に間隙空間に回り込ませることができる。ここで、このような構成を採用するためには、例えば近接部材を石英で形成してもよい。
【発明の効果】
【００１８】
この発明によれば、近接部材の対向面と異なる非対向面に向けて洗浄液を吐出することで間隙空間に洗浄液を回り込ませている。このため、近接部材の相対移動に応じて間隙空間内を流通する洗浄液の流速が変化しても、間隙空間を洗浄液で満たし、間隙空間に気体（空気）が大量に入り込むのを防止することができる。このため、間隙空間内の洗浄液に超音波振動を十分に付与することができる。したがって、間隙空間内を流通する洗浄液の流速にかかわらず、洗浄液に超音波振動を十分に付与して基板表面を良好に洗浄することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
＜第１実施形態＞
図１はこの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の基板洗浄装置の主要な制御構成を示すブロック図である。また、図３は図１の基板洗浄装置の要部を示す図である。この基板洗浄装置は、半導体ウエハ等の基板Ｗの表面Ｗｆに付着したパーティクルなどの汚染物質を除去するための洗浄処理に用いられる枚葉式の基板洗浄装置である。より具体的には、デバイスパターンが形成された基板表面Ｗｆに対して洗浄液としてＤＩＷ（deionized water：脱イオン水）などのリンス液を供給するとともに、該洗浄液に超音波振動を付与して基板Ｗを洗浄する装置である。
【００２０】
この基板洗浄装置は、基板Ｗをその表面Ｗｆを上方に向けた状態で水平姿勢に保持して回転させる基板回転機構１と、基板回転機構１に保持された基板Ｗの表面Ｗｆを超音波振動を用いて洗浄するための超音波洗浄ユニット２と、超音波洗浄ユニット２（後述の近接部材）に向けて洗浄液を供給する洗浄液供給機構３とを備えている。
【００２１】
基板回転機構１は、回転支軸１１がモータを含む回転駆動源１２の回転軸に連結されており、回転駆動源１２の駆動により回転軸Ｒ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真空チャック１３が設けられており、基板Ｗの裏面Ｗbの略中央部が真空チャック１３により吸引保持される。したがって、装置全体を制御する制御ユニット４（本発明の「制御手段」に相当）からの動作指令に応じて回転駆動源１２を作動させることにより、基板Ｗを吸引保持しつつ、真空チャック１３が回転軸Ｒ回りに回転する。このように、この実施形態では、回転駆動源１２が本発明の「回転手段」として機能する。
【００２２】
超音波洗浄ユニット２は、石英製の近接部材２１と、近接部材２１の上面に貼り付けられ、超音波発信器２２からのパルスを受けて近接部材２１を超音波振動させる振動子２３とを備えている。この近接部材２１は水平断面形状が四角形となっている直方体であり、その下面２１１が基板表面Ｗｆと対向する対向面となっている。そして、近接部材２１が基板表面Ｗｆに対向して離間配置されると、下面２１１と基板表面Ｗｆとが所定の間隔を隔てて平行に対向する。また、図３に示すように、側面２１２（本発明の「非対向面」に相当）が洗浄液供給機構３から供給される洗浄液の入射面となっており、下面２１１に対して垂直に立ち上がっている。
【００２３】
また、超音波洗浄ユニット２は、振動子２３の上面に取り付けられ近接部材２１および振動子２３をその一方端で保持する揺動アーム２４と、この揺動アーム２４をアーム軸２５を中心として所定の角度範囲で回動（揺動）させるモータ等の揺動駆動源２６と、揺動アーム２４を鉛直方向に昇降させるモータ等の昇降駆動源２７とを備えている。
【００２４】
揺動アーム２４と揺動駆動源２６との間には、揺動駆動源２６からの回転駆動力を揺動アーム２４に伝達する揺動伝達機構２６ｔが設けられている。例えば、この揺動伝達機構２６ｔは、揺動駆動源２６としてのモータの出力軸とアーム軸２５のそれぞれに取り付けられた１組のプーリと、この１組のプーリ間に掛け渡されたベルトとからなるベルト＆プーリ機構などである。これにより、揺動駆動源２６としてのモータの出力軸を回動させれば、アーム軸２５が回動し、揺動アーム２４が回動する。
【００２５】
また、揺動アーム２４と昇降駆動源２７との間には、昇降駆動源２７からの回転駆動力を上下方向の駆動力に変換して揺動アーム２４に伝達する昇降伝達機構２７ｔが設けられている。例えば、この昇降伝達機構２７ｔは、昇降駆動源２７としてのモータの出力軸に対して回転可能に接続されたボールネジ軸と、揺動アーム２４から揺動駆動源２６に至るまでの構造物を直線移動可能に保持し、ボールネジ軸に螺合する移動子とからなるボールネジ機構等が設けられている。これにより、昇降駆動源２７としてのモータの出力軸を回動させれば、ボールネジ軸が回転して移動子が上下移動し、揺動アーム２４から揺動駆動源２６に至るまでの構造物が昇降する。
【００２６】
これらの構成により、近接部材２１を揺動駆動源２６によって駆動することで、下面２１１を基板表面Ｗｆに対向させながら移動軌跡Ｔ、つまり基板Ｗの回転中心位置Ｐｃと基板Ｗの端縁位置Ｐｅとを通る軌跡上を往復移動させることができる。したがって、制御ユニット４が基板Ｗを回転させながら近接部材２１を移動軌跡Ｔに沿って移動させることで、基板表面Ｗｆの全面に対して近接部材２１を走査させることができる。ここで、基板Ｗの回転中心位置Ｐｃは基板表面Ｗｆの上方で、かつ基板Ｗの中心Ａ０（基板表面Ｗｆと回転軸Ｒとが交差する点）上に設定されている。このように、この実施形態では、揺動駆動源２６が本発明の「駆動手段」として機能する。
【００２７】
また、近接部材２１を昇降駆動源２７によって駆動することで、鉛直方向に昇降させることができる。これにより、基板表面Ｗｆと下面２１１とのギャップＧを所望の間隔に設定することができる。すなわち、ギャップＧを一定の間隔に保ったまま近接部材２１を基板表面Ｗｆに沿って移動させることができる。ギャップＧは、基板表面Ｗｆと下面２１１とで挟まれた間隙空間ＳＰ（図３）に洗浄液が十分に満たされる間隔であればよく、５ｍｍ以下、好ましくは０．５〜１ｍｍ程度に設定される。
【００２８】
洗浄液供給機構３は、近接部材２１の側面２１２に向けて洗浄液を吐出するノズル３１（本発明の「第１ノズル」に相当）と、その一方端がノズル３１に接続されノズル３１に対して洗浄液を供給可能な管３２とを有している。また、管３２の他方端は流量制御ユニット３３に接続されている。流量制御ユニット３３は洗浄液供給源に接続され、洗浄液供給源からノズル３１に向けて送り込まれる洗浄液の流量を制御することが可能となっている。このため、制御ユニット４からの動作指令に応じて流量制御ユニット３３が制御されることで、ノズル３１からの洗浄液の吐出流量がコントロールされる。
【００２９】
ノズル３１と揺動アーム２４とは連結されており、揺動アーム２４の揺動とともにノズル３１が近接部材２１と一体的に移動（揺動）可能となっている。すなわち、管３２はフレキシブルに形成されており、ノズル３１と近接部材２１とが一定の離間距離を保ったまま移動するのを可能にしている。このため、近接部材２１の移動にかかわらず、近接部材２１（側面２１２）に向けて洗浄液を安定して供給することができる。もちろん、近接部材２１とノズル３１とを個別に移動させるように構成してもよいが、その場合には２つの駆動機構が必要となる。これに対し、本実施形態によれば、単一の駆動源によって近接部材２１とノズル３１とが駆動されるため、駆動構成を簡素化することができる。
【００３０】
また、ノズル３１は近接部材２１の移動方向（揺動方向）に略直交する方向に洗浄液を吐出するように揺動アーム２４の伸びる方向に取り付けられている。つまり、洗浄液の吐出方向と近接部材２１の移動方向（揺動方向）とは略直交関係にある。このため、近接部材２１が移動軌跡Ｔ上を往復移動しても、近接部材２１の移動方向に対して洗浄液の吐出方向が変化することがない。したがって、近接部材２１の往復移動にかかわらず、近接部材２１に向けて洗浄液を安定して供給することができる。
【００３１】
なお、ノズル３１から吐出された洗浄液は、図３に示すように近接部材２１の側面２１２に供給され該側面２１２に沿って流下する。そして、側面２１２に供給された洗浄液の一部が側面２１２から間隙空間ＳＰに回り込み、間隙空間ＳＰに供給される。つまり、ノズル３１から吐出された洗浄液は、側面２１２からの回り込みによって間隙空間ＳＰに間接的に供給される。これにより、間隙空間ＳＰが洗浄液で満たされる。また、間隙空間ＳＰに供給された洗浄液は間隙空間ＳＰ内を所定の流速で流通し、間隙空間ＳＰから排出される。
【００３２】
側面２１２に対するノズル３１から吐出された洗浄液の入射方向は近接部材２１の移動にかかわらず、一定であり側面２１２から間隙空間ＳＰに安定して洗浄液を回り込ませることができる。また、側面２１２に対してはノズル３１からの洗浄液が斜め上方から入射される。このため、側面２１２に入射した洗浄液は側面２１２に沿って速やかに流れ、間隙空間ＳＰに回り込む。また、この実施形態では、洗浄液が入射する側面２１２は、近接部材２１への洗浄液の供給の観点から、近接部材２１の回動中心（アーム軸２５の中心）から最も離れた面となっている。
【００３３】
ここで、ノズル３１から近接部材２１に供給された洗浄液に対して、近接部材２１を介して振動子２３からの超音波振動が付与される。すなわち、超音波発信器２２からのパルスを受けて振動子２３が振動することによって近接部材２１に超音波振動が伝播している。このため、近接部材２１に接液する洗浄液に対して、近接部材２１から超音波振動が付与される。その結果、超音波振動が付与された洗浄液により基板表面Ｗｆに対して洗浄処理が施される。このように、この実施形態では、振動子２３が本発明の「超音波付与手段」として機能する。
【００３４】
また、この実施形態では、制御ユニット４からの動作指令に応じて流量制御ユニット３３が制御されることで、間隙空間ＳＰ内を流通する洗浄液の流速を変化させることが可能となっている。すなわち、流量制御ユニット３３の流量制御によりノズル３１からの洗浄液の吐出流量が制御される。これに伴って側面２１２から間隙空間ＳＰに回り込んで間隙空間ＳＰ内を流通する洗浄液の流量が変更される。これにより、間隙空間ＳＰ内を流通する洗浄液の流速が変化する。制御ユニット４は、後述するようにして基板Ｗに対する近接部材２１の相対移動に応じて流量制御ユニット３３を制御することで間隙空間ＳＰ内を流通する洗浄液の流速を変化させる。
【００３５】
図４は流量制御ユニットの構成の一例を示す図である。流量制御ユニット３３は、ノズル３１に洗浄液を供給可能な複数（この実施形態では２つ）の分岐管５１，５２（本発明の「第１供給管」に相当）を有している。２つの分岐管５１，５２はそれぞれ、その一方端が管３２に接続される一方、その他方端側から所定流量（それぞれＱａ，Ｑｂ）の洗浄液の供給を受けることが可能となっている。また、２つの分岐管５１，５２の各々には、ノズル３１に対する洗浄液の供給／供給停止を切換える切換え弁５１ａ，５２ａが介装されている。
【００３６】
各切換え弁５１ａ，５２ａは制御ユニット４からの動作指令に応じて独立に切換え制御される。例えば、切換え弁５２ａを閉じた状態で切換え弁５１ａを開けると、ノズル３１から流量Ｑ１（＝Ｑａ）で洗浄液が吐出される。また、両方の切換え弁５１ａ，５２ａを開けると、ノズル３１から流量Ｑ２（＝Ｑａ＋Ｑｂ）で洗浄液が吐出される。このように、制御ユニット４は切換え弁５１ａ，５２ａを切換え制御することで、ノズル３１からの洗浄液の吐出流量を段階的（２段階）に変更することができる。これにより、間隙空間ＳＰ内を流通する洗浄液の流速を段階的に変化させることができる。
【００３７】
次に、上記のように構成された基板洗浄装置の動作について図５ないし図７を参照しつつ説明する。図５は図１の基板洗浄装置の洗浄範囲を示す図である。また、図６は間隙空間内を流通する洗浄液の流速の変化を模式的に示す図である。また、図７は図１の基板洗浄装置により実行される洗浄特性を示す図である。この基板洗浄装置では、図示を省略する搬送手段により真空チャック１３上に未処理の基板Ｗが搬送されて真空チャック１３に保持される。そして、搬送手段が基板洗浄装置から退避した後、制御ユニット４が装置各部を制御して洗浄処理を実行する。
【００３８】
先ず、基板Ｗの回転を開始させる。続いて、揺動駆動源２６の駆動により揺動アーム２４が回動して近接部材２１が基板Ｗの端縁位置Ｐｅに移動される。これにより、下面２１１が基板表面Ｗｆと対向しながら近接部材２１が基板表面Ｗｆから離間配置される（配置工程）。また、ノズル３１から洗浄液が近接部材２１（側面２１２）に向けて吐出される。ここでは、両方の切換え弁５１ａ，５２ａを開けることにより、比較的大流量の流量Ｑ２で洗浄液がノズル３１から吐出される。側面２１２に供給された洗浄液はその一部が間隙空間ＳＰに回り込み、間隙空間ＳＰ内を所定の流速Ｖ２で流通する（洗浄液供給工程）。このように、比較的大流量の流量Ｑ２でノズル３１から洗浄液が吐出されると、比較的高速（Ｖ２）で洗浄液が間隙空間ＳＰ内を流通する。この実施形態では、側面２１２から間隙空間ＳＰに洗浄液を回り込ませることによって間隙空間ＳＰに洗浄液を供給している。したがって、間隙空間ＳＰ内を流通する洗浄液の流速が比較的に高い場合であっても、洗浄液が基板表面Ｗｆに薄く広がってしまうのを防止することができる。このため、間隙空間ＳＰを洗浄液で満たし、間隙空間ＳＰに気体（空気）が大量に入り込むのを防止することができる。
【００３９】
また、近接部材２１に供給された洗浄液に対して近接部材２１から超音波振動が付与され、基板表面Ｗｆに対して超音波振動を用いた洗浄処理が実行される（超音波付与工程）。間隙空間ＳＰは洗浄液で満たされていることから、間隙空間ＳＰ内の洗浄液に超音波振動を十分に付与することができる。
【００４０】
そして、このように超音波振動が付与された洗浄液により回転駆動される基板Ｗの表面Ｗｆを洗浄しながら、移動軌跡Ｔに沿って近接部材２１（およびノズル３１）を基板Ｗの回転中心位置Ｐｃに向けて移動させる（移動工程）。この実施形態では、揺動アーム２４の回動により近接部材２１が基板Ｗの端縁部Ｗｓ上から基板Ｗの中心部Ｗｃ上に移る際に、ノズル３１から吐出される洗浄液の流量を変更している。すなわち、近接部材２１が端縁部Ｗｓと中心部Ｗｃとの境界上の位置（境界位置Ｐｂ）に移動すると、切換え弁５１ａを開けた状態で切換え弁５２ａを閉じる。これにより、ノズル３１からの洗浄液の吐出流量がＱ２からＱ２よりも小さいＱ１に設定される。その結果、間隙空間ＳＰ内を流通する洗浄液の流速がＶ２から比較的低速のＶ１に変化する。このように、端縁部Ｗｓと中心部Ｗｃとの間で間隙空間ＳＰ内を流通する洗浄液の流速を変化させるのは次のような理由による。
【００４１】
揺動アーム２４の揺動速度は一定であるため、基板Ｗの中心側においては近接部材２１に対する相対速度が遅く、端縁側に向かうにつれて速くなる。そのため、相対速度の遅い中心部Ｗｃでは単位面積当たりの洗浄時間が長くなり、中心部Ｗｃでの洗浄処理が端縁部Ｗｓよりも進行する。すなわち、例えば図７の曲線Ｃ２（流量Ｑ２で洗浄処理を実行した場合の洗浄特性）に示すように、基板Ｗからのパーティクルの除去率は基板Ｗの中心側で高く、端縁側に向かうにしたがって低下している。したがって、曲線Ｃ２の洗浄特性で洗浄処理する場合には、中心部Ｗｃでの洗浄効果が高くなり、許容ダメージレベルＬ（同図の１点鎖線のレベル）を超えてしまう。逆に、図６の曲線Ｃ１（流量Ｑ１で洗浄処理を実行した場合の洗浄特性）では、相対速度の速い端縁部Ｗｓでは除去率が低くなりすぎて十分に洗浄を行うことができない。
【００４２】
そこで、この実施形態では、中心部Ｗｃに対しては間隙空間ＳＰ内を流通する洗浄液の流速を比較的低速のＶ１に設定する一方、端縁部Ｗｓに対しては間隙空間ＳＰ内を流通する洗浄液の流速を比較的高速のＶ２に設定している（図７の実線で示す洗浄特性）。これにより、中央部Ｗｃと端縁部Ｗｓとに対して各処理領域に応じた洗浄特性で洗浄処理を実行することができ、基板表面Ｗｆにおける面内の洗浄特性が均一化される。その結果、許容ダメージレベルの範囲内で、均一かつ良好な除去率で基板全面を洗浄することができる。
【００４３】
こうして、境界位置Ｐｂを近接部材２１が通過するごとにノズル３１から吐出される洗浄液の流量が切換えられながら、端縁位置Ｐｅと回転中心位置Ｐｃとの間を近接部材２１が往復移動する。この実施形態では、このような近接部材２１の往復移動動作が複数回（例えば２回）繰り返される。
【００４４】
上記のようにして基板表面Ｗｆに対する洗浄処理が完了すると、切換え弁５１ａ，５２ａを閉じてノズル３１への洗浄液の供給を停止する。また、基板Ｗの回転速度を増大させて基板Ｗ上に残っている洗浄液に遠心力を作用させて基板Ｗから洗浄液を除去し、乾燥させる（スピン乾燥）。そして、一連の処理が完了すると、搬送手段により処理済みの基板Ｗを基板洗浄装置から搬出する。
【００４５】
以上のように、この実施形態では、近接部材２１を基板表面Ｗｆから離間配置して基板表面Ｗｆと近接部材２１との間に間隙空間ＳＰを形成している。そして、間隙空間ＳＰに洗浄液を供給するとともに、近接部材２１を介して洗浄液に超音波振動が付与している。また、この状態で基板Ｗを回転させながら近接部材２１を移動軌跡Ｔに沿って移動させている。このとき、基板Ｗに対する近接部材２１の相対移動に応じて間隙空間ＳＰ内を流通する洗浄液の流速を変化させているので、基板表面Ｗｆの各領域に対して適切な洗浄を行うことができ、基板表面Ｗｆの全面を高品質に洗浄することができる。すなわち、中心部Ｗｃに対しては間隙空間ＳＰ内を流通する洗浄液の流速を比較的低速のＶ１に設定する一方、端縁部Ｗｓに対しては間隙空間ＳＰ内を流通する洗浄液の流速を比較的高速のＶ２に設定しているので、基板表面Ｗｆに対する洗浄処理の面内均一性を高めることができる。
【００４６】
ここで、近接部材２１の下面２１１（対向面）と異なる側面２１２（非対向面）に向けて洗浄液を吐出することで該洗浄液を間隙空間ＳＰに回り込ませている。このため、次のような作用効果が得られる。すなわち、間隙空間ＳＰに向けて直接に洗浄液を供給する場合には、間隙空間ＳＰ内を流通する洗浄液の流速が高められると、間隙空間ＳＰに供給された洗浄液が基板表面Ｗｆ上に薄く広がってしまい、間隙空間ＳＰを洗浄液で満たすことが困難となってしまう。その結果、間隙空間に気体（空気）が大量に入り込み、間隙空間内の洗浄液に超音波振動を十分に付与することができなくなる場合があった。これに対し、この実施形態によれば、近接部材２１の側面２１２に向けて洗浄液を吐出して間隙空間ＳＰに洗浄液を回り込ませている。つまり側面２１２からの回り込みにより間隙空間ＳＰに間接的に洗浄液を供給している。このため、間隙空間ＳＰ内を流通する洗浄液の流速を変化させたとしても、間隙空間ＳＰを洗浄液で満たし、間隙空間ＳＰに気体（空気）が大量に入り込むのを防止することができる。これにより、間隙空間ＳＰ内の洗浄液に超音波振動を十分に付与することができる。したがって、間隙空間ＳＰ内を流通する洗浄液の流速にかかわらず、洗浄液に超音波振動を十分に付与して基板表面Ｗｆを良好に洗浄することができる。
【００４７】
さらに、この実施形態では、近接部材２１を石英で形成しているため、洗浄液に対して親水性を有する。このため、側面２１２（非対向面）に供給された洗浄液を効率的に間隙空間ＳＰに回り込ませることができる。その結果、間隙空間ＳＰに高効率に洗浄液を供給することができ、超音波振動が十分に付与された洗浄液を用いて基板表面Ｗｆを洗浄することが可能となっている。
【００４８】
＜第２実施形態＞
図８はこの発明にかかる基板洗浄装置の第２実施形態を示す図である。また、図９は図８の基板洗浄装置の要部を示す図である。この第２実施形態にかかる基板洗浄装置が第１実施形態と大きく相違する点は、近接部材の形状が異なっている点である。なお、その他の構成および動作は基本的に第１実施形態と同様であるため、ここでは同一符号を付して説明を省略する。
【００４９】
この実施形態では、超音波洗浄ユニット２Ａは、棒状の近接部材２１Ａと、近接部材２１Ａの基端部（後端部）に取付けられ、超音波発信器２２からのパルスを受けて近接部材２１Ａを超音波振動させる振動子２３Ａとを備えている。この近接部材２１Ａは水平断面形状が楕円形となっており、棒状の近接部材２１Ａの一端（先端）が斜めに切断されて傾斜面２２１が形成されている。そして、近接部材２１Ａが基板表面Ｗｆに対向しながら離間配置されると、傾斜面２２１と基板表面Ｗｆとが所定の間隔（ギャップＧ）を隔てて平行に対向する。近接部材２１Ａの水平断面は、基端部（後端部）から先端に形成された傾斜面２２１にかけてラッパ状に広がるように構成されている。したがって、振動子２３Ａからの超音波振動は傾斜面２２１に向けて近接部材２１Ａの内部にて均一に分散しながら伝播する。このように、この実施形態では、傾斜面２２１が本発明の「対向面」として機能する。
【００５０】
また、棒状の近接部材２１Ａの周囲を取り囲む側面２２２（本発明の「非対向面」に相当）がノズル３１から吐出される洗浄液の入射面となっている。側面（入射面）２２２は滑らかな曲面により形成されている。このため、ノズル３１から側面２２２に供給された洗浄液は飛散することなく、スムーズに基板表面Ｗｆと傾斜面２２１とで挟まれた間隙空間ＳＰに回り込む。このため、近接部材２１Ａに供給された洗浄液を効率良く間隙空間ＳＰに供給することが可能となっている。したがって、間隙空間ＳＰに気体（空気）が大量に入り込むのを効果的に防止して、間隙空間ＳＰ内の洗浄液に超音波振動を確実に付与することができる。
【００５１】
また、この実施形態によれば、近接部材２１Ａの先端に形成された傾斜面２２１は棒状の部材を切断する角度によって傾斜面２２１の大きさが異なる。このため、近接部材２１Ａの切断角度によって傾斜面２２１、つまり超音波照射面の大きさを自在に変更することができる。
【００５２】
＜その他＞
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、基板Ｗを回転させながら近接部材を移動軌跡Ｔ上で移動（揺動）させることで近接部材を基板Ｗに対して相対移動させているが、近接部材を基板Ｗに対して相対移動させるための構成はこれに限定されない。例えば近接部材を固定配置した状態で基板Ｗを所定の方向に移動させながら洗浄処理を実行してもよい。また、近接部材および基板Ｗの双方を移動させながら洗浄処理を実行してもよい。
【００５３】
また、上記実施形態では、切換え弁５１ａ，５２ａを切換え制御することで間隙空間ＳＰ内を流通する洗浄液の流速を２段階に変化させているが、３段階以上に変化させるようにしてもよい。この場合、ノズル３１に洗浄液を供給可能であり、切換え弁を介装した分岐管（第１供給管）をさらに増設すればよい。これにより、例えば、回転駆動される基板Ｗの回転軸Ｒからの径方向における距離に応じて間隙空間ＳＰ内を流通する洗浄液の流速を３段階以上に変化させることで基板表面Ｗｆに対する洗浄処理の面内均一性をさらに高めることができる。
【００５４】
また、上記実施形態では、切換え弁の切換え制御により間隙空間ＳＰ内を流通する洗浄液の流速を変化させているが、洗浄液の流速制御方式はこれに限定されない。例えば、基板洗浄装置に装備される洗浄液供給機構として図１０または図１１に示す構成のものを採用することができる。
【００５５】
図１０は洗浄液供給機構の他の構成を示す図である。洗浄液供給機構３Ａは、近接部材の非対向面に向けて洗浄液を吐出するノズル３１Ａ（本発明の「第２ノズル」に相当）と、ノズル３１Ａに洗浄液を供給可能な供給管５５（本発明の「第２供給管」に相当）と有している。すなわち、供給管５５の一方端がノズル３１Ａに接続される一方、供給管５５の他方端が洗浄液供給源に接続されている。また、供給管５５には、該供給管５５を流通する洗浄液の流量を連続的に制御可能なＭＦＣ（マスフローコントローラ）５６などの流量制御部が介装されている。そして、制御ユニット４は、基板表面Ｗｆに対する近接部材の相対移動に応じて流量制御部を制御することでノズル３１Ａから吐出させる洗浄液の流量を制御する。この構成によれば、近接部材の相対移動に応じてノズル３１Ａからの洗浄液の吐出流量をきめ細かく調整できるので、基板表面Ｗｆの各領域に対して最適な洗浄を行うことができる。
【００５６】
図１１は洗浄液供給機構のさらに別の構成を示す図である。洗浄液供給機構３Ｂは、近接部材２１の非対向面に向けて洗浄液を吐出可能であって、洗浄液の吐出流速が互いに異なる複数（例えば３つ）のノズル６１，６２，６３（本発明の「第３ノズル」に相当）を有している。この実施形態では、ノズル６１，６２，６３から吐出される洗浄液の吐出流速が、それぞれＶｄ１，Ｖｄ２，Ｖｄ３（Ｖｄ１＞Ｖｄ２＞Ｖｄ３）に設定されている。ノズル６１，６２，６３は、近接部材２１の移動軌跡Ｔに沿って、移動軌跡Ｔ上を移動する近接部材２１に対向するように固定して配列されている。また、３つのノズル６１，６２，６３のうち吐出流速が大きいノズルほど基板Ｗの端縁側に配置されている。つまり、基板Ｗの端縁側から中心側にかけてノズル６１，６２，６３の順に配列している。また、図１１に示すように、各ノズル６１，６２，６３から吐出された洗浄液の着液位置（移動してくる近接部材２１の非対向面）が近接部材２１の移動方向に沿って並び、しかも隣接するように、各ノズル６１，６２，６３から吐出される洗浄液の吐出角度範囲が設定されている。これにより、移動軌跡Ｔ上を移動する近接部材２１に対して３つのノズル６１，６２，６３のいずれかにより吐出された洗浄液が供給される。なお、各ノズル６１，６２，６３の吐出口を近接部材２１の移動方向に延びるスリット状に形成して、各ノズル６１，６２，６３からの洗浄液の着液位置が近接部材２１の移動方向に隣接しながら配列するように構成してもよい。
【００５７】
この構成では、回転駆動される基板Ｗの表面Ｗｆに対して各ノズル６１，６２，６３から洗浄液が吐出される。この状態で近接部材２１が移動軌跡Ｔ上を移動してくると、近接部材２１が各ノズル６１，６２，６３からの洗浄液と次々に交差し、各ノズル６１，６２，６３からの洗浄液が順次、近接部材２１に供給される。例えば、近接部材２１が回転中心位置Ｐｃから端縁位置Ｐｅに向けて移動すると、近接部材２１に対してノズル６３からの洗浄液（吐出流速：Ｖｄ３）、ノズル６２からの洗浄液（吐出流速：Ｖｄ２）およびノズル６１（吐出流速：Ｖｄ１）からの洗浄液が順次供給される。これにより、間隙空間ＳＰ内を流通する洗浄液の流速は回転軸Ｒから離れるにしたがって段階的（３段階）に高められる。これにより、中心部に比べ処理進行度合が遅れる端縁部に対する洗浄処理を促進させることができる。その結果、基板表面Ｗｆに対する洗浄処理の面内均一性を高めることができる。しかも、この構成によれば、洗浄処理中に各ノズル６１，６２，６３から吐出される洗浄液の流量を調整する必要がない。
【００５８】
また、本発明に用いられる洗浄液としては、純水のほか、エッチング作用のある薬液等を用いることができる。また、洗浄液に界面活性剤を添加して基板表面Ｗｆに対する濡れ性を向上させるようにしてもよい。
【実施例】
【００５９】
次に本発明の実施例を示すが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に含まれる。
【００６０】
実施例１〜３および比較例１，２
シリコンウエハ（ウエハ径：３００ｍｍ）を用意し、該ウエハ表面に対して超音波振動を用いた洗浄処理を施したときのパーティクル除去率を評価した。パーティクルとしてＳｉ屑によってウエハ表面が汚染されている場合について評価を行っている。パーティクル除去率の導出手順は以下のとおりである。
【００６１】
最初に、枚葉式の基板洗浄装置（大日本スクリーン製造社製、スピンプロセッサＳＳ―３０００）を用いてウエハを強制的に汚染させる。具体的には、ウエハを回転させながらウエハ表面にパーティクル（Ｓｉ屑）を分散させた分散液をウエハに供給する。ここでは、ウエハ表面に付着するパーティクルの数が約１００００個となるように、分散液の液量、ウエハ回転数および処理時間を適宜調整する。その後、ウエハ表面に付着しているパーティクル（粒径；０．０８μｍ以上）の数（初期値）を測定する。なお、パーティクル数の測定はＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社製のパーティクル評価装置ＳＰ１−ＴＢＩを用いて評価を行っている。
【００６２】
続いて、基板洗浄装置にてウエハに対して超音波振動を用いた洗浄処理を施す。洗浄処理条件は以下のとおりである。ここでは、図１２を参照しつつ洗浄処理条件について説明する。
【００６３】
図１２は洗浄処理条件を説明するための図である。先ず、ウエハを２０ｒｐｍで回転させる。また、近接部材をウエハに対向させながらウエハの端縁位置からウエハの回転中心位置に移動させた後、ウエハの回転中心位置からウエハの端縁位置に移動させる動作（往復動作）を２回繰り返した。ここで、近接部材をウエハの端縁位置とウエハの回転中心位置との間で移動させる時間を８ｓｅｃに設定した。そのため、近接部材の往復動作を２回繰り返すことにより、近接部材の走査時間は、合計で３２ｓｅｃ（８ｓｅｃ×４）となる。
【００６４】
また、ノズルからの純水の吐出流量Ｑは表１に示すとおりとした。ここで、実施例１〜３および比較例２では、ノズルから近接部材（非対向面）に向けて純水を吐出している。一方、比較例１では、ノズルからウエハ表面に向けて純水を鉛直方向下向きに吐出している。つまり、間隙空間内ではほとんど純水を流通させていない。このため、比較例１では、ウエハ表面と近接部材とで挟まれた間隙空間内を流通する純水の流速Ｖを０（ｍ／ｓ）と規定した（表１）。また、純水の吐出流量Ｑとしては、１．５Ｌ／ｍｉｎが下限値となる。これは、吐出流量Ｑが１．５Ｌ／ｍｉｎより小さくなると、間隙空間に純水が入っていかなくなるからである。なお、ノズルの内径Ｄは３ｍｍとなっている。したがって、ノズルからの純水の吐出流量とノズル内径Ｄとにより、ノズルからの純水の吐出流速が表１に示すとおりに導出される。
【００６５】
また、実施例１〜３および比較例１では、超音波発信器からの発振出力を５（Ｗ）、発振周波数を６（ＭＨｚ）とした。一方、比較例２では、超音波発信器からの発振を停止している。つまり、比較例２では、純水に超音波振動を付与していない。このため、比較例２では、超音波発振出力を０（Ｗ）と規定した（表１）。また、間隙空間のギャップＧについては、表１に示すとおりに設定している。
【００６６】
次に、間隙空間内を流通する純水の流速Ｖの求め方について説明する。ここでは、間隙空間内を流通する純水の流速Ｖは、間隙空間内の任意の空間断面Ｓを通過する純水の通過量から求められる流速Ｖａにノズルから吐出され間隙空間内の空間断面Ｓに至る純水の流速が加わっているとして、
【００６７】
【数１】
となる。ここで、Ｖａは
【００６８】
【数２】
となる。なお、、Ｑ（Ｌ／ｍｉｎ）はノズルから吐出される純水の吐出流量である。また、Ｂ（ｍｍ）は空間断面Ｓの幅、Ｇ（ｍｍ）は空間断面Ｓの高さ、つまり間隙空間のギャップである。したがって、Ｂ×Ｇは空間断面Ｓの面積を表す。また、式（２）中のＢ×Ｇに２分の１を乗じているのは、空間断面Ｓのうち気泡が２分の１を占め、純水が２分の１を占めていると仮定したことによる。さらに、式（２）中の分子は、間隙空間に供給される純水の流量を示している。ここでは、ノズルから近接部材に供給された純水の２分の１が間隙空間に供給されると仮定している。また、Ｖｂは、
【００６９】
【数３】
となる。なお、Ｄはノズルの内径である。ここで、式（３）において７で除しているのは、ノズルから吐出され間隙空間に入り込んだ純水が間隙空間内で７倍に広がって空間断面Ｓに至っていると仮定したことによる。つまり、Ｖｂは、ノズルからの純水の吐出流速の７分の１の流速で純水が空間断面Ｓを通過することを示している。
【００７０】
ここで、例えば、Ｑ＝１．５（Ｌ／ｍｉｎ）、Ｇ＝１．０（ｍｍ）における間隙空間内を流通する純水の流速Ｖを求めると次のようになる。先ず、Ｖａは
【００７１】
【数４】
となる。また、Ｖｂは
【００７２】
【数５】
となる。したがって、間隙空間内を流通する純水の流速Ｖは
【００７３】
【数６】
と求められる。このようにして求めた結果が、表１中の間隙空間内の純水の流速となっている。
【００７４】
そして、こうした各洗浄条件で洗浄処理を受けたウエハ表面（表面全体）に付着しているパーティクル数をパーティクル評価装置を用いて測定する。それから、洗浄処理後のパーティクル数と洗浄処理前のパーティクル数（初期値）とを対比することでパーティクル除去率を算出している。
【００７５】
【表１】
実施例１〜３から明らかなように、間隙空間内を流通する純水の流速Ｖが速いほどパーティクル除去率が向上している。つまり、ノズルからの純水の吐出流量Ｑが多いほど、またギャップＧの間隔が狭いほど間隙空間内を流通する純水の流速Ｖが高められ、パーティクル除去率を向上させることができる。これに対し、ウエハ表面に向けて純水を供給し、間隙空間内に純水の流通がない条件（比較例１）では、ウエハ表面に付着するパーティクルをほとんど除去することができない。また、実施例１と同様な流速Ｖで純水を間隙空間内で流通させた場合であっても、超音波振動を純水に付与しない条件（比較例２）では、ウエハ表面に付着するパーティクルをほとんど除去することができない。
【００７６】
次に、間隙空間内を流通する純水の流速をウエハ中心からの距離に応じて段階的に変化させた場合における洗浄特性を確認した（図１３）。具体的には、ウエハ中心から径方向に２５ｍｍよりも大きく離れた領域（以下「端縁側領域」という）における純水の流速をウエハ中心から径方向に２５ｍｍ以内の範囲にある領域（以下「中心側領域」という）における純水の流速に対して高めたときの洗浄特性の変化を確認した。
【００７７】
図１３はウエハ中心からの距離に対するパーティクル除去率を示すグラフである。図１３から明らかなように、間隙空間内を流通する純水の流速を一定（０．８ｍ／ｓ）、つまり中心側領域と端縁側領域との間で同じとした場合には端縁側にいくにしたがってパーティクル除去率が低下することが分かる。これに対し、間隙空間内を流通する純水の流速を中心側領域に対して端縁側領域で高めた（０．８ｍ／ｓから１．３ｍ／ｓ）場合には、端縁側領域におけるパーティクル除去率が改善していることが分かる。すなわち、一定の流速でウエハを洗浄した場合に対して洗浄特性の面内均一性を向上することができることが明らかになった。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
この発明は、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を含む基板全般に対して超音波振動を付与した洗浄液を供給して該基板表面に対して洗浄処理を施す基板洗浄装置および基板洗浄方法に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】この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の基板洗浄装置の主要な制御構成を示すブロック図である。
【図３】図１の基板洗浄装置の要部を示す図である。
【図４】流量制御ユニットの構成の一例を示す図である。
【図５】図１の基板洗浄装置の洗浄範囲を示す図である。
【図６】間隙空間内を流通する洗浄液の流速の変化を模式的に示す図である。
【図７】図１の基板洗浄装置により実行される洗浄特性を示す図である。
【図８】この発明にかかる基板洗浄装置の第２実施形態を示す図である。
【図９】図８の基板洗浄装置の要部を示す図である。
【図１０】洗浄液供給機構の他の構成を示す図である。
【図１１】洗浄液供給機構のさらに別の構成を示す図である。
【図１２】洗浄処理条件を説明するための図である。
【図１３】ウエハ中心からの距離に対するパーティクル除去率を示すグラフである。
【符号の説明】
【００８０】
３，３Ａ，３Ｂ…洗浄液供給機構
４…制御ユニット（制御手段）
１２…回転駆動源（回転手段）
２１，２１Ａ…近接部材
２３…振動子（超音波付与手段）
２６…揺動駆動源（駆動手段）
３１…ノズル（第１ノズル）
３１Ａ…ノズル（第２ノズル）
５１，５２…分岐管（第１供給管）
５１ａ，５２ａ…切換え弁
５５…供給管（第２供給管）
５６…流量制御部
６１，６２，６３…ノズル（第３ノズル）
２１１…下面（対向面）
２１２…側面（非対向面）
２２１…傾斜面（対向面）
２２２…側面（非対向面）
Ｐｃ…回転中心位置
Ｐｅ…端縁位置
Ｒ…回転軸
ＳＰ…間隙空間
Ｔ…移動軌跡
Ｗ…基板
Ｗｆ…基板表面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波振動が付与された洗浄液を用いて基板表面に対して洗浄処理を施す基板洗浄装置において、
前記基板表面に対向する対向面を有し、該対向面を前記基板表面から離間配置させながら前記基板表面に沿って前記基板に対して相対移動自在に設けられた近接部材と、
前記近接部材を前記基板表面に沿って前記基板に対して相対移動させる駆動手段と、
前記基板表面と前記近接部材の対向面とで挟まれた間隙空間に前記洗浄液を供給するとともに、前記基板に対する前記近接部材の相対移動に応じて洗浄液供給を変化させることによって前記間隙空間内を流通する前記洗浄液の流速を変化させる洗浄液供給機構と、
前記近接部材を介して前記洗浄液に超音波振動を付与する超音波付与手段と
を備え、
前記洗浄液供給機構は、前記近接部材の対向面と異なる非対向面に向けて前記洗浄液を吐出することで前記洗浄液を前記非対向面から前記間隙空間に回り込ませて前記間隙空間に前記洗浄液を供給することを特徴とする基板洗浄装置。
【請求項２】
前記基板を所定の回転軸回りに回転させる回転手段をさらに備え、
前記洗浄液供給機構は前記近接部材が前記回転軸から前記基板の径方向に離れるにしたがって前記間隙空間を流通する洗浄液の流速を高める請求項１記載の基板洗浄装置。
【請求項３】
前記駆動手段は前記近接部材を駆動して前記基板の回転中心位置と前記基板の端縁位置とを通る移動軌跡上で移動させる請求項２記載の基板洗浄装置。
【請求項４】
前記洗浄液供給機構から吐出される前記洗浄液の流量を制御する制御手段をさらに備え、
前記制御手段は前記基板に対する前記近接部材の相対移動に応じて前記洗浄液の流量を制御して前記間隙空間内を流通する洗浄液の流速を変化させる請求項１ないし３のいずれかに記載の基板洗浄装置。
【請求項５】
前記洗浄液供給機構は前記近接部材の前記非対向面に向けて前記洗浄液を吐出する第１ノズルと、前記第１ノズルに前記洗浄液を供給可能な複数の第１供給管とを有し、
前記複数の第１供給管の各々には前記第１ノズルに対する前記洗浄液の供給／供給停止を切換える切換え弁が介装され、
前記制御手段は前記基板に対する前記近接部材の相対移動に応じて各切換え弁を切換えることで、前記第１ノズルから吐出させる前記洗浄液の流量を制御する請求項４記載の基板洗浄装置。
【請求項６】
前記洗浄液供給機構は前記近接部材の前記非対向面に向けて前記洗浄液を吐出する第２ノズルと、前記第２ノズルに前記洗浄液を供給可能な第２供給管とを有し、
前記第２供給管には該第２供給管を流通する前記洗浄液の流量を連続的に制御可能な流量制御部が介装され、
前記制御手段は前記基板に対する前記近接部材の相対移動に応じて前記流量制御部を制御することで、前記第２ノズルから吐出させる前記洗浄液の流量を制御する請求項４記載の基板洗浄装置。
【請求項７】
前記洗浄液供給機構は前記近接部材の前記非対向面に向けて前記洗浄液を吐出可能であって、前記洗浄液の吐出流速が互いに異なる複数の第３ノズルを有し、前記複数の第３ノズルの各々から前記洗浄液を吐出させるとともに、
前記駆動手段は前記近接部材を各第３ノズルから吐出される洗浄液と交差するように移動させ、
前記近接部材に対して各第３ノズルからの前記洗浄液が順次供給されることで前記近接部材の移動に応じて前記間隙空間内を流通する洗浄液の流速を変化させる請求項１ないし３のいずれかに記載の基板洗浄装置。
【請求項８】
前記近接部材は親水性材料で形成される請求項１ないし７のいずれかに記載の基板洗浄装置。
【請求項９】
前記近接部材は石英で形成される請求項８記載の基板洗浄装置。
【請求項１０】
超音波振動が付与された洗浄液を用いて基板表面に対して洗浄処理を施す基板洗浄方法において、
前記基板表面に対向する対向面を有し、前記基板表面に沿って前記基板に対して相対移動自在な近接部材を前記基板表面から離間配置する配置工程と、
前記近接部材を前記基板表面に沿って前記基板に対して相対移動させる移動工程と、
前記基板表面と前記近接部材の対向面とで挟まれた間隙空間に前記洗浄液を供給するとともに、前記近接部材の相対移動に応じて洗浄液供給を変化させることによって前記間隙空間内を流通する前記洗浄液の流速を変化させる洗浄液供給工程と、
前記近接部材を介して前記洗浄液に超音波振動を付与する超音波付与工程と、
前記洗浄液供給工程では、前記近接部材の対向面と異なる非対向面に向けて前記洗浄液を吐出することで前記洗浄液を前記非対向面から前記間隙空間に回り込ませて前記間隙空間に前記洗浄液を供給することを特徴とする基板洗浄方法。
【請求項１】
超音波振動が付与された洗浄液を用いて基板表面に対して洗浄処理を施す基板洗浄装置において、
前記基板表面に対向する対向面を有し、該対向面を前記基板表面から離間配置させながら前記基板表面に沿って前記基板に対して相対移動自在に設けられた近接部材と、
前記近接部材を前記基板表面に沿って前記基板に対して相対移動させる駆動手段と、
前記基板表面と前記近接部材の対向面とで挟まれた間隙空間に前記洗浄液を供給するとともに、前記基板に対する前記近接部材の相対移動に応じて洗浄液供給を変化させることによって前記間隙空間内を流通する前記洗浄液の流速を変化させる洗浄液供給機構と、
前記近接部材を介して前記洗浄液に超音波振動を付与する超音波付与手段と
を備え、
前記洗浄液供給機構は、前記近接部材の対向面と異なる非対向面に向けて前記洗浄液を吐出することで前記洗浄液を前記非対向面から前記間隙空間に回り込ませて前記間隙空間に前記洗浄液を供給することを特徴とする基板洗浄装置。
【請求項２】
前記基板を所定の回転軸回りに回転させる回転手段をさらに備え、
前記洗浄液供給機構は前記近接部材が前記回転軸から前記基板の径方向に離れるにしたがって前記間隙空間を流通する洗浄液の流速を高める請求項１記載の基板洗浄装置。
【請求項３】
前記駆動手段は前記近接部材を駆動して前記基板の回転中心位置と前記基板の端縁位置とを通る移動軌跡上で移動させる請求項２記載の基板洗浄装置。
【請求項４】
前記洗浄液供給機構から吐出される前記洗浄液の流量を制御する制御手段をさらに備え、
前記制御手段は前記基板に対する前記近接部材の相対移動に応じて前記洗浄液の流量を制御して前記間隙空間内を流通する洗浄液の流速を変化させる請求項１ないし３のいずれかに記載の基板洗浄装置。
【請求項５】
前記洗浄液供給機構は前記近接部材の前記非対向面に向けて前記洗浄液を吐出する第１ノズルと、前記第１ノズルに前記洗浄液を供給可能な複数の第１供給管とを有し、
前記複数の第１供給管の各々には前記第１ノズルに対する前記洗浄液の供給／供給停止を切換える切換え弁が介装され、
前記制御手段は前記基板に対する前記近接部材の相対移動に応じて各切換え弁を切換えることで、前記第１ノズルから吐出させる前記洗浄液の流量を制御する請求項４記載の基板洗浄装置。
【請求項６】
前記洗浄液供給機構は前記近接部材の前記非対向面に向けて前記洗浄液を吐出する第２ノズルと、前記第２ノズルに前記洗浄液を供給可能な第２供給管とを有し、
前記第２供給管には該第２供給管を流通する前記洗浄液の流量を連続的に制御可能な流量制御部が介装され、
前記制御手段は前記基板に対する前記近接部材の相対移動に応じて前記流量制御部を制御することで、前記第２ノズルから吐出させる前記洗浄液の流量を制御する請求項４記載の基板洗浄装置。
【請求項７】
前記洗浄液供給機構は前記近接部材の前記非対向面に向けて前記洗浄液を吐出可能であって、前記洗浄液の吐出流速が互いに異なる複数の第３ノズルを有し、前記複数の第３ノズルの各々から前記洗浄液を吐出させるとともに、
前記駆動手段は前記近接部材を各第３ノズルから吐出される洗浄液と交差するように移動させ、
前記近接部材に対して各第３ノズルからの前記洗浄液が順次供給されることで前記近接部材の移動に応じて前記間隙空間内を流通する洗浄液の流速を変化させる請求項１ないし３のいずれかに記載の基板洗浄装置。
【請求項８】
前記近接部材は親水性材料で形成される請求項１ないし７のいずれかに記載の基板洗浄装置。
【請求項９】
前記近接部材は石英で形成される請求項８記載の基板洗浄装置。
【請求項１０】
超音波振動が付与された洗浄液を用いて基板表面に対して洗浄処理を施す基板洗浄方法において、
前記基板表面に対向する対向面を有し、前記基板表面に沿って前記基板に対して相対移動自在な近接部材を前記基板表面から離間配置する配置工程と、
前記近接部材を前記基板表面に沿って前記基板に対して相対移動させる移動工程と、
前記基板表面と前記近接部材の対向面とで挟まれた間隙空間に前記洗浄液を供給するとともに、前記近接部材の相対移動に応じて洗浄液供給を変化させることによって前記間隙空間内を流通する前記洗浄液の流速を変化させる洗浄液供給工程と、
前記近接部材を介して前記洗浄液に超音波振動を付与する超音波付与工程と、
前記洗浄液供給工程では、前記近接部材の対向面と異なる非対向面に向けて前記洗浄液を吐出することで前記洗浄液を前記非対向面から前記間隙空間に回り込ませて前記間隙空間に前記洗浄液を供給することを特徴とする基板洗浄方法。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
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【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００８−３０６１０８（Ｐ２００８−３０６１０８Ａ）
【公開日】平成２０年１２月１８日（２００８．１２．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１５３９６２（Ｐ２００７−１５３９６２）
【出願日】平成１９年６月１１日（２００７．６．１１）
【出願人】（０００２０７５５１）大日本スクリーン製造株式会社 (2,640)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１２月１８日（２００８．１２．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年６月１１日（２００７．６．１１）
【出願人】（０００２０７５５１）大日本スクリーン製造株式会社 (2,640)
【Ｆターム（参考）】
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