JP2001087725A - 基板洗浄装置および基板洗浄方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】基板表面の微細なパーティクルを十分に除去
し、基板表面の洗浄力を向上させることが可能な基板洗
浄装置および基板洗浄方法を提供する。 【解決手段】ウエハの回転軸Ｒを中心として回転させら
れているウエハＷの上面Ｗａとこれに対向する基板対向
面ＷＦとの間に、基板対向面ＷＦ内に先端部ＮＳを有す
るノズルＮが洗浄液を供給するとともに、この洗浄液に
対して、基板対向面ＷＦ内に設けられた振動面ＶＦが超
音波振動を付与する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハ、液
晶表示装置用ガラス基板、ＰＤＰ（プラズマ・ディスプ
レイ・パネル）基板、あるいは、磁気ディスク用のガラ
ス基板やセラミック基板などのような各種の基板に洗浄
処理を施すための基板洗浄装置および基板洗浄方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の製造工程には、半導体ウエ
ハ（以下、単に「ウエハ」という。）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。微細加工のためにはウエハ
の両面、特に薄膜が形成されるウエハの一方面（薄膜形
成面）を清浄に保つ必要があるから、必要に応じてウエ
ハの洗浄処理が行われる。たとえば、ウエハの薄膜形成
面上に形成された薄膜を研磨剤を用いて研磨処理（以
下、ＣＭＰ処理という）した後には、研磨剤（スラリ
ー）がウエハ両面に残留しているから、このスラリーを
除去する必要がある。

【０００３】上述のような従来のウエハの洗浄を行うウ
エハ洗浄装置は、たとえば、ウエハを回転させながらそ
の両面に洗浄液を供給しつつウエハの両面をスクラブ洗
浄する両面洗浄装置と、ウエハを回転させながらその両
面に洗浄液を供給しつつウエハの一方面（薄膜形成面）
をスクラブ洗浄および超音波洗浄する片面洗浄装置と、
ウエハを回転させながらその両面に純水を供給して水洗
し、次いで純水の供給を停止させてウエハを高速回転さ
せることでウエハ表面の水分を振り切り乾燥させる水洗
・乾燥装置とからなっている。

【０００４】ここで特に、上述の片面洗浄装置には、主
にウエハ表面に固着したパーティクルを除去するため
に、ウエハの表面をスポンジブラシによってスクラブ洗
浄するブラシ洗浄機構と、主にウエハ表面に残留する微
細なパーティクルを除去するために、ウエハの表面に向
けて超音波が付与された洗浄液を供給する超音波洗浄機
構とが備えられ、これらの機構によって、ウエハ表面に
付着しているゴミやスラリーなどの微細なパーティクル
を除去できるようになっている。

【０００５】そして、上記超音波洗浄機構は、超音波発
振器からのパルスを受けて超音波振動する振動板によっ
て洗浄液に超音波を付与し、この超音波が付与された洗
浄液をウエハ表面に向けて吐出する超音波ノズルを備え
ており、この洗浄液の持つ超音波振動エネルギーによっ
て、微細なパーティクルがウエハ表面から離脱されて除
去できるようになっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年の
薄膜形成パターンの高精細化に伴って、より微細なパー
ティクルの除去が必要となってきており、上述した従来
のウエハ洗浄装置の超音波洗浄機構では、このより微細
なパーティクルの除去に対応できないという問題が生じ
ていた。すなわち、従来の超音波洗浄機構においては、
超音波ノズルの吐出口先端から、実際に超音波が付与さ
れた洗浄液が供給されるウエハ表面までの距離（以下、
吐出距離という）が大きくされているため、この距離の
間に洗浄液に付与された超音波振動エネルギーが減衰し
てしまって、ウエハ表面が十分に超音波洗浄されず、よ
り微細なパーティクルを除去できないという問題があっ
た。また、上述の吐出距離の間には、大気中の空気が洗
浄液に混入して気泡となり、この気泡によっても、洗浄
液の持つ超音波振動エネルギーが減衰してしまって、ウ
エハ表面が十分に超音波洗浄されず、より微細なパーテ
ィクルを除去できないという問題もあった。

【０００７】したがって、ウエハ表面にゴミやスラリー
などの微細なパーティクルが残ってしまい、半導体装置
の製造工程において歩留りの低下につながり、大きな問
題となっていた。

【０００８】そこで、本発明の目的は、上述の技術的課
題を解決し、基板表面の微細なパーティクルを十分に除
去し、基板表面の洗浄力を向上させることが可能な基板
洗浄装置および基板洗浄方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述の技術的課題を解決
するための、請求項１に係る発明は、基板に垂直な回転
軸を中心として所定の回転方向に基板を回転させる基板
回転手段と、この基板回転手段によって回転される基板
表面に対向可能に設けられた基板対向面、この基板対向
面内に先端部が配置されて基板と基板対向面との間に洗
浄液を供給するノズル、および、基板対向面内に設けら
れてノズルから基板と基板対向面との間に供給された洗
浄液に超音波振動を付与する振動面を有する超音波洗浄
部材と、を備えることを特徴とする基板洗浄装置であ
る。

【００１０】請求項２に係る発明は、請求項１に記載の
基板洗浄装置において、上記ノズルの先端部は、振動面
の内部領域に設けられていることを特徴とする基板洗浄
装置である。

【００１１】請求項３に係る発明は、請求項１に記載の
基板洗浄装置において、上記ノズルの先端部は、振動面
の外部領域に設けられていることを特徴とする基板洗浄
装置である。

【００１２】請求項４に係る発明は、請求項３に記載の
基板洗浄装置において、ノズルの先端部から基板の回転
軸までの距離は、振動面の少なくとも一部から基板の回
転軸までの距離よりも小さいことを特徴とする基板洗浄
装置である。

【００１３】請求項５に係る発明は、請求項３または４
に記載の基板洗浄装置において、ノズルの先端部は、基
板の回転方向に関して、振動面の少なくとも一部よりも
上流側に配置されていることを特徴とする基板洗浄装置
である。

【００１４】請求項６に係る発明は、請求項１ないし５
のいずれかに記載の基板洗浄装置において、上記基板対
向面と基板表面との間隔を所定の間隔に設定可能な間隔
設定手段をさらに備えることを特徴とする基板洗浄装置
である。

【００１５】請求項７に係る発明は、請求項６に記載の
基板洗浄装置において、上記間隔設定手段は、基板と基
板対向面とが最も近接している部分の間隔を３ｍｍ以下
に設定可能であることを特徴とする基板洗浄装置であ
る。

【００１６】請求項８に係る発明は、請求項６または７
に記載の基板洗浄装置において、上記間隔設定手段は、
超音波洗浄部材に対して基板表面に向かう力を付与する
付与手段と、上記ノズルから供給される洗浄液の流量ま
たは圧力を調整する洗浄液調整手段と、を含むことを特
徴とする基板洗浄装置である。

【００１７】請求項９に係る発明は、請求項１ないし８
のいずれかに記載の基板洗浄装置において、上記基板回
転手段によって回転される基板表面に沿って上記超音波
洗浄部材を移動させる移動手段をさらに備えることを特
徴とする基板洗浄装置である。

【００１８】請求項１０に係る発明は、請求項９に記載
の基板洗浄装置において、上記移動手段は、少なくと
も、上記基板対向面が基板の回転軸と交差する位置と、
上記基板対向面が基板の外周と交差する位置との間で、
上記超音波洗浄部材を移動させるものであることを特徴
とする基板洗浄装置である。

【００１９】請求項１１に係る発明は、請求項６に係る
請求項９または１０に記載の基板洗浄装置において、上
記移動手段が基板の回転軸から離れる方向に超音波洗浄
部材を移動させる場合には、上記間隔設定手段は基板対
向面と基板表面との間隔を第１の間隔に設定し、逆に、
上記移動手段が基板の回転軸に近づく方向に超音波洗浄
部材を移動させる場合には、上記間隔設定手段は基板対
向面と基板表面との間隔を上記第１の間隔よりも大きい
第２の間隔に設定することを特徴とする基板洗浄装置で
ある。

【００２０】請求項１２に係る発明は、請求項９ないし
１１のいずれかに記載の基板洗浄装置において、上記超
音波洗浄部材とは別に備えられ、基板表面の回転軸近傍
部に向けて洗浄液を供給する補助洗浄液供給手段をさら
に備えることを特徴とする基板洗浄装置である。

【００２１】請求項１３に係る発明は、基板に垂直な回
転軸を中心として基板を回転させる基板回転工程と、こ
の基板回転工程で回転させられている基板表面とこの基
板表面に対向する基板対向面との間に、基板対向面内に
先端部を有するノズルが洗浄液を供給する洗浄液供給工
程と、この洗浄液供給工程で供給された洗浄液に対し
て、基板対向面内に設けられた振動面が超音波振動を付
与することで、基板表面を超音波洗浄する超音波洗浄工
程と、を備えることを特徴とする基板洗浄方法である。

【００２２】ここで、請求項１に係る発明の基板洗浄装
置によると、基板回転手段によって回転される基板と基
板対向面との間（以下、間隙空間という）に、基板対向
面内に先端部が位置するノズルから洗浄液が供給されて
満たされ、この間隙空間に満たされた洗浄液は基板対向
面内にある振動面によって超音波が付与される。

【００２３】ここで、この間隙空間内に満たされた洗浄
液は、大気に曝されることがなく、気泡等の空気の混入
されることがない。したがって、このように間隙空間に
満たされた状態にある洗浄液は、超音波振動が付与され
ると効率良く超音波振動エネルギーを伝達されるので、
基板表面の微細なパーティクルを十分に除去し、基板表
面の洗浄力を向上させることができる。

【００２４】また、基板は回転軸を中心に所定の回転方
向に回転されているため、間隙空間に満たされた洗浄液
は、常に基板の回転軸から離れる方向に遠心力を受け、
また、この遠心力の方向に直行する方向、つまり、基板
の回転方向に沿う方向に回転力を受けている。このた
め、間隙空間内の洗浄液は、その内部に滞留することな
く円滑に間隙空間の外部に流れ出て行く。したがって、
間隙空間における洗浄液の置換効率が向上して、常に新
鮮な超音波振動が付与された洗浄液が基板表面に接して
いることとなり、基板表面の洗浄力をさらに向上させる
ことができる。

【００２５】なお、ここでいう「基板回転手段」とは、
基板の一方面を吸着保持しつつ上記基板の回転軸を中心
に回転する吸着式のスピンチャックであってもよく、基
板の周縁部をその下方および端面でピン保持しつつ基板
の回転軸を中心に回転するピン保持式のスピンチャック
であってもよい。あるいは、基板の周縁部の端面に当接
しつつ基板の回転軸に平行な軸を中心に回転する少なく
とも３つのローラピンのようなものであってもよい。す
なわち、基板に垂直な回転軸を中心として所定の回転方
向に基板を回転させるものであれば、どのうような形態
であってもよい。

【００２６】また、ここでいう「基板表面」とは、基板
の薄膜が形成された面であっても、基板の薄膜が形成さ
れていない面であってもよく、また、基板の上面、下面
のいずれでもよい。すなわち、基板表面とは、基板の周
縁部の端面を除いたどの面であってもよい。

【００２７】さらに、ここでいう「基板対向面」とは、
基板表面に対向するような面であればよく、基板表面に
平行な面であっても平行でない面であってもよい。ま
た、基板対向面は、平面に限らず、曲面であってもよ
く、凸部や凹部を有する面であってもよい。

【００２８】またさらに、ここでいう「洗浄液」とは、
純水および薬液（たとえば、フッ酸、硫酸、塩酸、硝
酸、燐酸、酢酸、アンモニアまたはこれらの過酸化水素
水溶液など）のいずれであってもよく、基板表面を洗浄
できる液体であればなんでもよい。

【００２９】請求項２に係る発明の基板洗浄装置による
と、ノズルの先端部は、振動面の内部領域に設けられて
いる。すなわち、基板対向面内において、ノズルの先端
部は振動面に取り囲まれた状態となっている。ここで、
基板表面と基板対向面との間隔（以下、基板対向間隔と
いう）、洗浄液の流量または圧力、および基板の回転速
度などの関係が適切である場合は、間隙空間内に洗浄液
が満たされた状態となる。しかしながら、そうでない場
合は、ノズルの先端部から供給された洗浄液は、基板の
回転にともなう遠心力および回転力を受けて、基板の回
転軸から離れる方向、および基板の回転方向の下流側に
向かって流れようとするため、間隙空間の一部が洗浄液
に満たされない場合も考えられる。

【００３０】しかしながら、このような場合であって
も、振動面はノズルの先端部を取り囲むように配置され
ているので、ノズルの先端部からどの方向に洗浄液が流
れたとしても、確実に洗浄液に超音波振動を付与でき
る。したがって、確実に、基板表面の洗浄力を向上させ
ることができる。

【００３１】請求項３に係る発明の基板洗浄装置による
と、ノズルの先端部は、振動面の外部領域に設けられて
いる。すなわち、基板対向面内において、ノズルの先端
部は振動面から外れた位置にある。この場合、請求項２
のように、ノズルの先端部が振動面に取り囲まれた状態
となっている場合に比べ、振動面の構造を簡単にでき
る。

【００３２】このように、ノズルの先端部を振動面の外
部領域に設ける場合には、たとえば、請求項４に係る発
明の基板洗浄装置のように、ノズルの先端部から基板の
回転軸までの距離を、振動面の少なくとも一部から基板
の回転軸までの距離よりも小さく設定するとよい。すな
わち、振動面の少なくとも一部は、ノズルの先端部より
も基板の回転軸から離れた位置に配置される。このよう
にすれば、ノズルの先端部から供給された洗浄液は、基
板の回転による遠心力によって振動面のある方向に導か
れるため、確実に洗浄液に超音波振動を付与できる。し
たがって、確実に、基板表面の洗浄力を向上させること
ができる。

【００３３】ここで、「振動面の少なくとも一部」と
は、たとえば、振動面のうちの基板の外周部に最も近い
部分、すなわち、振動面のうちの基板の回転軸から最も
離れた部分であってもよい。たとえば、この部分が、ノ
ズルの先端部よりも基板の回転軸から離れた位置に配置
された場合、遠心力の作用によって、ノズルの先端部か
ら供給された洗浄液は確実に振動面を通過することにな
る。

【００３４】また、たとえば、請求項５に係る発明の基
板洗浄装置のように、ノズルの先端部を、基板の回転方
向に関して、振動面の少なくとも一部よりも上流側に配
置すればよい。すなわち、振動面の少なくとも一部は、
基板の回転方向に関して、ノズルの先端部よりも下流側
に配置される。このようにすれば、ノズルの先端部から
供給された洗浄液は、基板の回転による回転力によって
振動面のある方向に導かれるため、確実に洗浄液に超音
波振動を付与できる。したがって、確実に、基板表面の
洗浄力を向上させることができる。

【００３５】ここで、「振動面の少なくとも一部」と
は、たとえば、振動面のうちの基板の回転方向に関して
最も下流側の部分であってもよい。たとえば、この部分
が、基板の回転方向に関して、ノズルの先端部よりも下
流側に配置された場合、回転力の作用によって、ノズル
の先端部から供給された洗浄液は確実に振動面を通過す
ることになる。

【００３６】請求項６に係る発明の基板洗浄装置による
と、間隔設定手段によって、基板対向間隔を適切な間隔
に設定すれば、間隙空間に洗浄液を満たすことができ
る。たとえば、この間隔設定手段は、基板表面を洗浄す
る時には、超音波洗浄部材の基板対向面を基板表面に近
接させ、基板表面を洗浄しない時、たとえば、基板搬送
時などには、超音波洗浄部材の基板対向面を基板表面か
ら離間させてるものであってもよい。また、たとえば、
基板対向間隔を微調整するようなものであってもよい。

【００３７】あるいは、この間隔設定手段は、たとえ
ば、請求項７に係る発明の基板洗浄装置のように、基板
と基板対向面とが最も近接している部分の間隔（以下、
最近接間隔という）を３ｍｍ以下に設定できるようにし
てもよい。ここで、基板表面の洗浄に用いられている通
常の洗浄液は、その表面張力により概ね３ｍｍ以上の厚
みの液膜を基板表面に形成する。このため、間隙空間の
うち、基板対向間隔が３ｍｍ以下の部分においては、間
隙空間は確実に洗浄液に満たされる。したがって、洗浄
液に伝達された超音波振動エネルギーを十分に維持する
ことができ、基板表面の洗浄力をさらに向上させること
ができる。

【００３８】あるいは、請求項８に係る発明の基板洗浄
装置のように、間隔設定手段は、超音波洗浄部材に対し
て基板表面に向かう力を付与しつつ、ノズルから供給さ
れる洗浄液の流量または圧力を調整することによって、
基板対向間隔を設定するものであってもよい。すなわ
ち、超音波洗浄部材を基板表面に向けて押しつけようと
する力と、間隙空間への洗浄液の供給流量または圧力に
よる反発力との均衡をとることで、基板対向間隔を調整
する。

【００３９】この場合、洗浄液の供給流量または圧力を
調整するだけで基板対向間隔を容易かつ精密に調整でき
る。さらには、基板対向間隔が大きくなって、間隙空間
の洗浄液に空気の層あるいは気泡が入り込もうとする
と、付与手段からの力が作用して、自動的に基板対向間
隔が小さくなる方向に戻り、また、基板対向間隔が小さ
くなって、超音波洗浄部材の基板対向面が基板表面に接
触しようとすると、洗浄液調整手段によって調整された
洗浄液の流量や圧力が作用して、自動的に基板対向間隔
が大きくなる方向に戻る。したがって、いずれの場合で
あっても、基板対向間隔を自動的に最適間隔に調整でき
る。

【００４０】なお、付与手段とは、たとえば、超音波洗
浄部材を基板表面に向かう方向に弾性力を加えるため
の、弾性を有するバネ、ベローズおよびゴムなどの弾性
体であってもよいし、所定の空気圧で加圧されたシリン
ダー室を有するシリンダーであってもよい。また、洗浄
液調整手段とは、たとえば、洗浄液を供給するノズルに
接続された配管に介装された流量調整弁または圧力調整
弁であってもよい。

【００４１】請求項９に係る発明の基板洗浄装置による
と、移動手段によって、回転される基板表面に沿って超
音波洗浄部材を移動させることができる。このようにす
れば、超音波洗浄部材の基板対向面が比較的小さかった
としても、この基板対向面を基板表面に沿って移動可能
であるので、基板表面の広い領域に渡って超音波洗浄を
行うことができる。たとえば、請求項１０に係る発明の
基板洗浄装置のように、基板対向面が、基板の回転軸と
基板の外周との両方に交差するような範囲で、超音波洗
浄部材を移動させるようにすれば、基板表面の全域に渡
って超音波洗浄を行うことができる。

【００４２】なお、超音波洗浄部材の基板対向面が、十
分に大きく、基板の回転軸と外周部とを含むような領域
に形成されていた場合は、この移動手段は特に必要では
なく、基板を回転させるだけで、基板表面全域に渡って
超音波洗浄を行うことができる。

【００４３】請求項１１に係る発明の基板洗浄装置によ
ると、超音波洗浄部材が基板の回転軸から離れるように
移動している場合は、基板対向間隔を小さくして基板表
面を超音波洗浄し、超音波洗浄部材が基板の回転軸に近
づくように移動している場合は、基板対向間隔を大きく
して基板表面の洗浄を行わないようにできる。すなわ
ち、超音波洗浄部材の移動は、常に基板の内方から外方
に向かう方向、すなわち、ほぼ基板表面の洗浄液にかか
る遠心力の方向で行われることになる。このため、洗浄
液の流れが円滑になるので洗浄液の滞留も少なく、ま
た、基板表面のパーティクルを効率的に基板外方に掃き
出すことができ、洗浄液の置換効率を向上させるので、
基板表面の洗浄力をさらに向上させることができる。

【００４４】請求項１２に係る発明の基板洗浄装置によ
ると、超音波洗浄部材とは別に、補助洗浄液供給手段か
ら、基板表面の回転軸近傍部に向けて洗浄液を供給す
る。ここで、移動手段によって超音波洗浄部材が移動さ
れて基板の周縁部付近に位置している場合には、洗浄液
にかかる遠心力の作用のため、基板の回転軸近傍は超音
波洗浄部材からの洗浄液の供給が達しておらず、その部
分は乾燥してしまう。しかしながら、この請求項１２に
係る発明の基板洗浄装置によれば、基板の回転軸近傍に
洗浄液を供給し、その部分の乾燥を防止するので、ゴミ
やスラリーなどのパーティクルが基板表面に固着してし
まうことを防止できる。

【００４５】また、補助液供給手段は、単に洗浄液のみ
を吐出するものであってもよく、また、超音波が付与さ
れた洗浄液を供給するノズルであってもよい。なお、こ
の補助液供給手段から供給される洗浄液は、洗浄液の濃
度管理の問題から、超音波洗浄部材から供給される洗浄
液と同一の種類であることが好ましい。しかしながら、
超音波洗浄部材から供給される洗浄液とは異なる種類の
洗浄液を供給することで、この超音波洗浄部材から供給
される洗浄液とは異なる洗浄効果をあげることも可能で
ある

【００４６】請求項１３に係る発明の基板洗浄方法によ
ると、基板に垂直な回転軸を中心として回転させられて
いる基板の表面とこれに対向する基板対向面との間に、
基板対向面内に先端部を有するノズルが洗浄液を供給
し、この洗浄液に対して、基板対向面内に設けられた振
動面が超音波振動を付与することで、基板表面を超音波
洗浄する。このため、請求項１に記載した発明と同様な
効果を奏する基板処理方法を提供できる。

【００４７】

【発明の実施の形態】以下に、上述の技術的課題を解決
するための本発明の一実施形態に係る基板洗浄装置を、
添付図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の
一実施形態に係る基板洗浄装置の主要部の構成を簡略的
に示す斜視図である。なお、この基板洗浄装置は、ＣＭ
Ｐ処理後のウエハの両面をスクラブ洗浄して、比較的大
きなパーティクルを除去した後に、ウエハＷの上面Ｗａ
（薄膜形成面）を再度スクラブ洗浄し超音波洗浄して比
較的微細なパーティクルを除去する装置である。また、
この基板洗浄装置に対するウエハの搬出または搬入は、
ウエハＷの下面Ｗｂ（薄膜形成面とは反対側の面）を吸
着保持するハンド（図１に２点鎖線で示すＨ）を有する
ウエハ搬送ロボット等によって適宜行われている。

【００４８】この基板洗浄装置は、ウエハＷを回転軸Ｒ
を中心に回転方向Ｆの方向に回転させるウエハ回転機構
１０、ウエハ上面Ｗａを超音波洗浄するための超音波洗
浄機構２０、ウエハ上面Ｗａをスクラブ洗浄するための
ブラシ洗浄機構３０、およびウエハ上面Ｗａとウエハの
回転軸Ｒとが交差する点Ｏ（ウエハの中心Ｏ）付近に向
けて洗浄液を供給する補助液供給機構４０とからなって
いる。

【００４９】ウエハ回転機構１０は、図示しない回転駆
動源から回転駆動力を伝達されて回転方向Ｆの方向に回
転するスピン軸１１と、このスピン軸１１の上端部に設
けられ、ウエハの下面Ｗｂを上面にある複数の吸着孔に
より吸着保持するスピンチャック１２とからなってい
る。これらの構成により、ウエハ回転機構１０は、ウエ
ハの下面Ｗｂを吸着保持しつつ、ウエハＷに垂直なウエ
ハの回転軸Ｒを中心として回転方向Ｆの方向にウエハＷ
を回転させることができるようになっている。

【００５０】また。超音波洗浄機構２０は、ウエハ上面
Ｗａと対向するように設けられた基板対向面ＷＦ、この
基板対向面ＷＦ内に先端部が配置されて純水などの洗浄
液を供給するノズル（後述の図２のＮ）、および、基板
対向面ＷＦ内に設けられてこのノズルから供給された洗
浄液に超音波振動を付与する振動面（後述の図２のＶ
Ｆ）を有し、基板対向面ＷＦとウエハ上面Ｗａとの間に
供給された洗浄液に超音波振動を付与するための超音波
洗浄ヘッド２１と、この超音波洗浄ヘッド２１を一方端
で保持する揺動アーム２２と、この揺動アーム２２をア
ーム軸２３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２４と、超音波洗浄ヘッド
２１および揺動アーム２２を上下方向に昇降させるモー
タ等の昇降駆動源２５とからなっている。

【００５１】なお、揺動アーム２２と揺動駆動源２４と
の間には、揺動駆動源２４からの回転駆動力を揺動アー
ム２２に伝達する揺動伝達機構２４ｔが設けられてい
る。たとえば、この揺動伝達機構２４ｔは、揺動駆動源
２４としてのモータの出力軸とアーム軸２３のそれぞれ
に取りつけられた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２４としてのモータ
の出力軸を回動させれば、アーム軸２３が回動し、揺動
アーム２３が回動する。

【００５２】また、揺動アーム２２と昇降駆動源２５と
の間には、昇降駆動源２５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２２に伝達する昇降伝達
機構２５ｔが設けられている。たとえば、この昇降伝達
機構２５ｔは、昇降駆動源２５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２２から揺動駆動源２４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２５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２３から揺動駆動源２４に至るまでの構造物が
昇降する。

【００５３】これらの構成により、超音波洗浄機構２０
は、超音波洗浄ヘッド２１（正確には、基板対向面ＷＦ
の中心部）を、揺動駆動源２４によって経路Ａ１および
Ａ３に沿って往復移動させることができ、また、昇降駆
動源２５によって経路Ａ２およびＡ４に沿って上下移動
させることができるようになっている。すなわち、超音
波洗浄機構２０は、超音波洗浄ヘッド２１を、ウエハ上
面Ｗａと基板対向面ＷＦとの間隔（以下、基板対向間隔
Ｄとする）が第１の間隔Ｄ１である状態を保ちつつ経路
Ａ１上をウエハの回転軸Ｒから離れる方向に水平移動さ
せた後、経路Ａ２上を上昇させ、次に、基板対向間隔Ｄ
が第１の間隔Ｄ１よりも大きい第２の間隔Ｄ２である状
態を保ちつつ経路Ａ２上をウエハの回転軸Ｒに近づく方
向に水平移動させた後、経路Ａ４上を下降させるように
なっている。

【００５４】また、ブラシ洗浄機構３０は、ウエハ上面
Ｗａをスクラブ洗浄するためのスポンジブラシを有する
ブラシ部３１と、このブラシ部３１を一方端で回転可能
に保持する揺動アーム３２と、この揺動アーム３２をア
ーム軸３３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３４と、ブラシ部３１およ
び揺動アーム３２を上下方向に昇降させるモータ等の昇
降駆動源３５とからなっている。なお、ブラシ部３１
は、揺動アーム３２内に設けられた図示しないモータ等
の回転駆動源により自転されるようになっている。な
お、揺動アーム３２と揺動駆動源３４との間、および、
揺動アーム３２と昇降駆動源３５との間には、超音波洗
浄機構２０と同様な構造の揺動伝達機構３４ｔおよび昇
降伝達機構３５ｔが設けられている。

【００５５】これらの構成により、超音波洗浄機構２０
と同様に、ブラシ洗浄機構３０は、ブラシ部３１を、揺
動駆動源２４によりウエハ上面Ｗａに沿って水平移動さ
せることができ、また、昇降駆動源２５により上下移動
させることができるようになっている。なお、このブラ
シ部３１および超音波洗浄ヘッド２１が、ウエハの中心
Ｏ付近で干渉しないように、それぞれの移動は制御され
ている。

【００５６】さらに、補助液供給機構４０は、ウエハ上
面Ｗａの中心Ｏ付近に向けて洗浄液を供給する補助液供
給ノズル４１と、この補助液供給ノズル４１に対して洗
浄液を送り込む補助液配管４２と、この補助液配管４２
が接続された洗浄液供給源４３とからなっている。ま
た、この補助液配管４２の途中部には、補助液供給ノズ
ル４１からの補助液の供給を開始／停止させるためのバ
ルブ４４が介装されている。

【００５７】なお、この補助液供給機構４０からの洗浄
液は、少なくとも、ノズルを有する超音波洗浄ヘッド２
１がウエハの中心Ｏ付近に位置していない間は、ウエハ
の中心Ｏに供給されるようになっている。このため、常
に、ウエハ上面Ｗａ全域は洗浄液が供給される状態とな
る。ただし、このウエハ上面Ｗａの乾燥をさらに防止す
るためには、ウエハＷがスピンチャック１２上に保持さ
れている間は、常に、補助液供給ノズル４１からウエハ
上面Ｗａに洗浄液が供給されているのが好ましい。

【００５８】次に、以上の構成を有する基板洗浄装置に
よる洗浄処理動作について簡単に説明する。まず、超音
波洗浄ヘッド２１が経路Ａ２の上端に位置している状態
で、図示しないウエハ搬送ロボットのハンドＨによっ
て、予め両面が洗浄されたウエハＷが基板洗浄装置内に
搬入され、スピンチャック１２の上面に載置されて吸着
保持される。このスピンチャック１２によるウエハＷの
吸着保持とほぼ同時に、ウエハの中心Ｏ付近に向けて補
助液供給機構４０の液供給ノズル４１より洗浄液が供給
される。次に、ウエハＷを吸着保持したスピンチャック
１２が図示しない回転駆動源によって高速で回転され
て、ウエハＷが回転軸Ｒを中心に回転方向Ｆの方向に回
転される（基板回転工程）。

【００５９】そして、揺動駆動源２４によって揺動アー
ム２２が回動されて、超音波洗浄機構２０の超音波洗浄
ヘッド２１が経路Ａ３に沿ってウエハの中心Ｏの上方に
移動されるとほぼ同時に、超音波洗浄機構２０のノズル
より洗浄液が供給される（洗浄液供給工程）。

【００６０】次に、昇降駆動源２５によって経路Ａ４に
沿って揺動アーム２２が下降されて、超音波洗浄ヘッド
２１がウエハの中心Ｏ付近のウエハ上面Ｗａに近接され
る。その後、上述のように経路Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４
の順に超音波洗浄ヘッド２１が移動および昇降する動作
が複数回繰り返されて、超音波洗浄が行われる（超音波
洗浄工程）。なお、この超音波洗浄工程と同時に、ある
いは超音波洗浄工程に前後して、ブラシ洗浄機構２０に
よるスクラブ洗浄が行われる。

【００６１】そして、ウエハ回転機構１０によるウエハ
Ｗの回転が停止されるとともに、超音波洗浄機構２０か
らの洗浄液の供給が停止される。そして最後に、補助液
供給機構４０からの洗浄液の供給が停止された直後、図
示しないウエハ搬送ロボットのハンドＨ’によってウエ
ハＷが基板洗浄装置から搬出されて、１枚のウエハＷに
対するこの基板処理装置での洗浄処理が終了する。この
後は、次の水洗・乾燥装置で水洗・乾燥されて最終仕上
され、ウエハＷを複数枚収容可能なカセットに収容され
る。

【００６２】さて、次に、本願発明の特徴部分となる超
音波洗浄機構２０の超音波洗浄ヘッド２１について図を
用いて、詳しく説明する。図２は、超音波洗浄ヘッド２
１の構成を簡略的に示す装置側方から見た断面図であ
る。超音波洗浄ヘッド２１は、たとえば、４ふっ化テフ
ロン（poly tetra fluoro ethylene）などのフッ素樹脂
からなる本体部２１１と、この本体部２１１の底面に相
当する基板対向面ＷＦ内に振動面ＶＦを有する平面視で
ドーナツ状の振動板２１２と、この振動板２１２の上面
に貼りつけられ、超音波発振器２１４からのパルスを受
けて振動板２１２を超音波振動させる平面視でドーナツ
状の振動子２１３と、基板対向面ＷＦ内に先端部ＮＳを
有し、本体部２１１のほぼ中央に挿通された上述のノズ
ルＮとからなっている。

【００６３】なお、本体部２１１は上述の揺動アーム２
２の一方端の下面にボルト等によって固定されており、
本体部２１１内を挿通するノズルＮは、揺動アーム２２
の内部を通るノズル配管ＮＨを介して、上述の補助液供
給機構４０の補助液配管４２が接続された洗浄液供給源
４３に接続されている。また、ノズル配管ＮＨの途中部
には、ノズルＮからの洗浄液の供給を開始／停止させる
ためのバルブＮＶが介装されている。

【００６４】以上の構成により、バルブＮＶが開成され
てノズルＮから洗浄液が供給されるとともに、超音波洗
浄ヘッド２１が、基板対向間隔Ｄが第１の間隔Ｄ１とな
る位置まで近接されると、ウエハＷと基板対向面ＷＦと
に挟まれた空間（間隙空間Ｋ）に洗浄液が満たされる。
そして、この間隙空間Ｋに満たされた洗浄液に対して、
振動板２１２からの超音波振動が付与され、ウエハ上面
Ｗａの超音波洗浄が行われる。

【００６５】ここで、この間隙空間Ｋに満たされた洗浄
液は、間隙空間Ｋ内の領域は大気と触れることはないの
で、気泡等の空気が混入することない。したがって、こ
の洗浄液は、超音波振動が付与されると効率良く超音波
振動エネルギーを伝達されるので、基板表面の微細なパ
ーティクルを十分に除去し、基板表面の洗浄力を向上さ
せることができる。

【００６６】そして、第１の間隔Ｄ１は、十分に間隙空
間Ｋが洗浄液で満たされる間隔であればよく、通常３ｍ
ｍ以下、好ましくは１〜２ｍｍ程度に設定される。な
お、この一実施形態においては、この基板対向間隔Ｄの
設定は、昇降駆動源２５によって行われており、上述の
図１の説明で示したように、昇降駆動源２５によって、
基板対向間隔Ｄは第１の間隔Ｄ１と第２の間隔Ｄ２との
２つの間隔に設定される。

【００６７】次に示す図３は、超音波洗浄ヘッド２１の
基板対向面ＷＦ、振動面ＶＦ、およびノズルの先端部Ｎ
Ｓと、ウエハＷとの関係を示す平面図である。既に説明
したように、基板対向間隔Ｄが第１の間隔Ｄ１である状
態で、アーム軸２３を中心に揺動アーム２２が所定の角
度αだけ回動されると、基板対向面ＷＦがウエハの回転
軸Ｒと交差する位置ＷＦ１からウエハＷの外方位置ＷＦ
２までの間で、超音波洗浄ヘッド２１は経路Ａ１上を移
動させられる。また、超音波洗浄ヘッド２１の基板対向
面ＷＦの通過領域は、ウエハの中心ＯからウエハＷの外
周までを含む。

【００６８】よって、ウエハＷが回転方向Ｆの方向に３
６０度以上回転されると、この基板対向面ＷＦの通過領
域はウエハ上面Ｗａ全域を覆うことになり、ウエハ上面
Ｗａ全域を超音波洗浄することが可能となる。なお、少
なくとも、上述の位置ＷＦ１から基板対向面ＷＦがウエ
ハＷの外周と交差する位置ＷＦ３までの間で、超音波洗
浄ヘッド２１が移動されれば、この効果を達成すること
ができる。

【００６９】次に、洗浄液のウエハ上面Ｗａ上での挙動
について説明しておく。まず、ウエハ上面Ｗａ上の洗浄
液には、ウエハＷの回転によって、ウエハの回転軸Ｒか
ら離れる方向に遠心力が、ウエハＷの回転方向Ｆの方向
に回転力が付与される。このため、ウエハ上面Ｗａに供
給された洗浄液は、ウエハの回転軸Ｒから離れる方向お
よび回転方向Ｆの方向に流れようとする傾向となる。

【００７０】ここで、洗浄液の供給流量とウエハＷの回
転速度との関係が適切な場合、たとえば、その供給流量
が大きくてウエハＷの回転速度が小さい場合には、洗浄
液の液膜が厚く形成され、洗浄液は間隙空間Ｋ内に満た
された状態となる、しかしながら、その供給流量が小さ
くてウエハＷの回転速度が大きい場合には、洗浄液の液
膜が薄く形成されてしまい、洗浄液は間隙空間Ｋ内に満
たされず、ウエハの回転軸Ｒから離れる方向および回転
方向Ｆの方向に偏ってしまう。しかしながら、この一実
施形態においては、ノズルの先端部ＮＳの周囲は振動面
ＶＦで取り囲まれており、すなわち、ノズルの先端部Ｎ
Ｓは振動面ＶＦの内部領域に設けられているので、間隙
空間Ｋ内の洗浄液がどの方向に偏ったとしても、洗浄液
に超音波振動を十分に付与することができる。

【００７１】しかしながら、超音波洗浄ヘッド２１の構
造上の都合等により、ノズルの先端部ＮＳを振動面ＶＦ
の外部領域に設けなければならないような場合には、次
の図４および図５に示すような構造の別の超音波洗浄ヘ
ッド１２１にすればよい。図４は、この超音波洗浄ヘッ
ド１２１の構成を簡略的に示す装置側方から見た断面図
である。図５は、この超音波洗浄ヘッド１２１の基板対
向面ＷＦ、振動面ＶＦ、およびノズルの先端部ＮＳと、
ウエハＷとの関係を示す平面図である。なお、この図４
および図５の構成において、図２および図３の構成と同
様な部分については、その詳細な説明を省略し、図２お
よび図３の各部と同一の参照符号を付して示す。

【００７２】この超音波洗浄ヘッド１２１においては、
平面視で円形状の振動板２１２から離れた位置に、ノズ
ルの先端部ＮＳが位置されている。すなわち、ノズルの
先端部ＮＳは、振動面ＶＦの外部領域に配置されてい
る。そして、ノズルの先端部ＮＳに対して、ウエハの回
転軸Ｒからより離れた位置に振動面ＶＦのうちのウエハ
Ｗの外周部に最も近い部分ＶＦａが配置されており、言
いかえれば、ノズルの先端部ＮＳからウエハの回転軸Ｒ
までの距離は、振動面ＶＦのうちのウエハＷの外周部に
最も近い部分ＶＦａからウエハの回転軸Ｒまでの距離よ
りも小さくされている。このようにすれば、ノズルの先
端部ＮＳから供給された洗浄液は、ウエハＷの回転によ
る遠心力によって振動面ＶＦのある方向に導かれるた
め、確実に洗浄液に超音波振動を付与できる。

【００７３】また、ノズルの先端部ＮＳは、ウエハＷの
回転方向Ｆに関して、振動面ＶＦのうちのウエハＷの回
転方向Ｆに関して最も下流側の部分ＶＦｂよりも上流側
に配置されている。このようにすれば、ノズルの先端部
ＮＳから供給された洗浄液は、ウエハＷの回転による回
転力によって振動面ＶＦのある方向に導かれるため、確
実に洗浄液に超音波振動を付与できる。

【００７４】以上、この発明の一実施形態について説明
したが、この発明は、さらに他の形態で実施することも
できる。たとえば、上述した一実施形態においては、間
隔設定手段としての昇降駆動源２５によって基板対向間
隔Ｄを第１の間隔Ｄ１に設定するようにしていたが、こ
の昇降駆動源２５とは別の間隔設定手段によって、さら
に基板対向間隔Ｄ（Ｄ１）を微調節するようにしてもよ
い。すなわち、昇降駆動源２５によって基板対向間隔Ｄ
を第１の間隔Ｄ１近傍に大まかに設定するとともに、別
の間隔設定手段によって基板対向間隔Ｄを第１の間隔Ｄ
１に精密に設定するようにしてもよい。

【００７５】これについて、図６を用いて説明する。こ
の図６においては、超音波洗浄ヘッド２１の上方に設け
られ、超音波洗浄ヘッド２１に対してウエハ上面Ｗａに
向かう弾性力を付与する弾性力付与機構５０と、ノズル
Ｎに接続されたノズル配管の途中部に介装され、洗浄液
の供給流量や供給圧力を調整する洗浄液調整機構６０と
が、さらに設けられている。

【００７６】弾性力付与機構５０は、下端に超音波洗浄
ヘッド２１がボルト等によって固定されて揺動アーム２
２を挿通する円柱状の軸５１と、揺動アーム２２の内部
に設けられて軸５１を上下方向にのみ移動可能に保持す
る一対の軸受け５２，５２と、揺動アーム２２と超音波
洗浄ヘッド２１との間の軸５１の周囲に設けられて弾性
を有する樹脂、たとえば、４ふっ化テフロン（poly tet
ra fluoro ethylene）などのフッ素樹脂からなるベロー
ズ５３とからなっている。

【００７７】なお、軸５１の上端部には、軸５１が下方
に抜け落ちるのを防止するための円板状の抜け止め部５
１ａが形成されている。また、軸受け５２，５２は、軸
５１が軸５１を中心として回転しないように軸５１を保
持している。さらに、ベロース５３は、圧縮バネと同様
に作用して、揺動アーム２２と超音波洗浄ヘッド２１と
が互いに離れる方向に、すなわち、超音波洗浄ヘッド２
１に対してウエハ上面Ｗａに向かう弾性力を付与してい
る。

【００７８】また、洗浄液調整機構６０は、ノズルに接
続されたノズル配管ＮＨの途中部に介装されてこのノズ
ル配管ＮＨを流通する洗浄液の流量を調整する流量調整
弁６１と、ノズル配管ＮＨの途中部に介装されてこのノ
ズル配管ＮＨを流通する洗浄液の圧力を調整する圧力調
整弁６２とからなっている。なお、洗浄液調整機構６０
においては、必ずしも、流量調整弁６１と圧力調整弁６
２との両方が設けられている必要はなく、少なくともい
ずれか一方のみが設けられていてもよい。

【００７９】以上の構成からなる間隔設定手段（弾性力
付与機構５０および洗浄液調整機構６０）によると、弾
性力付与機構５０によって超音波洗浄ヘッド２１に対し
てウエハ上面Ｗａに向かう弾性力を付与しつつ、洗浄液
調整機構６０によって洗浄液の流量または圧力を調整す
ることができる。そして、超音波洗浄ヘッド２１をウエ
ハ上面Ｗａに向けて押しつけようとする力と、間隙空間
Ｋへの洗浄液の供給流量または圧力による反発力との均
衡をとることで、基板対向間隔Ｄ（Ｄ１）を精密に設定
できる。

【００８０】さらには、外的要因により、基板対向間隔
Ｄ（Ｄ１）が大きくなって、間隙空間Ｋの洗浄液に空気
の層あるいは気泡が入り込もうとすると、弾性力付与機
構５０からの力が作用して、自動的に基板対向間隔Ｄ
（Ｄ１）が小さくなる方向に戻り、また、基板対向間隔
Ｄ（Ｄ１）が小さくなって、超音波洗浄ヘッド２１の基
板対向面ＷＦがウエハ上面Ｗａに接触しようとすると、
洗浄液調整機構６０によって調整された洗浄液の流量圧
力が作用して、自動的に基板対向間隔Ｄ（Ｄ１）が大き
くなる方向に戻る。このためいずれの場合であっても、
基板対向間隔Ｄ（Ｄ１）は自動的に最適間隔に調整でき
る。

【００８１】なおここで、弾性力付与機構５０のベロー
ズ５３は、コイルバネやゴムなどの弾性体で置換え可能
である。また、たとえば、ベローズ５３内の空間ＫＢに
適切な圧力の空気を供給して、ベローズ５３内をシリン
ダー室として利用し、超音波洗浄ヘッド２１をウエハ上
面Ｗａに向かう力を付与してもよい。この場合のベロー
ズ５３は弾性力を十分に有するものでなくてもよく、ベ
ローズ５３内の空間ＫＢの空気圧が主に超音波洗浄ヘッ
ド２１へ力を付与することとなる。

【００８２】また、上述した一実施形態においては、ウ
エハＷの洗浄処理中に、揺動駆動源２４および揺動伝達
機構２４ｔによって、超音波洗浄ヘッド２１はウエハ上
面Ｗａに沿って移動させられているが、このウエハ洗浄
処理中の超音波洗浄ヘッド２１の移動は必ずしも必要で
はない。たとえば、図７に示すように、超音波洗浄ヘッ
ド２２１の基板対向面ＷＦが、ウエハの中心Ｏからウエ
ハＷの外周部までを含む大きさで形成されているような
場合には、ウエハ洗浄処理中の超音波洗浄ヘッド２２１
の移動は特に必要はなくなる。

【００８３】この図７の超音波洗浄ヘッド２２１におい
ては、長方形状の基板対向面ＷＦの長手方向に沿って複
数のノズルの先端部ＮＳおよび複数の振動面ＶＦが配列
されている。また、それぞれのノズルの先端部ＮＳは、
ウエハＷの回転方向Ｆに関して、振動面ＶＦよりも上流
側に配置されている。これらの構成により、ウエハＷの
洗浄処理中に、超音波洗浄ヘッド２２１をウエハ上面Ｗ
ａに沿って移動させずに、ウエハ上面Ｗａ全域に超音波
洗浄を行うことができる。

【００８４】なお、この場合、ウエハの中心Ｏは常に基
板対向面ＷＦで覆われて洗浄液が供給されているので乾
燥することがなく、よって、特に補助液供給機構４０を
設ける必要はない。また、ウエハＷの洗浄処理の前後
に、ウエハＷがハンドＨなどによって搬入又は搬出され
る場合には、ハンドＨとの干渉を避けるために超音波洗
浄ヘッド２２１をウエハＷから退避させるのが好まし
い。たとえば、点ＯＳを中心として超音波洗浄ヘッド２
２１を旋回させることができる図示しない旋回駆動機構
によって、ウエハＷの搬入および搬出中は、図７の２点
鎖線で示すような位置に超音波洗浄ヘッド２２１を移動
させてもよい。

【００８５】また、上述した一実施形態において、揺動
駆動源２４および揺動伝達機構２４ｔによって、超音波
洗浄ヘッド２１はウエハ上面Ｗａに沿って円弧を描くよ
うに往復移動（揺動）させられているが、超音波洗浄ヘ
ッド２１をウエハ上面Ｗａに沿って直線移動させるもの
であってもよい。たとえば、揺動伝達機構２４ｔに代え
て、昇降伝達機構２５ｔとして説明したようなボールネ
ジ機構などを用い、ウエハ上面Ｗａに沿ってウエハの回
転軸Ｒに対して離れる方向および近づく方向に超音波洗
浄ヘッド２１を往復直線移動（揺動）させてもよい。

【００８６】次に、上述した一実施形態において、超音
波洗浄ヘッド２１に設けられたノズルの先端部ＮＳの形
状はほぼ円形であるが、いかなる形状であってもよく、
たとえば、所定の方向に長く形成されたスリット状であ
ってもよい。特に、図７で示したようなウエハ上面Ｗａ
に沿って移動しない超音波洗浄ヘッド２２１において
は、ウエハの回転軸Ｒから離れる方向に長く形成された
スリット状の先端部ＮＳとするのが、洗浄液を広範囲に
供給できる点で有効である。

【００８７】また、上述した一実施形態において、超音
波洗浄ヘッド２１に設けられた振動板２１２（振動面Ｖ
Ｆ）の形状はほぼ円形であるが、これに限らず、矩形状
やのものであってもよい。ただし、振動子２１３からの
超音波振動が最も効率的に振動板２１２に与えられるの
で、振動板２１２の形状を円形とするのが好ましい。

【００８８】また、上述した一実施形態において、基板
対向面ＷＦは、ウエハ上面Ｗａとほぼ平行に対向する平
面であるが、これに限らず、ウエハ上面Ｗａに対して傾
斜して対向する平面であってもよいし、ウエハ上面Ｗａ
に対して突出したり凹んだりした曲面であってもよい。
また、基板対向面ＷＦの表面に、凸部や凹部があっても
よい。

【００８９】なお、上述した一実施形態において、洗浄
液として純水を用いているが、基板を洗浄可能な液体で
あればなんでもよく、たとえば、フッ酸、硫酸、塩酸、
硝酸、燐酸、酢酸、アンモニアまたはこれらの過酸化水
素水溶液などの薬液であってもよい。

【００９０】また、上述した一実施形態において、超音
波洗浄ヘッド２１の本体部２１１やベローズ５３などの
材質はフッ素樹脂としているが、洗浄液に対する耐液性
を有し、機械的強度が十分であるものであれば何でもよ
い。たとえば、洗浄液が純水である場合には、塩化ビニ
ルやアクリルなどの樹脂、またはステンレスやアルミニ
ウムなどの金属等の材質としてもよい。また、洗浄液が
薬液である場合には、その薬液の種類によって異なる
が、主に、フッ素樹脂や塩化ビニル等の樹脂が適用され
る。

【００９１】また、上述した一実施形態において、ウエ
ハ回転機構１０は、ウエハの下面Ｗｂを吸着保持するス
ピンチャック１２によって、ウエハＷを保持しつつ回転
させるようにしていたが、ウエハＷの周縁部をその下方
および端面でピン保持しつつウエハの回転軸Ｒを中心に
回転するピン保持式のスピンチャックであってもよい。

【００９２】あるいは、ウエハ回転機構１０は、ウエハ
Ｗの周縁部の端面に当接しつつウエハの回転軸Ｒに平行
な軸を中心に回転する少なくとも３つのローラピンのよ
うなものであってもよい。このローラピンを用いたウエ
ハ回転機構１０は、特に、ウエハＷの両面を超音波洗浄
する場合に有効であり、超音波洗浄ヘッド２１をウエハ
Ｗを挟む位置に配置すれば、ウエハ両面（ＷａおよびＷ
ｂ）の全域を良好に超音波洗浄できる。なお、この場
合、ウエハ下面Ｗｂを洗浄する超音波洗浄ヘッド２１
は、その基板対向面ＷＦが上方に向いてしまうが、この
ような場合には、たとえば、基板対向面ＷＦの外周を、
基板対向面ＷＦから突出する堰部材で取り囲むようにす
れば、基板対向面ＷＦ上の堰部材の内部に、洗浄液が所
定量だけ一時的に保持される。このため、間隙空間Ｋ内
に洗浄液を容易に満たすことができ、洗浄液に対して十
分な超音波振動を付与することができる。

【００９３】また、上述した一実施形態においては、Ｃ
ＭＰ処理後のウエハＷを洗浄する場合について説明して
いるが、これに限られるものではなく、本発明は、広
く、ウエハＷを洗浄するものに対しても適用することが
できる。

【００９４】さらに、上述した一実施形態においては、
半導体ウエハＷを洗浄する場合について説明している
が、本発明は、液晶表示装置用ガラス基板、ＰＤＰ（プ
ラズマ・ディスプレイ・パネル）基板、あるいは、磁気
ディスク用のガラス基板やセラミック基板などのような
他の各種の基板の洗浄に対して広く適用することができ
る。また、その基板の形状についても、上述した一実施
形態の円形基板の他、正方形や長方形の角型基板に対し
ても、本発明を適用することができる。

【００９５】その他、特許請求の範囲に記載された事項
の範囲内で種々の設計変更を施すことが可能である。

【００９６】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、請求項１に
係る発明の基板洗浄装置によると、洗浄液は間隙空間に
満たされた状態となり、超音波振動が付与されると効率
良く超音波振動エネルギーを伝達されるので、基板表面
の微細なパーティクルを十分に除去し、基板表面の洗浄
力を向上させることができるという効果を奏する。ま
た、基板の回転により、間隙空間内の洗浄液は、その内
部に滞留することなく円滑に間隙空間の外部に流れ出て
行くので、間隙空間における洗浄液の置換効率が向上し
て、常に新鮮な超音波振動が付与された洗浄液が基板表
面に接していることとなり、基板表面の洗浄力をさらに
向上させることができるという効果を奏する。

【００９７】請求項２に係る発明の基板洗浄装置による
と、ノズルの先端部からどの方向に洗浄液が流れたとし
ても、確実に洗浄液に超音波振動を付与できるので、基
板表面の洗浄力を確実に向上させることができるという
効果を奏する。

【００９８】請求項３に係る発明の基板洗浄装置による
と、ノズルの先端部が振動面に取り囲まれた状態となっ
ている場合に比べ、振動面の構造を簡単にできるという
効果を奏する。

【００９９】請求項４に係る発明の基板洗浄装置による
と、ノズルの先端部から供給された洗浄液は、基板の回
転による遠心力によって振動面のある方向に導かれるた
め、確実に洗浄液に超音波振動を付与でき、したがっ
て、基板表面の洗浄力を確実に向上させることができる
という効果を奏する。

【０１００】請求項５に係る発明の基板洗浄装置による
と、ノズルの先端部から供給された洗浄液は、基板の回
転による回転力によって、下流側の振動面のある方向に
導かれるため、確実に洗浄液に超音波振動を付与でき、
したがって、基板表面の洗浄力を確実に向上させること
ができるという効果を奏する。

【０１０１】請求項６に係る発明の基板洗浄装置による
と、間隔設定手段によって、基板対向間隔を適切な間隔
に設定すれば、間隙空間に洗浄液を満たすことができる
という効果を奏する。

【０１０２】請求項７に係る発明の基板洗浄装置による
と、間隙空間のうち、基板対向間隔が３ｍｍ以下の部分
においては、間隙空間は確実に洗浄液に満たされるの
で、基板表面の洗浄力をさらに向上させることができる
という効果を奏する。

【０１０３】請求項８に係る発明の基板洗浄装置による
と、洗浄液の供給流量または圧力を調整するだけで基板
対向間隔を容易かつ精密に調整でき、さらには、基板対
向間隔を自動的に最適間隔に調整できるという効果を奏
する。

【０１０４】請求項９に係る発明の基板洗浄装置による
と、超音波洗浄部材の基板対向面が比較的小さかったと
しても、この基板対向面を基板表面に沿って移動可能で
あるので、基板表面の広い領域に渡って超音波洗浄を行
うことができるという効果を奏する。

【０１０５】請求項１０に係る発明の基板洗浄装置によ
ると、超音波洗浄部材の基板対向面が比較的小さかった
としても、基板対向面が基板の回転軸と基板の外周との
両方に交差するような範囲で、超音波洗浄部材を移動さ
せるので、基板表面の全域に渡って超音波洗浄を行うこ
とができるという効果を奏する。

【０１０６】請求項１１に係る発明の基板洗浄装置によ
ると、洗浄液の流れが円滑になるので洗浄液の滞留も少
なく、また、基板表面のパーティクルを効率的に基板外
方に掃き出すことができ、洗浄液の置換効率を向上させ
るので、基板表面の洗浄力をさらに向上させることがで
きるという効果を奏する。

【０１０７】請求項１２に係る発明の基板洗浄装置によ
ると、基板の回転軸近傍に洗浄液を供給し、その部分の
乾燥を防止するので、ゴミやスラリーなどのパーティク
ルが基板表面に固着してしまうことを防止できるという
効果を奏する。

【０１０８】請求項１３に係る発明の基板洗浄方法によ
ると、請求項１に記載した発明と同様な効果を奏する基
板処理方法を提供できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る基板洗浄装置の主要
部の構成を簡略的に示す斜視図である。

【図２】本発明の一実施形態に係る基板洗浄装置の超音
波洗浄ヘッドの構成を簡略的に示す装置側方から見た断
面図である。

【図３】本発明の一実施形態に係る基板洗浄装置の超音
波洗浄ヘッドの基板対向面、振動面、およびノズルの先
端部と、ウエハとの関係を示す平面図である。

【図４】本発明に係る別の超音波洗浄ヘッドの構成を簡
略的に示す装置側方から見た断面図である。

【図５】本発明に係る別の超音波洗浄ヘッドの基板対向
面、振動面、およびノズルの先端部と、ウエハとの関係
を示す平面図である。

【図６】本発明に係る弾性力付与機構および洗浄液調整
機構の構成を簡略的に示す装置側方から見た断面図であ
る。

【図７】本発明に係るさらに別の超音波洗浄ヘッドの基
板対向面、振動面、およびノズルの先端部と、ウエハと
の関係を示す平面図である。

【符号の説明】

１０ ウエハ回転機構（基板回転手段） １１ スピン軸 １２ スピンチャック ２０ 超音波洗浄機構 ２１ 超音波洗浄ヘッド（超音波洗浄部材） ２１１ 本体部 ２１２ 振動板 ２１３ 振動子 ２１４ 超音波発振器 ２２ 揺動アーム ２３ アーム軸 ２４ 揺動駆動源（移動手段の一部） ２４ｔ 揺動伝達機構（移動手段の一部） ２５ 昇降駆動源（間隔設定手段の一部） ２５ｔ 昇降伝達機構（間隔設定手段の一部） ３０ ブラシ洗浄機構 ４０ 補助液供給機構（補助洗浄液供給手段） ４１ 補助液供給ノズル ４２ 補助液配管 ４３ 洗浄液供給源 ４４ バルブ ５０ 弾性力付与機構（付与手段、間隔設定手段の一
部） ５１ 軸 ５１ａ 抜け止め部 ５２ 軸受け ５３ ベローズ ６０ 洗浄液調整機構（洗浄液調整手段、間隔設定手段
の一部） ６１ 流量調整弁 ６２ 圧力調整弁 Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４ 基板対向面の経路 Ｄ 基板対向間隔 Ｄ１ 第１の間隔 Ｄ２ 第２の間隔 Ｆ ウエハの回転方向（基板の回転方向） Ｋ 間隙空間 Ｎ ノズル ＮＳ ノズルの先端部 ＮＨ ノズル配管 ＮＶ バルブ Ｏ ウエハの中心 Ｒ ウエハの回転軸（基板の回転軸） ＶＦ 振動面 ＶＦａ 振動面のうちのウエハの外周部に最も近い部分
（振動面の少なくとも一部） ＶＦｂ 振動面のうちのウエハの回転方向に関して最も
下流側の部分（振動面の少なくとも一部） Ｗ ウエハ（基板） Ｗａ ウエハ上面 Ｗｂ ウエハ下面 ＷＦ 基板対向面 ＷＦ１ 基板対向面がウエハの回転軸と交差する位置
（基板対向面が基板の回転軸と交差する位置） ＷＦ２ ウエハの外方位置 ＷＦ３ 基板対向面がウエハの外周と交差する位置（基
板対向面が基板の外周と交差する位置）

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板に垂直な回転軸を中心として所定の
   回転方向に基板を回転させる基板回転手段と、 この基板回転手段によって回転される基板表面に対向可
   能に設けられた基板対向面、この基板対向面内に先端部
   が配置されて基板と基板対向面との間に洗浄液を供給す
   るノズル、および、基板対向面内に設けられてノズルか
   ら基板と基板対向面との間に供給された洗浄液に超音波
   振動を付与する振動面を有する超音波洗浄部材と、を備
   えることを特徴とする基板洗浄装置。
2. 【請求項２】 上記ノズルの先端部は、振動面の内部領
   域に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の
   基板洗浄装置。
3. 【請求項３】 上記ノズルの先端部は、振動面の外部領
   域に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の
   基板洗浄装置。
4. 【請求項４】 ノズルの先端部から基板の回転軸までの
   距離は、振動面の少なくとも一部から基板の回転軸まで
   の距離よりも小さいことを特徴とする請求項３に記載の
   基板洗浄装置。
5. 【請求項５】 ノズルの先端部は、基板の回転方向に関
   して、振動面の少なくとも一部よりも上流側に配置され
   ていることを特徴とする請求項３または４に記載の基板
   洗浄装置。
6. 【請求項６】 上記基板対向面と基板表面との間隔を所
   定の間隔に設定可能な間隔設定手段をさらに備えること
   を特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の基板
   洗浄装置。
7. 【請求項７】 上記間隔設定手段は、基板と基板対向面
   とが最も近接している部分の間隔を３ｍｍ以下に設定可
   能であることを特徴とする請求項６に記載の基板洗浄装
   置。
8. 【請求項８】 上記間隔設定手段は、超音波洗浄部材に
   対して基板表面に向かう力を付与する付与手段と、上記
   ノズルから供給される洗浄液の流量または圧力を調整す
   る洗浄液調整手段と、を含むことを特徴とする請求項６
   または７に記載の基板洗浄装置。
9. 【請求項９】 上記基板回転手段によって回転される基
   板表面に沿って上記超音波洗浄部材を移動させる移動手
   段をさらに備えることを特徴とする請求項１ないし８の
   いずれかに記載の基板洗浄装置。
10. 【請求項１０】 上記移動手段は、少なくとも、上記基
    板対向面が基板の回転軸と交差する位置と、上記基板対
    向面が基板の外周と交差する位置との間で、上記超音波
    洗浄部材を移動させるものであることを特徴とする請求
    項９に記載の基板洗浄装置。
11. 【請求項１１】 上記移動手段が基板の回転軸から離れ
    る方向に超音波洗浄部材を移動させる場合には、上記間
    隔設定手段は基板対向面と基板表面との間隔を第１の間
    隔に設定し、逆に、上記移動手段が基板の回転軸に近づ
    く方向に超音波洗浄部材を移動させる場合には、上記間
    隔設定手段は基板対向面と基板表面との間隔を上記第１
    の間隔よりも大きい第２の間隔に設定することを特徴と
    する請求項６に係る請求項９または１０に記載の基板洗
    浄装置。
12. 【請求項１２】 上記超音波洗浄部材とは別に備えら
    れ、基板表面の回転軸近傍部に向けて洗浄液を供給する
    補助洗浄液供給手段をさらに備えることを特徴とする請
    求項９ないし１１のいずれかに記載の基板洗浄装置。
13. 【請求項１３】 基板に垂直な回転軸を中心として基板
    を回転させる基板回転工程と、 この基板回転工程で回転させられている基板表面とこの
    基板表面に対向する基板対向面との間に、基板対向面内
    に先端部を有するノズルが洗浄液を供給する洗浄液供給
    工程と、 この洗浄液供給工程で供給された洗浄液に対して、基板
    対向面内に設けられた振動面が超音波振動を付与するこ
    とで、基板表面を超音波洗浄する超音波洗浄工程と、を
    備えることを特徴とする基板洗浄方法。