JP2009054919A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板のダメージを低減でき、かつ、パーティクル除去性能を最大限に確保できる基板処理装置を提供する。
【解決手段】制御部４７は、処理しようとする基板Ｗのダメージ受け易さの種類に応じて、チャンバー６３内を所定圧力環境とするように制御し、かつ、噴出管１３から処理槽１内へ供給される純水の窒素ガス溶存量を所定溶存量となるように制御するとともに、処理槽１内に貯留された窒素ガス溶存水に付与する超音波振動の出力を所定出力値とするように制御するので、処理しようとする基板Ｗのダメージ受け易さの種類に応じて、チャンバー６３内の圧力値、処理液の気体溶存量および超音波振動の出力値を変更することができ、基板Ｗの種類に応じてキャビテーションでの気泡崩壊発生圧力を調整でき、処理液の気体溶存量を飽和溶存量とすることができ、各種の基板に対してもダメージを低減できるだけでなく、パーティクル除去性能を最大限に確保できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体ウエハや液晶表示装置用のガラス基板（以下、単に基板と称する）等の基板を薬液、純水等の処理液によって洗浄等の処理を行う基板処理装置において、基板の表面からパーティクルを除去する技術に関する。

従来、この種の装置として、例えば、処理液が貯留されて、この処理液中に基板が浸漬される処理槽と、処理槽の処理液中に窒素ガス（Ｎ_２）を溶存させるための窒素ガス供給系と、処理槽内の処理液に超音波振動を付与する超音波発生部とを備えた装置がある。この装置では、処理槽内に貯留された純水中に窒素ガスを溶存させた状態でこの処理槽内の純水に超音波振動を付与して基板の表面からパーティクルを除去する基板洗浄処理を行う（例えば、特許文献１参照）。
特開２００６−３１０４５６号公報

しかしながら、このような構成を有する従来例の場合には、次のような問題がある。
すなわち、従来の装置は、大気圧下状態において、処理槽内で基板が浸漬される処理液中への窒素ガスの溶存ガス量を制御するとともに、その処理液に超音波振動を付与することにより、基板の超音波洗浄処理を行っているが、微細なパターンの形成される基板が超音波振動によってダメージを受けることがあるという問題がある。

逆に、超音波振動の付与を抑えると、パーティクル除去性能が低下してしまう。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、基板のダメージを低減でき、かつ、パーティクル除去性能を最大限に確保できる基板処理装置を提供することを目的とする。

本発明は、このような目的を達成するために、発明者が鋭意研究をした結果、次のような知見を得た。すなわち、処理液中に気体を溶存させるとともにこの気体溶存処理液に超音波を付与する洗浄処理において、パーティクル除去に貢献するのは、処理液中への気体溶存量、および、超音波付与によるキャビテーション（気泡が生じる現象）での気泡が崩壊するときの発生圧力であることを発明者は認識した。さらに、処理液中への気体溶存量の増加に連れてパーティクル除去性能は向上するが、大気圧下の飽和溶存状態でもダメージが生じるし、処理液中への気体溶存量の飽和状態付近で最もパーティクル除去性能が高くなるが、飽和後は気体がそれ以上溶存できずにマイクロバブルとなって処理液中に生じ、このマイクロバブルが超音波振動を吸収してしまい、パーティクル除去性能が低下していくことになり、折角の超音波付与が無駄に消失されているという因果関係を認識するに至った。

また、発明者は、処理液中のキャビテーション（気泡が生じる現象）によるその気泡崩壊時の発生圧力が基板洗浄（パーティクル除去）に貢献するのであるが、その気泡崩壊発生圧力の大きさによって、微細なパターンの形成される基板にダメージを与えてしまうことがあると推認した。つまり、微細なパターンが形成されている基板が超音波振動によってダメージを受けるのは、キャビテーションでの気泡崩壊時の発生圧力によるものと推認した。ここで、キャビテーションでの気泡崩壊発生圧力について簡単に説明する。超音波付与により処理液中に生じる超音波の疎の箇所に微小気泡（真空ポケット）が形成され、超音波エネルギーでその微小気泡が膨張・圧縮を繰り返してその気泡が成長し、その成長気泡が崩壊（消滅）するときに生じる発生圧力によって基板がダメージを受けることがあると考えたのである。さらに、発明者は、処理環境圧力を変えることで、キャビテーションでの気泡崩壊発生圧力が変化することを突き止めたのである。

さらに、発明者は、これらの認識に基づいて、処理環境圧力を変えることでキャビテーションでの気泡崩壊発生圧力を調整でき、洗浄強度の異なる、すなわちダメージの受け易さの異なる種々の基板に対しても、ダメージを低減できるだけでなく、パーティクル除去性能を最大限に確保できるということを見出したのである。

このような知見に基づくこの発明は次のような構成を採る。
すなわち、請求項１に記載の発明は、基板を処理液で処理する基板処理装置において、処理液を貯留する処理槽と、前記処理槽内の処理液に浸漬させた状態で基板を保持する保持機構と、前記処理槽内に処理液を供給する処理液供給手段と、前記処理液供給手段へ供給される処理液に気体を溶存させる気体溶存手段と、前記処理槽内に貯留された処理液に超音波振動を付与する超音波振動付与手段と、前記処理槽を収容するチャンバーと、前記チャンバー内の圧力を調整する圧力調整部と、処理しようとする基板に対する洗浄強度に応じて前記チャンバー内の基板処理環境を所定の圧力環境とするように前記圧力調整部を制御し、かつ、前記処理液供給手段から前記処理槽内へ供給される処理液の気体溶存量を前記洗浄強度に応じて所定の溶存量となるように前記気体溶存手段を制御するとともに、前記処理槽内に貯留された処理液に付与する超音波振動の出力を前記洗浄強度に応じて所定の出力値とするように前記超音波振動付与手段を制御する制御手段と、を備えていることを特徴とするものである。

［作用・効果］請求項１に記載の発明によれば、処理槽は、処理液供給手段から供給される処理液を貯留する。気体溶存手段は、処理液供給手段から処理槽内へ供給される処理液に気体を溶存させる。超音波振動付与手段は、処理槽内に貯留された処理液に超音波振動を付与する。保持機構は、処理槽内の処理液に浸漬させた状態で基板を保持する。チャンバーは、内部に処理槽を収容する。圧力調整部は、チャンバー内の圧力を調整する。制御手段は、処理しようとする基板に対する洗浄強度に応じてチャンバー内の基板処理環境を所定の圧力環境とするように圧力調整部を制御し、かつ、処理液供給手段から処理槽内へ供給される処理液の気体溶存量を前記洗浄強度に応じて所定の溶存量となるように気体溶存手段を制御するとともに、処理槽内に貯留された処理液に付与する超音波振動の出力を前記洗浄強度に応じて所定の出力値とするように超音波振動付与手段を制御する。したがって、処理しようとする基板に対する洗浄強度に応じて、処理槽の圧力値、処理液の気体溶存量および超音波振動の出力値が変更されるので、処理しようとする基板に対する洗浄強度に応じてキャビテーションでの気泡崩壊発生圧力を調整でき、処理液の気体溶存量を飽和溶存量とすることができ、各種の基板に対してもダメージを低減できるだけでなく、パーティクル除去性能を最大限に確保できる。

例えば、ダメージの受け易い種類の基板である場合には、処理槽の圧力値を低くし、処理液の気体溶存量を飽和状態とするとともに、超音波振動の出力を小さくするので、キャビテーションによる気泡成長期間が短くかつ崩壊し易くなり、その気泡崩壊の発生圧力が小さくでき、小さい発生圧力のためダメージ力を小さくできる。また、処理液の気体溶存量を飽和状態としているので、溶存気体によるパーティクルの除去性能も最大限に維持できる。これとは逆に、ダメージの受け難い種類の基板である場合には、処理槽の圧力値を高くし、処理液の気体溶存量を飽和状態とするとともに、超音波振動の出力を大きくするので、キャビテーションによる気泡成長期間が長くかつ崩壊し難くなり、その気泡崩壊の発生圧力が大きくでき、大きい発生圧力のためより強力にパーティクル除去ができ、ダメージの受け難い基板であるため気泡崩壊発生圧力が大きくてもダメージを受けないし、処理液の気体溶存量を飽和状態としているので、溶存気体によるパーティクルの除去性能を最大限に確保でき、大気圧下に比してパーティクルの除去性能を向上できる。

また、上記ではバッチ式の基板処理装置について説明したが、枚葉式の基板処理装置についても適用可能である。つまり、基板を処理液で処理する基板処理装置において、基板を水平姿勢で保持する保持機構と、前記保持機構で保持される基板に処理液を供給する処理液供給手段と、前記処理液供給手段へ供給される処理液に気体を溶存させる気体溶存手段と、前記処理液供給手段から基板に供給される処理液に超音波振動を付与する超音波振動付与手段と、前記保持機構を収容するチャンバーと、前記チャンバー内の圧力を調整する圧力調整部と、処理しようとする基板に対する洗浄強度に応じて前記チャンバー内の基板処理環境を所定の圧力環境とするように前記圧力調整部を制御し、かつ、前記処理液供給手段から前記チャンバー内の基板へ供給される処理液の気体溶存量を前記洗浄強度に応じて所定の溶存量となるように前記気体溶存手段を制御するとともに、前記チャンバー内の基板に供給される処理液に付与する超音波振動の出力を前記洗浄強度に応じて所定の出力値とするように前記超音波振動付与手段を制御する制御手段と、を備えていることが好ましい（請求項２）。このような枚葉式の基板処理装置においても、処理しようとする基板に対する洗浄強度に応じて、処理部の圧力値、処理液の気体溶存量および超音波振動の出力値が変更されるので、処理しようとする基板に対する洗浄強度に応じてキャビテーションでの気泡崩壊発生圧力を調整でき、処理液の気体溶存量を飽和溶存量とすることができ、各種の基板に対してもダメージを低減できるだけでなく、パーティクル除去性能を最大限に確保できる。

また、本発明において、前記洗浄強度は、基板のダメージ受け易さの程度で区分けした複数の種類を有し、前記複数の種類が入力される入力手段と、前記複数の種類ごとに、所定の圧力値と所定の気体溶存量と所定の超音波振動出力値とが記憶された記憶手段とを備え、前記制御手段は、前記入力手段に入力された前記種類に応じた圧力値、気体溶存量および超音波振動出力値を、前記記憶手段から読み出し、この読み出した圧力値、気体溶存量および超音波振動出力値となるように前記圧力調整部、前記気体溶存手段および前記超音波振動付与手段を制御することが好ましい（請求項３）。入力手段に入力された前記種類に応じた圧力値、気体溶存量および超音波振動出力値で、前記圧力調整部、前記気体溶存手段および前記超音波振動付与手段を制御でき、ダメージの受け易さの異なる各種の基板に対してもダメージを低減できるだけでなく、パーティクル除去性能を最大限に確保できる。

また、本発明において、気体供給源と、前記気体供給源に接続され、前記気体供給源からの気体を第１供給ラインと第２供給ラインとに分岐出力する供給ラインと、をさらに備え、前記気体溶存手段は、前記第１供給ラインからの気体を処理液に溶存させて前記処理液供給手段へ気体が溶存された処理液を供給する気体溶存ユニットを備え、前記圧力調整部は、前記第２供給ラインからの気体が供給され、前記チャンバー内を所定の圧力環境とすることが好ましい（請求項４）。気体供給源からの気体を供給ラインで気体溶存ユニットとチャンバーとに分岐供給することができ、気体溶存ユニット用の気体供給ラインとチャンバー用の気体供給ラインとを別個独立に設ける必要が無く、気体供給系の利用効率を高めることができるだけでなく、装置構成が複雑化することがない。

また、本発明において、気体は、窒素ガス、酸素ガス、アルゴンガス、水素ガス、ヘリウムガス、炭酸ガスまたは空気であり、処理液は、純水、アンモニア水、アンモニア水−過酸化水素水からなる液または塩酸−過酸化水素水からなる液または処理液に界面活性剤を添加した液であることが好ましい（請求項５）。基板のダメージを低減でき、かつ、パーティクル除去性能を最大限に確保できる気体溶存処理液を実現できる。

本発明に係る基板処理装置によれば、制御手段は、処理しようとする基板に対する洗浄強度に応じてチャンバー内の基板処理環境を所定の圧力環境とするように圧力調整部を制御し、かつ、処理液供給手段から処理槽内へ供給される処理液の気体溶存量を洗浄強度に応じて所定の溶存量となるように気体溶存手段を制御するとともに、処理槽内に貯留された処理液に付与する超音波振動の出力を洗浄強度に応じて所定の出力値とするように超音波振動付与手段を制御する。したがって、処理しようとする基板に対する洗浄強度に応じて、処理槽の圧力値、処理液の気体溶存量および超音波振動の出力値が変更されるので、処理しようとする基板に対する洗浄強度に応じてキャビテーションでの気泡崩壊発生圧力を調整でき、処理液の気体溶存量を飽和溶存量とすることができ、各種の基板に対してもダメージを低減できるだけでなく、パーティクル除去性能を最大限に確保できる。

以下、図面を参照して本発明の実施例１を説明する。
図１は、実施例１に係る基板処理装置の概略構成図である。

実施例１に係る基板処理装置は、処理槽１、処理液供給系１５、気体溶存ユニット２５、チャンバー６３および制御部４７を備えている。以下に、これらの構成について説明する。

処理槽１は、チャンバー６３内に収容されており、内槽３と外槽５を備えている。内槽３は、処理液を貯留し、保持アーム７により保持された基板Ｗを収容可能である。複数枚の基板Ｗは、保持アーム７に起立姿勢で整列された状態で保持され、保持アーム７によって内槽３に対して搬入・搬出される。保持アーム７は、板状のアーム９と、このアーム９の下部においてアーム９に対して直交する方向に配設され、基板Ｗの下縁に当接して基板Ｗを支持する３本の支持部材１１とを備えている。この保持アーム７は、基板Ｗを保持しつつ内槽３内の処理位置と、内槽３の上方にあたる待機位置とにわたって昇降可能である。内槽３は、純水等の処理液を貯留し、内槽３から溢れた処理液が内槽３の上部外周を囲うように設けられた外槽５によって回収される。内槽３の底部両側には、内槽３へ処理液を供給する二本の噴出管１３が配設されている。外槽５の底部には、排出口１６が形成されており、内槽３から溢れて外槽５に回収された処理液が排出口１６から排液される。

処理液供給系１５は、処理槽１に処理液を供給するものであり、噴出管１３に連通接続されている。具体的には、処理液供給系１５は、その上流から順に、純水供給源１９、制御弁２１および気体溶存ユニット２５を備えている。つまり、上流側一端が純水供給源１９に連通接続された配管２７には、流量が調整可能な制御弁２１が配設され、この制御弁２１の下流側に連通接続された配管３１に気体溶存ユニット２５の液体供給口２５ａが連通接続され、純水供給源１９からの純水が気体溶存ユニット２５の液体供給口２５ａに供給され、気体溶存ユニット２５の下流側に連通接続された供給管１７の下流側一端が噴出管１３に連通接続されている。気体溶存ユニット２５は、液体供給口２５ａに供給された純水に、気体供給源３３からの気体（例えば、窒素ガス（Ｎ_２））を溶存させた処理液（例えば、窒素ガス溶存水）を生成し、この処理液を供給管１７を介して噴出管１３に供給する。

また、気体供給源３３は、分岐配管３５の上流側一端が連通接続されている。つまり、この分岐配管３５の供給側が気体供給源３３に連通接続され、気体供給源３３からの気体（例えば、窒素ガス）を第１供給配管３５ａと第２供給配管３５ｂとに分岐して供給する。第１供給配管３５ａの下流側一端には、流量が調整可能な制御弁３７が連通接続され、この制御弁３７の下流側に連通接続された配管３９の下流側一端には気体溶存ユニット２５の気体供給口２５ｂが連通接続されている。また、第２供給配管３５ｂの下流側一端には、流量が調整可能な制御弁４１が連通接続され、この制御弁４１の下流側に連通接続された配管４３の下流側一端には圧力調整ユニット４５が連通接続されている。

処理槽１の下方には、伝搬槽５３が配置されており、この伝搬槽５３の底部の裏面に超音波振動子５５が設けられている。伝搬槽５３には、超音波振動を伝搬するための伝搬液が貯留されている。超音波振動子５５を動作させると超音波振動が発生し、その超音波振動は、伝搬槽５３の底部、伝搬液、処理槽１の底部、処理槽１の内部の処理液（窒素ガス溶存水）を順に振動させ、基板Ｗの表面まで伝搬する。

チャンバー６３は、その内部に、処理槽１を備え、チャンバー６３内の基板処理環境を所定の圧力環境することが可能なものである。圧力調整ユニット４５は、チャンバー６３の内部を、大気圧下や、この大気圧よりも高い加圧環境や、大気圧よりも低い減圧環境とするものである。

また、チャンバー６３の内部には圧力計６５が配設されている。さらに、チャンバー６３の所定箇所には、そのチャンバー６３の内部気体を排出するための排気用配管７１と、この排気用配管７１の下流側一端に連通された排気制御弁７３および真空ポンプ７５とが配設されている。圧力計６５により計測されたチャンバー６３の内部圧力値が圧力調整ユニット４５に出力されている。

制御部４７は、上述した保持アーム７の昇降、制御弁２１，３７，４１、圧力調整ユニット４５、気体溶存ユニット２５および超音波振動子５５を統括的に制御するものである。また、制御部４７は、処理手順を規定したレシピが入力指示される入力指示部７７が接続され、この入力指示部７７に入力されたレシピ等の入力情報に従って基板Ｗに所定の洗浄処理を施すように上記の統括的制御を実行する。制御部４７は、処理手順を規定したレシピを記憶するメモリ４７ａ、マイクロプロセッサ、カウンタ・タイマなどを備えている。

また、内槽３内には濃度計６７が配設されており、この濃度計６７は、内槽３内の純水の窒素ガス溶存濃度値が制御部４７に出力する。

また、制御部４７は、処理しようとする基板Ｗに対する洗浄強度となるダメージ受け易さの種類に応じてチャンバー６３の基板処理環境を所定の圧力環境とするように圧力調整ユニット４５を制御し、かつ、噴出管１３から処理槽１内へ供給される純水の窒素ガス溶存量を前記種類に応じて所定の溶存量となるように気体溶存ユニット２５を制御するとともに、処理槽１内に貯留された処理液（例えば、窒素ガス溶存水）に付与する超音波振動の出力を前記種類に応じて所定の出力値とするように超音波振動子５５を制御するようになっている。

また、処理しようとする基板Ｗの種類としては、基板Ｗのダメージ受け易さの程度で区分けした複数個の種類が挙げられる。制御部４７のメモリ４７ａには、その複数個の種類ごとに、所定の圧力値と所定の気体溶存量と所定の超音波振動出力値とが対応して記憶されている。

ここで、図３を用いてもう少し具体的に説明する。図３は、制御部４７のメモリ４７ａに記憶されているデータであって、各レシピにおける基板Ｗのダメージ受け易さの程度の違いとそのときの各種設定値を示す図である。図３に示すように、例えば、レシピ「Ａ」〜「Ｄ」の順番に、基板Ｗのダメージ受け易さの程度が「極大」、「大」、「中」および「小」で区分けされている場合を例に挙げて説明する。

図３に示すように、レシピ「Ａ」は、最もダメージを受け易い基板Ｗの場合であり、洗浄強度を最も弱くする必要がある。この場合、超音波振動子５５での超音波出力（振幅）が「小」で、チャンバー６３の圧力値が「小」で、純水への窒素ガス溶存濃度が「小」で飽和させる場合を示している。また、レシピ「Ｄ」は、最もダメージを受け難い基板Ｗの場合であり、超音波振動子５５での超音波出力（振幅）が「超大」で、チャンバー６３の圧力値が「超大」で、純水への窒素ガス溶存濃度が「超大」で飽和させる場合を示している。なお、ここでの「極大」、「大」、「中」および「小」はその比較程度を容易できるように説明の便宜上用いた表現であり、具体的には、ダメージ受け易さの異なる各種サンプル基板を用いて実験を繰り返すことで、この種類の基板ごとの最適な各値（圧力値、気体溶存量、超音波振動出力値）を、事前に取得することが可能である。

制御部４７は、入力指示部７７に入力されたレシピで特定される前記種類に応じた圧力値、気体溶存量および超音波振動出力値を、メモリ４７ａから読み出し、この読み出した圧力値、気体溶存量および超音波振動出力値となるように圧力調整ユニット４５、気体溶存ユニット２５および超音波振動子５５を制御する。

なお、上記保持アーム７が本発明における保持機構に相当し、上記噴出管１３が本発明における処理液供給手段に相当し、上記気体供給源３３、分岐配管３５および気体溶存ユニット２５が本発明の気体溶存手段に相当し、上記超音波振動子５５が本発明における超音波振動付与手段に相当し、上記チャンバー６３が本発明におけるチャンバーに相当し、上記圧力調整ユニット４５が本発明における圧力調整部に相当し、上記の制御部４７が本発明における制御手段に相当する。

次に、上述した構成の基板処理装置でのパーティクル除去処理の動作について、図２も用いて説明する。図２は、パーティクル除去処理を示すフローチャートである。

なお、この実施例１では、レシピ等の入力情報が予め入力指示部７７に入力されており、このレシピに従って洗浄処理を行うようになっており、基板Ｗは、処理槽１に貯留された所定の薬液に浸漬されて薬液処理されており、その後のパーティクル除去処理について説明するものとし、基板Ｗは保持アーム７に保持されたまま内槽３内の処理位置に移動されている状態のままであるとする。

ステップＳ１では、制御部４７は、噴出管１３から処理槽１に純水を供給させ、内槽３内の薬液を純水に置換するよう制御する。

具体的には、制御部４７は、制御弁２１を開いて、純水を噴出管１３から処理槽１内に供給させ、内槽３から薬液を外槽５に溢れ出させて、内槽３内を純水に置換させる（図２のステップＳ１）。

なお、内槽３の底面の排出孔（図示省略）に連通接続されている排出管（図示省略）の制御弁（図示省略）を開いて内槽３内の薬液を一気に排出した後に、内槽３内に純水を供給するようにしてもよい。

ステップＳ２では、制御部４７は、チャンバー６３内の基板処理環境を、処理しようとする基板Ｗのダメージ受け易さの種類に応じて所定の圧力環境とするようにチャンバー６３を制御する。具体的には、制御部４７は、入力指示部７７に入力されたレシピで特定される処理しようとする基板Ｗのダメージ受け易さの種類に応じて、チャンバー６３の内部を所定の圧力環境となるように圧力調整ユニット４５を制御する。レシピ「Ｄ」の場合には、最もダメージを受け難い基板Ｗの場合つまり、洗浄強度を最も強くする場合であり、チャンバー６３の圧力値が「超大」とする。

具体的には、制御部４７は、例えば図３に示すレシピ「Ａ」の場合には、最もダメージを受け易い基板Ｗの場合であり、レシピ「Ａ」の指示に基づきチャンバー６３を所定の減圧環境（チャンバー６３の圧力値を「小」）とする。つまり、制御弁３７および制御弁４１を閉止し、排気制御弁７３を開放し、真空ポンプ７５を動作させてとチャンバー６３内に窒素ガスを排気させて、チャンバー６３を所定の圧力値となるまで減圧していく。チャンバー６３内に設けられた圧力計６５が前記の減圧値となるまで減圧し、前記の減圧値となると、制御弁４１を閉止する（図２のステップＳ２）。

また、制御部４７は、例えば図３に示すレシピ「Ｄ」の場合であれば、最もダメージを受け難い基板Ｗの場合であり、レシピ「Ｄ」の指示に基づきチャンバー６３を所定の加圧環境（チャンバー６３の圧力値を「超大」）とする。つまり、排気制御弁７３を閉鎖し、圧力調整ユニット４５の方の制御弁４１を開いて、圧力調整ユニット４５を介してチャンバー６３内に窒素ガスを供給させて、チャンバー６３を所定の加圧値となるまで加圧していく。チャンバー６３内に設けられた圧力計６５が前記の加圧値となるまで加圧し、前記の加圧値となると、制御弁４１を閉止する（図２のステップＳ２）。

ステップＳ３では、制御部４７は、処理液を処理槽１に供給させてオーバーフローさせて、処理槽１の純水を、処理しようとする基板Ｗのダメージ受け易さの種類に応じた所定濃度の処理液に置換させる。なおこのとき、チャンバー６３内は前述したように処理しようとしている基板に応じた圧力環境状態が維持されている。レシピ「Ａ」の場合には、最もダメージを受け易い基板Ｗの場合であり、チャンバー６３の圧力値が「小」で維持され、純水への窒素ガス溶存濃度が「小」で飽和させる。レシピ「Ｄ」の場合であれば、最もダメージを受け難い基板Ｗの場合であり、チャンバー６３の圧力値が「超大」で維持され、純水への窒素ガス溶存濃度が「超大」で飽和させる。

具体的には、制御部４７は、純水供給源１９からの純水を気体溶存ユニット２５の液体供給口２５ａに供給させるとともに、制御弁３７を開いて気体供給源３３からの気体を気体溶存ユニット２５の気体供給口２５ｂに供給させて、処理液を処理槽１に供給させてオーバーフローさせて、処理槽１の純水を処理液に置換させる（図２のステップＳ３）。

内槽３内に配設された濃度計６７で計測された濃度値は、制御部４７に出力されている。制御部４７は、その濃度値が所定の飽和値となることをモニタしている。

ステップＳ４では、制御部４７は、濃度計６７の濃度値が飽和値となると、処理槽１内に貯留された処理液に対して超音波振動を、処理しようとする基板Ｗのダメージ受け易さの種類に応じた超音波振動出力値で所定時間にわたって付与するように超音波振動子５５を動作させる。レシピ「Ａ」の場合には、最もダメージを受け易い基板Ｗの場合であり、チャンバー６３の圧力値が「小」で維持され、純水への窒素ガス溶存濃度が「小」で飽和され、超音波振動子５５での超音波出力（振幅）が「小」で超音波振動される。レシピ「Ｄ」の場合であれば、最もダメージを受け難い基板Ｗの場合であり、チャンバー６３の圧力値が「超大」で維持され、純水への窒素ガス溶存濃度が「超大」で飽和され、超音波振動子５５での超音波出力（振幅）が「超大」で超音波振動される。なおこのとき、処理液の処理槽１へのオーバーフロー供給も維持しており、溶存窒素ガスや超音波振動によって基板表面から除去されたパーティクルがオーバーフロー流れに従って外槽５の方に案内されて内槽３内から排除されていく。

ステップS４での処理液への超音波付与が所定時間行われると、パーティクル除去処理が終了する。なおこの後、基板Wを引き上げて所定の乾燥処理を行うなどしてもよい。

上述したように、制御部４７は、処理しようとする基板Ｗのダメージ受け易さの種類に応じてチャンバー６３内の基板処理環境を所定の圧力環境とするように圧力調整ユニット４５を制御し、かつ、噴出管１３から処理槽１内へ供給される純水の窒素ガス溶存量を種類に応じて所定の溶存量となるように気体溶存ユニット２５を制御するとともに、処理槽１内に貯留された処理液に付与する超音波振動の出力を種類に応じて所定の出力値とするように超音波振動子５５を制御するので、処理しようとする基板Ｗのダメージ受け易さの種類に応じて、処理槽１の圧力値、処理液の気体溶存量および超音波振動の出力値を変更することができ、処理しようとする基板Ｗの種類に応じてキャビテーションでの気泡崩壊発生圧力を調整でき、処理液の気体溶存量を飽和溶存量とすることができ、各種の基板に対してもダメージを低減できるだけでなく、パーティクル除去性能を最大限に確保できる。

例えば、図３に示すように、レシピ「Ａ」は、最もダメージを受け易い基板Ｗの場合であり、超音波振動子５５での超音波出力（振幅）が「小」で、チャンバー６３の圧力値が「小」で、純水への窒素ガス溶存濃度が「小」で飽和させており、キャビテーションでの気泡崩壊発生圧力を「小」とすることができ、図４に示すように、他のレシピの場合に比してやや劣るものの、窒素ガス溶存濃度が「小」で飽和させているのでパーティクル除去性能を最大限に確保できる。

これとは逆に、図３に示すように、レシピ「Ｄ」は、最もダメージを受け難い基板Ｗの場合であり、超音波振動子５５での超音波出力（振幅）が「超大」で、チャンバー６３の圧力値が「超大」で、純水への窒素ガス溶存濃度が「超大」で飽和させており、キャビテーションでの気泡崩壊発生圧力を「超大」とすることができ、図４に示すように、窒素ガス溶存濃度が「超大」で飽和させているのでパーティクル除去性能を最大限に確保でき、しかも他のレシピの場合に比して最も向上させることができる。

また、基板Ｗの種類は、基板Ｗのダメージ受け易さの程度で区分けした複数個の種類からなり、種類を示すレシピが入力される入力指示部７７と、複数個の種類ごとに、所定の圧力値と所定の気体溶存量と所定の超音波振動出力値とが記憶されたメモリ４７ａとを備え、制御部４７は、入力指示部７７に入力されたレシピで特定される種類に応じた圧力値、気体溶存量および超音波振動出力値を、メモリ４７ａから読み出し、この読み出した圧力値、気体溶存量および超音波振動出力値となるように圧力調整ユニット４５、気体溶存ユニット２５および超音波振動子５５を制御するので、入力指示部７７に入力されたレシピで特定される種類に応じた圧力値、気体溶存量および超音波振動出力値で、圧力調整ユニット４５、気体溶存ユニット２５および超音波振動子５５を制御でき、ダメージの受け易さの異なる各種の基板に対してもダメージを低減できるだけでなく、パーティクル除去性能を最大限に確保できる。

また、気体供給源３３と、この気体供給源３３に接続され、気体供給源３３からの気体を第１供給配管３５ａと第２供給配管３５ｂとに分岐して供給する分岐配管３５と、をさらに備え、第１供給配管３５ａからの気体を処理液に溶存させて噴出管１３へ気体が溶存された処理液を供給する気体溶存ユニット２５を備え、圧力調整ユニット４５は、第２供給配管３５ｂからの気体が供給され、チャンバー６３内を所定の圧力環境とするので、気体供給源３３からの気体を分岐配管３５で気体溶存ユニット２５とチャンバー６３とに分岐供給することができ、気体溶存ユニット用の気体供給ラインとチャンバー用の気体供給ラインとを別個独立に設ける必要が無く、気体供給系の利用効率を高めることができるだけでなく、装置構成が複雑化することがない。

次に、図５を参照して本発明の実施例２を説明する。
図５は、実施例２に係る枚葉式の基板処理装置の概略構成図である。なお、上述した実施例１と同様の構成については同符号を付すことにより詳細な説明については省略する。

前述した実施例１では、図１に示すように、処理槽１に複数枚の基板Ｗを処理液に浸漬して処理するバッチ式の基板処理装置を例に挙げて説明しているが、この実施例２では、図５に示すように、一枚の基板Ｗごとに処理液で処理する枚葉式の基板処理装置としている点が、前述の実施例１とは異なっている。

前述の実施例１と同様に、処理しようとする基板Ｗが図示省略の基板搬送機構で処理部８０に搬送され（図５参照）、この処理部８０で基板Ｗの超音波洗浄処理が行われるようになっている。

処理部８０は、図５に示すように、基板Ｗを一枚ずつ処理する、いわゆる枚葉式の処理部である。処理部８０は、基板Ｗを水平姿勢で支持するチャック８１（保持機構）と、このチャック８１の下端部に連結された回転軸８３と、この回転軸８３を回転駆動するモータ８５（駆動部）と、チャック８１の周囲を囲う飛散防止カップ８７とを備えている。飛散防止カップ８７は、基板Ｗから周囲に飛散する処理液を回収する。また、飛散防止カップ８７は、チャック８１に対して昇降可能になっている。

また、処理部８０は、図５に示すように、気体溶存ユニット２５からの処理液に超音波を付与して出力する超音波ノズル８９を備えている。

具体的には、超音波ノズル８９は、供給管１７の下流側に連通接続されている。また、この供給管１７の途中に制御弁９１が連通接続されている。

制御部４７は、処理しようとする基板Ｗのダメージ受け易さの種類に応じて処理部８０の基板処理環境を所定の圧力環境とするように圧力調整ユニット４５を制御し、かつ、超音波ノズル８９から基板Ｗに供給される純水の窒素ガス溶存量を前記種類に応じて所定の溶存量となるように気体溶存ユニット２５を制御するとともに、処理液に付与する超音波振動の出力を前記種類に応じて所定の出力値とするように超音波ノズル８９での超音波発生部（図示省略）を制御して、処理部８０内でチャック８１により水平姿勢で回転される基板Ｗに超音波ノズル８９からの処理液が吐出されるようになっている。

なお、上記チャック８１が本発明における保持機構に相当し、上記超音波ノズル８９が本発明における処理液供給手段および超音波振動付与手段に相当する。

上述したように、実施例２によれば、基板Ｗを水平姿勢で保持するチャック８１と、このチャック８１で保持される基板Ｗに、超音波振動を付与した処理液を供給する超音波ノズル８９と、この超音波ノズル８９から基板Ｗに供給される処理液に気体を溶存させる気体溶存ユニット２５と、チャック８１を収容するチャンバー６３と、このチャンバー６３内の処理部８０の基板処理環境の圧力を調整する圧力調整ユニット４５と、処理しようとする基板Ｗのダメージ受け易さの種類に応じて処理部８０の基板処理環境を所定の圧力環境とするように圧力調整ユニット４５を制御し、かつ、超音波ノズル８９から処理部８０内の基板Ｗへ供給される処理液の気体溶存量を種類に応じて所定の溶存量となるように気体溶存ユニット２５を制御するとともに、処理部８０内の基板Ｗに供給される処理液に付与する超音波振動の出力を種類に応じて所定の出力値とするように超音波ノズル８９の超音波発生部（図示省略）を制御する制御部４７と、を備えているので。このような枚葉式の基板処理装置においても、処理しようとする基板Ｗのダメージ受け易さの種類に応じて、処理部８０の圧力値、処理液の気体溶存量および超音波振動の出力値が変更されるので、処理しようとする基板Ｗの種類に応じてキャビテーションでの気泡崩壊発生圧力を調整でき、処理液の気体溶存量を飽和溶存量とすることができ、各種の基板に対してもダメージを低減できるだけでなく、パーティクル除去性能を最大限に確保できる。

本発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。

（１）上述した各実施例では、図１，図５に示すように純水供給源１９を使用していたが、これに替えて、薬液供給源を採用してもよい。

（２）上述した各実施例では、気体として窒素ガスを例に挙げて説明しているが、酸素ガス（Ｏ２）、アルゴンガス（Ａｒ）、水素ガス、ヘリウムガス、炭酸ガスまたは空気などを採用してもよい。

（３）上述した実施例１では、内槽３内に濃度計６７を配設しているが、濃度計６７を内槽３から排除し、気体溶存ユニット２５内に設けるようにして所定量の気体溶存処理液を処理槽１に供給することで、処理槽１内の処理液が所定の濃度となっているとしてもよい。

（４）上述した各実施例では、チャンバー６３内に圧力計６５を設けているが、チャンバー６３内に圧力計６５を設けず、配管４３に流量計を設け、チャンバー６３に供給される気体（例えば、窒素ガス）量とチャンバー６３からの排出ガス量との比較でもってチャンバー６３内の圧力を判定するような構成を採用してもよい。

（５）上述した実施例２では、超音波ノズル８９を採用しているが、処理液を供給するノズルと、このノズルとは別体で、基板Ｗの表面に供給された処理液に超音波を付与する超音波付与ユニットを設けるようにしてもよい。

（６）上述した各実施例では、処理液として純水を例に挙げて説明しているが、アンモニア水、アンモニア水−過酸化水素水からなる液または塩酸−過酸化水素水からなる液または前記処理液に界面活性剤を添加した液などを採用してもよい。

実施例１に係る基板処理装置の概略構成図である。 パーティクル除去処理を示すフローチャートである。 制御部のメモリに記憶されているデータであって、各レシピにおける基板のダメージ受け易さの程度の違いとそのときの各種設定値を示す図である。 各レシピでのパーティクル除去特性を示す図である。 実施例２に係る基板処理装置の概略構成図である。

符号の説明

Ｗ … 基板
１ … 処理槽
３ … 内槽
５ … 外槽
７ … 保持アーム（保持機構）
９ … アーム
１３ … 噴出管（処理液供給手段）
２５ … 気体溶存ユニット（気体溶存手段）
３３ … 気体供給源（気体溶存手段）
３５ … 分岐配管（気体溶存手段）
４５ … 圧力調整ユニット（圧力調整部）
４７ … 制御部（制御手段）
５５ … 超音波振動子（超音波振動付与手段）
６３ … チャンバー部（チャンバー）

Claims (5)

1. 基板を処理液で処理する基板処理装置において、
   処理液を貯留する処理槽と、
   前記処理槽内の処理液に浸漬させた状態で基板を保持する保持機構と、
   前記処理槽内に処理液を供給する処理液供給手段と、
   前記処理液供給手段へ供給される処理液に気体を溶存させる気体溶存手段と、
   前記処理槽内に貯留された処理液に超音波振動を付与する超音波振動付与手段と、
   前記処理槽を収容するチャンバーと、
   前記チャンバー内の圧力を調整する圧力調整部と、
   処理しようとする基板に対する洗浄強度に応じて前記チャンバー内の基板処理環境を所定の圧力環境とするように前記圧力調整部を制御し、かつ、前記処理液供給手段から前記処理槽内へ供給される処理液の気体溶存量を前記洗浄強度に応じて所定の溶存量となるように前記気体溶存手段を制御するとともに、前記処理槽内に貯留された処理液に付与する超音波振動の出力を前記洗浄強度に応じて所定の出力値とするように前記超音波振動付与手段を制御する制御手段と、
   を備えていることを特徴とする基板処理装置。
2. 基板を処理液で処理する基板処理装置において、
   基板を水平姿勢で保持する保持機構と、
   前記保持機構で保持される基板に処理液を供給する処理液供給手段と、
   前記処理液供給手段へ供給される処理液に気体を溶存させる気体溶存手段と、
   前記処理液供給手段から基板に供給される処理液に超音波振動を付与する超音波振動付与手段と、
   前記保持機構を収容するチャンバーと、
   前記チャンバー内の圧力を調整する圧力調整部と、
   処理しようとする基板に対する洗浄強度に応じて前記チャンバー内の基板処理環境を所定の圧力環境とするように前記圧力調整部を制御し、かつ、前記処理液供給手段から前記チャンバー内の基板へ供給される処理液の気体溶存量を前記洗浄強度に応じて所定の溶存量となるように前記気体溶存手段を制御するとともに、前記チャンバー内の基板に供給される処理液に付与する超音波振動の出力を前記洗浄強度に応じて所定の出力値とするように前記超音波振動付与手段を制御する制御手段と、
   を備えていることを特徴とする基板処理装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の基板処理装置において、
   前記洗浄強度は、基板のダメージ受け易さの程度で区分けした複数の種類を有し、
   前記複数の種類が入力される入力手段と、
   前記複数の種類ごとに、所定の圧力値と所定の気体溶存量と所定の超音波振動出力値とが記憶された記憶手段とを備え、
   前記制御手段は、前記入力手段に入力された前記種類に応じた圧力値、気体溶存量および超音波振動出力値を、前記記憶手段から読み出し、この読み出した圧力値、気体溶存量および超音波振動出力値となるように前記圧力調整部、前記気体溶存手段および前記超音波振動付与手段を制御する
   ことを特徴とする基板処理装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一つに記載の基板処理装置において、
   気体供給源と、
   前記気体供給源に接続され、前記気体供給源からの気体を第１供給ラインと第２供給ラインとに分岐出力する供給ラインと、をさらに備え、
   前記気体溶存手段は、前記第１供給ラインからの気体を処理液に溶存させて前記処理液供給手段へ気体が溶存された処理液を供給する気体溶存ユニットを備え、
   前記圧力調整部は、前記第２供給ラインからの気体が供給され、前記チャンバー内を所定の圧力環境とする
   ことを特徴とする基板処理装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一つに記載の基板処理装置において、
   前記気体は、窒素ガス、酸素ガス、アルゴンガス、水素ガス、ヘリウムガス、炭酸ガスまたは空気であり、
   前記処理液は、純水、アンモニア水、アンモニア水−過酸化水素水からなる液または塩酸−過酸化水素水からなる液または前記処理液に界面活性剤を添加した液であることを特徴とする基板処理装置。

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