JP2009071272A - 基板洗浄装置および基板洗浄方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板へのダメージを抑制しながら基板表面上のパーティクルを効率的に除去することができる基板洗浄装置および方法を提供する。
【解決手段】基板表面Ｗｆ上の液膜ＬＦに対して振動付与位置で超音波振動が与えられる。また、これに同時に、その振動付与位置と異なる液滴滴下位置で洗浄液の液滴が液膜に供給されて超音波振動と異なる波立振動が液膜に与えられる。これによって、基板表面Ｗｆに付着していたパーティクルが単に超音波振動を加えた場合に比べて格段に向上する。したがって、基板Ｗにダメージを与えない程度に超音波振動の出力や周波数などを設定したとしても、波立振動によりパーティクルを効果的に除去して基板表面Ｗｆを良好に洗浄することができる。
【選択図】図７

Description

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（電界放出ディスプレイ：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を超音波洗浄する基板洗浄装置および基板洗浄方法に関するものである。

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するプロセス工程が含まれている。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、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。

このような基板洗浄装置としては次のような方式が提案されている。例えば特許文献１に記載の装置は超音波振動を与えた洗浄液をノズルから基板表面に向けて噴射して基板表面を洗浄している。また、特許文献２、３に記載の装置は基板表面に洗浄液の液膜を形成するとともに該液膜に超音波振動を付与して基板表面を洗浄している。さらに、特許文献４に記載の装置は基板表面に対して超音波振動子を対向配置するとともに両者の間に洗浄液を流入して基板表面を洗浄している。

特開平１１−２４４７９６号公報（第６頁） 特許第３４９３４９２号公報（第６図、第７図） 特開２００１−８７７２５号公報（図２） 特開２００６−３２６４８６号公報（図３、図４）

上記した洗浄方式では、超音波振動を付与する超音波付与手段（棒状ホーン、プローブ、超音波付与ヘッド）が基板表面に対して対向配置されて当該対向位置で超音波振動によるパーティクル除去を行っている。このため、パーティクル除去率を高めるためには、超音波振動の出力増大や周波数の低下が効果的である。しかしながら、出力増大などに伴って、対向位置に形成されている基板上のパターンなどにダメージを与える可能性が高くなっている。しかも、上記洗浄方式では、基板表面全体を洗浄するために超音波付与手段が基板表面に対して相対的に移動される。したがって、上記ダメージが基板表面全体に及ぶこととなる。逆に、超音波振動の出力を低下させたり、周波数を増大させると、ダメージを抑えることができるものの、パーティクル除去率が大幅に低下してしまう。このように、従来の洗浄方式は超音波振動のみを利用してパーティクル除去を図っているため、基板ダメージの抑制とパーティクル除去とを同時に達成することが困難であった。

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、基板へのダメージを抑制しながら基板表面上のパーティクルを効率的に除去することができる基板洗浄装置および方法を提供することを第１の目的とする。

また、この発明は、さらに基板表面上のパーティクルを均一に除去することを第２の目的とする。

この発明にかかる基板洗浄装置は、上記目的を達成するため、基板表面を覆う第１洗浄液の液膜に対して超音波振動を付与する超音波付与手段と、超音波振動が液膜中を基板表面に向かって伝播する経路上で、かつ超音波振動が付与される第１位置と異なる第２位置で液膜に対して第２洗浄液を供給する供給手段と、超音波付与手段を作動させて液膜に超音波振動を付与しながら、供給手段により液膜に第２洗浄液を供給して超音波振動と異なる付加振動を液膜に与える制御手段とを備えたことを特徴としている。

また、この発明にかかる基板洗浄方法は、上記目的を達成するため、基板表面を覆う第１洗浄液の液膜に対して超音波振動子を第１位置で接触させる第１工程と、超音波振動子を作動させて液膜に超音波振動を付与しながら、第１位置と異なる第２位置で液膜に第２洗浄液を供給して超音波振動と異なる付加振動を液膜に与える第２工程とを備えたことを特徴としている。

このように構成された発明では、基板表面を覆う第１洗浄液の液膜に対して超音波振動が第１位置で与えられるとともに、その第１位置と異なる第２位置で第２洗浄液が液膜に供給されて超音波振動と異なる付加振動が液膜に与えられる。つまり、液膜への第２洗浄液の供給により液膜の表面が波立って液膜に振動を与える。この波立振動が本発明の「付加振動」として液膜に付加される。このように波立振動を加えることは、後で詳述する実験結果が示すように、パーティクル除去率の向上に大きく寄与する。

ここで、「基板表面を覆う第１洗浄液の液膜」には、(a)基板表面への第１洗浄液の供給により基板表面上に形成された基板側液膜領域のみからなる液膜と、(b)基板表面への第１洗浄液の供給により基板表面上に形成された基板側液膜領域と、基板表面からプレートの表面に第１洗浄液が流れ込むことによりプレート表面上に形成された外方液膜領域とを有する液膜とが含まれる。

これらのうち液膜(a)が形成された基板に対しては、第１位置および第２位置をともに基板側液膜領域に設定することができる。この場合、後で詳述するように、波立振動の付加によるパーティクル除去率の向上を図ることができる領域（以下「除去良好領域」という）は基板表面全面に広がっておらず偏っている。そこで、基板を回転させる基板回転手段をさらに設け、基板が少なくとも１回転以上回転している間に、超音波振動と波立振動とを液膜に与えると、次の作用効果が得られる。すなわち、このような構成を採用することで、基板表面に対する第１位置および第２位置の相対関係が時間的に変化する。そのため、除去良好領域が広がりパーティクル除去の均一性を高めることができる。また、後で詳述する実験結果によれば、除去良好領域は、第２位置の基板表面領域と、第２位置に対して第１位置の反対側の基板表面領域となっている。したがって、基板を回転させる場合には、パーティクル除去の均一性を高める観点から、(1)第２位置を第１位置に対して基板の回転中心側に位置させたり、(2)第２位置を基板の回転中心に設定するのが好適である。また、超音波付与手段を固定配置することによって装置構成を簡素化することができる。また、第１位置については任意に設定することができ、例えば基板表面のうちパーティクル除去を良好に行うべき領域を外して第１位置を設定するのが望ましい。というのも、通常、基板の表面周縁部はパターンなどを形成しない部位であるため、かかる表面周縁部に超音波付与手段を配置することでパターンダメージを防止することができる。

一方、液膜(b)が形成された基板に対しては、第１位置を外方液膜領域に設定することができる。この外方液膜領域は基板表面の外方に位置しているため、超音波付与手段から出力される超音波振動は外方液膜領域を介して基板側液膜領域に伝播していくため、基板表面にダメージが及ぶのを効果的に防止することができる。また、基板側液膜領域および基板表面に向けて超音波振動が伝播している外方液膜領域に対して波立振動を付加することで上記した作用効果が得られる。この場合、基板表面全体が除去良好領域となる。なお、外方液膜領域に波立振動を付加するのに代えて、基板側液膜領域に波立振動を付加してもよい。

また、このように第１位置を外方液膜領域に設定した場合には、基板の回転中心、第２位置および第１位置をこの順序で一直線上に配置するのが望ましく、この配置構成を採用することでパーティクル除去の均一性を高めることができる。

なお、液膜に対して波立振動を確実に付与するためには、第２洗浄液を液滴状態で液膜に着液させて付加振動を与えるように構成するのが望ましい。また、このノズルから第１洗浄液を基板表面に供給して液膜を形成するように構成してもよい。このように供給手段が液膜形成動作と液滴供給動作とを実行することになり、少ない構成要素で液膜形成から洗浄までを効率的に行うことができる。逆に、このノズルと異なるノズルから第１洗浄液を基板表面に供給して液膜を形成するように構成してもよい。また、基板表面を覆う第１洗浄液の液膜に対して超音波振動子を第１位置で接触させる際に、基板を回転してもよく、これによりパーティクルを効率的に、かつ均一に除去することができる。さらに、第１および第２洗浄液として同種の処理液を用いてもよい。

上記発明によれば、基板表面を覆う第１洗浄液の液膜に対して超音波振動を与えるとともに、その超音波振動を付与している第１位置と異なる第２位置で超音波振動と異なる付加振動を液膜に与えているため、基板にダメージを与えない程度に超音波振動の出力や周波数などを設定したとしても、波立振動の付加によりパーティクル除去率を向上させることができる。つまり、基板ダメージの抑制とパーティクル除去の向上とを両立させることができる。

従来装置では、基板表面上に形成された洗浄液の液膜に超音波振動を加えて基板表面上からパーティクルを離脱させて除去していたが、本発明者は超音波洗浄技術の改良を図るべく、超音波振動が付与された液膜に対して種々の条件で洗浄液を供給し、供給条件の違いによるパーティクル除去率の変化を検証した。そして、その検証結果から、超音波振動が付与されている液膜に対して洗浄液を供給して液膜に波立振動を付加することによって、パーティクル除去率が向上するという知見を得た。そこで、本発明者はかかる知見に基づき超音波振動と波立振動を組み合わせた基板洗浄装置および方法を創作した。以下、本発明者の知見内容、つまり「振動付加によるパーティクル除去率の向上」について説明した後で、当該知見に利用した実施形態について詳述する。

＜振動付加によるパーティクル除去率の向上＞
本発明者は次の実験を行った。シリコンウエハ（ウエハ径：２００ｍｍ）を９枚用意し、枚葉式の基板処理装置（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（基板）Ｗ１〜Ｗ９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。そして、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。

次に、図１（ａ）に概略構成を示す装置を用いてウエハＷの表面Ｗｆ上にＤＩＷ（deionized water：脱イオン水）の液膜を形成する。すなわち、表面Ｗｆが上方を向いた水平姿勢でウエハＷ１〜Ｗ９を１００ｒｐｍで回転させながらウエハ表面Ｗｆから上方にノズル高さＨだけ離れた位置に配置したノズル４１から３００（ｍＬ／ｍｉｎ）の流量でウエハ表面ＷｆにＤＩＷを供給する。これによって、ウエハ表面Ｗｆに２〜３ｍｍのＤＩＷ膜を形成する。そして、同図（ｂ）に示すように、ウエハ表面周縁部の振動付与位置Ｐ１に超音波付与ヘッド７１を位置決めして超音波振動を付与するとともに、ウエハＷ１〜Ｗ９ごとに供給条件（ＤＩＷ流量およびノズル高さＨ）を相違させながらウエハ回転中心（位置Ｐ２）にＤＩＷを供給してウエハ表面Ｗｆの洗浄を行う。具体的には、超音波付与ヘッド７１を振動付与位置Ｐ１に固定配置したまま超音波振動の発振出力を５Ｗに、また発振周波数を３ＭＨｚに設定する一方、ウエハＷ１〜Ｗ９のそれぞれに対する供給条件を図２に示すように設定する。なお、各供給条件でノズル４１から吐出されたＤＩＷが液膜に着液する際の供給状態を観察するために液膜に供給されるＤＩＷをデジタルカメラなどの撮像装置により撮像した。

ウエハ洗浄処理後にスピン乾燥を行い、さらにウエハ表面に付着しているパーティクル数を上記したパーティクル評価装置を用いて測定する。そして、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ウエハ表面全体と、評価対象領域（図１（ｃ）の斜線部分）とについて算出する。

上記実験ではＤＩＷの供給条件を相違させているが、供給条件によってＤＩＷの供給状態が棒状（液柱状態）となる場合と、液滴状態となる場合とがあった。つまり、ウエハＷ１〜Ｗ９のうちウエハＷ２、Ｗ３、Ｗ６に対する供給条件では、図３（ａ）に示すように、ノズル４１から液膜に供給されるＤＩＷは連続的な流れである棒状となっており、液膜の表面が波立つことなく、ほぼ静止した状態のままＤＩＷがウエハの回転中心（位置Ｐ２）に供給されている。一方、ウエハＷ１、Ｗ２、Ｗ４、Ｗ５、Ｗ７〜Ｗ９に対する供給条件では、図３（ｂ）に示すように、ノズル４１から液膜に供給されるＤＩＷは断続的な分離した流れである液滴状態となっており、液滴状のＤＩＷにより液膜の表面が波立っている。

図４は各供給条件で洗浄処理されたウエハＷ１〜Ｗ９についてのパーティクル除去状態を示している。同図における黒ドットはパーティクル除去された位置を示している。したがって、黒ドットの数によりパーティクル除去率を求めることができる一方、黒ドットの分布から洗浄効果の偏りを求めることができる。ここでは、パーティクル除去率をウエハ全面と評価対象領域との２つに分けて算出している。同図中の「全体○○％」はウエハ全面でのパーティクル除去率であり、半円状の破線囲み部に対する数字は評価対象領域でのパーティクル除去率である。なお、この評価対象領域は、図１（ｃ）および図４に示すようにウエハ表面のうち液滴滴下位置Ｐ２に対して振動付与位置Ｐ１の反対側に位置する領域を意味している。

上記した実験結果から、超音波振動が付与されている液膜に対して液滴状態の洗浄液（ＤＩＷ）をさらに付与することはパーティクル除去率を向上させる上で非常に有益な手段であるということがわかる。これは液滴供給により液膜の液面に波立振動を加えることに密接に関連している。また、パーティクル除去の分布状態から洗浄効果に偏りが生じていることもわかる。波立振動の付加によるパーティクル除去率の向上を図ることができる領域、つまり除去良好領域はウエハ表面全面に広がっておらず偏っており、振動付与位置Ｐ１と液滴滴下位置Ｐ２との相対位置関係に応じて除去良好領域が相違している。すなわち、振動付与位置Ｐ１で液膜に与えられた超音波振動は液膜中をウエハ表面Ｗｆに向かって伝播していく、例えば上記実験では、振動付与位置Ｐ１は図１に示すようにウエハ表面Ｗｆの左端周縁部となっているため、超音波振動はウエハＷの左端周縁部側から右端側に伝播していく。そして、その伝播経路上で波立振動が付加されるが、その波立振動が加えられる液滴滴下位置Ｐ２に対して振動付与位置Ｐ１の反対側となるウエハ表面領域が除去良好領域となっている。したがって、この相対位置関係を調整することによって除去良好領域をコントロールすることができる。特に、液滴滴下位置Ｐ２をウエハＷの回転中心に設定するとともに洗浄処理中にウエハＷを回転させると、ウエハ回転に伴い除去良好領域が移動する。したがって、ウエハＷを１回転以上させると、ウエハ全面からパーティクルを均一に、しかも良好に除去することができる。上記のように振動付与位置Ｐ１が本発明の「第１位置」に相当し、液滴滴下位置Ｐ２が本発明の「第２位置」に相当している。

また上記実験では、ウエハ表面Ｗｆ上に形成された液膜（本発明の「基板側液膜領域」に相当）に対して超音波振動と波立振動を加えているが、後で詳述する第２実施形態や第３実施形態で説明するように、超音波振動および波立振動を与える位置を変更しても上記と同様の実験結果が得られる。例えば第２実施形態や第３実施形態にかかる装置を用いる場合には、図５や図６に示すようにウエハ表面Ｗｆ上に形成される基板側液膜領域ＬＦ１とウエハ表面周縁から外方にはみ出て形成された外方液膜領域（本発明の「外方液膜領域」に相当）ＬＦ２を有する液膜ＬＦを形成することができる。このように基板側液膜領域ＬＦ１と外方液膜領域ＬＦ２を有する液膜ＬＦによってウエハ表面Ｗｆを上方から覆っている場合には、外方液膜領域ＬＦ２に超音波振動を与えることができ、この超音波振動の大部分はウエハ表面Ｗｆに向かって伝播していく。そして、その伝播経路上に波立振動を加えることで上記実験結果と同様に、波立振動が加えられる液滴滴下位置Ｐ２に対して振動付与位置Ｐ１の反対側となるウエハ表面領域に付着するパーティクルを良好に除去することができた。例えば図５に示すように、外方液膜領域ＬＦ２において振動付与位置Ｐ１が液滴滴下位置Ｐ２に対して基板側液膜領域ＬＦ１の反対側（同図の左側）となるように波立振動を外方液膜領域ＬＦ２に与えると、ウエハ表面Ｗｆ全体が液滴滴下位置Ｐ２に対して振動付与位置Ｐ１の反対側となり、除去良好領域となる。また、例えば図６に示すように、外方液膜領域ＬＦ２に超音波振動を与えることで超音波振動はウエハ表面Ｗｆの左端部からウエハ表面Ｗｆ全体に伝播しており、この状態で基板側液膜領域ＬＦ１の任意の位置に波立振動を付加すると、その波立振動が加えられる液滴滴下位置Ｐ２に対して振動付与位置Ｐ１の反対側となるウエハ表面領域が除去良好領域となる。

＜第１実施形態＞
図７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８は図７の基板洗浄装置で用いられる超音波付与ヘッドの構成を示す断面図である。さらに、図９は図７に示す基板洗浄装置の電気的構成を示すブロック図である。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などの処理液を供給して洗浄液の液膜を形成した後に、液膜に対して超音波振動および波立振動を付与して基板Ｗを洗浄する装置である。なお、本実施形態では、第１洗浄液と第２洗浄液はともに同種の処理液を用いている。

この基板処理装置は、基板Ｗよりも若干大きな平面サイズを有するスピンベース１１を有している。このスピンベース１１の上面周縁には、複数の支持ピン１２が配置されている。そして、各支持ピン１２が基板Ｗの端部と当接することによって、基板Ｗの基板表面Ｗｆを上方に向けた状態で、かつ略水平状態で基板Ｗは支持される。なお、基板を保持するための構成はこれに限定されるものではなく、例えば基板Ｗをスピンチャックなどの吸着方式により保持するようにしてもよい。

スピンベース１１には、図７に示すように、回転軸３１が連結されている。この回転軸３１はベルト３２を介してモータ３３の出力回転軸３４と連結されている。そして、制御ユニット２からの制御信号に基づきモータ３３が作動すると、そのモータ駆動に伴って回転軸３１が回転する。これによって、スピンベース１１の上方で支持ピン１２により保持されている基板Ｗはスピンベース１１とともに回転軸心Ｐａ回りに回転する。このように、本実施形態では、回転軸３１、ベルト３２およびモータ３３により本発明の「基板回転手段」が構成されており、基板Ｗを回転駆動可能となっている。

こうして回転駆動される基板Ｗの表面Ｗｆに対して洗浄液を供給すべく供給ユニット４が設けられている。この供給ユニット４では、ノズル４１が回転軸心Ｐａ上で、かつスピンベース１１の上方位置に配置されている。このノズル４１には、流量調整部４２を介して洗浄液供給部４３が接続されており、基板表面Ｗｆの回転中心位置に洗浄液を供給可能となっている。このように、本実施形態では、基板表面Ｗｆの回転中心位置と液滴滴下位置（第２位置）Ｐ２とが一致している。そして、洗浄液供給部４３を作動させた状態で制御ユニット２からの制御信号に応じて流量調整部４２が作動して洗浄液供給部４３からノズル４１への洗浄液の供給を調整する。より具体的には、流量調整部４２はノズル４１への洗浄液供給および停止と洗浄液供給時の流量を調整する機能を有している。なお、洗浄液の流量調整を行う主たる目的のひとつは後で詳述するように単一のノズル４１により液膜形成動作と液滴滴下動作とを選択的に実行する点にある。もちろん、後で説明する第２実施形態や第３実施形態のように２種類のノズルを設け、一方の液膜形成用ノズルから第１洗浄液を吐出して液膜を形成し、他方の液滴用ノズルから第２洗浄液を吐出して液膜に波立振動を加えるように構成してもよい。

ノズル４１の上端は水平ビーム５１によってノズル昇降駆動機構５２と連結されている。そして、制御ユニット２からの制御信号に応じてノズル昇降駆動機構５２が作動することでノズル４１が水平ビーム５１とともに一体的に昇降移動される。したがって、基板表面Ｗｆからのノズル４１の高さ位置に関連する高さ位置指令が制御ユニット２からノズル昇降駆動機構５２に与えられると、ノズル４１が昇降移動して該高さ位置指令に応じた高さ位置に位置決めされる。このため、基板表面Ｗｆからノズル４１の先端（吐出口）までの高さＨを調整することにより、ノズル４１から吐出される洗浄液の液膜への着液状態を液柱状態や液滴状態にコントロールすることができる。

また、ノズル４１から吐出された洗浄液が飛散するのを防止するために、スピンベース１１の周囲に飛散防止カップ６１が配備されている。すなわち、制御ユニット２からの制御信号に応じてカップ昇降駆動機構６２がカップ６１を上昇させると、図７に示すようにカップ６１はスピンベース１１および支持ピン１２で保持された基板Ｗを側方位置から取り囲み、スピンベース１１および基板Ｗから飛散する洗浄液を捕集可能となっている。一方、図示していない搬送ユニットが未処理の基板Ｗをスピンベース１１上の支持ピン１２に載置したり、処理済の基板Ｗを支持ピン１２から受け取ったり、次に説明する超音波付与ユニット７７のヘッド７１を振動付与位置と退避位置の間を移動させる際には、制御ユニット２からの制御信号に応じてカップ昇降駆動機構６２がカップ６１を下方に駆動する。

図８は超音波付与ヘッドの構成を示す断面図である。この超音波付与ユニット７７は、超音波付与ヘッド７１と、超音波付与ヘッド７１を保持するアーム部材７２と、超音波付与ヘッド７１を移動させるヘッド駆動機構７３とを有している。

超音波付与ヘッド７１では、例えば４ふっ化テフロン（登録商標）（poly tetra fluoro ethylene）などのフッ素樹脂からなる本体部７１１の底面側開口に振動板７１２が取り付けられている。この振動板７１２は平面視で円盤形状を有しており、その底面が振動面ＶＦとなっている。また、振動板７１２の上面には、振動子７１３が貼り付けられている。そして、制御ユニット２からの制御信号に基づき超音波発振器７１４からパルス信号が振動子７１３に出力されると、振動子７１３が超音波振動する。

超音波付与ヘッド７１はアーム部材７２の一方端で保持されている。また、このアーム部材７２の他方端にはヘッド駆動機構７３が連結されている。このヘッド駆動機構７３は回転モータ７３１を有している。そして、回転モータ７３１の回転軸７３２がアーム部材７２の他方端に連結されており、制御ユニット２からの制御信号に応じて回転モータ７３１が作動すると、図１（ｂ）に示すように回転中心Ｐｂの周りにアーム部材７２が揺動して超音波付与ヘッド７１を振動付与位置Ｐ１と退避位置Ｐ０との間で往復移動させる。ここで、振動付与位置Ｐ１の設定については任意であるが、この実施形態では超音波振動によるダメージを抑制するために基板Ｗの表面周縁部に設定している。そして、洗浄処理を行っている間、超音波付与ヘッド７１は振動付与位置Ｐ１に固定配置される。

回転モータ７３１を搭載している昇降ベース７３４は、立設されたガイド７３５に摺動自在に嵌め付けられているとともに、ガイド７３５に並設されているボールネジ７３６に螺合されている。このボールネジ７３６は、昇降モータ７３７の回転軸に連動連結されている。また、この昇降モータ７３７は制御ユニット２からの制御信号に応じて作動してボールネジ７３６を回転させてノズル４１を上下方向に昇降させる。このように、ヘッド駆動機構７３は超音波付与ヘッド７１を昇降および往復移動させて振動付与位置Ｐ１に位置決めする機構である。

また、ヘッド駆動機構７３により超音波付与ヘッド７１が振動付与位置Ｐ１に位置決めされたとき、振動面ＶＦと基板表面Ｗｆとの間隔、つまり基板対向間隔Ｄは昇降モータ７３７の駆動制御によって高精度に行われる。すなわち、基板対向間隔Ｄは、図８に示すように、洗浄液の液膜ＬＦの膜厚以下となっており、振動面ＶＦと基板表面Ｗｆとに挟まれた空間（間隙空間Ｋ）が洗浄液で満たされる間隔となっている。そして、この接液状態で制御ユニット２が超音波付与ヘッド７１を作動させると、液膜ＬＦおよび基板Ｗに超音波振動が付与される。

なお、装置全体を制御する制御ユニット２は、主として、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２１と、ＲＡＭ（Random Access Memory）２２と、ＲＯＭ（Read Only Memory）２３と、駆動制御部２４とを有している。これらのうちＲＯＭ２３は、いわゆる不揮発性の記憶部であり、装置各部を制御するためのプログラムを格納している。そして、ＣＰＵ２１がＲＯＭ２３に格納されているプログラムに従って装置各部を制御することによって装置は次に説明する基板洗浄動作を実行する。

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説明する。この基板洗浄装置では、図示を省略する搬送ユニットにより支持ピン１２上に未処理の基板Ｗが搬送されて支持ピン１２に保持される。そして、搬送ユニットが基板洗浄装置から退避した後、制御ユニット２のＣＰＵ２１が装置各部を制御して洗浄処理を実行する。なお、この時点では超音波付与ヘッド７１は退避位置Ｐ０に位置決めされている。

先ず、基板Ｗの回転が開始される。続いて、ノズル４１から洗浄液が液柱状で吐出して基板表面Ｗｆに供給される。これによって、基板表面Ｗｆ上に洗浄液の液膜ＬＦが形成される（液膜形成動作）。このとき、基板Ｗの回転速度を調整することによって液膜ＬＦの膜厚が高精度に調整される。例えば基板Ｗの回転速度を１００ｒｐｍに設定するとともに、ノズル４１から３００（ｍＬ／ｍｉｎ）の流量で基板表面ＷｆにＤＩＷを洗浄液として供給すると、基板表面Ｗｆに２〜３ｍｍの洗浄液の液膜ＬＦを形成することができる。なお、この第１実施形態では、基板表面Ｗｆ上に液膜領域ＬＦ１のみにより液膜ＬＦが形成されており、当該液膜ＬＦによって基板表面Ｗｆが上方から覆われている。

液膜形成後、超音波付与ヘッド７１が退避位置Ｐ０から振動付与位置Ｐ１に移動されて位置決めされる。これにより振動面ＶＦが液膜ＬＦと接液する。それに続いて、超音波発振器７１４からパルス信号が振動子７１３に出力されて振動子７１３が超音波振動する。これにより振動付与位置（基板Ｗの表面周縁部）Ｐ１で液膜ＬＦに対して超音波振動が付与される。なお、この実施形態では、続いて説明する波立振動を付与している間、振動付与位置Ｐ１に固定配置されており、その際、超音波振動の発振出力は５Ｗに、また発振周波数は３ＭＨｚに設定されている。

また、この実施形態では、上記超音波振動に加えてノズル４１から洗浄液を液滴状態で滴下して液膜ＬＦに波立振動を付与している。すなわち制御ユニット２は、流量調整部４２を制御してノズル４１からの洗浄液流量を調整するとともに、ノズル昇降駆動機構５２を制御してノズル４１の高さ位置を調整しており、２つの制御因子（洗浄液流量およびノズル高さＨ）の調整によって液膜ＬＦに洗浄液の液滴を基板Ｗの回転中心に供給している（液滴滴下動作）。

このように基板表面Ｗｆ上の液膜ＬＦに対して振動付与位置Ｐ１で超音波振動を与えるとともに、その振動付与位置Ｐ１と異なる液滴滴下位置Ｐ２で洗浄液の液滴が液膜ＬＦに供給されて超音波振動と異なる波立振動が液膜ＬＦに与えられる。これによって、基板表面Ｗｆに付着していたパーティクルが単に超音波振動を加えた場合に比べて格段に向上する。この作用効果は上記実験結果に示す通りであり、この作用効果を利用することによって基板Ｗにダメージを与えない程度に超音波振動の出力や周波数などを設定したとしても、波立振動によりパーティクルを効果的に除去して基板表面Ｗｆを良好に洗浄することができる。

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、ノズル４１への洗浄液の供給を停止するとともに、超音波振動を停止する。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、搬送ユニットにより処理済みの基板Ｗを基板洗浄装置から搬出する。

以上のように、波立振動を付加した本実施形態によれば、シリコンウエハなどの基板Ｗ上の液膜ＬＦに対して超音波振動を付加するのみならず、波立振動を付加しているので、パーティクル除去率を向上させることができる。したがって、上記したような発振出力や周波数で超音波振動を付加したのみではダメージを抑制することができるもののパーティクルを良好に除去することができないが、波立振動の付加によりパーティクル除去率を向上させることができる。つまり、基板ダメージの抑制とパーティクル除去の向上とを両立させることができる。

また、上記実施形態では、振動付与位置Ｐ１を基板Ｗの表面周縁部に設けている。この表面周縁部は通常、パターンなどを形成しない部位であるため、液膜ＬＦを伝播して基板Ｗに伝達される超音波振動の大部分は非パターン部位に集中する。その結果、超音波振動によりパターンのダメージを効果的に防止することができる。

さらに、波立振動を付加した際には除去良好領域に偏りが生じるが、本実施形態では液滴滴下位置Ｐ２を基板Ｗの回転中心に設定するとともに、基板Ｗを１回転以上回転しながら洗浄処理を行っているため、基板表面Ｗｆ全体を均一に、しかも良好にパーティクルを除去することができる。

なお、上記第１実施形態では、液滴滴下位置Ｐ２を基板Ｗの回転中心に設定しているが、液滴滴下位置Ｐ２はこれに限定されるものではなく、振動付与位置Ｐ１と異なる位置に設定して波立振動を液膜ＬＦに付与して基板Ｗへのダメージを抑制しながら基板表面Ｗｆ上のパーティクルを効率的に除去することができる。また、液滴滴下位置Ｐ２を振動付与位置Ｐ１に対して基板Ｗの回転中心側に位置させると、基板表面Ｗｆ全体から均一にパーティクルを除去することができる。

＜第２実施形態＞
ところで、上記第１実施形態にかかる基板洗浄装置では、基板表面Ｗｆ上に形成された液膜領域（以下「基板側液膜領域」という）ＬＦ１の振動付与位置Ｐ１に超音波付与ヘッド７１を位置決めして超音波振動を付与しているが、次に説明するように、基板Ｗの周縁外方に液膜領域を形成し、当該外方液膜領域に超音波振動を付与してもよい。以下、本発明の第２実施形態について、図５、図１０および図１１を参照しつつ詳述する。

図１０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１１は図１０に示す基板洗浄装置の電気的構成を示すブロック図である。この第２実施形態が第１実施形態と大きく相違する点は、外方液膜領域を形成するための導入部８が設けられている点と、第１洗浄液および第２洗浄液が互いに異なるノズル４１ａ、４１ｂから吐出される点と、振動付与位置Ｐ１および液滴滴下位置Ｐ２が外方液膜領域内にある点であり、その他の構成および動作を基本的に第１実施形態と同一である。したがって、以下のおいては、相違点を中心に説明し、第１実施形態と同一構成については同一または相当符号を付して説明を省略する。

第２実施形態では、供給ユニット４は２種類のノズル４１ａ、４１ｂを有している。このノズル４１ａは第１実施形態と同様に回転軸心Ｐａ上で、かつスピンベース１１の上方位置に配置されている。このノズル４１ａには、第１流量調整部４２ａを介して第１洗浄液供給部４３ａが接続されており、基板表面Ｗｆの回転中心位置に第１洗浄液を供給可能となっている。そして、制御ユニット２からの指令に応じて第１洗浄液供給部４３ａおよび第１流量調整部４２ａが作動することで第１ノズル４１ａから第１洗浄液が基板表面Ｗｆに中央部に供給される。このとき、基板Ｗの回転速度を調整することによって液膜ＬＦの膜厚が高精度に調整される。なお、この第２実施形態では、次に説明するように、導入部８のプレート８１を基板Ｗの周縁部付近にて基板表面Ｗｆと略平行に配置可能となっており、基板表面Ｗｆから導入部８のプレート８１の表面に第１洗浄液が流れ込んでプレート８１上に外方液膜領域ＬＦ２を形成可能となっている。

この導入部８は、図５および図１０に示すように、基板Ｗの周縁部付近において基板Ｗの主面と略平行に配置可能なプレート８１と、当該プレート８１を超音波付与ヘッド７１に固定する側板８２とを有している。すなわち、この実施形態では、プレート８１の一方側（図５の左手側）が側板８２によって超音波付与ヘッド７１に接続されて、いわゆる片持ち状態で取り付けられている。このため、プレート８１の他方側（同図の右手側）は遊端側となっており、基板側に延びている。そして、制御ユニット２からの動作指令に応じてヘッド駆動機構７３が作動して超音波付与ヘッド７１が所定の振動付与位置Ｐ１に移動すると、プレート８１は基板Ｗの周縁部付近に移動して位置決めされる。このプレート８１は、洗浄対象となる基板Ｗの表面Ｗｆと比較して高い親水性を有する材料（例えば、石英）にて形成されている。そして、ヘッド駆動機構７３によりプレート８１が基板Ｗの周縁部付近に配置されると、図５に示すように、上方から見て基板表面Ｗｆの周縁部とプレート８１の遊端部が部分的に重なり、ノズル４１ａから基板表面Ｗｆに供給された第１洗浄液が表面張力の差により基板Ｗ側からプレート８１側に導入される。その結果、プレート８１上には、基板側液膜領域ＬＦ１と連続する外方液膜領域ＬＦ２が形成され、これら基板側液膜領域ＬＦ１および外方液膜領域ＬＦ２からなる液膜ＬＦによって基板表面Ｗｆが上方から覆われる。

なお、本実施の形態において、プレート８１が洗浄処理位置（基板Ｗの周縁部付近）に配置されているとき、プレート８１は、基板側液膜領域ＬＦ１と外方液膜領域ＬＦ２とが連続可能な程度に基板Ｗの周縁端部と下面に近接配置されている。そのため、もう一方のノズル４１ｂから第２洗浄液を液膜ＬＦに供給して波立振動を付与する場合において、プレート８１と基板Ｗとが接触して基板Ｗが損傷を受けることを防止できる。

この第２ノズル４１ｂには、第２流量調整部４２ｂを介して第２洗浄液供給部４３ｂが接続されており、外方液膜領域ＬＦ２に第２洗浄液を供給可能となっている。なお、第２実施形態では、振動付与位置Ｐ１が液滴滴下位置Ｐ２に対して基板側液膜領域ＬＦ１の反対側で、しかも基板Ｗの回転中心、液滴滴下位置Ｐ２および振動付与位置Ｐ１が一直線（図５（ｂ）中の１点鎖線）上となるように、液滴滴下位置Ｐ２が設定されている。そして、第２洗浄液供給部４３ｂを作動させた状態で制御ユニット２からの制御信号に応じて第２流量調整部４２ｂが作動して第２洗浄液供給部４３ｂからノズル４１ｂへの第２洗浄液の供給を調整する。

この第２ノズル４１ｂの上端は水平ビーム５１ｂによって第２ノズル昇降駆動機構５２ｂと連結されている。そして、制御ユニット２からの制御信号に応じて第２ノズル昇降駆動機構５２ｂが作動することでノズル４１ｂが水平ビーム５１ｂとともに一体的に昇降移動される。したがって、基板表面Ｗｆからのノズル４１ｂの高さ位置に関連する高さ位置指令が制御ユニット２から第２ノズル昇降駆動機構５２に与えられると、ノズル４１ｂが昇降移動して該高さ位置指令に応じた高さ位置に位置決めされる。このため、基板表面Ｗｆからノズル４１ｂの先端（吐出口）までの高さＨを調整することにより、ノズル４１ｂから吐出される第２洗浄液の外方液膜領域ＬＦ２への着液状態を液柱状態や液滴状態にコントロールすることができる。

次に、上記のように構成された第２実施形態にかかる基板洗浄装置の動作について説明する。この基板洗浄装置では、図示を省略する搬送ユニットにより支持ピン１２上に未処理の基板Ｗが搬送されて支持ピン１２に保持される。そして、搬送ユニットが基板洗浄装置から退避した後、制御ユニット２のＣＰＵ２１が装置各部を制御して洗浄処理を実行する。なお、この時点では超音波付与ヘッド７１は退避位置Ｐ０に位置決めされている。

先ず、基板Ｗの回転が開始される。続いて、ノズル４１ａから第１洗浄液が液柱状で吐出して基板表面Ｗｆに供給される。これによって、基板表面Ｗｆ上に洗浄液の液膜ＬＦが形成される（液膜形成動作）。このとき、第１実施形態と同様に、基板Ｗの回転速度を調整することによって液膜ＬＦの膜厚が高精度に調整される。

液膜形成後、基板Ｗの回転が停止される。そして、飛散防止カップ６１の高さ位置が下降位置に設定され、プレート８１および超音波付与ヘッド７１が、退避位置Ｐ０から振動付与位置Ｐ１（図５および図１０に示す位置）に向けて揺動させられ、基板Ｗの外縁部付近に配置される。このとき、プレート８１は、超音波付与ヘッド７１への側板８２の接続側とは反対側の遊端側（図５の右手側）が基板Ｗの下面側に進入される。そして、プレート８１遊端側の端部上面が基板Ｗの周縁部下面に対向近接して配置される。これにより、プレート８１の上面の大部分は、基板Ｗの周縁端部から径方向ＡＲ１に並列配置され、基板Ｗにより覆われていない状態となる。

これにより、基板Ｗ上に液盛りされた第１洗浄液の一部が、表面張力により基板Ｗ上からプレート８１上に導入される。その結果、プレート８１に外方液膜領域ＬＦ２が形成される。このように、この第２実施形態では、基板表面Ｗｆに供給された第１洗浄液によって、基板表面Ｗｆ上に液膜領域ＬＦ１が形成されるのみならず、基板Ｗ側からプレート８１側に導入されて基板側液膜領域ＬＦ１と連続する外方液膜領域ＬＦ２が形成される。こうして基板側液膜領域ＬＦ１および外方液膜領域ＬＦ２からなる液膜ＬＦによって基板表面Ｗｆが覆われるとともに、振動板７１２の振動面ＶＦが外方液膜領域ＬＦ２と接液する。

また、プレート８１および超音波付与ヘッド７１の揺動動作と並列的に、ノズル４１ｂがノズル昇降駆動機構５２ｂの駆動により退避位置から液滴滴下位置（第２位置）Ｐ２に向かって揺動する。ただし、ノズル４１ｂの揺動動作はこのタイミングに限定されるものでなく、導入用プレート８１および超音波付与ヘッド７１の揺動動作が完了した後に、ノズル４１ｂの揺動動作が開始されてもよい。また、ノズル４１ｂの揺動動作が完了した後に、プレート８１および超音波付与ヘッド７１の揺動動作が開始されてもよい。ノズル４１ｂの揺動タイミングに関しては、後で説明する第３実施形態においても同様である。

ここで、図５および図１０に示すように、プレート８１および超音波付与ヘッド７１が基板Ｗの周縁部付近に配置される場合において、超音波付与ヘッド７１の振動板７１２は、ノズル４１ｂから見て基板Ｗの径方向ＡＲ１の遠方側に配置される。

次に、制御ユニット２は、超音波振動が外方液膜領域ＬＦ２の振動付与位置Ｐ１に付与されるように超音波付与部７０を動作させつつ、超音波振動とは異なる振動（波立振動）が外方液膜領域ＬＦ２の液滴滴下位置Ｐ２に付与されるように第２洗浄液供給部４３ｂから外方液膜領域ＬＦ２に第２洗浄液を供給させる。より具体的には、流量調整弁４２ｂが開放され、外方液膜領域ＬＦ２の液滴滴下位置Ｐ２に第２洗浄液が供給される。また、第２洗浄液の供給と並行して、超音波発振器７１４から振動子７１３に向けてパルス信号が出力され、外方液膜領域ＬＦ２の振動付与位置Ｐ１に超音波振動が付与される。この振動付与位置Ｐ１は、第２洗浄液供給部４３ｂから供給される第２洗浄液の液滴滴下位置Ｐ２から見て基板Ｗ遠方側である。しかも、基板Ｗの回転中心、液滴滴下位置Ｐ２および振動付与位置Ｐ１が一直線（図５（ｂ）中の１点鎖線）上に配置されている。

このように、第２実施形態では、外方液膜領域ＬＦ２に対して液滴状の第２洗浄液を滴下して波立振動を良好に付与することができる。また、洗浄処理においては、超音波振動付与および第２洗浄液の供給を外方液膜領域ＬＦ２に対して行っているので、それらに起因した基板Ｗへのダメージを低減させつつ、基板Ｗに付着するパーティクルの除去率を各段に向上させることができる。

また、超音波振動の付与だけでは基板Ｗにダメージを与えないが、他方、基板Ｗ上のパーティクルを良好に除去できない超音波振動の出力範囲内および発振周波数の範囲内においても、超音波振動と波立振動とを併用することにより、基板Ｗから良好にパーティクルを除去することができる。そのため、外方液膜領域ＬＦ２に超音波振動のみを付与して洗浄する場合と比較して、基板Ｗに付着するパーティクルの除去率を向上させつつ、基板Ｗ上に形成された配線パターンへのダメージを低減させることができる。

さらに、図５および図１０に示すように、第２洗浄液供給部４３ｂは、基板Ｗ外の位置で、かつ、１つのノズル４１ｂから外方液膜領域ＬＦ２に向けて第２洗浄液を供給可能とされている。これにより、ノズル４１ｂから吐出される第２の洗浄液が外方液膜領域ＬＦ２と衝突する範囲を最小限とすることができる。そのため、基板ダメージの影響を低減させることができる。

なお、本実施の形態において、超音波付与ヘッド７１による超音波振動の発振出力は１Ｗ以上１０Ｗ以下（好ましくは、３Ｗ以上６Ｗ以下）に、発振周波数は１ＭＨｚ以上６ＭＨｚ以下（好ましくは、２ＭＨｚ以上３ＭＨｚ以下）に、それぞれ設定されている。これにより、基板Ｗおよび基板Ｗ上に形成された配線パターン等が、超音波振動に起因したダメージを受けることを防止できる。

上記のようにしてパーティクルの除去が完了すると、流量調整弁４２ｂが閉鎖されて第２洗浄液の液滴滴下が停止されるとともに、超音波付与ヘッド７１による超音波の付与が停止される。そして、超音波付与ヘッド７１が退避させられて、基板Ｗが高速に回転させられる。これにより、基板Ｗに付着した第１および第２洗浄液は回転の遠心力により振り切られ、基板乾燥（スピン乾燥）がなされて、洗浄処理が完了する。そして、一連の処理が完了すると、搬送ユニットにより処理済みの基板Ｗを基板洗浄装置から搬出する。

以上のように、第２実施形態によれば、シリコンウエハなどの基板Ｗ上の液膜ＬＦに対して超音波振動を付加するのみならず、波立振動を付加しているので、第１実施形態と同様に、パーティクル除去率を向上させることができる。また、第２実施形態では、振動付与位置Ｐ１を外方液膜領域ＬＦ２に設定しているので、超音波付与ヘッド７１から出力される超音波振動は外方液膜領域ＬＦ２を介して基板側液膜領域ＬＦ１に伝播していくため、基板表面Ｗｆに超音波振動に起因するダメージが及ぶのを効果的に防止することができる。また、第２実施形態では、外方液膜領域ＬＦ２において振動付与位置Ｐ１から基板側液膜領域ＬＦ１および基板表面Ｗｆに向けて超音波振動が伝播している位置Ｐ２で波立振動を付加しているので、基板表面Ｗｆ全体について優れた除去率でパーティクルを除去することができる。つまり、基板Ｗへのダメージを抑制しながら基板表面Ｗｆ上のパーティクルをさらに効率的に除去することができる。

＜第３実施形態＞
上記第２実施形態にかかる基板洗浄装置では、超音波振動および波立振動をともに外方液膜領域ＬＦ２に与えているが、例えば図６に示すように波立振動を基板側液膜領域ＬＦ１に与えるように構成してもよい。以下、図６を参照しつつ本発明の第３実施形態について説明する。なお、装置の基本構成は第２実施形態のそれと同一であるため、構成説明については省略する。

この第３実施形態では、第２実施形態と同様に、ノズル４１ａからの第１洗浄液を基板表面Ｗｆに供給して基板側液膜領域ＬＦ１および外方液膜領域ＬＦ２からなる液膜ＬＦを形成する。そして、プレート８１および超音波付与ヘッド７１の揺動動作と並列的に、ノズル４１ｂがノズル昇降駆動機構５２ｂの駆動により退避位置から基板側液膜領域ＬＦ１の液滴滴下位置（第２位置）Ｐ２に向かって揺動する。こうして位置決めされたノズル４１ｂは、超音波付与ヘッド７１の振動板７１２に対して基板側（図６の右手側）に位置する。

次に、制御ユニット２は、超音波振動が外方液膜領域ＬＦ２の振動付与位置Ｐ１に付与されるように超音波付与部７０を動作させつつ、超音波振動とは異なる振動（波立振動）が基板側液膜領域ＬＦ１の液滴滴下位置Ｐ２に付与されるように第２洗浄液供給部４３ｂから基板側液膜領域ＬＦ１に第２洗浄液を供給させる。また、第２洗浄液の供給と並行して、超音波発振器７１４から振動子７１３に向けてパルス信号が出力され、外方液膜領域ＬＦ２の振動付与位置Ｐ１に超音波振動が付与される。これら振動付与位置Ｐ１および液滴滴下位置Ｐ２の相対関係は、第２実施形態と同様に、振動付与位置Ｐ１が第２洗浄液供給部４３ｂから供給される第２洗浄液の液滴滴下位置Ｐ２から見て基板Ｗ遠方側に位置した関係となっている。しかも、基板Ｗの回転中心、液滴滴下位置Ｐ２および振動付与位置Ｐ１がこの順序で一直線（図６（ｂ）中の１点鎖線）上に配置されている。

以上のように、第３実施形態においても、第２実施形態と同様に、超音波振動を外方液膜領域ＬＦ２に付与しているため、洗浄処理において、超音波振動付与に起因した基板Ｗへのダメージを低減させることができる。また、基板側液膜領域ＬＦ１に対して液滴状の第２洗浄液を滴下することによって基板側液膜領域ＬＦ１では超音波振動と波立振動が加えられ、その結果、上記実験結果が示すように、基板Ｗに付着するパーティクルの除去率を各段に向上させることができる。

また、第３実施形態では、図６に示すように、基板側液膜領域ＬＦ１のうち基板表面Ｗｆの周縁部に対応する位置に第２洗浄液を供給して波立振動を与えている。つまり、液滴滴下位置Ｐ２を基板Ｗの表面周縁部に設けている。この表面周縁部は通常、パターンなどを形成しない部位であるため、第２洗浄液を液膜ＬＦに供給した際に発生する波立振動の大部分は非パターン部位に集中する。その結果、波立振動によりパターンのダメージを効果的に防止することができる。また、同図から明らかなように、基板側液膜領域ＬＦ１のうち最も振動付与位置Ｐ１に近い位置に液滴滴下位置Ｐ２が設定されているため、除去良好領域は非パターン部位を除く基板表面Ｗｆ全面に広がり、基板表面Ｗｆ全体から均一にパーティクルを除去することができる。

＜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。例えば上記第２実施形態および第３実施形態では、基板Ｗの回転中心、液滴滴下位置Ｐ２および振動付与位置Ｐ１が一直線（図５（ｂ）および図６（ｂ）中の１点鎖線）上となるように、振動付与位置Ｐ１および液滴滴下位置Ｐ２が設定されているが、振動付与位置Ｐ１および液滴滴下位置Ｐ２の相対関係はこれに限定されるものではない。すなわち、超音波振動が液膜ＬＦ中を基板表面Ｗｆに向かって伝播する経路上で、かつ超音波振動が付与される振動付与位置（第１位置）Ｐ１と異なる位置を液滴滴下位置（第２位置）Ｐ２とすることができる。例えば図１２や図１３に示すように液滴滴下位置Ｐ２が基板Ｗの回転中心と振動付与位置Ｐ１を結ぶ直線から離れた位置に配置されてもよい。

また、第２実施形態および第３実施形態において、ノズル４１ａからの第１洗浄液は、基板表面Ｗｆ上の液膜形成用に基板表面Ｗｆ上に供給され、ノズル４１ｂからの第２洗浄液は波立振動付与のために導入用プレート８１上に供給されるものとして説明したが、第１および第２洗浄液の供給手法はこれに限定されるものでない。例えば、第１および第２洗浄液が同種の処理液である場合、洗浄液は、１つのノズルから供給されてもよい。この場合において、基板側液膜領域ＬＦ１が形成されるときには、ノズルは基板Ｗの回転中心上方に移動させられ、波立振動が付与されるときには、ノズルは液滴滴下位置Ｐ２の上方に移動される。

また、第２実施形態および第３実施形態において、導入用プレート８１はヘッド駆動機構７３により駆動され、第２洗浄液を吐出可能なノズル４１ｂはノズル昇降駆動機構５２ｂにより揺動および昇降可能であるものとして説明したが、導入用プレート８１およびノズル４１ｂの揺動および昇降手法はこれに限定されるものでない。例えば、ノズル４１ｂは導入用プレート８１と同様に超音波付与ヘッド７１に取り付けられてもよい。この場合、揺動および昇降機構を共通化することができる。そのため、部品点数を減少させるとともに、基板洗浄装置のフットプリントを低減させることができる。

また、第２実施形態および第３実施形態において、超音波付与ヘッド７１と導入用プレート８１を一体的に移動可能に構成しているが、それぞれを独立して移動可能に構成してもよい。この場合、導入用プレート８１の高さ位置と、超音波付与ヘッド７１の振動板７１２の高さ位置とを独立して位置決めすることが可能となり、各部の位置精度を高めることができ、また種々のレシピに対応することが可能となり汎用性を高めることができる。

また、第２実施形態および第３実施形態において、基板Ｗは支持ピン１２によりスピンベース１１に保持されるものとして説明したが、これに限定されるものでなく、例えば基板Ｗより小さい吸着チャックにより基板Ｗが吸着され保持されるようにしてもよい。この場合、基板Ｗを洗浄する間に導入用プレート８１を配置した状態で吸着チャックを回転することで、基板Ｗを回転するようにしても良い。具体的には、洗浄処理時間が６０秒であれば、この間に少なくとも１回転（１ｒｐｍ）すればよい。これにより、基板Ｗの全面における洗浄効果の均一性を良好にすることができる。また、第２実施形態および第３実施形態のように、支持ピン１２により基板Ｗを保持する形態においても、スピンベース１１の洗浄処理中の回転に伴い、導入用プレート８１が支持ピン１２と当接する位置において退避し、支持ピン１２が行き過ぎると進入するように制御しながら基板Ｗを回転するようにしてもよい。

また、第２実施形態および第３実施形態においては、１個の超音波付与ヘッド７１を配置する構成としたが、例えば図１４に示すように基板Ｗの外縁部付近に超音波付与ヘッド７１を複数個配置するようにしても良い。この実施形態では、３個の支持ピン１２により保持された基板Ｗに対して洗浄処理を行う装置において、３個の導入用プレート８１および超音波付与ヘッド７１が基板Ｗの周方向から見て隣接する支持ピン１２の間となるように配置されている。また、各超音波付与ヘッド７１は基板Ｗの周方向に沿って略等間隔（角度Ｒ１間隔：約１２０°間隔）となるように配置されている。これにより、基板Ｗの全面における洗浄効果の均一性を良好にすることができる。

さらに、上記第１ないし第３実施形態においては、第１洗浄液および第２洗浄液は、いずれもＤＩＷ（同種の処理液）であるものとして説明したが、これに限定されるものでない。例えば、第１および第２洗浄液は、ＳＣ１溶液（アンモニア水と過酸化水素水との混合水溶液）などのウエハ洗浄に用いられる薬液であってもよい。また、第１および第２洗浄液は、異なる処理液であってもよい。

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利用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。

振動付加によるパーティクル除去に関する実験内容を示す図である。 実験で設定した供給条件を示す図である。 洗浄処理中にノズルから液膜に供給される洗浄液の供給状態を示す図である。 洗浄処理後のパーティクル除去状態を示す図である。 第２実施形態における振動付与位置と液滴滴下位置の関係を示す図である。 第３実施形態における振動付与位置と液滴滴下位置の関係を示す図である。 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７の基板洗浄装置で用いられる超音波付与ヘッドの構成を示す断面図である。 図７に示す基板洗浄装置の電気的構成を示すブロック図である。 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１０に示す基板洗浄装置の電気的構成を示すブロック図である。 第４実施形態における振動付与位置と液滴滴下位置の関係を示す図である。 第５実施形態における振動付与位置と液滴滴下位置の関係を示す図である。 この発明にかかる基板洗浄装置の第６実施形態を示す図である。

符号の説明

２…制御ユニット（制御手段）
４…供給ユニット（供給手段）
７…超音波付与ユニット
３１…回転軸（基板回転手段）
３２…ベルト（基板回転手段）
３３…モータ（基板回転手段）
４１、４１ａ、４１ｂ…ノズル
７１…超音波付与ヘッド
８１…導入用プレート
ＬＦ…（洗浄液の）液膜
ＬＦ１…基板側液膜領域
ＬＦ２…外方液膜領域
Ｐ１…振動付与位置（第１位置）
Ｐ２…液滴滴下位置（第２位置）
Ｗ…基板
Ｗｆ…基板表面

Claims (19)

1. 基板表面を覆う第１洗浄液の液膜に対して超音波振動を付与する超音波付与手段と、
   前記超音波振動が前記液膜中を前記基板表面に向かって伝播する経路上で、かつ前記超音波振動が付与される第１位置と異なる第２位置で前記液膜に対して第２洗浄液を供給する供給手段と、
   前記超音波付与手段を作動させて前記液膜に超音波振動を付与しながら、前記供給手段により前記液膜に第２洗浄液を供給して前記超音波振動と異なる付加振動を前記液膜に与える制御手段と
   を備えたことを特徴とする基板洗浄装置。
2. 前記液膜は前記基板表面への前記第１洗浄液の供給により前記基板表面上に形成された基板側液膜領域を有しており、
   前記第１位置および前記第２位置はともに前記基板側液膜領域内にある請求項１記載の基板洗浄装置。
3. 前記基板を回転させる基板回転手段を備え、
   前記制御手段は、前記基板が少なくとも１回転以上回転している間に、前記超音波振動と前記付加振動とを前記液膜に与える請求項１または２記載の基板洗浄装置。
4. 前記第２位置は前記第１位置に対して前記基板の回転中心側に位置している請求項３記載の基板洗浄装置。
5. 前記第２位置は前記基板の回転中心である請求項４記載の基板洗浄装置。
6. 前記超音波付与手段は固定配置される請求項２ないし５のいずれか一項に記載の基板洗浄装置。
7. 前記超音波付与手段は前記基板の表面周縁部に対向して配置される請求項６記載の基板洗浄装置。
8. 前記基板の周縁部付近にて前記基板表面と略平行に配置可能なプレートをさらに備え、
   前記液膜は、前記基板表面への前記第１洗浄液の供給により前記基板表面上に形成された基板側液膜領域と、前記基板表面から前記プレートの表面に前記第１洗浄液が流れ込むことにより前記プレート表面上に形成された外方液膜領域とを有しており、
   前記第１位置と、前記第２位置はともに前記外方液膜領域内にあり、
   前記第１位置は前記２位置に対して前記基板側液膜領域の反対側にある請求項１記載の基板洗浄装置。
9. 前記基板の周縁部付近にて前記基板表面と略平行に配置可能なプレートを備え、
   前記液膜は、前記基板表面への前記第１洗浄液の供給により前記基板表面上に形成された基板側液膜領域と、前記基板表面から前記プレートの表面に前記第１洗浄液が流れ込むことにより前記プレート表面上に形成された外方液膜領域とを有しており、
   前記第１位置は前記外方液膜領域内にあるのに対し、前記第２位置は前記基板側液膜領域内にある請求項１記載の基板洗浄装置。
10. 前記超音波付与手段は前記プレートに固定配置される請求項８または９記載の基板洗浄装置。
11. 前記基板を回転させる基板回転手段をさらに備え、
    前記基板の回転中心、前記第２位置および前記第１位置の順序で、前記基板の回転中心、前記第２位置および前記第１位置が一直線上に配置される請求項８ないし１０のいずれか一項に記載の基板洗浄装置。
12. 前記供給手段は前記第２洗浄液を吐出するノズルを有し、前記ノズルから吐出された前記第２洗浄液を液滴状態で前記液膜に着液させて付加振動を与える請求項１ないし１１のいずれか一項に記載の基板洗浄装置。
13. 前記供給手段は前記ノズルから前記第１洗浄液を前記基板表面に供給して前記液膜を形成する請求項１２記載の基板洗浄装置。
14. 前記供給手段は前記ノズルと異なるノズルから前記第１洗浄液を前記基板表面に供給して前記液膜を形成する請求項１２記載の基板洗浄装置。
15. 前記第１洗浄液と前記第２洗浄液は、同種の処理液である請求項１ないし１４のいずれか一項に記載の基板洗浄装置。
16. 基板表面を覆う第１洗浄液の液膜に対して超音波振動子を第１位置で接触させる第１工程と、
    前記超音波振動子を作動させて前記液膜に超音波振動を付与しながら、前記第１位置と異なる第２位置で前記液膜に第２洗浄液を供給して前記超音波振動と異なる付加振動を前記液膜に与える第２工程と
    を備えたことを特徴とする基板洗浄方法。
17. 前記第２工程は、前記第２洗浄液の液滴を前記液膜に滴下することを特徴とする請求項１６記載の基板洗浄方法。
18. 前記第１工程は、前記基板を回転しながら行うことを特徴とする請求項１６記載の基板洗浄方法。
19. 前記第１および第２洗浄液は同種の処理液であることを特徴とする請求項１６ないし１８のいずれか一項に記載の基板洗浄方法。