JP2009200331A - 基板洗浄装置および基板洗浄方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 基板上に第１洗浄液の液膜が形成された状態で、基板を良好に洗浄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】 回転保持部１０により回転される基板Ｗに、第１洗浄液供給部４０からの第１洗浄液が供給され、基板Ｗ上に液膜ＬＦ１が形成される。導入プレート６０ａおよび超音波付与部７０が、退避位置から洗浄処理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上から導入プレート６０ａ上に導入され、導入プレート６０ａに外方液膜ＬＦ２が形成される。そして、超音波付与部７０による超音波振動と、第２洗浄液の供給に基づいた波立振動とが、外方液膜ＬＦ２に付与される。これにより、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。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体基板、液晶表示装置用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、光ディスク用基板等（以下、単に「基板」と称する）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。

従来より、超音波振動が付与された洗浄液を基板に供給することによって、基板表面の付着物を除去して洗浄する技術が知られている（例えば、特許文献１）。また、基板表面に供給された洗浄液に超音波振動を付与することによって、基板表面の付着物を除去して洗浄する技術も、従来より知られている（例えば、特許文献２ないし４）。

特開平０９−３３０２８３号公報 特許第３４９３４９２号公報 特開２００１−０８７７２５号公報 特開２００６−３２６４８６号公報

しかしながら、特許文献１の洗浄技術において、基板上に形成された配線パターンは、洗浄液が基板に着液する付近でダメージを受け、パターン倒れ等の問題が生ずる。また、特許文献２ないし４の洗浄技術では、超音波振動が付与される付近でダメージを受け、パターン倒れ等の問題が生ずる。

そこで、本発明では、基板上に第１洗浄液の液膜が形成された状態で、基板を良好に洗浄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。

上記の課題を解決するため、請求項１の発明は、基板上に第１洗浄液の液膜が形成された状態で、前記基板を洗浄する基板洗浄装置であって、前記基板の周縁部付近に配置可能とされており、前記基板上の第１洗浄液を導入させることにより、前記基板の外方に外方液膜を形成可能とされた導入部と、前記基板の外方に前記外方液膜が形成される場合において、前記外方液膜に第２洗浄液を供給する供給部と、前記外方液膜に超音波振動を付与する超音波付与部と、前記超音波振動が前記外方液膜に付与されるように前記超音波付与部を動作させつつ、前記超音波振動とは異なる振動が前記外方液膜に付与されるように前記供給部から前記外方液膜に前記第２洗浄液を供給させる制御部とを備え、前記超音波付与部は、前記供給部から見て前記基板の遠方側に設けられていることを特徴とする。

また、請求項２の発明は、請求項１に記載の基板洗浄装置において、前記導入部は、前記基板の周縁部付近にて前記基板の主面と略平行に配置可能なプレート、を有しており、前記外方液膜は、前記プレート上に前記第１洗浄液が導入されることにより前記プレート上に形成されることを特徴とする。

また、請求項３の発明は、請求項１に記載の基板洗浄装置において、前記制御部は、前記第２洗浄液の液滴を前記外方液膜に滴下させることを特徴とする。

また、請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の基板洗浄装置において、前記超音波付与部は、前記第２洗浄液の着液位置から見て前記基板の遠方側の位置で、前記超音波振動を付与することを特徴とする。

また、請求項５の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の基板洗浄装置において、前記供給部は、１つのノズルから前記第２洗浄液を供給することを特徴とする。

また、請求項６の発明は、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の基板洗浄装置において、前記超音波付与部は、前記導入部に対して固定配置されていることを特徴とする。

また、請求項７の発明は、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の基板洗浄装置において、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。

また、請求項８の発明は、基板上に第１洗浄液の液膜が形成された状態で、前記基板を洗浄する基板洗浄方法であって、a)前記基板上の第１洗浄液が導入され、前記基板の外方に外方液膜が形成されるように、前記基板の周縁部付近に導入部を配置する工程と、b)前記外方液膜に超音波振動を付与する工程と、c)前記工程b)と並列的に実行され、前記超音波振動とは異なる振動が前記外方液膜に付与されるように、前記外方液膜に第２洗浄液を供給する工程とを備えることを特徴とする。

また、請求項９の発明は、請求項８に記載の基板洗浄方法において、前記工程c)は、前記第２洗浄液の液滴を前記外方液膜に滴下することを特徴とする。

また、請求項１０の発明は、請求項８または請求項９に記載の基板洗浄方法において、前記工程c)は、前記基板の周縁部付近に前記第２洗浄液を着液させ、前記工程b)は、前記着液位置から見て前記基板の遠方側の位置に前記超音波振動を付与することを特徴とする。

また、請求項１１の発明は、請求項８ないし請求項１０のいずれかに記載の基板洗浄方法において、前記工程c)は、１つのノズルから前記第２洗浄液を供給することを特徴とする。

また、請求項１２の発明は、請求項８ないし請求項１１のいずれかに記載の基板洗浄方法において、前記工程b)は、前記導入部に対して固定配置された超音波付与部によって、前記超音波振動を付与することを特徴とする。

また、請求項１３の発明は、請求項８ないし請求項１２のいずれかに記載の基板洗浄方法において、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１ないし請求項１３に記載の発明によれば、超音波振動の付与および第２洗浄液の供給を基板外方の外方液膜に対して実行することができ、超音波振動および第２洗浄液供給による振動（波立振動）を基板上に形成された液膜に伝搬させることができる。そのため、基板に付着するパーティクルの除去率を向上させつつ、基板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。

特に、請求項３および請求項９に記載の発明によれば、外方液膜に液滴を滴下することにより、基板上の液膜に対して波立振動をさらに良好に付与することができる。そのため、パーティクル除去率をさらに向上させることができる。

特に、請求項４および請求項１０に記載の発明によれば、超音波振動が付与される位置は、第２洗浄液の着液位置から見てさらに基板の遠方側の位置となる。そのため、基板へのダメージをさらに低減させることができる。

特に、請求項５および請求項１１に記載の発明によれば、第２洗浄液は１つのノズルから供給されており、第２洗浄液の供給に起因した基板ダメージの影響をさらに低減させることができる。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。

＜１．基板洗浄装置の構成＞
図１は、本発明の実施の形態における基板洗浄装置１の全体構成の一例を示す側断面図である。また、図２は、超音波付与部７０および導入プレート６０ａ付近の構成の一例を示す上面図である。また、図３は、超音波付与部７０および導入プレート６０ａ付近の構成の一例を示す側断面図である。ここで、基板洗浄装置１は、いわゆる枚葉式の基板処理装置であり、円形の基板Ｗの表面に付着したパーティクルなどの汚染物質を除去して洗浄する。より具体的には、基板洗浄装置１は、配線パターン等が形成された基板Ｗの表面（上面）に第１洗浄液の液膜ＬＦ１が形成された状態で基板Ｗを洗浄する。

図１に示すように、基板洗浄装置１は、主として、回転保持部１０と、飛散防止部２０と、第１および第２洗浄液供給部４０、５０と、導入部６０と、超音波付与部７０と、制御部９０と、を備えている。なお、図１および以降の各図には、方向関係を明確にすべく、Ｚ軸方向を鉛直方向とし、ＸＹ平面を水平面とするＸＹＺ直交座標系が付されている。

回転保持部１０は、基板Ｗを保持しつつ回転する。また、回転保持部１０は、基板Ｗの下方から薬液や純水等の処理液を供給可能とされている。図１に示すように、回転保持部１０は、主として、円板形状のスピンベース１１と、回転軸１５と、モータ１７と、を有している。

スピンベース１１は、基板Ｗよりも若干大きな平面サイズを有している。また、スピンベース１１の上面周縁部には、複数の支持ピン１２が立設されている。各支持ピン１２と基板Ｗの周縁部とが当接することによって、基板Ｗは、その主面が上方に向けられた状態で、略水平姿勢にてスピンベース１１側に保持される。

回転軸１５は、図１に示すように、スピンベース１１の中心部下面側に垂設されている。また、回転軸１５は、ベルト１６を介してモータ１７の出力回転軸１８と連動連結されている。これにより、モータ１７が駆動させられると、モータ１７の駆動力は、ベルト１６を介して回転軸１５に伝達される。そのため、スピンベース１１側に保持された基板Ｗは、スピンベース１１および回転軸１５とともに、略水平面内にて鉛直方向（略Ｚ軸方向）に沿った回転軸心Ｐａを中心に回転する。

また、図１に示すように、回転軸１５の内側は中空となっており、その中空部分には処理液ノズル１５ａが挿設されている。本実施の形態では、この処理液ノズル１５ａから基板Ｗ下面側に向け、薬液や純水等の処理液が供給可能とされている。さらに、回転軸１５と処理液ノズル１５ａとの間の隙間は、不図示の不活性ガス供給源と連通接続されており、基板Ｗの下面側に向けて不活性ガス（例えば、アルゴン（Ａｒ）や窒素ガス（Ｎ２）等）が供給可能とされている。

飛散防止部２０は、回転の遠心力により基板Ｗから飛散する処理液を捕集する。また、飛散防止部２０は、捕集された処理液を、処理液の種類に応じて、回収側または廃棄側に導く。図１に示すように、飛散防止部２０は、主として、飛散防止カップ２１と、カップ昇降駆動機構２２と、を有している。

飛散防止カップ２１は、略円環形状を有しており、スピンベース１１に保持された基板Ｗの水平方向外方を囲繞可能とされている。また、飛散防止カップ２１は、カップ昇降駆動機構２２により昇降可能とされている。これにより、カップ昇降駆動機構２２により飛散防止カップ２１の高さ位置（Ｚ軸方向の位置）が制御されると、飛散防止カップ２１は、捕集された処理液を高さ位置に応じた排液槽（回収側または廃棄側）に案内することができる。

また、不図示の基板搬送ユニットとスピンベース１１との間で基板Ｗの受け渡しが行われる場合や、導入部６０の導入プレート６０ａが基板Ｗの周縁部に移動させられる場合には、飛散防止カップ２１の高さ位置は、下降位置（図１参照）に設定される。

第１洗浄液供給部４０は、基板Ｗ上の液膜形成に使用される第１洗浄液を基板Ｗの表面（上面）に供給する。図１に示すように、第１洗浄液供給部４０は、主として、ノズル４１と、ノズル昇降駆動機構４６と、を有している。

ノズル４１は、スピンベース１１に保持された基板Ｗの上方に配置可能とされている。図１に示すように、ノズル４１は、供給管４４を介して第１洗浄液供給源４３と連通接続されている。また、ノズル４１と第１洗浄液供給源４３との間において、供給管４４には流量調整弁４２が設けられている。これにより、流量調整弁４２が開放されると、ノズル４１から第１洗浄液が吐出される。なお、本実施の形態において、第１洗浄液としては純水が使用される。

ノズル昇降駆動機構４６は、ノズル４１を揺動および昇降させる駆動部である。図１に示すように、ノズル昇降駆動機構４６の上端付近には、略水平方向に伸びる水平ビーム４５が片持ち梁状に取り付けられている。また、水平ビーム４５について、水平方向から見た基板Ｗ側の端部には、ノズル４１が取り付けられている。

これにより、ノズル昇降駆動機構４６が駆動させられると、ノズル４１は、回動軸Ｐｂを中心として揺動可能となり、鉛直方向に昇降可能となる。そのため、ノズル昇降駆動機構４６の駆動制御によって、ノズル４１は、スピンベース１１に保持された基板Ｗの回転中心（回転軸心Ｐａ）の上方に移動可能とされる。そして、基板Ｗの回転速度が調整されつつ、基板Ｗの回転中心付近にノズル４１からの第１洗浄液が供給されると、基板Ｗの表面には第１洗浄液の液膜ＬＦ１が形成される。

なお、基板Ｗ上に第１洗浄液の基板側液膜ＬＦ１を液盛りする場合において、例えば、回転保持部１０による基板Ｗの回転速度は１００（ｒｐｍ）程度に、流量調整弁４２による第１洗浄液の流量は３００（ｍＬ／ｍｉｎ）程度に、それぞれ設定されてもよい。これにより、基板Ｗ表面には、２〜３ｍｍ程度の液膜ＬＦ１が形成される。

第２洗浄液供給部５０は、基板Ｗ外方の導入プレート６０ａに外方液膜ＬＦ２が形成されている場合において、外方液膜ＬＦ２に波立振動を付与するために、導入プレート６０ａの上方から第２洗浄液を供給する。図１に示すように、第２洗浄液供給部５０は、主として、ノズル５１と、ノズル昇降駆動機構５６と、を有している。

ここで、波立振動とは、第２洗浄液が供給されることにより基板側液膜ＬＦ１および外方液膜ＬＦ２に付与される振動であり、超音波付与部７０による超音波振動とは異なる振動を言うものとする。

そして、本実施の形態における基板洗浄装置１は、基板側液膜ＬＦ１または外方液膜ＬＦ２に対して超音波振動および波立振動が付与されると、超音波振動のみが付与される場合と比較して基板Ｗのパーティクル除去率が飛躍的に向上するという知見に基づいてなされたものである。

ノズル５１は、波立振動が付与される場合において、基板Ｗの周縁部付近に移動させられた導入プレート６０ａの上方に配置可能とされている。図１に示すように、ノズル５１は、供給管５４を介して第２洗浄液供給源５３と連通接続されている。また、ノズル５１と第２洗浄液供給源５３との間において、供給管５４には流量調整弁５２が設けられている。これにより、流量調整弁５２が開放されると、ノズル５１からは第２洗浄液の吐出が開始される。なお、本実施の形態において、第２洗浄液としては、第１洗浄液と同種の純水が使用される。

ノズル昇降駆動機構５６は、ノズル５１を揺動および昇降させる駆動部である。図１に示すように、ノズル昇降駆動機構５６の上端付近には、略水平方向に伸びる水平ビーム５５が片持ち梁状に取り付けられている。また、水平ビーム５５について、水平方向から見た基板Ｗ側の端部には、ノズル５１が取り付けられている。

これにより、ノズル昇降駆動機構５６が駆動させられると、ノズル５１は、回動軸Ｐｃを中心として揺動可能となり、鉛直方向に昇降可能となる。そのため、ノズル昇降駆動機構５６の駆動制御によって、ノズル５１は、基板Ｗの周縁部付近の洗浄処理位置（図２および図３の位置）と、基板Ｗの遠方の退避位置との間で移動可能とされる。

そして、ノズル５１が、洗浄処理位置に移動させられることにより基板Ｗの周縁部付近に移動させられた導入プレート６０ａの上方に配置されるとともに、流量調整弁５２が開放されると、ノズル５１から導入プレート６０ａ側に第２洗浄液が供給される。

なお、ノズル昇降駆動機構５６およびプレート駆動機構６２により導入プレート６０ａの上面（さらに言うと、外方液膜ＬＦ２の液面）と、ノズル５１先端との間の距離Ｄ１（図３参照）が調整され、かつ、流量調整弁５２の開閉動作により第２洗浄液の流量ＦＲが調整されることによって、ノズル５１から吐出されて外方液膜ＬＦ２に着液する第２洗浄液の着液状態が制御される。例えば、ノズル５１と導入プレート６０ａと間の距離Ｄ１が増大すると、第２洗浄液の着液状態は、液柱状態から液滴状態に遷移する。また、第２洗浄液の流量ＦＲが減少すると、第２洗浄液の着液状態は、液柱状態から液滴状態に遷移する。

導入部６０は、基板Ｗ上に供給された第１洗浄液を基板Ｗの径方向ＡＲ１外方に導入することによって、基板Ｗの外方に外方液膜ＬＦ２を形成する。図１に示すように、導入部６０は、主として、導入プレート６０ａと、アーム部材６１と、プレート駆動機構６２と、を有している。

導入プレート６０ａは、図１ないし図３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板状体である。導入プレート６０ａは、洗浄対象となる基板Ｗの表面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。これにより、導入プレート６０ａが基板Ｗの周縁部付近に配置されると、基板側液膜ＬＦ１を形成する第１洗浄液が、表面張力の差により基板Ｗ側から導入プレート６０ａ側に導入される。その結果、導入プレート６０ａ上には、基板側液膜ＬＦ１と連続する外方液膜ＬＦ２が形成される。

プレート駆動機構６２は、導入プレート６０ａと、導入プレート６０ａ側に固定配置された超音波付与部７０とを、一体的に揺動および昇降させる駆動部である。図１に示すように、プレート駆動機構６２は、主として、回転モータ６３と、昇降モータ６７と、を有している。

回転モータ６３は、昇降ベース６５に取り付けられており、その回転駆動力は略鉛直方向に伸びる回転軸６３ａに伝達される。また、回転軸６３ａは、略水平方向に伸びるアーム部材６１の一端部と連動連結されている。また、アーム部材６１の他端部には、図１および図３に示すように、超音波付与部７０が取り付けられている。さらに、超音波付与部７０は、側板６０ｂにより導入プレート６０ａに対して固定配置されている。

昇降モータ６７は、昇降ベース６５の下方に配設されており、その回転駆動力は略鉛直方向に伸びるボールネジ６６ａに伝達される。また、ボールネジ６６ａは、昇降ベース６５のフランジ６５ａと螺合されている。さらに、フランジ６５ａには、ボールネジ６６ａと略平行に配設されたガイド６６が挿通されている。

これにより、回転モータ６３が回転駆動させられると、導入プレート６０ａおよび超音波付与部７０は、回転軸６３ａを中心に揺動して、基板Ｗの周縁部付近の洗浄処理位置（図２および図３の位置）と、基板Ｗの遠方の退避位置と、の間で移動可能とされる。また、昇降モータ６７の回転駆動力がボールネジ６６ａに伝達されると、昇降ベース６５はガイド６６に案内され、導入プレート６０ａおよび超音波付与部７０は昇降する。

なお、本実施の形態において、導入プレート６０ａ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、導入プレート６０ａは、基板側液膜ＬＦ１と外方液膜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、波立振動が付与される場合において、導入プレート６０ａ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。

図４は、超音波付与部７０の構成の一例を示す側断面図である。超音波付与部７０は、上述のように、導入部６０に対して固定配置されており、導入プレート６０ａ上の外方液膜ＬＦ２に超音波振動を付与する。

超音波付与部７０の本体部７１は、例えば、四フッ化テフロン（登録商標）（polytetrafluor ethylene）等のフッ素樹脂により形成されており、本体部７１の底面側開口には振動板７２が取り付けられている。

振動板７３は、略円盤形状を有しており、その主面が振動面ＶＦとなる。すなわち、超音波振動が付与される場合、振動板７３は、その主面が導入プレート６０ａの上面と対向するように配置される。また、振動板７３の上面には、超音波発振器７５からのパルス信号に応じた超音波振動を出力する振動子７２が貼付されている。したがって、超音波発振器７５から振動子７２にパルス信号が送信されると、超音波付与部７０は、外方液膜ＬＦ２に対して超音波振動を付与する。

制御部９０は、基板洗浄装置１の各構成要素の動作制御やデータ処理を実現する。図１に示すように、制御部９０は、主として、ＲＡＭ９１と、ＲＯＭ９２と、ＣＰＵ９３と、を有している。

ＲＡＭ（Random Access Memory）９１は、揮発性の記憶部であり、種々のデータが格納可能とされている。また、ＲＯＭ（Read Only Memory）９２は、いわゆる不揮発性の記憶部であり、例えばプログラム９２ａが格納される。なお、ＲＯＭ９２としては、読み書き自在の不揮発性メモリであるフラッシュメモリが使用されてもよい。

ＣＰＵ（Central Processing Unit）９３は、ＲＯＭ９２に格納されているプログラム９２ａに従って、例えば、回転モータ６３、６７の回転制御、超音波付与部７０により付与される超音波振動の制御、第１および第２洗浄液供給部４０、５０による洗浄液の吐出制御、および各ノズル昇降駆動機構４６、５６の昇降・揺動動作の制御等のような各構成要素の動作制御やデータ処理を所定のタイミングで行う。

＜２．基板の洗浄手順＞
ここでは、超音波振動および波立振動を用いて基板Ｗを洗浄する手順について説明する。なお、洗浄手順に先立ち、回転保持部１０により回転される基板Ｗに対して第１洗浄液供給部４０からの第１洗浄液が供給され、基板Ｗ上に液膜ＬＦ１が形成されるものとする。また、少なくとも基板側液膜ＬＦ１の形成が完了する前の時点において、ノズル５１、導入部６０、および超音波付与部７０は、退避位置に配置されており、流量調整弁５２は、閉鎖されているものとする。さらに、基板側液膜ＬＦ１の形成が完了した後の時点において、回転保持部１０による基板Ｗの回転処理が停止されるものとする。

まず、回転保持部１０により基板Ｗが回転されていない状態において、飛散防止カップ２１の高さ位置が下降位置に設定され、導入プレート６０ａおよび超音波付与部７０が、退避位置から洗浄処理位置（図２および図３の位置）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。

ここで、導入プレート６０ａは、側板６０ｂに接続される側とは反対側の遊端側が基板Ｗの下面側に進入される。そして、導入プレート６０ａ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、導入プレート６０ａ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上から導入プレート６０ａ上に導入される。その結果、導入プレート６０ａに外方液膜ＬＦ２が形成される。第１洗浄液供給部４０からの第１洗浄液の供給を停止し、また、振動板７３の振動面ＶＦが外方液膜ＬＦ２と接液する。

また、導入プレート６０ａおよび超音波付与部７０の揺動動作と並列的に、ノズル５１が、ノズル昇降駆動機構５６の駆動により退避位置から洗浄処理位置に向かって揺動する。ただし、ノズル５１の揺動動作はこのタイミングに限定されるものでなく、導入プレート６０ａおよび超音波付与部７０の揺動動作が完了した後に、ノズル５１の揺動動作が開始されてもよい。また、ノズル５１の揺動動作が完了した後に、導入プレート６０ａおよび超音波付与部７０の揺動動作が開始されてもよい。

ここで、図１および図３に示すように、導入プレート６０ａおよび超音波付与部７０が基板Ｗの周縁部付近に配置される場合において、超音波付与部７０の振動板７３は、ノズル５１から見て基板Ｗの径方向ＡＲ１の遠方側に配置される。

次に、制御部９０は、超音波振動が外方液膜ＬＦ２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ＬＦ２に付与されるように第２洗浄液供給部５０から外方液膜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５２が開放され、外方液膜ＬＦ２の着液位置Ｐ３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７５から振動子７２に向けてパルス信号が出力され、外方液膜ＬＦ２の超音波振動付与位置Ｐ４に超音波振動が付与される。この超音波振動付与位置Ｐ４は、第２洗浄液供給部５０から供給される第２洗浄液の着液位置Ｐ３から見て基板Ｗ遠方側である。

このように、本実施の形態では、外方液膜ＬＦ２に対して液滴の第２洗浄液を滴下している。そのため、基板側液膜ＬＦ１側に対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、超音波振動付与および第２洗浄液の供給に起因した基板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２および図３に示すように、第２洗浄液供給部５０は、基板Ｗ外の位置で、かつ、１つのノズル５１から外方液膜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５１から吐出される第２の洗浄液が外方液膜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、超音波付与部７０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。

続いて、パーティクルの除去が完了すると、流量調整弁５２が閉鎖されて第２洗浄液の液滴の滴下が停止されるとともに、超音波付与部７０による超音波の付与が停止される。そして、超音波付与部７０が退避させられて、回転保持部１０により基板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。

＜３．本実施の形態における基板洗浄装置の利点＞
以上のように、本実施の形態の基板洗浄装置１は、基板Ｗ上に基板側液膜ＬＦ１を形成するとともに、スピンベース１１に保持された基板Ｗ外方の導入プレート６０ａ上に外方液膜ＬＦ２を形成する。そして、基板洗浄装置１は、この外方液膜ＬＦ２に対して、超音波振動を付与し、第２洗浄液を供給する。これにより、基板洗浄装置１は、超音波振動および波立振動を液膜ＬＦ１、ＬＦ２に伝搬させることができる。そのため、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。

＜４．変形例＞
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく様々な変形が可能である。

（１）本実施の形態において、第１洗浄液および第２洗浄液は、いずれも純水（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。

（２）また、本実施の形態において、ノズル４１からの第１洗浄液は、基板Ｗ上の液膜形成用に基板Ｗ上に供給され、ノズル５１からの第２洗浄液は、波立振動付与のために導入部６０の導入プレート６０ａ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、ノズルは外方液膜ＬＦ２が形成された導入プレート６０ａの上方に移動させられる。

（３）また、本実施の形態において、導入部６０の導入プレート６０ａは、回転モータ６３および昇降モータ６７により揺動および昇降可能とされており、第２洗浄液を吐出可能なノズル５１は、ノズル昇降駆動機構５６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、導入プレート６０ａおよびノズル５１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５１は、導入プレート６０ａと同様にアーム部材６１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。

（４）また、本実施の形態において、超音波付与部７０は、導入部６０に対して固定配置されてい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、導入部６０の導入プレート６０ａの高さ位置と、超音波付与部７０の振動板７３の高さ位置とが、独立して位置決め可能とされるように、導入部６０および超音波付与部７０のハードウェアが構成されてもよい。この場合、振動板７３の振動面ＶＦと、導入プレート６０ａの上面との間隔を高精度に制御することが可能となり、外方液膜ＬＦ２に対して良好に超音波振動を付与することが可能となる。

（５）また、本実施の形態において、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プレート６０ａ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、本実施の形態のように、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、導入プレート６０ａ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。

（６）さらに、本実施の形態においては、１個の超音波付与部７０を配置する構成としたが、基板Ｗの外縁部付近に超音波付与部７０を複数個配置するようにしても良い。図５は、導入プレート６０ａおよび超音波付与部７０付近の構成の他の例を示す上面図である。例えば３個の支持ピン１２により保持された基板Ｗに対して洗浄処理が施される場合、複数（図５の場合、それぞれ３個）の導入プレート６０ａおよび超音波付与部７０は、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る。また、各超音波付与部７０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。

本発明の実施の形態における基板洗浄装置の全体構成の一例を示す側断面図である。 超音波付与部および導入プレート付近の構成の一例を示す上面図である。 超音波付与部および導入プレート付近の構成の一例を示す側断面図である。 超音波付与部の構成の一例を示す側断面図である。 超音波付与部および導入プレート付近の構成の他の例を示す上面図である。

符号の説明

１ 基板洗浄装置
１０ 回転保持部
２０ 飛散防止部
４０ 第１洗浄液供給部
４１、５１ ノズル
５０ 第２洗浄液供給部
６０ 導入部
６０ａ 導入プレート
７０ 超音波付与部
９０ 制御部
Ｐ３ 着液位置
Ｐ４ 超音波振動付与位置
ＬＦ１ 基板側液膜
ＬＦ２ 外方液膜
Ｗ 基板

Claims (13)

1. 基板上に第１洗浄液の液膜が形成された状態で、前記基板を洗浄する基板洗浄装置であって、
   a) 前記基板の周縁部付近に配置可能とされており、前記基板上の第１洗浄液を導入させることにより、前記基板の外方に外方液膜を形成可能とされた導入部と、
   b) 前記基板の外方に前記外方液膜が形成される場合において、前記外方液膜に第２洗浄液を供給する供給部と、
   c) 前記外方液膜に超音波振動を付与する超音波付与部と、
   d) 前記超音波振動が前記外方液膜に付与されるように前記超音波付与部を動作させつつ、前記超音波振動とは異なる振動が前記外方液膜に付与されるように前記供給部から前記外方液膜に前記第２洗浄液を供給させる制御部と、
   を備え、
   前記超音波付与部は、前記供給部から見て前記基板の遠方側に設けられていることを特徴とする基板洗浄装置。
2. 請求項１に記載の基板洗浄装置において、
   前記導入部は、
   前記基板の周縁部付近にて前記基板の主面と略平行に配置可能なプレート、
   を有しており、
   前記外方液膜は、前記プレート上に前記第１洗浄液が導入されることにより前記プレート上に形成されることを特徴とする基板洗浄装置。
3. 請求項１に記載の基板洗浄装置において、
   前記制御部は、前記第２洗浄液の液滴を前記外方液膜に滴下させることを特徴とする基板洗浄装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の基板洗浄装置において、
   前記超音波付与部は、前記第２洗浄液の着液位置から見て前記基板の遠方側の位置で、前記超音波振動を付与することを特徴とする基板洗浄装置。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の基板洗浄装置において、
   前記供給部は、１つのノズルから前記第２洗浄液を供給することを特徴とする基板洗浄装置。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の基板洗浄装置において、
   前記超音波付与部は、前記導入部に対して固定配置されていることを特徴とする基板洗浄装置。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の基板洗浄装置において、
   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基板洗浄装置。
8. 基板上に第１洗浄液の液膜が形成された状態で、前記基板を洗浄する基板洗浄方法であって、
   a) 前記基板上の第１洗浄液が導入され、前記基板の外方に外方液膜が形成されるように、前記基板の周縁部付近に導入部を配置する工程と、
   b) 前記外方液膜に超音波振動を付与する工程と、
   c) 前記工程b)と並列的に実行され、前記超音波振動とは異なる振動が前記外方液膜に付与されるように、前記外方液膜に第２洗浄液を供給する工程と、
   を備えることを特徴とする基板洗浄方法。
9. 請求項８に記載の基板洗浄方法において、
   前記工程c)は、前記第２洗浄液の液滴を前記外方液膜に滴下することを特徴とする基板洗浄方法。
10. 請求項８または請求項９に記載の基板洗浄方法において、
    前記工程c)は、前記基板の周縁部付近に前記第２洗浄液を着液させ、
    前記工程b)は、前記着液位置から見て前記基板の遠方側の位置に前記超音波振動を付与することを特徴とする基板洗浄方法。
11. 請求項８ないし請求項１０のいずれかに記載の基板洗浄方法において、
    前記工程c)は、１つのノズルから前記第２洗浄液を供給することを特徴とする基板洗浄方法。
12. 請求項８ないし請求項１１のいずれかに記載の基板洗浄方法において、
    前記工程b)は、前記導入部に対して固定配置された超音波付与部によって、前記超音波振動を付与することを特徴とする基板洗浄方法。
13. 請求項８ないし請求項１２のいずれかに記載の基板洗浄方法において、
    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基板洗浄方法。

Images