JP2016058665A - 基板洗浄方法および基板洗浄装置 - Google Patents

Abstract

【課題】表面に微細パターンを有する基板の裏面を超音波洗浄する際、基板の裏面に直接超音波を印加した液体を供給する方式では、基板の裏面におけるノズル配置の自由度が低いため、裏面全面の良好な洗浄が困難であった。
【解決手段】基板表面から超音波を印加した液体を供給するとともに、基板裏面には液膜を形成させる。基板を介し、超音波が供給される表面から超音波を裏面に伝播させることで、裏面の超音波洗浄を実行する。表面へ供給する液体には脱気処理を施すことで、パターン倒壊を防止する。また、裏面へ供給する液体は溶存ガス濃度を高めることで洗浄力を向上させる。表面ノズルが基板表面をスキャンすることで、伝播に伴う超音波の減衰による、ノズル遠方での低い洗浄力を補償でき、裏面全面を良好に洗浄できる。

【選択図】 図１６

Description

この発明は、一方主面にパターンが形成された基板の他方主面を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。なお、当該基板には、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、光電磁気ディスク用基板などの各種基板が含まれる。

半導体装置や液晶表示装置などの電子部品の製造工程においては、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工程が含まれる。ここで、当該基板の裏面にパーティクルが付着していると、これがフォトリソグラフィ工程におけるデフォーカス要因となり、所望の微細パターンを形成するのが難しくなる。また、裏面にパーティクルが付着した基板によってクロスコンタミネーションが発生することもある。

さらに、基板搬送時には基板の裏面を真空吸着することが多く、その過程で基板の裏面にパーティクルが付着してしまうことがある。そのため、基板の裏面を洗浄する技術が数多く提案されている。例えば特許文献１に記載の装置は、処理液に超音波を印加した超音波処理液を基板の裏面に供給して超音波洗浄を実行している。また、この装置では、超音波洗浄時に超音波が基板の表面側に伝わり基板の表面に形成されているパターンがダメージを受けるのを防止するため、基板の表面に液膜を形成した後で当該液膜を凍結させてパターン補強を行っている。

上記の特許文献１に記載の装置は、超音波振動を洗浄液に伝達させることで、洗浄液中にミクロンサイズの気泡（キャビテーション気泡）が発生する原理を利用した洗浄装置である。キャビテーション気泡の膨張及び崩壊といった運動に伴い、洗浄液に強力な液流が生じることで、基板の表面に付着したパーティクルを基板表面から脱離し、洗浄液と共に流し去ることで基板表面が洗浄される。

特許文献２では、特許文献１と同様に基板の表面に形成されているパターンのダメージの抑制を目的としており、基板を収容部に収容し、収容部内に脱気した処理液を供給して当該処理液に超音波振動を付与することで、基板の主面および裏面の全体を洗浄する技術が開示されている。処理液中の溶存気体濃度の低下によって、キャビテーション気泡の発生量が減少し、基板のパターンに対するダメージが抑制される。

また、超音波処理液を用いた他の基板洗浄技術として、特許文献３には、基板を回転させつつ超音波が付与された超音波処理液をノズルから基板表面に供給して基板の洗浄を行う装置が開示されている。当該装置は、ノズルの軸線と基板の表面および周縁領域とがなす傾斜角度を一定に維持しながらノズルを所定方向に移動させる。これによって、基板表面のみならず基板周縁領域についても超音波処理液が吹き付けられて超音波洗浄される。

特開２０１０−２７８１６号公報 特開２０１３−８４６６７号公報 特開２００４−３６３４５３号公報

一方主面（表面）にパターンが形成される基板の他方主面（裏面）を洗浄する際には、これらパターンの倒壊などのダメージを抑制し、かつ他方主面が良好に洗浄されることが必要とされている。パターンがより微小化する近年においては、基板から除去する必要のあるパーティクルのサイズも微小化し、これに伴って、他方主面についても、微小パーティクルの除去が必要となっている。また、パーティクルのサイズが小さいほど、基板への付着力が強くなる傾向があることから、微小パーティクルを確実に除去するためには、パーティクルを除去するための洗浄力（すなわち、パーティクルを基板の主面から離脱させるためにパーティクルへ与える物理的な力の強さ）をより強くする必要がある。

特許文献２に記載の装置では、脱気した処理液を供給して当該処理液に超音波振動を付与することで、基板の主面および裏面の全体を洗浄する。これにより、基板のパターンに対するダメージが抑制される。しかし、主面と同じく裏面も脱気した処理液によって洗浄されるため、処理液を脱気しない場合と比べて裏面に対する洗浄力が低下し、裏面において微小なパーティクルが除去できない結果、所望のパーティクル除去率を達成できないおそれがある。

この点において、特許文献１では、超音波振動が付加された液体を超音波洗浄ノズルから基板の裏面へ直接供給しているため、基板の裏面において、超音波洗浄ノズルからの液体の供給を直接受ける部分については、パーティクルを十分除去することが可能である。しかし、特許文献１の方式では、基板の裏面への超音波振動が付加された液体の供給は、基板の斜め下や裏面のノズルといった限られた位置からしかすることができないため、超音波洗浄ノズルからの液体の供給を直接受ける部分も、基板の裏面において特定の位置に限られてしまう。当該液体の供給を直接受ける部分から遠ざかるほど、基板に伝わる超音波振動が減衰するため、洗浄力も低下する。したがって、特許文献１の方式では、基板の裏面の全面において、パーティクルを十分除去することができないおそれがある。

また、特許文献１に記載の装置では、パターンのダメージ防止のために液膜の凍結処理を実行し、これが完了した後で基板の裏面洗浄を行う必要がある。このため、基板の裏面洗浄に要するトータル時間、つまりタクトタイムが長くなってしまう。また、凍結処理を行うために冷却ガスを液膜に供給する必要があり、ランニングコストの増大は不可避である。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、超音波により基板裏面に付着した汚染物質を除去して、基板を洗浄する超音波洗浄処理において、キャビテーションによる基板表面のパターンの倒壊を防止し、かつ基板裏面の全面に対して良好な洗浄処理を行うことができる基板洗浄方法および基板洗浄装置を提供することを目的とする。

前述の目的を達成するため、本願の第１発明に係る基板洗浄方法は、一方主面にパターンが形成された基板の他方主面を洗浄する基板洗浄方法であって、前記他方主面を鉛直方向下向きにして、前記基板を水平に保持する基板保持工程と、前記他方主面に第１液体を供給して液膜を形成する液膜形成工程と、前記液膜が前記他方主面に形成された状態で、第２液体に超音波を印加した超音波印加液を前記一方主面に供給し、前記一方主面側から前記基板を介して前記他方主面、および前記他方主面に形成される前記第１液体の前記液膜に対して超音波振動を伝播させて前記他方主面を超音波洗浄する超音波洗浄工程とを備え、前記第１液体は、前記基板の主面上に存在する液体に超音波が伝わる時に当該液体中で発生するキャビテーションにより前記基板に作用する単位面積当たりの応力であるキャビテーション強度が前記第２液体よりも高いことを特徴とする。

本願の第２発明は、第１発明の基板洗浄方法であって、前記超音波洗浄工程では、前記超音波印加液を前記一方主面に供給するノズルが、前記超音波印加液を吐出しながら前記一方主面に対して相対移動する。

本願の第３発明は、第２発明の基板洗浄方法であって、前記基板保持工程により保持された基板を回転中心回りに回転する基板回転工程をさらに備え、前記液膜形成工程は、前記基板回転工程により前記基板を回転させた状態で前記他方主面に前記第１液体を供給することで前記液膜を形成し、前記超音波洗浄工程は、前記基板回転工程により前記基板を回転させた状態で前記一方主面に前記超音波印加液を供給する、基板洗浄方法。

本願の第４発明は、第３発明の基板洗浄方法であって、前記超音波洗浄工程は、前記基板回転工程により前記基板を回転させた状態で前記一方主面に前記超音波印加液を供給し、かつ前記他方主面に前記第１液体に超音波を印加した超音波印加第１液体を供給する。

本願の第５発明は、第１発明ないし第４発明のいずれかの基板洗浄方法であって、前記超音波洗浄工程は、前記第１液体と同一の組成であり、かつ前記第１液体よりも低いガス濃度を有する液体を第２液体として用いる。

本願の第６発明は、第５発明の基板洗浄方法であって、前記超音波洗浄工程は、前記一方主面に前記第２液体を供給する前に、前記第２液体を脱気して前記第２液体のキャビテーション強度を低下させる工程を含む。

本願の第７発明は、一方主面にパターンが形成された基板の他方主面を洗浄する基板洗浄装置であって、前記他方主面を鉛直方向下向きにして、前記基板を水平に保持する基板保持手段と、前記他方主面に第１液体を吐出する第１液体吐出手段と、前記他方主面に前記第１液体の液膜を形成する液膜形成手段と、前記他方主面に前記第１液体の前記液膜が形成された状態で、第２液体に超音波を印加した超音波印加液を前記一方主面に吐出して、前記一方主面側から前記基板を介して前記他方主面、および前記他方主面に形成される前記第１液体の前記液膜に対して超音波振動を伝搬させて前記他方主面を超音波洗浄する第２液体吐出手段とを備え、前記液膜における前記第１液体は、前記基板の主面上に存在する液体に超音波が伝わる時に当該液体中で発生するキャビテーションにより前記基板に作用する単位面積当たりの応力であるキャビテーション強度が前記一方主面に吐出される前記第２液体よりも高いことを特徴とする。

本願の第８発明は、第７発明の基板洗浄装置であって、前記第２液体吐出手段は、前記超音波印加液を前記一方主面の一部領域に直接吐出するノズルを有し、前記ノズルは、前記基板に対して相対的に移動する。

本願の第９発明は、第８発明の基板洗浄装置であって、前記基板保持手段に保持された前記基板を回転中心回りに回転させる基板回転手段をさらに備え、前記第２液体吐出手段は、前記ノズルを前記基板に対し相対的に移動させる移動機構を備え、前記移動機構は、前記ノズルを、前記基板の回転中心に向けて前記超音波印加液を吐出する第１位置と、前記基板の周縁部に向けて前記超音波印加液を吐出する第２位置との間を、前記基板の回転中心から前記基板の周縁部に向かう径方向に移動させる。

本願の第１０発明は、第８発明または第９発明の基板洗浄装置であって、前記他方主面に向けて前記第１液体に超音波を印加した超音波印加第１液体を吐出する超音波印加第１液体吐出手段をさらに備える。

本願の第１１発明は、第８発明ないし第１０発明のいずれかの基板洗浄装置であって、前記ノズルは、前記一方主面に向けて開口されて前記超音波印加液を吐出する吐出孔を有するノズル本体と、前記ノズル本体の内部に液体を導入する導入部と、前記ノズル本体の内部に導入された前記液体に超音波を付与して前記超音波印加液を生成する振動子とを有し、前記振動子は、前記吐出孔と対向する凹面を有し、前記超音波印加液に含まれる超音波を前記吐出孔の外側で収束させる。

本願の第１２発明は、第１１発明の基板洗浄装置であって、前記超音波印加液に含まれる超音波が収束する収束点の位置を調整する位置調整部と、前記一方主面に対する前記超音波印加液の入射角度を調整する方向調整部をさらに備える。

本願の第１３発明は、第７発明ないし第１２発明のいずれかの基板洗浄装置であって、前記第２液体吐出手段は、前記第２液体を脱気する脱ガス機構を有し、前記脱ガス機構により脱気された前記第２液体に超音波を印加することで超音波印加液を生成する。

本願の第１４発明は、第７発明ないし第１３発明のいずれかの基板洗浄装置であって、前記第１液体吐出手段は、前記第１液体に窒素ガス、炭酸ガス、水素ガス、酸素ガス、オゾンガスまたは空気を溶解させることで前記第１液体中のガス濃度を高めるガス濃度調整機構を有し、前記ガス濃度調整機構によりガス濃度が高められた前記第１液体を前記他方主面に吐出する。

本発明によれば、超音波により基板裏面（他方主面）に付着した汚染物質を除去して、基板を洗浄する超音波洗浄処理において、キャビテーションによる基板表面（一方主面）のパターンの倒壊を防止し、かつ基板裏面に対して良好な洗浄処理を行うことができる。

特に、本願の第２発明または第８発明によれば、超音波洗浄処理において、超音波印加液を吐出するノズルが基板の一方主面に対し相対移動するため、基板裏面の全面に対して良好な洗浄処理を行うことができる。

本発明に係る基板処理装置の概略構成を示す平面図である。 図１のＢ１−Ｂ１線に沿った矢視断面図である。 図１の矢印Ｂ２から見た側面図である。 本発明に係る処理ユニットの全体構成を示す図である。 図４の処理ユニットにおける基板保持部および排液捕集部の構成を示す図である。 図４の処理ユニットにおけるの洗浄液吐出手段の構成を示す図である。 図４の処理ユニットにおける流体噴射ユニットおよび第１液体吐出手段の構成を示す図である。 図７の流体噴射ユニットにおける噴射ヘッドの構成を示す図である。 図４の処理ユニットにおける第２液体吐出手段の構成を示す図である。 図９の第２液体吐出ユニットにおけるノズルの構成を示す図である。 図９の基板および第２液体吐出ユニットにおけるノズルの移動を模式的に示す図である。 図４の処理ユニットにおける制御ユニットの構成を示す図である。 第１実施形態に係る基板処理装置の動作を示すフローチャートである。 第１実施形態における基板表面の様子を示す図である。 ノズルから基板表面への超音波印加液の入射角度と基板裏面の音圧の関係を示すグラフである。 第１実施形態における基板表面の様子を示す図である。 第１実施形態における基板表面の様子を示す図である。 第１実施形態における基板表面の様子を示す図である。 第２実施形態における第２液体吐出手段の構成を示す図である。 第２実施形態における超音波洗浄工程時のノズルと基板を上方からみた模式図である。 第３実施形態に係る基板の周辺構成を概略的に示す模式図である。 第４実施形態に係る基板の周辺構成を概略的に示す模式図である。

以下の説明において、基板とは、半導体基板、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の各種基板をいう。

以下の説明においては、一方主面のみに回路パターン等（以下「パターン」と記載する）が形成されている基板を例として用いる。ここで、パターンが形成されている一方主面を「表面」と称し、その反対側のパターンが形成されていない他方主面を「裏面」と称する。また、下方に向けられた基板の面を「下面」と称し、上方に向けられた基板の面を「上面」と称する。なお、以下においては上面を表面（一方主面）として説明する。

以下、本発明の実施の形態を、半導体基板の処理に用いられる基板処理装置を例に採って図面を参照して説明する。なお、本発明は、半導体基板の処理に限らず、液晶表示器用のガラス基板などの各種の基板の処理にも適用することができる。

＜第１実施形態＞
図１、図２および図３はこの発明に係る基板処理装置９の概略構成を示す図である。図１は基板処理装置９の正面図であり、図２は図１の基板処理装置９のＢ１−Ｂ１線に沿った矢視断面図である。また、図３は図１の基板処理装置９を矢印Ｂ２側からみた側面図である。この装置は半導体基板等の基板Ｗ（以下、単に「基板Ｗ」と記載する）に付着しているパーティクル等の汚染物質（以下「パーティクル等」と記載する）を除去するための洗浄処理に用いられる枚葉式の基板処理装置である。

なお、各図には方向関係を明確にするため、Ｚ軸を鉛直方向とし、ＸＹ平面を水平面とする座標系を適宜付している。また、各座標系において、矢印の先端が向く方向を＋（プラス）方向とし、逆の方向を−（マイナス）方向とする。また、各図および以降の説明において、基板の表面を「基板表面Ｗｆ」として示し、基板の裏面を「基板裏面Ｗｂ」として示す。

＜１−１．基板処理装置の全体構成＞
図１、図２および図３を適宜参照して、第１実施形態に係る基板処理装置の全体構成を説明する。基板処理装置９は、基板Ｗを例えば２５枚収容したＦＯＵＰ（Ｆｒｏｎｔ Ｏｐｅｎ Ｕｎｉｆｉｅｄ Ｐｏｄ）９４９を載置するオープナー９４と、オープナー９４上のＦＯＵＰ９４９から未処理の基板Ｗを取り出し、また処理完了後の基板ＷをＦＯＵＰ９４９内に収納するインデクサユニット９３と、インデクサユニット９３とセンターロボット９６との間で基板Ｗの受け渡しを行うシャトル９５と、基板Ｗをセンターロボット９６でその内部に収容して洗浄を行う処理ユニット９１と、処理ユニット９１に供給される液体や気体の配管、バルブ等を収容する流体ボックス９２とで構成される。

まず、これらの平面的な配置について図２を用いて説明する。基板処理装置９の一端（図２において左端）には複数の（本実施形態においては３台の）オープナー９４が配置される。オープナー９４の図２における右側（＋Ｙ側）に隣接してインデクサユニット９３が配置される。インデクサユニット９３のＸ方向における中央付近であって、インデクサユニットの図２における右側（＋Ｙ側）に隣接してシャトル９５が配置され、シャトル９５の図２における右側（＋Ｙ側）に、シャトル９５と＋Ｙ方向に並ぶようにセンターロボット９６が配置される。このように、インデクサユニット９３と、シャトル９５およびセンターロボット９６は、直交する二本のラインの配置をなしている。

＋Ｙ方向に並ぶように配置されたシャトル９５とセンターロボット９６の図２における上側（−Ｘ側）と下側（＋Ｘ側）には処理ユニット９１と流体ボックス９２が配置されている。すなわち、シャトル９５とセンターロボット９６の図２における上側（−Ｘ側）または下側（＋Ｘ側）に、インデクサユニット９３の図２における右側（＋Ｙ側）に隣接して、流体ボックス９２、処理ユニット９１、処理ユニット９１、流体ボックス９２の順に配置されている。

なお、インデクサユニット９３の＋Ｘ側（図２における下側）の側面には後述する制御ユニット９７の操作部９７１が設置されている（図１参照）。

次に、オープナー９４について説明する。オープナー９４はその上部にＦＯＵＰ９４９を載置する載置面９４１と、ＦＯＵＰ９４９の正面（図１および図２におけるＦＯＵＰ９４９の右側（＋Ｙ側）の面）に対向して配置され、ＦＯＵＰ９４９の正面にある蓋部（図示省略）を開閉する開閉機構９４３（図３参照）を備える。

基板処理装置９の外部から自動搬送車両等により搬入されたＦＯＵＰ９４９は、オープナー９４の載置面９４１上に載置され、開閉機構９４３により蓋部が解放される。これにより、後述するインデクサユニット９３のインデクサロボット９３１が、ＦＯＵＰ９４９内の基板Ｗを搬出し、逆にＦＯＵＰ９４９内に基板Ｗを搬入することが可能となる。

次に、インデクサユニット９３について説明する。インデクサユニット９３には、ＦＯＵＰ９４９から処理工程前の基板Ｗを一枚ずつ取り出すとともに、処理工程後の基板ＷをＦＯＵＰ９４９に一枚ずつ収容し、更に基板Ｗをシャトル９５と受け渡しする、Ｚ軸方向に上下に配置された２組のハンド９３３を有するインデクサロボット９３１が備えられている。インデクサロボット９３１はＸ軸方向に水平移動自在であり、またＺ軸方向に昇降移動自在であるとともに、Ｚ軸周りに回転可能に構成されている。

次に、シャトル９５について説明する。シャトル９５には、基板Ｗの図２における上側（−Ｘ側）および下側（＋Ｘ側）の周縁部付近であって、インデクサロボット９３１のハンド９３３および後述するセンターロボット９６のハンド９６１と干渉しない位置を保持する、Ｚ軸方向に上下に配置された２組のハンド９５１と、２組のハンド９５１をそれぞれ独立してＹ軸方向に水平移動する水平移動機構（図示せず）とを備える。

シャトル９５はインデクサロボット９３１とセンターロボット９６双方との間で基板Ｗを受け渡し可能に構成されている。すなわち、図示しない水平移動機構によりハンド９５１が図２における左側（−Ｙ側）に移動した場合、インデクサロボット９３１のハンド９３３との間で基板Ｗの受け渡しが可能となり、また、ハンド９５１が図２における右側（＋Ｙ側）に移動した場合はセンターロボット９６のハンド９６１との間で基板Ｗの受け渡しが可能となる。

次に、センターロボット９６について説明する。センターロボット９６には、基板Ｗを１枚ずつ保持し、シャトル９５または処理ユニット９１との間で基板Ｗの受け渡しを行う、Ｚ軸方向に上下に配置された２組のハンド９６１と、鉛直方向（Ｚ軸方向）に延設され、ハンド９６１の鉛直方向の移動の軸となる昇降軸９６３と、ハンド９６１を昇降移動させる昇降機構９６５と、ハンド９６１をＺ軸周りに回転させる回転機構９６７を備える。センターロボット９６はＺ軸方向に昇降軸９６３に沿って昇降移動自在であるとともに、回転機構９６７によってハンドがＺ軸周りに回転可能に構成されている。

なお、処理ユニット９１の後述する側壁であって、センターロボット９６に対向する面には、センターロボット９６のハンド９６１を伸ばして処理ユニット９１内に基板Ｗを搬入し、または搬出するための開口が設けられている。また、センターロボット９６が処理ユニット９１と基板Ｗの受け渡しを行わない場合に上記開口を閉塞して処理ユニット９１内部の雰囲気の清浄度を保持するためのシャッター９１１が設けられている。

なお、図１に示すように処理ユニット９１と流体ボックス９２は上下２段に積み上げる構成とされている。したがって、本実施形態における基板処理装置９には処理ユニット９１および流体ボックス９２はそれぞれ８台ずつ備えられている。

次に、インデクサロボット９３１、シャトル９５およびセンターロボット９６による基板Ｗの搬送の手順について説明する。基板処理装置９の外部から自動搬送車両等により搬入されたＦＯＵＰ９４９は、オープナー９４の載置面９４１上に載置され、開閉機構９４３により蓋部が解放される。インデクサロボット９３１はＦＯＵＰ９４９の所定の位置から下側のハンド９３３により基板Ｗを１枚取り出す。その後、インデクサロボット９３１はシャトル９５の前（図２におけるインデクサユニット９３のＸ軸方向中央付近）に移動する。同時にシャトル９５は下側のハンド９５１をインデクサユニット９３の側（図２における左側（−Ｙ側））へ移動する。

シャトル９５の前に移動したインデクサロボット９３１は下側のハンド９３３に保持した基板Ｗをシャトル９５の下側のハンド９５１に移載する。その後、シャトル９５は下側のハンド９５１をセンターロボット９６の側（図２における右側（＋Ｙ側））に移動する。また、センターロボット９６がシャトル９５にハンド９６１を向ける位置に移動する。

その後、センターロボット９６が下側のハンド９６１により、シャトル９５の下側のハンド９５１に保持された基板Ｗを取り出し、８つある処理ユニット９１のいずれかのシャッター９１１へハンド９６１を向けるように移動する。その後、シャッター９１１が開放され、センターロボット９６が下側のハンド９６１を伸ばして処理ユニット９１内に基板Ｗを搬入し、処理ユニット９１内での基板Ｗの洗浄処理が開始される。

処理ユニット９１内で処理が完了した基板Ｗは、センターロボット９６の上側のハンド９６１で搬出され、その後は上記未処理の基板Ｗを搬送する場合とは逆にセンターロボット９６の上側のハンド９６１、シャトル９５の上側のハンド９５１、インデクサロボット９３１の上側のハンド９３３の順に移載され、最終的にＦＯＵＰ９４９の所定の位置に収容される。

＜１−２．処理ユニット＞
次に、処理ユニット９１の全体構成について図４を用いて説明する。図４は処理ユニット９１の全体構成を示す模式図である。ここで、本実施形態における８つの処理ユニット９１はそれぞれ同じ構成であるため、図２における矢印Ｂ３の示す処理ユニット９１（図１において左下側の処理ユニット９１）を代表として以下説明する。

処理ユニット９１は、表面にパターンが形成された基板Ｗを略水平に保持し、回転する基板保持部１１と、基板保持部１１をその内側に収容し、基板保持部１１および基板Ｗからの飛散物等を受け止めて排気・排液する排液捕集部１３を備える。

また、処理ユニット９１は、基板表面Ｗｆに洗浄液を吐出する洗浄液吐出手段２と、基板裏面Ｗｂに後述する第１液体を吐出する第１液体吐出手段４と、基板表面Ｗｆに後述する第２液体を吐出する第２液体吐出手段３と、基板表面Ｗｆにリンス液や乾燥気体を噴射する流体噴射ユニット５５と、後述する基板処理プログラムに基づいて基板処理装置９の各部の動作を制御する制御ユニット９７とを備える。

洗浄液吐出手段２は、基板表面Ｗｆに洗浄液を吐出する洗浄液吐出ユニット２１と、洗浄液吐出ユニット２１に洗浄液を供給する洗浄液供給ユニット２３を有する。

第１液体吐出手段４は、基板裏面Ｗｂに第１液体等の液体や乾燥気体を吐出する裏面吐出部４３と、裏面吐出部４３に第１液体を供給する第１液体供給ユニット４１を有する。

第２液体吐出手段３は、基板表面Ｗｆに第１液体を吐出する第２液体吐出ユニット３５と、第２液体に超音波を印加する超音波印加ユニット３３と、第２液体吐出ユニット３５に第２液体を供給する第２液体供給ユニット３１を有する。

洗浄液吐出手段２、第１液体吐出手段４、第２液体吐出手段３および流体噴射ユニット５５の詳細な構成については、後述する。

次に、処理ユニット９１について説明する。処理ユニット９１は、中空の略角柱形状を有する側壁９０１と、側壁９０１に略水平に固設され、処理ユニット９１内の空間を仕切る上側ベース部材９０２および下側ベース部材９０３と、側壁９０１の内部であって上側ベース部材９０２の上方である上側空間９０５と、側壁９０１の内部であって、上側ベース部材９０２の下方であり、かつ下側ベース部材９０３の上方である処理空間９０４と、側壁９０１の内部であって下側ベース部材９０３の下方である下側空間９０６とを備える。なお、本実施形態において側壁９０１は略角柱形状としたが、側壁の形状はそれに限定されず、略円柱形状やその他の形状としても良い。

なお、前述のとおり側壁９０１の内センターロボット９６に対向する側には、センターロボットが処理ユニット９１内に基板Ｗを搬入し、または搬出可能な開口と、その開口を閉塞して処理ユニット９１内部の雰囲気の清浄度を保持するためのシャッター９１１が設けられている。

上側ベース部材９０２は側壁９０１の上方（図４における上側）に略水平に固設され、処理ユニット９１の内部の空間である上側空間９０５と処理空間９０４との間を仕切っている。上側ベース部材９０２の中央付近には、上側ベース部材９０２の下面から、処理ユニット９１の上端に連通する雰囲気導入路９０７が設けられている。また、雰囲気導入路９０７の上端付近には、処理空間９０４へ清浄な雰囲気を供給するファンフィルタユニット９０８が設けられている。上側空間９０５内の雰囲気導入路９０７に設置されたファンフィルタユニット９０８は、処理ユニット９１上方から雰囲気を取り込み、内蔵したＨＥＰＡフィルタ等により雰囲気中の微粒子等を捕集した上で、下方である処理空間９０４内へ清浄化された雰囲気を供給する。

下側ベース部材９０３は側壁９０１の中程（図４における（−Ｚ）側）に略水平に固設され、処理ユニット９１の内部の空間である処理空間９０４と下側空間９０６との間を仕切っている。下側ベース部材９０３には複数の排気口９０９が設けられており、各排気口９０９は図示しない排気系統に接続され、処理空間９０４内の雰囲気を外部に排出している。

ここで、処理空間９０４内は清浄な雰囲気が保たれており、基板Ｗの洗浄等が行われる空間である。また、上側空間９０５および下側空間９０６は処理空間９０４内に設置される各部材を駆動するための駆動源等が配設される空間である。

ファンフィルタユニット９０８を通して処理空間９０４内に供給された雰囲気は、処理空間９０４の上方から下方へ向かう流れとなり、最終的に排気口９０９から処理空間９０４の外に排出される。これにより、後述する基板Ｗを処理する各工程において発生する微細な液体の微粒子等を、処理空間９０４の中を上から下に向かって流れる気流により下向きに移動させて排気口９０９から排出する。よって、これら微粒子が基板Ｗや処理空間９０４内の各部材に付着することを防止できる。

次に、基板保持部１１、および排液捕集部１３の構成について図５を用いて説明する。図５は基板保持部１１、および排液捕集部１３の構成を示す模式図である。

まず、基板保持部１１について説明する。基板保持部１１のベースユニット１１１は下側ベース部材９０３の上に固設されており、ベースユニット１１１の上方に、中心部に開口を有する円板状のスピンベース１１３が回転可能に略水平に支持されている。スピンベース１１３の下面中心には中心軸１１７の上端がネジなどの締結部品によって固定されている。また、スピンベース１１３の周縁付近には、基板Ｗの周縁部を把持するための複数個の基板保持部材１１５が立設されている。基板保持部材１１５は、円形の基板Ｗを確実に保持するために３個以上設けてあればよく、スピンベース１１３の周縁に沿って等角度間隔で配置されている。各基板保持部材１１５のそれぞれは、基板Ｗの周縁部を下方から支持する支持ピンと、基板支持部に支持された基板Ｗの外周端面を押圧して基板Ｗを保持する保持ピンとを備えている。

各基板保持部材１１５は公知のリンク機構や褶動部材等を介して基板保持部材駆動機構１１９内のエアシリンダに連結されている。なお、基板保持部材駆動機構１１９はスピンベース１１３の下側であってベースユニット１１１の内部に設置されている。また、基板保持部材駆動機構１１９は制御ユニット９７と電気的に接続されている。そして、制御ユニット９７が基板保持部１１へ動作指令を行い、基板保持部材駆動機構１１９のエアシリンダを伸縮する。これにより、各基板保持部材１１５を、その保持ピンが基板Ｗの外周端面を押圧する「閉状態」と、その保持ピンが基板Ｗの外周端面から離れる「開状態」との間を切り替え可能としている。なお、基板保持部材１１５の駆動源としてエアシリンダ以外に、モーターやソレノイド等の公知の駆動源を用いることも可能である。

そして、スピンベース１１３に対して基板Ｗが受渡しされる際には、各基板保持部材１１５を開状態とし、基板Ｗに対して洗浄処理等を行う際には、各基板保持部材１１５を閉状態とする。各基板保持部材１１５を閉状態とすると、各基板保持部材１１５が基板Ｗの外周端面を含む周縁部を把持し、基板Ｗをスピンベース１１３から所定間隔を隔てて水平姿勢に保持する。これにより、基板表面Ｗｆを上方に向け、基板裏面Ｗｂを下方に向けた状態で保持される。

また、基板保持部１１の中心軸１１７には、モーターを含む基板回転機構１２１の回転軸が連結されている。なお、基板回転機構１２１は下側ベース部材９０３の上であってベースユニット１１１の内部に設置される。また、基板回転機構１２１は制御ユニット９７と電気的に接続されている。そして、制御ユニット９７が基板保持部１１へ動作指令を行い、基板回転機構１２１を駆動する。これにより、中心軸１１７に固定されたスピンベース１１３が回転中心軸Ａ１を中心に回転する。

上記の説明において、基板保持部１１が、本発明における「基板保持手段」に相当する。また、スピンベース１１３、基板保持部材１１５、中心軸１１７、および基板回転機構１２１が、本発明における「基板回転手段」に相当する。

次に、排液捕集部１３について説明する。基板保持部１１の周囲であって下側ベース部材９０３の上側に略円環状のカップ１３０が、基板保持部１１に保持されている基板Ｗの周囲を包囲するように設けられている。カップ１３０は基板保持部１１および基板Ｗから飛散する液体などを捕集することが可能なように回転中心軸Ａ１に対して略回転対称な形状を有している。なお、各図中において、カップ１３０については説明のため断面形状を示している。

カップ１３０は互いに独立して昇降可能な内構成部材１３１、中構成部材１３３および外構成部材１３５で構成される。図５に示すとおり、内構成部材１３１の上に中構成部材１３３および外構成部材１３５が重ねられた構造を有する。内構成部材１３１、中構成部材１３３および外構成部材１３５は、下側空間９０６に設けられた、モーターおよびボールネジ等の公知の駆動機構で構成されたガード昇降機構１３７にそれぞれ接続されている。また、ガード昇降機構１３７は制御ユニット９７と電気的に接続されている。そして、制御ユニット９７が排液捕集部１３へ動作指令を行い、ガード昇降機構１３７を駆動する。これにより、内構成部材１３１、中構成部材１３３および外構成部材１３５がそれぞれ独立に、又は複数の部材が同期して回転中心軸Ａ１に沿って上下方向に移動する。

排液捕集部１３には、内構成部材１３１、中構成部材１３３および外構成部材１３５それぞれで捕集された液体をそれぞれ別の経路で排液処理系へ導くための収集溝が３つ設けられている。それぞれの収集溝は回転中心軸Ａ１を中心とする略同心円状に設けられ、各収集溝には図示しない排液処理系へと接続する配管がそれぞれ管路接続されている。

カップ１３０は内構成部材１３１、中構成部材１３３および外構成部材１３５のそれぞれの上下方向の位置を組合せて使用する。すなわち、内構成部材１３１、中構成部材１３３および外構成部材１３５の全てが下位置にあるホームポジション、内構成部材１３１および中構成部材１３３が下位置であって外構成部材１３５のみ上位置にある外捕集位置、内構成部材１３１が下位置であって中構成部材１３３および外構成部材１３５が上位置に有る中捕集位置、および内構成部材１３１、中構成部材１３３および外構成部材１３５の全てが上位置にある内捕集位置である。

ホームポジションはセンターロボット９６が基板Ｗを処理ユニット９１内に搬入出する場合などにおいて取られる位置である。外捕集位置は外構成部材１３５で受け止めた液体を捕集して外側の収集溝に導く位置であり、中捕集位置は中構成部材１３３で受け止めた液体を中間の収集溝に導く位置であり、また、内捕集位置は内構成部材１３１で受け止めた液体を内側の収集溝に導く位置である。

このような構成の排液捕集部１３を用いることにより、処理に使用される液体に応じて内構成部材１３１、中構成部材１３３および外構成部材１３５のそれぞれの位置を変更して分別捕集することが可能となる。したがって、それぞれの液体を分別し、対応する排液処理系に排出することで、液体の再利用や混合することが危険な複数の液体を分別して処理することが可能となる。

次に、洗浄液吐出手段２の構成について、図６を用いて説明する。図６は洗浄吐出手段２の構成を示す模式図である。

洗浄液吐出手段２は、基板表面Ｗｆに洗浄液を吐出する洗浄液吐出ユニット２３と、洗浄液吐出ユニット２３に洗浄液を供給する洗浄液供給ユニット２１を有する。

洗浄液供給ユニット２１は、洗浄液を貯留するタンク等から構成される洗浄液供給源２１１と、後述する洗浄液吐出ユニット２３のノズル２３１と管路接続する配管２１３と、配管２１３に介挿されて設けられ、開閉により洗浄液のノズル２３１からの吐出を制御する開閉弁２１５とを有する。

開閉弁２１５は、制御ユニット９７と電気的に接続し、常時閉成されている。制御ユニット９７が動作指令を行うことで、開閉弁２１５の開閉が制御される。

洗浄液供給源２１１には、基板Ｗを洗浄する洗浄液が貯留されている。本実施形態では洗浄液として、水酸化アンモニウム、過酸化水素水および水の混合液（以下「ＳＣ−１」と記載する）を用いる。

なお、本発明において洗浄液として用いられる薬液はＳＣ−１に限られず、塩酸、過酸化水素水および水の混合液（以下「ＳＣ−２」と記載する）、希弗酸（以下「ＤＨＦ」と記載する）、硫酸、過酸化水素水および水の混合液（以下「ＳＰＭ」と記載する）、または脱イオン水（Ｄｅ Ｉｏｎｉｚｅｄ Ｗａｔｅｒ、以下「ＤＩＷ」と記載する）を用いてもよい。また、これらを切り替えて複数用いても良い。

なお、洗浄液供給ユニット２１は、基板処理装置９の内部に設けられていても、外部に設けられていてもよい。

次に、洗浄液吐出ユニット２３について説明する。洗浄液吐出ユニット２３は、基板表面Ｗｆへ洗浄液を吐出するユニットであり、洗浄液を吐出するノズル２３１と、ノズル２３１を支持するアーム２４１と、ノズル２３１を移動させる旋回上下軸２３５と、上側ベース部材９０２に固設され、旋回上下軸２３５を支持するベース部材２３３と、旋回上下軸２３５を上下に移動させる上下駆動部２３９と、旋回上下軸２３５を回転中心軸Ａ２を中心に回転移動させる旋回駆動部２３７とを有する。

ノズル２３１は、配管２１３を介して洗浄液供給源２１１と管路接続されている。制御ユニット９７が開閉弁２１５に動作指令を行い、開閉弁２１５を開成すると、配管２１３を介して洗浄液供給源２１１とノズル２３１との連通が確保され、ＳＣ−１が洗浄液供給源２１１から配管２１３、およびノズル２３１を介して、基板表面Ｗｆへ供給される。

ベース部材２３３は、上側ベース部材９０２に固設され、その下方に旋回上下軸２３５を上下および回転自在に支持する。なお、ベース部材２３３は、旋回上下軸２３５と、上下駆動部２３９および旋回駆動部２３７とを接続するために、中空の略円筒形状に構成される。旋回上下軸２３５の下面にはアーム２４１の一端が結合されており、アーム２４１の他端にノズル２３１が取り付けられている。

旋回上下軸２３５はベース部材２３３の中を通して、モーターおよびボールネジ等の公知の駆動機構で構成された上下駆動部２３９と、モーターおよびギア等の公知の駆動機構で構成された旋回駆動部２３７とに接続されている。

上下駆動部２３９および旋回駆動部２３７は制御ユニット９７と電気的に接続されている。また、上下駆動部２３９および旋回駆動部２３７は上側空間９０５に配設される。

制御ユニット９７が上下駆動部２３９に動作指令を行い、上下駆動部２３９を駆動すると、旋回上下軸２３５が上下に移動し、それに伴ってアーム２４１に取り付けられているノズル２３１も上下に移動する。また、制御ユニット９７が旋回駆動部２３７に動作指令を行い、旋回駆動部２３７を駆動すると、旋回上下軸２３５が回転中心軸Ａ２を中心に回転し、アーム２４１を旋回することで、アーム２４１に取り付けられたノズル２３１も回転中心軸Ａ２を中心に旋回する。

次に、流体噴射ユニット５５および第１液体吐出手段４について説明する。図７は、流体噴射ユニット５５および第１液体吐出手段４の構成を説明する図である。

流体噴射ユニット５５は、後述するリンス液供給ユニット５１および乾燥気体供給ユニット５３とそれぞれ接続し、基板表面Ｗｆにリンス液または乾燥気体を噴射することで、基板表面Ｗｆのリンス処理または乾燥処理を実行するユニットである。

リンス液供給ユニット５１は、ＤＩＷを貯留するタンク等から構成されるＤＩＷ供給源５１１と、後述する噴射ヘッド５５１の配管５６３と管路接続する配管５１２と、配管５１２に介挿されて設けられ、開閉により配管５１２の連通を制御する開閉弁５１３を有する。開閉弁５１３は、制御ユニット９７と電気的に接続し、常時閉成されている。制御ユニット９７が動作指令を行うことで、開閉弁５１３の開閉が制御される。

ＤＩＷ供給源５１１には、基板Ｗをリンスするリンス液としてのＤＩＷが貯留されている。なお、本実施形態ではリンス液にＤＩＷを用いるが、本発明の実施に関してはこれに限られず、炭酸水や水素水をリンス液として用いてもよい。

なお、リンス液供給ユニット５１は、基板処理装置９の内部に設けられていても、外部に設けられていてもよい。

乾燥気体供給ユニット５３は、流体噴射ユニット５５に乾燥気体を供給するユニットである。本実施形態では、乾燥気体として窒素ガスを用いる。乾燥気体供給ユニット５３は、窒素ガスを貯蔵する窒素ガス供給源５３１と、一端を窒素ガス供給源５３１と管路接続し、他端を後述する配管５６４と管路接続する配管５３２と、配管５３２に介挿されて設けられ、配管５３２における窒素ガスの流量を制御するマスフローコントローラ５３５と、一端を窒素ガス供給源５３１と管路接続し、他端を後述する配管５７２と管路接続する配管５３３と、配管５３３に介挿されて設けられ、配管５３３における窒素ガスの流量を制御するマスフローコントローラ５３６と、一端を窒素ガス供給源５３１と管路接続し、他端を後述する配管４３１と管路接続する配管５３４と、配管５３４に介挿されて設けられ、配管５３４における窒素ガスの流量を制御するマスフローコントローラ５３７とを有する。

窒素ガス供給源５３１は、窒素ガスを貯蔵するタンク等により構成される。窒素ガス供給源５３１には、図示しない圧送ポンプが設けられる。圧送ポンプは制御ユニット９７と電気的に接続している。制御ユニット９７が圧送ポンプに動作指令を行うと、圧送ポンプが窒素ガス供給源５３１内の窒素ガスを加圧し、配管５３２、配管５３３および配管５３４に窒素ガスを供給する。

なお、本実施形態では配管５３２、配管５３３および配管５３４への窒素ガスの供給に圧送ポンプを用いるが、本発明の実施に関してはこれに限られず、圧送ポンプを用いずに、窒素ガス供給源５３１内に高圧圧縮された窒素ガスを貯蔵することで、窒素ガス自体の圧力を用いて窒素ガス供給源５３１から配管５３２、配管５３３および配管５３４へ窒素ガスが送られる構成としてもよい。

マスフローコントローラ５３５、マスフローコントローラ５３６およびマスフローコントローラ５３７は、それぞれ制御ユニット９７と電気的に接続している。制御ユニット９７がマスフローコントローラ５３５、マスフローコントローラ５３６およびマスフローコントローラ５３７のそれぞれに独立して動作指令を行い、マスフローコントローラ５３５、マスフローコントローラ５３６およびマスフローコントローラ５３７を駆動させることで、配管５３２、配管５３３および配管５３４のそれぞれにおいて窒素ガス供給源５３１から配管５６４、配管５７２および配管４３１へ流れる窒素ガスの流量をそれぞれ所定の値に調整する。また、制御ユニット９７によりマスフローコントローラ５３５、マスフローコントローラ５３６およびマスフローコントローラ５３７における流量がそれぞれ０に設定されると、配管５６４、配管５７２および配管４３１への窒素ガスの供給がそれぞれ停止する。

次に、流体噴射ユニット５５について説明する。流体噴射ユニット５５は、リンス液および乾燥気体を噴射する噴射ヘッド５５１と、噴射ヘッド５５１を支持するアーム５５４と、アーム５５４と接続し、噴射ヘッド５５１を移動させる旋回上下軸５５３と、下側ベース部材９０３に固設され、旋回上下軸５５３を支持するベース部材５５２と、旋回上下軸５５３を上下に移動させる上下駆動部５５５と、旋回上下軸５５３を回転中心軸Ａ４を中心に回転移動させる旋回駆動部５５６とを有する。

ベース部材５５２は、下側ベース部材９０３に固設され、その上方に旋回上下軸５５３を上下および回転自在に支持する。なお、ベース部材５５２は、旋回上下軸５５３と、上下駆動部５５５および旋回駆動部５５６とを接続するために、中空の略円筒形状に構成される。旋回上下軸５５３の上部にはアーム５５４の一端が結合されており、アーム５５４の他端に噴射ヘッド５５１が取り付けられている。

旋回上下軸５５３はベース部材５５２の中を通して、モーターおよびボールネジ等の公知の駆動機構で構成された上下駆動部５５５と、モーターおよびギア等の公知の駆動機構で構成された旋回駆動部５５６とに接続されている。

上下駆動部５５５および旋回駆動部５５６は制御ユニット９７と電気的に接続されている。また、上下駆動部５５５および旋回駆動部５５６は下側空間９０６に配設される。

制御ユニット９７が上下駆動部５５５に動作指令を行い、上下駆動部５５５を駆動すると、旋回上下軸５５３が上下に移動し、それに伴ってアーム５５４に取り付けられている噴射ヘッド５５１も上下に移動する。また、制御ユニット９７が旋回駆動部５５６に動作指令を行い、旋回駆動部５５６を駆動すると、旋回上下軸５５３が回転中心軸Ａ４を中心に回転し、アーム５５４を旋回することで、アーム５５４に取り付けられた噴射ヘッド５５１も回転中心軸Ａ４を中心に旋回する。

噴射ヘッド５５１について、図８を用いて説明する。図８は噴射ヘッドの内部構造の概略図である。噴射ヘッド５５１は、ヘッド本体５６１を有し、ヘッド本体５６１の上部に２つの流体導入部５６２、５７１が立設されている。これらのうち流体導入部５６２は、外部の窒素ガス供給源５３１から圧送されてくる窒素ガスと、ＤＩＷ供給源５１１から圧送されてくるＤＩＷとを取り込む機能を有している。より詳しくは、流体導入部５６２に対して、外部の窒素ガス供給源５３１と接続する配管５３２が接続されるとともに、外部のＤＩＷ供給源５１１と接続する配管５１２が接続されている。一方、流体導入部５７１は外部の窒素ガス供給源５３１から圧送されてくる窒素ガスを取り込む機能のみを有している。

また、流体導入部５６２の内部には、２本の供給路５６３、５６４が上下方向に延設さ
れており、各供給路５６３、５６４の下方端が噴射ヘッド５５１の下面（基板表面Ｗｆと対向する面）で基板Ｗの略中央に向けて開口し、それぞれＤＩＷ吐出口５６５およびガス吐出口５６６として機能する。また、各供給路５６３、５６４の上方端はそれぞれ配管５１２、５３２に連通されている。このため、制御ユニット９７が開閉弁５１３に動作指令し、開閉弁５１３を開成すると、ＤＩＷがＤＩＷ供給源５１１から噴射ヘッド５５１へ供給され、ＤＩＷ吐出口５６５からＤＩＷが吐出される。また、制御ユニット９７がマスフローコントローラ５３５に動作指令することで窒素ガスの流量が設定されると、設定値に応じて窒素ガス供給源５３１から窒素ガスが噴射ヘッド５５１へ供給され、ガス吐出口５６６から窒素ガスが吐出される。

噴射ヘッド５５１に設けられた、もう一方の流体導入部５７１は、供給路５７２を有し、窒素ガス供給源５３１と接続されマスフローコントローラ５３６を介挿してなる配管５３３が接続されている。制御ユニット９７がマスフローコントローラ５３６に動作指令することで窒素ガスの流量が設定されると、設定値に応じて窒素ガス供給源５３１から窒素ガスが、供給路５７２を介して、噴射ヘッド５５１の内部に形成されたバッファ空間５７４に案内される。さらに、ヘッド本体５６１の側面外周部には、バッファ空間５７４に連通され、略水平方向に延びるスリット状のガス噴射口５７３が設けられている。

窒素ガスは、バッファ空間５７４に送り込まれた後、ガス噴射口５７３を通って外部に向け噴射される。このとき、窒素ガスは略水平方向に延びるスリット状のガス噴射口５７３を通して押し出されるため、噴射された窒素ガスの広がりは、上下方向にはその範囲が規制される一方、水平方向（周方向）にはほぼ等方的となる。つまり、ガス噴射口５７３から窒素ガスが噴射されることにより、基板Ｗの上部には、その略中央部から周縁部に向かう薄層状の気流が形成される。特にこの実施形態では、圧送されてきた窒素ガスをいったんバッファ空間５７４に案内し、そこからガス噴射口５７３を通して噴射しているので、周方向において均一な噴射量が得られる。また、加圧された窒素ガスが小さなギャップを通って噴出されることにより流速が速くなり、窒素ガスは周囲に向けて勢いよく噴射される。その結果、噴射ヘッド５５１の周囲から窒素ガス流が噴射され、基板表面Ｗｆに向け落下してくるゴミやミスト等および外部雰囲気を基板表面Ｗｆから遮断する。

このように構成された噴射ヘッド５５１は、上下駆動部５５５や旋回駆動部５５６により、基板保持部１１に保持される基板Ｗの基板表面Ｗｆに対して、所定の間隔（例えば２〜１０ｍｍ程度）に位置する対向位置と、基板表面Ｗｆから離間した離間位置との間で位置決めされる。

図７に戻る。次に、第１液体吐出手段について説明する。第１液体吐出手段は、基板裏面Ｗｂに第１液体を吐出する裏面吐出部４３と、裏面吐出部４３に第１液体を供給する第１液体供給ユニット４１を有する。

裏面吐出部４３は、基板裏面Ｗｂへ第１液体または乾燥気体としての窒素ガスを吐出する管路であり、基板保持部１１の内部に設けられ、外管４３１と内管４３２の二重管構造を有する。より詳しくは、基板保持部１１のスピンベース１１３の上面から中心軸１１７を通って下側空間９０６に至る連通空間の内部に外管４３１が挿通されるとともに、外管４３１に内管４３２が挿通されることで、二重管構造を形成する。

外管４３１および内管４３２の上方端部は、スピンベース１１３における基板裏面Ｗｂとの対向面に開口しており、それぞれ外管吐出口４３３および内管吐出口４３４を形成する。

外管４３１の下方端部は、乾燥気体供給ユニット５３の配管５３４と管路接続する。制御ユニット９７がマスフローコントローラ５３７に動作指令することで窒素ガスの流量が設定されると、設定値に応じて窒素ガス供給源５３１から窒素ガスが、配管５３４を介して外管４３２に供給され、外管吐出口４３３から基板裏面Ｗｂに向けて窒素ガスが吐出される。内管４３２の下方端部は、後述する第１液体供給ユニット４１の配管４１２と管路接続する。

第１液体供給ユニット４１は、ＤＩＷを貯留するタンク等から構成されるＤＩＷ供給源４１１と、裏面吐出部４３の内管４３２と管路接続する配管４１２と、配管４１２に介挿されて設けられ、開閉により配管４１２の連通を制御する開閉弁４１４と、配管４１２に介挿されて設けられ、開閉弁４１４とＤＩＷ供給源４１１の間に位置し、ＤＩＷ供給源４１１から供給されるＤＩＷに窒素ガスを溶解させるガス濃度調整機構４１３を有する。

ガス濃度調整機構４１３は、ＤＩＷ供給源４１１から供給されるＤＩＷに窒素ガスを溶解させてＤＩＷ中のガス濃度を飽和レベル程度にまで高め、これによってガスリッチなＤＩＷを作成する機能を有している。具体的な構成としては例えば特開２００４−７９９９０号公報に記載されたものを用いることができる。このようにＤＩＷでの溶存ガス濃度を増大させると、ＤＩＷへの超音波の印加によって気泡の発生と消滅、つまりキャビテーションが促進され、優れた洗浄効果が得られる。そこで、本実施形態では、上記洗浄効果を得るためにガスリッチなＤＩＷ（以下「第１液体」という）を作成する。ここで、第１液体は、ガス濃度を高めていないＤＩＷよりもキャビテーションを促進することができるため、「キャビテーション促進液」ともいえる。

なお、本実施形態におけるガス濃度調整機構４１３は、ＤＩＷに気体として窒素ガスを溶解させるが、本発明の実施に関してはこれに限られず、キャビテーションが促進されるのであれば、炭酸ガス、水素ガス、酸素ガス、オゾンガスまたは空気といった他の気体であっても用いることができる。しかしながら、窒素ガスは、基板Ｗや、基板Ｗに形成されたパターンに対して腐食性等もなく不活性であり、かつ比較的安価であるため、より好ましくはＤＩＷに溶解させる気体として、窒素ガスを用いる。

開閉弁４１４は、制御ユニット９７と電気的に接続し、常時閉成されている。制御ユニット９７が動作指令を行うことで、開閉弁４１４の開閉が制御される。制御ユニット９７の動作指令により、開閉弁４１４が開成すると、ガス濃度調整機構４１３から圧送される第１液体が、配管４１２を介して裏面吐出部４３の内管４３２に供給され、内管吐出口４３３から基板裏面Ｗｂに向けて第１液体が吐出される。

第１実施形態では、後述するように基板Ｗを基板回転機構１２１により回転させた状態で第１液体の吐出を行う。これによって、基板裏面Ｗｂに吐出された第１液体は遠心力により基板Ｗの周縁部に広がり、第１液体による液膜Ｌｂ（図１４参照）が形成される。

すなわち、第１実施形態では、第１液体吐出手段４が、本発明における基板の他方主面（基板裏面Ｗｂ）に第１液体（キャビテーション促進液）を吐出する「第１液体吐出手段」を構成する。また、スピンベース１１３、基板保持部材１１５、中心軸１１７、および基板回転機構１２１が、本発明における「液膜形成手段」を構成する。

なお、第１液体供給ユニット４１は、基板処理装置９の内部に設けられていても、外部に設けられていてもよい。

次に、第２液体吐出手段３について説明する。図９は、第２液体吐出手段３の構成を説明する図である。第２液体吐出手段３は、第２液体に超音波を印加する超音波印加ユニット３３と、基板表面Ｗｂに超音波を印加した第２液体を吐出する第２液体吐出ユニット３５と、第２液体吐出ユニット３５に第２液体を供給する第２液体供給ユニット３１とを有する。

第２液体供給ユニット３１は、ＤＩＷを貯留するタンク等から構成されるＤＩＷ供給源３１１と、後述する第２液体吐出ユニット３５の導入部３５３と管路接続する配管３１２と、配管３１２に介挿されて設けられ、開閉により配管３１２の連通を制御する開閉弁３１４と、配管３１２に介挿されて設けられ、開閉弁３１４とＤＩＷ供給源３１１の間に位置し、ＤＩＷ供給源３１１から供給されるＤＩＷを脱気する脱ガス機構３１３を有する。

脱ガス機構３１３は、ＤＩＷ供給源３１１から送られるＤＩＷから溶存ガスを取り去り、ＤＩＷ中の溶存ガス濃度を低下させる、脱ガス処理を実行する機構である。ＤＩＷ中の溶存ガス濃度が低下すると、ＤＩＷ中でのキャビテーションの発生率が低下し、後述するキャビテーション強度が低下する。なお、ここでは、ＤＩＷに対して脱ガス処理を施してキャビテーション強度を低下させた液体を「第２液体」と称し、その技術的意義については後述する。ここで、第２液体は、脱ガス処理を施していないＤＩＷよりもキャビテーションを抑制することができるため、「キャビテーション抑制液」ともいえる。

開閉弁３１４は、制御ユニット９７と電気的に接続し、常時閉成されている。制御ユニット９７が動作指令を行うことで、開閉弁３１４の開閉が制御される。制御ユニット９７の動作指令により、開閉弁３１４が開成すると、脱ガス機構３１３から圧送される第２液が、配管３１２を介して第２液体吐出ユニット３５の導入部３５３に供給され、後述する振動子３３３により超音波を印加された後、後述する吐出口３５２から基板表面Ｗｆに吐出される。

超音波印加ユニット３３は、第２液体に超音波を印加するユニットであり、高周波発振回路３３１と、配線３３２と、振動子３３３とを有する。高周波発振回路３３１は、制御ユニット９７と電気的に接続し、制御ユニット９７からの制御信号にもとづいて高周波信号を生成する回路である。配線３３２は、当該高周波信号を振動子３３３に入力する公知の電線であり、例えば同軸ケーブルが用いられる。振動子３３３は、後述するノズル３５０に内蔵され、当該高周波信号が配線３３２から入力されると、当該高周波信号にもとづいて振動し、超音波を発生させる。振動子３３３の構造の詳細については、後述する。

第２液体吐出ユニット３５は、超音波が印加された第２液体（以下「超音波印加液」と記載する）を基板表面Ｗｆに吐出するユニットである。第２液体吐出ユニット３５は、超音波印加液を吐出するノズル３５０と、ノズル３５０を支持するアーム３５８と、ノズル３５０を移動させる旋回上下軸３５５と、上側ベース部材９０２に固設され、旋回上下軸３５５を支持するベース部材３５４と、旋回上下軸３５５を上下に移動させる上下駆動部３５７と、旋回上下軸３５５を回転中心軸Ａ３を中心に回転移動させる旋回駆動部３５６とを有する。

ノズル３５０は、ノズル本体３５１と、配管３１２に管路接続され、ノズル本体３５１にキャビテーション抑制液としての第２液体を導入する導入部３５３と、ノズル本体３５１の先端に設けられ、第２液体に超音波を印加して得られる超音波印加液を吐出する吐出口３５２とを有する。また、上記のように、超音波印加ユニット３３における振動子３３３は、ノズル３５０の内部に設けられる。

ベース部材３５４は、上側ベース部材９０２に固設され、その下方に旋回上下軸３５５を上下および回転自在に支持する。なお、ベース部材３５４は、旋回上下軸３５５と、上下駆動部３５７および旋回駆動部３５６とを接続するために、中空の略円筒形状に構成される。旋回上下軸３５５の下面にはアーム３５８の一端が結合されており、アーム３５８の他端にノズル３５０が取り付けられている。

旋回上下軸３５５はベース部材３５４の中を通して、モーターおよびボールネジ等の公知の駆動機構で構成された上下駆動部３５７と、モーターおよびギア等の公知の駆動機構で構成された旋回駆動部３５６とに接続されている。

上下駆動部３５７および旋回駆動部３５６は制御ユニット９７と電気的に接続されている。また、上下駆動部３５７および旋回駆動部３５６は上側空間９０５に配設される。

制御ユニット９７が上下駆動部３５７に動作指令を行い、上下駆動部３５７を駆動すると、旋回上下軸３５５が上下に移動し、それに伴ってアーム３５８に取り付けられているノズル３５０も上下に移動する。また、制御ユニット９７が旋回駆動部３５６に動作指令を行い、旋回駆動部３５６を駆動すると、旋回上下軸３５５が回転中心軸Ａ３を中心に回転し、アーム３５８を旋回することで、アーム３５８に取り付けられたノズル３５０も回転中心軸Ａ３を中心に旋回する。ノズル３５０の旋回動作の詳細については、後述する。

ここで、図１０を用いて、ノズル３５０の構成を詳細に説明する。図１０は、ノズル３５０の構成を示す部分切欠断面図である。ノズル３５０は、図示を省略する方向調整部を介してアーム３５８の先端部に取り付けられる。方向調整部は、モーターおよびギア等の公知の駆動機構で構成され、当該方向調整部により、ノズル３５０から吐出される超音波印加液の基板Ｗへの入射角度（図１０中の符号θ）を調整可能となっている。

ノズル３５０は、超音波印加液を吐出するための吐出口３５２が先端に形成された円錐状のノズル本体３５１を備えている。このノズル本体３５１の側面には、超音波を印加するための第２液体をノズル本体３５１の内部に導入するための導入部３５３が設けられている。

この導入部３５３は図９に示すように配管３１２を介してＤＩＷ供給源３１１と接続されている。開閉弁３１４が制御ユニット９７の動作指令により開成されると、ノズル３５０は、ＤＩＷ供給源３１１から脱ガス機構３１３を通って脱気されたＤＩＷ（すなわち、第２液体）の供給を受け、ノズル本体３５１を介して吐出口３５２から第２液体を吐出する。

また、制御ユニット９７が超音波印加ユニット３３に動作指令を行い、振動子３３３が作動すると、第２液体に超音波を印加した超音波印加液が吐出口３５２から吐出される。一方、制御ユニット９７の動作指令により振動子３３３の作動を停止すると、超音波を印加されていない第２液体がそのまま吐出口３５２から吐出される。

ここで、振動子３３３の構造について詳説する。本実施形態では、振動子３３３は、ＰＺＴ（ジルコン酸鉛チタン）などの圧電素子により構成される。振動子３３３は、吐出口３５２側の振動面３３４を曲率半径Ｒの凹状に仕上げた凹面球型振動子である。図９の高周波発振回路３３１からの高周波信号を受けて振動子３３３が振動すると、ノズル本体３５１内で第２液体に対して超音波が付加されて超音波印加液が生成される。また、振動面３３４が凹球面型であるため、当該凹球面の中心にあたる点Ｐｗに超音波が収束する。本実施形態では、当該点Ｐｗが吐出口３５２の外側近傍に位置するように振動面３３４が設計されており、超音波は吐出口３５２の外側で収束する。この点Ｐｗが本発明の「収束点」に相当する。

ここで、ノズル３５０の旋回動作について、図１１を用いて説明する。図１１は、ノズル３５０、アーム３５８、旋回上下軸３５５および基板Ｗの位置を概略的に示す処理ユニット９１内部の概略平面図である。旋回上下軸３５５およびアーム３５８により、ノズル３５０は、基板Ｗの回転中心軸Ａ１の上方における位置Ｐ１（以下、「中心位置Ｐ１」と記載）と、基板Ｗの側方であって、カップ１３０（図５参照）の周方向外側である退避位置Ｐ４との間を往復移動することができる。

ノズル３５０は、旋回上下軸３５５における回転中心軸Ａ３を中心に旋回するため、ノズル３５０を中心位置Ｐ１から基板Ｗの周縁部に向かう径方向に移動させると、図１１に示す経路Ｔ１に沿って、基板Ｗの上方を位置Ｐ２、位置Ｐ３の順に通過する。ここで、位置Ｐ３は、基板Ｗの周縁部の上方であり、以下、「周縁位置Ｐ３」と記載する。また、位置Ｐ２は、中心位置Ｐ１と周縁位置Ｐ３の間であって、経路Ｔ１上における基板表面Ｗｆの任意の位置であり、以下「任意位置Ｐ２」と記載する。

なお、中心位置Ｐ１は、基板Ｗの回転中心軸Ａ１の直上にある必要はなく、上記したノズル３５０の吐出口３５２の外側近傍における点Ｐｗが、基板表面Ｗｆにおける回転中心軸Ａ１に位置するようにノズル３５０が配置された位置を、中心位置Ｐ１と表現する。

ここで、本実施形態では、制御ユニット９７の動作指令により図９に示した上下駆動部３５７がノズル３５０のＺ軸方向の位置を調整して、基板表面Ｗｆに点Ｐｗを位置させる。また、ＸＹ方向における点Ｐｗの位置は、上記のように旋回駆動部３５６および基板回転機構１２１の駆動により調整される。したがって、本実施形態では、上下駆動部３５７、旋回駆動部３５６および基板回転機構１２１が、本発明における収束点の位置を調整する「位置調整部」を構成する。

同様に、周辺位置Ｐ３も、基板Ｗの周縁部の直上にある必要はなく、点Ｐｗが、基板Ｗの周縁部に位置するようにノズル３５０が配置された位置を、周辺位置Ｐ３と表現する。

次に、制御ユニット９７の構成について図１２を用いて説明する。図１２は制御ユニット９７の構成を示す模式図である。制御ユニット９７は、基板処理装置９の各部と電気的に接続しており、各部の動作を制御する。制御ユニット９７は、演算処理部９７３やメモリ９７５を有するコンピュータにより構成されている。演算処理部９７３としては、各種演算処理を行うＣＰＵを用いる。また、メモリ９７５は、基本プログラムを記憶する読み出し専用のメモリであるＲＯＭ、各種情報を記憶する読み書き自在のメモリであるＲＡＭおよび制御用ソフトウェアやデータなどを記憶しておく磁気ディスクを備える。磁気ディスクには、基板Ｗに応じた基板処理条件が、基板処理プログラム９７７（レシピとも呼ばれる）として予め格納されおり、ＣＰＵがその内容をＲＡＭに読み出し、ＲＡＭに読み出された基板処理プログラムの内容に従ってＣＰＵが基板処理装置９の各部を制御する。なお、制御ユニット９７には基板処理プログラム９７７の作成・変更や、複数の基板処理プログラム９７７の中から所望のものを選択するために用いる操作部９７１（図１参照）が接続されている。

上記の説明において、制御ユニット９７が、本発明における「制御部」に相当する。

＜１−３．基板処理の工程＞
次に、上記のように構成された基板処理装置９における基板処理動作について説明する。ここで、基板Ｗ上には、凹凸のパターンが前工程により形成されている。パターンは、凸部および凹部を備えている。本実施形態において、凸部は、１００〜２００ｎｍの範囲の高さであり、１０〜２０ｎｍの範囲の幅である。また、隣接する凸部間の距離（凹部の幅）は、１０〜１０００ｎｍの範囲である。また、基板表面Ｗｆおよび基板裏面Ｗｂには、上記のパターンの形成の際に生じたパーティクル等が付着している。

なお、本実施形態では上記のようなスケールのパターンが形成された基板Ｗを用いるが、本発明の実施に関してはこれに限られず、上記の範囲に含まれないスケールのパターンを用いてもよいし、表面に凹凸のパターンが形成されていない基板Ｗに対して後述の基板処理動作を行ってもよい。

以下、図１３を参照して基板処理の工程を説明する。図１３は本実施形態における基板処理装置９の全体の動作を示すフローチャートである。

まず、所定の基板Ｗに応じた基板処理プログラムが操作部９７１で選択され、実行指示される。その後、基板Ｗを処理ユニット９１に搬入する準備として、制御ユニット９７が各部に動作指令を行い、以下の動作をさせる。

準備動作として、まず基板保持部１１においてスピンベース１１３の回転を停止させ、スピンベース１１３を基板Ｗの受け渡しに適した位置へ位置決めする。また、排液捕集部１３において、カップ１３０をホームポジションに位置決めする。スピンベース１１３が基板Ｗの受け渡しに適した位置に位置決めされた後、基板保持部材１１５を開状態とする。

また、ノズル２３１、ノズル３５０をそれぞれ退避位置（各部がカップ１３０の周方向外側に外れている位置）に移動させる。また、噴射ヘッド５５１を離間位置に移動させる。さらに、開閉弁２１５、開閉弁３１４、開閉弁４１４、および開閉弁５１３を閉成する。また、マスフローコントローラ５３５、マスフローコントローラ５３６およびマスフローコントローラ５３７を流量０（ゼロ）に設定する。

基板Ｗを処理ユニット９１に搬入する準備が完了した後、未処理の基板Ｗを処理ユニット９１へ搬入する基板搬入工程（ステップＳ１０１）を行う。すなわち、インデクサロボット９３１がオープナー９４上のＦＯＵＰ９４９の所定の位置にある基板Ｗを下側のハンド９３３で取り出し、シャトル９５の下側のハンド９５１に載置する。その後、シャトル９５の下側のハンド９５１をセンターロボット９６の側に移動し、センターロボット９６がシャトル９５の下側のハンド９５１上の基板Ｗを、下側のハンド９６１で取り上げる。

その後、処理ユニット９１のシャッター９１１が開かれ、センターロボット９６が下側のハンド９６１を処理ユニット９１の中に伸ばし、基板Ｗを基板保持部１１の基板保持部材１１５の基板支持部の上に載置する。基板Ｗの処理ユニット９１への搬入が終了すると、センターロボット９６が下側のハンド９６１を縮めて処理ユニット９１内の外に出すとともに、シャッター９１１が閉じる。

未処理の基板Ｗが処理ユニット９１内に搬入され、基板保持部材１１５の基板支持部の上に載置されると、制御ユニット９７が基板保持部１１へ動作指令を行い、基板保持部材１１５を閉状態とする。

未処理の基板Ｗが基板保持部１１に保持された後、基板表面Ｗｆに対して、洗浄液であるＳＣ−１を供給する基板表面洗浄工程（ステップＳ１０２）を行う。まず、制御ユニット９７が基板保持部１１へ動作指令を行い、スピンベース１１３の回転を開始し、基板表面洗浄工程の間、回転を維持する。また、制御ユニット９７が排液捕集部１３へ動作指令を行い、カップ１３０を中捕集位置に位置決めする。なお、噴射ヘッド５５１は離間位置を維持する。

ここで、基板Ｗの回転速度は、基板表面Ｗｆに供給された洗浄液が基板表面Ｗｆの全面に拡散可能なように１００〜１０００ｒｐｍとすることが好ましい。本実施形態では、基板表面洗浄工程における基板Ｗの回転速度を２００ｒｐｍとして説明する。

次に、制御ユニット９７が洗浄液吐出手段２へ動作指令を行い、ノズル２３１を基板表面Ｗｆの中心付近上空へ位置決めする。ノズル２３１の位置決めが完了した後、制御ユニット９７が洗浄液吐出手段２へ動作指令を行い、開閉弁２１５を開成する。これにより、ＳＣ−１を、洗浄液供給源２１１から配管２１３およびノズル２３１を介して基板表面Ｗｆの中心付近に吐出する。

基板表面Ｗｆの中心付近に供給されたＳＣ−１は、基板Ｗが回転することにより生ずる遠心力により、基板Ｗの中心から基板Ｗの周縁部に向かって流動し、基板表面Ｗｆ全面に拡散する。このＳＣ−１の流動に伴って、基板表面Ｗｆに形成されたパターンの凹部にまでＳＣ−１が侵入し、基板表面Ｗｆに付着したパーティクル等を除去する。

基板表面Ｗｆの全面にＳＣ−１が拡散した後、制御ユニット９７が洗浄液吐出手段２へ動作指令を行い、開閉弁２１５を閉成する。また、制御ユニット９７が洗浄液吐出手段２へ動作指令を行い、ノズル２３１を退避位置（ノズル２３１がカップ１３０の周方向外側に外れている位置）へ位置決めする。

続いて、ＳＣ−１が付着している基板表面ＷｆにＤＩＷを供給して、ＳＣ−１を基板表面Ｗｆから除去する。ＤＩＷは、第２液体吐出手段３から供給されてもよいし、流体噴射ユニット５５から供給されてもよい。本実施形態では、後のステップＳ１０４において第２液体吐出手段３を位置決めする工程時間等を短縮できるため、ＤＩＷを第２液体吐出手段３から基板表面Ｗｆに供給する。

制御ユニット９７が第２液体吐出手段３へ動作指令を行い、ノズル３５０を基板表面Ｗｆの中心付近上空へ位置決めする。当該位置は、超音波振動の収束点Ｐｗが、基板表面Ｗｆにおける回転中心軸Ａ１（すなわち、基板表面Ｗｆと回転中心軸Ａ１が交わる基板表面Ｗｆ上の点）に位置するようにノズル３５０が配置されている中心位置Ｐ１であってもよいし、中心位置Ｐ１よりもＺ軸方向上方の位置であってもよい。ノズル３５０の位置決めが完了した後、制御ユニット９７が第２液体吐出手段３へ動作指令を行い、開閉弁３１４を開成する。これにより、ＤＩＷを、ＤＩＷ供給源３１１から配管３１２およびノズル３５０を介して基板表面Ｗｆの中心付近に吐出する。ここで、脱ガス機構３１３を動作させて、脱気したＤＩＷ（第２液体）を供給してもよいし、超音波印加ユニット３３により第２液体に超音波を印加した超音波印加液を供給してもよい。あるいは、脱ガス機構３１３および超音波印加ユニット３３のどちらも動作させずに、ＤＩＷ供給源３１１からＤＩＷをそのまま基板表面に供給してもよい。

なお、本実施形態では、パターンの凹部等に残留したＳＣ−１を超音波振動によって良好に除去するために、脱ガス機構３１３および超音波印加ユニット３３を動作させて、超音波印加液を基板表面Ｗｆに供給する。

次に、基板裏面Ｗｂに第１液体の液膜を形成する液膜形成工程（ステップＳ１０３）を実行する。まず、制御ユニット９７が排液捕集部１３へ動作指令を行い、カップ１３０を外捕集位置に位置決めする。また、流体噴射ユニット５５は離間位置を維持する。ステップＳ１０２において実行していたノズル３５０からのＤＩＷの供給は、維持してもよいし、停止してもよい。

なお、本実施形態では、基板表面Ｗｆの自然乾燥によるウォータマークの発生を防止するために、ステップＳ１０２から引き続いて、ノズル３５０から基板表面Ｗｆの中心付近への超音波印加液の供給を維持する。

液膜形成工程における基板Ｗの回転速度は、基板裏面Ｗｂに供給された第１液体が基板裏面Ｗｂの全面に拡散可能であり、かつ基板裏面Ｗｂに第１液体の液膜が形成可能なように、最適な回転速度とする必要がある。回転速度が最適な速度よりも遅いと、第１液体が全面に拡散せず、回転速度が最適な速度よりも速いと、基板裏面Ｗｂに供給された第１液体が液膜とならずに基板Ｗの周縁部方向へ即座に拡散するためである。また、基板裏面Ｗｂに供給する第１液体の流量も、当該液膜形成のために所定流量以上を供給する必要がある。

本実施形態では、第１液体の液膜を基板裏面Ｗｂに形成可能なように基板Ｗの回転速度を１００ｒｐｍ以上１０００ｒｐｍ以下の範囲とすることが好ましい。また、裏面吐出部４３から基板裏面Ｗｂへ供給される第１液体の流量を０．５Ｌ／ｍ以上とすることが好ましい。本実施形態では、液膜形成工程における基板Ｗの回転速度を２００ｒｐｍとし、第１液体の流量を１．５Ｌ／ｍとする。

制御ユニット９７が基板保持部１１に動作指令を行い、基板Ｗの回転速度を２００ｒｐｍとする。そして、制御ユニット９７が第１液体吐出手段４に動作指令を行い、開閉弁４１４を開成する。

これにより、ＤＩＷに窒素ガスを溶解させた第１液体を、第１液体供給ユニット４１から、内管４３２および内管吐出口４３４を介して基板裏面Ｗｂへ供給する。基板裏面Ｗｂの中心付近に供給された第１液体は、基板Ｗの回転による遠心力により、基板Ｗの中心付近から周縁部方向に流動し、最終的には基板Ｗの周縁部から基板Ｗ外へ飛散し、排液捕集部１３に捕集されて排液される。

図１４は、液膜形成工程における基板裏面Ｗｂの液膜の形成の様子を説明する模式図である。基板Ｗの回転により、基板裏面Ｗｂの中心付近に供給された第１液体は基板Ｗの周縁部に向かって拡散し、基板裏面Ｗｂには第１液体の液膜Ｌｂが形成される。

液膜形成工程の実行後、基板表面Ｗｆにノズル３５０から超音波印加液を供給するとともに、基板表面Ｗｆの上方をノズル３５０が経路Ｔ１（図１１参照）に沿って移動（すなわち、基板表面Ｗｆをスキャン）することで、基板裏面Ｗｂの全体を超音波洗浄する超音波洗浄工程（ステップＳ１０４）を実行する。

超音波洗浄工程が開始されると、まず、制御ユニット９７が排液捕集部１３へ動作指令を行い、カップ１３０は外捕集位置を維持する。また、流体噴射ユニット５５は離間位置を維持する。そして、基板保持部１１による基板Ｗの回転速度は、液膜形成工程（ステップＳ１０３）における２００ｒｐｍを維持し、基板裏面Ｗｂへの第１液体の供給も流量１．５Ｌ／ｍを維持する。これにより、基板裏面Ｗｂには、ステップＳ１０３から引き続き、第１液体の液膜Ｌｂの形成が維持されている。また、ノズル３５０からは、ステップＳ１０２から引き続き、超音波印加液の供給が維持されている。

次に、制御ユニット９７が第２液体吐出手段３へ動作指令を行い、方向調整部を動作させて入射角度（図１０参照）をθ１に設定する。以下、当該入射角度θ１を「処理角度θ１」と記載する。また、制御ユニット９７が第２液体吐出手段３へ動作指令を行い、上下駆動部３５７を駆動させて収束点としての点Ｐｗ（図１０参照）を回転中心軸Ａ１における基板表面Ｗｆに位置させる。すなわち、ノズル３５０を中心位置Ｐ１に位置決めする。

なお、上記のノズル３５０の中心位置Ｐ１の位置決めの際、超音波印加液の供給が一旦停止されてもよいし、維持されてもよい。本実施形態では、超音波印加液の供給を維持した状態で、ノズル３５０の中心位置Ｐ１への位置決めが実行される。また、基板表面洗浄工程（ステップＳ１０２）において既にノズル３５０が中心位置Ｐ１に位置決めされ、入射角度も処理角度θ１となっている場合には、ノズル３５０の位置および入射角度の再調整は不要であり、中心位置Ｐ１および処理角度θ１を維持するように制御ユニット９７が第２液体吐出手段３へ動作指令を行う。

ここで、基板Ｗに対するノズル３５０についての処理角度θ１の意義について説明する。図１５は、基板表面Ｗｆから超音波印加液を供給した際の、基板裏面Ｗｂに伝搬する超音波振動の大きさ（音圧）と、入射角度θとの関係を示す図である。測定では、基板表面Ｗｆから超音波出力２０Ｗの超音波印加液を流量１．５Ｌ／ｍにて供給し、基板裏面Ｗｂにハイドロフォンを配置して、当該ハイドロフォンにて音圧を測定した。音圧は、入射角度θに対して明瞭な依存性が認められる。より具体的には、入射角度θ＝８２°で音圧が極大化している。

超音波洗浄では、基板Ｗに与えられる音圧が大きいほど、より強い洗浄力が得られるため、基板裏面Ｗｂを良好に洗浄するためには、図１５のグラフから入射角度θについては７５°ないし９０°の範囲に設定するのが望ましく、８２°に設定するのがさらに好ましい。このように、角度依存性を考慮すると、方向調整部によってアーム３５８に対するノズル３５０の角度を調整して、基板表面Ｗｆに対して超音波印加液を供給する方向（入射角度θ）を調整するのが望ましい。

以上から、本実施形態では、処理角度θ１を８２°としている。しかしながら、最適な入射角度θは、ノズル３５０の形状や超音波振動出力等の各種条件により、その都度変化するとされるため、本発明の実施に関しては、処理角度θ１は８２°に限られず、図１５のように音圧が最大となる入射角度θを装置ごとに測定することにより、装置ごとに最適な処理角度θ１が選択されてよい。このため、ノズル３５０とアーム３５８の間には、どのような処理角度θ１にも対応可能なように、方向調整部が設けられる。

次に、制御ユニット９７が第２液体吐出手段３へ動作指令を行い、旋回駆動部３５６を動作させてノズル３５０を中心位置Ｐ１から経路Ｔ１に沿って周縁位置Ｐ３まで移動させる。このとき、基板表面Ｗｆに対する処理角度θ１は維持される。基板Ｗは、基板保持部１１により回転中心軸Ａ１を中心に回転されている状態であるため、ノズル３５０が中心位置Ｐ１から経路Ｔ１に沿って周縁位置Ｐ３まで移動することにより、ノズル３５０は基板表面Ｗｆの全面に対して、点Ｐｗを位置させることができる。すなわち、旋回駆動部３５６によるノズル３５０の旋回動作と、基板保持部１１による基板Ｗの回転動作により、ノズル３５０は基板表面Ｗｆの全面をスキャンできる。

上記のように、ノズル３５０が基板表面Ｗｆの全面に対して順次、点Ｐｗを位置させて、基板表面Ｗｆに超音波印加液を供給することで、基板表面Ｗｆから基板Ｗを介して基板裏面Ｗｂおよび基板裏面Ｗｂに形成された液膜Ｌｂへ、超音波印加液から超音波振動が伝播する。当該超音波振動は、収束点である点Ｐｗにおいて最も強く、点Ｐｗから遠ざかるに従って減衰する。

基板裏面Ｗｂでは、点Ｐｗが位置する基板表面Ｗｆの丁度裏側の位置において、超音波振動が最も強く伝播し、当該裏側の位置から遠ざかるに従って超音波振動は減衰する。超音波振動が基板裏面Ｗｂに伝播すると、基板裏面Ｗｂから次に液膜Ｌｂへ超音波振動が伝播する。

液膜Ｌｂに超音波が印加されると、液中に溶存した窒素ガスによりキャビテーションが生じ、キャビテーションによるエネルギーで基板裏面Ｗｂに付着したパーティクル等が基板裏面Ｗｂから脱離される。脱離したパーティクル等は、液膜Ｌｂに混入し、基板Ｗの回転とともに基板Ｗの周縁部方向へ運ばれて、最終的には基板Ｗの周縁部から基板Ｗ外へ液膜Ｌｂを構成する第１液体とともに飛散し、排液捕集部１３に捕集されることで、基板裏面Ｗｂから除去される。これにより、基板裏面Ｗｂの洗浄がなされる。

さらに、液膜Ｌｂを構成する第１液体は、ガス濃度調整機構４１３によって液中の窒素ガス濃度が飽和レベル程度にまで高められているため、超音波の印加によって生じるキャビテーションのキャビテーション強度が、窒素ガス濃度を飽和レベル程度にまで高めていないＤＩＷと比べて強くなる。これにより、より強いエネルギーを基板裏面Ｗｂに付着したパーティクル等に与えることができ、基板裏面Ｗｂへの付着力の強い、小粒のパーティクル等も良好に除去することができる。

また、キャビテーション強度は、印加される超音波振動が大きいほど強くなる。よって、基板裏面Ｗｂでは、点Ｐｗが位置する基板表面Ｗｆの丁度裏側の位置において、超音波振動が最も強く伝播するため、当該裏側の位置が、もっとも良好にパーティクル等を除去できる位置となる。本実施形態では、旋回駆動部３５６によるノズル３５０の旋回動作と、基板保持部１１による基板Ｗの回転動作により、ノズル３５０は基板表面Ｗｆの全面をスキャンでき、ノズル３５０は基板表面Ｗｆの全面に対して、点Ｐｗを位置させることができるため、基板裏面Ｗｂの全面について、良好にパーティクル等を除去することができる。

本実施形態では、超音波印加液を基板表面Ｗｆから供給しているため、基板表面Ｗｆに形成されたパターンにダメージを与える可能性がある。しかしながら、基板表面Ｗｆに供給される第２液体は、上述のように脱ガス機構３１３によって、ＤＩＷ中の溶存ガス濃度が低められているため、超音波の印加によって生じるキャビテーションのキャビテーション強度が、脱ガス処理を実行されていないＤＩＷと比べて弱くなる。これにより、より弱いエネルギーが基板表面Ｗｆに形成されたパターンに与えられることになり、脱ガス処理を実行しない場合と比べて、キャビテーションのエネルギーに起因するパターンの倒壊を抑制することができる。

ここで、「キャビテーション強度」とは、超音波により液中で発生するキャビテーションにより基板Ｗに作用する単位面積当たりの応力を意味しており、このキャビテーション強度は、キャビテーション係数αおよび気泡崩壊エネルギーＵによって決まる。すなわち、キャビテーション係数は（式１）で求められ、キャビテーション係数αが小さいほど、キャビテーション強度は大きくなる。

α＝（Ｐｅ−Ｐｖ）／（ρＶ^２／２） … （式１）
ここで、Ｐｅは雰囲気圧、Ｐｖは蒸気圧、ρは密度、Ｖは流速である。

また、気泡崩壊エネルギーＵは（式２）で求められ、気泡崩壊エネルギーＵが大きいほどキャビテーション強度は大きくなる。

Ｕ＝４πｒ^２σ＝１６πσ^３／（Ｐｅ−Ｐｖ）^２ … （式２）
ここで、ｒは崩壊前の気泡半径、σは表面張力である。

本実施形態において、キャビテーション促進液としての機能を有する第１液体は、溶存窒素ガス濃度を飽和レベルまで高められることで、蒸気圧Ｐｖが増加し、キャビテーション係数αが小さくなる一方で、気泡崩壊エネルギーＵが大きくなり、第１液体のキャビテーション強度は大きくなっている。その結果、基板裏面Ｗｂや液膜Ｌｂに基板表面Ｗｆから超音波振動が伝搬した際に、より強い応力をパーティクル等に作用させてパーティクル等を基板Ｗから脱離することが可能であり、より良好なパーティクル等の除去が実行できる。

また、本実施形態において、キャビテーション抑制液としての機能を有する第２液体は、脱ガス処理によって溶存ガス濃度を低く抑えられているため、蒸気圧Ｐｖが大幅に低下している。そのため、キャビテーション係数αは大きくなる一方で、気泡崩壊エネルギーＵは小さくなり、第２液体のキャビテーション強度は小さくなっている。その結果、上記の基板裏面Ｗｂの洗浄時に基板表面Ｗｆにも超音波は伝わるものの、キャビテーション強度が低く抑えられることで、パターンに作用する応力も低く抑えられ、超音波の印加に起因する基板表面Ｗｆのパターン損壊を効果的に抑制することができる。

ここで、図１６ないし図１８を用いて、基板表面Ｗｆおよび基板裏面Ｗｂにおける超音波振動の伝播について説明する。

図１６は、超音波洗浄工程（ステップＳ１０４）において、ノズル３５０が中心位置Ｐ１に位置する様子を示す模式図であり、基板表面Ｗｆに形成されたパターン７１の拡大図も併せて示している。図１７、図１８は、同じく超音波洗浄工程において、ノズル３５０がそれぞれ任意位置Ｐ２、周縁位置Ｐ３に位置する様子を示す模式図である。

図１６に示すように、超音波洗浄工程が開始されると、基板裏面Ｗｂには第１液体８１の液膜Ｌｂが形成された状態で、中心位置Ｐ１に位置決めされたノズル３５０から超音波印加液８２が基板表面Ｗｆに供給される。このとき、超音波印加液８２がノズル３５０から直接着弾する基板表面Ｗｆの一部領域を、「直接着弾領域ＦＥ」と表現する。中心位置Ｐ１において、超音波振動の収束点Ｐｗは直接着弾領域ＦＥ内に位置するため、当該領域が最も強く超音波振動が伝えられる領域であり、直接着弾領域ＦＥから遠ざかるに従って超音波振動は減衰する。

また、直接着弾領域ＦＥの丁度裏側における基板裏面Ｗｂの一部領域を、「直接伝播領域ＢＥ」と表現する。基板裏面Ｗｂにおいては、点Ｐｗが位置する直接着弾領域ＦＥの丁度裏側の領域である直接伝播領域ＢＥにて、超音波振動が最も強く伝播し、直接伝播領域ＢＥから遠ざかるに従って超音波振動は減衰する。

なお、超音波振動は、基板Ｗを介して基板表面Ｗｆから基板裏面Ｗｂへ伝播する際に、基板Ｗの厚みに応じて直接着弾領域ＦＥから放射状に広がって伝播するため、直接伝播領域ＢＥは直接着弾領域ＦＥよりも広い領域となりえる。

この直接伝播領域ＢＥにおいて、基板裏面Ｗｂの洗浄がより良好に実行される。また、超音波印加液は、第２液体に超音波を印加した液体であり、上記のようにキャビテーション強度が低く抑えられているため、基板表面Ｗｆに形成されたパターン７１の倒壊も抑制される。

次に、図１７に示すように、制御ユニット９７が第２液体吐出手段３へ動作指令を行い、旋回駆動部３５６を動作させてノズル３５０を中心位置Ｐ１から経路Ｔ１に沿って任意位置Ｐ２まで移動させる。基板保持部１１による基板Ｗの回転は、液膜形成工程（ステップＳ１０３）から維持されているため、ノズル３５０は、任意位置Ｐ２において超音波印加液を供給すると、基板表面Ｗｆにおける直接着弾領域ＦＥは図１７に示すように基板Ｗの回転に伴って回転中心軸Ａ１を中心とする円状の軌跡を描く。同様に、直接伝播領域ＢＥも、基板裏面Ｗｂにおいて回転中心軸Ａ１を中心とする円状の軌跡を描く。

さらに旋回駆動部３５６を動作させてノズル３５０を任意位置Ｐ２から経路Ｔ１に沿って周縁位置Ｐ３まで移動させると、図１８に示すように、直接着弾領域ＦＥが基板Ｗの周縁部に沿った軌跡を描く。同様に、直接伝播領域ＢＥも、基板Ｗの周縁部に沿った軌跡を描く。図１８では、直接着弾領域ＦＥと直接伝播領域ＢＥは別々の位置に示しているが、洗浄対象となる基板Ｗの周縁部が図１８のような角型でなく、半円状に形成されているような場合には、周縁部に近づくにつれて、直接着弾領域ＦＥと直接伝播領域ＢＥが近づき、端部において両領域の別がなくなることもありえる。すなわち、周縁部の最端部では、直接着弾領域ＦＥのみが存在する状態となりえる。

なお、基板Ｗに対するノズル３５０の経路Ｔ１に沿った中心位置Ｐ１から周縁位置Ｐ３までの移動は、往路のみ実行されても良いし、経路Ｔ１に沿って中心位置Ｐ１と周縁位置Ｐ３間を複数回往復される間、超音波印加液の供給が維持されても良い。あるいは、基板表面Ｗｆの全面をスキャンしない構成としてもよい。すなわち、中心位置Ｐ１から経路Ｔ１に沿って任意位置Ｐ２まで移動させた後、周縁位置Ｐ３まで移動させずに中心位置Ｐ１へ戻すように移動させても良い。また、基板Ｗに対するノズル３５０の移動速度や、それぞれの直接着弾領域ＦＥに対する超音波印加液の供給時間は均一でなくてもよく、基板裏面Ｗｂの所定領域を重点的に洗浄したい場合には、当該所定領域に対応する任意位置Ｐ２に長くノズル３５０が留まるように構成してもよい。これらのスキャン条件は、基板裏面Ｗｂに要求されるパーティクル等の除去率等に応じて、適宜設定されて良い。

以上の超音波洗浄工程により、基板裏面Ｗｂにおけるパーティクル等の除去が完了すると、次に、基板表面Ｗｆおよび基板裏面Ｗｂに付着したＤＩＷをリンス液により除去した後、基板Ｗを乾燥するリンス・乾燥工程（ステップＳ１０５）が実行される。

リンス・乾燥工程が開始されると、まず制御ユニット９７が各部に動作指令を行い、以下の動作を行う。はじめに、第２液体吐出手段３のノズル３５０における振動子３３３の振動が停止され、第２液体への超音波の印加が停止される。次に、第２液体吐出手段３の開閉弁３１４および第１液体吐出手段４の開閉弁４１４がそれぞれ閉成され、基板表面Ｗｆおよび基板裏面Ｗｂへの第１液体および第２液体の吐出がそれぞれ停止される。続いて、ノズル３５０が退避位置Ｐ４に位置決めされる。基板保持部１１による基板Ｗの回転は維持される。

次に、制御ユニット９７が流体噴射ユニット５５へ動作指令を行い、噴射ヘッド５５１を基板表面Ｗｆに対する対向位置に位置決めする。続いて、制御ユニット９７がリンス液供給ユニット５１へ動作指令を行い、開閉弁５１３を開成して、ＤＩＷ供給源５１１から配管５１２を介して、リンス液としてのＤＩＷをＤＩＷ吐出口５６５から基板表面Ｗｆへ供給する。また、制御ユニット９７が乾燥気体供給ユニット５３に動作指令を行い、マスフローコントローラ５３６を所定流量に設定することで、窒素ガスをバッファ空間５７４に供給し、ヘッド本体５６１の周囲に設けられたガス噴射口５７３から窒素ガスの噴射を開始する。

ガス噴射口５７３から供給される窒素ガスの流速は速く、しかも上下方向の噴射方向が絞られているため、基板Ｗの上部において中央部から周囲に向かって放射状に流れる窒素ガスのカーテンを形成する。当該カーテンは、基板表面Ｗｆ付近の雰囲気と外部雰囲気とを遮断する効果を有し、外部雰囲気からの汚染物質の付着を防止しながら、基板表面Ｗｆのリンスを実行できる。

基板表面Ｗｆのリンスが完了すると、制御ユニット９７の動作指令により、開閉弁５１３を閉成して、基板表面Ｗｆへのリンス液としてのＤＩＷの供給を停止する。続いて、マスフローコントローラ５３５およびマスフローコントローラ５３７においてそれぞれ所定流量を設定することで、ガス吐出口５６６および外管吐出口４３３から、基板表面Ｗｆおよび基板裏面Ｗｂへ、窒素ガスをそれぞれ供給する。

また、ガス噴射口５７３からの窒素ガスの噴射は維持され、ガス噴射口５７３からの流速の速い窒素ガスのカーテン形成は維持される。一方、ガス吐出口５６６から供給される窒素ガスの流速はこれより遅く。かつ基板表面Ｗｆに向けて強く吹き付ける流れとならないようにマスフローコントローラ５３５によって流量が制限される。このため、ガス吐出口５６６から供給される窒素ガスは、ガス噴射口５７３から噴射されるカーテン状のガス層と基板表面Ｗｆとに囲まれる空間に残存する空気をパージし、当該空間を窒素雰囲気に保つように作用する。ここでは、ガス噴射口５７３から供給される窒素ガスを「カーテン用ガス」と称し、ガス吐出口５６６から吐出される窒素ガスを「パージ用ガス」と称する。

このように基板Ｗの上方に窒素ガスのカーテンを形成するとともに、基板表面Ｗｆを窒素雰囲気に保った状態で、制御ユニット９７が基板保持部１１に動作指令を行い、基板Ｗの回転数を上げる。本実施形態では、当該回転数は８００ｒｐｍである。基板Ｗを高速回転させることで、基板表面Ｗｆおよび基板裏面Ｗｂに付着したＤＩＷを振り切り、基板Ｗを乾燥させる。乾燥処理の実行中においては、カーテン用ガスおよびパージ用ガスを供給し続けることによって、乾燥した基板表面Ｗｆへのミスト等の付着や酸化が防止される。

基板Ｗの乾燥が完了すると、最後に、基板Ｗを処理ユニット９１から搬出する基板搬出工程（ステップＳ１０６）が実行される。基板搬出工程が開始すると、まず制御ユニット９７が基板保持部１１に動作指令を行い、基板Ｗの回転を停止する。また、制御ユニット９７が乾燥気体供給ユニット５３に動作指令を行い、マスフローコントローラ５３５、マスフローコントローラ５３６を順次、流量０に設定することで、パージ用ガスおよびカーテン用ガスの供給を順次停止する。そして、制御ユニット９７が流体噴射ユニット５５に動作指令を行い、ヘッド本体５６１を離間位置に位置決めする。

さらに、制御ユニット９７が排液捕集部１３へ動作指令を行い、カップ１３０をホームポジションに位置決めする。基板Ｗの回転が停止した後、制御ユニット９７が基板保持部１１へ動作指令を行い、スピンベース１１３を基板Ｗの受け渡しに適した位置へ位置決めする。基板保持部１１を基板Ｗの受け渡しに適した位置に位置決めした後、制御ユニット９７が基板保持部１１へ動作指令を行い、基板保持部材１１５を開状態として基板Ｗを基板支持部の上に載置する。

その後、シャッター９１１を開放し、センターロボット９６が上側のハンド９６１を処理ユニット９１の中に伸ばし、基板Ｗを処理ユニット９１の外に搬出し、シャトル９５の上側のハンド９５１に移載する。その後、シャトル９５は上側のハンド９５１をインデクサユニット９３の側に移動する。

そして、インデクサロボット９３１が上側のハンド９３３でシャトル９５の上側のハンド９５１に保持されている基板Ｗを取り出し、ＦＯＵＰ９４９の所定の位置に搬入し、一連の処理が終了する。

以上のように、本実施形態では、旋回駆動部３５６によるノズル３５０の旋回動作と、基板保持部１１による基板Ｗの回転動作により、ノズル３５０は基板表面Ｗｆの全面をスキャンできるため、直接伝播領域ＢＥを基板裏面Ｗｂの全面に対して順次、位置させることができる。よって、基板裏面Ｗｂの全面に対して順次、強い超音波振動を伝えることができるため、基板裏面Ｗｂを良好に洗浄することができる。

すなわち、本実施形態では、一般にノズル配置の自由度が低い基板の裏面から超音波印加液を供給するのではなく、比較的ノズルを自由に配置・移動可能な基板の表面から超音波印加液を供給するため、ノズルが基板表面の全面をスキャンできることにより、基板裏面の良好な洗浄が実現される。

また、基板裏面Ｗｂに形成される液膜Ｌｂを構成する第１液体は溶存窒素ガス濃度を高められているため、キャビテーション強度が溶存窒素ガス濃度を高めていないＤＩＷと比べ大きいことから、より大きいエネルギーでパーティクル等を除去でき、基板裏面Ｗｂを良好に洗浄することができる。

また、基板Ｗに対する超音波印加液の入射角度θ１を最適な角度に設定することで、基板Ｗに効率よく超音波振動を印加でき、より大きいエネルギーでパーティクル等を除去できるため、基板裏面Ｗｂを良好に洗浄することができる。

さらに、基板表面Ｗｆに供給する超音波印加液には予め脱ガス処理を施しているため、基板表面Ｗｆに形成されるパターンの倒壊を防止することができる。

＜第２実施形態＞
第１実施形態では、単一の吐出口３５２を有するノズル３５０の旋回と、基板Ｗ自体の回転により、直接伝播領域ＢＥを基板裏面Ｗｂの全面に順次、位置させた。本発明の実施に関しては、これに限られず、吐出口３５２を複数個有するノズル３５０を設けることで、超音波洗浄工程時に複数の直接伝播領域ＢＥを生じさせ、ノズル３５０は超音波洗浄工程時に移動させることなく、基板Ｗの回転のみによって当該複数の直接伝播領域ＢＥを移動させる構成としてもよい。

＜２−１．処理ユニットの構成＞
図１９に、第２実施形態に係る第２液体吐出ユニットの構成を示す。第２実施形態において、第１実施形態（図９参照）との構成上の相違点は、ノズル３５０が複数の吐出口３５２を有する点にあり、その他の点では第１実施形態と同様の構成であるため、同様な構成については説明を省略する。

第２実施形態におけるノズル３５０は、図１９に示すように５個の吐出口３５２を有する。５個の吐出口３５２は、基板Ｗの回転中心軸Ａ１から、基板Ｗの周縁部近傍まで、基板Ｗの径方向に一列に配列して設けられる。

ＤＩＷ供給源３１１から供給されるＤＩＷは、導入部３５３を介して各吐出口３５２に導入される。本実施形態では、１つの導入部３５３がノズル３５０に設けられ、ノズル３５０の本体内部で図示省略の分岐流路により、各吐出口３５２へＤＩＷが供給される。なお、本発明の実施に関してはこれに限られず、吐出口３５２の数に対応して、複数の導入部３５３がノズル３５０に設けられる構成としてもよい。

また、ノズル３５０には、振動子３３３が設けられる。本実施形態では、１つの長尺な振動子板としての振動子３３３が設けられ、各吐出口３５２から吐出されるＤＩＷへ一律に超音波振動を印加する。なお、本発明の実施に関してはこれに限られず、各吐出口３５２のそれぞれに対応した複数の振動子３３３を設け、各振動子３３３をそれぞれ独立に制御することで、基板Ｗの位置に応じた最適な超音波出力を印加するような構成としてもよい。

＜２−２．基板処理の工程＞
次に、上記のように構成された第２実施形態の基板処理装置９における基板処理動作について説明する。ここで、第２実施形態の基板処理動作における第１実施形態との相違点は、超音波洗浄工程時（図１３参照）に、ノズル３５０が旋回するか否かの点であり、その他の工程については第１実施形態と同様の工程であるため、同様な工程については説明を省略する。

第１実施形態と同様に液膜形成工程（ステップＳ１０３）を実行した後、第２実施形態では、ノズル３５０の複数の吐出口３５２から基板表面Ｗｆの複数箇所へ超音波印加液を供給することで、基板裏面Ｗｂの全体を良好に超音波洗浄する超音波洗浄工程（ステップＳ１０４）を実行する。この際、第１実施形態では基板表面Ｗｆの上方をノズル３５０が経路Ｔ１（図１１参照）に沿って移動したが、第２実施形態では、ノズル３５０を基板表面Ｗｆの上空の処理位置に位置させた後は移動しない。

図２０は、第２実施形態の超音波洗浄工程におけるノズル３５０と基板Ｗの様子を示す上方から見た模式図である。ノズル３５０の複数の吐出口３５２から超音波印加液を吐出すると、超音波印加液が直接吐出される基板表面Ｗｆの一部領域である直接着弾領域ＦＥが各々の吐出口３５２において生じる。

図２０に示すように、超音波洗浄工程では、液膜形成工程から引き続き、基板Ｗが基板保持部１１により回転されているため、基板Ｗの回転に伴って、基板表面Ｗｆにおいて直接着弾領域ＦＥとなる一部領域が、順次、移動される。これにより、直接着弾領域ＦＥとなった領域は、図２０の点線矢印で示す軌跡を描く。したがって、ノズル３５０を超音波洗浄時に旋回しなくても、基板表面Ｗｆの略全面に亘って直接着弾領域ＦＥを位置させることができ、その結果、基板裏面Ｗｂの全面に対して順次、強い超音波振動を伝えることができるため、基板裏面Ｗｂを良好に洗浄することができる。

ここで、本発明において、基板表面Ｗｆの全面に丁度、直接着弾領域ＦＥを位置させることは必須ではない。基板表面Ｗｆにおいて、直接着弾領域ＦＥにおける超音波振動が半分に減衰して伝わる領域までを間接着弾領域と表現すると、この間接着弾領域が基板表面Ｗｆの全面に位置できるように、直接着弾領域ＦＥを基板表面Ｗｆに順次、位置させれば、基板裏面Ｗｂの全面に対して良好な超音波洗浄が実行できる。

第２実施形態では、超音波洗浄工程時のノズル３５０の旋回が不要であるため、旋回駆動に起因して生じるゴミ等を抑制することで、基板処理工程時の基板Ｗへの汚染を抑制することができる。

また、本実施形態では、一列に配列した複数の吐出口３５２を有するノズル３５０を基板表面Ｗｆの上方に配置する。基板を本実施形態のように裏面から保持する場合、基板の裏面におけるノズル配置の自由度は低いため、基板の裏面側に当該ノズルを配置して、基板の主面の略全面に亘って超音波印加液を供給するのは困難である。これに対し、本実施形態では、基板の裏面から超音波印加液を供給するのではなく、比較的ノズルを自由に配置・移動可能な基板の表面から超音波印加液を供給するため、使用するノズル形状を自由に設計でき、基板表面の略全面に超音波印加液を供給できることにより、基板裏面の良好な洗浄が実現される。

＜第３実施形態＞
第１実施形態および第２実施形態では、基板表面Ｗｆからのみ、超音波印加液を供給することにより、基板Ｗを介して基板裏面Ｗｂおよび液膜Ｌｂへ超音波振動を伝播させた。しかしながら、本発明の実施に関しては上記実施形態に限られず、基板表面Ｗｆから第１実施形態または第２実施形態におけるノズル３５０を用いて、第２液体に超音波を印加した超音波印加液を供給するとともに、基板裏面Ｗｂへ直接、超音波印加液を供給するノズル（ノズル３６０）を備える構成としてもよい。

このような構成とすれば、基板表面Ｗｆおよび基板裏面Ｗｂの両面から超音波振動を基板Ｗに付与することができるため、基板裏面Ｗｂにおけるパーティクルに対する洗浄力がより強いものとなり、第１実施形態や第２実施形態よりも、基板裏面Ｗｆの良好な洗浄が実現される。以下、本発明の第３実施形態について、説明する。

＜３−１．処理ユニットの構成＞
図２１を用いて、第３実施形態に係る基板処理ユニット９１の概略構成を説明する。図２１は、第３実施形態に係る基板Ｗの周辺構成を概略的に示す模式図である。第３実施形態において、第１実施形態（図１４参照）との構成上の相違点は、ノズル３５０の他に、新たにノズル３６０を備える点にあり、その他の点では第１実施形態と同様の構成であるため、同様な構成については説明を省略する。

第３実施形態は、第１実施形態の基板処理ユニット９１であって、基板裏面Ｗｂに向けて第１液体に超音波を印加した超音波印加液（以下、本実施形態において、超音波印加第１液体と称する）を吐出するノズル３６０をさらに備える。ノズル３６０は、ノズル本体３６１と、第１液体をノズル本体３６１内に導入する導入部３６３と、ノズル本体３６１内の第１液体を基板裏面Ｗｂに向けて吐出する吐出口３６２と、ノズル本体３６１内の第１液体に超音波を印加する振動子３４３とを備える。

ノズル３６０は、ノズル３５０と略同様の構成を有しており、ノズル３５０がアーム３５８により支持されて構成されるのに対し、ノズル３６０は、下方空間９０６（図４参照）において、下側ベース部材９０３に固設されて構成される。なお、本発明の実施に関してはこれに限られず、ノズル３６０は基板保持部１１の内部に設けられてもよいし、下側空間９０６における下側ベース部材９０３以外の他の部材に固設されてもよい。

導入部３６３は、第１液体供給ユニット４１（図７参照）の配管４１２と接続する。制御ユニット９７の動作指令により、開閉弁４１４が開成されると、ＤＩＷ供給源４１１から供給されるＤＩＷに対し、ガス濃度調整機構４１３にて溶存窒素ガス濃度を高めて得られる第１液体が、配管４１２を介して導入部３６３に導入される。

振動子３４３は、超音波印加ユニット３３（図９参照）における高周波発振回路３３１と、図示省略する配線により接続されており、高周波発振回路３３１からの高周波信号にもとづいて、導入部３６３からノズル本体３６１内に導入された第１液体に対して超音波を印加する。

なお、第３実施形態では、振動子３４３は、振動子３３３と同じ高周波発振回路３３１から高周波信号を受けて振動するが、本発明の実施に関してはこれに限られず、振動子３３３のものとは別途に、高周波発振回路を用意して振動子３４３を振動させても良い。

吐出口３６２は、内管４３２と管路接続する。吐出口３６２から第１液体が吐出されると、第１液体は内管４３２を介して基板裏面Ｗｂの中央部に供給される。以上より、ノズル３６０は、ＤＩＷに窒素ガスを溶解して得られる第１液体に超音波を印加して得られる超音波印加第１液体を、基板裏面Ｗｂに吐出する「超音波印加第１液体吐出手段」を構成する。

＜３−２．基板処理の工程＞
次に、上記のように構成された第３実施形態の基板処理装置９における基板処理動作について、図１３のフローチャート、および図２１の模式図を用いて説明する。ここで、第３実施形態の基板処理動作における第１実施形態との相違点は、超音波洗浄工程時に、ノズル３６０が第１液体に超音波を印加するか否かの点であり、その他の工程については第１実施形態と同様の工程であるため、同様な工程については説明を省略する。

第１実施形態と同様に基板表面洗浄工程（ステップＳ１０２）まで実行した後、第３実施形態では、液膜形成工程（ステップＳ１０３）において、第１液体が、第１液体供給ユニット４１からノズル３６０を経由して内管４３２を通って基板裏面Ｗｂへ供給されることで、液膜Ｌｂ（図２１参照）を形成する。第１実施形態との相違は、ノズル３６０を経由するか否か（すなわち、導入部３６３からノズル本体３６１に導入され、吐出口３６２から出るか否か）であり、その他の点は第１実施形態の液膜形成工程と同様である。なお、液膜形成工程では、振動子３４３による第１液体への超音波の付与は行われない。

基板裏面Ｗｂに液膜Ｌｂが形成されると、次に、超音波洗浄工程（ステップＳ１０４）を実行する。超音波洗浄工程では、第１実施形態と同様に、ノズル３５０において振動子３３３により第２液体へ超音波を印加した超音波印加液（以下、本実施形態において、超音波印加第２液体と称する）を、吐出口３５２から基板表面Ｗｆへ供給しつつ、ノズル３５０が経路Ｔ１（図１１参照）に沿って基板表面Ｗｆをスキャンすることで、基板Ｗの略全面に直接着弾領域ＦＥを位置させる。これにより、基板Ｗを介して基板裏面Ｗｂおよび液膜Ｌｂへ満遍なく超音波振動を伝播させることで、基板裏面Ｗｂのパーティクル等を除去する。

第３実施形態では、さらに、基板Ｗの下方に備えられたノズル３６０において振動子３４３により第１液体へ超音波を印加した超音波印加第１液体を吐出口３６２から基板裏面Ｗｂへ供給する。これにより、超音波印加第１液体によって形成された液膜Ｌｂ中には、超音波印加第２液体により付与される超音波振動と、超音波印加第１液体により付与される超音波振動とが重畳し、より強い振動がパーティクル等に与えられる。このように、基板表面Ｗｆおよび基板裏面Ｗｂの双方から超音波を印加した液体を供給することで、より良好に基板裏面Ｗｂからパーティクル等を除去することができる。

＜第４実施形態＞
上記の第３実施形態では、ノズル３６０を裏面吐出ユニット４３の内管４３２と接続し、第１液体に超音波を印加した超音波印加第１液体を基板裏面Ｗｂの中央部に吐出する構成とした。しかしながら、本発明の実施に関してはこれに限られず、基板Ｗの周縁部または基板裏面Ｗｂに向けて超音波を印加した液体を吐出するノズルを、基板Ｗの中心から周縁部に向かう径方向における基板Ｗの外側であり、かつ基板Ｗの下方に設置し、基板Ｗの斜め下方から超音波印加液を供給する構成としてもよい。

このような構成とすれば、基板表面Ｗｆおよび基板裏面Ｗｂの両面から超音波振動を基板Ｗに付与することができるため、基板裏面Ｗｂにおけるパーティクルに対する洗浄力がより強いものとなり、第１実施形態や第２実施形態よりも、基板裏面Ｗｆの良好な洗浄が実現される。

また、第３実施形態では、ノズル３６０を基板保持部１１等の限定された空間に配置する必要があり、装置構成によっては配置が困難な場合もある。これに対し、第４実施形態は、処理ユニット９１の内部であって、基板Ｗの中心から周縁部に向かう径方向における基板Ｗの外側であり、かつ基板Ｗの下方に設置すれば良いので、上記のように基板保持部１１内にノズル３６０が設置できない場合にも、本実施形態を実施できる。以下、本発明の第４実施形態について、説明する。

＜４−１．処理ユニットの構成＞
図２２を用いて、第４実施形態に係る基板処理ユニット９１の概略構成を説明する。図２２は、第４実施形態に係る基板Ｗの周辺構成を概略的に示す模式図である。第４実施形態において、第１実施形態（図１４参照）との構成上の相違点は、ノズル３５０の他に、新たにノズル３６０を備える点にあり、その他の点では第１実施形態と同様の構成であるため、同様な構成については説明を省略する。

第４実施形態は、第１実施形態の基板処理ユニット９１であって、基板裏面Ｗｂまたは基板Ｗの周縁部に向けて第１液体に超音波を印加した超音波印加液（以下、本実施形態において、超音波印加第１液体と称する）を吐出するノズル３６０をさらに備える。ノズル３６０は、ノズル本体３６１と、第１液体をノズル本体３６１内に導入する導入部３６３と、ノズル本体３６１内の第１液体を基板裏面Ｗｂに向けて吐出する吐出口３６２と、ノズル本体３６１内の第１液体に超音波を印加する振動子３４３とを備える。

ノズル３６０は、ノズル３５０と略同様の構成を有しており、ノズル３５０がアーム３５８により支持されて構成されるのに対し、ノズル３６０は、カップ１３０における外構成部材１３５の上に配置される。このようなノズル３６０の具体的な配置としては、例えば特開２０１０−２７８１６号公報に記載されたものを用いることができる。なお、本発明のこれに限られず、ノズル３６０は、ノズル３５０と同様にアーム等によって処理ユニット９１内に上下旋回可能に設けられる構成としてもよい。

第４実施形態において、第１液体供給ユニット４１（図７参照）の配管４１２は、図２２に示すように、ＤＩＷ供給源４１１や開閉弁４１４と接続する一端とは反対側の他端にて２つに分岐し、一方は第１実施形態と同様に内管４３２と接続し、他方は本実施形態におけるノズル３６０の導入部３６３と接続する。また、ノズル３６０側の分岐配管には、ノズル３６０からの第１液体の吐出を制御する図示しない開閉弁が設けられる。当該開閉弁は、制御ユニット９７と電気的に接続し、制御ユニット９７の動作指令により開閉が制御される。

導入部３６３は、上記のように、配管４１２が分岐した一方の配管と接続する。制御ユニット９７の動作指令により、開閉弁４１４が開成されると、ＤＩＷ供給源４１１から供給されるＤＩＷに対し、ガス濃度調整機構４１３にて溶存窒素ガス濃度を高めて得られる第１液体が、配管４１２を介して内管４３２に供給される。さらに、ノズル３６０側の分岐配管における開閉弁（図示省略）が制御ユニット９７の動作指令により開成されると、導入部３６３にも第１液体が導入される。

振動子３４３は、超音波印加ユニット３３（図９参照）における高周波発振回路３３１と、図示省略する配線により接続されており、高周波発振回路３３１からの高周波信号にもとづいて、導入部３６３からノズル本体３６１内に導入された第１液体に対して超音波を印加する。

なお、第４実施形態では、振動子３４３は、振動子３３３と同じ高周波発振回路３３１から高周波信号を受けて振動するが、本発明の実施に関してはこれに限られず、振動子３３３のものとは別途に、高周波発振回路を用意して振動子３４３を振動させても良い。

吐出口３６２は、基板裏面Ｗｂの周縁部に向けて開口する。吐出口３６２から第１液体が吐出されると、図２２に示すように、第１液体は、基板Ｗの中心から周縁部に向かう径方向における基板Ｗの外側から、スピンベース１１３と基板Ｗのすき間を通り、基板裏面Ｗｂに供給される。以上より、ノズル３６０は、ＤＩＷに窒素ガスを溶解して得られる第１液体に超音波を印加して得られる超音波印加第１液体を、基板Ｗの中心から周縁部に向かう径方向における基板Ｗの外側から、基板裏面Ｗｂ（または基板裏面Ｗｂの周縁部近傍）に吐出する「超音波印加第１液体吐出手段」を構成する。

＜４−２．基板処理の工程＞
次に、上記のように構成された第４実施形態の基板処理装置９における基板処理動作について、図１３のフローチャート、および図２２の模式図を用いて説明する。ここで、第４実施形態の基板処理動作における第１実施形態との相違点は、超音波洗浄工程時に、ノズル３６０からの超音波印加第１液体の吐出が有るか否かの点であり、その他の工程については第１実施形態と同様の工程であるため、同様な工程については説明を省略する。

第１実施形態と同様に基板表面洗浄工程（ステップＳ１０２）まで実行した後、第４実施形態では、液膜形成工程（ステップＳ１０３）において、第１液体が、第１液体供給ユニット４１から内管４３２を通って基板裏面Ｗｂへ供給されることで、液膜Ｌｂ（図２２参照）を形成する。なお、第４実施形態における液膜形成工程では、ノズル３６０側の分岐配管における開閉弁（図示省略）は閉成されており、導入部３６３には第１液体が導入されない。

基板裏面Ｗｂに液膜Ｌｂが形成されると、次に、超音波洗浄工程（ステップＳ１０４）を実行する。超音波洗浄工程では、第１実施形態と同様に、ノズル３５０において振動子３３３により第２液体へ超音波を印加した超音波印加液（以下、本実施形態において、超音波印加第２液体と称する）を、吐出口３５２から基板表面Ｗｆへ供給しつつ、ノズル３５０が経路Ｔ１（図１１参照）に沿って基板表面Ｗｆをスキャンすることで、基板Ｗの略全面に直接着弾領域ＦＥを位置させる。これにより、基板Ｗを介して基板裏面Ｗｂおよび液膜Ｌｂへ満遍なく超音波振動を伝播させることで、基板裏面Ｗｂのパーティクル等を除去する。

第４実施形態では、さらに、基板Ｗの斜め下方に備えられたノズル３６０において振動子３４３により第１液体へ超音波を印加した超音波印加第１液体を吐出口３６２から基板裏面Ｗｂへ供給する。

すなわち、ノズル３６０側の分岐配管における開閉弁（図示省略）を制御ユニット９７の動作指令により開成し、導入部３６３へ第１液体を導入した上で、振動子３４３により第１液体へ超音波を印加して超音波印加第１液体を得、吐出口３６２から基板裏面Ｗｂに向けて、超音波印加第１液体を吐出する。

これにより、内管４３２から供給される第１液体によって形成された液膜Ｌｂ中には、超音波印加第２液体により付与される超音波振動と、超音波印加第１液体により付与される超音波振動とが重畳し、より強い振動がパーティクル等に与えられる。このように、基板表面Ｗｆおよび基板裏面Ｗｂの双方から超音波を印加した液体を供給することで、より良好に基板裏面Ｗｂからパーティクル等を除去することができる。

＜第５実施形態＞
第１実施形態ないし第４実施形態では、第１液体および第２液体ともにＤＩＷを用い、それぞれ溶存窒素ガス濃度を高める処理と、脱気処理を行うことで、キャビテーション強度の大小を調整した。本発明において、基板裏面Ｗｂの洗浄がノズル３５０の全面スキャン等により充分達成されるのであれば、基板裏面Ｗｂに供給する第１液体の溶存窒素ガス濃度を調整することなく、第２液体の脱気処理のみを行う構成としてもよい。

第５実施形態では、ＤＩＷ供給源４１１から供給されるＤＩＷを、ガス濃度調整機構４１３により窒素ガス濃度を高めることなくそのまま用いる。この場合、ガス濃度調整機構４１３をはじめから設けない構成としてもよい。

また、ＤＩＷ供給源４１１に貯留したＤＩＷに対し、はじめから窒素ガスを溶存させても良いし、炭酸ガスを溶存させた炭酸水や、水素を溶存させた水素水などの機能水をＤＩＷ供給源４１１に貯留して用いてもよい。すなわち、本発明の「第１液体」および「第２液体」として同一組成の液体（ＤＩＷ）を用いる場合であっても、「第２液体」中のガス濃度を「第１液体」中のガス濃度よりも低く設定することで、上記作用効果が得られる。また、これはＤＩＷに限定されるものではなく、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）、エタノール、ハイドロフルオロエーテル（ＨＦＥ）を主たる成分とする液体、ＳＣ−１など、基板洗浄に用いる一般的な洗浄液においても同様である。

＜第６実施形態＞
第１実施形態ないし第４実施形態では、第１液体および第２液体ともにＤＩＷを用い、それぞれ溶存窒素ガス濃度を高める処理と、脱気処理を行うことで、キャビテーション強度の大小を調整した。本発明において、キャビテーション強度の大小の調整は溶存ガス濃度の調整に限られず、第１液体および第２液体に用いる液体の組成を変更することで達成してもよい。

すなわち、本発明の「第１液体」および「第２液体」として互いに異なる組成の液体を用いてもよく、「第２液体」のキャビテーション強度が「第１液体」のそれよりも低くなるように構成することで第１実施形態と同様の作用効果が得られる。

第１実施形態では、第２液体（キャビテーション抑制液）として脱ガス処理したＤＩＷを用いているが、これに限定されるものではなく、キャビテーション強度が基板裏面Ｗｂに形成される液膜Ｌｂよりも小さな液体を第２液体として用いることができる。すなわち、キャビテーションを抑制する第２液体としては、キャビテーション係数αが大きい、および／または気泡崩壊エネルギーＵが小さい液体を用いるのが好適である。ここでＤＩＷのキャビテーション係数αおよび気泡崩壊エネルギーＵを「１」とした場合、ＩＰＡ、ＨＦＥ７３００、ＨＦＥ７１００のそれらは以下の（表１）の通りである。なお、ＨＦＥ７３００、ＨＦＥ７１００は、それぞれ住友スリーエム株式会社製の商品名ノベック（登録商標）７３００、７１００を意味している。

例えばＩＰＡのキャビテーション係数αはＤＩＷに比べて大きく、しかも気泡崩壊エネルギーＵはＤＩＷよりも大幅に小さい。したがって、ＩＰＡあるいはＩＰＡとＤＩＷとを混合させた混合液を第２液体（キャビテーション抑制液）として好適に用いることができる。また、ＩＰＡおよび上記混合液はいわゆる低表面張力液であるため、これらを基板表面Ｗｆに供給することで、超音波洗浄工程におけるノズル３５０の旋回動作時に、パターンが超音波洗浄液に覆われなくなる際（図１７参照）などに、パターン倒壊を効果的に防止する上でも望ましい。

＜変形例＞
なお、本発明は前述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前述したもの以外に種々の変更をすることが可能である。

第１実施形態において、基板Ｗは基板保持部１１により水平姿勢に保持される。ここで、水平姿勢の保持とは、完全に基板が図４におけるＸＹ平面に平行であり、Ｚ方向（すなわち鉛直方向）に垂直な姿勢で保持される意味に限られず、Ｚ方向に対して垂直な姿勢から微小角度傾けた場合も含む。このような微小な傾斜（例えば、ＸＹ平面に対して３°の傾斜）は、実質的に水平であり、また、基板裏面Ｗｂに液膜Ｌｂを形成する上で、当該微小角度傾けた場合であっても本発明は実施可能である。

第２実施形態において、複数の吐出口３５２を有するノズル３５０（図１９参照）を用いたが、本発明の実施に関してはこれに限られず、単一の吐出口３５２を有する複数のノズル３５０を、それぞれ別個のアーム３５８、上下回転軸３５５、ベース部材３５４に支持させて設けてもよい。このような構成とすることで、基板Ｗにおいてそれぞれ別個の位置に複数の直接着弾領域ＦＥおよび複数の直接伝播領域ＢＥを生じさせることができ、超音波洗浄工程における基板裏面Ｗｂの洗浄力の向上や、ノズル３５０のスキャン時間の短縮による工程時間の短縮が望める。

この発明は、一方主面にパターンが形成された基板の他方主面を洗浄する基板洗浄技術
に好適である。

２ 洗浄液吐出手段
３ 第２液体吐出手段
４ 第１液体吐出手段
９ 基板処理装置
１１ 基板保持部
１３ 排液捕集部
８１ 第１液体
８２ 第２液体
９１ 処理ユニット
９２ 流体ボックス
９３ インデクサユニット
９４ オープナー
９５ シャトル
９６ センターロボット
９７ 制御ユニット
１１３ スピンベース
１２１ 基板回転機構
３１３ 脱ガス機構
３３１ 高周波発振回路
３３２ 給電線
３３３ 振動子
３３４ 振動面
３５０ ノズル
３５１ ノズル本体
３５２ 吐出孔
３５３ 導入部
３５４ ベース部材
３５５ 旋回上下軸
３５６ 旋回駆動部
３５７ 上下駆動部
３５８ アーム
３６０ ノズル
４１３ ガス濃度調整機構

Claims (14)

1. 一方主面にパターンが形成された基板の他方主面を洗浄する基板洗浄方法であって、
   前記他方主面を鉛直方向下向きにして、前記基板を水平に保持する基板保持工程と、
   前記他方主面に第１液体を供給して液膜を形成する液膜形成工程と、
   前記液膜が前記他方主面に形成された状態で、第２液体に超音波を印加した超音波印加液を前記一方主面に供給し、前記一方主面側から前記基板を介して前記他方主面、および前記他方主面に形成される前記第１液体の前記液膜に対して超音波振動を伝播させて前記他方主面を超音波洗浄する超音波洗浄工程と、
   を備え、
   前記第１液体は、前記基板の主面上に存在する液体に超音波が伝わる時に当該液体中で発生するキャビテーションにより前記基板に作用する単位面積当たりの応力であるキャビテーション強度が前記第２液体よりも高いことを特徴とする基板洗浄方法。
   
2. 請求項１に記載の基板洗浄方法であって、
   前記超音波洗浄工程では、前記超音波印加液を前記一方主面に供給するノズルが、前記超音波印加液を吐出しながら前記一方主面に対して相対移動する、基板洗浄方法。
   
3. 請求項２に記載の基板洗浄方法であって、
   前記基板保持工程により保持された基板を回転中心回りに回転する基板回転工程をさらに備え、
   前記液膜形成工程は、前記基板回転工程により前記基板を回転させた状態で前記他方主面に前記第１液体を供給することで前記液膜を形成し、
   前記超音波洗浄工程は、前記基板回転工程により前記基板を回転させた状態で前記一方主面に前記超音波印加液を供給する、基板洗浄方法。
   
4. 請求項３に記載の基板洗浄方法であって、
   前記超音波洗浄工程は、前記基板回転工程により前記基板を回転させた状態で前記一方主面に前記超音波印加液を供給し、かつ前記他方主面に前記第１液体に超音波を印加した超音波印加第１液体を供給する、基板洗浄方法。
   
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の基板洗浄方法であって、
   前記超音波洗浄工程は、前記第１液体と同一の組成であり、かつ前記第１液体よりも低いガス濃度を有する液体を第２液体として用いる、基板洗浄方法。
   
6. 請求項５に記載の基板洗浄方法であって、
   前記超音波洗浄工程は、前記一方主面に前記第２液体を供給する前に、前記第２液体を脱気して前記第２液体のキャビテーション強度を低下させる工程を含む、基板洗浄方法。
   
7. 一方主面にパターンが形成された基板の他方主面を洗浄する基板洗浄装置であって、
   前記他方主面を鉛直方向下向きにして、前記基板を水平に保持する基板保持手段と、
   前記他方主面に第１液体を吐出する第１液体吐出手段と、
   前記他方主面に前記第１液体の液膜を形成する液膜形成手段と、
   前記他方主面に前記第１液体の前記液膜が形成された状態で、第２液体に超音波を印加した超音波印加液を前記一方主面に吐出して、前記一方主面側から前記基板を介して前記他方主面、および前記他方主面に形成される前記第１液体の前記液膜に対して超音波振動を伝搬させて前記他方主面を超音波洗浄する第２液体吐出手段と、
   を備え、
   前記液膜における前記第１液体は、前記基板の主面上に存在する液体に超音波が伝わる時に当該液体中で発生するキャビテーションにより前記基板に作用する単位面積当たりの応力であるキャビテーション強度が前記一方主面に吐出される前記第２液体よりも高いことを特徴とする基板洗浄装置。
   
8. 請求項７に記載の基板洗浄装置であって、
   前記第２液体吐出手段は、前記超音波印加液を前記一方主面の一部領域に直接吐出するノズルを有し、
   前記ノズルは、前記基板に対して相対的に移動する、基板洗浄装置。
   
9. 請求項８に記載の基板洗浄装置であって、
   前記基板保持手段に保持された前記基板を回転中心回りに回転させる基板回転手段をさらに備え、
   前記第２液体吐出手段は、前記ノズルを前記基板に対し相対的に移動させる移動機構を備え、
   前記移動機構は、前記ノズルを、前記基板の回転中心に向けて前記超音波印加液を吐出する第１位置と、前記基板の周縁部に向けて前記超音波印加液を吐出する第２位置との間を、前記基板の回転中心から前記基板の周縁部に向かう径方向に移動させる、基板洗浄装置。
   
10. 請求項８または請求項９に記載の基板洗浄装置であって、
    前記他方主面に向けて前記第１液体に超音波を印加した超音波印加第１液体を吐出する超音波印加第１液体吐出手段をさらに備える、基板洗浄装置。
    
11. 請求項８ないし請求項１０のいずれか一項に記載の基板洗浄装置であって、
    前記ノズルは、前記一方主面に向けて開口されて前記超音波印加液を吐出する吐出孔を有するノズル本体と、前記ノズル本体の内部に液体を導入する導入部と、前記ノズル本体の内部に導入された前記液体に超音波を付与して前記超音波印加液を生成する振動子とを有し、
    前記振動子は、前記吐出孔と対向する凹面を有し、前記超音波印加液に含まれる超音波を前記吐出孔の外側で収束させる、基板洗浄装置。
    
12. 請求項１１に記載の基板洗浄装置であって、
    前記超音波印加液に含まれる超音波が収束する収束点の位置を調整する位置調整部と、
    前記一方主面に対する前記超音波印加液の入射角度を調整する方向調整部をさらに備える、基板洗浄装置。
    
13. 請求項７ないし請求項１２のいずれか一項に記載の基板洗浄装置であって、
    前記第２液体吐出手段は、前記第２液体を脱気する脱ガス機構を有し、前記脱ガス機構により脱気された前記第２液体に超音波を印加することで超音波印加液を生成する、基板洗浄装置。
    
14. 請求項７ないし請求項１３のいずれか一項に記載の基板洗浄装置であって、
    前記第１液体吐出手段は、前記第１液体に窒素ガス、炭酸ガス、水素ガス、酸素ガス、オゾンガスまたは空気を溶解させることで前記第１液体中のガス濃度を高めるガス濃度調整機構を有し、前記ガス濃度調整機構によりガス濃度が高められた前記第１液体を前記他方主面に吐出する、基板洗浄装置。

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