(57)【要約】【課題】比較的簡単な構成で、本来の洗浄効果を十分に発揮できる、最適な条件で超音波洗浄を行うことができるようにする。【解決手段】基板Ｗを水平に保持して回転させる基板保持機構４２と、基板保持機構４２で保持されて水平に回転している基板Ｗの表面に向けて、純水供給ライン５６を通して装置内に供給される脱気された純水を該純水に超音波振動エネルギを与えて噴射して、基板Ｗの表面に超音波純水膜７０を形成する超音波洗浄ユニット５２と、基板Ｗの表面に形成される超音波純水膜７０に向けて、純水供給ライン７４を通して装置内に供給される脱気された純水を噴霧する純水噴霧ノズル７２とを有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を水平に保持して回転させる基板保持機構と、
前記基板保持機構で保持されて水平に回転している基板の表面に向けて、純水供給ラインを通して装置内に供給される脱気された純水を該純水に超音波振動エネルギを与えて噴射して、基板の表面に超音波純水膜を形成する超音波洗浄ユニットと、
基板の表面に形成される前記超音波純水膜に向けて、純水供給ラインを通して装置内に供給される脱気された純水を噴霧する純水噴霧ノズルとを有することを特徴とする基板洗浄装置。
【請求項２】
前記純水噴霧ノズルから噴霧される純水が不活性ガス雰囲気中を通過するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の基板洗浄装置。
【請求項３】
基板を水平に保持して回転させる基板保持機構と、
前記基板保持機構で保持されて水平に回転している基板の表面に向けて、純水供給ラインを通して装置内に供給される脱気された純水を該純水に超音波振動エネルギを与えて噴射して、基板の表面に超音波純水膜を形成する超音波洗浄ユニットと、
純水供給ラインを通して装置内に供給される脱気された純水に気体を溶在させる気体溶在ユニットと、
基板の表面に形成される前記超音波純水膜に向けて前記気体溶在ユニットで生成された溶在気体純水を供給する純水供給ノズルとを有することを特徴とする基板洗浄装置。
【請求項４】
前記超音波洗浄ユニットから基板の表面に向けて噴射される純水の噴射中心軸の該表面とのなす角度は、０°を超え３０°以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の基板洗浄装置。
【請求項５】
前記基板保持機構で保持されて水平に回転している基板の表面に向けて、純水供給ラインを通して装置内に供給される脱気された純水を該純水に超音波振動エネルギを与えて噴射して、基板の表面に超音波純水膜を形成し、
基板の表面に形成される前記超音波純水膜に向けて、純水供給ラインを通して装置内に供給される脱気された純水を噴霧することを特徴とする基板洗浄方法。
【請求項６】
前記純水噴霧ノズルから噴霧される純水が不活性ガス雰囲気中を通過することを特徴とする請求項５に記載の基板洗浄方法。
【請求項７】
水平に回転している基板の表面に向けて、純水供給ラインを通して装置内に供給される脱気された純水を該純水に超音波振動エネルギを与えて噴射して、基板の表面に超音波純水膜を形成し、
基板の表面に形成される前記超音波純水膜に、純水供給ラインを通して装置内に供給される脱気された純水に気体を溶在させた溶在気体純水を供給することを特徴とする基板洗浄方法。
【請求項８】
前記超音波洗浄ユニットから基板の表面に向けて噴射される純水の噴射中心軸の該表面とのなす角度は、０°以上３０°以下であることを特徴とする請求項５乃至７のいずれか一項に記載の基板洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板洗浄装置及び基板洗浄方法に係り、特に半導体ウエハ等の基板の表面を、超音波洗浄を利用して非接触で洗浄する基板洗浄装置及び基板洗浄方法に関する。本発明の基板洗浄装置及び基板洗浄方法は、φ４５０ｍｍの大口径の半導体ウエハにも対応でき、フラットパネル製造工程やＣＭＯＳやＣＣＤなどのイメージセンサー製造工程、ＭＲＡＭの磁性膜製造工程などにも適用される。
【背景技術】
【０００２】
近年の半導体デバイスの微細化に伴い、基板上に物性の異なる様々な材料の膜を形成してこれを洗浄することが広く行われている。例えば、基板表面の絶縁膜内に形成した配線溝を金属で埋めて配線を形成するダマシン配線形成工程においては、ダマシン配線形成後に化学機械的研磨（ＣＭＰ）で基板表面の余分な金属を研磨除去するようにしており、ＣＭＰ後の基板表面には、金属膜、バリア膜及び絶縁膜などの水に対する濡れ性の異なる複数種の膜が露出する。
【０００３】
ＣＭＰによって、金属膜、バリア膜及び絶縁膜などが露出した基板表面には、ＣＭＰに使用されたスラリの残渣（スラリ残渣）や金属研磨屑などのパーティクル（ディフェクト）が存在し、基板表面の洗浄が不十分となって基板表面に残渣物が残ると、基板表面の残渣物が残った部分からリークが発生したり、密着性不良の原因になるなど信頼性の点で問題となる。このため、金属膜、バリア膜及び絶縁膜などの水に対する濡れ性の異なる膜が露出した基板表面を高い洗浄度で洗浄する必要がある。
【０００４】
半導体ウエハ等の基板の表面を非接触で洗浄する洗浄する洗浄方式の一つとして、超音波処理された純水を基板の表面に噴射して該表面を洗浄する、キャビテーションを利用した超音波洗浄が知られている（特許文献１等参照）。この超音波洗浄に利用される純水として、工場から装置内に供給されて洗浄に使用される脱気された純水（洗浄液）が一般に使用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−３０８３７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
工場から研磨装置に供給されて洗浄に使用される脱気された純水（洗浄液）は、極めて溶在気体を含まない状態になっている。例えば、脱気された純水の溶存酸素量（ＤＯ値）は、通常１０ｐｐｂ以下であり、５ｐｐｂ以下で管理されていることもある。最先端デバイスにおいては、溶存酸素量が１ｐｐｂの純水を洗浄等に使用することも要求されるようになってきている。
【０００７】
キャビテーションを利用した超音波洗浄は、溶在気体を含む液体に超音波を作用させることによる物理洗浄処理であり、超音波洗浄ユニットに供給される液体に要求される溶存気体の仕様例として、例えば「液体中に溶在気体量がＤＯ値にて１ｐｐｍ〜１５ｐｐｍ」であることなどが挙げられる。また、気体を過剰に溶存させた液体を超音波洗浄に使用すると、十分な超音波洗浄特性が得られないことも知られている。
【０００８】
しかしながら、前述のように、例えばＤＯ値を１０ｐｐｂ以下に脱気された純水を超音波洗浄に使用すると、純水中の溶在気体が極めて少なく、このため、十分な超音波洗浄特性を得ることが困難となる。すなわち、ＣＭＰ後の基板の洗浄のように、研磨液などでパーティクル汚染が懸念される洗浄処理において、脱気された純水を使用した超音波洗浄では、超音波洗浄本来の洗浄効果を十分に発揮できないと考えられる。
【０００９】
特に、今後シリコンウエハのサイズが、最大でφ３００ｍｍからφ４５０ｍｍの大口径となることから、φ４５０ｍｍのシリコンウエハ等の基板の表面のほぼ全域を高い洗浄度で洗浄することが更に困難になると考えられる。
【００１０】
なお、超音波洗浄の本来の洗浄効果を得るため、装置内に供給される脱気された純水に気体を溶在させることが考えられるが、このためには、脱気された純水に気体を溶在させるユニット及びその制御装置等が別途必要となり、装置が複雑になって大型化するばかりでなく、コストアップに繋がってしまう。
【００１１】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、比較的簡単な構成で、本来の洗浄効果を十分に発揮できる、最適な条件で超音波洗浄を行うことができるようにした基板洗浄装置及び基板洗浄方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の基板洗浄装置は、基板を水平に保持して回転させる基板保持機構と、前記基板保持機構で保持されて水平に回転している基板の表面に向けて、純水供給ラインを通して装置内に供給される脱気された純水を該純水に超音波振動エネルギを与えて噴射して、基板の表面に超音波純水膜を形成する超音波洗浄ユニットと、基板の表面に形成される前記超音波純水膜に向けて、純水供給ラインを通して装置内に供給される脱気された純水を噴霧する純水噴霧ノズルとを有する。
【００１３】
これにより、純水噴霧ノズルから超音波純水膜に向けて噴霧される純水中に大気中の気体（酸素）を取り込ませ、この純水中に取り込まれた大気を超音波純水膜に混入させて該超音波純水膜の溶在気体量を高めて、超音波洗浄における洗浄効果を高めることができる。
【００１４】
本発明の好ましい一態様において、前記純水噴霧ノズルから噴霧される純水が不活性ガス雰囲気中を通過するように構成されている。
これにより、純水噴霧ノズルから超音波純水膜に向けて噴霧される純水にＮ２ガス等の不活性ガスを取り込ませ、この純水に取り込んだ不活性ガスを超音波純水膜中に混入させて、超音波純水膜の溶在気体量を高めることができる。特に、例えは銅配線の表面などに酸素を含む純水を供給すると、銅表面が容易に酸化して変質し、デバイス性能を著しく低下させる懸念があるが、このような場合に、純水にＮ２ガス等の不活性ガスを取り込ませた純水を使用することで、このような懸念を無くすことができる。
【００１５】
本発明の他の基板洗浄装置は、基板を水平に保持して回転させる基板保持機構と、前記基板保持機構で保持されて水平に回転している基板の表面に向けて、純水供給ラインを通して装置内に供給される脱気された純水を該純水に超音波振動エネルギを与えて噴射して、基板の表面に超音波純水膜を形成する超音波洗浄ユニットと、純水供給ラインを通して装置内に供給される脱気された純水に気体を溶在させる気体溶在ユニットと、基板の表面に形成される前記超音波純水膜に向けて前記気体溶在ユニットで生成された溶在気体純水を供給する純水供給ノズルとを有する。
【００１６】
これにより、基板の表面に形成される超音波純水膜に向けて気体溶在量を高めた溶在気体純水を供給して該超音波純水膜の溶在気体量を高め、これによって、超音波洗浄における洗浄効果を高めることができる。
【００１７】
本発明の好ましい一態様において、前記超音波洗浄ユニットから基板の表面に向けて噴射される純水の噴射中心軸の該表面とのなす角度は、０°を超え３０°以下（０°＜θ≦３０°）である。
これにより、超音波洗浄ユニットから基板の表面に向けて噴射される純水で、基板の表面に、より均一に拡がる超音波純水膜を形成することができる。
【００１８】
本発明の基板洗浄方法は、前記基板保持機構で保持されて水平に回転している基板の表面に向けて、純水供給ラインを通して装置内に供給される脱気された純水を該純水に超音波振動エネルギを与えて噴射して、基板の表面に超音波純水膜を形成し、基板の表面に形成される前記超音波純水膜に向けて、純水供給ラインを通して装置内に供給される脱気された純水を噴霧する。
【００１９】
本発明の他の基板洗浄方法は、水平に回転している基板の表面に向けて、純水供給ラインを通して装置内に供給される脱気された純水を該純水に超音波振動エネルギを与えて噴射して、基板の表面に超音波純水膜を形成し、基板の表面に形成される前記超音波純水膜に、純水供給ラインを通して装置内に供給される脱気された純水に気体を溶在させた溶在気体純水を供給する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、装置として複雑化することなく、脱気され溶在気体を殆ど含まない純水に超音波洗浄ユニットによって超音波振動エネルギが与えられて基板の表面上に純水が供給された洗浄対象となる基板表面上において、基板の表面に形成されて基板の表面の洗浄に使用される超音波純水膜の溶在気体量を後になってから高めることで、溶在気体を含む液体に超音波処理を施した超音波洗浄と同様の洗浄効果を十分に発揮できる、最適な条件で基板の表面の超音波洗浄を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態に係る基板洗浄装置を備えた基板処理装置の全体構成を示す平面図である。
【図２】図１に示す第２洗浄ユニットとして使用される、本発明の実施形態に係る基板洗浄装置の概要を示す斜視図である。
【図３】図２に示す第２洗浄ユニットの基板保持機構を省略した概略正面図である。
【図４】超音波洗浄ユニットを示す断面図である。
【図５】図２に示す第２洗浄ユニットによる洗浄例を示すフロー図である。
【図６】超音波洗浄ユニット及び純水噴霧ノズルに供給される純水のＤＯ値（供給純水）、超音波洗浄ユニットの圧電素子の出力をなくして、かつ純水噴霧ノズルから純水を噴霧しない時の超音波純水膜のＤＯ値（出力なし）、超音波洗浄ユニットの圧電素子の出力を高出力とし、かつ純水噴霧ノズルから純水を噴霧しない時の超音波純水膜のＤＯ値（高出力）、超音波洗浄ユニットの圧電素子の出力を高出力とし、かつ純水噴霧ノズルから純水を噴霧した時の超音波純水膜のＤＯ値（高出力＋純水噴霧）をそれぞれ示すグラフである。
【図７】実施例１及び比較例１〜４における超音波洗浄後に残る１００ｎｍ以上のディフェクト数を測定した結果を、比較例１を１００％とした百分率（ディフェクト率）で示すグラフである。
【図８】本発明の他の実施形態の基板洗浄装置を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る基板洗浄装置を備えた基板処理装置の全体構成を示す平面図である。図１に示すように、基板処理装置は、略矩形状のハウジング１０と、多数の半導体ウエハ等の基板をストックする基板カセットが載置されるロードポート１２を備えている。ロードポート１２は、ハウジング１０に隣接して配置されている。ロードポート１２には、オープンカセット、ＳＭＩＦ（Standard  Manufacturing  Interface）ポッド、またはＦＯＵＰ（Front  Opening  Unified  Pod）を搭載することができる。ＳＭＩＦ、ＦＯＵＰは、内部に基板カセットを収納し、隔壁で覆うことにより、外部空間とは独立した環境を保つことができる密閉容器である。
【００２３】
ハウジング１０の内部には、複数（この例では４つ）の研磨ユニット１４ａ〜１４ｄと、研磨後の基板を洗浄する第１洗浄ユニット１６及び第２洗浄ユニット１８と、洗浄後の基板を乾燥させる乾燥ユニット２０が収容されている。研磨ユニット１４ａ〜１４ｄは、基板処理装置の長手方向に沿って配列され、洗浄ユニット１６，１８及び乾燥ユニット２０も基板処理装置の長手方向に沿って配列されている。本発明の実施形態に係る基板研磨装置は、第２洗浄ユニット１８に適用されている。
【００２４】
ロートポート１２、該ロートポート１２側に位置する研磨ユニット１４ａ及び乾燥ユニット２０に囲まれた領域には、第１搬送ロボット２２が配置され、研磨ユニット１４ａ〜１４ｄと平行に、搬送ユニット２４が配置されている。第１搬送ロボット２２は、研磨前の基板をロートポート１２から受け取って搬送ユニット２４に受け渡すとともに、乾燥後の基板を乾燥ユニット２０から受け取ってロートポート１２に戻す。搬送ユニット２４は、第１搬送ロボット２２から受け取った基板を搬送して、各研磨ユニット１４ａ〜１４ｄとの間で基板の受け渡しを行う。
【００２５】
第１洗浄ユニット１６と第２洗浄ユニット１８の間に位置して、これらの各ユニット１６，１８との間で基板の受け渡しを行う第２搬送ロボット２６が配置され、第２洗浄ユニット１８と乾燥ユニット２０との間に位置して、これらの各ユニット１８，２０との間で基板の受け渡しを行う第３搬送ロボット２８が配置されている。更に、ハウジング１０の内部に位置して、基板処理装置の各機器の動きを制御する制御部３０が配置されている。
【００２６】
この例では、第１洗浄ユニット１６として、洗浄液の存在下で、基板の表面（及び裏面）に、円柱状で長尺状に水平に延びるロール洗浄部材を接触させながら、基板及びロール洗浄部材を共に一方向に回転させて基板の表面（及び裏面）をスクラブ洗浄するロール洗浄ユニットが使用されている。この第１洗浄ユニット（ロール洗浄ユニット）１６は、洗浄液に数十〜１ＭＨｚ付近の超音波を加え、洗浄液の振動加速度による作用力を基板表面に付着した微粒子に作用させるメガソニック洗浄を併用するように構成されている。
【００２７】
第２洗浄ユニット１８として、本発明の実施形態の基板洗浄装置が使用されている。また、乾燥ユニット２０として、水平方向に回転する基板に向けて、移動する噴射ノズルからＩＰＡ蒸気を噴出して基板を乾燥させ、更に基板を高速で回転させ遠心力によって基板を乾燥させるスピン乾燥ユニットが使用されている。
【００２８】
図２は、図１に示す第２洗浄ユニット１８として使用される、本発明の実施形態に係る基板洗浄装置の概要を示す斜視図で、図３は、図２に示す第２洗浄ユニット１８の基板保持機構を省略した概略正面図である。
【００２９】
図２に示すように、本発明の実施形態の基板洗浄装置としての第２洗浄ユニット１８は、内部を不活性ガス雰囲気、例えばＮ２ガス雰囲気に置換可能なチャンバ４０の内部に配置され、半導体ウエハ等の基板Ｗを水平に保持して回転させる基板保持機構４２を備えている。この基板保持機構４２は、基板Ｗを水平状態に保持するチャック４４を先端に装着した複数本（図示では４本）のアーム４６を備えており、このアーム４６の基端は、回転軸４８と一体に回転する基台５０に連結されている。これによって、基板保持機構４０のチャック４４で保持された基板Ｗは、矢印に示す方向に水平回転するようになっている。
【００３０】
基板保持機構４２で保持される基板Ｗの側上方に位置して、超音波洗浄ユニット５２が基板保持機構４２で保持される基板Ｗに向けて配置されている。この超音波洗浄ユニット５２は、工場内に設置されて、例えばＤＯ値が１０ｐｐｂ以下に脱気された純水を供給する純水供給源５４から研磨装置の内部に延びる第１純水供給ライン５６に接続されている。
【００３１】
超音波洗浄ユニット５２は、図４に示すように、本体６０の内部の流体流路６２に、超音波振動子としての圧電素子６４を配置して構成されている。これにより、圧電素子６４を起動し、注入口６２ａから高圧の純水を注入することにより、この純水には超音波振動エネルギが付与され、この超音波振動エネルギを付与された純水が、噴射中心軸Ｏを中心として、噴射口６２ｂから円錐状に噴射される。
【００３２】
この超音波洗浄ユニット５２は、図３に示すように、超音波洗浄ユニット５２から基板Ｗの表面に向けて噴射される純水の噴射中心軸Ｏの該表面とのなす角度θが０°を超え３０°以下、（０°＜θ≦３０°）、基板Ｗの外周端から純水の噴射中心軸Ｏと基板の表面との交点までの距離Ａが０ｍｍ以上で５０ｍｍ以下（０ｍｍ≦Ａ≦５０ｍｍ）、超音波洗浄ユニット５２の噴出口６２ｂの中心から純水の噴射中心軸Ｏと基板の表面との交点までの距離Ｂが約６０ｍｍ（Ｂ≒６０ｍｍ）となる位置に配置されている。これにより、基板Ｗの表面と超音波洗浄ユニット５２の噴出口６２ｂの中心との距離Ｃは、０ｍｍを超え３０ｍｍ以下（０ｍｍ＜Ｂ≦３０ｍｍ）となる。
【００３３】
これによって、基板保持機構４２で保持されて水平に回転している基板Ｗの表面に向けて、第１純水供給ライン５６を通して超純水洗浄ユニット５２に供給される脱気された純水を、該純水に超純水洗浄ユニット５２で超音波振動エネルギを与えて噴射することで、基板Ｗの表面に超音波純水膜７０が均一に形成される。この時の基板Ｗの回転速度は、例えば５０〜３００ｍｉｎ−１である。
【００３４】
基板保持機構４２で保持される基板Ｗの直上方に位置して、純水噴霧ノズル７２が下方に向けて配置されている。この純水噴霧ノズル７２は、前記純水供給源５４から研磨装置の内部に延びる第２純水供給ライン７４に接続されている。これによって、第２純水供給ライン７４を通して送られてきた純水は、純水噴霧ノズル７２から下方に位置する基板Ｗの表面に向けて噴霧される。
【００３５】
この純水噴霧ノズル７２からの純水の噴霧を、チャンバ４０の内部を不活性ガス雰囲気、例えばＮ２ガス雰囲気に置換し、かつ前述のようにして、基板Ｗの表面に超音波純水膜７０を形成した状態で該超音波純水膜７０に向けて行う。これにより、純水噴霧ノズル７２から超音波純水膜７０に向けて噴霧される純水中に、Ｎ２ガス等の不活性ガスが取り込まれ、この純水中に取り込まれたＮ２ガス等の不活性ガスが超音波純水膜７０に混入されて該超音波純水膜７０の溶在気体量が、例えばＤＯ値で１ｐｐｍ以上に高められる。これによって、超音波洗浄における洗浄効果が高められる。
【００３６】
純水噴霧ノズル７２として、扇型ノズルや円錐型ノズルが好ましく使用され、純水噴霧ノズル７２から噴霧される純水の温度を１８〜４０℃程度まで制御できるようにすることが好ましい。
【００３７】
図５を更に参照して、第２洗浄ユニット１８による基板Ｗの洗浄例を説明する。先ず、基板保持機構４２のチャック４４で基板Ｗを水平に保持し、チャンバ４０の内部をＮ２ガス等の不活性ガス雰囲気に置換した後、水平に回転させる。次に、回転している基板Ｗの表面に向けて、超音波洗浄ユニット５２から超音波振動エネルギを付与した純水を噴射して、基板Ｗの表面に超音波純水膜７０を形成する。
【００３８】
この超音波処理を受ける純水（洗浄液）は、溶存気体を殆ど含まない、例えば例えばＤＯ値で１ｐｐｍ以下（ＤＯ値≦１ｐｐｍ）の純水である。つまり、研磨装置に供給される製造工場からの超音波洗浄に用いる純水は、溶存気体が例えばＤＯ値で１０ｐｐｂ以下（ＤＯ値≦１０ｐｐｂ）に脱気されている。
【００３９】
この溶存気体を殆ど含まない純水に、超音波洗浄ユニット５２の圧電素子６４により超音波処理する。そして、この超音波処理が施された純水を基板Ｗの表面に供給する。基板Ｗの表面に溶存気体を殆ど含まなく、超音波処理が施された洗浄液を供給し、これによって、基板Ｗの表面に超音波純水膜７０を形成する。
【００４０】
このように、基板Ｗの表面に超音波純水膜７０が形成された状態で、超音波純水膜７０に向けて純水噴霧ノズル７２から純水を噴霧する。これにより、基板Ｗの表面の超音波純水膜７０の溶在気体量が高められ、この溶在気体量が高められ超音波純水膜７０によって基板Ｗの洗浄が行われる。これによって、超音波洗浄における洗浄効果が高められる。
【００４１】
つまり、基板Ｗの表面上に供給された、溶存気体を殆ど含まなく、超音波処理が施された純水の溶存気体を増加させため、この基板Ｗの表面上に供給されて被膜を形成している純水である超音波純水膜７０膜上に、同様の溶存気体を含まない純水を、純水噴霧ノズル７２からスプレー噴霧する。
【００４２】
これにより、純水噴霧ノズル７２から噴霧されたミスト状の純水中に、チャンバ４０の内部のＮ２ガス等の不活性ガスが溶存され、また、着水時にチャンバ４０の内部のＮ２ガス等の不活性ガスを超音波純水膜７０内に取組むことで、超音波純水膜７０内の溶存気体値を、例えばＤＯ値で１ｐｐｍを超える（ＤＯ値＞１ｐｐｍ）ように増加させる。
【００４３】
例えは銅配線の表面などに酸素を含む純水を供給すると、銅表面が容易に酸化して変質し、デバイス性能を著しく低下させる懸念があるので、このような懸念を無くすことため、この例では、チャンバ４０内を不活性ガス雰囲気として、純水にＮ２ガス等の不活性ガスを取り込ませた純水を使用している。
【００４４】
このように、超音波処理された純水を基板Ｗの表面に供給し、この基板Ｗの表面に供給された純水の溶在酸素を後で増加させることで、高い洗浄特性が得られる。
【００４５】
図１に示す基板処理装置では、ロードポート１２内の基板カセットから取り出した基板の表面を、研磨ユニット１４ａ〜１４ｄのいずれかに搬送して研磨する。そして、研磨後の基板表面を第１洗浄ユニット（ロール洗浄ユニット）１６で粗洗浄した後、第２洗浄ユニット（基板洗浄装置）１８で仕上げ洗浄する。そして、洗浄後の基板を第２洗浄ユニット１８から取り出し、乾燥ユニット２０に搬入してスピン乾燥させ、しかる後、乾燥後の基板をロードポート１２の基板カセット内に戻す。
【００４６】
上記の例では、チャンバ４０の内部をＮ２ガス等の不活性ガス雰囲気にしているが、例えば基板の洗浄に酸素が影響しない場合には、チャンバ４０の内部をＮ２ガス等の不活性ガス雰囲気に置換することなく、大気のままで、上記洗浄を行うようにしても良い。この場合、純水噴霧ノズル７２から超音波純水膜７０に向けて噴霧される純水中に大気（酸素）が取り込まれ、この純水中に取り込まれた大気（酸素）が超音波純水膜７０に混入されて該超音波純水膜７０の溶在酸素量が、例えばＤＯ値で１ｐｐｍ以上に高められる。
【００４７】
図６は、図２に示す第２洗浄ユニット（基板洗浄装置）１８において、チャンバ４０の内部をＮ２ガス等の不活性ガス雰囲気に置換することなく、純水のＤＯ値を測定した結果を示す。図５において、「供給純水」は、超音波洗浄ユニット５２及び純水噴霧ノズル７２に供給される純水のＤＯ値を、「出力なし」は、超音波洗浄ユニット５２の圧電素子６４の出力をなくして、かつ純水噴霧ノズル７２から純水を噴霧しない時の超音波純水膜７０のＤＯ値を、「高出力」は、超音波洗浄ユニット５２の圧電素子６４の出力を高出力（９９．５３Ｗ／ｃｍ２）とし、かつ純水噴霧ノズル７２から純水を噴霧しない時の超音波純水膜７０のＤＯ値を、「高出力＋純水噴霧」は、超音波洗浄ユニット５２の圧電素子６４の出力を高出力（９９．５３Ｗ／ｃｍ２）とし、かつ純水噴霧ノズル７２から純水を噴霧した時の超音波純水膜７０のＤＯ値をそれぞれ示している。
【００４８】
図６から、超音波洗浄ユニット５２の圧電素子６４の出力を高出力（９９．５３Ｗ／ｃｍ２）とし、かつ純水噴霧ノズル７２から純水を噴霧することで、超音波純水膜７０のＤＯ値を２．００ｐｐｍ程度まで高められることが判る。
【００４９】
図７は、図２に示す第２洗浄ユニット（基板洗浄装置）１８を使用し、チャンバ４０の内部をＮ２ガス等の不活性ガス雰囲気に置換することなく、超音波洗浄及び純水の噴霧を行って基板を洗浄した時に基板に残る１００ｎｍ以上のディフェクト数を計測した結果を実施例１として示す。更に、超音波洗浄ユニット５２から基板Ｗの表面に向けて噴射される純水の噴射中心軸Ｏの該表面とのなす角度θを３０°以上（θ＞３０°）に設定し、他は実施例１と同じ条件で基板の洗浄を行った時に基板に残るディフェクト数を計測した結果を実施例２として示す。
【００５０】
図７は、超音波洗浄を行うことなく、他は実施例１と同じ条件で基板の洗浄を行った時に基板に残るディフェクト数を計測した結果を比較例２として、超音波洗浄のみを行って、他は実施例１と同じ条件で基板の洗浄を行った時に基板に残るディフェクト数を計測した結果を比較例３として示す。更に、超音波洗浄のみを行って、他は実施例２と同じ条件で基板の洗浄を行った時に基板に残るディフェクト数を計測した結果を比較例３として示す。なお、図７は、超音波洗浄後に残るディフェクト数を測定した結果を、比較例１を１００％とした百分率（ディフェクト率）で示している。
【００５１】
図７から、実施例１，２にあっては、比較例１〜３と比較して、洗浄後に基板に残る１００ｎｍ以上のディフェクト数を減少でき、特に実施例１にあっては、比較例１〜３と比較して、洗浄後に基板に残る１００ｎｍ以上のディフェクト数を格段に減少できることが判る。
【００５２】
図８は、本発明の他の実施形態の基板洗浄装置を示す斜視図である。この例の前述の例と異なる点は、以下の通りである。すなわち、チャンバ４０は、内部をＮ２ガス等の不活性ガス置換できるように構成されておらず、第２純水供給ライン７４には、例えば透過膜またはバブリングによって、純水中に気体を溶在させて気体溶在量を増加させた気体溶在純水を生成する気体溶在ユニット８０が設置されている。更に純水噴霧ノズル７２の代わりに純水供給ノズル８２が使用されている。この気体溶在ユニット８０で生成される気体溶在純水の溶在気体量は、ＤＯ値で、一般には１〜１５ｐｐｍ、例えば３〜８ｐｐｍである。
【００５３】
この純水中に溶存させる気体としては、例えば、Ｎ２ガスやアルゴンガス等の不活性ガスが好ましく使用される。クリーンルーム環境の大気中などの気体（酸素）も、基板の洗浄に影響がなければ使用できる。また、炭酸ガスや水素などの気体を使用し、純水に炭酸ガスや水素などの気体を溶在させた炭酸ガス水や水素水等の機能水を気体溶在純水として使用してもよい。
【００５４】
この例によれば、前述とほぼ同様にして、基板保持機構４２のチャック４４で基板Ｗを水平に保持して回転させ、水平に回転している基板Ｗの表面に向けて、超音波洗浄ユニット５２から超音波振動エネルギを付与した純水を噴射して、基板Ｗの表面に超音波純水膜７０を形成する。このように、基板Ｗの表面に超音波純水膜７０が形成された状態で、気体溶在ユニット８０で気体溶在量を増加させた気体溶在純水を純水供給ノズル８２から超音波純水膜７０に供給する。
【００５５】
これにより、超音波洗浄ユニット４２によって超音波振動エネルギが与えられ、基板Ｗの表面に形成されて基板Ｗの表面の洗浄に使用される超音波純水膜７０の溶在気体量を、純水供給ノズル８２から供給される気体溶在量を増加させた気体溶在純水で高めて、本来の洗浄効果を十分に発揮できる、最適な条件で基板Ｗの表面の超音波洗浄を行うことができる。
【００５６】
これまで本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。
【符号の説明】
【００５７】
１０  ハウジング
１４ａ〜１４ｄ  研磨ユニット
１６  第１洗浄ユニット
１８  第２洗浄ユニット（基板洗浄装置）
２０  乾燥ユニット
２４  搬送ユニット
４０  チャンバ
４２  基板保持機構
４４  チャック
５２  超音波洗浄ユニット
５４  純水供給源
５６，７４  純水供給ライン
６２  内部流路
６２ｂ  噴射口
６４  圧電素子
７０  超音波純水膜
７２  純水噴霧ノズル
８０  気体溶在ユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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