(57)【要約】【課題】超音波洗浄ユニットを用いて基板の上面から異物を良好に除去することができる基板処理方法、基板処理装置および記録媒体を提供する。【解決手段】基板処理装置１によって実行される超音波パドル工程は、パドル状の処理液の液膜２９を基板Ｗの上面に保持し、かつ処理液の液膜によって洗浄対象領域と振動面との間を処理液で満たす工程と、液膜保持工程に並行して、振動面を超音波振動させて洗浄対象領域と振動面との間に存在する処理液に超音波振動を付与する工程と、液膜保持工程および超音波振動付与工程に並行して、押し出し液ノズル３７からの押し出し液を下流側領域１０に供給して、洗浄対象領域と振動面との間からの処理液の排出を阻害し、かつ下流側領域１０を流れる処理液を基板Ｗ外に押し流すような押し出し液の流れ４１を、下流側領域１０に形成する工程とを実行する。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の上面に設定された所定の洗浄対象領域に超音波洗浄ユニットの振動面を対向させる振動面対向工程と、
前記洗浄対象領域に処理液を供給しながら、前記基板を、前記基板の上面の中央部を通る所定の鉛直軸線回りに所定のパドル速度で回転させることにより、パドル状の処理液の液膜を前記基板の上面に保持し、かつ前記処理液の液膜によって前記洗浄対象領域と前記振動面との間を処理液で満たす液膜保持工程と、
前記液膜保持工程に並行して、前記振動面を超音波振動させて前記洗浄対象領域と前記振動面との間に存在する処理液に超音波振動を付与する超音波振動付与工程と、
前記液膜保持工程および前記超音波振動付与工程に並行して、前記基板の上面において前記洗浄対象領域よりも回転方向の下流側の下流側領域に押し出し液を供給して、前記洗浄対象領域と前記振動面との間からの処理液の排出を阻害しかつ前記下流側領域を流れる処理液を基板外に押し流すような前記押し出し液の流れを、前記下流側領域に形成する液流れ形成工程とを含む、基板処理方法。
【請求項２】
前記液流れ形成工程は、前記基板の上面において前記洗浄対象領域よりも回転方向の下流側に設定された所定の供給位置に向けて前記押し出し液を吐出する前記押し出し液吐出工程を含む、請求項１に記載の基板処理方法。
【請求項３】
前記振動面における回転方向の下流側の端縁である下流側端縁は、前記基板の回転半径方向に沿って延びており、
前記押し出し液吐出工程における前記押し出し液の、前記供給位置における入射方向は、平面視において、前記下流側端縁の延びる方向に対し４５度未満の所定角度に傾斜している、請求項２に記載の基板処理方法。
【請求項４】
前記押し出し液の流れは、その一部が前記洗浄対象領域と前記振動面との間に入り込むことにより、前記洗浄対象領域と前記振動面との間からの処理液の排出を阻害する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の基板処理方法。
【請求項５】
前記液流れ形成工程において前記下流側領域に供給される押し出し液は、前記液膜保持工程において前記洗浄対象領域に供給される処理液と同じ種類の液である、請求項４に記載の基板処理方法。
【請求項６】
前記液流れ形成工程において前記下流側領域に供給される押し出し液は、前記液膜保持工程において前記洗浄対象領域に供給される処理液と種類の異なる押し出し液である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の基板処理方法。
【請求項７】
前記処理液は薬液を含み、
前記押し出し液は水を含む、請求項６に記載の基板処理方法。
【請求項８】
前記液流れ形成工程において前記下流側領域に供給される押し出し液の供給流量は、前記液膜保持工程において前記洗浄対象領域に供給される処理液の供給流量よりも多い、請求項１〜７のいずれか一項に記載の基板処理方法。
【請求項９】
基板を鉛直姿勢で保持する基板保持ユニットと、
前記基板保持ユニットに保持されている基板を、前記基板の上面の中央部を通る所定の鉛直軸線回りに回転させるための回転ユニットと、
前記基板の上面に設定された所定の洗浄対象領域に対向して配置される振動面に超音波振動を発生させる超音波振動子を有する超音波洗浄ユニットと、
前記洗浄対象領域よりも回転方向の上流側の上流側領域に処理液を供給するための処理液供給ユニットと、
前記基板の上面において前記洗浄対象領域よりも回転方向の下流側の下流側領域に押し出し液を供給する押し出し液供給ユニットと、
前記回転ユニット、前記超音波洗浄ユニット、前記処理液供給ユニットおよび前記押し出し液供給ユニットを少なくとも制御する制御装置とを含み、
前記制御装置は、
前記洗浄対象領域に処理液を供給しながら、前記基板を前記鉛直軸線回りに所定のパドル速度で回転させることにより、パドル状の処理液の液膜を前記基板の上面に保持し、かつ前記処理液の液膜によって前記洗浄対象領域と前記振動面との間を処理液で満たす液膜保持工程と、
前記液膜保持工程に並行して、前記振動面を超音波振動させて前記洗浄対象領域と前記振動面との間に存在する処理液に超音波振動を付与する超音波振動付与工程と、
前記液膜保持工程および前記超音波振動付与工程に並行して、前記押し出し液供給ユニットによって前記下流側領域に押し出し液を供給して、前記洗浄対象領域と前記振動面との間からの処理液の排出を阻害しかつ前記下流側領域を流れる処理液を基板外に押し流すような前記押し出し液の流れを、前記下流側領域に形成する液流れ形成工程とを実行する、基板処理装置。
【請求項１０】
前記超音波洗浄ユニットは、前記超音波振動子が発生した超音波振動を前記振動面に伝達するための超音波伝達部材をさらに含む、請求項９に記載の基板処理装置。
【請求項１１】
基板処理装置の制御装置によって実行されるコンピュータプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体において、
コンピュータとしての前記制御装置に請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法を実行させるようにステップ群が組み込まれたコンピュータプログラムを記録した記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板の上面を、処理液を用いて処理する基板処理方法および基板処理装置、ならびに基板処理装置の制御装置によって実行されるプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関する。処理の対象となる基板には、たとえば、半導体ウエハ、液晶表示装置用基板、プラズマディスプレイ用基板、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、フォトマスク用基板、セラミック基板、太陽電池用基板等が含まれる。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置や液晶表示装置などの製造工程では、半導体ウエハや液晶表示装置用ガラス基板などの基板からパーティクルなどの異物を除去する洗浄工程が行われる。基板にダメージを与えることなく高い洗浄効率を実現できる非接触の洗浄手法として、基板に超音波を照射することにより基板から異物を除去する超音波洗浄が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１８１３９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本願発明者らは、基板の上面に超音波洗浄ユニットの振動面を対向させ、この振動面を処理液の液膜に接液させることを検討している。処理液の液膜に超音波振動を付与することにより処理液中に衝撃波を発生させることができる。そして、振動面と基板の上面との間を処理液の液密状態に保つことにより、処理液中に発生した衝撃波を基板の上面まで伝播させることができ、この衝撃波により基板上に付着している異物を剥離することができる。超音波洗浄ユニットを用いて基板上に付着している異物を効率良く剥離するためには、処理液の液膜と超音波洗浄ユニットの振動面との間の接触時間が長いことが望ましい。
【０００５】
そのため、本願発明者らは、十分に遅いパドル速度で基板を回転させながら基板の上面にパドル状の液膜を形成し、これにより、超音波洗浄ユニットの振動面と基板の上面との間を処理液の液密状態に保つような手法を検討している。
しかしながら、この手法では、基板の回転速度が遅いために基板に作用する遠心力が小さい。そのため、基板上の液膜に含まれる処理液は、基板から排出され難い。そのため、基板から剥離させられた異物も処理液の液膜に含まれたまま基板上に滞留する。したがって、この異物が基板の上面に再付着するおそれがあり、その異物が残存したまま基板が乾燥されると、異物の基板へのこびりつきが発生するおそれがある。
【０００６】
そこで、この発明の目的は、超音波洗浄ユニットを用いて基板の上面から異物を良好に除去することができる基板処理方法、基板処理装置および記録媒体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記の目的を達成するための請求項１に記載の発明は、基板の上面に設定された所定の洗浄対象領域に超音波洗浄ユニットの振動面を対向させる振動面対向工程と、前記洗浄対象領域に処理液を供給しながら、前記基板を、前記基板の上面の中央部を通る所定の鉛直軸線回りに所定のパドル速度で回転させることにより、パドル状の処理液の液膜を前記基板の上面に保持し、かつ前記処理液の液膜によって前記洗浄対象領域と前記振動面との間を処理液で満たす液膜保持工程と、前記液膜保持工程に並行して、前記振動面を超音波振動させて前記洗浄対象領域と前記振動面との間に存在する処理液に超音波振動を付与する超音波振動付与工程と、前記液膜保持工程および前記超音波振動付与工程に並行して、前記基板の上面において前記洗浄対象領域よりも回転方向の下流側の下流側領域に押し出し液を供給して、前記洗浄対象領域と前記振動面との間からの処理液の排出を阻害しかつ前記下流側領域を流れる処理液を基板外に押し流すような前記押し出し液の流れを、前記下流側領域に形成する液流れ形成工程とを含む、基板処理方法を提供する。
【０００８】
この方法によれば、振動面が超音波振動させられることにより、洗浄対象領域と振動面との間に存在する処理液に超音波振動を付与することができる。洗浄対象領域と振動面との間が処理液で満たされた状態で超音波振動を付与することにより、洗浄対象領域と振動面との間に存在する処理液に衝撃波を発生させることができ、かつこの衝撃波を基板の上面まで伝播させることができる。これにより、基板の上面に付着している異物を剥離させることができる。基板から剥離させられた異物は、処理液の流れに乗って洗浄対象領域と振動面との間から下流側領域へと移動する。一方、洗浄対象領域よりも回転方向の下流側の下流側領域には、押し出し液が供給される。この押し出し液の供給により、下流側領域に、下流側領域を流れる処理液を基板外に押し流すような押し出し液の流れが形成される。このような押し出し液の流れを受けて、下流側領域を流れる処理液が、基板外に排出される。これにより、基板から剥離させられた異物を基板外に排除することができる。
【０００９】
また、前記押し出し液の流れが、洗浄対象領域と振動面との間からの処理液の排出を阻害するほど、洗浄対象領域に近い場所で形成されているので、洗浄対象領域から除去された異物を、除去後直ちに基板外に排出させることができる。
これにより、超音波洗浄ユニットによって基板の上面から剥離させれた異物が基板の上面に再付着することを防止または効果的に抑制できる。ゆえに、超音波洗浄ユニットを用いて基板の上面から異物を良好に除去することができる基板処理方法を提供できる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、前記液流れ形成工程は、前記基板の上面において前記洗浄対象領域よりも回転方向の下流側に設定された所定の供給位置に向けて前記押し出し液を吐出する前記押し出し液吐出工程を含む、請求項１に記載の基板処理方法である。
この方法によれば、前記供給位置に向けて押し出し液を吐出することにより、下流側領域に、下流側領域を流れる処理液を基板外に押し流すような押し出し液の流れを、比較的容易に形成することがきる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、前記振動面における回転方向の下流側の端縁である下流側端縁は、前記基板の回転半径方向に沿って延びており、前記押し出し液吐出工程における前記押し出し液の、前記供給位置における入射方向は、平面視において、前記下流側端縁の延びる方向に対し４５度未満の所定角度に傾斜している、請求項２に記載の基板処理方法である。
【００１２】
この方法によれば、押し出し液の入射方向を、下流側端縁の延びる方向に対し、４５度未満の所定角度に傾斜させることにより、供給位置に着液して広がる押し出し液により、洗浄対象領域と振動面との間からの処理液の排出を阻害させることができる。
請求項４に記載の発明は、前記押し出し液の流れは、その一部が前記洗浄対象領域と前記振動面との間に入り込むことにより、前記洗浄対象領域と振動面との間からの処理液の排出を阻害する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の基板処理方法である。
【００１３】
この方法によれば、前記押し出し液の流れによって洗浄対象領域と振動面との間からの処理液の排出がより一層阻害されるから、洗浄対象領域と振動面との間を、処理液の液密状態に保つことができる。ゆえに、超音波振動の付与により処理液中に発生する衝撃波を、基板の上面まで効率良く伝播させることができる。
とくにこの方法では、前記押し出し液の流れの一部が洗浄対象領域と振動面との間に入り込むので、当該押し出し液の流れによって洗浄対象領域と振動面との間からの処理液の排出をより効果的に阻害できる。これにより、洗浄対象領域と振動面との間の処理液の液密状態を、より確実に保つことができる。そのため、超音波振動の付与により処理液中に発生する衝撃波を、より一層効率良く基板の上面まで伝播させることができる。したがって、基板の上面から異物を、より一層良好に除去することができる。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、前記液流れ形成工程において前記下流側領域に供給される押し出し液は、前記液膜保持工程において前記洗浄対象領域に供給される処理液と同じ種類の液である、請求項４に記載の基板処理方法である。
この方法によれば、液流れ形成工程において下流側領域に供給される押し出し液が、液膜保持工程において洗浄対象領域に供給される処理液と同じ種類の液であるので、洗浄対象領域と振動面との間に押し出し液の流れが入り込んでも、洗浄対象領域と振動面との間に存在する処理液の濃度が薄められることがない。そのため、洗浄対象領域と振動面との間に存在する処理液の洗浄能力を高く保持させることができる。
【００１５】
請求項６に記載のように、前記液流れ形成工程において前記下流側領域に供給される押し出し液は、前記液膜保持工程において前記洗浄対象領域に供給される処理液と種類の異なる押し出し液であってもよい。この場合、請求項７に記載のように、前記処理液は薬液を含み、前記押し出し液は水を含んでいてもよい。
この方法によれば、洗浄対象領域と振動面との間が薬液で満たされた状態で振動面が超音波振動させられることにより、洗浄対象領域と振動面との間に存在する薬液に超音波振動が付与される。一方、洗浄対象領域よりも回転方向の下流側の下流側領域には水が供給され、この押し出し液の供給により、下流側領域に、下流側領域を流れる薬液を基板外に押し流すような水の流れが形成される。そのため、前記の一連の工程によって、基板の上面を薬液を用いて処理する薬液処理、および基板の上面に付着している薬液を洗い流すリンス処理の双方を施すことができる。
【００１６】
請求項８に記載の発明は、前記液流れ形成工程において前記下流側領域に供給される押し出し液の供給流量は、前記液膜保持工程において前記洗浄対象領域に供給される処理液の供給流量よりも多い、請求項１〜７のいずれか一項に記載の基板処理方法である。
この構成によれば、押し出し液の供給流量が処理液の供給流量よりも多いので、押し出し液の流れによって、下流側領域を流れる処理液の大部分を基板外に押し流すことができる。また、洗浄対象領域と振動面との間からの処理液の排出をより一層阻害することができる結果、洗浄対象領域と振動面との間の液密状態を、より一層保つことができる。
【００１７】
前記の目的を達成するための請求項９に記載の発明は、基板を鉛直姿勢で保持する基板保持ユニットと、前記基板保持ユニットに保持されている基板を、前記基板の上面の中央部を通る所定の鉛直軸線回りに回転させるための回転ユニットと、前記基板の上面に設定された所定の洗浄対象領域に対向して配置される振動面に超音波振動を発生させる超音波振動子を有する超音波洗浄ユニットと、前記洗浄対象領域よりも回転方向の上流側の上流側領域に処理液を供給するための処理液供給ユニットと、前記基板の上面において前記洗浄対象領域よりも回転方向の下流側の下流側領域に押し出し液を供給する押し出し液供給ユニットと、前記回転ユニット、前記超音波洗浄ユニット、前記処理液供給ユニットおよび前記押し出し液供給ユニットを少なくとも制御する制御装置とを含み、前記制御装置は、前記洗浄対象領域に処理液を供給しながら、前記基板を前記鉛直軸線回りに所定のパドル速度で回転させることにより、パドル状の処理液の液膜を前記基板の上面に保持し、かつ前記処理液の液膜によって前記洗浄対象領域と前記振動面との間を処理液で満たす液膜保持工程と、前記液膜保持工程に並行して、前記振動面を超音波振動させて前記洗浄対象領域と前記振動面との間に存在する前記処理液の液膜に超音波振動を付与する超音波振動付与工程と、前記液膜保持工程および前記超音波振動付与工程に並行して、前記押し出し液供給ユニットによって前記下流側領域に押し出し液を供給して、前記洗浄対象領域と前記振動面との間からの処理液の排出を阻害しかつ前記下流側領域を流れる処理液を基板外に押し流すような前記押し出し液の流れを、前記下流側領域に形成する液流れ形成工程とを実行する、基板処理装置を提供する。
【００１８】
この構成によれば、振動面が超音波振動させられることにより、洗浄対象領域と振動面との間に存在する処理液に超音波振動を付与することができる。洗浄対象領域と振動面との間が処理液で満たされた状態で超音波振動を付与することにより、洗浄対象領域と振動面との間に存在する処理液に衝撃波を発生させることができ、かつこの衝撃波を基板の上面まで伝播させることができる。これにより、基板の上面に付着している異物を剥離させることができる。基板から剥離させられた異物は、処理液の流れに乗って洗浄対象領域と振動面との間から下流側領域へと移動する。一方、洗浄対象領域よりも回転方向の下流側の下流側領域には、押し出し液が供給される。この押し出し液の供給により、下流側領域に、下流側領域を流れる処理液を基板外に押し流すような押し出し液の流れが形成される。このような押し出し液の流れを受けて、下流側領域を流れる処理液が、基板外に排出される。これにより、基板から剥離させられた異物を基板外に排除することができる。
【００１９】
また、前記押し出し液の流れが、洗浄対象領域と振動面との間からの処理液の排出を阻害するほど、洗浄対象領域に近い場所で形成されているので、洗浄対象領域から除去された異物を、除去後直ちに基板外に排出させることができる。
これにより、超音波洗浄ユニットによって基板の上面から剥離させれた異物が基板の上面に再付着することを防止または効果的に抑制できる。ゆえに、超音波洗浄ユニットを用いて基板の上面から異物を良好に除去することができる基板処理装置を提供できる。
【００２０】
請求項１０に記載の発明は、前記超音波洗浄ユニットは、前記超音波振動子が発生した超音波振動を前記振動面に伝達するための超音波伝達部材をさらに含む、請求項９に記載の基板処理装置である。
この構成によれば、超音波振動子が発生した超音波振動を、超音波伝達部材が振動面に伝達するので、超音波伝達部材を振動面の近傍に配置する必要がない。これにより、超音波伝達部材のレイアウトの自由度を高めることができる。
【００２１】
前記の目的を達成するための請求項１１に記載の発明は、基板処理装置の制御装置によって実行されるコンピュータプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。前記記録媒体は、コンピュータとしての前記制御装置に請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法を実行させるようにステップ群が組み込まれたコンピュータプログラムを記録している。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る基板処理装置の内部のレイアウトを説明するための図解的な平面図である。
【図２】図２は、前記基板処理装置に備えられた処理ユニットの構成例を説明するための図解的な断面図である。
【図３】図３は、上流側ノズル、超音波洗浄ユニットおよび下流側ノズル、ならびにこれらに関連する構成を説明するための模式的な平面図である。
【図４】図４は、上流側ノズル、超音波洗浄ユニットおよび下流側ノズル、ならびにこれらに関連する構成を説明するための模式的な側面図である。
【図５】図５は、前記基板処理装置の主要部の電気的構成を説明するためのブロック図である。
【図６Ａ】図６Ａは、前記処理ユニットによる洗浄処理例を説明するための流れ図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、図６Ａに示す超音波パドル工程を詳細に説明するための流れ図である。
【図７】図７は、前記超音波パドル工程における、基板の上面上の処理液の流れについて説明するための平面図である。
【図８】図８は、前記超音波パドル工程における、基板の上面上の液膜の厚みを説明するための断面図である。
【図９】図９は、第１の洗浄試験の試験結果を示すグラフである。
【図１０】図１０は、第２の洗浄試験の試験結果を示すグラフである。
【図１１】図１１は、第３の洗浄試験の試験結果を示すグラフである。
【図１２】図１２は、第１の変形例を説明するための平面図である。
【図１３】図１３は、第２の変形例を説明するための側面図である。
【図１４】図１４は、第３の変形例を説明するための側面図である。
【図１５】図１５は、第４の変形例を説明するための側面図である。
【図１６】図１６は、第４の変形例を説明するための断面図である。
【図１７】図１７は、第５の変形例を説明するための断面図である。
【図１８】図１８は、第６の変形例を説明するための側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る基板処理装置１の内部のレイアウトを説明するための図解的な平面図である。基板処理装置１は、半導体ウエハなどの基板Ｗを一枚ずつ処理する枚葉式の装置である。この実施形態では、基板Ｗは、円板状の基板である。基板処理装置１は、処理液で基板Ｗを処理する複数の処理ユニット２と、処理ユニット２で処理される複数枚の基板Ｗを収容するキャリヤＣが載置されるロードポートＬＰと、ロードポートＬＰと処理ユニット２との間で基板Ｗを搬送する搬送ロボットＩＲおよびＣＲと、基板処理装置１を制御する制御装置３とを含む。搬送ロボットＩＲは、キャリヤＣと基板搬送ロボットＣＲとの間で基板Ｗを搬送する。基板搬送ロボットＣＲは、搬送ロボットＩＲと処理ユニット２との間で基板Ｗを搬送する。複数の処理ユニット２は、たとえば、同様の構成を有している。
【００２４】
図２は、処理ユニット２の構成例を説明するための図解的な断面図である。図３および図４は、処理液ノズル３０、超音波洗浄ユニット７および押し出し液ノズル３７、ならびにこれらに関連する構成を説明するための模式的な平面図および側面図である。
図２に示すように、処理ユニット２は、基板Ｗの主面（上面）に対して、洗浄処理を施すためのユニットである。処理ユニット２は、箱形のチャンバ４と、チャンバ４内で一枚の基板Ｗを水平な姿勢で保持して、基板Ｗの中心を通る鉛直な回転軸線（鉛直軸線）Ａ１まわりに基板Ｗを回転させるスピンチャック（基板保持ユニット）５と、基板Ｗの上面の一部に設定された洗浄対象領域６（図４参照）に対向して配置され、基板Ｗの上面に形成された処理液の液膜２９（図８等参照）に超音波振動を付与するための超音波洗浄ユニット７と、洗浄対象領域６よりも回転方向Ｄｒ（図３等参照）の上流側の上流側領域８に処理液を供給するための処理液供給ユニット９と、基板Ｗの上面において洗浄対象領域６よりも回転方向Ｄｒの下流側の下流側領域１０に押し出し液を供給する押し出し液供給ユニット１１と、基板Ｗにリンス液を供給するリンス液供給ユニット１２と、スピンチャック５を取り囲む筒状のカップ１３とを含む。
【００２５】
図２に示すように、チャンバ４は、箱状の隔壁１４と、隔壁１４の上部から隔壁１４内（チャンバ４内に相当）に清浄空気を送る送風ユニットとしてのＦＦＵ（ファン・フィルタ・ユニット）１５と、チャンバ４内の気体を隔壁１４の下部から排出する排気装置（図示しない）とを含む。
図２に示すように、ＦＦＵ１５は隔壁１４の上方に配置されており、隔壁１４の天井に取り付けられている。ＦＦＵ１５は、隔壁１４の天井からチャンバ４内に清浄空気を送る。排気装置は、カップ１３内に接続された排気ダクト１６を介してカップ１３の底部に接続されており、カップ１３の底部からカップ１３の内部を吸引する。ＦＦＵ１５および排気装置により、チャンバ４内にダウンフロー（下降流）が形成される。
【００２６】
スピンチャック５として、基板Ｗを水平方向に挟んで基板Ｗを水平に保持する挟持式のチャックが採用されている。具体的には、スピンチャック５は、スピンモータ（回転ユニット）１７と、このスピンモータ１７の駆動軸と一体化されたスピン軸１８と、スピン軸１８の上端に略水平に取り付けられた円板状のスピンベース１９とを含む。
図２に示すように、スピンベース１９は、基板Ｗの外径（たとえば約３００ｍｍ）よりも大きな外径を有する水平な円形の上面１９ａを含む。上面１９ａには、その周縁部に複数個（３個以上。たとえば６個）の挟持部材２０（図３等を併せて参照）が配置されている。複数個の挟持部材２０は、スピンベース１９の上面周縁部において、基板Ｗの外周形状に対応する円周上で適当な間隔を空けてたとえば等間隔に配置されている。
【００２７】
また、スピンチャック５としては、挟持式のものに限らず、たとえば、基板Ｗの裏面を真空吸着することにより、基板Ｗを水平な姿勢で保持し、さらにその状態で鉛直な回転軸線まわりに回転させることにより、スピンチャック５に保持されている基板Ｗを回転させる真空吸着式のもの（バキュームチャック）が採用されてもよい。
図２〜図４に示すように、超音波洗浄ユニット７は、超音波ヘッド２１と、ロッド状の第１のホルダ４６を介して超音波ヘッド２１を支持するアーム２２と、アーム２２に接続され、アーム２２を移動（揺動および昇降）させるアーム移動ユニット２３とを含む。アーム移動ユニット２３は、ボールねじやモータなどを含む構成である。
【００２８】
図２および図４に示すように、超音波ヘッド２１は、箱状のハウジング４５と、ハウジング４５内に収容された超音波振動子２４と、超音波振動子２４によって振動させられる振動体２５とを含む。超音波振動子２４は、制御装置３によって制御される超音波発振器２６からの電気信号を受けて超音波振動するように構成されている。振動体２５は、たとえば板状である。
【００２９】
図３に示すように、超音波ヘッド２１の平面形状は台形形状である。具体的には、超音波ヘッド２１の平面形状は等脚台形である。等脚台形の２つの脚によって、超音波ヘッド２１の上流側端縁２１ｃおよび下流側端縁２１ｄが構成される。換言すると、超音波ヘッド２１の上流側端縁２１ｃおよび下流側端縁２１ｄは、それぞれ直線状に延びている。
図４に示すように、超音波ヘッド２１の下面は振動面２７であり、振動面２７は、振動体２５の下面により構成されている。振動面２７は、スピンチャック５に保持された基板Ｗの上面と平行となるように水平面に沿う平坦面をなしている。振動体２５は、たとえば石英やサファイアを用いて形成されていてもよい。
【００３０】
図４に示すように、処理液供給ユニット９は、処理液ノズル３０を含む。処理液ノズル３０は、いわゆるバーノズルの形態を有している。処理液ノズル３０は、アーム２２によって支持されている。具体的には、処理液ノズル３０は、第１のホルダ４６に結合されたロッド状の第２のホルダ４７によって支持されている。処理液ノズル３０および超音波ヘッド２１が共通のアーム２２によって支持されているので、アーム２２の位置に拘わらず、処理液ノズル３０と超音波ヘッド２１との高さ位置を一定に保つことができる。
【００３１】
処理液ノズル３０は、図３および図４に示すように、処理液を吐出する複数の吐出口３２が一列または複数列に、超音波洗浄ユニット７の上流側端縁（超音波ヘッド２１の上流側端縁２１ｃ）に沿って配列されたノズル部３１を含む。処理液ノズル３０は、複数の吐出口３２に処理液を供給する処理液供給路（図示しない）をノズル部３１の内部に含む。
処理液ノズル３０の処理液供給路は、処理液配管３３に接続されている。処理液配管３３には、処理液供給源からの処理液が供給される。処理液配管３３には、処理液配管３３を開閉するための処理液バルブ３４、および処理液配管３３の開度を調整して吐出流量を調整するための第１の流量調整バルブ３５が、処理液ノズル３０側からこの順に介装されている。図示はしないが、第１の流量調整バルブ３５は、弁座が内部に設けられたバルブボディと、弁座を開閉する弁体と、開位置と閉位置との間で弁体を移動させるアクチュエータとを含む。他の流量調整バルブについても同様である。
【００３２】
処理液バルブ３４が開かれると、処理液配管３３からの処理液が処理液供給路を介して各吐出口３２に供給され、各吐出口３２から連続流の処理液が吐出される。この実施形態では、各吐出口３２からの処理液の入射方向は鉛直下方である。これにより、処理液ノズル３０からは、回転方向Ｄｒの上流側の上流側領域８に帯状のプロファイルで吐出される。この帯状のプロファイルは、基板Ｗの回転半径方向に沿っており、基板Ｗの中央部から周縁部に至る半径全域に亘っている。また、処理液ノズル３０からの処理液の吐出流量は、制御装置３が第１の流量調整バルブ３５の開度を調整することにより変更可能である。
【００３３】
処理液供給ユニット９によって供給される処理液として、薬液や水を例示できる。すなわち、この実施形態では、処理液として薬液を用いる場合を例に挙げて説明するが、処理液として水を用いることもできる。薬液として、ＳＣ１（アンモニア過酸化水素水混合液：ammonia−hydrogen peroxide mixture）、ＳＣ２（hydrochloric acid/hydrogen peroxide mixture：塩酸過酸化水素水）、フッ酸、バファードフッ酸、アンモニア水、ＦＰＭ（フッ酸過酸化水素水混合液）、イソプロピルアルコール（isopropyl alcohol：ＩＰＡ）等を例示できる。水は、たとえば脱イオン水（ＤＩＷ）であるが、ＤＩＷに限らず、炭酸水、電解イオン水、水素水、オゾン水および希釈濃度（たとえば、１０ｐｐｍ〜１００ｐｐｍ程度）の塩酸水のいずれかであってもよい。
【００３４】
図２および図４に示すように、押し出し液供給ユニット１１は、押し出し液ノズル３７を含む。押し出し液ノズル３７は、連続流の状態で液を吐出する吐出口３７ａを有している。吐出口３７ａはたとえば円形であるが、円形に限らず、楕円形であってもよいしスリット状であってもよい。押し出し液ノズル３７は、たとえば、その吐出口３７ａが静止された状態で液を吐出する固定ノズルである。押し出し液ノズル３７は、たとえば、カップ１３のガードに固定されたノズルホルダに保持されていてもよい。
【００３５】
図２に示すように、押し出し液ノズル３７は、押し出し液配管３９に接続されている。押し出し液配管３９には、押し出し液供給源からの押し出し液が供給される。押し出し液配管３９には、押し出し液配管３９を開閉するための押し出し液バルブ４０、および押し出し液配管３９の開度を調整して吐出流量を調整するための第２の流量調整バルブ４１が、押し出し液ノズル３７側からこの順に介装されている。押し出し液バルブ４０が開かれると、押し出し液ノズル３７から押し出し液が吐出される。また、押し出し液ノズル３７からの押し出し液の吐出流量は、制御装置３が第２の流量調整バルブ４１の開度を調整することにより変更可能である。
【００３６】
押し出し液供給ユニット１１によって供給される押し出し液として、薬液や水を例示できる。薬液として、ＳＣ１（アンモニア過酸化水素水混合液：ammonia−hydrogen peroxide mixture）、ＳＣ２（hydrochloric acid/hydrogen peroxide mixture：塩酸過酸化水素水）、フッ酸、バファードフッ酸、アンモニア水、ＦＰＭ（フッ酸過酸化水素水混合液）等を例示できる。水は、たとえば脱イオン水（ＤＩＷ）であるが、ＤＩＷに限らず、炭酸水、電解イオン水、水素水、オゾン水および希釈濃度（たとえば、１０ｐｐｍ〜１００ｐｐｍ程度）の塩酸水のいずれかであってもよい。この実施形態では、押し出し液として、処理液と同じ種類の液が採用される。
【００３７】
図３および図４に示すように、押し出し液ノズル３７は、基板Ｗ上における供給位置３８に吐出口３７ａを向けた状態で、吐出口３７ａから押し出し液を吐出する。図３に示すように、供給位置３８と回転軸線Ａ１との間の距離Ｌはたとえば２０ｍｍ以内の所定の値である。また、供給位置３８と回転軸線Ａ１とを結ぶ直線Ｌ１が超音波ヘッド２１の下流側端縁２１ｄに対し回転方向Ｄｒに傾斜する角度θは、たとえば７０度に設定されている。
【００３８】
図３および図４に示すように、基板Ｗ上における吐出口３７ａから吐出された押し出し液は、供給位置３８に対して入射方向Ｄ１に入射する。入射方向Ｄ１は、吐出口３７ａから供給位置３８に向かう方向である。入射方向Ｄ１は、水平方向に対して供給位置３８の方へ傾けられている。すなわち、基板Ｗの上面に対して傾いている。基板Ｗの上面と入射方向Ｄ１とがなす角度θＶは、たとえば、０〜６０度の範囲内における所定の角度（たとえば４５度）に設定されている。
【００３９】
入射方向Ｄ１は、所定の近接位置に配置されている超音波ヘッド２１の下流側端縁２１ｄに対し、基板Ｗの回転方向Ｄｒの下流側に傾斜している。平面視において、入射方向Ｄ１と超音波ヘッド２１の下流側端縁２１ｄとがなす角度（入射角度）θＨ（図３参照）は、たとえば４５度未満の所定の角度（たとえば約１５度）に設定されている。
超音波洗浄ユニット７および処理液供給ユニット９を用いた処理が実行されるとき（後述する超音波パドル工程Ｓ３が実行されるとき）には、超音波ヘッド２１および処理液ノズル３０は、前記近接位置に配置される。図３および図４には、超音波ヘッド２１および処理液ノズル３０が、近接位置に配置された状態を示す。
【００４０】
図３および図４に示すように、超音波ヘッド２１が近接位置に配置された状態では、超音波ヘッド２１の振動面２７が、基板Ｗの上面に設定された洗浄対象領域６に対向する。すなわち、基板Ｗの上面のうち振動面２７に対向する領域が、洗浄対象領域６である。具体的には、超音波ヘッド２１が近接位置に配置された状態では、超音波ヘッド２１の短辺側の端部２１ａが回転軸線Ａ１上を覆うように位置し、かつ超音波ヘッド２１の等脚台形の長辺側の端部２１ｂが、基板Ｗの上面の周縁部上に位置している。すなわち、洗浄対象領域６は、基板Ｗの中央部から周縁部に至る半径全域に亘る領域である。この状態で、振動面２７と基板Ｗの上面との間隔Ｗ３は、たとえば約１ｍｍである。超音波ヘッド２１が近接位置に配置された状態では、超音波ヘッド２１の上流側端縁２１ｃおよび下流側端縁２１ｄが、それぞれ、基板Ｗの回転半径方向に略沿っている。
【００４１】
また、処理液ノズル３０が近接位置に配置された状態では、処理液ノズル３０の複数の吐出口３２が、基板Ｗの回転半径方向に沿うように配置される。各吐出口３２から基板Ｗの下面までの鉛直方向の距離は、たとえば５ｍｍである。
リンス液供給ユニット１２は、リンス液ノズル４２を含む。リンス液ノズル４２は、たとえば、連続流の状態で液を吐出するストレートノズルであり、スピンチャック５の上方で、その吐出口を基板Ｗの上面中央部に向けて固定的に配置されている。リンス液ノズル４２には、リンス液供給源からのリンス液が供給されるリンス液配管４３が接続されている。リンス液配管４３の途中部には、リンス液ノズル４２からのリンス液の吐出／供給停止を切り換えるためのリンス液バルブ４４が介装されている。リンス液バルブ４４が開かれると、リンス液配管４３からリンス液ノズル４２に供給された連続流のリンス液が、リンス液ノズル４２の下端に設定された吐出口から吐出される。また、リンス液バルブ４４が閉じられると、リンス液配管４３からリンス液ノズル４２へのリンス液の吐出が停止される。リンス液は、たとえば脱イオン水（ＤＩＷ）であるが、ＤＩＷに限らず、炭酸水、電解イオン水、水素水、オゾン水および希釈濃度（たとえば、１０ｐｐｍ〜１００ｐｐｍ程度）の塩酸水のいずれかであってもよい。
【００４２】
また、リンス液ノズル４２は、それぞれ、スピンチャック５に対して固定的に配置されている必要はなく、たとえば、スピンチャック５の上方において水平面内で揺動可能なアームに取り付けられて、このアームの揺動により基板Ｗの上面におけるリンス液の供給位置がスキャンされる、いわゆるスキャンノズルの形態が採用されてもよい。
カップ１３は、スピンチャック５に保持されている基板Ｗよりも外方（回転軸線Ａ１から離れる方向）に配置されている。カップ１３は、スピンベース１９を取り囲んでいる。スピンチャック５が基板Ｗを回転させている状態で、ノズル３０，３７，４２から処理液や押し出し液、リンス液が基板Ｗに供給されると、これらの液体が基板Ｗの周縁から排出される。これらの液体が基板Ｗに供給されるとき、上向きに開いたカップ１３の上端部１３ａは、スピンベース１９よりも上方に配置される。したがって、基板Ｗの周囲に排出された液体は、カップ１３によって受け止められる。そして、カップ１３に受け止められた液体は、図示しない回収装置または廃液装置に送られる。
【００４３】
図５は、基板処理装置１の主要部の電気的構成を説明するためのブロック図である。
制御装置３は、たとえばマイクロコンピュータを用いて構成されている。制御装置３はＣＰＵ等の演算ユニット３Ａ、固定メモリデバイス、ハードディスクドライブ等の記憶ユニット３Ｂ、および入出力ユニット（図示しない）を有している。記憶ユニット３Ｂは、演算ユニット３Ａが実行するコンピュータプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体３Ｃを含む。記録媒体３Ｃには、制御装置３に後述する洗浄処理を実行させるようにステップ群が組み込まれている。
【００４４】
制御装置３は、予め定められたプログラムに従って、スピンモータ１７、アーム移動ユニット２３、超音波発振器２６等の動作を制御する。また、制御装置３は、予め定められたプログラムに従って、処理液バルブ３４、押し出し液バルブ４０、リンス液バルブ４４の開閉動作、ならびに第１の流量調整バルブ３５および第２の流量調整バルブ４１の流量調整を制御する。
【００４５】
図６Ａは、処理ユニット２による洗浄処理例を説明するための流れ図である。図６Ｂは、図６Ａに示す超音波パドル工程Ｓ３を詳細に説明するための流れ図である。図７は、超音波パドル工程Ｓ３における、基板Ｗの上面上の処理液の流れについて説明するための平面図である。図８は、超音波パドル工程Ｓ３における、基板Ｗの上面上の液膜２９の厚みを説明するための断面図である。
【００４６】
以下、図１〜図６Ａを参照しながら、洗浄処理例について説明する。図６Ｂ、図７および図８は適宜参照する。
処理ユニット２によって洗浄処理が施されるときには、未洗浄の基板Ｗが、チャンバ４の内部に搬入される（図６ＡのステップＳ１）。
具体的には、基板Ｗを保持している基板搬送ロボットＣＲのハンドＨをチャンバ４の内部に進入させることにより、基板Ｗがその表面（洗浄対象面）を上方に向けた状態でスピンチャック５に受け渡される。その後、スピンチャック５に基板Ｗが保持される。
【００４７】
スピンチャック５に基板Ｗが保持された後、制御装置３はスピンモータ１７を制御して、基板Ｗを回転開始させる（図６ＡのステップＳ２）。
基板Ｗの回転開始後、次いで、制御装置３は超音波パドル工程（図６ＡのステップＳ３）の実行を開始する。超音波パドル工程Ｓ３は、基板Ｗの上面に当該上面を覆う処理液の液膜をパドル状に保持させながら、超音波洗浄ユニット７によって、この処理液の液膜２９に超音波振動を付与する工程である。「パドル状」とは、基板Ｗの回転が、零または低速の速度で行われる結果、処理液の液膜に零または小さな遠心力しか作用しないので、基板Ｗの上面に処理液が滞留して液膜を形成するような状態をいう。
【００４８】
具体的には、超音波パドル工程Ｓ３では、制御装置３は、押し出し液バルブ４０を開いて、押し出し液ノズル３７から押し出し液を吐出する（図６ＢのステップＴ１）。このときの押し出し液ノズル３７からの押し出し液の吐出流量は、０．１〜２．０（リットル／分）の範囲でたとえば０．６（リットル／分）に設定されている。押し出し液ノズル３７から吐出された押し出し液は、供給位置３８に着液する。押し出し液ノズル３７から吐出された押し出し液は、供給位置３８に着液する。すなわち、基板Ｗがパドル速度で回転させられている状態で、押し出し液ノズル３７から押し出し液が吐出される。
【００４９】
次いで、図６Ｂに示すように、制御装置３はアーム移動ユニット２３を制御して、処理液ノズル３０および超音波ヘッド２１を、スピンチャック５の側方に設定されたホーム位置から、スピンチャック５に配置されている基板Ｗの上方に引き出す。その後、制御装置３は、超音波洗浄ユニット７および処理液ノズル３０を下降させて、超音波洗浄ユニット７および処理液ノズル３０を近接位置（図３および図４に示す超音波洗浄ユニット７および処理液ノズル３０の位置）に配置する（振動面対向工程。図６ＢのステップＴ２）。
【００５０】
次いで、制御装置３は、処理液バルブ３４を開いて、処理液ノズル３０から処理液を吐出する（図６ＢのステップＴ３）。吐出された処理液は、基板Ｗの回転半径方向に沿うプロットで基板Ｗの上面に供給される。このときの処理液ノズル３０からの処理液の吐出流量は、０．２〜２．０（リットル／分）の範囲でたとえば０．８（リットル／分）に設定されている。
【００５１】
また、基板Ｗの回転速度がパドル速度よりも速い場合には、基板Ｗの回転をパドル速度まで減速させ（図６ＢのステップＴ４）、その後、所定パドル速度（０〜２００ｒｐｍの範囲内で、たとえば約５０ｒｐｍ）に維持させる。「パドル速度」とは、基板Ｗをパドル速度で回転させたときに、基板Ｗの上面の液体に作用する遠心力がリンス液と基板Ｗの上面との間で作用する表面張力よりも小さいか、あるいは前記の遠心力と前記の表面張力とがほぼ拮抗するような速度をいう。
【００５２】
基板Ｗが回転方向Ｄｒに回転しているので、上流側領域８に供給された処理液は、その後直ぐに、洗浄対象領域６に供給される。基板Ｗの上面の洗浄対象領域６には、後続の処理液が続々と供給される。しかしながら、基板Ｗの回転速度がパドル速度に設定されているから基板Ｗ上の処理液に作用する遠心力が小さいために、洗浄対象領域６に供給された処理液は、基板Ｗの周囲に飛散せずに洗浄対象領域６の周囲に溜まる。これにより、洗浄対象領域６に、処理液の液膜２９がパドル状に保持される（液膜保持工程）。
【００５３】
処理液の液膜２９（上流側領域８から下流側領域１０に至る領域における液膜２９）の膜厚が、近接位置における洗浄対象領域６（基板Ｗの上面）と振動面２７との間の間隔Ｗ３（図４参照）よりも厚い。処理液の液膜２９により、洗浄対象領域６と振動面２７との間が処理液で満たされる。換言すると、洗浄対象領域６と振動面２７との間が処理液の液密状態に保たれる。
【００５４】
また、制御装置３は、超音波発振器２６を制御して、超音波洗浄ユニット７の超音波振動子２４の発振を開始させる（図６ＢのステップＴ５）。超音波振動子２４の振動により、振動体２５および振動面２７が振動する。
前述のように、洗浄対象領域６と振動面２７との間が処理液の液密状態に保たれているので、振動面２７の全域が処理液の液膜２９に接液している。そのため、超音波振動子２４の振動が振動面２７を介して、洗浄対象領域６と振動面２７との間に存在する処理液（すなわち、処理液の液膜２９）に付与される（超音波振動付与工程）。
【００５５】
洗浄対象領域６と振動面２７との間が処理液で満たされた状態で振動面２７が超音波振動させられることにより、洗浄対象領域６と振動面２７との間に存在する処理液に衝撃波を発生させることができ、かつこの衝撃波を基板の上面まで伝播させることができる。これにより基板Ｗの上面に付着している異物を剥離させることができ、それらによって基板Ｗの上面の洗浄が達成される。洗浄対象領域６が基板Ｗの回転に伴って基板Ｗの上面を走査し、また基板Ｗの上面における洗浄対象領域６が基板Ｗの中央部から周縁部に至る半径全域に亘っているので、超音波振動が付与された処理液を用いて基板Ｗの上面の全域を洗浄することができる。基板Ｗの上面から剥離された異物は、処理液の流れに乗って洗浄対象領域６と振動面２７との間から下流側領域１０へと移動する。
【００５６】
また、前述のように、液膜保持工程や超音波振動付与工程と並行して、供給位置３８に向けて押し出し液が吐出される。回転状態の基板Ｗに供給された押し出し液は、基板Ｗとの接触によって径方向（回転半径方向）に加速されると共に基板Ｗの回転方向Ｄｒ（図３等参照）に加速される。そのため、供給位置３８に着液した押し出し液は、供給位置３８から径方向に拡がりながら回転方向Ｄｒに流れる。基板Ｗの回転が遅いので、図７に示すように、基板Ｗの上面中心部に供給された押し出し液は、供給位置３８を頂点の１つとする三角形状を保ちながら広範囲に拡がり、基板Ｗの上面の下流側領域１０に、押し出し液の流れ４１を形成する。この押し出し液の流れ４１の一部が洗浄対象領域６と振動面２７との間に入り込む。
【００５７】
押し出し液の流れ４１は、図７に示すように、下流側領域１０を流れる処理液とぶつかって、処理液の液膜２９を回転半径方向の外方へ向けて押し流す。すなわち、押し出し液の流れ４１は、下流側領域１０を流れる処理液を基板Ｗ外に向けて押し流すような流れである。このような押し出し液の流れ４１を受けて、下流側領域１０を流れる処理液が、基板Ｗ外に排出される。これにより、基板Ｗから剥離させられた異物が基板Ｗ外に排除される。
【００５８】
この実施形態では、押し出し液ノズル３７からの押し出し液の吐出流量、基板Ｗの上面の供給位置３８および押し出し液の入射方向Ｄ１の最適化を図ることにより、下流側領域１０を流れる処理液の液膜２９を基板Ｗ外に押し流すような押し出し液の流れ４１を下流側領域１０に形成することができる。
前述のように、この実施形態では、押し出し液として処理液と同じ種類の液が採用されており、この場合、押し出し液を処理液と同視することができる。換言すると、超音波パドル工程Ｓ３では、基板Ｗの上面の略全域に処理液の液膜２９が保持されている。この場合、図８に示すように、基板Ｗの周方向位置によって、処理液の液膜２９の厚みが異なる。具体的には、処理液の液膜２９の厚みは、押し出し液ノズル３７からの押し出し液が供給される下流側領域１０上において最も厚く、次いで、処理液ノズル３０からの処理液が供給される上流側領域８上において厚い。これらは、洗浄対象領域６における処理液の液膜２９の厚みよりも厚い（Ｗ４＞Ｗ２＞Ｗ３）。また、上流側領域８よりも上流側および下流側領域１０よりも下流側において、処理液の厚みはいずれも薄い（Ｗ１＜Ｗ３、Ｗ５＜Ｗ３）。また、図８は、図７を切断面線VIII-VIIIに沿って切断したときの断面図である。また、図８では、処理液ノズル３０の図示を省略している。
【００５９】
超音波振動子２４の発振開始から所定期間が経過すると（図６ＢのステップＴ６でＹＥＳ）、超音波パドル工程Ｓ３が終了する。具体的には、制御装置３は、超音波発振器２６を制御して、超音波振動子２４（振動体２５）の超音波振動を停止させる（図６ＢのステップＴ７）。また、制御装置３は、処理液バルブ３４を閉じて、処理液ノズル３０からの処理液の吐出を停止する（図６ＢのステップＴ８）。さらに、制御装置３は、押し出し液バルブ４０を閉じて、押し出し液ノズル３７からの押し出し液の吐出を停止する（図６ＢのステップＴ８）。
【００６０】
さらに、制御装置３は、アーム移動ユニット２３を制御して、処理液ノズル３０および超音波ヘッド２１を、ホーム位置に戻される（図６ＢのステップＴ９）。
また、制御装置３は、スピンモータ１７を制御して、基板Ｗの回転速度を液処理速度（３００ｒｐｍ〜１０００ｒｐｍ）に加速する。
基板Ｗの回転速度が液処理速度に達すると、次いで、制御装置３は、基板の上面の処理液をリンス液で洗い流すリンス工程（図６ＡのステップＳ４）を行う。具体的には、制御装置３はリンス液バルブ４４を開く。リンス液ノズル４２から吐出されたリンス液は、基板Ｗの上面中央部に着液し、基板Ｗの回転による遠心力を受けて基板Ｗの上面上を基板Ｗの周縁部に向けて流れる。これにより、基板Ｗ上の、異物を含む処理液の液膜２９がリンス液の液膜に置換される。
【００６１】
リンス液の吐出開始から所定期間が経過すると、制御装置３は、リンス液バルブ４４を閉じてリンス液ノズル４２からのリンス液の吐出を停止させる。これにより、リンス工程Ｓ４が終了される。
次いで、基板Ｗを乾燥させるスピンドライ工程（図６ＡのステップＳ５）が行われる。具体的には、制御装置３はスピンモータ１７を制御することにより、リンス工程Ｓ４における回転速度よりも大きい乾燥回転速度（たとえば数千ｒｐｍ）まで基板Ｗを加速させ、その乾燥回転速度で基板Ｗを回転させる。これにより、大きな遠心力が基板Ｗ上の液体に加わり、基板Ｗに付着している液体が基板Ｗの周囲に振り切られる。このようにして、基板Ｗから液体が除去され、基板Ｗが乾燥する。
【００６２】
基板Ｗの高速回転の開始から所定期間が経過すると、制御装置３は、スピンモータ１７を制御することにより、スピンチャック５による基板Ｗの回転を停止させる（図６ＡのステップＳ６）。
その後、チャンバ４内から基板Ｗが搬出される（図６ＡのステップＳ７）。具体的には、制御装置３は、基板搬送ロボットＣＲのハンドをチャンバ４の内部に進入させる。そして、制御装置３は、基板搬送ロボットＣＲのハンドにスピンチャック５上の基板Ｗを保持させる。その後、制御装置３は、基板搬送ロボットＣＲのハンドをチャンバ４内から退避させる。これにより、洗浄処理後の基板Ｗがチャンバ４から搬出される。
【００６３】
次に、第１〜第３の洗浄試験について説明する。
第１〜第３の洗浄試験は、次に述べる実施例および比較例に係る基板処理方法（洗浄処理）を試料に施す。
実施例：ベアシリコンの基板Ｗ（外径３００（ｍｍ））を試料として採用し、処理液および押し出し液としてＤＩＷを採用した。スピンチャック５（図１参照）に保持されて回転状態にあるこの試料に対し、基板処理装置１を用いて前述の図６Ａ，６Ｂに示す洗浄処理例を実行した。
【００６４】
比較例：ベアシリコンの基板Ｗ（外径３００（ｍｍ））を試料として採用した。比較例では、下流側領域１０（図３参照）押し出し液の供給は行っていない。処理液としてＤＩＷを採用した。スピンチャック５（図１参照）に保持されて回転状態にあるこの試料に対し、基板処理装置１を用いて洗浄処理を施した。比較例に係る洗浄処理は、押し出し液の吐出（図６ＢのＴ１）を廃止した点で、前述の図６Ａ，６Ｂに示す洗浄処理例とは異なっており、その他の点は、前述の洗浄処理例と共通している。
＜第１の洗浄試験＞
実施例および比較例の洗浄処理を施した後の基板Ｗについて、４５ｎｍ以上のパーティクル（異物）についてのパーティクル除去率（ＰＲＥ：Ｐａｒｔｉｃｌｅ  Ｒｅｍｏｖａｌ  Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）を調べた。このパーティクル除去率は、洗浄処理により基板Ｗの洗浄対象面上から減少したパーティクルの数を、洗浄処理前の洗浄対象面上に存在するパーティクルの数で除した値である。第１の洗浄試験の結果を図９に示す。
【００６５】
図９から、実施例の洗浄処理は、比較例の洗浄処理に比べてパーティクル除去率が高いことがわかる。これは、実施例において超音波洗浄により基板Ｗの上面から剥離させられたパーティクルが直ちに基板Ｗ外に排除され、基板の上面にパーティクルが残存しないことに起因しているものと考えられる。
＜第２の洗浄試験＞
実施例および比較例の洗浄処理を施した後の基板Ｗについて、その洗浄処理の清浄度（その洗浄処理を施したことによる汚染の少なさ）を調べた。具体的には、洗浄処理を行う前からの４５ｎｍ以上のパーティクルの増加数を調べた。その結果を図１０に示す。
【００６６】
図１０に示すように、比較例の洗浄処理において増加数の平均が１９３個であり、実施例の洗浄処理において増加数の平均が２１個であった。
図１０から、実施例の洗浄処理は、比較例の洗浄処理に比べて清浄度が高いことがわかる。これは、実施例において超音波洗浄により基板Ｗの上面から剥離させられたパーティクルが直ちに基板Ｗ外に排除され、基板の上面にパーティクルが残存しないことに起因しているものと考えられる。
＜第３の洗浄試験＞
実施例および比較例の洗浄処理に係る超音波パドル工程Ｓ３における超音波振動の反射度合を調べた。具体的には、超音波パドル工程Ｓ３の所定期間に亘って反射波の大きさを計測した。その結果を図１１に示す。図１１では、反射波の最大値（ＭＡＸ）、反射波の最小値（ＭＩＮ）および反射波の平均（ＡＶＥ）をそれぞれ示している。
【００６７】
図１１に示すように、比較例において反射波の最大値と最小値との間の差が大きく、このことから、洗浄対象領域６と振動面２７との間に空気の塊が入り込んでいる。このことは、押し出し液の吐出（図６ＢのＴ１）が廃止されている比較例では、洗浄対象領域６と振動面２７との間からの処理液の排出が阻害されず、その結果、洗浄対象領域６と振動面２７との間が処理液の液密状態に保ち切れていないことに起因しているものと推察される。
【００６８】
一方、比較例においては、反射波の最大値と最小値との間の差が極めて小さかった。このことから、実施例では、押し出し液の吐出（図６ＢのＴ１）を行っているために、洗浄対象領域６と振動面２７との間の処理液の液密状態が確実に保たれていることがわかる。
以上この実施形態によれば、振動面２７が超音波振動させられることにより、洗浄対象領域６と振動面２７との間に存在する処理液に超音波振動を付与することができる。洗浄対象領域６と振動面２７との間が処理液で満たされた状態で超音波振動を付与することにより、洗浄対象領域６と振動面２７との間に存在する処理液に衝撃波を発生させることができ、かつこの衝撃波を基板Ｗの上面まで伝播させることができる。これにより、基板Ｗの上面に付着している異物を剥離させることができる。基板Ｗから剥離させられた異物は、処理液の流れに乗って洗浄対象領域６と振動面２７との間から下流側領域１０へと移動する。一方、下流側領域１０には、押し出し液が供給される。この押し出し液の供給により、下流側領域１０に、下流側領域１０を流れる処理液を基板Ｗ外に向けて押し流すような押し出し液の流れ４１が形成される。このような押し出し液の流れ４１を受けて、下流側領域１０を流れる処理液が、基板Ｗ外に排出される。これにより、基板Ｗから剥離させられた異物を基板Ｗ外に排除することができる。
【００６９】
また、押し出し液の流れ４１が、洗浄対象領域６と振動面２７との間からの処理液の排出を阻害するほど、洗浄対象領域６に近い場所で形成されているので、洗浄対象領域６から除去された異物を、除去後直ちに基板Ｗ外に排出させることができる。
これにより、異物が基板Ｗの上面に再付着することを確実に防止または効果的に抑制できる。
【００７０】
また、押し出し液の流れ４１によって洗浄対象領域６と振動面２７との間からの処理液の排出が阻害されるから、洗浄対象領域６と振動面２７との間を、処理液の液密状態に保つことができる。ゆえに、超音波振動の付与により処理液中に発生する衝撃波を、基板Ｗの上面まで効率良く伝播させることができる。
とくにこの実施形態では、押し出し液の流れ４１の一部が、洗浄対象領域６と振動面２７との間に入り込む。そのため、押し出し液の流れ４１によって洗浄対象領域６と振動面２７との間からの処理液の排出をより効果的に阻害できる。これにより、洗浄対象領域６と振動面２７との液密状態を、より一層確実に保つことができる。そのため、超音波振動の付与により処理液中に発生する衝撃波を、より一層効率良く基板Ｗの上面まで伝播させることができる。したがって、基板Ｗの上面から異物を、より一層良好に除去することができる。
【００７１】
以上により、超音波洗浄ユニット７を用いて基板Ｗの上面から異物を良好に除去することができる基板処理装置１を提供できる。
また、押し出し液供給ユニット１１によって下流側領域１０に供給される押し出し液は、処理液供給ユニット９によって洗浄対象領域６に供給される処理液と同じ種類の液である。そのため、洗浄対象領域６と振動面２７との間に押し出し液の流れ４１が入り込んでも、洗浄対象領域６と振動面２７との間に存在する処理液の濃度が薄められることがない。そのため、洗浄対象領域６と振動面２７との間に存在する処理液の洗浄能力を高く保持させることができる。
【００７２】
以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明は、他の形態で実施することもできる。
たとえば、超音波パドル工程Ｓ３において押し出し液ノズル３７からの押し出し液の吐出流量を、処理液ノズル３０からの処理液の吐出流量よりも多くしてもよい。この場合、押し出し液の供給流量が処理液の供給流量よりも多いので、押し出し液の流れ４１によって、下流側領域１０を流れる処理液の大部分を基板Ｗ外に押し流すことができる。また、洗浄対象領域６と振動面２７との間からの処理液の排出をより一層阻害することができる結果、洗浄対象領域６と振動面２７との間の液密状態を、より一層保つことができる。
【００７３】
また、処理液ノズル３０および超音波ヘッド２１が共通のアーム２２によって支持されているとして説明したが、処理液ノズル３０が、超音波ヘッド２１を支持するアーム２２と別のアームによって支持されていてもよい。
また、超音波洗浄ユニット７において、図１２に示すように、超音波振動子２４を、超音波ヘッド２１のハウジング４５の外に配置することも可能である。この場合、超音波洗浄ユニット７は、超音波振動子２４が発生した超音波振動を振動面２７に伝達するための超音波伝達部材２０１をさらに含む。超音波伝達部材２０１はたとえばロッド状をなしていてもよい。超音波伝達部材２０１は、たとえば石英を用いて形成されていてもよい。
【００７４】
また、前述の実施形態では、振動面２７が振動体２５の下面により構成されているとして説明したが、超音波振動子２４が広い面積を有する下面を備えている場合には、超音波振動子２４の下面によって振動面２７が構成されていてもよい。この場合、超音波振動子２４を廃止できる。
また、押し出し液ノズルの態様として、いわゆるバーノズルの形態であってもよい。具体的には、図１５〜図１８に示すように、押し出し液ノズル１３７が、処理液を吐出する複数の吐出口１３７ａが一列または複数列（図１５〜図１８の実施形態では一列）に配列されたノズル部１３８を有していてもよい。押し出し液ノズル１３７からは、回転方向Ｄｒの上流側の上流側領域９に帯状のプロファイルで押し出し液が吐出される。この帯状のプロファイルは、基板Ｗの回転半径方向に沿っており、基板Ｗの中央部から周縁部に至る半径全域に亘っている。
【００７５】
図１５および図１６では、複数（たとえば３〜１０個。図１５および図１６では５個）の吐出口１３７ａは、等間隔に配置されている。各吐出口１３７ａの吐出方向（各吐出口１３７ａから吐出された押し出し液が基板Ｗの上面に対して入射する入射方向）は、基板Ｗの回転半径方向に傾斜している。具体的には、各吐出口１３７ａの吐出方向は、下方に向かうに従って径方向外方に向かうように傾斜している。各吐出口１３７ａの吐出方向と、基板Ｗの上面とがなす角度は、たとえば、０〜４５度の範囲内における所定の角度（たとえば約３０度）に設定されていてもよい。このとき、基板Ｗ上における、各吐出口１３７ａから吐出される押し出し液の供給位置１３９は、平面視で、押し出し液ノズル１３７のノズル部１３８上に配置されている。すなわち、複数の吐出口１３７ａと複数の供給位置１３９とは、平面視で同一直線上にほぼ並んでいる。各吐出口１３７ａの直径は、１〜数ミリ程度に設定されている。図１５および図１６に示す例では、複数の吐出口１３７ａは、互いに略同じ口径を有している。
【００７６】
図１７に示す例が、図１５および図１６に示す例と相違する点は、複数の吐出口１３７ａの口径を、径方向の外方に向かうに従って小径とするようにした点であり、その他の点では、図１５および図１６に示す例と同一である。基板Ｗ上面における外周部では基板Ｗの周速が速い結果、基板Ｗ上の外周部における処理液は、径方向外方に向かう流れが弱い。吐出口１３７ａの口径が小さくなるのに従って、吐出口１３７ａから吐出される処理液の流速を上昇させることができる。そのため、図１７に示す例のように、複数の吐出口１３７ａの口径を、径方向の外方に向かうに従って小径とすることにより、基板Ｗ上面の外周部において、径方向外方に向かう処理液の流れを強めることができ、これにより、基板Ｗ上面の外周部において処理液の排出を促すことができる。
【００７７】
図１８に示す例が、図１５および図１６に示す例と相違する点は、複数の吐出口１３７ａの吐出方向が、基板Ｗの回転半径方向だけでなく、基板Ｗの回転方向にも傾斜している点である。各吐出口１３７ａの吐出方向は、基板Ｗの回転方向Ｄｒと反対向きに向かうように傾斜している。具体的は、基板Ｗ上における、各吐出口１３７ａから吐出される押し出し液の供給位置１３９Ａは、超音波ヘッド２１の下流側端縁２１ｄ（と基板Ｗの上面における処理液の液膜上との境界部分）になるように、各吐出口１３７ａの吐出方向が設定されている。基板Ｗ上の供給位置１３９Ａにおける押し出し液の入射角度（その入射方向と、超音波ヘッド２１の下流側端縁２１ｄとがなす角度）φ（図１７参照）は、たとえば４５度未満の所定の角度（たとえば約１５度）に設定されている。
【００７８】
但し、入射角度φが４５度以上になると、基板Ｗ上面の外周部において、径方向外方に向かう処理液の流れが弱くなる。加えて、超音波ヘッド２１の下側に押し出し液が流れ込み、好ましくない。
また、押し出し液ノズル３７として、基板Ｗの上面における押し出し液の供給位置３０１を変更できるスキャンノズルの態様が採用されていてもよい。押し出し液の供給位置３０１は、基板Ｗの上面の下流側領域１０上を、超音波ヘッド２１の下流側端縁２１ｄに沿う軌跡３０２に沿って、基板Ｗの中央部に設定された開始位置３０３（回転軸線Ａ１の近傍位置）から基板Ｗの周縁部に設定された終了位置３０４に向けて一方向に移動させる。この一方向スキャンにより、基板Ｗの上面の下流側領域１０に、洗浄対象領域６と振動面２７との間に一部が入り込み、かつ下流側領域１０を流れる処理液を基板Ｗ外に押し流すような押し出し液の流れ３０５（押し出し液の流れ４１と同等の流れ）を形成することができる。
【００７９】
また、押し出し液ノズル３７の態様として、押し出し液を液滴の態様で吐出するシャワーノズルであってもよい。この場合、液滴の態様として、円錐状や扇状に液滴が吐出される。
また、押し出し液ノズル３７の態様として、押し出し液を気体（たとえば圧縮空気）との混合状態で吐出する二流体ノズルであってもよい。この二流体ノズルは、液の流速や液の広がり方を調整するために用いられる。
【００８０】
また、図１４に示すように、押し出し液供給ユニットが、押し出し液を下方に吐出する複数のノズル（第１のノズル４０１Ａ、第２のノズル４０１Ｂ、第３のノズル４０１Ｃおよび第４のノズル４０１Ｄ、）４０１と、複数のノズルのそれぞれを保持するホルダ４０２とを備えたノズルユニット４０３を備えていてもよい。超音波パドル工程Ｓ３では、複数のノズル４０１Ａ〜４０１Ｄは、基板の上面上の処理位置に配置される。複数のノズル４０１Ａ〜４０１Ｄが処理位置に位置された状態では、複数のノズル４０１Ａ〜４０１Ｄと基板Ｗとが平面視で重なり、複数のノズル４０１Ａ〜４０１Ｄの先端が、平面視において、回転軸線Ａ１（図２等参照）側から第１のノズル４０１Ａ〜第４のノズル４０１Ｄの順番で回転方向Ｄｒに並ぶ。このとき、第１のノズル４０１Ａの先端は、平面師で、基板Ｗの中央部に重なり、第４のノズル４０１Ｄの先端は、平面師で基板Ｗの周縁部に重なる。
【００８１】
また、処理液供給ユニット９がバーノズルではなく、連続流の状態で液を吐出する吐出口を１つ有するストレートノズルの態様を有していてもよい。この場合、複数の吐出口から吐出された押し出し液が基板Ｗの上面に対して入射する入射方向は、平面視において、超音波ヘッド２１の上流側端縁２１ｃの延びる方向に対し４５度未満の所定角度に傾斜していてもよい。また、基板Ｗ上における押し出し液の供給位置と回転軸線Ａ１との間の距離は、たとえば２０ｍｍ以内に設定されていてもよい。
【００８２】
また、処理液供給ユニット９が、図１４に示す押し出し液供給ユニット１１と同様の複数のノズル（ノズル４０１と同等）を備えていてもよい。
また、押し出し液として処理液と異なる種類の液が採用されていてもよい。処理液供給ユニット９から基板Ｗの上面に供給される処理液が薬液で、押し出し液供給ユニット１１から基板Ｗの上面に供給される押し出し液が水であってもよい。この場合、洗浄対象領域６と振動面２７との間が薬液で満たされた状態で振動面２７が超音波振動させられることにより、洗浄対象領域６と振動面２７との間に存在する薬液に超音波振動が付与される。一方、下流側領域１０には水が供給され、この水の供給により、下流側領域１０に、下流側領域１０を流れる薬液を基板Ｗ外に押し流すような水の流れが形成される。そのため、超音波パドル工程Ｓ３によって、基板Ｗの上面を薬液を用いて処理する薬液処理、および基板Ｗの上面に付着している薬液を洗い流すリンス処理の双方を施すことができる。これにより、リンス工程Ｓ４を廃止するか、あるいはリンス工程Ｓ４の所要時間を短縮することができる。
【００８３】
また、前述の各実施形態では、基板処理装置１が円板状の基板Ｗを処理する装置である場合について説明したが、基板処理装置１が、液晶表示装置用ガラス基板などの多角形の基板を処理する装置であってもよい。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能で
ある。
【符号の説明】
【００８４】
１        ：基板処理装置
３        ：制御装置
３Ｃ      ：記録媒体
５        ：スピンチャック（基板保持ユニット）
６        ：洗浄対象領域
７        ：超音波洗浄ユニット
８        ：上流側領域
９        ：処理液供給ユニット
１０      ：下流側領域
１１      ：押し出し液供給ユニット
１７      ：スピンモータ（回転ユニット）
２７      ：振動面
２９      ：処理液の液膜
２０１    ：超音波伝達部材
Ａ１      ：回転軸線（鉛直軸線）
Ｄｒ      ：回転方向
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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