(57)【要約】【課題】超音波のエネルギーを利用してパターンが形成された基板表面を洗浄する基板洗浄技術において、パターンへのダメージを低減しつつ基板表面を良好に洗浄する。【解決手段】表面にパターンが形成された基板を保持する基板保持部と、基板の表面に洗浄液を供給してパターンを洗浄液で覆う洗浄液ノズルと、洗浄液で覆われたパターンよりも端縁側に位置する基板の周縁領域へ、超音波を印加した超音波印加液を供給して基板を振動させる超音波ノズルとを備え、基板の周縁領域における液体の流れる方向は、基板の中心から端縁側に向かう方向に優勢である。【選択図】図４
2015065355.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面にパターンが形成された基板を保持する基板保持部と、
前記基板の表面に洗浄液を供給して前記パターンを前記洗浄液で覆う洗浄液ノズルと、
前記洗浄液で覆われた前記パターンよりも端縁側に位置する前記基板の周縁領域へ、超音波を印加した超音波印加液を供給して前記基板を振動させる超音波ノズルとを備え、
前記基板の前記周縁領域における液体の流れる方向は、前記基板の中心から前記端縁側に向かう方向に優勢であることを特徴とする基板洗浄装置。
【請求項２】
請求項１に記載の基板洗浄装置であって、
前記洗浄液ノズルは、前記超音波ノズルから超音波印加液が前記基板に供給される間、継続して前記基板の表面に前記洗浄液を供給する基板洗浄装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の基板洗浄装置であって、
前記超音波ノズルは、前記周縁領域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。
【請求項４】
請求項３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を前記基板の前記周縁領域に位置させることで、前記収束点を前記基板の前記端縁部に位置させたときに前記基板に与えられる基準音圧の半分以上の音圧を前記基板に与える基板洗浄装置。
【請求項５】
請求項４に記載の基板洗浄装置であって、
前記超音波ノズルは、前記収束点が前記基板のベベル部に位置するように配置される基板洗浄装置。
【請求項６】
請求項４に記載の基板洗浄装置であって、
前記超音波ノズルは、前記収束点が前記基板の前記端縁部に位置するように配置される基板洗浄装置。
【請求項７】
請求項４ないし６のいずれか一項に記載の基板洗浄装置であって、
前記超音波ノズルは、前記基板の中心から前記周縁領域に向かう径方向における前記基板の外側から前記周縁領域に前記超音波印加液を供給する基板洗浄装置。
【請求項８】
請求項４ないし７のいずれか一項に記載の基板洗浄装置であって、
前記収束点の位置を調整する位置調整部をさらに備える基板洗浄装置。
【請求項９】
請求項３ないし８のいずれか一項に記載の基板洗浄装置であって、
前記基板表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。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれか一項に記載の基板洗浄装置であって、
前記基板を前記超音波ノズルに対して相対的に回転させる回転駆動部をさらに備える基板洗浄装置。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の基板洗浄装置であって、
前記洗浄液と前記超音波印加液は異なる液体である基板洗浄装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の基板洗浄装置であって、
前記洗浄液はハイドロフルオロエーテルである基板洗浄装置。
【請求項１３】
請求項１１に記載の基板洗浄装置であって、
前記洗浄液はイソプロピルアルコールである基板洗浄装置。
【請求項１４】
表面にパターンが形成された基板を保持する基板保持部と、
前記パターンよりも端縁側に位置する前記基板の周縁領域の一部である目標領域へ、超音波を印加した超音波印加液を供給して前記基板を振動させる超音波ノズルと、
前記基板の表面における前記目標領域以外の領域に洗浄液を供給する洗浄液ノズルと、
を備え、
前記基板の前記目標領域における液体の流れる方向は、前記基板の中心から前記端縁側に向かう方向に優勢であることを特徴とする基板洗浄装置。
【請求項１５】
基板の表面に洗浄液を供給して前記基板の表面上のパターンを前記洗浄液で覆う第１工程と、
前記洗浄液で覆われた前記パターンよりも端縁側に位置する前記基板の周縁領域へ、超音波を印加した超音波印加液を供給して前記周縁領域から前記基板を振動させ、前記パターンに付着するパーティクルを前記洗浄液に離脱させて除去する第２工程と
を備えることを特徴とする基板洗浄方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の基板洗浄方法であって、
前記第２工程は、前記基板の表面に前記洗浄液を供給しながら、前記基板の前記周縁領域へ、前記超音波印加液を供給する工程である、基板洗浄方法。
【請求項１７】
請求項１５または１６に記載の基板洗浄方法であって、
前記第２工程後に前記洗浄液を前記基板の表面に供給して前記基板の表面から前記超音波印加液を除去する第３工程をさらに備える基板洗浄方法。
【請求項１８】
請求項１５または１６に記載の基板洗浄方法であって、
前記第２工程後に前記基板の表面から前記超音波印加液を除去する第３工程をさらに備え、
前記第２工程は、超音波印加液を構成する液体を超音波ノズルに導入し、前記超音波ノズルの内部で前記液体に超音波を印加して前記超音波印加液を生成する工程と、前記超音波印加液を前記超音波ノズルの吐出孔から前記基板の前記周縁領域に向けて吐出する工程とを含み、
前記第３工程は、前記液体への超音波の印加を停止し、超音波が印加されていない前記液体を前記超音波ノズルの吐出孔から前記基板の表面に供給して前記基板の表面から前記超音波印加液を除去する工程である基板洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体ウエハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、プラズマ表示用ガラス基板、ＦＥＤ（電界放出ディスプレイ：Field Emission Display） 用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板等に超音波を与えて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。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置や液晶表示装置などの電子部品の製造工程では、基板の表面に成膜やエッチングなどの処理を繰り返し施して微細パターンを形成するプロセス工程が含まれている。ここで、微細加工を良好に行うためには基板表面を清浄な状態に保つ必要があり、必要に応じて基板表面に対して洗浄処理が行われる。そこで、従来、基板上に付着したパーティクルを除去するために、例えば特許文献１および２に記載の装置では、超音波を印加した洗浄液、いわゆる超音波印加液をノズルから基板表面へ供給している。
【０００３】
特許文献１に記載の装置では、基板を回転させつつ超音波が付与された超音波印加液をノズルから基板表面に供給して基板の洗浄を行う。この際に、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印加液が吹き付けられて超音波洗浄される。
【０００４】
また、特許文献２に記載の装置では、超音波印加液を吐出するノズルが２つ設けられており、これらのノズルから超音波印加液が基板の被処理面上の同じ位置に吐出されて洗浄性能の向上が図られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３６３４５３号公報
【特許文献２】特開２０００−２１６１２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記した特許文献１および２に記載の装置では、超音波が印加された超音波印加液中に生じたキャビテーションの崩壊（以下「キャビテーション崩壊」という）により発生する衝撃波のエネルギーを利用して基板上からのパーティクルの離脱を図っている。このため、強いエネルギーがそのまま基板表面の微細パターンに伝播してしまうと、パターンにダメージが生じるおそれがある。
【０００７】
この発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、超音波のエネルギーを利用してパターンが形成された基板表面を洗浄する基板洗浄技術において、パターンへのダメージを低減しつつ基板表面を良好に洗浄することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明にかかる基板洗浄装置の第１態様は、表面にパターンが形成された基板を保持する基板保持部と、基板の表面に洗浄液を供給してパターンを洗浄液で覆う洗浄液ノズルと、記洗浄液で覆われたパターンよりも端縁側に位置する基板の周縁領域へ、超音波を印加した超音波印加液を供給して基板を振動させる超音波ノズルとを備え、基板の周縁領域における液体の流れる方向は、基板の中心から端縁側に向かう方向に優勢であることを特徴としている。
【０００９】
また、この発明にかかる基板洗浄装置の第２態様は、表面にパターンが形成された基板を保持する基板保持部と、パターンよりも端縁側に位置する基板の周縁領域の一部である目標領域へ、超音波を印加した超音波印加液を供給して基板を振動させる超音波ノズルと、基板の表面における目標領域以外の領域に洗浄液を供給する洗浄液ノズルと、を備え、基板の目標領域における液体の流れる方向は、基板の中心から端縁側に向かう方向に優勢であることを特徴としている。
【００１０】
さらに、この発明にかかる基板洗浄方法は、基板の表面に洗浄液を供給して基板の表面上のパターンを洗浄液で覆う第１工程と、洗浄液で覆われたパターンよりも端縁側に位置する基板の周縁領域へ、超音波を印加した超音波印加液を供給して周縁領域から基板を振動させ、パターンに付着するパーティクルを洗浄液に離脱させて除去する第２工程とを備えることを特徴としている。
【００１１】
このように構成された発明では、基板の表面上のパターンが洗浄液で覆われた状態で超音波印加液が基板の周縁領域に供給され、基板に対して超音波が加えられて基板が振動する。この振動によってパターンに付着するパーティクルが洗浄液中に離脱してパターンから除去される。また、超音波印加液の供給位置はパターンから端縁側に離れた周縁領域であり、しかも、周縁領域における液体、つまり洗浄液と超音波印加液の流れる方向は、基板の中心から端縁側に向かう方向に優勢である。このため、超音波印加液がパターンと接液する、あるいは近傍に存在するのを防止することができる。その結果、超音波印加液中でのキャビテーション崩壊の影響を受けてパターンがダメージを受けるのを抑制することができる。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように、本発明によれば、基板の周縁領域に超音波印加液を供給することで当該周縁領域から基板に超音波を与えて基板を振動させるので、パターンへのダメージを低減しつつ基板表面を良好に洗浄することが可能となっている。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明にかかる基板洗浄装置の第１実施形態を示す概略図である。
【図２】図１の基板洗浄装置の平面図である。
【図３】超音波ノズルの構成を示す部分切欠断面図である。
【図４】図１に示す基板洗浄装置の動作を模式的に示す図である。
【図５】基板の周縁領域への超音波印加液の供給による作用効果を説明するための図である。
【図６】基板の表面に対する超音波印加液の入射角度による作用効果を説明するための図である。
【図７】本発明にかかる基板洗浄装置の第２実施形態の動作を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は本発明にかかる基板洗浄装置の第１実施形態を示す概略図である。また、図２は図１の基板洗浄装置の平面図である。この基板洗浄装置１は、半導体ウエハなどの基板Ｗの表面を洗浄するためのものであり、基板Ｗをほぼ水平に保持して回転するスピンチャック１０を備えている。このスピンチャック１０は、鉛直方向に沿って配置された回転軸１１と、その回転軸１１の上端に取り付けられた円板状のスピンベース１２とを備えている。また、このスピンベース１２の上面には、図示を省略する吸着溝が設けられており、基板Ｗの中央下面を吸着保持可能となっている。
【００１５】
また、スピンチャック１０の回転軸１１は回転駆動部２０のモータ（図示省略）と連結されており、装置全体を制御するコントローラ３０によるモータ駆動に応じて回転駆動部２０が作動すると、それに伴って回転軸１１が回転する。これによって、スピンベース１２に吸着保持される基板Ｗはスピンベース１２とともに回転中心軸ＡＸ回りに回転する。
【００１６】
スピンベース１２の上方位置には、図１に示すように、洗浄液ノズル４０および超音波ノズル５０が配置されている。ノズル４０、５０はそれぞれ、各ノズル４０、５０を移動させるためのアーム４１，５１の先端側に配置されている。また、アーム４１、５１にはそれぞれ第１ノズル移動機構４２、第２ノズル移動機構５２が連結されている。そして、コントローラ３０からの制御指令に応じて第１ノズル移動機構４２が作動することでアーム４１を回転中心軸ＡＸ４回りに揺動駆動する一方で、第２ノズル移動機構５２が作動することでアーム５１を回転中心軸ＡＸ５回りに揺動駆動する。すなわち、図２に示すように、第１ノズル移動機構４２を作動させてアーム４１を揺動させると、洗浄液ノズル４０が基板Ｗの回転中心点Ｐｃの上方位置と基板Ｗの側方の退避位置Ｓ４（破線位置）との間で往復移動可能となっている。また、第２ノズル移動機構５２を作動させてアーム５１を揺動させると、超音波ノズル５０が基板Ｗの周縁領域ＥＰの上方位置と基板Ｗの側方の退避位置Ｓ５（破線位置）との間で往復移動可能となっている。
【００１７】
洗浄液ノズル４０はノズル本体（図示省略）の先端に吐出孔を設けたものである。この洗浄液ノズル４０は図１に示すように洗浄液配管４３を介して洗浄液供給源と接続されており、洗浄液供給源から洗浄液の供給を受け、吐出孔から洗浄液を吐出可能となっている。洗浄液配管４３には、開度調整が可能なバルブ４４が介挿されており、コントローラ３０からの指令に応じて、洗浄液ノズル４０に供給される洗浄液の流路の開閉および洗浄液の流量の調節を行うことが可能となっている。このため、第１ノズル移動機構４２により洗浄液ノズル４０が基板Ｗの回転中心点Ｐｃの上方位置に位置した状態で洗浄液ノズル４０に対して洗浄液としてＤＩＷ（脱イオン水：deionized water）が供給されると、洗浄液ノズル４０から基板表面にＤＩＷが吐出される。
【００１８】
図３は超音波ノズルの構成を示す部分切欠断面図である。超音波ノズル５０は、図示を省略する方向調整部を介してアーム５１の先端部に取り付けられ、超音波ノズル５０から吐出される超音波印加液の基板Ｗへの入射角度（図６中の符号θ）を調整可能となっている。超音波ノズル５０は、超音波印加液を吐出するための吐出孔５０１が先端に形成された円錐状のノズル本体５０２を備えている。このノズル本体５０２の側面には、超音波印加用の液体をノズル本体５０２の内部に導入するための導入部５０３が設けられている。なお、本実施形態では、超音波印加用液体としてＤＩＷを用いているが、これに限定されるものではない。
【００１９】
この導入部５０３は図１に示すように配管５３を介してＤＩＷ供給源と接続されており、ＤＩＷ供給源からＤＩＷの供給を受け、ノズル本体５０２を介して吐出孔５０１からＤＩＷを吐出可能となっている。配管５３には、開度調整が可能なバルブ５４が介挿されており、コントローラ３０からの指令に応じて超音波ノズル５０に供給されるＤＩＷの流路の開閉および洗浄液の流量の調節を行うことが可能となっている。また、次に説明する振動子５０４が作動すると、ＤＩＷに超音波を印加した超音波印加液が吐出孔５０１から吐出される。一方、振動子５０４の作動を停止すると、ＤＩＷがそのまま吐出孔５０１から吐出される。
【００２０】
ノズル本体５０２内には、ＰＺＴ（ジルコン酸鉛チタン）などの圧電素子により構成された振動子５０４が組み込まれている。この振動子５０４は、吐出孔５０１を向いた振動面５０５を曲率半径Ｒの凹状に仕上げた凹面球型振動子であり、図１に示すように給電線５５を介して高周波発振回路５６に接続されている。この高周波発振回路５６はコントローラ３０からの駆動指令に応じて高周波信号を発生させ、振動子５０４に与える。したがって、高周波信号を受けて振動子５０４が振動すると、ノズル本体５０２内でＤＩＷ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、超音波は吐出孔５０１の外側近傍の点Ｐｗに収束する。この点Ｐｗが本発明の「収束点」に相当する。
【００２１】
そして、第２ノズル移動機構５２により超音波ノズル５０が基板Ｗの周縁領域ＥＰの上方位置に位置した状態で超音波ノズル５０に対してＤＩＷが供給されるとともに高周波信号が与えられると、超音波印加液が超音波ノズル５０で生成され、吐出孔５０１から吐出される。
【００２２】
なお、図１中の符号６０はスピンチャック１０を取り囲むように配置されたカップであり、次に説明するように基板洗浄装置１により基板Ｗを洗浄する際に、基板Ｗから飛散する液体やミスト等を補集して装置周辺に飛散するのを防止する。
【００２３】
図４は図１に示す基板洗浄装置の動作を模式的に示す図である。この装置１は、表面Ｗｆに微細パターン（図示省略）が形成された基板Ｗを超音波洗浄するものである。この基板Ｗでは、基板表面Ｗｆのうち周縁領域ＥＰ以外の領域をパターン形成領域ＰＲとし、当該パターン形成領域ＰＲに微細パターン（図示省略）が形成されている。そして、未処理の基板Ｗが装置内に搬入されると、コントローラ３０が装置各部を制御して該基板Ｗに対して一連の洗浄処理を実行する。ここでは、予め基板Ｗは表面Ｗｆを上方に向けた状態でスピンチャック１０に保持される。
【００２４】
これに続いて、スピンチャック１０により基板Ｗを比較的低速で回転させながら基板表面Ｗｆ上に洗浄液の液膜ＬＦを形成する。より詳しくは、第１ノズル移動機構４２が洗浄液ノズル４０を基板Ｗの回転中心点Ｐｃの上方位置に向けて移動させ、当該上方位置に位置決めする。その前後あるいは位置決めと同時に、スピンチャック１０により基板Ｗを比較的低速で回転させる。こうして、洗浄液ノズル４０の位置決めと基板回転開始とが完了した時点より、図４（ａ）に示すように、バルブ４４が開いて洗浄液ノズル４０から洗浄液としてＤＩＷを基板表面Ｗｆに吐出する。基板表面Ｗｆに供給されたＤＩＷは、基板回転による遠心力により基板表面Ｗｆに沿って基板Ｗの径方向外向きに均一に広がり、基板表面Ｗｆの全面にわたって洗浄液の液膜ＬＦが形成される。これにより、基板表面Ｗｆ上のパターンも洗浄液の液膜ＬＦで覆われる（本発明の「第１工程」に相当）。このように基板回転による遠心力を用いることで、基板表面Ｗｆの全面にわたって液膜ＬＦの厚みを均一にコントロールすることができる。ただし、基板Ｗを回転させることは液膜ＬＦを形成する上で必須要件ではなく、基板Ｗを静止した状態で液膜ＬＦを形成してもよい。
【００２５】
液膜形成が終了した後も、基板Ｗの回転および洗浄液ノズル４０からの洗浄液の吐出を継続して基板Ｗの中心から端縁側に向かう方向にＤＩＷを流している。そして、ＤＩＷを流したまま、第２ノズル移動機構５２が超音波ノズル５０を基板Ｗの周縁領域ＥＲの上方位置に向けて移動させ、当該上方位置に位置決めする。それに続いて、バルブ５４が開いてＤＩＷを超音波ノズル５０に供給するとともに高周波発振回路５６が高周波信号を振動子５０４に与えて作動させる。これによって、超音波印加液が超音波ノズル５０内で生成され、吐出口５０１から基板Ｗの周縁領域ＥＲに向けて吐出される。
【００２６】
このように超音波印加液が基板Ｗの周縁領域ＥＰに供給されると、超音波印加液に含まれる超音波も周縁領域ＥＰに与えられ、同図（ｂ）中の矢印で模式的に示すように主として基板Ｗに対して超音波を与える。特に、本実施形態では、図３に示すように、収束点Ｐｗを基板Ｗのベベル部ＢＰ（図４）、それも端縁部ＥＰ（図４）に位置させているため、基板Ｗに対して超音波を効率的に与えることが可能となっている。このように基板Ｗへの超音波印加によって、基板Ｗが振動してパターンに付着しているパーティクル（図示省略）が当該パターンから離脱して液膜ＬＦ中に除去される（本発明の「第２工程」に相当）。本実施形態では、少なくとも基板Ｗが一周以上回転する時間だけ超音波印加液の吐出を継続して基板表面Ｗｆ全体からパーティクルを液膜ＬＦ中に離脱させて除去する。なお、本実施形態では、基板Ｗに対して２種類の液体、つまり洗浄液と超音波印加液が供給されるが、上記したように基板Ｗの表面では洗浄液が基板Ｗの中心から端縁側に流れており、基板Ｗの周縁領域ＥＲにおいては洗浄液と超音波印加液とが基板Ｗの中心から端縁側に向かう方向に優勢に流れる。これを満足させるために、基板Ｗの回転数を適宜制御してもよい。
【００２７】
次に、バルブ５４が閉じて超音波ノズル５０へのＤＩＷ供給が停止されるとともに、高周波信号の供給が停止されて振動子５０４の振動が停止される。これによって、超音波ノズル５０からの超音波印加液の吐出が停止される。それに続いて、第２ノズル移動機構５２が超音波ノズル５０を退避位置Ｓ５に移動して待機する。
【００２８】
ここで、基板Ｗの上方位置からの超音波ノズル５０の退避とともに、洗浄液ノズル４０も基板Ｗの上方位置から退避させ、直ちにスピン乾燥を実行してもよいのであるが、次の点を考慮して基板Ｗからの超音波印加液の洗い流し処理を実行する（本発明の「第３工程」に相当）。つまり、端縁部ＥＰへの超音波印加液の供給時に超音波印加液の一部が液膜ＬＦに入り込むことがあり、パターンがキャビテーション崩壊の影響を受ける可能性がある。そこで、本実施形態では、スピン乾燥を実行する前に、一定時間だけ洗浄液ノズル４０を基板Ｗの回転中心点Ｐｃの上方位置に留まらせて洗浄液ノズル４０から洗浄液（ＤＩＷ）を基板表面Ｗｆに吐出する。これにより、超音波印加液を基板表面Ｗｆから洗い流してキャビテーション崩壊の影響がパターンに及ぶのを防止している。
【００２９】
最後に、洗浄液ノズル４０からの洗浄液の吐出が停止し、洗浄液ノズル４０の退避位置Ｓ４への移動が完了すると、スピン乾燥を行う（図４（ｄ））。そして、スピンチャック１０による基板保持が解除された後、一連の洗浄処理が施された基板Ｗは搬送ロボット（図示省略）により装置１から搬出される。
【００３０】
以上のように、本実施形態では、超音波印加液を基板Ｗの周縁領域ＥＲに供給して周縁領域ＥＲから基板Ｗに超音波を加え、基板Ｗを振動させているため、当該振動によってパターンに付着するパーティクルが洗浄液の液膜ＬＦ中に離脱してパターンから除去される。また、超音波印加液中ではキャビテーション崩壊が発生するため、超音波印加液がパターンに接液する、あるいは近傍に位置するときには、キャビテーション崩壊の影響を受ける可能性がある。しかしながら、本実施形態では、超音波印加液の供給位置がパターンから離れた周縁領域ＥＲであるため、キャビテーション崩壊の影響を受けにくく、パターンがダメージを受けるのを抑制することができる。さらに、超音波印加液を基板Ｗに供給している間、周縁領域ＥＲでは液体は基板Ｗの中心から端縁側に向かう方向に優勢に流れている。このため、超音波印加液がパターン領域ＰＲに接液するのをさらに効果的に避けることができる。よって、本実施形態によれば、パターンへのダメージを低減しつつ基板表面Ｗｆを良好に洗浄することが可能となっている。
【００３１】
また本実施形態では、超音波ノズル５０を基板Ｗの周縁領域ＥＰの上方位置に配置した状態で基板Ｗを回転させているため、基板Ｗの全周にわたって各周縁領域ＥＰから基板Ｗに超音波振動を与えている。したがって、基板表面Ｗｆを均一に洗浄することが可能となっている。もちろん、基板Ｗを回転させる代わりに、または基板回転とともに、超音波ノズル５０を基板Ｗの周縁領域ＥＰに沿って移動させ、その移動中に超音波印加液を各周縁領域ＥＰに供給してもよい。つまり、基板Ｗを回転中心軸ＡＸ回りで超音波ノズル５０に対して相対的に１周以上回転させるように構成することで、基板表面Ｗｆ全体を均一に洗浄することができ、好適である。
【００３２】
また上記実施形態では、図３に示すように、超音波ノズル５０は径方向Ｘにおいて基板Ｗの外側から周縁領域ＥＰに超音波印加液を供給している。したがって、超音波印加液を周縁領域ＥＰに確実に、しかも効率的に供給することができ、洗浄性能を高めることができる。
【００３３】
また本実施形態では、図３に示すように超音波印加液に含まれる超音波の収束点Ｐｗを基板Ｗの端縁部ＥＰ（図４）に位置させている。このため、基板Ｗに対して超音波を効率的に与えることができ、優れた洗浄性能が得られる。その理由については、図３および図５を参照しつつ詳述する。
【００３４】
図５は基板の周縁領域への超音波印加液の供給による作用効果を説明するための図であり、同図（ａ）は実験内容を模式的に示す図であり、同図（ｂ）は超音波の収束点の変位に対する基板の振幅の変化を示すグラフである。本願発明者は、基板Ｗの周縁領域ＥＰに超音波印加液を供給することによる効果を検証するため、図１に示す装置１を利用して以下の測定を行った。
【００３５】
ここでは、以下の寸法、
・吐出孔５０１の口径φ１＝７[ｍｍ］
・吐出孔５０１から見た振動面５０５の口径φ２＝３３[ｍｍ］
・吐出孔５０１から収束点Ｐｗまでの距離＝５[ｍｍ］
・振動面５０５の曲率半径Ｒ＝３５[ｍｍ］
を有する超音波ノズル５０を用いた。そして、この超音波ノズル５０へのＤＩＷの供給流量を１．５[Ｌ／ｍｉｎ］に設定し、高周波信号として周波数５[ＭＨｚ]のサイン波を振動子５０４に与えた。
【００３６】
また、基板Ｗの回転中心点Ｐｃから周縁領域ＥＰ（図４参照）に向かう径方向Ｘにおいて、超音波の収束点Ｐｗが図３に示すように基板Ｗの端縁部ＥＰに位置するときの超音波ノズル５０の位置を原点している。そして、原点に位置する超音波ノズル５０から上記条件で超音波印加液を基板Ｗの周縁領域ＥＰに供給したとき、基板Ｗに与えられる振幅を測定した。ここでは、基板Ｗの回転中心点Ｐｃを挟んで周縁領域ＥＰの反対側に音圧センサ７０を基板表面Ｗｆに配置して音圧を基板Ｗの振幅として計測した。なお、洗浄液の液膜ＬＦを伝播する超音波が音圧センサ７０に到達するのを防止して計測精度を高めるため、図５に示すように、超音波印加液の供給位置と音圧センサ７０との間で液膜ＬＦに空気を吹き付けている。また、原点での音圧（振幅）以外にも、超音波ノズル５０を回転中心点側（プラス側）および反回転中心点側（マイナス側）に移動させ、各位置での音圧（振幅）を計測した。それらの計測結果をグラフ化したものが図５（ｂ）に示すグラフである。
【００３７】
図５（ｂ）から明らかなように、超音波ノズル５０を原点に位置決めすることで基板Ｗの周縁領域ＥＰのうちベベル部（端縁部ＥＰおよび端縁部ＥＰにつながる傾斜部を含む領域ＢＰ）全体に超音波が与えられるため、超音波が高効率で基板Ｗに与えられる。なお、本明細書では、このときの音圧を「基準音圧」と称する。
【００３８】
そして、超音波ノズル５０がプラス方向やマイナス方向に移動すると、計測される音圧、つまり基板Ｗの振幅は徐々に低下する。したがって、基板Ｗの振動によるパーティクル除去を実効的に行うためには、上記基準音圧の半分以上の音圧を基板Ｗに与えることができる範囲、つまり原点を挟んで＋２[ｍｍ]ないし−２［ｍｍ］の範囲で、超音波ノズル５０を位置決めするのが望ましい。もちろん、音圧が高い（振幅が大きい）程、洗浄性能を高めることができるため、原点を挟んで＋１．５[ｍｍ]ないし−１．５［ｍｍ］の範囲が好ましく、さらに原点を挟んで＋１[ｍｍ]ないし−１［ｍｍ］の範囲がより好適である。
【００３９】
基板Ｗの代表例として表面に連続パターンが形成されたＳｉウエハ（ウエハ径：３００ｍｍ）を用意し、第１実施形態の洗浄性能を検討した。ここでは、パーティクルとしてＳｉ屑によってウエハ表面を汚染した後、超音波ノズル５０の位置を相違させる点を除き、全て同一条件で図４に示す基板洗浄処理を行った場合の除去率およびダメージ数をそれぞれ求めた。具体的には、パーティクル（粒径が０．０６μｍ以上のＳｉ屑）を分散させた分散液をウエハに供給し、ウエハ表面のうちパターン形成領域ＰＲにパーティクルの数が約１００００個となるように調整しておく。そして、ウエハ表面に付着しているパーティクルの数（初期値）を測定する。なお、パーティクル数の測定はＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社製のウエハ検査装置ＳＰ１を用いて、パターン形成領域ＰＲにて評価を行っている。
【００４０】
そして、超音波ノズル５０を原点と、原点からプラス方向に５[ｍｍ]だけ離れた位置とに位置決めする点を除き、その他については同一の処理条件で図４に示す手順で洗浄処理を実行した。そして、基板洗浄処理後のウエハの表面に付着しているパーティクル数を測定し、先に測定した初期（基板洗浄処理前）のパーティクル数とを対比することで除去率を算出した。また、基板洗浄処理後にダメージを受けたパターンの数（ダメージ数）をカウントした。その結果、超音波ノズル５０を原点からプラス方向に５[ｍｍ]だけ離れた位置に位置決めしたときには除去率９１［％］であるもののダメージ数は６５９８[カウント]にも達した。これに対し、超音波ノズル５０を原点に位置決めしたときには、ダメージは発生せず８１［％］の除去率が得られた。
【００４１】
また、上記実験では基板Ｗの表面に対する超音波印加液の入射角度θを６０[゜]に設定して基板洗浄処理を行っているが、当該入射角度θも洗浄性能に大きく関連している。そこで、本願発明者は、超音波ノズル５０を原点に位置させた状態で、入射角度θを種々に設定するとともに、各入射角度で上記実験と同様に基板洗浄処理を行って除去率とダメージ数を求めた。その結果をまとめたものが図６である。なお、同図中の黒菱形印はパターン形成領域ＰＲの局所領域における除去率を示し、黒四角印は同局所領域におけるダメージ数を示している。この「局所領域における除去率」とは、同図（ａ）中の×印で示す吐出位置があるショット（本実験では２４×３２［ｍｍ］）における除去率を意味する。また、「局所領域におけるダメージ数」とは、同ショット（本実験では２４×３２［ｍｍ］）に発生したダメージ数を意味する。
【００４２】
図６から明らかなように、ダメージ数については入射角度θに対する依存性は認められないのに対し、除去率については入射角度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＝８０[゜]で除去率の極大化しており、図６（ｂ）のグラフから入射角度θについては７０[゜]ないし８８[゜]の範囲に設定するのが望ましく、８０[゜]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５１に対する超音波ノズル５０の角度を調整して周縁領域ＥＰに対して超音波印加液を供給する方向を調整するのが望ましい。
【００４３】
このように、上記実施形態では、スピンチャック１０が本発明の「基板保持部」の一例に相当している。また、アーム５１および第２ノズル移動機構５２が本発明の「位置調整部」として機能している。
【００４４】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば上記実施形態では、スピンチャック１０により基板Ｗを保持しているが、基板Ｗの保持方式はこれに限定されるものではなく、例えばいわゆるメカチャック方式で保持するように構成してもよい。
【００４５】
また、上記実施形態では、アーム５１および第２ノズル移動機構５２により超音波ノズル５０の位置を調整可能となっているが、位置調整部の構成はこれに限定されるものではなく、例えばアーム５１と超音波ノズル５０との間に移動機構を介挿して超音波ノズル５０の位置を調整するように構成してもよい。
【００４６】
また、上記実施形態では、図４に示すように基板Ｗの周縁領域ＥＰに超音波印加液を供給した後で、洗浄液による超音波印加液の洗い流し処理を行っているが、超音波印加液中のキャビテーション崩壊によるパターンへの影響がゼロあるいは少ない場合には、超音波印加液の洗い流し処理を省略してもよい。また、洗浄液の代わりに、図７に示すように超音波ノズル５０から超音波を含まないＤＩＷを吐出させ、これを用いて超音波印加液の洗い流し処理を実行してもよい。
【００４７】
図７は本発明にかかる基板洗浄装置の第２実施形態の動作を模式的に示す図である。この第２実施形態が第１実施形態と大きく相違する点は、上記したように超音波印加液の洗い流し処理で使用する液体の種類であり、その他の構成は同一である。そこで、以下においては、相違する点を中心に説明し、同一構成については同一符号を付して説明を省略する。
【００４８】
この第２実施形態では、第１実施形態と同様に、超音波ノズル５０が基板Ｗの周縁領域ＥＰに超音波印加液を供給してパターンに付着していたパーティクルを液膜ＬＦ中に離脱させて除去する。その除去完了後において、第２実施形態では、超音波ノズル５０をその位置に位置決めし、さらにＤＩＷの供給を継続させたまま、振動子５０４への高周波信号の印加のみを停止する。これにより、図７（ｃ）に示すように、超音波ノズル５０から超音波を含まないＤＩＷが吐出し、基板Ｗの周縁領域ＥＰに供給される。このＤＩＷ供給によって基板Ｗの周縁領域ＥＰおよびその周辺に付着した超音波印加液が基板Ｗの径方向に洗い流される（本発明の「第３工程」に相当）。そして、洗い流し処理が完了すると、スピン乾燥が実行される。
【００４９】
以上のように第２実施形態によれば、超音波印加液の供給に続けて超音波印加液の洗い流し処理が実行されており、第１実施形態よりも短時間で洗い流し処理を行うことができる。もちろん、超音波印加液を基板Ｗの周縁領域ＥＰに供給して洗浄処理を行っているため、第１実施形態と同様に、パターンへのダメージを低減しつつ基板表面Ｗｆを良好に洗浄することができる。
【００５０】
また上記実施形態では、洗浄液としてＤＩＷを用いており、超音波印加液と同一液体であるが、超音波印加液と異なる液体を洗浄液として用いてもよい。例えば洗浄液としては、上記ＤＩＷ以外に、ＨＦＥ（ハイドロフルオロエーテル：hydrofluoroether）、純水よりも表面張力が低いＩＰＡ（イソプロピルアルコール：isopropyl alcohol）などの有機溶剤成分を含む液体（低表面張力溶剤）を用いることができる。また、洗浄液としては、単体成分のみからなる場合だけではなく、他の成分と混合した液であってもよい。例えば、ＩＰＡと純水の混合液であってもよいし、ＩＰＡとＨＦＥの混合液であってもよい。
【００５１】
また上記実施形態では、凹面球型振動子５０４を用いているが、振動子の形状や構造などについてはこれに限定されるものではなく、例えば平板状の振動子を用いてもよい。
【００５２】
また上記実施形態では、１本の超音波ノズル５０のみで超音波印加液を供給しているが、２本以上の超音波ノズル５０を設けてもよい。また、洗浄液ノズル４０の本数についても同様である。
【００５３】
また、上記実施形態では、超音波印加液を基板Ｗに供給している間、基板Ｗに対して洗浄液を連続供給しているが、基板表面Ｗｆを液膜ＬＦで覆われておればよく、例えば洗浄液を断続的に供給するように構成してもよい。また、洗浄液の供給位置も基板Ｗの表面中央に限定されるものではない。例えば基板の周縁領域の一部を目標領域とし、この目標領域に超音波印加液を供給するとともに、基板の表面における上記目標領域以外の領域、例えば目標位置とは基板を挟んで反対側の領域に洗浄液を供給し、これによって、基板の目標領域における液体の流れが基板の中心から端縁側に向かう方向に優勢となるように構成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
この発明は、パターンが形成された基板に対し、超音波を印加した超音波印加液を供給して洗浄する基板洗浄技術全般に適用することができる。
【符号の説明】
【００５５】
１…基板洗浄装置
１０…スピンチャック（基板保持部）
２０…回転駆動部
４０…洗浄液ノズル
５０…超音波ノズル
５１…アーム（位置調整部）
５２…第２ノズル移動機構（位置調整部）
５０１…吐出孔
５０２…ノズル本体
５０３…導入部
５０４…振動子
５０５…振動面（凹面）
ＢＰ…（基板Ｗの）ベベル部
ＥＰ…（基板Ｗの）端縁部
ＥＲ…（基板Ｗの）周縁領域
Ｐｗ…（超音波の）収束点
Ｗ…基板
Ｗｆ…基板表面
Ｘ…径方向
θ…入射角度
【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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