(57)【要約】【課題】基板表面に処理液を物理的に作用させることによって基板に対する処理を実行するにあたり、どのような処理液を用いた場合であっても、基板にダメージを与えることなく処理を実行することを可能とする基板処理装置を提供する。【解決手段】基板処理装置１００は、複数の基板を、処理液中に浸漬させることにより基板Ｗに対する超音波洗浄処理を実行する処理部１を備える。制御部５は、処理液供給部２から処理部１に対して処理液の供給を開始するに先だって、当該供給される処理液が基板にダメージを与えにくい適正処理液であるか否かを、当該処理液の分子密度の値と分子密度閾値との比較によって判断する。処理液が適正処理液でないと判断された場合には、処理液調整部３において処理液に窒素ガスを溶解させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体の分子密度と、当該液体を基板表面に物理的に作用させることによって基板に対する処理を実行した際に基板に発生するダメージと、の関係に基づいて、ダメージが所定値以下となる分子密度閾値を取得する分子密度閾値取得手段と、
基板処理に用いる予定の所定の処理液の分子密度の値が前記分子密度閾値以下の場合に、前記所定の処理液は基板にダメージを与えにくい適正処理液であると判断する処理液評価手段と、
前記所定の処理液に対して所定の気体を溶解させる気体溶解手段と、
前記所定の処理液が適正処理液であると判断された場合には前記所定の処理液をそのまま基板処理に用いる実行処理液として取得し、前記所定の処理液が適正処理液であると判断されなかった場合には、前記所定の処理液に対して前記気体溶解手段によって前記所定の気体を溶解させて得られた処理液を実行処理液として取得する実行処理液取得手段と、
基板表面に前記実行処理液を物理的に作用させることによって基板に対する処理を実行する処理部と、
を備えることを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の基板処理装置であって、
前記処理部が、
基板を収容して内部を密閉空間にすることが可能なチャンバと、
前記チャンバ内に配置され、前記実行処理液を貯留可能な処理槽と、
前記実行処理液を前記処理槽中に貯留させた状態とする処理液準備手段と、
前記処理槽に貯留された前記実行処理液に超音波振動を付与する超音波振動付与手段と、
を備えることを特徴とする基板処理装置。
【請求項３】
請求項２に記載の基板処理装置であって、
前記所定の気体を溶解させて得られた実行処理液を含む環境を加圧して、当該実行処理液を加圧状態におく処理液加圧手段、
を備えることを特徴とする基板処理装置。
【請求項４】
請求項１に記載の基板処理装置であって、
前記処理部が、
基板を保持する保持機構と、
前記保持機構を回転させることにより、前記保持機構に保持された基板を回転させる回転駆動源と、
前記実行処理液に超音波振動を付与する超音波振動付与手段と、
前記超音波振動が付与された前記実行処理液をノズル先端の吐出口より前記保持機構に保持された基板の表面に吐出する吐出 ノズルと、
を備えることを特徴とする基板処理装置。
【請求項５】
請求項１に記載の基板処理装置であって、
前記処理部が、
基板を保持する保持機構と、
前記保持機構を回転させることにより、前記保持機構に保持された基板を回転させる回転駆動源と、
前記実行処理液と所定の気体とを混合してミストを形成し、形成された前記ミストをノズル先端の吐出口より前記保持機構に保持された基板の表面に吐出する２流体 ノズルと、
を備えることを特徴とする基板処理装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の基板処理装置であって、
前記分子密度閾値が、
処理液の分子密度と、前記基板に発生するダメージとの関係に近似する自然対数曲線において、ダメージ値が所定の上限ダメージ値の（１／ｅ）n倍（ｅは自然対数の底、ｎは自然数）となる分子密度の値であることを特徴とする基板処理装置。
【請求項７】
請求項１から５のいずれかに記載の基板処理装置であって、
前記分子密度閾値の値が、０．０３５mol/cm3であることを特徴とする基板処理装置。
【請求項８】
請求項１から５のいずれかに記載の基板処理装置であって、
前記分子密度閾値の値が、０．０３mol/cm3であることを特徴とする基板処理装置。
【請求項９】
請求項１から５のいずれかに記載の基板処理装置であって、
前記分子密度閾値の値が、０．０２mol/cm3であることを特徴とする基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体基板、液晶表示装置用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、プラズマ表示用ガラス基板、光ディスク用基板等（以下、単に「基板」という）に対して各種の処理液（化学薬品または有機溶剤等の薬液や純水等のリンス液）を用いて所定の処理（例えば、洗浄処理（異物除去処理、剥離処理等を含む）、エッチング処理、乾燥処理、液置換処理、現像処理等）を行う基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板の洗浄処理に用いられる処理液には様々な種類が存在し、洗浄工程の目的に応じて適宜選択される。例えば、異物の除去を目的とする洗浄処理の場合はＳＣ１（アンモニア水と過酸化水素水と水との混合液）が処理液として用いられ、残膜の剥離を目的とする洗浄処理の場合は剥離に適した有機溶媒等が処理液として用いられる。
【０００３】
ところで、基板に対する各種の処理を行うにあたっては、処理効果を高めるための様々な技術が提案されているが、そのひとつとして、基板表面に処理液を物理的に作用させることによって処理を実行する方法（以下においてこのような処理態様を「物理作用処理」と総称する。）が提案されている。物理作用処理としては、例えば、基板表面上の異物の除去性能や残膜の剥離性能を向上させるべく、超音波振動が付与された洗浄液によって基板を洗浄する方法（超音波洗浄）や、気体と混合された洗浄液のミスト（液滴の噴流）によって基板を洗浄する方法（２流体洗浄）が提案されている。
【０００４】
また、洗浄処理において、処理液中に不活性ガス（例えば、窒素ガス）を溶解させることによって、洗浄効果を高める技術が提案されている（特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−７９９９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、物理作用処理においては、処理液を物理的に基板表面に作用させることによって基板に対する処理液の作用効果を向上させることができるという利点がある半面、処理液が物理的に基板表面に作用するために、基板表面に物理的なダメージ（例えば、基板表面に形成されたパターンの倒壊等）が与えられてしまうという問題があった。
【０００７】
この発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、基板表面に処理液を物理的に作用させることによって基板に対する処理を実行するにあたり、どのような処理液を用いた場合であっても、基板にダメージを与えることなく処理を実行することを可能とする基板処理装置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】
【０００８】
請求項１の発明は、液体の分子密度と、当該液体を基板表面に物理的に作用させることによって基板に対する処理を実行した際に基板に発生するダメージと、の関係に基づいて、ダメージが所定値以下となる分子密度閾値を取得する分子密度閾値取得手段と、基板処理に用いる予定の所定の処理液の分子密度の値が前記分子密度閾値以下の場合に、前記所定の処理液は基板にダメージを与えにくい適正処理液であると判断する処理液評価手段と、前記所定の処理液に対して所定の気体を溶解させる気体溶解手段と、前記所定の処理液が適正処理液であると判断された場合には前記所定の処理液をそのまま基板処理に用いる実行処理液として取得し、前記所定の処理液が適正処理液であると判断されなかった場合には、前記所定の処理液に対して前記気体溶解手段によって前記所定の気体を溶解させて得られた処理液を実行処理液として取得する実行処理液取得手段と、基板表面に前記実行処理液を物理的に作用させることによって基板に対する処理を実行する処理部と、を備える。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１に記載の基板処理装置であって、前記処理部が、基板を収容して内部を密閉空間にすることが可能なチャンバと、前記チャンバ内に配置され、前記実行処理液を貯留可能な処理槽と、前記実行処理液を前記処理槽中に貯留させた状態とする処理液準備手段と、前記処理槽に貯留された前記実行処理液に超音波振動を付与する超音波振動付与手段と、を備える。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項２に記載の基板処理装置であって、前記所定の気体を溶解させて得られた実行処理液を含む環境を加圧して、当該実行処理液を加圧状態におく処理液加圧手段、を備える。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項１に記載の基板処理装置であって、前記処理部が、基板を保持する保持機構と、前記保持機構を回転させることにより、前記保持機構に保持された基板を回転させる回転駆動源と、前記実行処理液に超音波振動を付与する超音波振動付与手段と、前記超音波振動が付与された前記実行処理液をノズル先端の吐出口より前記保持機構に保持された基板の表面に吐出する吐出 ノズルと、を備える。
【００１２】
請求項５の発明は、請求項１に記載の基板処理装置であって、前記処理部が、基板を保持する保持機構と、前記保持機構を回転させることにより、前記保持機構に保持された基板を回転させる回転駆動源と、前記実行処理液と所定の気体とを混合してミストを形成し、形成された前記ミストをノズル先端の吐出口より前記保持機構に保持された基板の表面に吐出する２流体 ノズルと、を備える。
【００１３】
請求項６の発明は、請求項１から５のいずれかに記載の基板処理装置であって、前記分子密度閾値が、処理液の分子密度と、前記基板に発生するダメージとの関係に近似する自然対数曲線において、ダメージ値が所定の上限ダメージ値の（１／ｅ）n倍（ｅは自然対数の底、ｎは自然数）となる分子密度の値である。
【００１４】
請求項７の発明は、請求項１から５のいずれかに記載の基板処理装置であって、前記分子密度閾値の値が、０．０３５mol/cm3である。
【００１５】
請求項８の発明は、請求項１から５のいずれかに記載の基板処理装置であって、前記分子密度閾値の値が、０．０３mol/cm3である。
【００１６】
請求項９の発明は、請求項１から５のいずれかに記載の基板処理装置であって、前記分子密度閾値の値が、０．０２mol/cm3である。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１〜９に記載の発明によると、基板処理に用いる予定の所定の処理液が適正処理液であるか否かを分子密度を用いて判断し、適正処理液であると判断された処理液はそのまま処理部において基板処理に用い、適正処理液であると判断されなかった処理液には所定の気体を溶解させてから基板処理に用いる。すなわち、後者の処理液については、気体を溶解させることによって、処理液が基板に与えるダメージを低く抑える。したがって、どのような処理液を用いた場合であっても、基板にダメージを与えることなく処理を実行することができる。
【００１８】
特に、請求項３に記載の発明によると、所定の気体を溶解させて得られた実行処理液を加圧状態におくので、加圧しない状態に比べて実行処理液の飽和溶存気体量を大きくすることができる。すなわち、処理液により多量の気体を溶解させることが可能となるので、処理液の処理効果をより高めるとともに、処理液が基板に与えるダメージをより低く抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
〈Ａ．第１の実施の形態〉
〈１．構成〉
この発明の第１の実施の形態に係る基板処理装置１００について説明する。基板処理装置１００は、基板表面に処理液（化学薬品または有機溶剤等の薬液や純水等のリンス液）を物理的に作用させることによって基板に対する表面処理を実行する処理装置である。より具体的には、基板表面に超音波エネルギーを付与した処理液を作用させて基板の表面を洗浄する処理（超音波洗浄処理）を実行するバッチ式の処理装置である。ただし、ここでいう「洗浄処理」には、異物除去を目的とする洗浄処理、残膜剥離を目的とする洗浄処理、基板構造内液置換を目的とする洗浄処理等が含まれるものとする。
【００２０】
図１を参照する。図１は、基板処理装置１００の構成を示す図である。基板処理装置１００は、処理部１と、処理液供給部２と、処理液調整部３と、加圧部４とを備えている。また、ＣＰＵやメモリ等を備えるコンピュータにより構成される制御部５と、基板処理装置１００のオペレータが所定の操作指示を入力する操作部６（例えば、タッチパネルやキーボード等によって構成される。）と、オペレータからの操作指示内容や、基板処理装置１００の動作状況などを表示する表示部７（例えば、ディスプレイ等によって構成される。）を備えている。
【００２１】
〔１−１．処理部〕
処理部１について図２、図３を参照しながら説明する。図２、図３は主として処理部１を示す図である。図２は処理部１を基板Ｗと平行な平面で切断した縦断面図であり、図３は基板Ｗと垂直な平面で切断した縦断面図である。処理部１は、複数の基板Ｗ（この実施の形態において単に基板Ｗという）を、処理液中に浸漬させることにより基板Ｗの表面処理を行う装置であり、チャンバ１１と、処理槽１２と、リフタ１３と、伝播槽１４と、伝播水供給部１５とを主として備えている。
【００２２】
チャンバ１１は、その内部に、処理槽１２、リフタ１３および伝播槽１４等を収納する筺体である。チャンバ１１の上部は、スライド式開閉機構（図示省略）によって開閉可能とされている。上部を開放した状態では、開放部分から基板Ｗを搬出入することができ、上部を閉鎖した状態では、その内部を密閉空間とすることができる。
【００２３】
処理槽１２は、基板を浸漬するための処理液を貯留する容器であり、その底部には、一対の吐出部１２１が設けられている。吐出部１２１は、処理液供給経路Ｓと接続されており、処理液供給部２から供給された処理液を処理槽１２の内部へ向けて吐出する複数の吐出口（図示省略）が形成されている。処理槽１２の上面は開放されており、処理槽１２の外側面の上端には外槽１２２が設けられている。外槽１２２は、配管１２３を介して排液ラインに接続されている。このため、吐出部１２１から吐出された処理液は処理槽１２内を上方へ向かって流れ、やがて上部の開口から外槽１２２へオーバーフローする。そして、外槽１２２へオーバーフローした処理液は配管１２３を介して排液ラインへ排出される。
【００２４】
リフタ１３は、処理槽１２に貯留された処理液中に基板Ｗを浸漬させるための昇降機構である。基板処理装置１００の搬入部７０にセットされた基板Ｗは、図示しない搬送ロボットによってリフタ１３まで搬送され、リフタ１３上に載置される。リフタ１３は、リフタヘッド１３１と保持板１３２との間に３本の保持棒１３３を備えている。保持棒１３３には複数の保持溝（図示省略）が刻設されており、基板Ｗはその保持溝に起立姿勢で保持される。リフタ１３には、サーボモータやタイミングベルトを有するリフタ駆動部１３４が接続されている。リフタ駆動部１３４を動作させると、リフタ１３は昇降移動し、基板Ｗは処理槽１２内の浸漬位置（図２、図３の位置）と処理槽１２上方の引き上げ位置との間で移動する。なお、リフタ駆動部１３４は、制御部５と接続されており、制御部５から与えられる信号に基づいて動作する。
【００２５】
伝播槽１４は、超音波振動の伝播媒体となる伝播水を貯留するための容器である。伝播槽１４は、処理槽１２の下方に配置されており、伝播槽１４に貯留された伝播水に処理槽１２の底部が浸漬される。伝播槽１４の低部裏面には、超音波振動子１４１が取り付けられている。超音波振動子１４１に接続された超音波発振器１４２を動作させると、超音波振動子１４１が発振して、超音波振動が発生する。超音波振動子１４１から発生した超音波振動は、伝播槽１４の底部、伝播槽１４内の伝播水中、処理槽１２の底部、処理槽１２内の処理液中を順に伝播して行き、処理液中に浸漬された基板Ｗへ到達する。なお、超音波発振器１４２は、制御部５と接続されており、制御部５から与えられる信号に基づいて動作する。
【００２６】
伝播水供給部１５は、伝播水供給源１５１と伝播槽１４とを結ぶ配管１５２を有している。伝播水供給源１５１から供給される伝播水は、伝播槽１４へ貯留される。
【００２７】
〔１−２．処理液供給部〕
再び図１を参照しながら処理液供給部２について説明する。処理液供給部２は、超音波洗浄処理に用いることが可能な複数種類の洗浄液（以下において「候補処理液」という。）のうちから選択した１の処理液（処理に用いる予定の処理液であり、以下において「選択処理液」ともいう。）を、処理液供給経路Ｓを通じて処理部１に供給する。この実施の形態においては、候補処理液として、ＩＰＡ、アセトン、硫酸、メタノール、純水等を用いることができる。
【００２８】
処理液供給部２は、複数（図１においては４つ）の処理液供給源２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄを備えている。処理液供給源２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄのそれぞれには、互いに異なる種類の候補処理液が貯留されている。処理液供給源２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄのそれぞれは、配管２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄを介して処理液供給経路Ｓに接続されている。また、配管２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ上には、それぞれ開閉弁２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄが介挿されている。なお、開閉弁２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄは、それぞれ制御部５と接続されており、制御部５から与えられる信号に基づいて開閉制御される。
【００２９】
制御部５は、基板処理を実行するにあたって、候補処理液のうちから処理に用いる予定の１の処理液を選択処理液として選択し、当該選択処理液を貯留する処理液供給源（以下において、単に「処理液供給源２１」と示す。）に接続された開閉弁（以下において、単に「開閉弁２３」と示す。）を所定のタイミングで開放する。開閉弁２３が開放されると、処理液供給源２１に貯留された選択処理液が、処理液供給経路Ｓを通じて処理部１に供給される。なお、処理に用いる処理液の選択は、例えば、オペレータからの指示入力を受け付けることによって行われる。
【００３０】
〔１−３．処理液調整部〕
〈処理液調整部の構成〉  
処理液調整部３について図１および図４〜図６を参照しながら説明する。処理液調整部３は、処理液供給部２から供給されて処理液供給経路Ｓを流れる処理液に、工場のユーティリティー等として備わる窒素ガス供給源Ｎから、配管３０１を経て供給される窒素ガスを溶解させて、処理液の窒素ガス濃度を所望の目標濃度に調整する。処理液調整部３は、第１窒素濃度計３１と、濃度可変部３２と、第２窒素濃度計３３とを主として備えている。
【００３１】
第１窒素濃度計３１は、処理液供給源２から供給された処理液（選択処理液）の窒素ガス濃度を測定する。第１窒素濃度計３１について図４を参照しながらより具体的に説明する。図４は、第１窒素濃度計３１の測定原理を概念的に示すための図である。第１窒素濃度計３１は、処理液供給経路Ｓ上にインラインで配置され、一定時間ごとに窒素濃度を測定する。すなわち、第１窒素濃度計３１は、処理液供給経路Ｓを矢印ＡＲ１のように流れる処理液の一部を、分岐管３１１によって矢印ＡＲ２のように分岐させ、一定時間ごとに測定槽３１２にサンプリングする。そして、ヒータ３１３によって測定槽３１２内にサンプリングされた処理液を加熱し、測定子３１４によってその温度変化を測定する。そして、得られた温度変化のデータから、サンプリングされた処理液の熱伝導度を求める。すなわち、窒素ガスの溶解濃度が高いほど熱伝導度も高くなるという相関関係に基づいて、サンプリングした処理液の窒素ガス濃度を得る。
【００３２】
濃度可変部３２は、処理液に窒素ガスを溶解させ、あるいは処理液から窒素ガスを脱気させる。濃度可変部３２は、気体透過性および液体不透過性を有する中空子分離膜を介して、処理液への窒素ガスの溶解および処理液からの窒素ガスの脱気を行うことにより、処理液の窒素ガス濃度を変化させる。
【００３３】
濃度可変部３２に窒素ガスを供給する配管３０１上には、窒素ガス供給源Ｎから供給される窒素ガスの圧力を測定する第１圧力計３０２と、その流量を測定する流量計３０３と、窒素ガスの供給流量を調整可能な第１バルブ３０４とが配置されている。さらに、処理液調整部３には、濃度可変部３２から窒素ガスを脱気する目的のために真空排気可能な真空ポンプ３０５が備わっており、濃度可変部３２から真空ポンプ３０５への窒素ガス脱気経路３０６上には、真空ポンプ３０５によって得られる圧力、すなわち真空度を測定する第２圧力計３０７と、真空度を調整可能な第２バルブ３０８とが配置されている。第１バルブ３０４および第２バルブ３０８の開閉度を調整することにより、窒素ガス流量および真空度を調整でき、さらには処理液への不活性ガスの溶解速度と、処理液からの不活性ガスの脱気速度とを調整することが可能となる。
【００３４】
濃度可変部３２について図５を参照しながらより具体的に説明する。図５は、濃度可変部３２の構成を模式的に示す図である。濃度可変部３２は、濃度可変処理を担う本体部３２１と、第１端部３２４ａに備えられ、処理液供給経路Ｓから図示を省略する給液口を介して本体部３２１内へ供給される処理液を矢印ＡＲ３に示すように送出する送出口３２２と、本体部３２１の側面に備えられ、濃度可変処理がなされた処理液を矢印ＡＲ７に示すように送出する送出口３２３と、第１端部３２４ａおよび第２端部３２４ｂに備えられ、それぞれが独立に気体を供給あるいは排気可能な第１気体出入部３２５ａ、３２５ｂおよび第２気体出入部３２６ａ、３２６ｂとを主として備えている。なお、本実施の形態の場合は、第１気体出入部３２５ａ、３２５ｂからは矢印ＡＲ５に示すように窒素ガスが加圧供給され、第２気体出入部３２６ａ、３２６ｂにおいては矢印ＡＲ６に示すように真空排気がなされる。
【００３５】
本体部３２１の長手方向の中心には、送出口３２２と接続され、処理液をその周囲に矢印ＡＲ４のように供給可能な給液管３２７が備わっている。また給液管３２７の周囲には、細筒状の中空子分離膜３２８が多数、本体部３２１の給液管３２７に沿って同心円上に配置されている。なお、詳細な図示は省略するが、中空子分離膜３２８には、その端部が第１気体出入部３２５ａ、３２５ｂと接続されている第１中空子分離膜３２８ａと、第２気体出入部３２６ａ、３２６ｂと接続されている第２中空子分離膜３２８ｂとがある。
【００３６】
本実施の形態においては、上述のように第１気体出入部３２５ａ、３２５ｂからは窒素ガスが加圧供給されているので、給液管３２７から供給される処理液で本体部３２１内部が満たされると、第１中空子分離膜３２８ａにおいては、内外の圧力差によって窒素ガス分子のみが第１中空子分離膜３２８ａ外へと透過して処理液内に溶解する。また、第２気体出入部３２６ａ、３２６ｂにおいては、真空排気がなされているので、第２中空子分離膜３２８ｂ内部は減圧されており、内外の圧力差によって、処理液内の溶存気体分子と水蒸気の気体成分が第２中空子分離膜３２８ｂ外から透過して脱気される。
【００３７】
このように、本体部３２１において窒素ガスの溶解および脱気を施されて、窒素ガス濃度を変化せしめられた処理液が、送出口３２３から矢印ＡＲ７のように送出されることとなる。
【００３８】
再び図１を参照する。第２窒素濃度計３３は、濃度可変部３２を経た処理液の窒素ガス濃度を測定する。第２窒素濃度計３３は、第１窒素濃度計３１と同一の構成および機能を有している。
【００３９】
なお、第１窒素濃度計３１、第２窒素濃度計３３、第１圧力計３０２、第２圧力計３０７、第１バルブ３０４および第２バルブ３０８のそれぞれは、制御部５と接続されており、制御部５から与えられる信号に基づいて制御される。制御部５は、第１窒素濃度計３１、第２窒素濃度計３３、第１圧力計３０２、第２圧力計３０７などから得られる測定値に基づいて、第１バルブ３０４および第２バルブ３０８の開閉を制御する。これによって、目標とする窒素ガス濃度を有する処理液が得られることとなる。制御部５における処理液の窒素ガス濃度の制御方法については、以下に詳細に説明する。
【００４０】
〈窒素ガス濃度の制御〉
制御部５は、処理液供給部２から供給される処理液（選択処理液）の窒素ガス濃度を第１窒素濃度計３１により、濃度可変部３２を経た処理液を第２窒素濃度計３３によりそれぞれ逐次測定し、それらの測定の結果に基づいて、濃度可変部３２における窒素ガスの溶解あるいは脱気をフィードバック制御する。具体的には、配管３０１上に備えられた第１バルブ３０４と、窒素ガス脱気経路３０６上に備えられた第２バルブ３０８の開閉が制御の対象となる。
【００４１】
いま、第１窒素濃度計３１における窒素ガス濃度の測定値を第１測定値Ｃ１、第２窒素濃度計３３における窒素ガス濃度の測定値を第２測定値Ｃ２、目標とする窒素ガス濃度を目標値Ｃｔ、目標値Ｃｔに対する第１測定値Ｃ１の差を濃度差ΔＣ１、目標値Ｃｔに対する第２測定値Ｃ２の差を濃度差ΔＣ２とすると、時刻τにおいて、
Ｆ１（τ）＝ｆ１（ΔＣ１、ΔＣ２）    （式１）
Ｆ２（τ）＝ｆ２（ΔＣ１、ΔＣ２）    （式２）
なる関係を満たす配管３０１を流れる窒素ガス流量Ｆ１、および窒素ガス脱気経路３０６を流れる窒素ガス流量Ｆ２が与えられるように、第１バルブ３０４および第２バルブ３０８の開閉が制御される。（式１）は、第２測定値Ｃ２が目標値Ｃｔよりも小さいとき、すなわちΔＣ２＜０のときに用いられ、（式２）は、第２測定値Ｃ２が目標値Ｃｔよりも大きいとき、すなわちΔＣ２＞０のときに用いられる。また、ここで、関数ｆ１およびｆ２は、圧力−溶存窒素ガス濃度関係、圧力−流量関係、圧力−圧力昇圧時間関係などから定まる関数である。なお、（式１）および（式２）においてΔＣ１が変数とされているのは、処理液供給部２から供給される処理液の窒素ガス濃度、すなわち第１測定値Ｃ１には変動があり、従ってΔＣ１の値も変化するので、制御部５による第１バルブ３０４の調整は、このΔＣ１の変動をも加味して行われる必要があるからである。
【００４２】
図６は、第１測定値Ｃ１、第２測定値Ｃ２、および目標値Ｃｔの関係と、それに応じてなされるべき制御について説明するための図である。図６に示すように、それぞれの値の関係は、次の４つの場合に大別される。
【００４３】
（ａ）Ｃｔ＞Ｃ１かつＣｔ≧Ｃ２；
（ｂ）Ｃ２＞Ｃｔ≧Ｃ１；
（ｃ）Ｃ１＞ＣｔかつＣ２≧Ｃｔ；
（ｄ）Ｃ１≧Ｃｔ＞Ｃ２
【００４４】
図６（ａ）においては、第１測定値Ｃ１、および第２測定値Ｃ２は、いずれも目標値Ｃｔに比べ小さい。この場合は、さらに処理液の窒素ガス濃度を高める必要があるので、式１を満たしつつ、差ΔＣ２が０となるまで第２測定値Ｃ２を増加させる制御が行われる。具体的には、式１を満たしつつ、濃度可変部３２における窒素ガス供給圧力が高まるように制御部５が第１バルブ３０４を調整することによって、窒素ガスの処理液への溶解が促進されることになる。
【００４５】
一方、既述したように、窒素ガス濃度の測定は、測定原理上一定の時間間隔をおいてなされるので、測定と測定との間で、濃度可変部３２における処理液への窒素ガスの溶解が進んだ場合や、第１測定値Ｃ１が処理液供給源２に起因する要因により増加した場合などは、図６（ａ）の状態から図６（ｂ）に示すような、第２測定値Ｃ２が目標値Ｃｔをオーバーシュートする場合が生じうる。この場合はΔＣ２＞０となるので、制御部５は速やかに、濃度可変部３２において式２に従った脱気処理が行われるように、第１バルブ３０４および第２バルブ３０８の制御を行う。
【００４６】
図６（ｃ）は、第１測定値Ｃ１、および第２測定値Ｃ２が、いずれも目標値Ｃｔに比べ大きい場合である。この場合は、処理液の窒素ガス濃度を低減する必要があるので、式２を満たしつつ、差ΔＣ２が０となるまで第２測定値Ｃ２を減少させる制御が行われる。具体的には、式２を満たしつつ制御部５が第２バルブ１１を調整することによって、窒素ガスの処理液からの脱気が促進されることになる。
【００４７】
また、図６（ｄ）は、図６（ｃ）の場合から、第２測定値Ｃ２が目標値Ｃｔをオーバーシュートした場合に相当する。この場合はΔＣ２＜０となるので、制御部５は速やかに、濃度可変部３２において式１に従った溶解処理が行われるように、第１バルブ３０４および第２バルブ３０８の制御を行う。
【００４８】
以上のような制御を行うことにより、本実施の形態においては、処理部１に対し供給すべき処理液の窒素ガス濃度を、所定の目標濃度に保つことができる。
【００４９】
〔１−４．加圧部〕
再び図１を参照する。加圧部４は、窒素ガスを溶存させた処理液を含む環境の全て（すなわち、処理液供給経路Ｓおよびチャンバ１１）を加圧状態におく機能部であり、例えば、チャンバ１１内部を加圧する加圧ポンプと、処理液供給経路Ｓ内を加圧する加圧器とを備える。加圧部４は、配管４１を介して窒素ガス供給源Ｎと接続されており、窒素ガス供給源Ｎから供給される窒素ガスをチャンバ１１内部に充填することにより、チャンバ１１を所定の圧力状態まで加圧する。また、処理液供給経路Ｓの内部を加圧器により所定の圧力状態まで加圧する。なお、加圧部４は、制御部５と接続されており、窒素ガスを溶存させた処理液を含む環境は、制御部５から与えられる信号に基づいて所定の圧力状態とされる。
【００５０】
〔１−５．窒素ガスを溶存させるか否かの判断処理に関する構成〕
上述の通り、基板処理装置１００は、処理液供給経路Ｓを流れる処理液の窒素ガス濃度を目標濃度に調整する機能部である処理液調整部３を備える。処理液に窒素ガスを溶解させることによって、処理液の処理効果を高めるとともに、処理液を基板表面に物理的に作用させた場合に処理液が基板に与えるダメージを緩和することができる。
【００５１】
制御部５は、基板に対する超音波洗浄処理を実行するに先だって、処理に用いる予定の処理液（選択処理液）が、「適正処理液」であるか否かを判断する。そして、選択処理液が適正処理液であると判断されなかった場合に、処理液調整部３を制御して、当該処理液に対して窒素ガスを溶解させる。ただし、「適正処理液」とは、当該処理液を基板表面に物理的に作用させた場合（この実施の形態においては、超音波洗浄処理に用いた場合）に、基板にダメージを与えにくい（より具体的には基板に発生するダメージが所定値以下となる）処理液である。
【００５２】
処理液が適正処理液であるか否かを判断する構成について図７を参照しながら説明する。図７は、処理液が適正処理液であるか否かの判断に関する構成を示す図である。基板処理装置１００は、当該判断に関する構成として、分子密度閾値取得部５１と処理液評価部５２とを有している。これら各部は、例えば、制御部５がＲＯＭ上のプログラムを実行することにより実現される。
【００５３】
〈分子密度閾値取得部５１〉
分子密度閾値取得部５１は、処理液が適正処理液であるか否かの判断基準となる「分子密度閾値Ｑ」の値を取得する。「分子密度閾値Ｑ」は、以下に説明する一連の処理によって特定される値である。分子密度閾値Ｑの取得は、例えば、オペレータに操作部６から直接に分子密度閾値Ｑの数値を入力させ、当該入力操作に基づいて分子密度閾値Ｑの値を取得することによって行われる。また、ネットワーク等を介して接続された外部端末装置から分子密度閾値Ｑの値を受信して取得する構成としてもよい。さらにまた、後述する試験データの値を取得し、後述する一連の処理を制御部５にて実行することによって、試験データの値から分子密度閾値Ｑを算出してもよい。分子密度閾値取得部５１が取得した分子密度閾値Ｑは、メモリに格納される。
【００５４】
〈分子密度閾値Ｑ〉
ここで、分子密度閾値Ｑについて説明する。本発明の発明者によると、処理液の分子密度と、当該処理液を基板表面に物理的に作用させることによって基板に対する処理を実行した場合に基板に発生するダメージとの間には相関があることが見いだされている。この相関関係を用いると、処理液の分子密度の値を指標として処理液が基板Ｗに対してダメージを与えにくいか否かを評価することが可能となる。より具体的には、この相関関係から、処理液が適正処理液であるか否かの判定基準となる値である分子密度閾値Ｑを特定することができる。以下において、分子密度閾値Ｑを特定する工程について、図８を参照しながら説明する。図８は、分子密度閾値Ｑを特定する工程の流れを示す図である。
【００５５】
はじめに、少なくとも２以上の液体（例えば、任意の処理液）を試料とし、これら試料となる液体それぞれの「分子密度（mol/cm3）」と、当該液体を基板表面に物理的に作用させることによって基板に対する処理を実行した際（この実施の形態においては、当該処理液を用いて超音波洗浄処理を実行した際）に基板に発生する「ダメージ」との相関関係を取得する。より具体的には、分子密度とダメージとの関係を示すグラフである分子密度相関グラフＶを準備する（ステップＳ１）。
【００５６】
「分子密度（mol/cm3）」とは、液体の単位体積当たりに存在する分子の個数であり、液体の密度（g/cm3）を当該液体を構成する分子の分子量（g/mol）で割って得られる値である。複数種類の分子が含まれる液体の場合は、分子量として、平均的な分子量（すなわち、液体に分子量Ｍ１の物質がａ％、分子量Ｍ２の物質がｂ％含まれる場合、平均的な分子量Ｍａｖ＝（ａ×Ｍ１＋ｂ×Ｍ２）／１００））を用いて分子密度を算出すればよい。
【００５７】
「ダメージ」とは、試料となる液体のそれぞれを用いて、所定の条件下で超音波洗浄処理を実行した場合に得られる処理後基板に発生しているパターンの損傷の度合いを示す試験データである。例えば、処理後基板において倒壊したパターンの数を計数することによって得られる試験データである。なお、試験データを取得する際の超音波洗浄処理の処理条件（具体的には、超音波振動数、処理時間等）は、選定した処理液によって実際に実行する超音波洗浄処理の処理条件と近いことが望ましい。
【００５８】
図９には、発明者によって取得された分子密度相関グラフＶが示されている。ただし、図９に示される分子密度相関グラフＶにおける「ダメージ」の値は、ライン幅が８０nm、ライン間スペースが１５００nm、ライン数が３４００本のパターンが形成された基板に対して４０ＫＨＺの超音波を付与しながら超音波洗浄処理を実行した場合に、処理後の基板において倒壊したパターンの割合（％）によって規定されている。また、試料となる液体としては、水（Ｈ2Ｏ）、各種濃度の硫酸（Ｈ2ＳＯ4）、リン酸（Ｈ3ＰＯ4）、 硝酸（ＨＮＯ3）、アセトン（ＣＨ3ＣＯＣＨ3）、ＩＰＡ（（ＣＨ3）2ＣＨＯＨ）、メタノール（ＣＨ3ＯＨ）、エチレングリコール（Ｃ2Ｈ6Ｏ2）、ＨＦＥ（ハイドロフルオロエーテル）、ＭＮＰ（Ｃ5Ｈ9ＮＯ）等が用いられている。
【００５９】
続いて、ステップＳ１で得られた分子密度相関グラフＶに基づいて、分子密度閾値Ｑを特定する（ステップＳ２〜ステップＳ４）。
【００６０】
上述した通り、本発明の発明者によると、処理液の分子密度と、基板に発生するダメージとの間には相関があることが見いだされている。より具体的には、分子密度と基板に発生するダメージとの間の関係は、自然対数曲線に近似可能であることが確認されている。すなわち、ダメージｙと、分子密度ｘとの間には、（式３）で規定される関係があることが見いだされている。ただし、（式３）においてａ，ｂは定数であり、ｅは自然対数の底である。
【００６１】
ｙ＝ａｘｅbx                                              （式３）
【００６２】
これをふまえて、ステップＳ１で得られた分子密度相関グラフＶに基づいて分子密度閾値Ｑを特定する工程についてより具体的に説明する。はじめに、ステップＳ１で得られた分子密度相関グラフＶに近似する自然対数曲線Ｌを特定する（ステップＳ２）。すなわち、（式３）の定数ａ、ｂを特定する。例えば、ステップＳ１で図９に示す分子密度相関グラフＶが得られている場合、ステップＳ２で、Ｌ：ｙ＝ａｘｅbx  （ａ＝３０、ｂ＝１００）と特定される（図１０）。
【００６３】
続いて、上限とすべきダメージ値（上限ダメージ値Ｙ）の値を取得する（ステップＳ３）。例えば、ダメージ値が大きいことがわかっている処理液（例えば、Ｈ2Ｏ）のダメージの値を上限ダメージ値Ｙとして採用する。Ｈ2Ｏのダメージ値は、ステップＳ１で分子密度相関グラフＶを得る際に用いた試験データの値から取得することができる。例えば、ステップＳ１で図９に示す分子密度相関グラフＶが得られているとすると、Ｈ2Ｏのダメージ値を上限ダメージ値Ｙとして採用する場合、上限ダメージ値Ｙの値は「１００」となる。
【００６４】
続いて、ステップＳ２で特定された自然対数曲線Ｌから、ダメージ値が上限ダメージ値Ｙの（１／ｅ）倍となる分子密度の値Ｍ１を算出し、当該分子密度の値Ｍ１を分子密度閾値Ｑとして取得する（ステップＳ３）。すなわち、ダメージ値が上限ダメージ値Ｙの（１／ｅ）倍以下となる分子密度閾値Ｑを特定する。例えば、自然対数曲線Ｌ：ｙ＝ａｘｅbx  （ａ＝３０、ｂ＝１００）が得られている場合、図１０に示すように、ステップＳ３で、ダメージ値ｙが上限ダメージ値Ｙ（Ｙ＝１００）の（１／ｅ）倍となる値（１００／ｅ＝３６．８）を与える分子密度の値Ｍ１＝０．０３５が分子密度閾値Ｑとして取得される。
【００６５】
また、被処理基板Ｗの状態などに応じて、より厳しい分子密度閾値Ｑを取得する構成としてもよい。この場合、ステップＳ２で特定された自然対数曲線Ｌから、ダメージ値が上限ダメージ値Ｙの（１／ｅ）2倍となる分子密度の値Ｍ２を算出し、当該分子密度の値Ｍ２を分子密度閾値Ｑとして取得する。例えば、自然対数曲線Ｌ：ｙ＝ａｘｅbx  （ａ＝３０、ｂ＝１００）が得られている場合、図１１に示すように、ステップＳ３で、ダメージ値が上限ダメージ値Ｙ（Ｙ＝１００）の（１／ｅ）2倍となる値（１００／ｅ2＝１３．５）を与える分子密度の値Ｍ２＝０．０３が分子密度閾値Ｑとして取得される。
【００６６】
また、さらに厳しい分子密度閾値Ｑのを取得する構成としてもよい。この場合、ステップＳ２で特定された自然対数曲線Ｌから、ダメージ値が上限ダメージ値Ｙの（１／ｅ）3倍となる分子密度の値Ｍ３を算出し、当該分子密度の値Ｍ３を分子密度閾値Ｑとして取得する。例えば、自然対数曲線Ｌ：ｙ＝ａｘｅbx  （ａ＝３０、ｂ＝１００）が得られている場合、図１２に示すように、ステップＳ３で、ダメージ値が上限ダメージ値Ｙ（Ｙ＝１００）の（１／ｅ）3倍となる値（１００／ｅ3＝４．９）を与える分子密度の値Ｍ３＝０．０２が分子密度閾値Ｑとして取得される。
【００６７】
つまり、ステップＳ４では、ステップＳ１で特定された自然対数曲線Ｌから、ダメージ値が上限ダメージ値Ｙの（１／ｅ）n倍（ｎは自然数（１，２，３，・・））となる分子密度の値を算出して、分子密度閾値Ｑとして取得する。ｎの値は、被処理基板Ｗの状態などに応じて決定することができる。ｎの値を相対的に大きくすれば、取得される分子密度閾値Ｑの値が小さくなる。つまり、後述するステップＳ５において、基板Ｗにダメージを与えるおそれが低い処理液のみを限定的に選定することが可能となる。以上のステップＳ１〜Ｓ４によって、分子密度閾値Ｑが特定される。
【００６８】
〈処理液評価部５２〉
再び図７を参照する。処理液評価部５２は、分子密度閾値取得部５１が取得した分子密度閾値Ｑに基づいて、処理に用いる予定の処理液（選択処理液）が適正処理液であるか否かを判断する。より具体的には、選択処理液の分子密度の値が分子密度閾値Ｑ以下の場合には当該選択処理液は適正処理液であると判断し、分子密度閾値Ｑよりも大きい場合には適正処理液でないと判断する。なお、選択処理液の分子密度の値（すなわち、処理液供給部２の備える複数種類の候補処理液のそれぞれの分子密度の値）は、分子密度データＤＭとして予めメモリに格納されているとする。
【００６９】
例えば、メモリに格納された分子密度閾値Ｑの値が「０．０３」の場合、選択処理液が分子密度が「０．５５６（mol/cm3）」のＨ2Ｏ（分子量１８（g/mol）、密度１（g/cm3））であるとすると、処理液評価部５２は当該選択処理液は適正処理液でないと判断する。また、選択処理液が分子密度が「０．０１２９（mol/cm3）」のＩＰＡ（分子量６０（g/mol）、密度０．７８１（g/cm3））であるとすると、当該選択処理液は適正処理液であると判断する。
【００７０】
〈２．処理動作〉
続いて、基板処理装置１００における基板Ｗの洗浄処理について図１３を参照しながら説明する。図１３は、基板処理装置１００における基板Ｗの洗浄処理の流れを示す図である。
【００７１】
基板処理装置１００は、基板Ｗが搬入される前（複数の基板Ｗを順に処理する場合には、ある基板Ｗの処理が終了した後、後続の基板Ｗの搬入が開始されるまでの間）には、図示しない純水供給源からの処理槽１２内に純水を供給し、処理槽１２の上部から外槽１２２へ純水をオーバーフローさせ、配管１２３を経由して排液ラインへ排出させることによって、基板Ｗが搬入される前の処理槽１２内を浄化する。
【００７２】
一方、伝播水供給部１５では、伝播水供給源１５１からの伝播水が、伝播槽１４へ供給されている。伝播水の供給は、基板処理装置１００に基板Ｗが搬入される前から、基板処理装置１００における基板Ｗの処理が完了するまで、常時継続される。
【００７３】
前工程の装置から搬送されてきた基板Ｗは、基板処理装置１００の搬入部７０にセットされる。搬入部７０にセットされた基板Ｗは、搬送ロボットによって搬入部７０から取り出され、処理槽１２へ向けて搬送される（ステップＳ１０１）。
【００７４】
基板Ｗが搬送経路上の所定位置に到達すると、制御部５が、処理液供給部２の開閉弁のうち、選択処理液に接続された開閉弁を開放して処理部１に対して処理液の供給を開始する（ステップＳ１０２）。より具体的には、候補処理液のうちから１の処理液を選択処理液として選択し、当該選択処理液を貯留する処理液供給源に接続された開閉弁を開放する。すると、処理液供給源に貯留された選択処理液が、処理液供給経路Ｓを通じて処理部１に供給される。
【００７５】
ただしここで、選択処理液の供給を開始するに先だって、処理液評価部５２が分子密度閾値取得部５１の取得した分子密度閾値Ｑに基づいて選択処理液が適正処理液であるか否かを判断しておく。より具体的には、まず、分子密度閾値取得部５１によって取得されている分子密度閾値Ｑの値をメモリから取得するとともに、選択処理液の分子密度の値をメモリに格納された分子密度データＤＭから読み出す。そして、選択処理液の分子密度の値が分子密度閾値Ｑ以下であるか否かを判定し、分子密度閾値Ｑ以下である場合には選択処理液は適正処理液であると判断する。
【００７６】
選択処理液が適正処理液であると判断されなかった場合（ステップＳ１０３でＮＯ）、制御部５は処理液調整部３を制御して、処理液供給経路Ｓを流れる処理液に窒素ガスを溶解させて、処理液の窒素ガス濃度を目標濃度に調整する（ステップＳ１０４）。さらにこの場合、処理液供給経路Ｓの加圧が必要か否かを判断する（ステップＳ１０５）。すなわち、窒素ガスの目標濃度が、所定の値（例えば、常圧における飽和溶存気体量）よりも大きい場合には加圧が必要と判断する。加圧が必要と判断された場合、制御部５は加圧部４を制御して、処理液供給経路Ｓを加圧する（ステップＳ１０６）。より具体的には、飽和溶存気体量が目標濃度よりも大きくなるような圧力状態にまで処理液供給経路Ｓを加圧する。
【００７７】
一方、選択処理液が適正処理液であると判断された場合（ステップＳ１０３でＹＥＳ）、制御部５は処理液に対して窒素ガスを溶解させる必要はないと判断して、ステップＳ１０４〜ステップＳ１０６の処理は実行せずにステップＳ１０７の処理に移行する。
【００７８】
すなわち、制御部５は、選択処理液が適正処理液であると判断された場合には、当該選択処理液をそのまま基板処理に用いる実行処理液として取得する。一方、選択処理液が適正処理液であると判断されなかった場合には、処理液調整部３（および、必要な場合には加圧部４）を制御して、当該選択処理液に対して窒素ガスを溶解させて得られた処理液を実行処理液として取得する。ステップＳ１０２〜ステップＳ１０６の処理が実行されることにより、基板処理に用いる実行処理液が取得され、当該取得された実行処理液は、処理液供給源２１から処理液供給経路Ｓを通じて処理槽１２内へ供給され、処理槽１２内の純水と置換する。なお、処理槽１２内が実行処理液に完全に置換された後も、処理槽１２内から基板Ｗが搬出されるまで実行処理液の供給は継続される。
【００７９】
処理槽１２へ搬送された基板Ｗは、処理槽１２の上方で待機するリフタ２０の保持棒２３上に載置される。基板Ｗが保持棒２３上に載置されると、リフタ２０が降下し、基板Ｗは、処理槽１２内に貯留された処理液中に浸漬される（ステップＳ１０７）。
【００８０】
続いて、チャンバ１１の上部が閉鎖され、その内部が密閉空間とされる（ステップＳ１０８）。なおこのとき、窒素ガスの目標濃度が所定の値（例えば、常圧状態における飽和溶存気体量）よりも大きい場合には、制御部５は加圧部４を制御して、チャンバ１１内を加圧する。より具体的には、窒素ガスを充填させることによって、飽和溶存気体量が目標濃度よりも大きくなるような圧力状態にまでチャンバ１１を加圧する。
【００８１】
処理槽１２内の実行処理液中に基板Ｗが浸漬されると、制御部５は超音波発振器１４２を動作をさせて、超音波振動子１４１を振動させる（ステップＳ１０９）。超音波振動子１４１から発生した超音波振動は、伝播槽１４の底部、伝播槽１４内の伝播水、処理槽１２の底部、処理槽１２内の実行処理液を順に伝播し、実行処理液中に浸漬された基板Ｗへ到達する。基板Ｗに付着したパーティクルは、超音波振動の衝撃を受けて基板Ｗの表面から遊離する。また、処理槽１２内には、上方へ向かう実行処理液の流れが形成されている。このため、基板Ｗの表面から遊離したパーティクルは、実行処理液の流れに乗って処理槽１２の上部へ運搬される。パーティクルは、処理槽１２の上部において実行処理液とともに外槽１２２へ運搬され、配管１２３を介して排液ラインへ排出される。
【００８２】
超音波振動の付与を所定時間継続した後、基板処理装置１００は、超音波振動子１４１の動作を停止させ、実行処理液の供給のみを継続する（ステップＳ１１０）。実行処理液中に残存するパーティクルは、実行処理液の流れに乗って外槽１２２へ運搬され、配管１２３を介して排液ラインへ排出される。これにより、処理槽１２内に残存するパーティクルが基板Ｗへ再付着することが防止される。
【００８３】
その後、実行処理液の供給を停止し、リフタ２０を上昇させて処理槽１２内から基板Ｗを引き上げ、基板Ｗを搬出する（ステップＳ１１１）。以上をもって、基板処理装置１００における基板Ｗの洗浄処理が終了する。基板Ｗを処理槽１２の上方に引き上げた状態で、または基板Ｗを他装置へ搬送した後に、基板Ｗに対して乾燥処理が行われる。
【００８４】
〈３．効果〉
この実施の形態によると、処理液評価部５２が、分子密度閾値取得部５１が取得した分子密度閾値Ｑおよび処理液の分子密度の値に基づいて、選択処理液が適正処理液であるか否かを分子密度を用いて判断する。そして、選択処理液が適正処理液であると判断された場合は当該選択処理液をそのまま実行処理液として取得して基板処理に用いる。一方、選択処理液が適正処理液であると判断されなかった場合は、当該選択処理液に対して所定の気体を溶解させた処理液を実行処理液として取得して基板処理に用いる。すなわち、選択処理液が適正処理液でない場合は、処理液中に気体を溶解させることによって、処理液が基板に与えるダメージを低く抑えることができる。したがって、どのような処理液を用いて超音波洗浄処理を実行した場合であっても、物理的作用の欠点を解消しつつ、その効果を得ることができる。すなわち、基板に対するダメージを与えることなく、処理液の作用効果を高めて効果的に基板を処理することができる。
【００８５】
また、上記の方法によると、選択処理液に気体を溶解させるべきか否かを、選択処理液の分子密度の値と分子密度閾値Ｑとを比較するだけで判断することができる。つまり、分子密度という指標のみを用いて、簡易かつ正確に、処理液に気体を溶解させるべきか否かを判断することができる。
【００８６】
また、処理液を加圧状態とすると、ヘンリーの法則に従って、処理液に溶解可能な気体量（飽和溶存気体量）を大きくすることができる。一般に、処理液の窒素ガス濃度を高くするほど処理液が基板Ｗに対して与えるダメージは低減されるとともに、処理液の処理効果が高くなる。しかしながら、処理液の飽和溶存気体量は、圧力・温度・処理液の種類などによって規定される。例えば、処理液がＨ2Ｏの場合、１（atm）、２５（℃）における飽和溶存気体量は約１７（ppm）であり、窒素ガスは最大で約１７（ppm）までしか溶解させることができない。特に処理液に超音波を付与する場合、超音波が付与されることによって処理液に溶存している窒素ガスが気体となって処理液中に浮遊しやすい状態となるため、１７（ppm）よりもさらに小さい濃度しか許容されない。というのも、図１８に示すように、処理液中に窒素ガスの気泡が生じてしまうと（１６（ppm）の場合参照）、超音波エネルギーの伝播効率が低下して十分な洗浄効果を得ることができなくなってしまうからである。
【００８７】
この実施の形態に係る基板処理装置１００においては、加圧部４を備えることによって、処理液を含む環境を加圧することができる。これによって、処理液の飽和溶存気体量を大きくすることが可能となる。例えば、加圧部４が処理液を含む環境を２（atm）まで加圧すると、処理液の飽和溶存気体量は倍になる。つまり、処理液調整部３における窒素ガス濃度の目標値としてとりうる最大値が倍の値まで増加する。処理液に高濃度の窒素ガスを溶解させることによって、処理液の処理効果を高めるとともに、処理液が基板に与えるダメージを低減させることができる。
【００８８】
〈Ｂ．第２の実施の形態〉
〈１．構成〉
この発明の第２の実施の形態に係る基板処理装置２００について図１４を参照しながら説明する。図１４は、基板処理装置２００の構成を示す図である。基板処理装置２００は、基板処理装置１００と同様、基板Ｗに対して超音波洗浄処理を実行する装置である。ただし、基板処理装置１００が複数の基板Ｗに対して一度に基板処理を実行するバッチ式の処理装置であったのに対し、基板処理装置２００は一枚ずつの基板Ｗに対して基板処理を実行する枚葉式の処理装置である点が相違する。以下においては、第１の実施の形態に係る基板処理装置１００と相違する点を説明し、相違しない点については説明を省略する。また、同じ構成部を示す際に、第１の実施の形態の説明で用いた参照符号を用いることがある。
【００８９】
基板処理装置２００は、処理部２０１と、処理液供給部２０２と、処理液調整部２０３と、制御部２０５と、操作部２０６と、表示部２０７とを備えている。処理液供給部２０２、処理液調整部２０３、操作部２０６および表示部２０７の各部の構成は、第１の実施の形態に係る処理液供給部２、処理液調整部３、操作部６および表示部７（図１参照）と同様であるのでその説明を省略する。また、第１の実施の形態と同様、制御部２０５によって、処理液が適正処理液であるか否かを判断する構成（図７参照）が実現されている。
【００９０】
〔処理部〕
処理部２０１は、基板Ｗの表面に処理液供給部２から供給された処理液に供給することにより基板Ｗの表面処理を行う装置であり、基板保持部２１１と、処理液回収部２１２と、吐出ノズル２１３とを備えている。
【００９１】
基板保持部２１１は、円板形状のスピンベース２１１１と、その上面に立設した複数のチャックピン２１１２とを有する。チャックピン２１１２は、円形の基板Ｗを保持するために、スピンベース２１１１の周縁部に沿って３箇所以上設けられている。基板Ｗは複数のチャックピン２１１２の基板支持部２１１２ａ上に載置され、外側面をチャック部２１１２ｂに押圧されて、保持される。スピンベース２１１１の下面側中心部には、回転軸２１１３が垂設されている。回転軸２１１３の下端は電動モーター２１１４に連結されており、電動モーター２１１４を駆動させると、回転軸２１１３、スピンベース２１１１、およびスピンベース２１１１上に保持された基板Ｗは、一体的に水平面内で回転する。
【００９２】
処理液回収部２１２は、基板Ｗ上面に供給された処理液を回収するための部材であって、スピンベース２１１１上に保持された基板Ｗの周囲を取り囲むガード部材２１２１を備えている。ガード部材２１２１は、内方にくの字形に開いた断面形状を有しており、基板Ｗから周囲に飛散したリンス液を内壁面に受けるようになっている。ガード部材２１２１の底面の一部には排液口２１２２が設けられている。ガード部材２１２１に受けられたリンス液はガード部材２１２１の内壁面を伝って排液口２１２２から排液ラインへ排出される。
【００９３】
吐出ノズル２１３は、処理液供給経路Ｓと接続されており、処理液供給部２０２から供給された処理液をスピンベース２１１１に保持された基板Ｗの上面に向けて吐出供給する。
【００９４】
図１５を参照する。図１５は吐出ノズル２１３の断面図である。吐出ノズル２１３には、超音波振動子２１３１が埋め込まれている。超音波振動子２１３１に接続された超音波発振器２１３２を動作させると、超音波振動子２１３１が発振して、超音波振動が発生する。超音波振動子２１３１から発生した超音波振動は、処理液供給経路Ｓから吐出ノズル２１３に流入した処理液中に伝播し、当該処理液が吐出ノズル２１３から基板表面に吐出されることによって基板Ｗへ到達する。なお、超音波発振器２１３２は、制御部２０５と接続されており、制御部２０５から与えられる信号に基づいて動作する。
【００９５】
〈２．処理動作〉
続いて、基板処理装置２００における基板Ｗの洗浄処理について図１６を参照しながら説明する。図１６は、基板処理装置２００における基板Ｗの洗浄処理の流れを示す図である。
【００９６】
前工程の装置から搬送されてきた基板Ｗは、図外の搬送ロボットによってスピンベース２１１１上に載置される。スピンベース２１１１上に載置された基板Ｗはチャックピン２１１２によって把持される（ステップＳ２０１）。
【００９７】
基板Ｗがチャックピン２１１２によって把持されると、制御部２０５が、電動モーター２１１４を駆動させてスピンベース２１１１とともに基板Ｗを回転させるとともに、処理液供給部２の開閉弁のうち、選択処理液に接続された開閉弁を開放して処理部２０１に対して処理液（選択処理液）の供給を開始する（ステップＳ２０２）。
【００９８】
ただしここで、選択処理液の供給を開始するに先だって、処理液評価部５２（図７参照）が分子密度閾値取得部５１の取得した分子密度閾値Ｑに基づいて選択処理液が適正処理液であるか否かを判断しておく。
【００９９】
選択処理液が適正処理液であると判断されなかった場合（ステップＳ２０３でＮＯ）、制御部２０５は処理液調整部２０３を制御して、処理液供給経路Ｓを流れる処理液に窒素ガスを溶解させて、処理液の窒素ガス濃度を目標濃度に調整する（ステップＳ２０４）。
【０１００】
一方、選択処理液が適正処理液であると判断された場合（ステップＳ２０３でＹＥＳ）、制御部２０５は処理液に対して窒素ガスを溶解させる必要はないと判断して、ステップＳ２０４の処理は実行せずにステップＳ２０５の処理に移行する。
【０１０１】
すなわち、制御部２０５は、選択処理液が適正処理液であると判断された場合には当該選択処理液をそのまま基板処理に用いる実行処理液として取得し、選択処理液が適正処理液であると判断されなかった場合には、処理液調整部２０３を制御して、当該選択処理液に対して窒素ガスを溶解させて得られた処理液を実行処理液として取得する。ステップＳ２０２〜ステップＳ２０４の処理が実行されることにより、基板処理に用いる実行処理液が取得され、当該取得された実行処理液は、処理液供給源２１から処理液供給経路Ｓを通じて吐出ノズル２１３へ供給される。
【０１０２】
吐出ノズル２１３への実行処理液の供給が開始されると、制御部２０５は超音波発振器２１３２を動作させて、超音波振動子２１３１を振動させる（ステップＳ２０５）。超音波振動子２１３１から発生した超音波振動は、処理液供給経路Ｓから吐出ノズル２１３に流入した実行処理液中に伝播し、吐出ノズル１２１から実行処理液が基板Ｗの上面に吐出されることによって、基板Ｗへ到達する。基板Ｗの上面に吐出された実行処理液は基板Ｗの回転に伴う遠心力によって基板Ｗの周辺に向けて流れて基板Ｗの上面の全域に行き渡る。これにより、基板Ｗの上面が洗浄され、基板Ｗに付着したパーティクルは、超音波振動の衝撃を受けて基板Ｗの表面から遊離する。
【０１０３】
実行処理液の供給を所定時間継続することによって、基板処理装置１００における基板Ｗの洗浄処理が実行される。洗浄処理が終了すると、続いて、振り切り乾燥処理（スピンドライ処理）が実行される（ステップＳ２０６）。すなわち、制御部２０５が、開閉弁２３を閉じて処理部２０１に対する実行処理液の供給を停止するとともに、電動モーター２１１４を駆動させてスピンベース２１１１とともに基板Ｗを回転させる（ステップＳ２０７）。基板Ｗに付着している水滴が回転の遠心力によって振り切られることにより、振り切り乾燥処理が進行する。
【０１０４】
スピンドライ処理を開始してから所定時間が経過すると、制御部２０５が、電動モーター２１１４を駆動停止させてスピンベース２１１１および基板Ｗの回転を停止させる。この状態にて、図示を省略する搬送ロボットが処理済の基板Ｗをスピンベース２１１１から取り出して搬出する（ステップＳ２０７）。なお、乾燥処理は基板Ｗを他装置へ搬送した後に行われてもよい。
【０１０５】
〈３．効果〉
この実施の形態によると、第１の実施の形態と同様、どのような処理液を用いて超音波洗浄処理を実行した場合であっても、基板に対するダメージを与えることなく、処理液の作用効果を高めて効果的に基板を処理することができる。
【０１０６】
〈Ｃ．第３の実施の形態〉
〈１．構成〉
この発明の第３の実施の形態に係る基板処理装置について説明する。この実施の形態に係る基板処理装置は、基板Ｗに対して物理作用処理（より具体的には、基板表面にミスト化させた処理液作用させて基板の表面を洗浄する処理（２流体洗浄処理））を実行する枚葉式の処理装置である。この実施の形態に係る基板処理装置は、第２の実施の形態に係る基板処理装置２００とほぼ同様の構成を備えるが、吐出ノズル２１３に換えて、２流体ノズル３０１を備える点が相違する。以下においては、第２の実施の形態に係る基板処理装置２００と相違する点を説明し、相違しない点については説明を省略する。また、同じ構成部を示す際には、第２の実施の形態の説明で用いた参照符号（図１４参照）を用いる。
【０１０７】
〔２流体ノズル〕
２流体ノズル３０１について図１７を参照しながら説明する。図１７は２流体ノズル３０１の断面図である。２流体ノズル３０１は、処理液供給経路Ｓと接続されており、処理液供給部２から供給された処理液をスピンベース２１１１（図１４参照）に保持された基板Ｗの上面に向けて吐出供給する。
【０１０８】
２流体ノズル３０１は、管状の液体吐出部３１１と、液体吐出部３１１の外周部に一体的に形成された気体吐出部３１２とを有している。液体吐出部３１１の軸心部分には、処理液供給経路Ｓから供給された処理液を吐出する処理液吐出口３１１ａが形成されている。また、気体吐出部３１２には、窒素ガス供給源Ｎから配管３１３を介して供給される窒素ガスを吐出する気体吐出口３１２ａが形成されている。気体吐出口３１２ａは、処理液吐出口３１１ａと同心環状に形成され、処理液吐出口３１１ａの吐出先の１点を指向するように傾斜を有して形成されている。
【０１０９】
このため、処理液吐出口３１１ａから吐出された処理液は、気体吐出口３１２ａから吐出された窒素ガスの衝突を受けて、霧状に粉砕される。これにより、処理液がミスト化され、処理液のミストが基板Ｗ表面へ噴射される。すなわち、この２流体ノズル３０１は、処理液に窒素ガスを衝突させ、処理液のミスト（液滴の噴流）を形成する役割を果たす。
【０１１０】
〈２．処理動作〉
この実施の形態に係る基板処理装置における基板Ｗの洗浄処理は、第２の実施の形態に係る基板処理装置２００における洗浄処理とほぼ同様の流れで実行される。ただし、基板処理装置２００においては、処理液の供給が開始されると、制御部２０５は超音波発振器２１３２を動作させて超音波振動子２１３１を振動させ、超音波振動が付与された処理液を吐出ノズル１２１から基板の上面に吐出していたが（図１６のステップＳ２０５）、この実施の形態に係る基板処理装置においては、処理液の供給が開始されると、制御部は気体吐出口３１２から窒素ガスを吐出させて処理液吐出口３１１ａから吐出された処理液に衝突させる。これによって、処理液のミストが形成され、基板Ｗに付着したパーティクルは、処理液の衝撃を受けて基板Ｗの表面から遊離する。
【０１１１】
〈３．効果〉
この実施の形態によると、第１の実施の形態と同様、どのような処理液を用いて２流体洗浄処理を実行した場合であっても、基板に対するダメージを与えることなく、処理液の作用効果を高めて効果的に基板を処理することができる。
【０１１２】
〈Ｄ．変形例〉
上記の各実施の形態では、処理液調整部３、２０３において処理液に溶解させるガスとして、窒素ガスを用いる構成としているが、キセノン（Ｘｅ）、アルゴン（Ａｒ）などの不活性ガスを用いてもよい。
【０１１３】
また、上記の各実施の形態では、処理部１，２０１において洗浄処理を行う構成としているが、処理液を用いて基板に所定の処理を行うものであれば、エッチング処理、剥離処理、乾燥処理、現像処理等どのような種類でもよい。
【０１１４】
また、上記の各実施の形態によると、分子密度が分子密度閾値Ｑ以下である場合に当該被選定処理液を適正処理液と判断しているが、分子密度が分子密度閾値Ｑ未満である場合に当該被選定処理液を適正処理液と判断してもよい。
【０１１５】
また、上記の第１、第２の実施の形態においては、周波数が１６ｋＨｚ以上の音波である超音波振動を使用したが、周波数が７００ｋＨｚ以上のいわゆる「メガソニック」を利用すれば、より効率よく基板Ｗ上のパーティクルを除去できる。
【図面の簡単な説明】
【０１１６】
【図１】第１の実施の形態に係る基板処理装置の構成を示す図である。
【図２】処理部を基板と平行な平面で切断した縦断面図である。
【図３】処理部を基板と垂直な平面で切断した縦断面図である。
【図４】第１窒素濃度計の測定原理を概念的に示すための図である。
【図５】濃度可変部の構成を模式的に示す図である。
【図６】第１測定値、第２測定値、および目標値の関係と、それに応じてなされるべき制御について説明するための図である。
【図７】処理液が適正処理液であるか否かの判断に関する構成を示す図である。
【図８】分子密度閾値を特定する工程の流れを示す図である。
【図９】分子密度相関グラフを示す図である。
【図１０】分子密度相関グラフから得られた自然対数曲線を示す図である。
【図１１】分子密度相関グラフから得られた自然対数曲線を示す図である。
【図１２】分子密度相関グラフから得られた自然対数曲線を示す図である。
【図１３】第１の実施の形態に係る基板処理装置における基板の洗浄処理の流れを示す図である。
【図１４】第２の実施の形態に係る基板処理装置の構成を示す図である。
【図１５】吐出ノズルの断面図である。
【図１６】第２の実施の形態に係る基板処理装置における基板の洗浄処理の流れを示す図である。
【図１７】２流体ノズルの断面図である。
【図１８】音圧と出力との関係を示す図である。
【符号の説明】
【０１１７】
１  処理部
２  処理液供給部
３  処理液調整部
４  加圧部
５  制御部
５１  分子密度閾値取得部
５２  処理液評価部
１００，２００  基板処理装置
１４１，２１３１  超音波振動子
２１３  吐出ノズル
３０１  ２流体ノズル
Ｑ  分子密度閾値
Ｖ  分子密度相関グラフ
Ｌ  自然対数曲線
【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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【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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