(57)【要約】【課題】  基板へのダメージを低減しつつ、キャビテーションによる気泡を多量に含む処理液を基板に供給することができる超音波ノズル、ならびに該ノズルを用いた基板処理装置を提供する。【解決手段】  超音波ノズル６８は、胴部６８１ａと該胴部６８１ａの下部に縦断面の形状が略Ｖ字形をなすノズル先端部６８１ｂとを有する有蓋円筒形状の本体６８１を備えている。本体６８１は内部に処理液を充填可能な充填空間ＦＳを有している。ノズル先端部６８１ｂには充填空間ＦＳ内に供給された処理液を基板表面に向けて吐出する吐出口６８３が設けられている。また、本体６８１の内部には、吐出口６８３と対向して胴部６８１ａの上壁面に超音波振動子６８４が固設されており、充填空間ＦＳ内の処理液に超音波を付与することができる。充填空間ＦＳ内には板状部材７０が、処理液の吐出方向Ｐと略平行となるように配設されている。【選択図】  図２
2005158913.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に対して超音波振動を付与した処理液を吐出する超音波ノズルにおいて、
その内部に前記処理液を充填可能な充填空間と、前記基板に向けて開口された吐出口とを有し、前記充填空間内の処理液を前記吐出口から吐出可能となっている本体と、
前記充填空間内の処理液に超音波を付与する超音波振動子と、
前記基板に向けて流れる前記処理液の流路内で前記処理液の吐出方向と略平行に配置された板状部材と
を備えたことを特徴とする超音波ノズル。
【請求項２】
前記板状部材は、前記充填空間内で前記超音波振動子の近傍に配置されている請求項１記載の超音波ノズル。
【請求項３】
前記本体は、胴部と、前記吐出方向と略直交する断面の面積が前記胴部よりも小さく、しかもその先端に前記吐出口が設けられたノズル先端部と、前記ノズル先端部と前記胴部とを連通して前記胴部内の処理液を前記ノズル先端部に導く連通部とを備え、
前記板状部材は前記ノズル先端部内に配置されている請求項１記載の超音波ノズル。
【請求項４】
前記板状部材は、前記本体の外側で、かつ前記吐出口の近傍に配置されている請求項１記載の超音波ノズル。
【請求項５】
前記板状部材は、前記吐出方向と略垂直に振動可能な振動板である請求項１ないし４のいずれかに記載の超音波ノズル。
【請求項６】
前記本体には、複数の開口が前記吐出口として設けられている請求項１ないし５のいずれかに記載の超音波ノズル。
【請求項７】
エッチング作用を有する薬液を前記処理液として前記基板に吐出する請求項１ないし６のいずれかに記載の超音波ノズルであって、
前記本体および前記板状部材は前記薬液に対して耐薬品性を有する材料で形成されている超音波ノズル。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれかに記載の超音波ノズルから処理液を基板に供給して所定の処理を行う基板処理装置。
【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、光ディスク用基板などの各種基板（以下、単に「基板」という）の表面に対して超音波を付与した処理液を吐出する超音波ノズル、ならびに該ノズルを用いた基板処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、基板表面に付着したパーティクル等の微小な異物を除去するために、処理液を基板表面に供給して洗浄処理などの基板処理を行う基板処理装置がある。ここでは、処理液による化学的洗浄に加えて、超音波振動子により処理液に物理的な振動を付与することで基板の洗浄効果を高めて洗浄（超音波洗浄）することが行われている。この超音波洗浄では、処理液中にキャビテーション（空洞現象）による気泡が発生し、発生した気泡によって微小な異物が除去されることが知られている。そこで、超音波を付与した処理液を基板表面に吐出する種々の基板処理装置が提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
この特許文献１に記載の装置では、半導体基板に超音波振動が直接に当たらないように、または超音波振動による１次反射波が直接に照射されないように、超音波ノズルが構成されている。より具体的には、超音波ノズル内部における超音波振動子の配置位置ならびに超音波ノズル内部の形状を変更することで、また、超音波ノズル内部に遮蔽板を配置可能にすることで、半導体基板が受けるダメージを抑制している。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−８５３８０号公報（第５頁、図１１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、超音波洗浄においては、上述したように超音波振動により処理液中に発生したキャビテーションによる気泡が、処理液とともに被処理物たる基板に運ばれ、基板表面に付着したパーティクル等の微小な異物を除去するものと考えられている。したがって、処理性能、つまりパーティクル等の除去効率を高めるためには、超音波振動子の発振出力を上げることが有効な手段となるが、基板に到達する振動エネルギーが増加することになり、基板上に形成された微細なパターンを破壊してしまい、超音波ノズル内部に遮蔽板を配置した意義が失われてしまう。
【０００６】
また、特許文献１に記載の装置では、超音波ノズル内部に遮蔽板を配置しているため、超音波振動が直接にまたは超音波振動による１次反射波が基板に到達するのを防止するだけでなく、遮蔽板はキャビテーションによる気泡が基板に運ばれるのを阻害する方向に作用している。このため、必ずしも要望する除去効率が得られるというわけではなかった。すなわち、特許文献１に記載の装置では、基板上に形成された微細なパターンへのダメージを低減させつつ、同時に処理性能を向上させることは事実上困難となっている。
【０００７】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、基板へのダメージを低減しつつ、キャビテーションによる気泡を多量に含む処理液を基板に供給することができる超音波ノズル、ならびに該ノズルを用いた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】
上記したように超音波洗浄においては、キャビテーションによる気泡が基板処理の効率および基板ダメージに密接に関連していると考えられるが、その関連性について本願発明者は超音波ノズルを使用した種々の実験などを行い、次のような知見を得た。以下、図６および図７を参照しつつ、実験内容および知見内容について詳述する。
【０００９】
本願発明者は、流水式の超音波ノズルにおいて、処理液の流量条件のみを変更して（すなわち、超音波振動子の発振条件等を一定として）、パーティクルの除去性能を評価した。図６は、実験に使用した従来の超音波ノズルの模式図である。同図に示すように、供給口１０１から処理液は、ノズル本体１０２の内部に充填される。そして、ノズル本体１０２の内部に設けられた超音波振動子１０３によって超音波が付与される。このように処理液に超音波が付与されることで処理液中にキャビテーションによる気泡が発生する。また、発生した気泡は処理液とともに吐出口１０４より吐出されて、基板Ｗの表面に運ばれる。
【００１０】
図７は、上記超音波ノズルを使用した実験結果を示すグラフである。図７（ａ）は、処理液の流量とＳｉパーティクルの除去効率との関係を示し、図７（ｂ）は、処理液の流量と基板Ｗ上の音圧との関係を示している。ここで、基板Ｗ上の音圧は、パーティクル除去効率の評価と同一位置関係で測定した値であり、そのまま基板Ｗに到達する超音波振動エネルギーを表している。
【００１１】
同図（ａ）から明らかなように、処理液の流量の増加とともにＳｉパーティクルの除去効率は増加する。一方、同図（ｂ）に示されているように、処理液の流量の増加にかかわらず、基板Ｗ上の音圧は、ほぼ一定である。これは、流量の増加とともに超音波ノズル内部で発生したキャビテーションによる気泡が速やかに基板表面に運ばれていることを示唆している。しかも、処理液の流量の増加にかかわらず、基板Ｗに到達する超音波振動エネルギーが一定であることから、超音波振動による付加的な洗浄効果（例えば、超音波による基板の物理的な振動）を考慮する必要がないと考察することができる。
【００１２】
これより、パーティクル等の除去効率とキャビテーションによる気泡の量について以下のように推論される。すなわち、処理液の流速が速いほど基板表面に到達するキャビテーションによる気泡の量が多くなるため、パーティクル等の除去効率は高くなる。逆に、処理液の流速が遅ければ、基板表面に到達するキャビテーションによる気泡の量が少なくなるため、パーティクル等の除去効率は低くなる。したがって、パーティクル等の除去効率を高めるためには、超音波ノズル内部において処理液中にキャビテーションによる気泡を如何にして効率良く発生させて（すなわち、処理液中に発生するキャビテーションによる気泡の量を如何にして増加させて）、しかも発生した気泡を如何にして効率良く基板表面に到達させるかが重要なポイントとなる。すなわち、パーティクル等の除去効率を高める上で、気泡量と効率的な気泡の基板への供給が重要となっているという知見が得られた。
【００１３】
そこで、本発明にかかる超音波ノズルでは、上記知見に基づき次のように構成している。この発明は、基板に対して超音波振動を付与した処理液を吐出する超音波ノズルであって、上記目的を達成するため、その内部に処理液を充填可能な充填空間と、前記基板に向けて開口された吐出口とを有し、前記充填空間内の処理液を前記吐出口から吐出可能となっている本体と、前記充填空間内の処理液に超音波振動を付与する超音波振動子と、前記基板に向けて流れる前記処理液の流路内で前記処理液の吐出方向と略平行に配置された板状部材とを備えたことを特徴としている。
【００１４】
このように構成された発明では、板状部材が基板に向けて流れる処理液の流路内に配置されることで、板状部材が超音波振動子からの超音波振動波と作用して処理液中に新たなキャビテーションが引き起こされる。このため、キャビテーションによる気泡の量を増加させることができる。また、板状部材は処理液の吐出方向と略平行に配置されているため、処理液の流れを阻止することなく処理液中に発生したキャビテーションによる気泡を効率的に基板に供給することができる。その結果、超音波振動子の発振出力を上げることなくキャビテーションによる気泡を多量に含む処理液を基板に供給することができる。
【００１５】
ここで、キャビテーションによる気泡の量を増加させるためには、例えば板状部材を充填空間内で超音波振動子の近傍に配置するのが望ましい。このように板状部材が配置されることで、板状部材には超音波振動子からの振動波が直接的に伝播されて効率良く処理液中にキャビテーションによる気泡を発生させることができる。その結果、キャビテーションによる気泡の量をさらに増加させることができる。
【００１６】
また、前記本体が、胴部と、前記吐出方向と略直交する断面の面積が前記胴部よりも小さく、しかもその先端に前記吐出口が設けられたノズル先端部と、前記ノズル先端部と前記胴部とを連通して前記胴部内の処理液を前記ノズル先端部に導く連通部とを備えるようにして、前記板状部材を前記ノズル先端部内に配置してもよい。このように板状部材が配置されることで、上記したようにキャビテーションによる気泡の量を増加させるとともに、発生した気泡を効率的に基板に供給することができる。さらに、板状部材が前記吐出方向と略直交する断面の面積が前記胴部よりも小さいノズル先端部内に配置されることで、超音波振動が板状部材に反射して起こる超音波反射はノズル先端部において減衰させられる。このため、超音波反射による超音波振動子の素子破壊を防止することができる。また、板状部材を超音波ノズルの本体の外側で、かつ吐出口の近傍に配置してもよい。このように板状部材を配置しても超音波反射波は直接に超音波振動子に伝播することはないので上記と同様な効果を得ることができる。
【００１７】
また、板状部材を処理液の吐出方向と略垂直に振動可能な振動板で構成するようにしてもよい。この場合、超音波振動波は振動板と作用することにより、振動板は処理液の吐出方向と略垂直に振動する。これにより、さらに効果的に処理液中にキャビテーションによる気泡を発生させて、キャビテーションによる気泡の量を増加させることができる。しかも振動板が振動することで超音波振動子からの超音波振動エネルギーが消耗され、基板に到達する振動エネルギーを減衰させることができる。その結果、基板上に形成された微細なパターンが破壊するのを防止することができる。ここで、本体に複数の開口が吐出口として設けられている超音波ノズルを使用すると、超音波は吐出口で散乱されてさらに基板に到達する振動エネルギーを減衰させることができる。このような複数の開口が設けられている吐出口としては、例えば、メッシュ形状あるいはスリット形状のものがある。
【００１８】
また、本発明において用いられる処理液としては、処理液中にキャビテーションを効率的に発生させる観点から、処理用の純水に窒素を５ｐｐｍ以上溶解させる、望ましくは１０ｐｐｍ以上で飽和溶解濃度までの範囲（常温常圧では最大約２０ｐｐｍ）に設定するのがよい。もしくは、純水に薬液を５０ｐｐｍ以上溶解させて処理を行うことが好ましい。例えば、ＳＣ１（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｃｌｅａｎ １）溶液として、アンモニア（ＮＨ４ＯＨ）：過酸化水素水（Ｈ２Ｏ２）：水（Ｈ２Ｏ）を１：１：２００で用いるとよい。
【００１９】
また、超音波を用いてさらに洗浄効果を高めるためには、上記した処理液を用いて超音波処理を行う前にエッチング作用のある薬液を用いた薬液処理を行うとよい。もしくは、上記した処理液に代えてエッチング作用のある薬液を用いて超音波処理を行ってもよい。ここで、処理液としてエッチング作用のある薬液を用いる場合は、超音波ノズルの本体および板状部材は前記薬液に対して耐薬品性を有する材料で形成する必要がある。なお、エッチング作用のある薬液としては、ＳＣ１（ＮＨ４ＯＨ／Ｈ２Ｏ２／Ｈ２Ｏ）、希フッ酸、ＨＦ／ＨＣｌ等がある。これにより、基板とパーティクル等の微小な異物との付着力を弱めることができ、パーティクル等の除去を容易にすることができる。
【００２０】
このように、エッチング作用のある薬液を併用することによって高いパーティクル除去性能を得ることができるので、超音波振動子の発振出力を低減することができる。換言すれば、より低い発振出力で、エッチング作用のある薬液を併用しない場合のパーティクル除去効率と同等の結果を得ることができる。そのため、基板上に形成された微細なパターンが破壊するのを防止することができる。
【００２１】
また、本発明にかかる基板処理装置は、請求項１ないし７のいずれかに記載の超音波ノズルを備えることにより、基板へのダメージを低減しつつ、基板にキャビテーションによる気泡を多量に含む処理液を供給することができる。これにより、基板上に形成された微細なパターンが破壊するのを防止しながらも、パーティクル等の除去効率を高めることができる。
【発明の効果】
【００２２】
以上のように本発明によれば、超音波ノズルに板状部材を配置しているので超音波振動子の発振出力を上げることなく、処理液中に発生するキャビテーションによる気泡の量を増加させることができる。しかも、板状部材を処理液の吐出方向と略平行に配置しているため、発生した気泡を効率的に基板表面に吐出することができる。従って、基板上に形成された微細なパターンへのダメージを低減しつつ、キャビテーションによる気泡を多量に含む処理液を基板に供給することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
＜基板処理装置の全体構成＞
図１は、本発明にかかる基板処理装置の一実施形態を示す図である。この基板処理装置は、半導体ウエハ（より具体的にはシリコンウエハ）である基板Ｗに対する洗浄処理を行う枚葉式の基板処理装置である。基板処理装置は、主として、基板Ｗを保持して回転するスピンベース１０と、超音波振動を付与したアルカリ性処理液をスピンベース１０上に保持された基板Ｗに供給するアルカリ性処理液用の超音波ノズル６８と、酸性処理液をスピンベース１０上に保持された基板Ｗに供給する酸性処理液用の超音波ノズル７８と、純水をスピンベース上に保持された基板Ｗに供給する純水ノズル３６と、使用後の処理液（アルカリ性処理液、酸性処理液、純水など）等を廃棄または回収する排液槽等を構成する受け部材２６と、スピンベース１０上に保持されて回転する基板Ｗから振り切られた処理液を受けるためのスプラッシュガード５０と、装置全体の動作をコントロールする制御部９０とを備えている。
【００２４】
スピンベース１０は中心部に開口を有する円板状の部材であって、その上面には円形の基板Ｗの周縁部を把持するための複数個のチャックピン１４が立設されている。チャックピン１４は、円形の基板Ｗを確実に保持するために３個以上（例えば、６個）設けてあればよく、スピンベース１０の周縁部に沿って等角度間隔（例えば、６０°間隔）で配置されている。チャックピン１４のそれぞれは、基板Ｗの周縁部を下方から支持する基板支持部１４ａと、基板支持部１４ａに支持された基板Ｗの外周端面を押圧して基板Ｗを保持する基板保持部１４ｂとを備えている。各チャックピン１４は、基板保持部１４ｂが基板Ｗの外周端面を押圧する押圧状態と、基板保持部１４ｂが基板Ｗの外周端面から離れる開放状態との間を切り替え可能に構成されている。
【００２５】
スピンベース１０に対する基板Ｗの受け渡し時には、複数個のチャックピン１４を解放状態とし、基板Ｗに対する諸処理を行う時には、複数個のチャックピン１４を押圧状態とする。押圧状態とすることによって、複数個のチャックピン１４は基板Ｗの周縁部を把持してその基板Ｗをスピンベース１０から所定間隔を隔てて略水平姿勢に保持することができる。基板Ｗは、その表面（電子回路パターンの形成面）ＷＳ１を上面側に向け、裏面ＷＳ２を下面側に向けた状態で保持される。
【００２６】
スピンベース１０の中心部下面側には、回転軸１１が垂設されている。回転軸１１は中空の円筒状部材であって、その内側の中空部分には裏面（ＷＳ２）処理液ノズル１５が挿設されている。回転軸１１の下端付近には、ベルト駆動機構２１を介して電動モータ２０が連動連結されている。すなわち、回転軸１１の外周に固設された従動プーリ２１ａと電動モータ２０の回転軸に連結された主動プーリ２１ｂとの間にベルト２１ｃが巻き掛けられている。電動モータ２０を駆動することにより、その駆動力をベルト駆動機構２１を介して回転軸１１に伝達し、回転軸１１、スピンベース１０とともにチャックピン１４に保持された基板Ｗを水平面内にて鉛直方向に沿った回転軸Ｊを中心として回転させることができる。以上の回転軸１１、ベルト駆動機構２１、電動モータ２０等は、ベース部材２４上に設けられた有蓋円筒状のケーシング２５内に収容されている。
【００２７】
裏面処理液ノズル１５は回転軸１１を貫通しており、その先端部１５ａはスピンベース１０上に保持された基板Ｗの中心部直下に位置し、基板Ｗの裏面ＷＳ２の中心部付近にアルカリ性処理液（ここでは、希アンモニア水）、酸性処理液（ここでは、希塩酸）、および純水を選択的に切り換えて吐出し、供給することができる。また、回転軸１１の中空部分の内壁と裏面処理液ノズル１５の外壁との間の隙間は、気体供給路１９となっている。この気体供給路１９の先端部１９ａは環状開口となっており、基板Ｗの裏面ＷＳ２中心部に向けて不活性ガス（ここでは窒素ガス）を供給することができる。
【００２８】
スピンベース１０上に保持された基板Ｗの上部には、アルカリ性処理液用の超音波ノズル６８が配置されており、基板Ｗの表面ＷＳ１に希アンモニア水を供給することができるようになっている。アルカリ性処理液用の超音波ノズル６８は、凸字に屈曲したリンク部材６６を介してノズル移動機構６５と連結されている。ノズル移動機構６５は、鉛直方向に沿った回転軸を有する電動モータ６５ａを備えており、その回転軸の周りにリンク部材６６およびリンク部材６６に接続されたアルカリ性処理液用の超音波ノズル６８を回転させることができる。これにより、アルカリ性処理液用の超音波ノズル６８は、スピンベース１０に保持された基板Ｗの表面ＷＳ１に対向する対向位置と、対向位置から側方にスプラッシュガード５０の外側まで退避した退避位置との間を、回転運動により移動することができる。また、対向位置においても、アルカリ性処理液用の超音波ノズル６８はスピンベース１０に保持された基板Ｗの表面ＷＳ１の中心部から周縁部に至る各部に対向することができる。さらに、ノズル移動機構６５はノズル昇降機構６９に接続されており、ノズル移動機構６５とともにアルカリ性処理液用の超音波ノズル６８を昇降できる構成となっている。これにより、スプラッシュガード５０を回避して、アルカリ性処理液用の超音波ノズル６８を退避位置と対向位置との間で移動させることができる。
【００２９】
また、スピンベース１０上に保持された基板Ｗの上部には、酸性処理液用の超音波ノズル７８が配置されており、基板Ｗの表面ＷＳ１に希塩酸を供給することができるようになっている。なお、酸性処理液用の超音波ノズル７８周辺の構成は、アルカリ性処理液用の超音波ノズル６８周辺の構成と同様であり、説明を省略する。上記した２種の超音波ノズル６８、７８の構成及び作用については後で詳述する。
【００３０】
スピンベース１０上に保持された基板Ｗの上方には、円盤状の雰囲気遮断板３０と、雰囲気遮断板３０の上面中央部に垂設された環状の回転軸３５と、回転軸３５の内部に挿通された純水ノズル３６とが、一体として昇降可能に配置されている。
【００３１】
雰囲気遮断板３０の中心部には、回転軸３５の内径にほぼ等しい開口が設けられており、回転軸３５の内側の中空部分には純水ノズル３６が挿設されている。純水ノズル３６は、回転軸３５を貫通しており、その先端部３６ａはスピンベース１０上に保持された基板Ｗの中心部直上に位置し、基板Ｗの表面ＷＳ１の中心部に向けて純水を供給することができる。また、回転軸３５の中空部分の内壁および雰囲気遮断板３０の中心の開口の内壁と純水ノズル３６の外壁との間の隙間は、気体供給路４５となっている。この気体供給路４５の先端部４５ａは環状開口となっており、基板Ｗの表面ＷＳ１の中心部に向けて窒素ガスを供給することができる。
【００３２】
回転軸３５は、支持アーム４０にベアリングを介して回転自在に支持されているとともに、ベルト駆動機構４１を介して、支持アーム４０に取り付けられた電動モータ４２に連結されている。すなわち、回転軸３５の外周に固設された従動プーリ４１ａと電動モータ４２の回転軸に連結された主動プーリ４１ｂとの間にベルト４１ｃが巻き掛けられている。電動モータ４２を駆動することにより、その駆動力をベルト駆動機構４１を介して回転軸３５に伝達し、回転軸３５および雰囲気遮断板３０を水平面内にて鉛直方向に沿った回転軸Ｊを中心として回転させることができる。雰囲気遮断板３０は基板Ｗとほぼ同じ回転数にて回転する。なお、ベルト駆動機構４１は支持アーム４０内に収容されている。
【００３３】
さらに、支持アーム４０はアーム昇降機構４９に接続され、昇降可能となっている。アーム昇降機構としては、ボールネジを用いた送りネジ機構やエアシリンダを用いた機構等、種々の公知の機構を採用することができる。アーム昇降機構４９は、支持アームを昇降させることによって、それに連結された回転軸３５および雰囲気遮断板３０を昇降させることができ、雰囲気遮断板３０を、スピンベース上に保持された基板Ｗの表面ＷＳ１に近接する位置と、基板Ｗの上方に離間して退避した位置との間で移動させることができる。図１では、雰囲気遮断板３０は退避した位置にある。
【００３４】
ベース部材２４上のケーシング２５の周囲には受け部材２６が固定的に取り付けられている。受け部材２６には、円筒状の仕切部材２７ａ，２７ｂが立設されている。ケーシング２５および仕切部材２７ａを側壁として、第１排液槽２８が形成されており、仕切部材２７ａおよび仕切部材２７ｂを側壁として、第２排液槽２９が形成されている。第１排液槽２８の底部にはＶ溝が形成されており、Ｖ溝中央部の一部には廃棄ドレイン２８ｂに連通接続された排出口２８ａが設けられている。第１排液槽２８の排出口２８ａからは使用済みの純水および気体を廃棄ドレイン２８ｂへ排出し、気液分離後、それぞれ所定の手続きに従って廃棄することができる。一方、第２排液槽２９の底部にはＶ溝が形成されており、Ｖ溝中央部の一部には回収ドレイン２９ｂに連通接続された排出口２９ａが設けられ
ている。第２排液槽２９の排出口２９ａからは使用済みの薬液を回収ドレイン２９ｂへ排出し、図外の回収タンクに回収することができる。
【００３５】
スピンベース１０およびそれに保持された基板Ｗの周囲を取り囲むように、筒状のスプラッシュガード５０が配置されている。スプラッシュガード５０の内面上部には、断面くの字形で内方に開いた溝状の第１案内部５１が形成されている。また、スプラッシュガード５０の下部には、内方および下方に開いた断面４分の１円弧状の第２案内部５２と、第２案内部５２の内側に円環状の溝５３が形成されている。スプラッシュガード５０は、リンク部材５６を介してガード昇降機構５５と連結されており、ガード昇降機構５５によって昇降自在とされている。ガード昇降機構５５としては、ボールネジを用いた送りネジ機構やエアシリンダを用いた機構など、種々の公知の機構を採用することができる。
【００３６】
ガード昇降機構５５がスプラッシュガード５０を下降させているときには、仕切部材２７ａが溝５３に遊嵌するとともに、スピンベース１０およびそれに保持された基板Ｗの周囲に第１案内部５１が位置する。この状態はリンス処理時およびスピン乾燥時の状態であり、回転する基板Ｗ等から飛散した純水を第１案内部５１によって受け止め、その傾斜に沿って第１排液槽２８に流し込み、排出口２８ａから廃棄ドレイン２８ｂへと排出できる状態となる。
【００３７】
一方、ガード昇降機構５５がスプラッシュガード５０を上昇させているときには、仕切部材２７ａが溝５３から離間するとともに、スピンベース１０およびそれに保持された基板Ｗの周囲に第２案内部５２が位置することとなる（図１の状態）。この状態はアルカリ性処理液または酸性処理液を用いた洗浄処理時の状態であり、回転する基板Ｗから飛散したアルカリ性処理液または酸性処理液を第２案内部５２によって受け止め、その曲面に沿って第２排液槽２９に流し込み、排出口２９ａから回収ドレイン２９ｂへと排出できる状態となる。
【００３８】
＜超音波ノズルの第１実施形態＞
次に、超音波ノズルの構成および作用について図２を参照しつつ詳述する。なお、アルカリ性処理液用の超音波ノズル６８と酸性処理液用の超音波ノズル７８の基本的な構成は同様であるので、ここでは、アルカリ性処理液用の超音波ノズル６８のみについて説明する。
【００３９】
図２（ａ）に本発明の第１実施形態に係る超音波ノズルの斜視図を、図２（ｂ）に該超音波ノズルの縦断面図をそれぞれ示す。超音波ノズル６８は、胴部６８１ａと該胴部６８１ａの下部に縦断面の形状が略Ｖ字形をなすノズル先端部６８１ｂとを有する有蓋円筒形状の本体６８１を備えている。この本体６８１は内部に処理液を充填可能な充填空間ＦＳを有している。ノズル先端部６８１ｂには充填空間ＦＳ内に供給された処理液を基板Ｗの表面ＷＳ１に向けて吐出する吐出口６８３が設けられている。また、吐出口６８３の開口面積は、胴部６８１ａの横断面（処理液の吐出方向と略直交する断面）の面積に比べて小さくなっている。そのため、ノズル先端部６８１ｂの横断面の面積は、上部（胴部６８１ａの横断面）から下部（吐出口６８３の開口面）にかけて徐々に小さくなっている。胴部６８１ａの側面には充填空間ＦＳに処理液を供給する供給口６８２が設けられており、配管３７を介してアルカリ性処理液の供給源（図示省略）と連通接続されている。したがって、この配管３７を介して処理液が充填空間ＦＳに供給されると、充填空間ＦＳから吐出口６８３を介して基板Ｗに向かい、しかも吐出方向Ｐとほぼ平行な流路で処理液が流れる。
【００４０】
また、本体６８１の内部には、吐出口６８３と対向して胴部６８１ａの上壁面に超音波振動子６８４が固設されている。超音波振動子６８４には、ケーブル６７が電気的に接続されており、ケーブル６７は、超音波発振器（図示省略）に電気的に接続されている。超音波振動子６８４は、充填空間ＦＳ内の処理液に向けて超音波を発振することができ、該処理液に超音波を付与することができる。超音波振動子６８４の表面には、石英もしくは高純度ＳｉＣ（炭化珪素）の薄板が貼り付けられている。なお、本体６８１は、耐薬品性の観点からＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）もしくは石英で形成されているが、胴部６８１ａをＰＴＦＥとし、ノズル先端部６８１ｂ（または吐出口６８３の周辺部のみ）を石英として組み合わせて構成してもよい。
【００４１】
そして、充填空間ＦＳ内には板状部材７０が、処理液の吐出方向Ｐと略平行となるように配設されている。この板状部材７０は、超音波振動子６８４からの振動波と作用することで処理液中にキャビテーションを引き起こして、処理液中に発生するキャビテーションによる気泡の量を増加させるために設けられている。板状部材７０は、例えば処理液の流れを阻害しないよう微小径を有する固定用ロッド等により本体６８１内部に配設される。また、板状部材７０を振動板（後述）で構成する場合には、振動板の振動を妨げないように配設する必要がある。なお、板状部材７０についても、本体６８１と同様に耐薬品性を有する素材で形成することが望ましい。
【００４２】
図２（ｂ）に示すように、供給口６８２より充填空間ＦＳ内に供給された処理液は、超音波振動子６８４により超音波が付与される。これにより、処理液中にキャビテーションが引き起こされて、キャビテーションによる気泡が発生する。ここで、充填空間ＦＳ内に板状部材７０が配設されていることで、板状部材７０が超音波振動子６８４からの振動波と作用してさらなるキャビテーションを引き起こして気泡の発生を誘発する。そのため、超音波ノズル６８内で発生するキャビテーションによる気泡の量を増加させることができる。また、板状部材７０を超音波振動子６８４の近傍に配置することで振動エネルギーが直接的に板状部材７０に伝播され、さらに効率良くキャビテーションによる気泡を発生させることができる。
【００４３】
しかも、板状部材７０は処理液の吐出方向Ｐと略平行に配置されているために、処理液の流れを阻止することなく処理液は効率的に吐出口６８３より吐出される。すなわち、処理液中に発生したキャビテーションによる気泡をほとんど消滅させることなく速やかに基板Ｗの表面ＷＳ１に供給することが可能となる。従って、キャビテーションによる気泡を多量に含んだ処理液を基板Ｗの表面ＷＳ１に供給することができる。
【００４４】
以上説明したように、この第１実施形態によれば、板状部材７０を超音波ノズル６８内に配設することで超音波振動子６８４の発振出力を上げることなく処理液中に発生するキャビテーションによる気泡の量を増加させることができる。しかも、板状部材７０が処理液の吐出方向Ｐと略平行に配置されているために、発生した気泡をほとんど消滅させることなく速やかに基板表面に送り込むことができる。従って、キャビテーションによる気泡を多量に含んだ処理液を基板表面に供給することが可能となる。これにより、基板Ｗへのダメージを低減させつつ、パーティクル等の微小な異物の除去効率を高めることができる。
【００４５】
また、板状部材７０を処理液の吐出方向Ｐと略垂直に振動可能な振動板で構成してもよい。この場合、超音波振動子６８４からの振動波は振動板と作用することにより、振動板は処理液の吐出方向Ｐと略垂直に振動する。これにより、さらに効率良く処理液中にキャビテーションによる気泡を発生させて、キャビテーションによる気泡の量を増加させることができる。しかも、振動板が振動することで超音波振動子６８４からの振動エネルギーが消耗され、基板Ｗに到達する振動エネルギーを減衰させることができる。その結果、さらに基板Ｗへのダメージが低減されて、基板Ｗ上に形成された微細なパターンが破壊するのを防止することができる。
【００４６】
＜超音波ノズルの第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係る超音波ノズルの構成および作用について図３を参照しつつ詳述する。図３（ａ）に本発明の第２実施形態に係る超音波ノズルの縦断面図を、図３（ｂ）、（ｃ）に該超音波ノズルを下方からみた吐出口の形状をそれぞれ示す。この第２実施形態が第１実施形態と異なる点は、超音波ノズル６８が胴部６８１ａとノズル先端部６８１ｂとを連通する連通部６８１ｃを有しており、該ノズル先端部６８１ｂの内部に板状部材７０を配設した点である。従って、第１実施形態と同様な構成については同一符号を付して説明を省略し、相違する構成を中心に説明する。
【００４７】
図３（ａ）に示すように、ノズル先端部６８１ｂは、連通部６８１ｃの下部より処理液の吐出方向Ｐに流路が延長された円筒形状をしている。そして、ノズル先端部６８１ｂの先端には吐出口６８３が設けられており、吐出口６８３の開口面積は胴部６８１ａの横断面（処理液の吐出方向Ｐと略直交する断面）の面積に比べて小さくなっている。そのため、連通部６８１ｃの横断面の面積は、上部（胴部６８１ａの横断面）から下部（ノズル先端部６８１ｂの横断面、すなわち吐出口６８３の開口面）にかけて徐々に小さくなっている。以上のように構成された超音波ノズル６８において、胴部６８１ａ内の処理液は連通部６８１ｃに導かれてノズル先端部６８１ｂの吐出口６８３より吐出される。
【００４８】
板状部材７０は、ノズル先端部６８１ｂの内部において、処理液の吐出方向Ｐと略平行に配置されている。板状部材７０は、ノズル先端部６８１ｂの内壁に板状部材７０の厚み分ほどに溝を切って当該溝に板状部材７０を嵌挿させるなどして配置してもよいし、ノズル先端部６８１ｂと一体的に形成してもよい。図３（ｂ）に示すように、板状部材７０は、その横断面が十字状の形状をしており、処理液はこのノズル先端部６８１ｂの内壁と板状部材７０に囲まれた領域（吐出口６８３）より吐出されることになる。なお、十字状の板状部材は、単なる平板を２枚組み合わせることで構成してもよいし、一体成型されたものを使用してもよい。また、ノズル先端部６８１ｂの内部に配置する板状部材７０は、上述した十字形状（平板を２枚組み合わせた形状）に限られず、図３（ｃ）に示すように、１枚の平板で構成してもよい。
【００４９】
この第２実施形態によれば、上記第１実施形態と同様な効果が得られる。すなわち、板状部材７０が、超音波振動子６８４からの振動波と作用してノズル先端部６８１ｂを流下する処理液中にさらなるキャビテーションを引き起こして気泡の発生を誘発する。そのため、超音波振動子６８４の発振出力を上げることなくキャビテーションによる気泡の量を増加させることができる。しかも、板状部材７０は、処理液の吐出方向Ｐと略平行に配置されているために、上記流路に沿った処理液の流れは阻止されることなく超音波ノズル６８内で発生したキャビテーションによる気泡は速やかに吐出口６８３より吐出されることで基板Ｗの表面ＷＳ１に供給される。従って、キャビテーションによる気泡を多量に含んだ処理液を基板表面に供給することが可能となる。
【００５０】
さらにこの第２実施形態においては、板状部材７０がノズル先端部に配置されることで、超音波振動子６８４からの振動波が板状部材７０に反射して起こる超音波反射は、ノズル先端部６８１ｂ内で減衰されることになる。すなわち、板状部材７０からの反射波は、直接に超音波振動子６８４に伝播することがないため、超音波反射による超音波振動子６８４の素子破壊を防止することができる。
【００５１】
なお、この第２実施形態においても、板状部材７０を処理液の吐出方向Ｐと略垂直に振動可能な振動板で構成してもよい。このように構成することで、効率良く処理液中にキャビテーションによる気泡を発生させることができるとともに、基板Ｗに到達する振動エネルギーを減衰させることができる。その結果、基板Ｗ上に形成された微細なパターンが破壊するのを防止することができる。
【００５２】
＜超音波ノズルの第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態に係る超音波ノズル６８の構成および作用について図４を参照しつつ詳述する。図４（ａ）に本発明の第３実施形態に係る超音波ノズルの正面図を、図４（ｂ）に該超音波ノズルの側面図をそれぞれ示す。超音波ノズルの第３実施形態が第１実施形態と異なる点は、板状部材７０が超音波ノズル６８の本体６８１の外側であって、吐出口６８３の近傍に配設されている点である。従って、第１実施形態と同様な構成については同一符号を付して説明を省略し、相違する構成を中心に説明する。
【００５３】
この第３実施形態によれば、板状部材７０は、本体６８１の外側で吐出口６８３の近傍に、基板Ｗに向けて流れる処理液の吐出方向Ｐと略平行に取り付けられている。そのため、処理液は吐出口６８３から板状部材７０に沿って平行に吐出されることになる。ここで、板状部材７０は超音波振動子６８４からの振動波と作用して吐出口６８３より吐出される処理液中にさらなるキャビテーションを引き起こして気泡の発生を誘発する。そのため、超音波振動子６８４の発振出力を上げることなくキャビテーションによる気泡の量を増加させることができる。しかも、板状部材７０は処理液の吐出方向Ｐと略平行に配置されているために、処理液の流れは阻止されることなく超音波ノズル６８から吐出されるキャビテーションによる気泡は速やかに基板Ｗの表面ＷＳ１に運ばれる。従って、キャビテーションによる気泡を多量に含んだ処理液を基板表面に供給することが可能となる。
【００５４】
さらにこの第３実施形態においては、板状部材７０が超音波ノズル６８の本体６８１外部に配設されることで、超音波振動子６８４からの振動波が板状部材７０に反射して起こる超音波反射が直接に超音波振動子６８４に伝播することはない。これにより、超音波振動子６８４による素子破壊を防止することができる。
【００５５】
なお、この第３実施形態においても、板状部材７０を処理液の吐出方向Ｐと略垂直に振動可能な振動板で構成してもよい。このように構成することで、効率良く処理液中にキャビテーションによる気泡を発生させることができるとともに、基板Ｗに到達する振動エネルギーを減衰させることができる。その結果、基板Ｗ上に形成された微細なパターンが破壊するのを防止することができる。
【００５６】
＜その他＞
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、上記実施形態ではいずれも吐出口６８３の開口を１つとしているが、吐出口６８３の形状として処理液を通過させる複数の開口を備えた形状としてもよい。このような吐出口６８３の形状として、図５（ａ）に示すメッシュ形状、あるいは図５（ｂ）に示すスリット形状を採用すると、超音波が開口部分で散乱されて基板Ｗに到達する振動エネルギーを減衰させることができる。これにより、さらに基板Ｗの受けるダメージを低減することができる。
【００５７】
また、上記実施形態において配置される板状部材７０の数、形状、大きさ等は、本発明にかかる作用効果を奏する限りにおいては任意である。すなわち、処理液中にキャビテーションを引き起こすことによりキャビテーションによる気泡の量を増加させて、処理液の流れを阻止することなく効率的に発生した気泡を基板表面に到達させることができるものであればよい。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
超音波を付与した処理液を、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、光ディスク用基板などの被処理体の表面に吐出させて基板処理を施す基板処理装置、特に基板洗浄装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明にかかる基板処理装置の一実施形態を示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る超音波ノズルの斜視図および縦断面である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る超音波ノズルの縦断面図および吐出口の形状を示す図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係る超音波ノズルの正面図および側面図である。
【図５】変形例にかかる吐出口の形状を示す図である。
【図６】従来の超音波ノズルの模式図である。
【図７】超音波ノズルを使用した実験結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６０】
６８…アルカリ性処理液用の超音波ノズル
６８１…本体
６８１ａ…胴部
６８１ｂ…ノズル先端部
６８１ｃ…連通部
６８３…吐出口
６８４…超音波振動子
７０…板状部材
７８…酸性処理液用の超音波ノズル
ＦＳ…充填空間
Ｐ…吐出方向
【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】
2005158913.tif 000007
【図６】
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【図７】
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