基板清洗方法及基板清洗装置

摘要

本发明提供一种在不增大生产节拍时间以及运营成本的情况下，抑制在基板的一个主面上形成的图案受到损坏的同时，良好地清洗基板的另一个主面的基板清洗方法及基板清洗装置。该基板处理装置包括：液膜形成工序，向基板的一个主面供给第一液体来形成第一液膜，清洗工序，在一个主面上形成有第一液膜的状态下，将对第二液体施加超声波而成的超声波施加液供给至基板的另一个主面，来对另一个主面进行清洗；第一液体的空化强度比第二液体的空化强度低，空化强度是指，在超声波传递至在基板的主面上存在的液体时，通过在该液体中发生的空穴现象来作用于基板的每单位面积的应力。

权利要求

1.一种基板清洗方法，对在一个主面上形成有图案的基板的另一个主面进行清洗，其特征在于，包括：

液膜形成工序，向所述基板的所述一个主面供给第一液体，来形成第一液膜，清洗工序，在所述一个主面上形成有所述第一液膜的状态下，将对第二液体施加超声波而成的超声波施加液供给至所述基板的所述另一个主面，来对所述另一个主面进行清洗；

所述第一液体的空化强度比所述第二液体的空化强度低，所述空化强度是指，在超声波传递至在所述基板的主面上存在的液体时，通过在该液体中发生的空穴现象来作用于所述基板的每单位面积的应力。

2.如权利要求1所述的基板清洗方法，其特征在于，在所述液膜形成工序中，作为第一液体，使用与所述第二液体同一组分且具有比所述第二液体更低的气体浓度的液体。

3.如权利要求2所述的基板清洗方法，其特征在于，所述液膜形成工序包括在向所述一个主面供给所述第一液体之前对所述第一液体进行除气以降低所述第一液体的空化强度的工序。

4.如权利要求1至3中任一项所述的基板清洗方法，其特征在于，所述第一液体以及所述第二液体是水、碳酸水或富氢水。

5.如权利要求1所述的基板清洗方法，其特征在于，在所述液膜形成工序中，作为所述第一液体，使用具有与所述第二液体不同的组分的液体。

6.如权利要求5所述的基板清洗方法，其特征在于，所述第一液体具有比所述第二液体大的空化系数，并且具有比第二液体小的气泡溃灭能。

7.如权利要求5或6所述的基板清洗方法，其特征在于，所述第一液体是异丙醇或在异丙醇中混合水而成的混合液，所述第二液体是水、碳酸水或富氢水。

8.如权利要求1、2、3、5及6中任一项所述的基板清洗方法，其特征在于，所述清洗工序包括如下工序，即，在对所述第二液体施加超声波之前，使非活性气体或二氧化碳溶解在所述的第二液体中，来使所述第二液体中的气体浓度增大，以提高所述第二液体的空化强度。

9.如权利要求1、2、3、5及6中任一项所述的基板清洗方法，其特征在于，一边使所述基板围绕旋转中心旋转，一边执行所述液膜形成工序以及所述清洗工序。

10.如权利要求9所述的基板清洗方法，其特征在于，所述清洗工序包括如下工序，即，在将所述第二液体供给至所述基板的所述另一个主面而形成了第二液膜的状态下，在所述基板的径向上，从所述基板的外侧向所述另一个主面供给所述超声波施加液。

11.如权利要求1、2、3、5及6中任一项所述的基板清洗方法，其特征在于，所述清洗工序包括对所述第二液体连续地施加超声波来作成超声波施加液的工序。

12.如权利要求1、2、3、5及6中任一项所述的基板清洗方法，其特征在于，所述清洗工序包括将对所述第二液体施加超声波和停止对所述第二液体施加超声波交替反复进行来作成所述超声波施加液的工序。

13.一种基板清洗装置，对在一个主面上形成有图案的基板的另一个主面进行清洗，其特征在于，具有：

液膜形成单元，向所述基板的所述一个主面供给第一液体，来形成第一液膜，喷嘴，在所述一个主面上形成有所述第一液膜的状态下，向所述基板的所述另一个主面喷出第二液体，振子，设置在所述喷嘴上，

振荡器，向所述振子输出振荡信号，通过所述振子对所述第二液体施加超声波；

所述液膜形成单元将空化强度比所述第二液体的空化强度低的液体作为所述第一液体使用，所述空化强度是指，在超声波传递至在所述基板的主面上存在的液体时，通过在该液体中发生的空穴现象来作用于所述基板的每单位面积的应力。

14.如权利要求13所述的基板清洗装置，其特征在于，所述液膜形成单元具有：

除气部，去除所述第一液中的气体；

喷出部，将由所述除气部去除了气体的所述第一液体向所述基板的所述一个主面喷出。

15.如权利要求13或14所述的基板清洗装置，其特征在于，基板清洗装置具有气体浓度调整机构，该气体浓度调整机构通过在所述第二液体中溶解非活性气体或二氧化碳，来提高所述第二液体中的气体浓度，所述振子对通过所述气体浓度调整机构提高了气体浓度的第二液体施加超声波。

说明书

基板清洗方法及基板清洗装置

技术领域

[0001] 本发明涉及对在一个主面上形成有图案的基板的另一个主面进行清洗的基板清洗方法及基板清洗装置。并且，该基板包括半导体晶片、光掩模用玻璃基板、液晶显示用玻璃基板、等离子显示用玻璃基板、FED(场致发射显示器：Field Emission Display)用基板、光盘用基板、磁盘用基板、磁光盘用基板等各种基板。

背景技术

[0002] 在半导体装置或者液晶显示装置等电子零件的制造工序中，包含对基板的表面反复实施成膜、蚀刻等处理以形成微细图案的工序。这里，若在该基板的背面附着有颗粒物，则颗粒物成为光刻蚀工序中的散焦的主要原因，难以形成所期望的微细图案。此外，有可能因在背面附着有颗粒物的基板而导致发生交叉污染。进而，在搬运基板时往往对基板的背面进行真空吸附，在该过程中基板的背面可能会附着有颗粒物。因此，提出了很多对基板的背面进行清洗的技术。例如，在日本特开2010-27816号公报所记载的装置中，将对处理液施加超声波的超声波处理液供给至基板的背面，对基板的背面执行超声波清洗。此外，在该装置中，为了防止在超声波清洗时超声波传递到基板的表面侧而导致在基板的表面形成图案受损，在基板的表面形成液膜后，冻结该液膜，从而补强图案。

[0003] 但是，在日本特开2010-27816号公报所记载的装置中，为了防止图案的损坏，对液膜执行冻结处理，在冻结处理完成后清洗基板背面。因此，清洗基板背面所需要的总时间、也就是生产节拍时间变长。此外，为了进行冻结处理，需要供给冷却气体给液膜，因此运营成本的增加不可避免。

发明内容

[0004] 本发明鉴于上述问题而提出，目的在于提供一种在不增加生产节拍时间以及运营成本的情况下，抑制在基板的一个主面上形成的图案受到损坏的同时，良好清洗基板的另一个主面的基板清洗法以及基板清洗装置。

[0005] 本发明的第一实施方式是一种基板清洗方法，对在一个主面上形成有图案的基板的另一个主面进行清洗，其特征在于，

[0006] 包括：

[0007] 液膜形成工序，向所述基板的所述一个主面供给第一液体，来形成第一液膜，[0008] 清洗工序，在所述一个主面上形成有所述第一液膜的状态下，将对第二液体施加超声波而成的超声波施加液供给至所述基板的所述另一个主面，来对所述另一个主面进行清洗；

[0009] 所述第一液体的空化强度比所述第二液体的空化强度低，所述空化强度是指，在超声波传递至在所述基板的主面上存在的液体时，通过在该液体中发生的空穴现象来作用于所述基板的每单位面积的应力。

[0010] 此外，本发明的第二方式是一种基板清洗装置，对在一个主面上形成有图案的基板的另一个主面进行清洗，其特征在于，

[0011] 具有：

[0012] 液膜形成单元，向所述基板的所述一个主面供给第一液体，来形成第一液膜，[0013] 喷嘴，在所述一个主面上形成有所述第一液膜的状态下，向所述基板的所述另一个主面喷出第二液体，

[0014] 振子，设置在所述喷嘴上，

[0015] 振荡器，向所述振子输出振荡信号，通过所述振子对所述第二液体施加超声波；

[0016] 所述液膜形成单元将空化强度比所述第二液体的空化强度低的液体作为所述第一液体使用，所述空化强度是指，在超声波传递至在所述基板的主面上存在的液体时，通过在该液体中发生的空穴现象来作用于所述基板的每单位面积的应力。

[0017] 在这样构成的发明中，在基板的一个主面、即形成有图案的主面上使用第一液体形成第一液膜来保护图案，并且将超声波施加液(＝第二液体+超声波)供给至基板的另一个主面，来清洗基板的另一个主面。此时，超声波从基板的另一个主面向一个主面传递，但是，第一液体的空化强度设定得比构成超声波施加液的第二液体的空化强度低。也就是说，构成超声波施加液的第二液体的空化强度设定得比较高，相对于此，第一液体的空化强度设定得比较低。该空化强度是指，因超声波的传播而产生并作用于基板的每单位面积的应力。因此，对被供给有空化强度比较高的第二液体(超声波施加液)的基板的另一个主面作用有大的应力，以去除在另一个主面上附着的颗粒物，良好地清洗另一个主面。另一方面，即使超声波传递至被供给有空化强度比较低的第一液体的基板的一个主面，作用于一个主面的应力也小，对图案的损坏小。

[0018] 根据本发明，利用空化强度比第二液体的空化强度低的第一液体在基板的一个主面(图案形成面)上形成第一液膜，在该状态下，通过超声波施加液(＝第二液体+超声波)清洗基板的另一个主面，因此，可以在抑制图案损坏的同时，良好地清洗基板的另一个主面。

附图说明

[0019] 图1是表示本发明的基板清洗装置的第一实施方式的图。

[0020] 图2是图1所示的装置的局部俯视图。

[0021] 图3是表示图1所示的装置中的振荡信号的时机的图。

[0022] 图4是表示图1所示的基板清洗装置的动作的流程图。

[0023] 图5是示意性地表示图1所示的基板清洗装置的动作的图。

[0024] 图6A至图6C是表示用于验证振荡信号与清洗能力关系的实验内容以及实验结果的图。

[0025] 其中，附图标记说明如下：

[0026] 1…基板清洗装置

[0027] 42…气体浓度调整机构

[0028] 50…超声波喷嘴

[0029] 52…喷出口

[0030] 53…振子

[0031] 60…振荡器

[0032] 70…流体喷射头

[0033] 81…除气机构

[0034] Lf…(第一)液膜

[0035] Lb…(第二)液膜

[0036] W…基板

具体实施方式

[0037] 图1是表示本发明的基板清洗装置的第一实施方式的图。此外，图2是图1所示的装置的局部俯视图。基板清洗装置1是如下装置，即，一边以基板W的表面Wf朝向上方的正面朝上(face up)状态保持基板W，一边通过对液体施加超声波而成的超声波施加液，去除在半导体晶片等基板W的背面Wb上附着的颗粒物等无用物。更具体地说，基板清洗装置1是如下装置，即，作为上述液体使用DIW(去离子水：De Ionized Water)，并且将对DIW断续地施加超声波而成的脉冲状超声波施加液，向基板W的背面Wb供给，来实施背面清洗处理，之后，使被DIW弄湿的基板W旋转干燥。此外，虽然省略了图示，但在基板W的表面Wf上形成有由poly-Si(多晶硅)等构成的器件图案。

[0038] 基板清洗装置1具有旋转卡盘10，该旋转卡盘10以基板W的表面Wf朝向上方的状态将基板W保持为大致水平姿势并使其进行旋转。旋转卡盘10的旋转支撑轴11连接在含有马达的卡盘旋转机构31的旋转支撑轴上，通过卡盘旋转机构31的驱动，旋转卡盘10能围绕旋转轴J(铅垂轴)旋转。旋转支撑轴11的上端部通过螺钉等紧固部件与圆盘状的旋转基座12一体地连接。因此，卡盘旋转机构31响应来自用于控制整个装置的控制单元30的动作指令进行动作，从而使旋转基座12围绕旋转轴J旋转。此外，控制单元30通过控制卡盘旋转机构31来调整转速。

[0039] 在旋转基座12的周缘部附近立设有用于把持基板W的周缘部的多个卡盘销13。卡盘销13设置有多个以便可靠地把持圆形的基板W，相对于基板W的旋转中心(旋转轴J)以等角度间隔沿着旋转基座12的周缘部配置有多个卡盘销13。并且，本实施方式中，如图2所示，设置了3个卡盘销13。

[0040] 各卡盘销13包括从下方支撑基板W的周缘部的基板支撑部和对由基板支撑部支撑的基板W的外周端面进行按压来保持基板W的基板保持部。各个卡盘销13被设置成能够在基板保持部按压基板W的外周端面的按压状态和基板保持部从基板W的外周端面分离的分离状态之间进行切换。

[0041] 在向旋转基座12交付基板W时，使多个卡盘销13处于分离状态；在对基板W进行清洗处理时，使多个卡盘销13处于按压状态。通过使多个卡盘销13处于按压状态，多个卡盘销13把持基板W的周缘部，将该基板W呈大致水平姿势保持在与旋转基座12隔开规定间隔的上方位置。由此，基板W被支撑为表面(图案形成面)Wf朝向上方而背面Wb朝向下方的状态即正面朝上的状态。

[0042] 这样，一边由卡盘旋转机构31驱动保持着基板W的旋转卡盘10旋转，来使基板W以规定的转速旋转，一边从基板W的下方侧向基板W的背面Wb的中央部、从基板W的外侧经由旋转基座12和基板W之间向基板W的背面Wb的周缘部、从基板W的上方侧向基板W的表面Wf的中央部供给DIW，来执行清洗处理。

[0043] 在本实施方式中，旋转支撑轴11被做成中空形状。旋转支撑轴11的中空部分插入了DIW供给管14。DIW供给管14延伸到旋转基座12的上表面，其端面面对着基板W的背面Wb的中央部。也就是说，DIW供给管14的上端部作为喷嘴口141发挥作用。另一方面，DIW供给管14的下端部通过阀41及气体浓度调整机构42，并经由配管与DIW供给源连接在一起。可以使用在设置有装置1的工厂所配备的必需资源设备作为DIW供给源。当然，也可以在装置1内设置有DIW的储存容器，将上述DIW储存容器作为DIW供给源使用。

[0044] 气体浓度调整机构42具有如下功能，即，将氮气溶解在从DIW供给源供给的DIW中，提高DIW中的气体浓度到饱和级别的程度，由此，制作富含气体的DIW。作为具体的结构，例如可以使用日本特开2004-79990号公报所记载的气体浓度调整机构。这样，当使在DIW中的溶解气体浓度增大时，通过施加超声波给DIW让气泡产生与消失，也就是说促进空穴现象(Cavitation)，能够获得优异的清洗效果。因此，在本实施方式中，为了获得上述的清洗效果，制作富含气体的DIW(以下称为“空穴现象促进液”)。然后，当阀控制机构32发出开启指令给阀41时，阀41打开，从气体浓度调整机构42压送来的空穴现象促进液被送入DIW供给管14。由此，空穴现象促进液从设置在DIW供给管14的上端部的喷嘴口141朝向基板W的背面中央部喷出。另一方面，当阀41响应从阀控制机构32发出的关闭指令而关闭时，停止向基板W的背面中央部供给空穴现象促进液。在本实施方式中，如后述那样，在使基板W旋转的状态下喷出空穴现象促进液，但是供给至基板W的背面Wb的空穴现象促进液会因为离心力的作用扩散到基板W的周缘部，通过空穴现象促进液形成液膜Lb(参照图5)。

[0045] 此外，在连接气体浓度调整机构42与阀41的配管的中间部分，分支出其他配管，如图1所示，该配管延伸设置于固定配置在卡盘销13的外侧(该图的左侧)的超声波喷嘴50侧，其顶端部与超声波喷嘴50的导入口51连接。在上述分支配管上安装有阀43。因此，当阀控制机构32发出开启指令给阀43时，阀43打开，从气体浓度调整机构42压送来的空穴现象促进液被送入超声波喷嘴50，从喷出口52沿着基板W的背面Wb喷出。上述喷出的空穴现象促进液从基板W的外侧经由旋转基座12和基板W之间供给至基板W的背面Wb的周缘部。另一方面，当阀43响应从阀控制机构32发出的关闭指令而关闭时，停止压送空穴现象促进液给超声波喷嘴50，停止供给空穴现象促进液。

[0046] 在超声波喷嘴50上配设有振子53，用于施加超声波振荡给空穴现象促进液。更详细地说，如图1所示，在从喷出口52喷出的空穴现象促进液的喷出方向上，振子53配设在喷出口52的相反一侧。并且，当基于来自控制单元30的控制信号，从振荡器60向振子53输出振荡信号时，振子53发生振荡而产生超声波。在本实施方式中，如图3所示，振荡器60当接收到从控制单元30发出的控制信号时，仅在预先设定的时间连续地发送一定频率的信号给振子53。

[0047] 并且，为了实现从基板W的上方侧向基板W的表面Wf的中央部供给DIW的功能和向基板W的表面侧供给气体的功能，本实施方式的构成如下所述。即，在基板表面的大致中央部的上方设置有流体喷射头70。从流体喷射头70的上部立设有2个流体导入部711、721。2个流体导入部711、721中的流体导入部711，具有取入从外部的氮气供给源压送来的氮气和从DIW供给源压送来的DIW的功能。另一方面，流体导入部721仅具有取入从外部的氮气供给源压送来的氮气的功能。更详细地说，流体导入部711连接有与外部的氮气供给源连接并安装有阀712的配管713，并且连接有与外部的DIW供给源连接并安装有除气机构81以及阀82的配管714。

[0048] 此外，在流体导入部711内部，在上下方向延伸设置有两条供给路径715、716。各供给路径715、716的下端在流体喷射头70的下表面(和基板W的表面Wf相对的面)朝向基板W的大致中央开口，分别作为气体喷出口717以及DIW喷出口718发挥作用。此外，各个供给路径715、716的上端分别与配管713、714连通。因此，当阀控制机构32发出开启指令给阀712时，阀712打开，将从氮气供给源供给的氮气送入流体喷射头70。此外，当阀控制机构32发出开指令给阀82时，阀82打开，将经由了除气机构81的DIW送入流体喷射头70。另一方面，当阀
712、82响应从阀控制机构32发出的关闭指令而关闭时，分别停止氮气以及DIW的供给。

[0049] 在本实施方式中，如上所述，设置有除气机构81，其原因在于，实施从DIW中去除溶解气体即除气处理，来降低向流体喷射头70送入的DIW中的溶解气体浓度，由此，抑制在DIW内发生空穴现象。并且，在这里，将对DIW实施除气处理而使空化强度下降的液体称为“空穴现象抑制液”。关于上述技术的意义在后面会详细陈述。

[0050] 在设置在流体喷射头70上的另一个流体导入部721上，连接有与氮气供给源连接并安装有阀722的配管723。阀722是通过由控制单元30控制的阀控制机构32来控制开关的，按照需要打开阀722，来将从氮气供给源供给的氮气经由气体供给路径724引导到在流体喷射头70内部形成的缓冲空间BF。并且，在流体喷射头70的侧面外周部，设置有与缓冲空间BF连通的气体喷射口725。

[0051] 如上所述，在本实施方式中，具有2种氮气供给系统。其中一种即由氮气供给源、阀712、配管713以及供给路径715构成的供给系统中，从氮气供给源压送的氮气通过供给路径
715从在流体喷射头70的下表面设置的气体喷出口717朝向基板W的表面中央部喷出。

[0052] 此外，另一种即由氮气供给源、阀722、配管723以及气体供给路径724构成的供给系统中，从氮气供给源压送来的氮气，在被送入在流体喷射头70内形成的缓冲空间BF后，通过气体喷射口725朝向外部喷射。此时，由于氮气通过在大致水平方向上延伸的狭缝状的气体喷射口725被挤出，所喷射的氮气的扩散在上下方向上范围受到限制，另一方面在水平方向(周向)上几乎是各向同性的。也就是说，由于从气体喷射口725喷射氮气，从而在基板W的上部形成从大致中央部朝向周缘部流动的薄层状的气流。特别是，在本实施方式中，将压送来的气体暂时引导到缓冲空间BF中，从缓冲空间BF通过喷射口725喷射出去，所以在周向上能够获得均一的喷射量。此外，由于被加压的氮气通过小的间隙喷出，因此流速变快，氮气朝向周围快速喷射。其结果是，从流体喷射头70的周围喷射氮气流，将向基板W的表面Wf落下的垃圾、雾等以及外部气体与基板W的表面Wf隔开。

[0053] 这样构成的流体喷射头70通过省略图示的臂保持在旋转基座12的上方；另一方面，该臂与由控制单元30控制的头升降机构33而能够升降。根据该结构，流体喷射头70以规定的间隔(例如2～10mm左右)，相对于由旋转卡盘10保持的基板W的表面Wf定位。此外，流体喷射头70、旋转卡盘10、头升降机构33以及卡盘旋转机构31被容纳在处理腔室(图示省略)内。

[0054] 并且，图1中的附图标记34是由触摸面板等构成的显示操作部，兼备显示从控制单元30发送来的图像信息的显示部的功能和接收用户操作在显示部显示的按键或者按钮等而输入的信息并将信息发送到控制单元30的操作输入部的功能。当然，也可以分别单独设置表示部和操作输入部。此外，图1中的附图标记301是设置在控制单元30上的存储部，具有存储在进行清洗处理时预先设定的各种条件、即处理条件、清洗程序等的功能。

[0055] 接下来，一边参照图3至图5一边对上述这样构成的装置的动作进行说明。图3是表示振荡信号的时机的图。此外，图4是表示图1所示的基板清洗装置的动作的流程图。并且，图5是示意性地表示图1所示的基板清洗装置的动作的图。

[0056] 在处理开始前，阀41、43、82、712、722全都关闭，旋转卡盘10静止。然后，控制单元30按照在存储部301中预先存储的程序，如下控制装置的各个部分，来对基板W的背面进行清洗及干燥处理。即，通过基板搬运机械手(省略图示)将1张基板W放置在旋转卡盘10上，并由卡盘销13来保持(步骤S1)。此时，若根据需要使头升降机构33动作，使流体喷射头70从旋转卡盘10移动到上方的分离位置，则能够更加顺利地搬入基板，但如果能够在基板和流体喷射头70之间确保足够的距离，就不需要移动流体喷射头70。在后述的搬出基板时也是同样的。

[0057] 在接下来的步骤S2中，旋转卡盘10开始旋转。此外，开始向基板W供给DIW(步骤S3)。更详细地说，开启阀41、43，将空穴现象促进液从喷嘴口141及喷出口52向基板W的背面Wb喷出。此外，开启阀82，将空穴现象抑制液从DIW喷出口718向基板W的表面Wf喷出。由此，如图5所示，基板W的表面Wf上形成空穴现象抑制液的液膜Lf(液膜形成工序)。

[0058] 然后，当旋转卡盘10的转速达到在上述程序中设定的设定转速(在步骤S4中为“是”)时，如图3所示，从振荡器60向振子53输出振荡信号(步骤S5)。在本实施方式中，将连续施加了超声波的空穴现象促进液供给至基板W的背面Wb，进行背面清洗(清洗工序)。该清洗处理持续进行在上述程序中设定的设定时间。在步骤S6中，当确认经过了该设定时间时，振荡器60停止输出振荡信号(步骤S7)，紧接着关闭阀41、43、82，停止供给空穴现象促进液(DIW)以及空穴现象抑制液(DIW)(步骤S8)。

[0059] 当这样结束清洗处理时，进行去除在基板W的表面Wf以及背面Wb上残留的DIW的干燥处理。即，在使基板W保持旋转的状态下开启阀722，从在流体喷射头70的周围设置的气体喷射口725开始喷射氮气(步骤S9)。紧接着，开启阀712，从在流体喷射头70的下表面设置的气体喷出口717向基板W的表面Wf开始供给氮气(步骤S10)。

[0060] 从气体喷射口725供给的氮气的流速快，并且上下方向的喷射方向受到限制，在基板W的上部形成从中央部向周围呈放射状流动的氮气的幕帘(curtain)。另一方面，从气体喷出口717供给的氮气流速比从气体喷射口725供给的氮气的流速慢，并且为了不形成猛烈地向基板W的表面Wf喷射的气流而限制流量。因此，从气体喷出口717供给的氮气起到如下作用，即，清除在由从气体喷射口725喷射的幕帘状的气体层和基板W的表面Wf包围的空间内残留的空气，使该空间保持为氮气环境。因此，在这里，将从气体喷射口725供给的氮气称为“幕帘用气体”，另一方面，将从气体喷出口717喷出的氮气称为“清除用气体”。

[0061] 这样一来，在基板W的上方形成气体幕帘，并且将基板W的表面Wf保持在氮气环境的状态下，提高旋转卡盘10的转速，使基板W高速旋转(步骤S11)，甩掉基板W的表面Wf及背面Wb的纯水，来使基板W干燥。在执行干燥处理的过程中，通过持续供给幕帘用气体以及清除用气体，防止雾等附着在已经干燥的基板W的表面Wf上或者发生氧化。当干燥处理结束时，使旋转卡盘10停止旋转(步骤12)，依次停止供给清除用气体(步骤13)以及幕帘用气体(步骤14)。然后，基板搬运机械手从旋转卡盘10取出已经干燥的基板W，搬运到其他装置(步骤S15)，由此结束对1张基板W的背面清洗处理。此外，通过反复进行上述处理，能够对多张基板进行依次处理。

[0062] 如上所述，在本实施方式中，在基板W的表面(图案形成面)Wf上通过空穴现象抑制液形成液膜Lf来保护图案，在该状态下，向基板W的背面Wb供给超声波施加液(＝空穴现象促进液+超声波)来进行背面清洗，因此在抑制图案的损坏的同时，能够良好地清洗基板W的背面Wb。即，为了对背面Wb进行超声波清洗，使用使氮气溶解到饱和级别的程度而成的空穴现象促进液。因此，通过向空穴现象促进液供给超声波，产生大量的空穴，能够有效地清洗背面Wb。

[0063] 由于沿着背面Wb提供施加了超声波的空穴现象促进液，所以声波也传到表面Wf侧，而有可能对图案造成损坏。然而，在本实施方式中，使用空化强度小的空穴现象抑制液，来在基板W的表面Wf上形成液膜Lf。即，向表面Wf供给之前，对DIW实施除气处理，来使溶解气体浓度低于空穴现象促进液，由此，降低向基板W的表面Wf供给的液体即空穴现象抑制液的空化强度。在这里，“空化强度”是指，通过借助超声波在液体中发生的空穴现象来作用于基板的每单位面积的应力，该空化强度由空化系数α以及气泡溃灭能U来决定。即，空化系数α由以下公式求出：

[0064] α＝(Pe-Pv)/(ρV2/2)…(公式1)

[0065] 其中，Pe：静压、Pv：蒸气压、ρ：密度、V：流速。

[0066] 空化系数α越小，空化强度就越大。

[0067] 此外，气泡溃灭能U由以下公式求出：

[0068] U＝4πr2σ＝16πσ3/(Pe-Pv)2…(公式2)

[0069] 其中，r：溃灭前的气泡半径、σ：表面张力。

[0070] 气泡溃灭能U越大，空化强度就越大。

[0071] 在本实施方式中，由于通过除气处理将在空穴现象抑制液中溶解的气体浓度抑制得低，所以蒸气压Pv大幅度降低。因此，空化系数α增大，另一方面，气泡溃灭能U减小，空穴现象抑制液的空化强度变小。其结果，虽然在进行背面清洗处理时，声波传到表面Wf侧，但是空化强度被抑制得很低，能够有效地抑制在基板表面侧的图案的损坏。

[0072] 并且，不需要进行在日本特开2010-27816号公报中记载的装置上所必需的冻结处理，在不会增大生产节拍时间以及运营成本的情况下，一边抑制图案损坏，一边能够良好地清洗基板W的背面Wb。

[0073] 然而，在上述实施方式中，振荡器60仅在预先设定的时间内连续地发送一定频率的信号给振子53，由此，在超声波喷嘴50内获得超声波施加液，但是，振荡信号的方式并不限于此。例如，如图6A所示，振荡器60可以输出将有效信号和无效信号交替切换的振荡信号，使对空穴现象促进液施加超声波与停止施加超声波交替进行，其中，有效信号仅在一定时间(时间宽度Ton)内使振子53振荡；无效信号仅在一定时间(时间宽度Toff)内使振子53停止振荡。但是，在使用这样的振荡信号的情况下，因振荡信号有效的时间宽度Ton的不同，清洗能力不同。因此，为了提高清洗能力，验证了如何设定时间宽度Ton、Toff更合适。下面，一边参照图6A至图6C一边进行说明。

[0074] 图6A至图6C是表示用于验证振荡信号和清洗能力之间的关系的实验内容以及实验结果的图。在这里，进行了去除率的实验(以下称为“实验A”)和声压的实验(以下称为“实验B”)。

[0075] 首先，对实验A进行说明。如图6B所示，准备300mm的硅晶片作为基板W，预先将颗粒物(Si屑)分散地置于基板W的表面。然后，对基板W的表面Wf的中央部中的6×8平方毫米的测定区域测定颗粒物数量后，在该基板W的表面Wf上形成DIW的液膜。紧接着，如图6B所示，以使超声波喷嘴50的喷出口52位于在相对于基板W的表面Wf倾斜了角度θ(＝82°)的方向上离开基板W的表面Wf达到5mm的位置的方式，配置超声波喷嘴50。然后，一边向该超声波喷嘴50以1.5L/min的流量供给DIW，一边发送具有频率为5MHz的有效的振荡信号给振子53，以
20W的功率向DIW施加超声波，将该超声波施加液DIW向基板W的表面Wf的中央部供给30秒。
然后，测定在表面Wf的上述测定范围中残余的颗粒物数量，求出颗粒物的去除率。一边变更振荡信号有效的时间宽度Ton以及无效的时间宽度Toff一边执行上述这样的实验。并且，在本实验中，将时间宽度Ton及时间宽度Toff之比设定为1:1，也就是说，以50％的占空比进行，图6C中的横轴的脉冲时间(秒)既是振荡信号有效的时间宽度Ton，也是无效的时间宽度Toff。并且，颗粒物数量的测定是使用由KLA-Tencor公司生产的晶片检查装置SP1进行的。
图6C中的实线表示上述实验A的结果，通过上述结果可以知道如下的情况。即，颗粒物的去除率，在脉冲时间约为5×10-5～10-4(秒)附近达到最大值，比该时间短或者长，颗粒物的去除率都会减少。

[0076] 接下来，对实验B进行说明。在实验B中，一边变更振荡信号有效的时间宽度Ton以及无效的时间宽度Toff，一边通过水中听音器测量从超声波喷嘴50的喷出口52喷出的DIW中的声压。图6C中的虚线表示上述实验B的结果，通过上述结果可以知道如下的情况。即，声压在脉冲时间约为5×10-5(秒)附近达到最大值，比该时间长或者短，声压都会减小。

[0077] 通过比较实验A和实验B可以知道，颗粒物的去除率达到最大的脉冲时间和声压达到最大的脉冲时间大致相等。并且，伴随着脉冲时间的变化，两者的减少程度也大致一样。因此，针对在基板洗净装置1中从超声波喷嘴50喷出的空穴现象促进液中的超声波的声压，预先测量相对于振荡信号有效的时间宽度Ton的变化，可以基于上述测量结果设定振荡信号有效的时间宽度Ton。更具体地说，求出声压达到峰值的峰值时间宽度，通过将振荡信号有效的时间宽度Ton设定为上述的峰值时间宽度或者成为峰值的半高宽的范围内的值，能够提高颗粒物的去除率，以提高背面清洗的效率。

[0078] 这样，在上述的第一实施方式中，基板W的表面Wf以及背面Wb，分别相当于本发明的“一个主面”以及“另一个主面”，除气机构81以及流体喷射头70分别作为本发明的“除气部”以及“喷出部”起作用，由它们构成了本发明的“液膜形成单元”。此外，空穴现象抑制液以及空穴现象促进液分别相当于的本发明的“第一液体”以及“第二液体”的一例。并且，液膜Lf、Lb分别相当于本发明的“第一液膜”以及“第二液膜”的一例。

[0079] 并且，本发明不仅限定于上述的实施方式，只要不脱离本发明的宗旨，也能进行除上述方式以外的各种变更。例如，在上述第一实施方式中，作为本发明的“第二液体”，使用了空穴现象促进液即在从DIW供给源供给的DIW中溶解气体而提高了该气体浓度的液体，但是，例如也可以直接使用从DIW供给源供给的DIW(第二实施方式)。此外，也可以使用在DIW中溶解二氧化碳而成的碳酸水或者溶解有氢的富氢水等的功能水(第三实施方式)。即，如第一实施方式、第二实施方式及第三实施方式那样，即便是在作为本发明的“第一液体”以及“第二液体”使用具有同一组分的液体(DIW)的情况下，通过将“第一液体”中的气体浓度比“第二液体”中的气体浓度设定得低，也能够获得上述的作用效果。此外，这并不仅限于DIW，在以异丙醇(IPA)、乙醇、氢氟醚(HFE)等为主要成分的液体、SC1(氨水和过氧化氢溶液的混合水溶液)等在清洗基板中使用的一般的清洗液中，也同样。

[0080] 此外，作为本发明的“第一液体”以及“第二液体”，也可以使用相互不同的组分的液体。通过使“第一液体”的空化强度比“第二液体”的空化强度低，可以获得和第一实施方式相同的作用效果。例如，在第一实施方式中，作为空穴现象抑制液(第一液体)，使用进行了除气处理的DIW，但并不限定于此，也可以使用空化强度比从超声波喷嘴50喷出的超声波施加液小的液体，作为空穴现象抑制液。即，作为空穴现象抑制液，优选使用空化系数α大以及/或者气泡溃灭能U小的液体。在这里，在将DIW的空化系数α以及气泡溃灭能U设为“1”的情况下，则异丙醇、HFE7300、HFE7100的空化系数α以及气泡溃灭能U如下。并且，HFE7300、HFE7100分别是住友3M株式会社制造的商品名ノベック(Noveck)(注册商标)7300、7100。

[0081] 表1

[0082]液体 空化系数α 气泡溃灭能U
DIW 1 1
IPA 1.2 0.03
HFE7300 0.5 0.01
HFE7100 0.6 0.01

[0083] 例如，异丙醇的空化系数α比DIW大，并且气泡溃灭能U远远小于DIW。因此，能够适当使用异丙醇或者使异丙醇与DIW混合的混合液作为空穴现象抑制液。此外，由于异丙醇以及上述混合液体是所谓的低表面张力液体，所以将它们供给至基板W的表面Wf来形成液膜Lf在如下方面也有所期待，即，有效地防止在干燥处理时图案坍塌。

[0084] 此外，上述第一实施方式中，一边使基板W旋转，一边将空穴现象促进液(第二液体)供给到基板W的背面中央部来形成液膜Lb，在该状态下，如图5所示，在基板W的径向从卡盘销13的外侧(该图的左侧)将超声波施加液供给至背面Wb。由此使超声波传播到整个背面Wb来对背面进行清洗，但是，也可以将超声波施加液供给至基板W的背面中央部。

[0085] 此外，上述第一实施方式中，气体浓度调整机构42将氮气溶解在DIW中提高DIW中的气体浓度，但是，除了氮气以外，也可以使用其他非活性气体或者二氧化碳。

[0086] 本发明适合于对在一个主面上形成有图案的基板的另一个主面进行清洗的基板清洗技术。