(57)【要約】【課題】回転する基板の表面をブラシで洗浄する処理において、該表面における浄化度のばらつきを低減する技術を提供する。【解決手段】基板処理装置１は、ウエハＷの回転中心である第１軸線Ａ１に交差する第２軸線Ａ２まわりに回転するブラシ１８と、ブラシ１８を第２軸線Ａ２まわりに回転させるブラシ回転モータ２６と、第１位置Ｌ１と第１位置Ｌ１よりも第１軸線Ａ１から離れた第２位置Ｌ２との間でブラシを移動させる移動モータ２０と、ブラシ回転モータ２６を制御する制御部４５とを備える。制御部４５は、第１位置Ｌ１にあるブラシ１８の第１回転速度を、第２位置Ｌ２にあるブラシ１８の第２回転速度よりも高速にする。また、第２軸線Ａ２の方向におけるブラシ１８の外周面１８Ｓの幅ＬＷ１が、第１軸線Ａ１まわりに回転するウエハＷの回転半径Ｒ１以下である。【選択図】図１
2020088120.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理する基板処理装置であって、
基板を保持する基板保持具と、
前記基板保持具を第１軸線まわりに回転させる第１回転モータと、
前記第１軸線に交差する第２軸線まわりに回転するブラシと、
前記基板保持具に保持された前記基板に前記ブラシの外周面が接触する当接位置に前記ブラシを保持することが可能なブラシ保持具と、
前記ブラシを前記第２軸線まわりに回転させる第２回転モータと、
第１位置と当該第１位置よりも前記第１軸線から離れた第２位置との間で前記ブラシを移動させる移動モータと、
前記第２回転モータに接続されており、前記第１位置にある前記ブラシの第１回転速度を前記第２位置にある前記ブラシの第２回転速度よりも高速にする制御部と、
を備え、
前記第２軸線の方向における前記外周面の長さが、前記第１軸線まわりに回転する前記基板の回転半径以下である、基板処理装置。
【請求項２】
請求項１の基板処理装置であって、
前記第２軸線の方向における前記外周面の長さが、前記移動モータによる前記第１位置および前記第２位置間の前記ブラシの移動距離よりも短い、基板処理装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２の基板処理装置であって、
前記第１位置は、前記当接面が前記基板の中心部に当接する位置であり、
前記第２位置は、前記当接面が前記基板の周縁部に当接する位置である、基板処理装置。
【請求項４】
請求項３の基板処理装置であって、
前記移動モータが、前記ブラシを前記第１位置から前記第２位置へ移動させる、基板処理装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項の基板処理装置であって、
前記第２回転モータは、前記第１回転モータによって前記第１軸線まわりに回転する前記基板における前記ブラシに接触する基板部分の移動方向とは逆の方向に前記ブラシを回転させる、基板処理装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項の基板処理装置であって、
前記第２回転モータによる前記ブラシの前記第２軸線まわりの回転速度をＲｂ（ｒ）、
前記第１回転モータによって回転する前記基板のうち前記外周面に接触している部分に対する、前記外周面の相対速度を一定のＶ、
前記第１軸線から前記ブラシの前記外周面までの前記第１軸線に直交する方向の距離をｒ、
前記基板の前記第１軸線まわりの回転速度をＲｗ、および
前記ブラシの直径をΦｂとしたとき、
前記制御部は、
Ｒｂ（ｒ）＝（Ｖ−２π・ｒ・Ｒｗ）／π・Φｂ
で定められる要件を満たすように、前記第２回転モータを制御する、基板処理装置。
【請求項７】
基板を処理する基板処理方法であって、
ａ）  基板を一定姿勢に保持すること、
ｂ）  前記工程ａ）の後、前記基板を第１軸線まわりに回転させること、
ｃ）  前記工程ｂ）の後、前記ブラシを前記基板に接触させること、
ｄ）  前記工程ｂ）の後、前記ブラシを第１軸線に交差する第２軸線まわりに回転させること、
ｅ）  前記工程ｃ）および前記工程ｄ）の後、前記ブラシを第１位置と当該第１位置よりも前記第１軸線から離れた第２位置との間で前記ブラシを移動させること、および
ｆ）  前記工程ｅ）において、前記第１位置にある前記ブラシの第１回転速度を、前記第２位置にある前記ブラシの第２回転速度よりも高速にすること、
を含む、基板処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、基板処理装置および基板処理方法に関する。処理対象となる基板には、例えば、半導体基板、液晶表示装置および有機ＥＬ（Electroluminescence）表示装置などのＦＰＤ（Flat Panel 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、プリント基板などが含まれる。
【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、半導体基板やガラス基板などの基板を１枚ずつ処理する枚葉式の基板処理装置が用いられる場合がある。半導体装置の製造工程では、工程間において、半導体ウエハなどの基板の洗浄処理が適宜行われる。基板を一枚ずつ洗浄する枚葉型の基板処理装置としては、基板を水平姿勢に保持しつつ回転させるスピンチャック、回転する基板の主面（たとえばデバイスが形成されている形成面、または形成面とは反対側の裏面）を物理的に洗浄するスポンジ状の洗浄ブラシ、および回転する基板に洗浄薬液を供給するノズルを含む場合がある（例えば、特許文献１）。
【０００３】
特許文献１には、基板と平行で、かつ基板回転軸と交差するブラシ回転軸の延在方向に並べて配置された２つの洗浄ブラシを備えた基板処理装置が開示されている。この基板処理装置では、各洗浄ブラシが、ブラシ回転軸を中心として相反する方向に回転させるとともに、基板の回転方向と反対方向に回転される。さらに、各洗浄ブラシを、ブラシ回転軸の延在方向に往復移動させることが記載されている。このように各洗浄ブラシを動作させることによって、基板面内にブラシの回転方向と基板の回転方向とが同じとなる部分の割合が少なくなり、回転方向の同じ部分と反対の部分が存在することに起因する基板面内での洗浄能力のばらつきが小さく、高い洗浄効果が得られる、としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２１２２９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、回転する基板の場合、基板上の各部分の回転方向への移動速度は、回転中心から離れるに連れて大きくなる。このため、ブラシを一定速度で回転させた場合、基板のブラシに接触する基板部分に対するブラシの相対速度は、基板の周縁側において相対的に大きく、基板の中心側において相対的に小さくなる。したがって、ブラシを径方向に移動させた場合、基板に対しては、回転中心から離れるにつれて次第に強い洗浄力が作用することとなり、その結果、基板上の浄化度にばらつきが生じるおそれがある。
【０００６】
本願は、回転する基板の表面をブラシで洗浄する処理において、該表面における浄化度のばらつきを低減する技術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】
【０００７】
上記課題を解決するため、第１態様は、基板を処理する基板処理装置であって、基板を保持する基板保持具と、前記基板保持具を第１軸線まわりに回転させる第１回転モータと、前記第１軸線に交差する第２軸線まわりに回転するブラシと、前記基板保持具に保持された前記基板に前記ブラシの外周面が接触する当接位置に前記ブラシを保持することが可能なブラシ保持具と、前記ブラシを前記第２軸線まわりに回転させる第２回転モータと、第１位置と当該第１位置よりも前記第１軸線から離れた第２位置との間で前記ブラシを移動させる移動モータと、前記第２回転モータに接続されており、前記第１位置にある前記ブラシの第１回転速度を前記第２位置にある前記ブラシの第２回転速度よりも高速にする制御部と、を備え、前記第２軸線の方向における前記外周面の長さが、前記第１軸線まわりに回転する前記基板の回転半径以下である。
【０００８】
第２態様は、第１態様の基板処理装置であって、前記第２軸線の方向における前記外周面の長さが、前記移動モータによる前記第１位置および前記第２位置間の前記ブラシの移動距離よりも短い。
【０００９】
第３態様は、第１態様または第２態様の基板処理装置であって、前記第１位置は、前記当接面が前記基板の中心部に当接する位置であり、前記第２位置は、前記当接面が前記基板の周縁部に当接する位置である。
【００１０】
第４態様は、第３態様の基板処理装置であって、前記移動モータが、前記ブラシを前記第１位置から前記第２位置へ移動させる。
【００１１】
第５態様は、第１態様から第４態様のいずれか１つの基板処理装置であって、前記第２回転モータは、前記第１回転モータによって前記第１軸線まわりに回転する前記基板における前記ブラシに接触する基板部分の移動方向とは逆の方向に前記ブラシを回転させる。
【００１２】
第６態様は、第１態様から第５態様のいずれか１つの基板処理装置であって、前記第２回転モータによる前記ブラシの前記第２軸線まわりの回転速度をＲｂ（ｒ）、前記第１回転モータによって回転する前記基板のうち前記外周面に接触している部分に対する、前記外周面の相対速度を一定のＶ、前記第１軸線から前記ブラシの前記外周面までの前記第１軸線に直交する方向の距離をｒ、前記基板の前記第１軸線まわりの回転速度をＲｗ、および前記ブラシの直径をΦｂとしたとき、前記制御部は、Ｒｂ（ｒ）＝（Ｖ−２π・ｒ・Ｒｗ）／π・Φｂで定められる要件を満たすように、前記第２回転モータを制御する。
【００１３】
第７態様は、基板を処理する基板処理方法であって、ａ）基板を一定姿勢に保持すること、ｂ）前記工程ａ）の後、前記基板を第１軸線まわりに回転させること、ｃ）前記工程ｂ）の後、前記ブラシを前記基板に接触させること、ｄ）前記工程ｂ）の後、前記ブラシを第１軸線に交差する第２軸線まわりに回転させること、ｅ）前記工程ｃ）および前記工程ｄ）の後、前記ブラシを第１位置と当該第１位置よりも前記第１軸線から離れた第２位置との間で前記ブラシを移動させること、およびｆ）前記工程ｅ）において、前記第１位置にある前記ブラシの第１回転速度を、前記第２位置にある前記ブラシの第２回転速度よりも高速にすることを含む。
【発明の効果】
【００１４】
第１態様の基板処理装置によると、第１軸線まわりに回転する基板のうち、ブラシに接触する基板部分の移動速度は、ブラシが第１軸線から遠ざかるに連れて大きくなる。このため、第１軸線に近い第１位置にあるブラシの第１回転速度を、第１軸線から離れた第２位置にあるときのブラシの第２回転速度よりも大きくすることによって、第１位置および第２位置間で基板部分に対するブラシの相対速度の違いを小さくすることができる。この作用により、基板の洗浄対象領域における洗浄結果のばらつきを軽減できる。また、第２軸線の方向におけるブラシの外周面の長さが、第１軸線まわりに回転する基板の回転半径以下とされる。この場合、第１軸線まわりに回転する基板に対する、外周面の第２軸線の方向における各部の相対速度の違いを小さくすることができる。この作用により、基板の洗浄対象領域における洗浄結果のばらつきを軽減できる。
【００１５】
第２態様の基板処理装置によると、ブラシの外周面の長さを距離洗浄対象領域における洗浄結果のばらつきを低減できる。
【００１６】
第３態様の基板処理装置によると、ブラシが第１位置と第２位置との間を移動することによって、基板の表面全体を洗浄できる。
【００１７】
第４態様の基板処理装置によると、第１軸線まわりに回転する基板の中心部から周縁部にかけて順に洗浄できる。これにより、基板の表面全体を効率的に洗浄できる。
【００１８】
第５態様の基板処理装置によると、ブラシに接触する基板部分に対してブラシを逆行させることができるため、順行させるときよりも相対速度を高めることができる。これにより、ブラシの洗浄能力を向上できる。
【００１９】
第６態様の基板処理装置によると、基板に対する外周面の相対速度が一定のＶに保たれるように、基板上の第１軸線から外周面までの距離ｒに応じて、第２回転モータによるブラシの回転速度Ｒｂ（ｒ）が変更される。これにより、基板の位置に関わらず、一定の相対速度ＶでウエハＷを洗浄できる。
【００２０】
第７態様の基板処理方法によると、第１軸線まわりに回転する基板のうち、ブラシに接触する基板部分の移動速度は、ブラシが第１軸線から遠ざかるに連れて大きくなる。このため、第１軸線に近い第１位置にあるブラシの第１回転速度を、第１軸線から離れた第２位置にあるときのブラシの第２回転速度よりも大きくすることによって、第１位置および第２位置間で基板部分に対するブラシの相対速度の違いを小さくすることができる。この作用により、基板の洗浄対象領域における洗浄結果のばらつきを軽減できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施形態の基板処理装置１の概略的な平面図である。
【図２】実施形態の基板処理装置１の概略的な側面図である。
【図３】実施形態の基板処理装置１の概略的な側面図である。
【図４】ウエハＷに接触するブラシ１８を示す様子を概略的に示す側面図である。
【図５】実施形態の基板処理装置１の電気的構成を示すブロック図である。
【図６】実施形態の基板処理装置１によるウエハＷの処理の流れを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、この実施形態に記載されている構成要素はあくまでも例示であり、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。図面においては、理解容易のため、必要に応じて各部の寸法や数が誇張または簡略化して図示されている場合がある。
【００２３】
相対的または絶対的な位置関係を示す表現（例えば「一方向に」「一方向に沿って」「平行」「直交」「中心」「同心」「同軸」など）は、特に断らない限り、その位置関係を厳密に表すのみならず、公差もしくは同程度の機能が得られる範囲で相対的に角度または距離に関して変位された状態も表すものとする。等しい状態であることを示す表現（例えば「同一」「等しい」「均質」など）は、特に断らない限り、定量的に厳密に等しい状態を表すのみならず、公差もしくは同程度の機能が得られる差が存在する状態も表すものとする。形状を示す表現（例えば、「四角形状」または「円筒形状」など）は、特に断らない限り、幾何学的に厳密にその形状を表すのみならず、同程度の効果が得られる範囲で、例えば凹凸や面取りなどを有する形状も表すものとする。一の構成要素を「備える」「具える」「具備する」「含む」または「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的表現ではない。「〜の上」とは、特に断らない限り、２つの要素が接している場合のほか、２つの要素が離れている場合も含む。
【００２４】
＜１．  実施形態＞
図１は、実施形態の基板処理装置１の概略的な平面図である。図２は、実施形態の基板処理装置１の概略的な側面図である。図３は、実施形態の基板処理装置１の概略的な側面図である。図２は、ブラシ１８を第２軸線Ａ２に沿って視た場合を示す図である。図３は、ブラシ１８を第１軸線Ａ１および第２軸線Ａ２に直交する方向から視た場合の図である。
【００２５】
基板処理装置１は、基板の一例として半導体ウエハＷ（以下、単に「ウエハＷ」と称する。）を１枚ずつ処理する枚葉型の装置である。基板処理装置１は、隔壁で区画された処理室２を備えている。基板処理装置１は、処理室２内に、スピンチャック３、表面ノズル４およびブラシ機構６を備えている。
【００２６】
スピンチャック３は、ウエハＷを水平姿勢に保持して回転させる。「水平姿勢」とは、ウエハＷが水平面に対して平行な状態をいう。スピンチャック３は、基板保持機構の一例である。スピンチャック３は、例えば、真空吸着式のチャックを備えている。スピンチャック３は、スピン軸７、吸着ベース８、スピンモータ９（第１回転モータ）を備えている。スピン軸７は、鉛直方向に延びている。
【００２７】
吸着ベース８は、スピン軸７の上端に取り付けられており、その上面にてウエハＷの裏面１４（下面）を吸着することにより、ウエハＷを水平姿勢にて保持する。吸着ベース８は、基板保持具の一例である。スピンモータ９は、スピン軸７と同軸に結合された回転軸を有する。ウエハＷの裏面１４が吸着ベース８に吸着保持された状態で、スピンモータ９が駆動されると、ウエハＷがスピン軸７の中心である第１軸線Ａ１まわりに回転する。スピンモータ９は、基板回転機構の一例である。以下の説明では、第１軸線Ａ１に直交する方向を「径方向」と称する場合がある。また、径方向において第１軸線Ａ１に向かう方向を「径方向内方」と称し、径方向において第１軸線Ａ１側とは反対側に向かう方向を「径方向外方」と称する場合がある。
【００２８】
基板保持具は、ウエハＷの外周部を複数箇所で挟持する複数のチャックピンを含んでもよい。この場合、例えばウエハＷよりも径方向外方に大きいステージをウエハＷの下方側に設け、当該ステージの上面に各チャックピンを設けてもよい。また、特許文献１のように、基板保持具は、基板の縁部の複数点を挟み込むことが可能な複数のローラを備えていてもよい。この場合、制御部が各ローラを同方向に回転させることによって、ウエハＷを回転させてもよい。このとき、裏面１４に対応するブラシ１８、並びに該ブラシ１８を移動させる昇降モータ１９および移動モータ２０を設けて、表面１３および裏面１４を同時に洗浄できるようにしてもよい。
【００２９】
表面ノズル４は、ウエハＷの表面１３に処理液を供給可能に設けられている。ウエハＷの表面１３は、ここでは、デバイスが形成される側の面であって、鉛直方向上向きの面（上面）である。表面ノズル４には処理液供給管１０が接続されている。処理液供給管１０には、処理液バルブ１２を介して、図示しない処理液供給源からの処理液が供給される。表面ノズル４は、処理液供給管１０を通して供給される処理液を、スピンチャック３に保持されたウエハＷの表面１３の中央に向けて吐出する。
【００３０】
表面ノズル４に供給される処理液としては、例えば、純水（Deionized Water：ＤＩＷ）である。ただし、処理液は、純水に限定されるものではなく、例えば、炭酸水、イオン水、オゾン水、還元水（水素水）または磁気水などの機能水であってもよい。また、処理液は、アンモニア水またはアンモニア水と過酸化水素水との混合液などの薬液であってもよい。
【００３１】
ブラシ機構６は、ウエハＷの表面１３を洗浄可能に構成されている。ブラシ機構６は、アーム１６、およびブラシ１８を備えている。アーム１６は、スピンチャック３によって保持されているウエハＷの位置（保持位置）よりも上方で水平方向に延びる部材である。ブラシ１８は、アーム１６の先端に取り付けられており、先端部（下端部）でウエハＷの表面１３（上面）を洗浄する。ブラシ１８は、たとえば、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）などのスポンジ材で構成されており、鉛直軸線まわりに回転対称な略鼓状に形成されている。
【００３２】
アーム１６の基端部は、昇降モータ１９が連結されている、昇降モータ１９の駆動力が入力される。昇降モータ１９は、アーム１６を上下動させることにより、ブラシ１８を、ウエハＷよりも高い位置と、ウエハＷに接触する位置との間で昇降させる。
【００３３】
また、アーム１６には移動モータ２０が結合されている。移動モータ２０は、アーム１６を第２軸線Ａ２と平行な方向に往復移動させることによって、ブラシ１８を第２軸線Ａ２の方向に往復移動させる。
【００３４】
移動モータ２０は、例えば昇降モータ１９によってスピンチャック３に保持されたウエハＷよりも上方の位置において、当該ウエハＷの上方の位置と、ウエハＷの上方から外れた退避位置との間で、ブラシ１８を移動させる。
【００３５】
アーム１６の先端部には、ブラシホルダ３２（ブラシ保持具）が連結されている。ブラシホルダ３２は、その内部において、水平方向に延びるブラシ回転軸２５を保持している。ブラシ回転軸２５は、その延在方向に沿う第２軸線Ａ２を中心に回転可能な状態でブラシホルダ３２に保持されている。ブラシ回転軸２５には、第２軸線Ａ２に延びるブラシ１８が設けられている。すなわち、ブラシホルダ３２は、ブラシ回転軸２５を介してブラシ１８を保持している。ブラシホルダ３２には、ブラシ回転モータ２６が設けられている。ブラシ回転軸２５の一端部は、ブラシ回転モータ２６（第２回転モータ）に連結されている。ブラシ回転モータ２６は、ブラシ回転軸２５を第２軸線Ａ２まわりに回転させることによって、ブラシ１８を第２軸線Ａ２まわりに回転させる。第２軸線Ａ２は、水平方向に平行であり、第１軸線Ａ１に交差する直線である。なお、第２軸線Ａ２が水平方向に平行であることは必須ではなく、少なくとも水平方向に延びておればよい。
【００３６】
図１または図３に示すように、ブラシ１８の第２軸線Ａ２の方向の幅ＬＷ１は、第１軸線Ａ１まわりに回転するウエハＷの回転半径以下に設定されている。ここでは、ウエハＷは半径Ｒ１（たとえば、１５０ｍｍ）の円形であり、かつスピンチャック３はウエハＷの中心が第１軸線Ａ１に一致するようにウエハＷを保持する。このため、ウエハＷの第１軸線Ａ１まわりの回転半径は、ウエハＷの半径Ｒ１に一致している。すなわち、ブラシ１８の幅ＬＷ１は、ウエハＷの半径Ｒ１以下に設定されている。
【００３７】
図３に示すように、移動モータ２０は、スピンチャック３に保持されているウエハＷに外周面１８Ｓが接触した状態のブラシ１８を、第１位置Ｌ１から第２位置Ｌ２に移動させる。以下、径方向外方であって、第１位置Ｌ１から第２位置Ｌ２へ向かう方向を移動方向Ｄｒ１とする（図３参照）。図３に示すように、回転するウエハＷの表面１３に当接させたブラシ１８を、第１位置Ｌ１と第２位置Ｌ２との間で移動させることによって、ウエハＷの表面１３の全体を洗浄できる。
【００３８】
第１位置Ｌ１は外周面１８ＳがウエハＷの中心部と接触するときのブラシ１８の位置である。図３に示す例では、ブラシ１８が第１位置Ｌ１にあるとき、ブラシ１８における外周面１８Ｓの水平方向の第１端１８Ｔ１が第１軸線Ａ１に一致する。ここでは、ウエハＷの中心部が第１軸線Ａ１に一致するようにスピンチャック３がウエハＷを保持する。このため、ブラシ１８が第１位置Ｌ１に配された場合、ブラシ１８の外周面１８Ｓの第１端１８Ｔ１は、第１軸線Ａ１と交差する。
【００３９】
第２位置Ｌ２は、第１軸線Ａ１から第１位置Ｌ１よりも径方向外方に離れた位置である。第２位置Ｌ２は外周面１８ＳがウエハＷの周縁部（ウエハＷの縁から例えば５ｍｍ内側の部分）に接触するときのブラシ１８の位置である。図３に示す例では、第２位置Ｌ２がブラシ１８にあるとき、ブラシ１８における外周面１８Ｓの第２端１８Ｔ２がウエハＷの縁と鉛直方向に重なる。
【００４０】
第１位置Ｌ１および第２位置Ｌ２は、ブラシ１８の外周面１８ＳがウエハＷの表面１３に当接する当接位置に相当する。なお、第２位置Ｌ２が、ウエハＷの周縁部に接触するときのブラシ１８の位置であることは必須ではなく、例えばウエハＷの周縁部よりも径方向内方の部分に接触する位置であってもよい。また、第２位置Ｌ２は、ブラシ１８の外周面１８Ｓのうち一部がウエハＷよりも径方向外方（移動方向Ｄｒ１の矢先側）にはみ出す位置であってもよい。
【００４１】
ブラシ回転モータ２６は、ウエハＷの回転方向ＲＤ１とは逆方向の回転方向ＲＤ２にブラシ１８を回転させる。より詳細には、ブラシ回転モータ２６は、スピンモータ９によって第１軸線Ａ１まわりに回転するウエハＷにおけるブラシ１８に接触する基板部分の移動方向とは逆の方向にブラシ１８を回転させる。なお、ブラシ１８の外周面１８Ｓのうち全部ではなく、少なくとも一部を、接触しているウエハＷの各部分の回転方向ＲＤ１とは逆方向に回転させればよい。
【００４２】
ブラシ１８の回転方向ＲＤ２を、ブラシ１８がウエハＷの回転方向ＲＤ１とは逆行する方向に設定することによって、ブラシ１８のウエハＷに対する相対速度を高めることができる。このため、ブラシ１８の洗浄能力を向上できる。
【００４３】
なお、洗浄対象領域は、ウエハＷの表面１３の全体に限定されるものではない。例えば、ウエハＷの表面１３のうち、第１軸線Ａ１を中心として所定半径の領域内に設定することが可能である。また、洗浄対象領域にウエハＷの中心部が含まれることは必須ではない。基板処理装置１では、ウエハＷは第１軸線Ａ１まわりに回転するため、ブラシ１８は、第１軸線Ａ１を通る水平な直線ＬＮ１で分割したときのその直線ＬＮ１の一方側エリアＡＥ１だけで移動させればよい。
【００４４】
ブラシ回転モータ２６は、制御部４５に接続されており、制御部４５からの制御信号に応じてブラシ１８の回転速度を変更する。ブラシ１８の回転速度は、好ましくは、第１軸線Ａ１から遠ざかるに連れて、回転速度が小さくなるように変更される。例えば、制御部４５は、第１位置Ｌ１にあるブラシ１８の第１回転速度Ｖｒ１は、第１位置Ｌ１よりも第１軸線Ａ１から遠い第２位置Ｌ２にあるブラシ１８の第２回転速度Ｖｒ２よりも高速にする。
【００４５】
ウエハＷの表面１３の周速は、第１軸線Ａ１から遠ざかるほど（すなわち、回転半径が大きいほど）大きくなる。したがって、ブラシ１８が第１軸線Ａ１から遠くなるほど、ウエハＷの表面１３の周速は大きくなる。このため、ブラシ１８を一定の回転速度で移動させた場合、ブラシ１８のウエハＷに対する相対速度も、第１軸線Ａ１から遠ざかるにつれて大きくなる。このように、第１軸線Ａ１からの距離に応じて相対速度に違いが生じると、洗浄作用にばらつきが生じるため、浄化度にばらつきが生じるおそれがある。このため、本実施形態では、ウエハＷに対するブラシ１８の外周面１８Ｓの相対速度Ｖが一定となるように、ブラシ１８の回転速度が制御される。
【００４６】
図４は、ウエハＷに接触するブラシ１８を示す様子を概略的に示す側面図である。ここで、相対速度Ｖは、外周面１８Ｓにおける基準部分の、当該基準部分に接触するウエハ部分に対する相対的な速度である。以下の説明では、第２軸線Ａ２の方向における外周面１８Ｓの中心部１８Ｃを基準部分とする。また、当該中心部１８Ｃに接触するウエハＷの部分をウエハ部分Ｗｐ１と称する場合がある。以下、ブラシ１８の径方向の位置を説明するときは、基準部分である中心部１８Ｃの水平方向の位置をいうものとする。なお、ウエハＷの基準部分を中心部１８Ｃとすることは必須ではない。ブラシ１８を移動方向Ｄｒ１に移動させると、中心部１８Ｃも移動方向Ｄｒ１に向けて移動する。このため、当該中心部１８Ｃに接触するウエハ部分Ｗｐ１も移動方向Ｄｒ１にずれる。
【００４７】
ここで、ブラシ１８の回転速度（毎分回転数）をＲｂ（ｒ）（ｒｐｍ）とする。ブラシ１８の回転速度Ｒｂ（ｒ）は、第１軸線Ａ１からの距離ｒを変数とする関数である。ウエハＷの回転速度（毎分回転数）をＲｗ（ｒｐｍ）とする。ここでは、洗浄中（すなわち、ブラシ１８をウエハＷに当接させる間）、ウエハＷの回転速度Ｒｗが一定とされる。ただし、洗浄中、ウエハＷの回転速度を一定にすることは必須ではない。ブラシ１８の直径（外周面１８Ｓの直径）をΦｂ（ｍｍ）とする。
【００４８】
また、ブラシ１８（詳細には、中心部１８Ｃ）が第１軸線Ａ１からの距離ｒにあるときのブラシ１８の最外周周速をＶｂ（ｍｍ／ｍｉｎ）とする。そして、ウエハＷにおける第１軸線Ａ１からの距離ｒのウエハ部分（ウエハ部分Ｗｐ１）の周速をＶｒ（ｍｍ／ｍｉｎ）とする。これらウエハ部分の周速Ｖ（ｒ）、ブラシ１８の部分の周速Ｖｂ（ｒ）は、およびブラシ１８のウエハＷに対する相対速度Ｖは、次式（１）〜（３）で表される。
【００４９】
Ｖ（ｒ）＝２π・ｒ・Ｒｗ・・・（１）
Ｖｂ（ｒ）＝２π・Φｂ・Ｒｂ（ｒ）／２＝π・Φｂ・Ｒｂ（ｒ）・・・（２）
Ｖ＝Ｖｂ（ｒ）＋Ｖ（ｒ）＝π・Φｂ・Ｒｂ（ｒ）＋２π・ｒ・Ｒｗ・・・（３）
【００５０】
ブラシ１８の回転速度Ｒｂ（ｒ）は、式（３）を変形することによって、次式（４）で表される。
【００５１】
Ｒｂ（ｒ）＝（Ｖ−２π・ｒ・Ｒｗ）／π・Φｂ・・・（４）
【００５２】
制御部４５は、式（４）で表される回転速度Ｒｂ（ｒ）の要件を満たすように、ブラシ１８を回転させる。これにより、基板処理装置１は、あらかじめ設定された相対速度Ｖを維持しつつ、ウエハＷの表面１３を洗浄できる。この場合、ウエハＷの表面１３における洗浄対象領域（ここでは、表面１３の全体）を均一な相対速度Ｖで洗浄できるため、洗浄対象領域における浄化度のばらつきを低減できる。
【００５３】
例えば、ウエハＷの回転速度Ｒｗが２００ｒｐｍ、ブラシ直径Φｂが６０ｍｍ、ブラシ１８のウエハＷに対する相対速度Ｖを１８００００ｍｍ／ｍｉｎとする。この場合、上記式（２）により、代入するブラシ１８の回転速度Ｒｂ（ｒ）は、（９０００−２０π・ｒ）／３πとなる。この式から、例えばブラシ１８がｒ＝１０ｍｍにあるときの回転速度Ｒｂ（１０）は８９０ｒｐｍ、ｒ＝１４０ｍｍにあるときの回転速度Ｒｂ（１４０）は２０ｒｐｍとなる。
【００５４】
図５は、実施形態の基板処理装置１の電気的構成を示すブロック図である。基板処理装置１は、マイクロコンピュータを含む制御部４５（制御手段）を備えている。制御部４５のハードウェア構成は、例えば一般的なコンピュータと同様である。すなわち、制御部は、各種演算処理を行う演算回路を含むＣＰＵ、基本プログラムを記憶するＲＯＭ、各種情報を記憶するＲＡＭ、制御用アプリケーション（プログラム）またはデータなどを記憶する固定ディスク、およびこれらの各要素を接続するバスラインを備えている。このバスラインには、光ディスク、磁気ディスク、光磁気ディスクなどのコンピュータ読み取り可能な非一過性の記録媒体から情報の読み取りを行う読取装置が接続されてもよい。また、サーバなどと情報通信を行う通信部がバスラインに接続されてもよい。
【００５５】
制御部４５には、使用者によって処理レシピ（ウエハＷの処理のための各種条件）を入力するためのレシピ入力キー４６が接続されている。さらに、制御部４５には、スピンモータ９、処理液バルブ１２、昇降モータ１９、移動モータ２０、およびブラシ回転モータ２６などが制御対象として接続されている。
【００５６】
図６は、実施形態の基板処理装置１によるウエハＷの処理の流れを示す図である。図６に示す各処理は、特に断らない限り、制御部４５のＣＰＵがプログラムに従って動作することにより行われるものとする。また、図６に示す各処理の実行順序は一例であり、矛盾が生じない限りにおいて適宜変更してもよい。また、各処理の全てが実行されることは必須ではなく、一部の処理が省略されてもよい。
【００５７】
ウエハＷの処理に先立ち、基板処理装置１の操作者などによって、レシピ入力キー４６が操作されて、ウエハＷの表面１３に対するブラシ１８の押し付け量が設定される（ステップＳ１０１）。押し付け量とは、表面１３にブラシ１８の外周面１８Ｓ（洗浄面）を押し付けたときのブラシの弾性変形量である。
【００５８】
押し付け量が設定された後、不図示の搬送機構によって処理室２の内部にウエハＷが搬入される。そして、スピンチャック３が当該ウエハＷを水平姿勢に保持する（ステップＳ１０２）。ウエハＷが保持された後、制御部４５がスピンモータ９を制御することにより、スピンチャック３がウエハＷを第１軸線Ａ１まわりの回転方向ＲＤ１（ここでは、ウエハＷ上方から見て時計回り）に回転させる（ステップＳ１０３）。本実施形態では、例えば直径３００ｍｍの円板状の半導体ウエハがウエハＷとして用いられており、このウエハＷは、スピンチャック３により、たとえば５０〜３００ｒｐｍの回転速度で回転される。ウエハＷの回転が開始されると、制御部４５が処理液バルブ１２を開くことによって、表面ノズル４からウエハＷの表面１３へ処理液の供給が開始される（ステップＳ１０４）。
【００５９】
処理液の供給が開始された後、制御部４５が移動モータ２０を制御してブラシ１８を退避位置からウエハＷの上方の位置に移動させる。この位置は、例えば、図３に示す第１位置Ｌ１の上方の位置である。そして、制御部４５がブラシ回転モータ２６を制御することによって、ブラシ１８を第２軸線Ａ２まわりの回転方向ＲＤ２に回転させる（ステップＳ１０５）。また、このときのブラシ１８の回転速度は、ブラシ１８が第１位置Ｌ１にあるときの回転速度Ｒｂ（ｒ）とされる。
【００６０】
ブラシ１８の回転速度が目標値に到達すると、制御部４５が昇降モータ１９を制御することによって、ブラシ１８を下降させて、ブラシ１８の外周面１８ＳをウエハＷの表面１３に接触させる（ステップＳ１０６）。これにより、ブラシ１８が、第１位置Ｌ１において、回転速度Ｒｂ（ｒ）で、かつウエハＷの回転方向ＲＤ１に逆行する方向である回転方向ＲＤ２に回転する状態となる。
【００６１】
続いて、制御部４５が移動モータ２０を制御することによって、ブラシ１８を第１位置Ｌ１から第２位置Ｌ２へ移動させる。また、制御部４５は、ブラシ１８の第１軸線Ａ１からの距離ｒに応じて、ブラシ１８の回転速度Ｒｂ（ｒ）を上記式（４）の要件を満たすように調整する（ステップＳ１０７）。これらの処理により、ブラシ１８の第１軸線Ａ１からの距離ｒに関わらず、ウエハＷに対するブラシ１８の相対速度Ｖを一定に維持でき、もって洗浄対象領域の洗浄を均一に行うことができる。
【００６２】
ブラシ１８がウエハＷの周縁部に当接する第２位置Ｌ２まで移動すると、制御部４５は昇降モータ１９および移動モータ２０を制御することによって、ブラシ１８を退避位置に退避させる（ステップＳ１０８）。制御部４５は、ブラシ１８が退避位置に向けて移動するためにウエハＷから離れた後、ブラシ回転モータ２６を制御することによってブラシ１８の回転（自転）を停止させる（ステップＳ１０９）。さらに、制御部４５が処理液バルブ１２を閉じることにより、表面ノズル４からの処理液の供給が停止される。
【００６３】
続いて、制御部４５がスピンモータ９を制御することによって、ウエハＷを高速（例えば、３０００ｒｐｍ）で回転させる（ステップＳ１１０）。これにより、ウエハＷの表面１３に付着している処理液が外方に振り切られ、表面１３が乾燥される。
【００６４】
ウエハＷの高速回転が所定時間にわたって継続されると、制御部４５はスピンモータ９を制御してウエハＷの回転を停止させる（ステップＳ１１１）。ウエハＷが静止した後、スピンチャック３が処理済のウエハＷの保持を解除するとともに、不図示の搬送機構が当該ウエハＷを処理室２から搬出する（ステップＳ１１２）。
【００６５】
＜効果＞
以上のように、基板処理装置１では、第１軸線Ａ１まわりに回転するウエハＷのうち、ブラシ１８に接触するウエハ部分Ｗｐ１の移動速度は、ブラシ１８が第１軸線Ａ１から遠ざかるに連れて大きくなる。そこで基板処理装置１では、第１軸線Ａ１に近い第１位置Ｌ１にあるブラシ１８の第１回転速度を、第１軸線Ａ１から離れた第２位置Ｌ２にあるときのブラシ１８の第２回転速度よりも大きくすることによって、第１位置Ｌ１および第２位置Ｌ２間でウエハ部分Ｗｐ１に対するブラシ１８の相対速度の違いを小さくすることができる。この作用により、ブラシ１８の洗浄対象領域における洗浄結果のばらつきを軽減できる。特に、ブラシ１８のウエハＷに対する相対速度Ｖが一定になるように制御した場合、洗浄対象領域における浄化度のばらつきを抑制できる。
【００６６】
基板処理装置１では、第２軸線Ａ２の方向におけるブラシ１８の外周面１８Ｓの長さ（幅ＬＷ１）は、第１軸線Ａ１まわりに回転するウエハＷの回転半径Ｒ１以下とされる。この場合、第１軸線Ａ１まわりに回転するウエハＷに対する、外周面１８Ｓの第２軸線の方向におけるウエハＷに対する相対速度の違いを小さくすることができる。この作用により、ウエハＷの洗浄対象領域における洗浄結果のばらつきを軽減できる。
【００６７】
基板処理装置１では、第１軸線Ａ１まわりに回転するウエハＷの表面１３を、ブラシ１８が第１位置Ｌ１から第２位置Ｌ２まで移動させる。このため、ウエハＷの表面１３が、その中心部から周縁部にかけて順に洗浄されるため、効率的に表面１３の全体を洗浄できる。
【００６８】
＜２．  変形例＞
以上、実施形態について説明してきたが、本発明は上記のようなものに限定されるものではなく、様々な変形が可能である。
【００６９】
例えば、ステップＳ１０７において、ブラシ１８の移動を開始する位置（移動開始位置）が、図３に示すように、ブラシ１８における外周面１８Ｓの第１端１８Ｔ１が、第１軸線Ａ１に一致する第１位置Ｌ１としている。しかしながら、ブラシ１８を、第２位置Ｌ２から第１位置Ｌ１に向けて移動させてもよい。また、ステップＳ１０７において、第１位置Ｌ１および第２位置Ｌ２を往復移動させてもよい。さらに、ブラシ１８の移動開始位置を第１位置Ｌ１および第２位置Ｌ２の間の中間位置として、第１位置Ｌ１（または第２位置Ｌ２）に移動させた後、反対側の第２位置（または第１位置）に移動させて、中間位置に戻るようにしてもよい。なお、洗浄対象領域における浄化度のばらつきを抑えるため、ブラシ１８は、径方向の各位置を同一回数だけ通過することが望ましい。
【００７０】
また、上記実施形態では、直線ＬＮ１の一方側エリアＡＥ１だけをブラシ１８が移動するようにしているが、直線ＬＮ１の他方側エリアＡＥ２（図１参照）もブラシ１８が移動するようにしてもよい。例えば、ブラシ１８がウエハＷの回転中心である第１軸線Ａ１に交差する位置（すなわち、ブラシ１８が一方側エリアＡＥ１、他方側エリアの双方にまたがる位置）に移動させてもよい。この場合、ブラシ１８を回転方向ＲＤ２に回転させると、他方側エリアＡＥ２に重なる部分はウエハＷの回転方向ＲＤ１に順行する方向に回転することとなるが、一方側エリアＡＥ１に重なる部分はウエハＷの回転方向ＲＤ１とは逆行する方向に回転することとなる。
【００７１】
また、上記実施形態では、ウエハＷの表面１３を洗浄する単一のブラシ１８が設けられているが、複数のブラシが設けられていてもよい。各ブラシについても、制御部４５が、ブラシ１８と同様に、移動（例えば、ウエハＷの中心から径方向外方までの移動）、回転（ウエハＷの回転方向とは逆行する方向の回転）、および回転速度の制御を行うとよい。
【００７２】
この発明は詳細に説明されたが、上記の説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。上記各実施形態および各変形例で説明した各構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わせたり、省略したりすることができる。
【符号の説明】
【００７３】
１  基板処理装置
２  処理室
３  スピンチャック（基板保持具）
４  表面ノズル
７  スピン軸
９  スピンモータ（第１回転モータ）
１３  表面
１６  アーム
１８  ブラシ
１８Ｃ  中心部
１８Ｓ  外周面
１９  昇降モータ
２０  移動モータ
２５  ブラシ回転軸
２６  ブラシ回転モータ（第２回転モータ）
３２  ブラシホルダ（ブラシ保持具）
４５  制御部
Ａ１  第１軸線
Ａ２  第２軸線
Ｄｒ１  移動方向
Ｌ１  第１位置
Ｌ２  第２位置
ＲＤ１，ＲＤ２  回転方向
Ｗ  ウエハ（基板）
【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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