(57)【要約】【課題】洗浄処理時に外方に飛散する洗浄液によるミストの発生を抑制し、基板への再付着の防止を図れるようにした基板洗浄装置を提供する。【解決手段】半導体ウエハＷを水平に保持し、鉛直軸回りに回転するスピンチャック２０と、鉛直軸回りに回転可能な洗浄部材３０と、洗浄部材を鉛直軸回りに回転するサーボモータ３９と、洗浄部材をウエハの被洗浄面に沿って移動させる移動機構６３と、を具備する基板洗浄装置において、洗浄部材は、ベース部３２にスポンジ状の洗浄基部３１を接合してなり、ベース部及び洗浄基部の中心部に、洗浄液供給源に接続する吐出口３３を設け、洗浄基部の表面に、基端が洗浄液吐出口に連通すると共に、先端が洗浄部材の外周縁部手前まで延びる複数の連通溝３５を設け、ベース部における連通溝が位置する部位に、連通溝と連通する排出孔３６を設ける。【選択図】    図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理基板を水平に保持し、鉛直軸回りに回転する保持手段と、鉛直軸回りに回転可能な洗浄部材と、上記洗浄部材を回転させる回転機構と、上記洗浄部材を上記被処理基板の被洗浄面に沿って移動させる移動機構と、を具備する基板洗浄装置において、
上記洗浄部材は、ベース部にスポンジ状の洗浄基部を接合してなり、
上記ベース部及び洗浄基部の中心部に、洗浄液供給源に接続する洗浄液吐出口を設け、
上記洗浄基部に、基端が上記洗浄液吐出口に連通すると共に、先端が洗浄部材の外周縁部手前まで延びる複数の連通溝を設け、
上記ベース部における上記連通溝が位置する部位に、連通溝と連通する排出孔を設けた、
ことを特徴とする基板洗浄装置。
【請求項２】
請求項１記載の基板洗浄装置において、
上記洗浄基部の中心部に、ベース部の洗浄液吐出口より大径に形成され、洗浄液吐出口及び各連通溝に連通するバッファ用連通孔を更に設けた、ことを特徴とする基板洗浄装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の基板洗浄装置において、
上記連通溝及び排出孔のうちの少なくとも連通溝は、洗浄部材の回転方向に沿って洗浄表面側から洗浄裏面側に向かう傾斜面を有する、ことを特徴とする基板洗浄装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の基板洗浄装置において、
上記洗浄基部の洗浄表面の同心円上に、隣接する連通溝に連通する１又は複数の誘導溝を設けた、ことを特徴とする基板洗浄装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の基板洗浄装置において、
上記各排出孔に連通する排液管と、この排液管に介設される吸引手段と、を更に具備してなる、ことを特徴とする基板洗浄装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば半導体ウエハやＦＰＤ（フラットパネルディスプレー）基板等の基板面に付着するパーティクルを洗浄除去する基板洗浄装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体デバイスの製造においては、例えば半導体ウエハやＦＰＤ基板等（以下にウエハ等という）の上に電極パターンを形成するために、フォトリソグラフィ技術が利用されている。このフォトリソグラフィ技術においては、スピンコーティング法によりウエハ等にフォトレジスト液を塗布し、これにより形成されたレジスト膜を所定の回路パターンに応じて露光し、この露光パターンを現像処理することによりレジスト膜に回路パターンが形成されている。
【０００３】
また、半導体デバイスの製造工程においては、ウエハ等を清浄な状態におくことが極めて重要である。このため、各々の処理プロセスの前後においては、必要に応じてウエハ等に付着するパーティクルを洗浄除去する洗浄装置が設けられている。
【０００４】
従来、ウエハを水平に保持し、鉛直軸回りに回転するスピンチャックと、スピンチャックの外側を囲むカップと、鉛直軸回りに回転可能な洗浄部材と、洗浄部材を回転する回転機構と、洗浄部材をウエハの被洗浄面に沿って移動させる移動機構と、を具備する基板洗浄装置が使用されている。
【０００５】
また、この種の基板洗浄装置において、洗浄部材として、例えばＰＶＡ（ポリビニルアルコール）製スポンジを使用し、このスポンジの洗浄面に、中心から側方に開口する溝状凹部を設け、各溝状凹部の中心部に洗浄液吐出口を連通した構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。このように各溝状凹部の中心部に洗浄液吐出口を連通することにより、洗浄部材の中央部に常に新しい洗浄液が供給される。
【特許文献１】特許第３０５９６４１号公報（段落００２７、図５，図６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１記載の技術は、洗浄部材の洗浄面に外周に開口する溝状凹部を設けるため、洗浄処理中に溝状凹部から排出された洗浄液が外周側に飛散し、カップに当たった一部の液が跳ね返ってミストが生じ、そのミストがウエハ表面に再付着するという問題があった。
【０００７】
この発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、洗浄処理時に外方に飛散する洗浄液によるミストの発生を抑制し、基板への再付着の防止を図れるようにした基板洗浄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】
上記課題を解決するために、この発明の基板洗浄装置は、被処理基板を水平に保持し、鉛直軸回りに回転する保持手段と、鉛直軸回りに回転可能な洗浄部材と、上記洗浄部材を回転させる回転機構と、上記洗浄部材を上記被処理基板の被洗浄面に沿って移動させる移動機構と、を具備する基板洗浄装置において、上記洗浄部材は、ベース部にスポンジ状の洗浄基部を接合してなり、上記ベース部及び洗浄基部の中心部に、洗浄液供給源に接続する洗浄液吐出口を設け、上記洗浄基部に、基端が上記洗浄液吐出口に連通すると共に、先端が洗浄部材の外周縁部手前まで延びる複数の連通溝を設け、上記ベース部における上記連通溝が位置する部位に、連通溝と連通する排出孔を設けた、ことを特徴とする（請求項１）。この場合、上記洗浄基部の中心部に、ベース部の洗浄液吐出口より大径に形成され、洗浄液吐出口及び各連通溝に連通するバッファ用連通孔を更に設ける方が好ましい（請求項２）。
【０００９】
このように構成することにより、被処理基板の被洗浄面と洗浄部材の洗浄面とを近接させた状態で、鉛直軸回りに回転する洗浄部材の中心部の洗浄液吐出口から吐出される洗浄液によって置換される清浄な液膜を形成して洗浄処理を行うことができ、洗浄部材によって除去されたパーティクル及び洗浄に供された洗浄液を連通溝及び排出孔から洗浄裏面側に排出することができる。また、洗浄部材によって除去されたパーティクル及び洗浄に供された洗浄液を洗浄部材の外周側（周縁側）から排出せずに洗浄裏面側に排出するので、洗浄部材の回転数を高く設定することが可能となる。この場合、洗浄基部の中心部に、ベース部の洗浄液吐出口より大径に形成され、洗浄液吐出口及び各連通溝に連通するバッファ用連通孔を設けることにより、洗浄液吐出口から吐出（供給）される洗浄液を各連通溝に均等かつ円滑に流すことができる（請求項２）。
【００１０】
この発明において、上記連通溝及び排出孔のうちの少なくとも連通溝は、洗浄部材の回転方向に沿って洗浄表面側から洗浄裏面側に向かう傾斜面を有する方が好ましい（請求項３）。
【００１１】
このように構成することにより、洗浄部材によって除去されたパーティクル及び洗浄に供された洗浄液を洗浄部材の回転に伴って速やかに排出することができる。
【００１２】
また、この発明において、上記洗浄基部の洗浄表面の同心円上に、隣接する連通溝に連通する１又は複数の誘導溝を設けてもよい（請求項４）。
【００１３】
このように構成することにより、洗浄部材によって除去されたパーティクル及び洗浄に供された洗浄液を誘導溝により連通溝及び排出孔に積極的に誘導して排出することができる。
【００１４】
また、この発明において、上記各排出孔に連通する排液管と、この排液管に介設される吸引手段と、を更に具備する構成としてもよい（請求項５）。
【００１５】
このように構成することにより、洗浄部材によって除去されたパーティクル及び洗浄に供した洗浄液を効率良く排出することができる。また、吸引手段により積極的に排出することができるので、洗浄部材の回転数の調整及び洗浄液の供給量の調整が可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
この発明によれば、上記のように構成されているので、以下のような顕著な効果が得られる。
【００１７】
（１）請求項１記載の発明によれば、洗浄部材によって除去されたパーティクル及び洗浄に供された洗浄液を連通溝及び排出孔から洗浄裏面側に排出することができるので、洗浄処理時に外方に飛散する洗浄液によるミストの発生を抑制し、基板への再付着の防止することができる。また、洗浄部材によって除去されたパーティクル及び洗浄に供された洗浄液を洗浄部材の外周側（周縁側）から排出せずに洗浄裏面側に排出することにより、洗浄部材の回転数を高く設定することができるので、洗浄効率の向上を図ることができる。この場合、洗浄基部の中心部に、ベース部の洗浄液吐出口より大径に形成され、洗浄液吐出口及び各連通溝に連通するバッファ用連通孔を設けることにより、洗浄液吐出口から吐出（供給）される洗浄液を各連通溝に均等かつ円滑に流すことができるので、常に清浄な洗浄液を供給することができる（請求項２）。
【００１８】
（２）請求項３記載の発明によれば、洗浄部材によって除去されたパーティクル及び洗浄に供された洗浄液を洗浄部材の回転に伴って速やかに排出することができるので、上記（１）に加えて更に洗浄効率の向上を図ることができる。
【００１９】
（３）請求項４記載の発明によれば、洗浄部材によって除去されたパーティクル及び洗浄に供された洗浄液を誘導溝により連通溝及び排出孔に積極的に誘導して排出することができるので、上記（１），（２）に加えて更に洗浄効率の向上を図ることができる。
【００２０】
（４）請求項５記載の発明によれば、各排出孔に連通する排液管に吸引手段を接続することにより、洗浄部材によって除去されたパーティクル及び洗浄に供した洗浄液を効率良く排出することができるので、上記（１）〜（３）に加えて更にミストの発生を抑制し、基板への再付着の防止することができる。また、吸引手段により積極的に排出することにより、洗浄部材の回転数の調整及び洗浄液の供給量の調整が可能となるので、最適な状態で洗浄処理を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に、この発明の最良の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。ここでは、この発明に係る基板洗浄装置を半導体ウエハのレジスト塗布・現像処理システムの出口付近に設置し、レジスト膜の形成されたウエハの裏面を洗浄してから後続の露光装置へ向けて送り出す場合について説明する。
【００２２】
図１は、レジスト塗布・現像処理システムの概略平面図、図２は、レジスト塗布・現像処理システムの概略斜視図、図３は、レジスト塗布・現像処理システムの概略縦断面図である。
【００２３】
レジスト塗布・現像処理システムにはキャリアブロックＳ１が設けられており、その載置台１０１上に載置された密閉型のキャリア１００から受け渡しアームＣがウエハＷを取り出して処理ブロックＳ２に受け渡し、処理ブロックＳ２から受け渡しアームＣが処理済みのウエハＷを受け取ってキャリア１００に戻すように構成されている。
【００２４】
この発明に係る基板洗浄装置１（以下に洗浄装置１という）は、処理ブロックＳ２から露光装置Ｓ４へとウエハＷを受け渡す際、すなわち、図１に示すようにインターフェイスブロックＳ３の入口部にて処理対象となるウエハＷの裏面洗浄を行うように構成されている。
【００２５】
処理ブロックＳ２は、図２に示すように、この例では現像処理を行うための第１のブロック（ＤＥＶ層）Ｂ１、レジスト膜の下層側に形成される反射防止膜の形成処理を行うための第２のブロック（ＢＣＴ層）Ｂ２、レジスト膜の塗布を行うための第３のブロック（ＣＯＴ層）Ｂ３、レジスト膜の上層側に形成される反射防止膜の形成を行うための第４のブロック（ＴＣＴ層）Ｂ４を、下から順に積層して構成されている。
【００２６】
第２のブロック（ＢＣＴ層）Ｂ２と第４のブロック（ＴＣＴ層）Ｂ４とは、各々反射防止膜を形成するための薬液をスピンコーティングにより塗布する塗布ユニットと、この塗布ユニットにて行われる処理の前処理及び後処理を行うための加熱・冷却系の処理ユニット群と、前記塗布ユニットと処理ユニット群との間に設けられ、これらの間でウエハＷの受け渡しを行う搬送アームＡ２，Ａ４と、で構成されている。第３のブロック（ＣＯＴ層）Ｂ３についても処理液がレジスト液であることを除けば同様の構成である。
【００２７】
一方、第１のブロック（ＤＥＶ層）Ｂ１については図３に示すように一つのＤＥＶ層Ｂ１内に現像ユニット１１０が２段に積層されている。そして、ＤＥＶ層Ｂ１内には、これら２段の現像ユニット１１０にウエハＷを搬送するための搬送アームＡ１が設けられている。つまり、２段の現像ユニットに対して搬送アームＡ１が共通化された構成となっている。
【００２８】
更に、処理ブロックＳ２には、図１及び図３に示すように、棚ユニットＵ５が設けられ、キャリアブロックＳ１からのウエハＷは棚ユニットＵ５の一つの受け渡しユニット、例えば第２のブロック（ＢＣＴ層）Ｂ２の対応する受け渡しユニットＣＰＬ２に、棚ユニットＵ５の近傍に設けられた昇降自在な第１の受け渡しアームＤ１によって順次搬送される。次いで、ウエハＷは第２のブロック（ＢＣＴ層）Ｂ２内の搬送アームＡ２により、この受け渡しユニットＣＰＬ２から各ユニット（反射防止膜ユニット及び加熱・冷却系の処理ユニット群）に搬送され、これらユニットにて反射防止膜が形成される。
【００２９】
その後、ウエハＷは棚ユニットＵ５の受け渡しユニットＢＦ２、棚ユニットＵ５の近傍に設けられた昇降自在な第１の受け渡しアームＤ１、棚ユニットＵ５の受け渡しユニットＣＰＬ３及び搬送アームＡ３を介して第３のブロック（ＣＯＴ層）Ｂ３に搬入され、レジスト膜が形成される。更に、ウエハＷは、搬送アームＡ３→棚ユニットＵ５の受け渡しユニットＢＦ３に受け渡される。なお、レジスト膜が形成されたウエハＷは、第４のブロック（ＴＣＴ層）Ｂ４にて更に反射防止膜が形成される場合もある。この場合は、ウエハＷは受け渡しユニットＣＰＬ４を介して搬送アームＡ４に受け渡され、反射防止膜の形成された後、搬送アームＡ４により受け渡しユニットＴＲＳ４に受け渡される。
【００３０】
一方、ＤＥＶ層Ｂ１内の上部には、棚ユニットＵ５に設けられた受け渡しユニットＣＰＬ１１から棚ユニットＵ６に設けられた受け渡しユニットＣＰＬ１２にウエハＷを直接搬送するための専用の搬送手段であるシャトルアームＥが設けられている。レジスト膜や更に反射防止膜の形成されたウエハＷは、受け渡しアームＤ１を介して受け渡しユニットＢＦ３，ＴＲＳ４から受け取り受け渡しユニットＣＰＬ１１に受け渡され、ここからシャトルアームＥにより棚ユニットＵ６の受け渡しユニットＣＰＬ１２に直接搬送される。ここで、図１に示すように棚ユニットＵ６と洗浄装置１との間に設置された搬送手段である受け渡しアームＤ２は、回転，進退及び昇降自在に構成され、洗浄前後のウエハＷを夫々専門に搬送する例えば２つのアームを備えている。ウエハＷは、受け渡しアームＤ２の洗浄前専用のアームによって受け渡しユニットＴＲＳ１２から取り出され、この発明に係る洗浄装置１内に搬入されて裏面洗浄を受ける。洗浄を終えたウエハＷは受け渡しアームＤ２の洗浄後専用のアームで受け渡しユニットＴＲＳ１３に載置された後、インターフェイスブロックＳ３に取り込まれることになる。なお、図３中のＣＰＬが付されている受け渡しユニットは温調用の冷却ユニットを兼ねており、ＢＦが付されている受け渡しユニットは複数枚のウエハＷを載置可能なバッファユニットを兼ねている。
【００３１】
次いで、インターフェイスアームＢにより露光装置Ｓ４に搬送され、ここで所定の露光処理が行われた後、棚ユニットＵ６の受け渡しユニットＴＲＳ６に載置されて処理ブロックＳ２に戻される。次いで、ウエハＷは、第１のブロック（ＤＥＶ層）Ｂ１にて現像処理が行われ、搬送アームＡ１により棚ユニットＵ５の受け渡しユニットＴＲＳに受け渡される。その後、第１の受け渡しアームＤ１により棚ユニットＵ５における受け渡しアームＣのアクセス範囲の受け渡しユニットに搬送され、受け渡しアームＣ介してキャリアに戻される。なお図１においてＵ１〜Ｕ４は各々加熱部と冷却部とを積層した熱系ユニット群である。
【００３２】
次に、この発明に係る洗浄装置１について、図４ないし図１８を参照して詳細に説明する。
【００３３】
＜第１実施形態＞
図４は、洗浄装置１の斜視図（ａ）及び（ａ）のＩ部拡大斜視図（ｂ）、図５は、洗浄装置１の平面図、図６は、洗浄装置１の縦断面図である。
【００３４】
洗浄装置１は、レジスト塗布・現像処理システム内の上記第２の受け渡しアームＤ２から受け取ったウエハＷを略水平に吸着保持する第１の基板保持手段としての吸着パッド１０と、この吸着パッド１０からウエハＷを受け取って同じく略水平に吸着保持する第２の基板保持手段としての役割を果たすスピンチャック２０と、ウエハＷの裏面を洗浄する洗浄部材３０と、を上面の開口したボックス状のアンダーカップ４０に取り付けた構造となっている。
【００３５】
吸着パッド１０は、図４に示すように、洗浄装置１内に２つ備えられており、各々の吸着パッド１０は例えば細長いブロックから構成されている。２つの吸着パッド１０は、ウエハＷの裏面の周縁部近傍部（第１の領域）を略平行に支えて保持できるように配置されている。吸着パッド１０は、図示しない吸引管と接続されており、図５に示した吸着孔１１を介してウエハＷを吸着しながら保持する真空チャックとしての機能を備えている。図４に示すように、それぞれの吸着パッド１０は細長い棒状のパッド支持部１２の略中央部に取り付けられており、これら２本のパッド支持部１２の両端部が夫々２本の桁部１３に取り付けられることによってパッド支持部１２と桁部１３とからなる井桁１４が構成されている。
【００３６】
２本の桁部１３の両端は、アンダーカップ４０の対向する２側壁（図１に向かって手前側と奥側との側壁）の外側にこれらの側壁に沿って張設された２本のタイミングベルト１５に夫々固定されている。夫々のタイミングベルト１５は、２個１組からなるプーリ１６に巻き掛けられており、各プーリ１６は上述の２側壁と各々平行に設置された２枚の側板１７に取り付けられている。プーリ１６の一つは移動手段をなす移動機構１９に連結されており、プーリ１６やタイミングベルト１５を介して桁部１３を動かして、井桁１４全体を図４，図５に示したＸ方向に自在に移動させることができるように構成されている。
【００３７】
また、図４に示すように夫々の側板１７は、その底面を昇降部１８ａと、昇降部１８ａを昇降するシリンダ部１８ｂとからなる２組の昇降機構１８によって支えられ、洗浄装置１の図示しない筐体床面に固定されている。これらの昇降機構１８の１つには図示しない駆動機構が設けられており、昇降部１８ａをシリンダ部１８ｂ内で昇降させることにより、井桁１４全体を図中のＺ方向に昇降させることができるように構成されている。
【００３８】
また、井桁１４上には、洗浄液の飛散を抑えるためのドーナツ状のアッパーカップ４１が跨設されている。アッパーカップ４１の上面には、ウエハＷより大口径の開口部４２を設けてあり、この開口部４２を介して搬送手段と吸着パッド１０等との間でのウエハＷの受け渡しを行うことができるようになっている。なお、井桁１４上に跨設されたアッパーカップ４１は、図６に示すように、井桁１４の動きに伴ってＸ方向とＺ方向とに移動するように構成されている。
【００３９】
上記スピンチャック２０は、ウエハＷの裏面中央部（第２の領域）を下方から支持する円板である。スピンチャック２０は略平行に配置された２つの吸着パッド１０の中間に設置されており、夫々の基板保持手段（吸着パッド１０、スピンチャック２０）により支えられているウエハＷ裏面の第１の領域と第２の領域とは重ならないようになっている。図６に示すように、スピンチャック２０は軸部２１を介して駆動機構例えばスピンチャックモータ２２に連結されており、スピンチャック２０はこのスピンチャックモータ２２によって回転及び昇降自在に構成されている。また、吸着パッド１０と同様にスピンチャック２０も図示しない吸引管と接続されており、図５に示した吸着孔１１を介してウエハＷを吸着しながら保持する真空チャックとしての機能を備えている。
【００４０】
スピンチャック２０の側方には、昇降機構２３に連結された支持ピン２４がウエハＷの裏面を支持して昇降可能なように設けられており、外部の搬送手段との協働作用によって搬送手段から吸着パッド１０へ、またスピンチャック２０から搬送手段へとウエハＷを受け渡しできる。
【００４１】
更に、図４に示すように、スピンチャック２０や支持ピン２４の周囲には、これらの機器を取り囲む囲み部材をなすエアナイフ２５が設置されている。エアナイフ２５は、円筒（囲み部材）の上端に周方向に沿って気体の噴射口２６が形成されており、この噴射口２６からウエハＷ裏面へ向けて例えば圧縮エア等の気体を吹き出すことにより洗浄液を円筒の外側へ吹き飛ばして、スピンチャック２０へとウエハＷが受け渡される際に、スピンチャック２０の表面とこのスピンチャック２０で支えられる基板の裏面（第２の領域）とを互いに乾燥した状態で接触させるようにする乾燥手段としての役割を果たす。図１７に示すように、エアナイフ２５は例えば二重円筒より構成され、図示しない供給部から供給された気体をこの二重円筒間の中空部を介して噴射口２６に供給できるようになっている。
【００４２】
次に、ウエハＷの裏面洗浄を行う洗浄部材３０について、図７ないし図１２を参照して説明する。洗浄部材３０は例えばＰＶＡ（ポリビニルアルコール）製スポンジにて形成される円板状の洗浄基部３１と、洗浄基部３１の下面に接合される例えばプラスチック製の円板状のベース部３２とで形成されており、ベース部３２及び洗浄基部３１の中心部に、洗浄液供給源５０に接続する洗浄液吐出口３３（以下に吐出口３３という）を設が設けられている。
【００４３】
この場合、洗浄基部３１の吐出口は、ベース部３２の吐出口３３より大径に形成されている。また、洗浄基部３１の外周部に、基端が連通孔３４に連通すると共に、先端が洗浄部材３０の外周縁部手前まで延びる複数（図面では４個の場合を示す）の連通溝３５が設けられている。
【００４４】
また、ベース部３２における連通溝３５が位置する部位に、各連通溝３５と夫々連通する複数（４個）の長孔状の排出孔３６が設けられている。また、ベース部３２の中心部下面には、吐出口３３に連通すると共に、洗浄液供給管５１を介して洗浄液供給源５０に接続する取付部３７が設けられている。なお、取付部３７の外周には雄ねじ３７ａが刻設されており、カプラ３７ｂを介して連通路３８ａを有する支持軸３８が取付部３７に連結されている。また、支持軸３８の下端は回転機構であるサーボモータ３９に連結されており、サーボモータ３９の駆動によって洗浄部材３０が鉛直軸回りに回転可能に構成されている。
【００４５】
また洗浄部材３０は、これを支える支持部材６０の先端に取り付けられており、支持部材６０はウエハＷや桁部１３と干渉しないように、クランク状に屈曲した形状となっている。この支持部材６０の基端は、図４においてスピンチャック２０の設置されている方向から洗浄部材３０を見て奥側の側壁に沿って張設されたタイミングベルト６１に固定されている。タイミングベルト６１は２つのプーリ６２に巻き掛けられており、これらのプーリ６２は上述の奥側の側壁外面に取り付けられている。プーリ６２の一方は移動機構６３に連結されており、タイミングベルト６１や支持部材６０を介して洗浄部材３０を図４，図５に示したＹ方向に自在に移動させることができる。
【００４６】
なお、洗浄液供給管５１には洗浄液供給源５０側から洗浄部材３０側に向かって開閉弁５２と流量調整弁５３が介設されている。流量調整弁５３とサーボモータ３９は図示しない制御手段であるコントローラに電気手に接続されており、コントローラからの制御信号に基づいて洗浄液の流量及び洗浄部材３０の回転数が制御されるようになっている。
【００４７】
上記のように構成される洗浄部材３０は、その上端の洗浄面をウエハＷの下面に近接した状態でサーボモータ３９の駆動によって鉛直軸回りに回転すると同時に、洗浄液供給源５０から供給される洗浄液を吐出口３３から吐出（供給）し、スピンチャック２０の駆動によって水平回転するウエハＷとの間に洗浄液の液膜を形成した状態で摺動させることにより、ウエハＷ下面のパーティクルを除去できる。このとき、図１６に示すように、ウエハＷの下面（被洗浄面）と洗浄部材３０の上面（洗浄面）との間に形成された液膜Ｆのうち、洗浄に供された洗浄液は連通溝３５を介して下方に開口する排出孔３６から下方に排出される。したがって、洗浄に供された洗浄液はアッパーカップ４１に当って飛散してミストが生じるのを抑制することができる。
【００４８】
なお、図１０に示すように、連通溝３５及び排出孔３６のうちの少なくとも連通溝３５に、洗浄部材３０の回転方向に沿って洗浄表面側から洗浄裏面側に向かう傾斜面３５ａを設ける構造としてもよい。具体的には、図１０（ａ）に示すように、連通溝３５及び排出孔３６に、洗浄部材３０の回転方向Ｒに沿って洗浄表面側から洗浄裏面側に向かう傾斜面３５ａを設けるか、あるいは、図１０（ｂ）に示すように、連通溝３５に、洗浄部材３０の回転方向Ｒに沿って洗浄表面側から洗浄裏面側に向かう傾斜面３５ａを設け、排出孔３６を傾斜状の連通溝３５の下端開口部３５ｂに連通する垂直状に形成してもよい。
【００４９】
上記のように、連通溝３５及び排出孔３６のうちの少なくとも連通溝３５に、洗浄部材３０の回転方向に沿って洗浄表面側から洗浄裏面側に向かう傾斜面３５ａを設けることにより、洗浄部材３０によって除去されたパーティクル及び洗浄に供された洗浄液を洗浄部材３０の回転に伴って速やかに排出することができる。
【００５０】
また、図１１及び図１２に示すように、洗浄部材３０の洗浄基部３１の洗浄表面の同心円上に、隣接する連通溝３５に連通する誘導溝３５ｃを設ける構造としてもよい。図面では誘導溝３５ｃが２本設けられているが、１本あるいは３本以上であってもよい。
【００５１】
このように構成することにより、洗浄部材３０によって除去されたパーティクル及び洗浄に供された洗浄液を誘導溝３５ｃにより連通溝３５及び排出孔３６に積極的に誘導して排出することができる。
【００５２】
この他、図６に示すように、アンダーカップ４０の底部には、アンダーカップ４０内に溜まった洗浄液を排出するためのドレイン管４３と、洗浄装置１内の気流を排気するための２つの排気管４４とが設けられている。排気管４４はアンダーカップ４０底部に溜まった洗浄液が排気管４４へ流れ込むのを防ぐため、アンダーカップ４０の底面から上方へと延伸されていると共に、上方から滴り落ちてきた洗浄液が排気管４４に直接入らないように、エアナイフ２５の周囲に取り付けられたリング状のカバーをなすインナーカップ４５によって覆われている。
【００５３】
なお、アッパーカップ４１の開口部４２の上方には、ウエハＷの洗浄終了後にウエハＷ外周縁近傍に上方から圧縮エア等を吹き付けて残存する洗浄液の乾燥を補助するためのブローノズル４６が配設されている。このブローノズル４６は、図示しない昇降機構を備え、ウエハＷの搬入出時には搬送中のウエハＷや搬送手段と干渉しないように上方へ退避するようになっている。また、アッパーカップ４１の内方側には、洗浄部材３０からの洗浄液の供給と共に洗浄液をウエハＷ裏面に供給するための洗浄液ノズル４７が設けられている。
【００５４】
また、各タイミングベルト１５，６１の張設されていないアンダーカップ４０側壁には、ＵＶランプ４８を納めたランプボックス４９が取り付けられている。処理対象のウエハＷは、左Ｘ方向より洗浄装置１内に搬入出され、その際ＵＶランプ４８の上方を通過するように構成されている。ＵＶランプ４８は、洗浄を終えて搬出されるウエハＷの裏面に紫外光を照射して、ウエハＷ裏面に残存しているパーティクルを収縮させる役割を果たす。
【００５５】
また、図５に示すように各移動機構１９，６３や、ＵＶランプ４８、排気管４４に設けられた図示しない圧力調整部等は、塗布、現像装置全体の動作を制御する制御手段であるコントローラ７０により制御されるようになっている。コントローラ７０は、例えば図示しないプログラム格納部を有するコンピュータからなり、プログラム格納部には外部の搬送装置から受け取ったウエハＷを吸着パッド１０とスピンチャック２０との間で受け渡したり、ブラシ５により洗浄したりする動作等についてのステップ（命令）群を備えたコンピュータプログラムが格納されている。そして、当該コンピュータプログラムがコントローラ７０に読み出されることにより、コントローラ７０は洗浄装置１の動作を制御する。なお、このコンピュータプログラムは、例えばハードディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスク、メモリーカード等の記憶手段に収納された状態でプログラム格納部に格納される。
【００５６】
以上に説明した構成に基づいて、ウエハＷの裏面を洗浄する動作について図１４〜図１８を参照しながら説明する。図１４及び図１５は、ウエハＷの裏面洗浄に係わる洗浄装置１の各動作を説明するための概略縦断面図である。図１６は、洗浄部材３０の洗浄状態を示す概略断面図、図１７は、洗浄時のウエハＷ下面の状態を示す概略断面図である。また図１８は、吸着パッド１０又はスピンチャック２０に保持されている夫々の状態において、ウエハＷの洗浄される領域を模式的に示した概略平面図である。なお、これらの図においては、図示の便宜上ＵＶランプ４８やブローノズル４６等の記載を必要に応じて適宜省略している。
【００５７】
図１４（ａ）に示すように、例えば馬蹄形状の搬送手段（第２の受け渡しアームＤ２）は処理対象ウエハＷを洗浄装置１内に搬入してアッパーカップ４１の開口部４２上方で停止し、支持ピン２４はスピンチャック２０の下方から上昇して搬送手段の下方にて待機する。搬送手段は支持ピン２４の上方から下降してウエハＷを支持ピン２４へと引き渡し、洗浄装置１の外へと退出する。このとき、吸着パッド１０はウエハＷを保持する面が洗浄部材３０の上面よりも高くなるような位置で待機し、スピンチャック２０は洗浄部材３０の上面よりも低い位置まで退避している。このような位置関係により、支持ピン２４が下降すると、ウエハＷは先ず吸着パッド１０に受け渡される（図１４（ｂ））。
【００５８】
この後吸着パッド１０はウエハＷを吸着保持し、ウエハＷを保持したまま右方向へ移動する。そして、ウエハＷを予め決められた位置（例えばエアナイフ２５の左端がウエハＷの左端と略一致するような位置）まで搬送した後、吸着パッド１０は下降してウエハＷの裏面を洗浄部材３０の上面に押し当てる（図１４（ｃ））。
【００５９】
次いで、エアナイフ２５を作動させてスピンチャック２０の表面に洗浄液が廻り込んで付着するのを防止した後、ウエハＷの下面に近接する洗浄部材３０を回転すると共に、洗浄部材３０の吐出口３３より洗浄液を供給してウエハＷの裏面洗浄を開始する。裏面洗浄は、吸着パッド１０によるウエハＷの移動と洗浄部材３０の移動との組み合わせにより進行する。具体的には、例えば図１８（ａ）に示すように洗浄部材３０は図中のＹ方向を往復し、洗浄部材３０の移動方向が切り替わる際に洗浄部材３０の直径よりも短い距離だけ吸着パッド１０を左Ｘ方向へ移動する。これにより、洗浄部材３０は矢印で示したような軌道を描いてウエハＷ裏面を移動し、同図中に左上斜線で塗りつぶした領域Ｔ１を満遍なく洗浄することができる。
【００６０】
ここで洗浄の行われている期間中、ウエハＷの裏面全体は図１６及び図１７に示すように洗浄液の液膜Ｆに覆われており、洗浄部材３０で除去されたパーティクルは、洗浄に供された洗浄液と共に洗浄部材３０の連通溝３５及び排出孔３６を介して下方のアンダーカップ４０へ流れる。したがって、図１６に示すように、洗浄部材３０によって除去されたパーティクルを含む洗浄液はアッパーカップ４１の内壁に当たって飛散してミストを発生するのを抑制することができる。その他の洗浄部材３０で除去されたパーティクルは、ウエハＷ裏面から流れ落ちる洗浄液と共にアンダーカップ４０へ洗い流される。また、エアナイフ２５の噴射口２６からはウエハＷ裏面へ向けて気体が噴出され、洗浄液がエアナイフ２５の外側へ向けて吹き飛ばされることにより、エアナイフ２５と対向するウエハＷ裏面は乾燥した状態が保たれている（図１７参照）。このような構成により、ウエハＷ裏面を覆う洗浄液がエアナイフ２５内側にまで回り込んでしまうのを防止することができる。この結果、スピンチャック２０の表面は常に乾燥状態に維持され、処理された洗浄液による汚染やウォーターマークの形成を防止すること可能となる。
【００６１】
上述の領域Ｔ１の洗浄を終えたら、吸着パッド１０を移動させてスピンチャック２０の上方にウエハＷ中央部を位置させ（図１５（ａ））、次に吸着パッド１０からスピンチャック２０へのウエハＷの受け渡しを行う。ウエハＷの受け渡しは、例えばエアナイフ２５を作動させたまま洗浄部材３０の移動や回転、洗浄液の供給を停止し、吸着パッド１０によるウエハＷの吸着を解除する一方で、退避しているスピンチャック２０を上昇させてウエハＷの裏面を支え、次に吸着パッド１０を下方へ退避させることにより行われる。
【００６２】
ウエハＷを受け渡されたスピンチャック２０は、吸着パッド１０と略同じ高さでウエハＷを吸着保持するので、洗浄部材３０はウエハＷ下面（被洗浄面）に近接した状態となる。そこで再び洗浄部材３０を回転させ、洗浄液を供給することにより裏面洗浄が再開される（図１５（ｂ））。この際、裏面洗浄はスピンチャック２０の回転と洗浄部材３０の移動との組み合わせにより進行する。具体的には、例えば図１８（ｂ）に示すように、先ずウエハＷの最外周を洗浄できるような位置まで洗浄部材３０を移動させてからウエハＷをゆっくりと回転させ、ウエハＷが一回転したら先の動作で洗浄された環状の領域よりも洗浄部材３０の直径分だけ内周面を洗浄できる位置まで洗浄部材３０を移動させてから同様の動作を繰り返す。このような動作により、同心円状の軌道を描きながらウエハＷ裏面を移動し、同図中に右上斜線で塗りつぶした領域Ｔ２を満遍なく洗浄することができる。
【００６３】
ここで、領域Ｔ１と領域Ｔ２とを合わせた領域は、図１８（ｂ）に示すようにウエハＷ裏面全体を包含しており、洗浄されないデッドスペースを生じないように各機器のサイズや移動範囲が調整されている。また、ウエハＷをスピンチャック２０で保持して洗浄を行っている期間中は、洗浄部材３０からの洗浄液の供給だけでなく、図１５（ｂ）においてエアナイフ２５の左側方に設置されている洗浄ノズル４７からも洗浄液を供給している。このように洗浄ノズル４７からも洗浄液を供給する理由は、ウエハＷ表面に濡れている領域と乾燥している領域とが混在していると洗浄液を乾燥させた際にウォーターマークを生じる原因となるので、洗浄液を満遍なく行き渡らせてウォーターマークの発生を抑制するためである。
【００６４】
こうしてウエハＷ裏面全体の洗浄を完了すると、洗浄部材３０の回転や移動、洗浄液の供給、スピンチャック２０の回転を停止して、洗浄液の振り切り乾燥の動作に移る。振り切り乾燥は、スピンチャック２０を高速で回転させてウエハＷ裏面に付着している洗浄液を振り切ることにより行われる。既述のように満遍なく濡らされたウエハＷを一気に振り切って乾燥させることにより、ウォーターマークの発生が抑制される。このとき、上方に退避していたブローノズル４６を下降させ、同時に洗浄部材３０横のブローノズル４６をウエハＷ周縁部に位置させるように支持部材６０を移動させて、ウエハＷ周縁部の上面と下面とから気体を吹き付けることにより、振り切り乾燥を促進される。なお、スピンチャック２０に保持される第２の領域については振り切り乾燥を行うことができないが、エアナイフ２５によって乾燥された状態でスピンチャック２０と接触するようになっているのでウォーターマークの発生することは殆どない。
【００６５】
以上に説明した動作によりウエハＷ裏面全体の洗浄と乾燥とを終えたら、搬入時とは逆の動作でウエハＷを搬送手段へ引き渡して搬出する。このとき図４〜図６に示したＵＶランプ４８を点灯して馬蹄形状に搬送手段の下方からウエハＷ裏面へ向けて紫外線を照射して、万一パーティクルが付着している場合であっても、例えば有機物は紫外線の照射により分解されるので、このようなタイプのパーティクルを収縮させて、デフォーカス等の影響を小さくすることができる。
【００６６】
ウエハＷの搬出動作と並行して、吸着パッド１０やスピンチャック２０は図１４（ａ）に示した位置まで移動して次のウエハＷの搬入を待つ。そして図１４〜図１８を参照して説明した動作を繰り返し、複数のウエハＷを順次洗浄する。
【００６７】
＜第２実施形態＞
図１９は、この発明に係る洗浄装置の第２実施形態を示す概略断面図である。
【００６８】
第２実施形態は、洗浄部材３０によって除去されたパーティクル及び洗浄に供された洗浄液を積極的に排出するようにした場合である。すなわち、図１９に示すように、洗浄部材３０に設けられた各排出孔３６に排液管８１を連通（接続）し、この排液管８１に吸引手段である吸引ポンプ８０を接続して、洗浄部材３０によって除去されたパーティクル及び洗浄に供された洗浄液を積極的に排出するようにした場合である。この場合、吸引ポンプ８０と洗浄部材３０の回転機構すなわちサーボモータ３９及び洗浄液供給管５１に介設される流量調整弁５３は、制御手段であるコントローラ７０に電気的に接続されており、コントローラ７０からの制御信号に基づいて制御されるように構成されている。なお、第２実施形態において、その他の部分は第１実施形態と同じであるので、同一部分には同一符号を付して説明は省略する。
【００６９】
上記のように構成される第２実施形態の洗浄装置１によれば、洗浄により除去されたパーティクル及び洗浄に供した洗浄液を効率良く排出することができる。また、吸引ポンプ８０の吸引作用によって積極的に排出することができるので、洗浄部材３０の回転数の調整及び洗浄液の供給量の調整が可能となり、最適な状態で洗浄処理を行うことが可能となる。
【００７０】
なお、第２実施形態の洗浄装置１を用いることにより、ウエハＷの下面の洗浄以外にウエハＷの上面の洗浄処理にも適用可能となる。
【００７１】
＜その他の実施形態＞
なお、図１〜図３に示したレジスト塗布・現像処理システムでは実施の形態に係わる洗浄装置１をインターフェイスブロックＳ３の入口部に設けた例を示したが、洗浄装置１を設置する位置はこの例に限定されるものではない。例えばインターフェイスブロックＳ３内に当該洗浄装置１を設置してもよいし、処理ブロックＳ２の入口部、例えば棚ユニットＵ５に設置してレジスト膜の形成される前のウエハＷを裏面洗浄するように構成してもよいし、キャリアブロックＳ１内に設けてもよい。
【００７２】
更に、本実施の形態に係わる洗浄装置１を適用可能な装置は、レジスト塗布・現像処理システムに限定されない。例えばイオン注入後のアニール行程を行う熱処理装置にも本洗浄装置１は適用することができる。ウエハＷの裏面にパーティクルが付着したままアニール行程を行うと、この行程中にパーティクルがウエハ裏面から入り込み、このパーティクルと表面のトランジスタとの間に電流路が形成されてしまうこともある。このため、この行程の前にウエハＷを裏面洗浄することにより製品の歩溜まりを向上させることができる。
【００７３】
なお、上記実施形態では、この発明に係る洗浄装置を半導体ウエハのレジスト塗布・現像処理システムに適用する場合について説明したが、半導体ウエハ以外の被処理基板、例えばＦＰＤ（フラットパネルディスプレー）基板，マスク基板等にも適用できる。
【実施例】
【００７４】
次に、この発明に係る洗浄装置における洗浄部材３０と従来の洗浄部材の洗浄効率を調べるために行った評価実験について説明する。
【００７５】
＜評価条件＞
・試料：比較例｛中央部に洗浄液吐出口を有する洗浄部材｝
実施例｛第１実施形態に係る洗浄部材３０｝
・押し当て力：０．８Ｎ
・洗浄部材の回転数：５００ｒｐｍ
・洗浄部材リンス：０．０Ｌ／ｍｉｎ．
・バス（Bath）ＤＩＷ流量：０．２Ｌ／ｍｉｎ．
・試料基板：ＰＳＬ（Polystyrene Latex）付着のウエハ
（親水性：０．３０９μｍ  １５０００個程度付着）
・計測機：ＳＰ１（♯１  ２Ｆ）＝ＳｕｒｆｓｃａｎＳｐ１ＴＢ１（ＢＺ−０２００，
ＢＺ−０１０４）｛ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ  Ｌｔｄ．製商品名｝
・検査条件：検査粒径０．１０μｍ，０．１６μｍ，０．２０μｍ，１．０μｍ
・検査領域：φ６５−２９６ｍｍ
・実験機：ブラシ洗浄モジュール。
【００７６】
＜評価方法＞
まず、比較例と実施例の洗浄部材を洗浄バスで十分水に浸す。次に、洗浄部材圧がゼロになる位置を、洗浄部材押し込み量ゼロとし、押し込み量２．５ｍｍに合わせた後、ウエハ（試料基板）のイニシャルを計測機（ＳＰ１）で測定する。次に、パラメータを設定して、所定の時間バス洗浄機構で洗浄を行って実際の試料を処理し、処理後のパーティクル数を計測機（ＳＰ１）で測定する。
【００７７】
上記評価実験の結果、比較例では表１に示すような結果が得られ、実施例では表２に示すような結果が得られた。
【表１】
2010016098.tif 000003
【表２】
2010016098.tif 000004
【００７８】
上記評価実験の結果、この発明に係る洗浄装置における洗浄部材を用いた実施例によれば従来の洗浄部材（比較例）に比べてパーティクルの除去率を大幅に上回ることが判った。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】この発明に係る基板洗浄装置を適用したレジスト塗布・現像処理システムの一例を示す概略平面図である。
【図２】上記レジスト塗布・現像処理システムの概略斜視図である。
【図３】上記レジスト塗布・現像処理システムの概略縦断面図である。
【図４】この発明に係る基板洗浄装置の第１実施形態を示す斜視図（ａ）及び（ａ）のＩ部拡大斜視図（ｂ）である。
【図５】上記基板洗浄装置の平面図である。
【図６】上記基板洗浄装置の断面図である。
【図７】この発明における洗浄部材を示す断面斜視図である。
【図８】上記洗浄部材の平面図である。
【図９】図８のII−II線に沿う断面図である。
【図１０】この発明における連通溝と排出孔の別の変形例を示す断面図であって、図８のIII−III線に沿う断面図である。
【図１１】この発明における洗浄部材の別の形態を示す平面図である。
【図１２】図１１のIV−IV線に沿う断面図である。
【図１３】第１実施形態の基板洗浄装置におけるエアナイフを示す斜視図である。
【図１４】第１実施形態の基板洗浄装置の動作を説明するための第１の工程の概略断面図である。
【図１５】第１実施形態の基板洗浄装置の動作を説明するための第２の工程の概略断面図である。
【図１６】この発明における洗浄部材の洗浄状態を示す概略断面図である。
【図１７】洗浄時のウエハ下面の状態を示す概略断面図である。
【図１８】第１実施形態の基板洗浄装置の各動作において洗浄される領域を示す概略平面図である。
【図１９】この発明に係る基板洗浄装置の第２実施形態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００８０】
Ｗ  半導体ウエハ（被処理基板）
Ｆ  液膜
Ｒ  回転方向
１０  吸着パッド（保持手段）
２０  スピンチャック（保持手段）
２２  スピンチャックモータ
３０  洗浄部材
３１  洗浄基部
３２  ベース部
３３  吐出口（洗浄液吐出口）
３４  連通孔（洗浄液吐出口）
３５  連通溝
３５ａ  傾斜面
３５ｃ  誘導溝
３６  排出孔
５０  洗浄液供給源
５１  洗浄液供給管
５３  流量調整弁
７０  コントローラ（制御手段）
８０  吸引ポンプ（吸引手段）
８１  排液管
【図１】
2010016098.tif 000005
【図２】
2010016098.tif 000006
【図３】
2010016098.tif 000007
【図４】
2010016098.tif 000008
【図５】
2010016098.tif 000009
【図６】
2010016098.tif 000010
【図７】
2010016098.tif 000011
【図８】
2010016098.tif 000012
【図９】
2010016098.tif 000013
【図１０】
2010016098.tif 000014
【図１１】
2010016098.tif 000015
【図１２】
2010016098.tif 000016
【図１３】
2010016098.tif 000017
【図１４】
2010016098.tif 000018
【図１５】
2010016098.tif 000019
【図１６】
2010016098.tif 000020
【図１７】
2010016098.tif 000021
【図１８】
2010016098.tif 000022
【図１９】
2010016098.tif 000023