(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の中心を回転中心として前記基板を回転しながら、前記基板に対して物理的な洗浄を行う基板洗浄方法であって、
前記基板を回転しながら、前記基板に対して物理的な洗浄を行う洗浄部により前記基板の周縁領域を洗浄するときに、予め定められた目標パーティクル除去率を実現できる、前記周縁領域における、前記洗浄部の第１の移動速度と前記基板の第１の回転速度とを決定する予備工程と、
前記基板の前記周縁領域より中心側では、前記第１の移動速度よりも速い移動速度で移動することにより前記洗浄部の接触時間が前記周縁領域における接触時間と同等になるように、前記第１の移動速度を基準に前記洗浄部の移動速度を決定する移動速度決定工程と、
前記基板の前記周縁領域より中心側では、前記基板の前記第１の回転速度よりも速い回転速度で回転することにより前記洗浄部の摩擦力が前記周縁領域における摩擦力と同等になるように、前記第１の回転速度を基準に前記基板の回転速度を決定する回転速度決定工程と、
前記移動速度決定工程において決定した前記洗浄部の移動速度に従って前記基板の中心側から前記周縁領域まで前記洗浄部を移動させながら、前記回転速度決定工程で決定した前記基板の回転速度に従って前記基板回転速度を変化させ、前記洗浄部により前記基板を洗浄する洗浄工程と、を含む基板洗浄方法。
【請求項２】
前記予備工程は、前記基板の周縁領域を洗浄するときに、予め定められた目標パーティクル除去率を実現できる前記基板の回転速度を前記第１の回転速度として決定し、前記第１の回転速度で回転する前記基板の周縁領域を洗浄するときに、最も高いパーティクル除去率を実現できる前記洗浄部の移動速度を前記第１の移動速度として決定する、請求項１に記載の基板洗浄方法。
【請求項３】
前記移動速度決定工程において、前記基板の半径をＲとし、前記第１の移動速度をｖｐとし、前記洗浄部材の前記基板表面における前記基板の中心からの位置をｒとしたとき、前記洗浄部の移動速度ｖが
ｖ＝Ｒ×ｖｐ／ｒ
で表されるように決定される、請求項１又は２に記載の基板洗浄方法。
【請求項４】
前記回転速度決定工程において、前記基板の半径をＲとし、前記第１の回転速度をΩとし、前記洗浄部材の前記基板表面における前記基板の中心からの位置をｒとしたとき、前記基板回転速度ωが
ω＝Ｒ×Ω／ｒ
で表されるように決定される、請求項１から３のいずれか一項に記載の基板洗浄方法。
【請求項５】
前記第１の回転速度より速い回転速度が、前記基板洗浄方法を実施する洗浄装置における最大基板回転速度を限界とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の基板洗浄方法。
【請求項６】
前記第１の移動速度より速い移動速度が、前記基板洗浄方法を実施する洗浄装置における前記洗浄部の最大移動速度を限界とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の基板洗浄方法。
【請求項７】
前記洗浄部が、前記基板の表面に接触する接触部を有する、請求項１から６のいずれか一項に記載の基板洗浄方法。
【請求項８】
前記洗浄部が、前記基板の表面に向けて気体と液体とを含む流体を吐出する吐出部を有する、請求項１から６のいずれか一項に記載の基板洗浄方法。
【請求項９】
基板を保持して当該基板の中心を回転中心として該基板を回転する基板保持回転機構と、
前記基板保持回転機構により保持され回転される前記基板に対して物理的な洗浄を行う洗浄部と、
請求項１から８のいずれか一項に記載の基板洗浄方法に沿って前記基板保持回転機構及び前記洗浄部を動作させる制御部と
を備える基板洗浄装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の基板洗浄装置に基板洗浄方法を実施させるためのプログラムを記憶するコンピュータ可読記憶媒体であって、
前記プログラムは、請求項１から８のいずれか一項に記載の基板洗浄方法を実施させるようにステップ群が組まれている、コンピュータ可読記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハやフラットパネルディスプレイ用ガラス基板などの基板を洗浄する基板洗浄方法、基板洗浄装置、及びコンピュータ可読記憶媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスやフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）などの製造工程においては、半導体ウエハやＦＰＤ用ガラス基板などの基板に対し種々の処理が行われる。これらの処理には、基板を洗浄する洗浄処理があり、洗浄処理は、チャンバーの内部にて基板を水平に保持しながら回転させる基板保持回転機構と、ウエハ洗浄ブラシを基板の表面上で回転させながら移動させて基板の表面を洗浄する基板洗浄機構とを有する基板洗浄装置で行われる場合がある（たとえば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−４７７００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の基板洗浄装置では、具体的には、基板保持回転機構により基板を回転させながら、基板の表面に例えばウエハ洗浄ブラシを接触させて基板の表面を洗浄する。このように洗浄する場合には、一般に、ウエハの回転速度を遅くし、ウエハ洗浄ブラシの移動速度を遅くした方が、パーティクルの除去率が高くなる傾向がある。しかし、この場合には洗浄にかかる時間が長くなり、スループットの低下を招く。
【０００５】
また、回転する基板の周速度が基板の半径方向で異なるため、基板を一定速度で回転させ、ウエハ洗浄ブラシを一定速度で移動させた場合に、ウエハ洗浄ブラシと基板との相対速度もまた、基板の中心からの距離によって異なることとなる。このような状況においては、基板表面上に所望のパーティクル除去率を達成できない部分が生じる場合がある。この場合に、ウエハ洗浄ブラシを基板の中心から周縁部に向かって移動するに従って、基板の回転数を一定の割合で遅くすることにより、基板全体で所望のパーティクル除去率を達成することが試みられている（特許文献１）。  
本発明は、上記の事情に照らして為され、洗浄時間を低減しつつ基板表面全体で所望のパーティクル除去率を達成することが可能な基板洗浄方法、基板洗浄装置、及びコンピュータ可読記憶媒体を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様によれば、基板の中心を回転中心として前記基板を回転しながら、前記基板に対して物理的な洗浄を行う基板洗浄方法が提供される。この基板洗浄方法は、前記基板を回転しながら、前記基板に対して物理的な洗浄を行う洗浄部により前記基板の周縁領域を洗浄するときに予め定められた目標パーティクル除去率を実現できる、前記周縁領域における、前記洗浄部の第１の移動速度と前記基板の第１の回転速度とを決定する予備工程と、前記基板の前記周縁領域より中心側では、前記第１の移動速度よりも速い移動速度で移動することにより前記洗浄部の接触時間が前記周縁領域における接触時間と同等になるように、前記第１の移動速度を基準に前記洗浄部の移動速度を決定する移動速度決定工程と、前記基板の前記周縁領域より中心側では、前記基板の前記第１の回転速度よりも速い回転速度で回転することにより前記洗浄部の摩擦力が前記周縁領域における摩擦力と同等になるように、前記第１の回転速度を基準に前記基板の回転速度を決定する回転速度決定工程と、前記移動速度決定工程において決定した前記洗浄部の移動速度に従って前記基板の中心側から前記周縁領域まで前記洗浄部を移動させながら、前記回転速度決定工程で決定した前記基板の回転速度に従って前記基板回転速度を変化させ、前記洗浄部により前記基板を洗浄する洗浄工程と、を含む基板洗浄方法とを含む。
【０００７】
本発明の第２の態様によれば、基板を保持して当該基板の中心を回転中心として該基板を回転する基板保持回転機構と、前記基板保持回転機構により保持され回転される前記基板に対して物理的な洗浄を行う洗浄部と、第１の態様による基板洗浄方法に沿って前記基板保持回転機構及び前記洗浄部を動作させる制御部とを備える基板洗浄装置が提供される。
【０００８】
本発明の第３の態様によれば、第２の態様の基板洗浄装置に基板洗浄方法を実施させるためのプログラムを記憶するコンピュータ可読記憶媒体であって、前記プログラムは、第２の態様の基板洗浄方法を実施させるようにステップ群が組まれている、コンピュータ可読記憶媒体が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の実施形態によれば、洗浄時間を低減しつつ基板表面全体で所望のパーティクル除去率を達成することが可能な基板洗浄方法、基板洗浄装置、及びコンピュータ可読記憶媒体が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態による基板洗浄装置を示す概略上面図である。
【図２】本発明の実施形態による基板洗浄装置の基板洗浄ユニットを示す概略上面図である。
【図３】本発明の実施形態による基板洗浄装置の基板洗浄ユニットを示す概略側面図である。
【図４】図２及び図３の基板洗浄ユニットの二流体ノズルの構造を説明する説明図である。
【図５】本発明の実施形態による基板洗浄方法を説明するフローチャートである。
【図６】本発明の実施形態による基板洗浄方法を説明する説明図である。
【図７】本発明の実施形態による基板洗浄方法を説明する他の説明図である。
【図８】本発明の実施形態による基板洗浄方法の効果を確認するために行った実験の結果を示すグラフである。
【図９】本発明の実施形態による基板洗浄方法の効果を確認するために行った他の実験の結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明の限定的でない例示の実施形態について説明する。添付の全図面中、同一または対応する部材または部品については、同一または対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面は、部材もしくは部品間の相対比を示すことを目的とせず、したがって、具体的な寸法は、以下の限定的でない実施形態に照らし、当業者により決定されるべきものである。また、以下の説明において例示する数値は、本発明を限定するものではなく、発明の理解を促進するためのものである。
【００１２】
図１に示すように、基板洗浄装置１は、基板としての半導体ウエハＷ（以下、ウエハＷという）を搬入及び搬出するための基板搬入出部３と、基板搬入出部３の後部に配置され、ウエハＷを搬送するための基板搬送部４と、この基板搬送部４の後部に配置され、ウエハＷの洗浄や乾燥などの各種の処理を施すための基板処理部５とを有している。
【００１３】
基板処理部５には、ウエハＷの受け渡しを行うための基板受渡ユニットＴＲＳが基板搬送部４と接するように配置されるとともに、基板受渡ユニットＴＲＳの後方にウエハＷを基板処理部５の内部で搬送するための主搬送ユニット７が配置されている。また、基板処理部５には、主搬送ユニット７の左右側部にウエハＷを洗浄処理するための基板洗浄ユニット８と、ウエハＷを表裏反転させる反転機構８ａとが配置されている。
【００１４】
基板洗浄装置１では、たとえば、基板搬入出部３に載置された複数枚のウエハＷを積載したキャリア１７からウエハＷを一枚ずつ基板搬送部４の搬送アーム４ａを用いて取り出して基板受渡ユニットＴＲＳへ搬送し、主搬送ユニット７で基板受渡ユニットＴＲＳからウエハＷを反転機構８ａへ搬送する。反転機構８ａにおいて、ウエハＷの回路形成面が下方を向くようにウエハＷが表裏反転された後、ウエハＷは基板洗浄ユニット８へ搬送されてウエハＷの表面（回路形成面と反対側の面）が洗浄される。洗浄後、主搬送ユニット７でウエハＷを反転機構８ａへ搬送し、反転機構８ａにおいて、回路形成面が上方を向くようにウエハＷを表裏反転する。その後、主搬送ユニット７でウエハＷを基板受渡ユニットＴＲＳへ搬送し、基板搬送部４の搬送アーム４ａでウエハＷを基板受渡ユニットＴＲＳから基板搬入出部３のキャリア１７へと搬出する。
【００１５】
次に、基板洗浄装置１において、ウエハＷの表面の洗浄処理を行う、本発明の実施形態による基板洗浄ユニット８の具体的な構造について説明する。
【００１６】
基板洗浄ユニット８は、図２及び図３に示すように、筐体１８の内部にウエハＷを水平に保持しながら回転させる基板保持回転機構１９とウエハＷの表面を洗浄処理するための基板洗浄機構とを有している。
【００１７】
図２に示すように、筐体１８にはウエハＷの搬入出口１１が設けられている。搬入出口11には、開閉自在なシャッタ１２が設けられており、ウエハＷの搬入出時に開くようになっている。
【００１８】
図３に示すように、基板保持回転機構１９は、筐体１８の内部に配置されるモータ２１と、モータ２１の出力軸２２の先端部に水平に取付けられ得る円板状のターンテーブル２３と、ターンテーブル２３の上面外周部に設けられ、ウエハＷを保持する３個の保持体２４とを有している。この構成により、基板保持回転機構１９は、ターンテーブル２３の保持体２４でウエハＷを水平に保持し、モータ２１を駆動させることにより、ウエハＷを回転させることができる。
【００１９】
また、ターンテーブル２３の外方に円筒形状のアウターカップ２５が設けられ、アウターカップ２５の内側にインナーカップ２６が取付けられている。インナーカップ２６には昇降手段２７が接続され、昇降することができる。この構成により、ウエハＷを洗浄する時にインナーカップ２６を上昇させて、ウエハＷからの洗浄液が筐体１８内に飛散することを防ぎ、洗浄液をアウターカップ２５で回収し、図示しない排液部に排出させることができる。
【００２０】
基板洗浄機構は、ブラシ洗浄機構２０と２流体ノズル洗浄機構３４とを有している。ブラシ洗浄機構２０は、筐体１８の内部に移動可能に設けられる移動体２８Ａと、移動体２８Ａと共に移動するアーム２９Ａと、アーム２９Ａにブラシ回転軸３０を介して取り付けられる洗浄ブラシ３２Ａとを有している。
【００２１】
アーム２９Ａには、ターンテーブル２３に保持されたウエハＷに対して、アーム２９Ａを昇降させるアーム昇降駆動部１５Ａ、例えばシリンダが、連結部材を介して連結されている。アーム昇降駆動部１５Ａは、移動体２８Ａと連結されている。  
移動体２８Ａは、スキャン駆動部１６、例えばモータとボールネジなどにより移動可能に構成され、後述する制御部５０からの制御信号により動作する。これによりアーム２９Ａは、筐体１８内に略水平に設けられたスキャン駆動部１６に沿って移動し、アーム２９Ａの位置や移動速度が制御される。
【００２２】
アーム２９Ａには、洗浄ブラシ３２Ａを回転させるブラシ回転駆動部３１が設けられている。このブラシ回転駆動部３１は、例えばモータにより構成することができる。ブラシ回転駆動部３１にはブラシ回転軸３０が連結されており、ブラシ回転駆動部３１が駆動することにより洗浄ブラシ３２Ａが回転する。
【００２３】
洗浄ブラシ３２Ａは、ウエハＷの上方に設けられたアーム２９Ａに昇降自在に取り付けられている。すなわち、洗浄ブラシ３２Ａに連結されたブラシ回転軸３０は、ブラシ昇降駆動部３３を介してアーム２９Ａに取り付けられている。ブラシ昇降駆動部３３を駆動することにより、洗浄ブラシ３２Ａはアーム２９Ａに対して昇降し、ウエハＷに対する洗浄ブラシ３２Ａの押圧力が制御される。
【００２４】
洗浄ブラシ３２Ａの中心部には、貫通する通水孔が形成されている。この通水孔は、流量制御器ＦＣ１を有する配管Ｌにより洗浄液の供給源Ｓ１に連通している。そして、供給源Ｓ１から、流量制御器ＦＣ１により流量制御された洗浄液を供給すると、通水孔を通ってウエハＷの上面に洗浄液を供給することができる。洗浄ブラシ３２Ａは、例えばＰＶＡ（ポリビニルアルコール）やＰＰ（ポリプロピレン）などの樹脂により形成された略円形柱状のスポンジや、あるいはナイロンブラシにより構成されている。
【００２５】
ブラシ洗浄機構２０は、スキャン駆動部１６により、洗浄ブラシ３２Ａがホーム位置（図２に示されるようにアウターカップ２５の外側の位置）と、インナーカップ２６内に配置されるウエハＷの上方の位置との間で移動する。また、アーム昇降駆動部１５Ａが駆動することにより、洗浄ブラシ３２ＡはウエハＷに対して昇降する。ウエハＷを洗浄する際には、洗浄ブラシ３２ＡをウエハＷに対して下降させ、ウエハＷ表面に接触させる。そして、回転駆動部３１によって洗浄ブラシ３２Ａを回転させながら、移動体２８Ａを移動させることによってウエハＷの中央部上方から周縁部上方まで洗浄ブラシ３２Ａを移動させる。この時、洗浄ブラシ３２Ａの中心部から洗浄液をウエハＷに供給し、基板保持回転機構１９によって水平に回転するウエハＷの表面を洗浄ブラシ３２Ａで洗浄する。
【００２６】
図２及び図３に示すように、２流体ノズル洗浄機構３４は、筐体１８の内部において、ブラシ洗浄機構２０とカップ２５を挟んだ反対側の位置に設けられている。２流体ノズル洗浄機構３４は、移動体２８Ａと同様に構成される移動体２８Ｂと、移動体２８Ｂと共に移動するアーム２９Ｂと、アーム２９Ｂに取り付けられる二流体ノズル３２Ｂとを有している。移動体２８Ｂとアーム２９Ｂは、連結部材とアーム昇降駆動部１５Ｂを介して連結されている。二流体ノズル３２Ｂの先端には二流体を吐出する吐出口２９Ｎが形成されている。移動体２８Ｂは、スキャン駆動部１６により、二流体ノズル３２Ｂのホーム位置（図２に示されるようにアウターカップ２５の外側の位置）と、インナーカップ２６内に配置されるウエハＷの上方の位置との間で二流体ノズル３２Ｂを移動する。
【００２７】
図４（ａ）を参照すると、二流体ノズル３２Ｂの内部には、液体流路３２Ｌと気体流路３２Ｇとが形成されており、図４（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図である図４（ｂ）を参照すると、液体流路３２Ｌと気体流路３２Ｇとは、二流体ノズル３２Ｂの先端において、導管３２Ｃを介して連通している。また、気体流路３２Ｇと吐出口２９Ｎとが互いに連通している。また、図２に示すように、流体通路３２Ｌは、流量調整器ＦＣ２を介して液体供給源Ｓ２と連通し、液体供給源Ｓ２から所定の液体（例えば脱イオン水（ＤＩＷ））が液体供給路３２Ｌへ供給される。一方、気体流路３２Ｇは、流量調整器ＦＣ３を介して気体供給源ＧＳと連通し、気体供給源ＧＳから所定の清浄気体（例えば希ガスやチッ素ガスなどの不活性ガス、または清浄空気）が気体流路３２Ｇへ供給される。液体流路３２Ｌへ供給された液体は、導管３２Ｃを通して吐出口２９Ｎへ達すると、その上方の気体流路３２Ｇから供給される清浄気体と混合し、ミストとなって下方へ噴出される。このミストをウエハＷの表面に吹き付けることにより、ウエハＷの表面が洗浄される。
【００２８】
図１及び図２に示すように、基板洗浄装置１には制御部５０が接続されている。制御部５０は、例えばコンピュータから構成され、基板洗浄装置１の搬送アーム４ａや主搬送ユニット７、反転機構８ａ、及び基板処理ユニット８を含む各部材又は部品を制御する。また、制御部５０は、後述する基板洗浄方法における、洗浄ブラシ３２Ａの移動速度やウエハ回転速度を制御する。制御部５０は、ハードウエアとして例えば汎用コンピュータと、ソフトウエアとして当該コンピュータを動作させるためのプログラム（装置制御プログラムおよび処理レシピ等）とにより実現することができる。ソフトウエアは、コンピュータに固定的に設けられたハードディスクドライブ等の記憶媒体に格納されるか、あるいはCD−ROM、DVD、フラッシュメモリ等の着脱可能にコンピュータにセットされる記憶媒体に格納される。必要に応じて図示しないユーザーインターフェースからの指示等に基づいて所定の処理レシピを記憶媒体から呼び出して実行し、これによって制御部５０の制御の元で基板洗浄装置１の各機能部品が動作して所定の処理が行われる。
【００２９】
以下、図５から図７までを参照しながら、本発明の実施形態による基板洗浄法について説明する。なお、以下では、上述の基板処理ユニット８において洗浄ブラシ３２Ａを用いてウエハＷの回路形成面と反対側の面（以下、便宜上、表面という）を洗浄する場合を例にとる。
【００３０】
（予備工程）
まず、目標とするパーティクル除去率をウエハの周縁部において実現できるウエハ回転速度と、アーム２９Ａの移動速度とを例えばダミーウエハを用いた実験によって決定する。ウエハの周縁部は、同じウエハ回転速度、同じアームの移動速度で処理した場合、中心部に比べてウエハの周速度が大きいため、ウエハの上面をブラシがすべるようになり、洗浄力が低下して洗浄が困難になる傾向がある。そのため、ウエハの周縁部で目標とするパーティクル除去率を達成する条件で基板全体を洗浄すれば、基板全体において目標とするパーティクル除去率を達成できると考えられる。ダミーウエハは、例えば、ベアウエハ（再生ウエハ）上に所定の微粒子（パウダー）を振りかけた後に、そのベアウエハを加熱することにより用意することができる。
【００３１】
まず、ダミーウエハを基板洗浄ユニット８に搬入し、ウエハ回転速度を変化させてウエハの周縁部を洗浄する。このとき、ウエハ回転速度を遅くするほど高いパーティクル除去率を達成することができるが、遅くしすぎるとウエハの裏面（本実施形態では回路形成面）に洗浄液が回り込み、裏面を汚染するおそれがある。したがって、裏面に洗浄液が回りこまないウエハ回転速度の範囲で、ウエハの周縁部においてパーティクル除去率が最も高くなるウエハ回転速度を、ウエハの周縁部におけるウエハ回転速度として決定する。（図５のステップＳ５１）このときダミーウエハの周縁部において発生する洗浄ブラシ３２Ａとダミーウエハの表面との間の摩擦力は、ダミーウエハの周縁部において最も高いパーティクル除去率を実現するものである。
【００３２】
次いで、決定したウエハ回転速度でダミーウエハを回転させた状態で、アーム２９Ａの移動速度を変化させて洗浄し、ダミーウエハの周縁部におけるパーティクル除去率が、目標とするパーティクル除去率を達成するアーム２９Ａの移動速度を見出す。そして、最もパーティクル除去率が高くなるアーム２９Ａの移動速度を、周縁部におけるアーム２９Ａの移動速度として決定する。（図５のステップＳ５２）このときダミーウエハの周縁部において洗浄ブラシ３２Ａとダミーウエハの表面とが接触する接触時間は、ダミーウエハの周縁部において最も高いパーティクル除去率を実現するものである。
【００３３】
なお、具体的なパーティクル除去率は、例えば半導体集積回路を製造する際の要求仕様に従って決定して良い。すなわち、半導体集積回路を製造する際に影響が少ないと考えられている程度の除去率を設定すればよい。
【００３４】
以下の説明において、予備工程で決定したウエハ回転速度をΩとし、アーム２９Ａの移動速度をｖｐとする。
【００３５】
（アーム２９Ａの移動速度を決定する工程）
次に、洗浄対象となるウエハの中心から周縁部まで洗浄ブラシ３２Ａが移動するときのウエハ表面上の各位置におけるアーム２９Ａの移動速度を決定する（図５のステップＳ５３）。  
図６（ａ）に示すようにウエハＷの半径をＲとし、アーム２９Ａの移動速度をｖとし、ウエハＷの中心Ｃからの洗浄ブラシ３２Ａの位置をｒとし、位置ｒにおけるアーム２９Ａの微小変位をｄｒとすると、位置ｒにおける微小変位ｄｒの幅を有する円環部分Ｓの面積は、
２πｒ×ｄｒ  ・・・（１）
で表される。また、円環部分Ｓに洗浄ブラシ３２Ａが存在する時間は、
ｄｒ／ｖ  ・・・（２）
で表される。
【００３６】
上記の（１）及び（２）から、洗浄ブラシ３２Ａが単位面積に存在する時間Ｔは、
Ｔ＝（ｄｒ／ｖ）／（２πｒ×ｄｒ）＝１／（２πｒｖ）  ・・・（３）
となる。  
一方、洗浄ブラシ３２ＡがウエハＷの周縁にあるとき（位置ｒ＝Ｒのとき）の洗浄ブラシ３２Ａの移動速度を、予備工程で決定したｖｐとすると、
Ｔ＝１／（２πＲｖｐ）  ・・・（４）
という関係が成り立つ。
【００３７】
ウエハＷ表面上の任意の位置における単位面積あたりの洗浄ブラシ３２Ａの接触時間が、ウエハＷの周縁部における単位面積あたりの洗浄ブラシ３２Ａの接触時間に等しいとすると、上記の式（３）及び（４）から、
１／（２πｒｖ）＝１／（２πＲｖｐ）
∴ ｖ＝Ｒ×ｖｐ／ｒ  ・・・（５）
という関係式が得られる。
【００３８】
図６（ｂ）に、式（５）に基づく、洗浄ブラシ３２Ａの位置ｒに対する洗浄ブラシ３２Ａの移動速度ｖの関係を示す。図示のとおり、洗浄ブラシ３２Ａの移動速度ｖは、洗浄ブラシ３２ＡがウエハＷの中心（ｒ＝０）から周縁部（ｒ＝１５０ｍｍ）までに移動する間に漸減し、周縁部では予備工程で決定した移動速度ｖｐとなる。これにより、ウエハW表面上の任意の位置における単位面積当たりの洗浄ブラシ３２Ａの接触時間は、ウエハWの周縁部における単位面積あたりの洗浄ブラシ３２Ａの接触時間に等しくなり、ウエハWの表面全体を同じ時間だけ洗浄処理することができる。
【００３９】
なお、図６（ｂ）のグラフから分かるように、洗浄ブラシ３２Ａの移動速度ｖは、ウエハＷの中心（ｒ＝０）において無限大となってしまうため、例えば基板洗浄ユニット８において許容される最大移動速度ｖｍａｘを移動速度ｖの上限値とする。この場合、式（５）に基づく洗浄ブラシ３２Ａの移動速度より遅い速度となるが、洗浄ブラシ３２Ａの移動速度が遅い方が摩擦力が大きくなってパーティクル除去率は高くなるので、洗浄処理に不都合は生じない。
【００４０】
なお、式（５）から、
ｄｒ／ｄｔ＝Ｒ×ｖｐ／ｒ
∴ ｒ ｄｔ＝Ｒｖｐ dｔ
という関係式が得られる。  
ここで、位置ｒに関して任意の位置Ｄからｒまで積分すると（ｔについては０からｔ秒まで）、
∫ｒ ｄｒ＝Ｒｖｐ ｄｔ
∴ ｒ２／２＝Ｒｖｐ×ｔ
∴ （ｒ２−Ｄ２）／２＝Ｒｖｐ×ｔ
∴ ｒ＝√（２Ｒｖｐｔ＋Ｄ２）  ・・・（６）
となり、式（６）を変形すると、位置Ｄからｒまでの移動に要する時間は、
ｔ＝（ｒ＋Ｄ）×（ｒ−Ｄ）／２Ｒｖｐ  ・・・（７）
で与えられる。
【００４１】
ここで、ウエハＷの中心（ｒ＝０）から周縁部（ｒ＝Ｒ）まで、洗浄ブラシ３２Ａを移動させるのに要する時間ｔは、
ｔ＝Ｒ／２ｖｐ
となる。一方、ウエハＷの中心から周縁部まで、洗浄ブラシ３２Ａを仮にｖｐ（一定）で移動させるとすると、要する時間は、
ｔ＝Ｒ／ｖｐ
となる。すなわち、式（５）に従って洗浄ブラシ３２Ａを移動させることにより、洗浄に要する時間を半減できる。
【００４２】
（ウエハ回転速度を決定する工程）
次に、洗浄対象となるウエハ表面上の各位置におけるにおけるウエハ回転速度を決定する（図５のステップＳ５４）。  
図７（ａ）に示すように、ウエハＷの半径をＲとし、ウエハ回転速度をω（rad/s）とし、ウエハＷの中心Ｃからの洗浄ブラシ３２Ａの位置をｒとし、位置ｒにおけるウエハの周速度Ｖは、
Ｖ＝ｒω  ・・・（８）
で表わされる。また、ウエハＷの周縁部におけるウエハ回転速度は、予備工程において決定したウエハ回転速度Ωであるから、
Ｖ＝ＲΩ  ・・・（９）
という関係が成り立つ。
【００４３】
ここで、ウエハWの周縁部における洗浄ブラシ３２ＡとウエハＷの表面との間の摩擦力は、目標のパーティクル除去率を達成することができるものである。よって、ウエハＷの表面全体で目標のパーティクル除去率を達成するためには、ウエハＷ表面上の任意の位置ｒにおいて周縁部と等しい摩擦力で洗浄すれば、ウエハＷの全面において目標のパーティクル除去率を達成することができる。そして、洗浄ブラシ３２ＡとウエハWの表面との間の摩擦力は、ウエハＷの周速度に依存することから、ウエハＷ表面上の任意の位置ｒにおける周速度がウエハＷの周縁部における周速度と等しくすることが好ましい。したがって、上記の（８）及び（９）から、
ｒω＝ＲΩ  
∴ ω＝ＲΩ／ｒ  ・・・（１０）
という関係式が得られる。
【００４４】
図７（ｂ）に、式（１０）に基づく、洗浄ブラシ３２Ａの位置ｒに対するウエハ回転速度ω（rad/s）の関係を示す。図示のとおり、ウエハ回転速度ωは、洗浄ブラシ３２ＡがウエハＷの中心（ｒ＝０）から周縁部（ｒ＝１５０ｍｍ）までに移動する間に漸減し、周縁部では予備工程で決定したウエハ回転速度Ωとなる。これにより、ウエハW表面上の任意の位置における摩擦力は、ウエハWの周縁部における摩擦力に等しくなり、ウエハWの表面全体を同じ摩擦力で洗浄処理することができる。なお、図７（ｂ）に示すように、ウエハ回転速度ωは、例えば基板洗浄ユニット８において許容される最大回転速度ωｍａｘをウエハ回転速度の上限値とする。この場合、式（１０）に基づくウエハ回転速度より遅い速度となるが、ウエハ回転速度が遅い方がウエハＷの周速度が遅くなってパーティクル除去率が高くなるので、洗浄処理に不都合は生じない。
（任意の位置におけるアームの移動速度とウエハ回転速度を求める工程）
次に、例えば制御部５０において、アーム２９Ａの位置ｒ（ウエハの中心Ｃからウエハの半径に沿った長さ）におけるアーム２９Ａの移動速度ｖと、ウエハ回転速度ωとが求められる。（図５のステップＳ５５）具体的には、任意の位置ｒにおけるアーム２９Ａの移動速度ｖを式（５）に従って求め、これを記憶し、アーム２９Ａが同じ位置ｒにあるときのウエハ回転速度ωを式（１０）に従って求め、これを記憶する。これをウエハＷの中心Ｃから周縁部までの各位置ｒについて行うと、アーム２９Ａの位置ｒにおけるアーム２９Ａの移動速度ｖと、ウエハ回転速度ωとが求められる。また、求めた各位置ｒにおけるアーム２９Ａの移動速度ｖに基づいて、アーム２９ＡがウエハＷの中心Ｃから周縁部に向かって移動し始める時刻ｔ０からの任意の時刻ｔにおけるアーム２９Ａの位置ｒを求めておく。
【００４５】
（ウエハ洗浄工程）
ウエハの洗浄を行う際には、まず主搬送ユニット７によりウエハＷを基板洗浄ユニット８内に搬入し、ターンテーブル２３の支持体２４によりウエハＷを支持する。このとき、ウエハＷはシャッタ１２が開けられた搬入出口１１を通って、基板洗浄ユニット８内に搬入される。次に、アーム２９Ａがアウターカップ２５の外方から移動し、洗浄ブラシ３２ＡをウエハＷの中心上方に位置した後、ブラシ回転駆動部３１により洗浄ブラシ３２Ａを回転させる。ウエハＷは、ターンテーブル２３により回転する。そして、時刻ｔ０において、通水孔（図４）から処理液を供給しつつ、アーム昇降駆動部１５Ａを駆動してアーム２９Ａを下降させ、洗浄ブラシ３２ＡをウエハＷの表面に接触させる。
【００４６】
以下、制御部５０により時刻ｔ０からの任意の時刻ｔにおけるアーム２９Ａの位置ｒに基づき、アーム２９Ａの移動速度ｖと、ウエハ回転速度ωとが、その位置ｒにおける値となるように、制御部５０から移動体２８Ａ及びモータ２１に対して信号が出力される。これにより、アーム２９Ａは、先に求めた移動速度ｖに沿って移動速度を変化させながら、ウエハＷの中心Ｃから周縁部（周縁部において移動速度はｖｐ）まで移動する共に、ウエハＷは、アーム２９ＡがウエハＷの周縁部（このときのウエハ回転数はΩ）に達する間に、先に求めたウエハ回転速度ωに沿って回転速度を変えながら回転する。（図５のステップＳ５６）
アーム２９ＡがウエハＷの周縁部まで移動すると、アーム２９Ａを上昇させ、洗浄ブラシ３２Ａの回転を停止する。その後アーム２９Ａはアウターカップの外方へ退避する。  
洗浄ブラシ３２Ａによる洗浄が終了した後、ウエハＷの回転数を上昇させてウエハＷの表面を乾燥させ、ウエハＷの洗浄が終了する。その後、ウエハＷは、ターンテーブル２３から主搬送ユニット７へ受け渡され、シャッタ１２が開けられた搬入出口１１を通って、基板洗浄ユニット８から搬出される。次いで、反転機構８ａによりウエハＷが表裏反転され、基板受渡ユニットＴＲＳを通して基板搬送部４の搬送アーム４ａによりキャリア１７へ戻される。
【００４７】
次に、上述の基板処理方法の効果を確認するために行った実験及び実験結果について説明する。
【００４８】
（実施例１）
上述の説明に従って、基板処理ユニット８において洗浄ブラシ３２Ａを用いてテストウエハを洗浄した。この場合、テストウエハの周縁部における洗浄ブラシ３２Ａの移動速度ｖｐは５ｍｍ／ｓとし、ウエハ回転速度Ωは５００ｒｐｍとした。また、テストウエハは、ベアウエハの表面に粒径０．０９μｍ以上の微粒子を散布し、約１４８℃でベーキングすることにより用意した。
【００４９】
（比較例１）
比較例として、洗浄ブラシ３２Ａの移動速度を、テストウエハの中心から５０ｍｍまでの範囲において１５ｍｍ／秒、５０ｍｍから１００ｍｍまでの範囲において１０ｍｍ／秒、１００ｍｍから１５０ｍｍまでの範囲において７ｍｍ／秒となるように変化させた。また、このときのウエハ回転数は５００ｒｐｍとした。テストウエハは実施例１で使用したものと同様に用意した。
【００５０】
実施例１及び比較例１の結果を図８に示す。図８のグラフにおいて、横軸は測定範囲を示し、範囲Ａはウエハの中心から３０ｍｍまでの範囲、範囲Ｂは３０ｍｍから６０ｍｍまでの範囲、範囲Ｃは６０ｍｍから９０ｍｍまでの範囲、範囲Ｄは９０ｍｍから１２０ｍｍまでの範囲、及び範囲Ｄは１２０ｍｍから１５０ｍｍまでの範囲である。
【００５１】
図８を参照すると、比較例１に比べ実施例１においては範囲Ｂを除いた各範囲においてパーティクル除去率が高くなっていることが分かる。ウエハ表面全体（total）においても実施例１の方がパーティクル除去率が高い。また、図８のグラフの右側の縦軸は、洗浄ブラシ３２Ａとウエハ表面との単位面積当たりの接触時間をとっている。比較例１では、単位面積当たりの接触時間は、ウエハの中心側においては長いが、ウエハの周縁部に近づくに従って急激に減少していく。これに対して実施例１では、実施例１に比べて接触時間の変化が少ないことがわかる。
【００５２】
（実施例２）
次に、基板処理ユニット８において二流体ノズル３２Ｂを用いる以外は、実施例１と同様に、テストウエハを洗浄した。ただし、テストウエハの周縁部における洗浄ブラシ３２Ａの移動速度ｖｐは５ｍｍ／秒であり、ウエハ回転速度Ωは５００ｒｐｍである。
【００５３】
（比較例２）
比較例２として、基板処理ユニット８において二流体ノズル３２Ｂを用いる以外は、比較例１と同様に、テストウエハを洗浄した。ただし、二流体ノズル３２Ｂの移動速度は、テストウエハの中心から５０ｍｍまでの範囲において１５ｍｍ／秒、５０ｍｍから１００ｍｍまでの範囲において１０ｍｍ／秒、１００ｍｍから１５０ｍｍまでの範囲において７ｍｍ／秒となるように変化させた。
【００５４】
実施例２及び比較例２の結果を図９に示す。図示のとおり、パーティクル除去率に関して、ウエハの中心側においては比較例２の方が高いが、他の範囲においては実施例２の方が高く、ウエハ表面全体としても実施例２の方が高い。また、二流体の接触時間については、実施例２においてはほぼ一定となっている一方、比較例２ではウエハの中心側において極めて長くなっている。ウエハの中心側におけるパーティクル除去率が高い理由は、接触時間が長いためと考えられる。
【００５５】
以上説明したように、本発明の実施形態による基板洗浄方法によれば、ウエハＷの表面上の位置ｒにおける移動速度ｖを上記の式（５）に従って求め、ウエハ回転速度ωを上記の式（１０）に従って求め、これに基づいて位置ｒにおける移動速度ｖ及びウエハ回転速度ωを調整する。これにより、ウエハＷの表面と洗浄ブラシ３２Ａとの各位置ｒでの接触時間と、ウエハＷの表面と洗浄ブラシ３２Ａとの間の各位置ｒでの摩擦力とをウエハＷの表面上において一定にすることができる。したがって、ウエハ表面全体において目標とするパーティクル除去率を達成しつつ均一に洗浄することが可能となる。
【００５６】
しかも、一般にパーティクル除去し難いウエハ周縁部において目標パーティクル除去率を達成できる移動速度ｖｐ及びウエハ回転速度Ωを求めた上で、ウエハＷの中心Ｃから周縁部までに至る間は、移動速度ｖｐ及びウエハ回転速度Ωよりも速い移動速度及びウエハ回転速度に設定されるため、処理時間を短くすることができる。
【００５７】
また、本実施形態による基板洗浄方法には、周縁部において目標パーティクル除去率を実現できる移動速度ｖｐ及びウエハ回転速度Ωのみに基づいて、アーム２９Ａや回転モータを制御できるという利点がある。
【００５８】
以上、幾つかの実施形態を参照しながら本発明を説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されることなく、添付の特許請求の範囲に照らし、種々に変形又は変更が可能である。
【００５９】
本発明は、洗浄ブラシがウエハ表面全体を移動する形態で説明したが、ウエハの中心部と周縁部の間で洗浄処理を終える場合についても、ウエハ回転速度とブラシ移動速度は本発明と同様に決定する。
【００６０】
また、ウエハＷは、半導体ウエハに限らず、ＦＰＤ基板用のガラス基板であっても良い。
【符号の説明】
【００６１】
１・・・基板洗浄装置、８・・・基板洗浄ユニット、１９・・・基板保持回転機構、２１・・・モータ、２３・・・ターンテーブル、２４・・・保持体、２８Ａ，２８Ｂ・・・移動体、２９Ａ，２９Ｂ・・・アーム、２５・・・アウターカップ、２６・・・インナーカップ、３２Ａ・・・洗浄ブラシ、３２Ｂ・・・二流体ノズル、Ｗ・・・ウエハ。
【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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