(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体ノズルから単一または複数の流体を回転中の基板表面に向けて噴出させながら、該流体ノズルを移動させて該表面を処理する基板処理方法において、
前記流体ノズルを、
洗浄開始位置から基板の中心を通って変位点までは一定の初期移動速度で移動させ、
前記変位点を通過した後は、前記流体ノズルが基板の中心から距離ｒに対応する位置を通過する時の移動速度Ｖ（ｒ）が、べき指数をαとしたとき、
Ｖ（ｒ）×ｒα＝一定
を満たす移動速度Ｖ（ｒ）で移動させ、
前記洗浄開始位置は、前記基板の中心に対して前記変位点の反対側に位置しており、
前記洗浄開始位置から前記基板の中心までの距離は前記基板の中心から前記変位点までの距離以下であることを特徴とする基板処理方法。
【請求項２】
前記べき指数αは、０＜α≦１であること特徴とする請求項１記載の基板処理方法。
【請求項３】
前記べき指数αは、前記流体ノズルが処理開始位置から処理終了位置まで移動するのに必要な処理許容時間により決められることを特徴とする請求項１記載の基板処理方法。
【請求項４】
前記移動速度Ｖ（ｒ）は、前記初期移動速度をＶ０とし、前記基板の中心から前記変位点までの距離をｂとしたとき、
Ｖ（ｒ）＝Ｖ０ｂα／ｒα
であることを特徴とする請求項１記載の基板処理方法。
【請求項５】
前記流体ノズルが基板の最外周部に対応する位置に達した時、該流体ノズルを一時停止させることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の基板処理方法。
【請求項６】
洗浄具を回転中の基板の表面に接触させながら、基板表面を処理する基板処理方法において、
前記洗浄具を、
洗浄開始位置から基板の中心を通って変位点までは一定の初期移動速度で移動させ、
前記変位点を通過した後は、前記洗浄具が基板の中心から距離ｒに対応する位置を通過する時の移動速度Ｖ（ｒ）が、べき指数をαとしたとき、
Ｖ（ｒ）×ｒα＝一定
を満たす移動速度Ｖ（ｒ）で移動させ、
前記洗浄開始位置は、前記基板の中心に対して前記変位点の反対側に位置しており、
前記洗浄開始位置から前記基板の中心までの距離は前記基板の中心から前記変位点までの距離以下であることを特徴とする基板処理方法。
【請求項７】
前記洗浄具はＰＶＡスポンジから成ることを特徴とする請求項６記載の基板処理方法。
【請求項８】
前記洗浄具はペンシル型洗浄具であることを特徴とする請求項７記載の基板処理方法。
【請求項９】
リンス液供給ノズルから前記基板表面にリンス液を供給することを特徴とする請求項６乃至８のいずれか一項に記載の基板処理方法。
【請求項１０】
薬液供給ノズルから前記基板表面に薬液を供給することを特徴とする請求項６乃至９のいずれか一項に記載の基板処理方法。
【請求項１１】
単一または複数の流体を噴出する流体ノズルと、
前記流体ノズルを回転中の基板の表面に沿って移動させる移動機構と、
前記移動機構を制御する制御部とを有し、
前記移動機構は、前記流体ノズルを、洗浄開始位置から基板の中心を通って変位点までは一定の初期移動速度で移動させ、前記変位点を通過した後は、前記流体ノズルが基板の中心から距離ｒに対応する位置を通過する時の移動速度Ｖ（ｒ）が、べき指数をαとしたとき、
Ｖ（ｒ）×ｒα＝一定
を満たす移動速度Ｖ（ｒ）で移動させ、
前記制御部は、前記初期移動速度、前記流体ノズルが処理開始位置から処理終了位置まで移動するのに必要な処理許容時間の入力値により、前記べき指数α及び前記移動速度Ｖ（ｒ）を求め、
前記洗浄開始位置は、前記基板の中心に対して前記変位点の反対側に位置しており、
前記洗浄開始位置から前記基板の中心までの距離は前記基板の中心から前記変位点までの距離以下であることを特徴とする基板処理ユニット。
【請求項１２】
前記べき指数αは、０＜α≦１であること特徴とする請求項１１記載の基板処理ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板処理方法及び基板処理ユニットに関し、特に半導体ウェハなどの基板の表面の洗浄や乾燥等の処理を基板に接触することなく非接触で行うのに用いられる基板処理方法及び基板理処理ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
基板表面を非接触で洗浄するようにした洗浄方法として、２流体ジェット（２ＦＪ）を使用した洗浄方法が知られている。この洗浄方法は、高速気体に乗せた微小液滴（ミスト）を２流体ノズルから基板表面に向けて噴出させて衝突させ、この微小液滴の基板表面への衝突で発生した衝撃波を利用して基板表面のパーティクル等を除去（洗浄）するようにしている。
【０００３】
また、基板表面を非接触で乾燥させるようにした乾燥方法として、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）蒸気を使用した乾燥方法が知られている。この乾燥方法は、ＩＰＡ蒸気を含む気体を、流体ノズルから基板表面の気液界面に向けて吹き付けることで、基板表面に存在する液膜の表面張力の勾配およびＩＰＡ蒸気による蒸発促進を利用して、基板表面に存在する液膜を乾燥除去するようにしている。
【０００４】
しかし、従来の一般的な２流体ジェットを使用した洗浄方法は、揺動アームを一定の角速度で揺動（回転）させることで、揺動アームの先端に取り付けた２流体ノズルを一定速度で基板表面に平行に移動させながら、２流体ノズルから流体を基板表面に向けて噴出させるようにしている。そのため、２流体ノズルが基板の外周部方向へ移動するに従って、基板表面に供給される単位面積当りの液滴の量が徐々に減少し、基板表面に衝突する液滴の密度が減って洗浄能力が次第に弱くなっていく懸念がある。
【０００５】
また、ＩＰＡ蒸気を使用した乾燥方法の場合、揺動アームの角速度を変化させて、揺動アームの先端に取り付けた流体ノズルの移動速度を変化させることがあるが、流体ノズルの移動速度の変化の度合いを経験的に決めることが多く、このため、流体ノズルの移動速度の不連続により、乾燥後の基板表面に乾燥むら（乾燥不均一）が発生することがある。
【０００６】
このため、例えば、基板の面内における洗浄能力のばらつきを抑えるため、洗浄ノズル等の流体ノズルの移動速度を、基板中心部から基板周縁部に向けて徐々に遅くなるように制御することが提案されている（特許文献１〜３等参照）。
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１〜３に記載の発明は、処理時間（スループット）等の要素と洗浄ノズル等の流体ノズルの移動速度との関連性を考慮したものではなく、このため、例えば洗浄や乾燥時間を短縮してスループットを上げようとすると、洗浄ノズル等の流体ノズルの移動速度を新たに設定し直す必要があると考えられる。
【０００８】
なお、出願人は、気体と液体とを混合して基板表面に向けて噴出した２流体ジェットで基板表面を洗浄する２流体ジェット方式を採用することによって、研磨後の基板表面を効率よく洗浄したり、ＩＰＡ蒸気を使用して、基板表面を乾燥さたりするようにしたものを種々提案している（特許文献４〜６等参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平１１−４７７００号公報
【特許文献２】特開平１１−３０７４９２号公報
【特許文献３】特開２００５−９３６９４号公報
【特許文献４】国際公開第０７／１０８３１５号パンフレット
【特許文献５】特開２０１０−５０４３６号公報
【特許文献６】特開２０１０−２３８８５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上記事情に鑑みて為されたもので、処理時間（スループット）等の要素との関連性を考慮しつつ、流体ノズルの移動速度をより簡易かつ最適に制御して、基板の全表面に亘るより均一な洗浄や乾燥等の処理ができるようにした基板処理方法及び基板処理ユニット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】
【００１１】
請求項１に記載の発明は、流体ノズルから単一または複数の流体を回転中の基板表面に向けて噴出させながら、該流体ノズルを移動させて該表面を処理する基板処理方法において、前記流体ノズルを、洗浄開始位置から基板の中心を通って変位点までは一定の初期移動速度で移動させ、前記変位点を通過した後は、前記流体ノズルが基板の中心から距離ｒに対応する位置を通過する時の移動速度Ｖ（ｒ）が、べき指数をαとしたとき、
Ｖ（ｒ）×ｒα＝一定
を満たす移動速度Ｖ（ｒ）で移動させ、前記洗浄開始位置は、前記基板の中心に対して前記変位点の反対側に位置しており、前記洗浄開始位置から前記基板の中心までの距離は前記基板の中心から前記変位点までの距離以下であることを特徴とする基板処理方法である。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、前記べき指数αは、０＜α≦１であること特徴とする請求項１記載の基板処理方法である。
【００１３】
べき指数αを１に設定することが、処理時間を短くしてスループットを上げる上で理想的であり、べき指数αが１を超える（α＞１）と、基板の外周部に向かって移動する流体ノズルの移動速度の減衰が大きすぎて、処理時間が長くなる。一方、べき指数αを０にする（α＝０）と、基板の外周部に向かって移動する流体ノズルの移動速度が一定となる。このため、べき指数αは、０＜α≦１であることが好ましい。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、前記べき指数αは、前記流体ノズルが処理開始位置から処理終了位置まで移動するのに必要な処理許容時間により決められることを特徴とする請求項１記載の基板処理方法である。
【００１５】
このように、処理時間（スループット）に制限がある場合に、処理許容時間からべき指数αを求めて流体ノズルの移動速度Ｖ（ｒ）を決定することで、処理時間の要請に応えながら、基板の全表面に亘るより均一な処理を行うことができる。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、前記移動速度Ｖ（ｒ）は、前記初期移動速度をＶ０とし、前記基板の中心から前記変位点までの距離をｂとしたとき、
Ｖ（ｒ）＝Ｖ０ｂα／ｒα
であることを特徴とする請求項１記載の基板処理方法である。
請求項５に記載の発明は、前記流体ノズルが基板の最外周部に対応する位置に達した時、該流体ノズルを一時停止させることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の基板処理方法である。
このように、流体を噴出させたまま、流体ノズルを基板の最外周部に対応する位置に一時停止させることで、汚れの程度が一般に大きい基板の最外周部の洗浄を更に強化することができる。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、洗浄具を回転中の基板の表面に接触させながら、基板表面を処理する基板処理方法において、前記洗浄具を、洗浄開始位置から基板の中心を通って変位点までは一定の初期移動速度で移動させ、前記変位点を通過した後は、前記洗浄具が基板の中心から距離ｒに対応する位置を通過する時の移動速度Ｖ（ｒ）が、べき指数をαとしたとき、
Ｖ（ｒ）×ｒα＝一定
を満たす移動速度Ｖ（ｒ）で移動させ、前記洗浄開始位置は、前記基板の中心に対して前記変位点の反対側に位置しており、前記洗浄開始位置から前記基板の中心までの距離は前記基板の中心から前記変位点までの距離以下であることを特徴とする基板処理方法である。
請求項７に記載の発明は、前記洗浄具はＰＶＡスポンジから成ることを特徴とする請求項６記載の基板処理方法である。
請求項８に記載の発明は、前記洗浄具はペンシル型洗浄具であることを特徴とする請求項７記載の基板処理方法である。
請求項９に記載の発明は、リンス液供給ノズルから前記基板表面にリンス液を供給することを特徴とする請求項６乃至８のいずれか一項に記載の基板処理方法である。
請求項１０に記載の発明は、薬液供給ノズルから前記基板表面に薬液を供給することを特徴とする請求項６乃至９のいずれか一項に記載の基板処理方法である。
請求項１１に記載の発明は、単一または複数の流体を噴出する流体ノズルと、前記流体ノズルを回転中の基板の表面に沿って移動させる移動機構と、前記移動機構を制御する制御部とを有し、前記移動機構は、前記流体ノズルを、洗浄開始位置から基板の中心を通って変位点までは一定の初期移動速度で移動させ、前記変位点を通過した後は、前記流体ノズルが基板の中心から距離ｒに対応する位置を通過する時の移動速度Ｖ（ｒ）が、べき指数をαとしたとき、
Ｖ（ｒ）×ｒα＝一定
を満たす移動速度Ｖ（ｒ）で移動させ、前記制御部は、前記初期移動速度、前記流体ノズルが処理開始位置から処理終了位置まで移動するのに必要な処理許容時間の入力値により、前記べき指数α及び前記移動速度Ｖ（ｒ）を求め、前記洗浄開始位置は、前記基板の中心に対して前記変位点の反対側に位置しており、前記洗浄開始位置から前記基板の中心までの距離は前記基板の中心から前記変位点までの距離以下であることを特徴とする基板処理ユニットである。
【００１８】
これにより、流体ノズルの初期移動速度、流体ノズルが処理開始位置から処理終了位置まで移動するのに必要な処理許容時間を入力することで、流体ノズルが基板の中心から距離ｒに対応する位置を通過する時の移動速度Ｖ（ｒ）を容易に求めて、基板を処理することができる。
【００１９】
請求項１２に記載の発明は、前記べき指数αは、０＜α≦１であること特徴とする請求項１１記載の基板処理ユニットである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、例えば処理時間（スループット）に合わせて、べき指数αを任意に設定して、基板の中心から距離ｒに対応する位置を通過する時の移動速度Ｖ（ｒ）を変化させることで、例えば処理時間の要請に応えながら、基板の全表面に亘るより均一な処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態に係る基板処理ユニットを備えた基板処理装置の全体構成を示す平面図である。
【図２】図１に示す第２洗浄ユニットとして使用される、本発明の実施形態の基板処理ユニットの概要を示す斜視図である。
【図３】図２の要部を示す平面図である。
【図４】基板の中心を原点として、流体ノズルの移動軌跡に沿った基板の中心からの距離（半径）ｒをＸ軸、流体ノズルの移動速度Ｖ（ｒ）をＹ軸としたときの距離（半径）ｒと移動速度Ｖ（ｒ）の関係を示すグラフである。
【図５】べき指数αと初期移動速度Ｖ０と洗浄許容時間ｔの積（Ｖ０×ｔ）の関係を示すグラフである。
【図６】べき指数αを変えたときの、基板の中心から距離ｒと流体ノズルの移動速度Ｖ（ｒ）との関係を示すグラフである。
【図７】べき指数αを変えたときの、基板の中心から距離ｒと基板表面の単位面積当りに供給される微小液滴の量（密度）との関係を示すグラフである。
【図８】べき指数α及び流体ノズルの移動速度Ｖ（ｒ）を求める手順を示すフローチャートである。
【図９】実施例における基板表面に残ったディフェクト数を比較例１，２と共に示すグラフである。
【図１０】本発明の他の実施形態の基板処理ユニット（乾燥ユニット）を示す縦断面図である。
【図１１】図１０の平面図である。
【図１２】図１０に示す基台の平面図である。
【図１３】図１３（ａ）は、図１２に示す基板支持部材および基台の一部を示す平面図で、図１３（ｂ）は、図１２のＡ−Ａ線断面図で、図１３（ｃ）は、図１３（ｂ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図１４】第２の磁石と第３の磁石の配置を説明するための模式図であり、基板支持部材の軸方向から見た図である。
【図１５】図１５（ａ）は、リフト機構により基板支持部材を上昇させたときの基板支持部材およびアームの一部を示す平面図で、図１５（ｂ）は、リフト機構により基板支持部材を上昇させたときの図１２のＡ−Ａ線断面図で、図１５（ｃ）は、図１５（ｂ）のＣ−Ｃ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る基板処理ユニットを備えた基板処理装置の全体構成を示す平面図である。図１に示すように、基板処理装置は、略矩形状のハウジング１０と、多数の半導体ウェハ等の基板をストックする基板カセットが載置されるロードポート１２を備えている。ロードポート１２は、ハウジング１０に隣接して配置されている。ロードポート１２には、オープンカセット、ＳＭＩＦ（Standard  Manufacturing  Interface）ポッド、またはＦＯＵＰ（Front  Opening  Unified  Pod）を搭載することができる。ＳＭＩＦ、ＦＯＵＰは、内部に基板カセットを収納し、隔壁で覆うことにより、外部空間とは独立した環境を保つことができる密閉容器である。
【００２３】
ハウジング１０の内部には、複数（この実施形態では４つ）の研磨ユニット１４ａ〜１４ｄと、研磨後の基板を洗浄する第１洗浄ユニット１６及び第２洗浄ユニット１８と、洗浄後の基板を乾燥させる乾燥ユニット２０が収容されている。研磨ユニット１４ａ〜１４ｄは、基板処理装置の長手方向に沿って配列され、洗浄ユニット１６，１８及び乾燥ユニット２０も基板処理装置の長手方向に沿って配列されている。本発明の実施形態に係る基板処理ユニットは、第２洗浄ユニット１８及び乾燥ユニット２０に適用されている。
【００２４】
ロートポート１２、該ロートポート１２側に位置する研磨ユニット１４ａ及び乾燥ユニット２０に囲まれた領域には、第１基板搬送ロボット２２が配置され、また研磨ユニット１４ａ〜１４ｄと平行に、基板搬送ユニット２４が配置されている。第１基板搬送ロボット２２は、研磨前の基板をロートポート１２から受け取って基板搬送ユニット２４に受け渡すとともに、乾燥後の基板を乾燥ユニット２０から受け取ってロートポート１２に戻す。基板搬送ユニット２４は、第１基板搬送ロボット２２から受け取った基板を搬送して、各研磨ユニット１４ａ〜１４ｄとの間で基板の受け渡しを行う。
【００２５】
第１洗浄ユニット１６と第２洗浄ユニット１８の間に位置して、これらの各ユニット１６，１８との間で基板の受け渡しを行う第２基板搬送ロボット２６が配置され、第２洗浄ユニット１８と乾燥ユニット２０との間に位置して、これらの各ユニット１８，２０との間で基板の受け渡しを行う第３基板搬送ロボット２８が配置されている。
【００２６】
更に、ハウジング１０の内部に位置して、基板処理装置の各機器の動きを制御する制御部３０が配置されている。この制御部３０は、下記のように、第２研磨ユニット（基板処理ユニット）１８の揺動アーム４４の動きを制御して流体ノズル４６の移動速度を制御する制御部としての役割を果たす。
【００２７】
この例では、第１洗浄ユニット１６として、洗浄液の存在下で、基板の表裏両面にロール状に延びるロール洗浄部材を擦り付けて基板を洗浄するロール洗浄ユニットが使用されている。この第１洗浄ユニット（ロール洗浄ユニット）１６は、洗浄液に１ＭＨｚ付近の超音波を加え、洗浄液の振動加速度による作用力を基板表面に付着した微粒子に作用させるメガソニック洗浄を併用するように構成されている。
【００２８】
第２洗浄ユニット１８として、本発明の実施形態の基板処理ユニットが使用されている。また、乾燥ユニット２０として、基板を保持し、移動するノズルからＩＰＡ蒸気を噴出して基板を乾燥させ、更に高速で回転させ遠心力によって基板を乾燥させるスピン乾燥ユニットが使用されている。
なお、洗浄部を、洗浄ユニット１６，１８を上下２段に配置した上下２段構造としてもよい。この場合、洗浄部は、上下２段の基板処理ユニットを有する。
【００２９】
図２は、図１に示す第２洗浄ユニット１８として使用される、本発明の実施形態の基板処理ユニットの概要を示す斜視図で、図３は、図２の要部を示す平面図である。
【００３０】
図２及び図３に示すように、本発明の実施形態の基板処理ユニットとしての第２洗浄ユニット１８は、図示しないチャック等で保持され該チャック等の回転で回転する基板Ｗの周囲を囲繞する洗浄槽４０と、この処理槽４０の側方に立設した回転自在な支持軸４２と、この支持軸４２の上端に基部を連結した水平方向に延びる揺動アーム４４を備えている。揺動アーム４４の自由端（先端）に、流体ノズル（２流体ノズル）４６が上下動自在に取り付けられている。
【００３１】
流体ノズル４６には、Ｎ２ガス等のキャリアガスを供給するキャリアガス供給ライン５０と、純水またはＣＯ２ガス溶解水等の洗浄液を供給する洗浄液供給ライン５２が接続されており、流体ノズル４６の内部に供給されたＮ２ガス等のキャリアガスと純水またはＣＯ２ガス溶解水等の洗浄液を流体ノズル４６から高速で噴出させることで、キャリアガス中に洗浄液が微小液滴（ミスト）として存在する２流体ジェット流が生成される。この流体ノズル４６で生成される２流体ジェット流を回転中の基板Ｗの表面に向けて噴出させて衝突させることで、微小液滴の基板表面への衝突で発生した衝撃波を利用した基板表面のパーティクル等を除去（洗浄）を行うことができる。
【００３２】
支持軸４２は、支持軸４２を回転させることで該支持軸４２を中心に揺動アーム４４を揺動させる駆動機構としてのモータ５４に連結されている。このモータ５４は、制御部３０からの信号で回転速度が制御され、これによって、揺動アーム４４の角速度が制御されて、流体ノズル４６の移動速度が制御される。
【００３３】
この例では、揺動アーム４４の先端に、例えばＰＶＡスポンジから成るペンシル型洗浄具６０が上下動自在かつ回転自在に取り付けられている。更に、洗浄槽４０の側上方に位置して、チャック等で保持されて回転中の基板Ｗの表面に、リンス液を供給するリンス液供給ノズル６２と、薬液を供給する薬液供給ノズル６４が配置されている。これによって、ペンシル型洗浄具６０の下端を、回転中の基板Ｗの表面に所定の押圧力で接触させながら、揺動アーム４４の揺動によってペンシル型洗浄具６０を移動させ、同時に、基板Ｗの表面にリンス液または薬液を供給することで、基板Ｗの表面の接触洗浄が行われるようになっている。なお、上記基板Ｗの表面の接触洗浄は、必要に応じて行われる処理であり、必ずしも必要ではない。
【００３４】
図３に示すように、流体ノズル４６は、揺動アーム４４の揺動に伴って、オフセット位置Ａから、基板Ｗの中心Ｏの上方位置及び該中心Ｏから所定間隔離間した変位点Ｂの上方位置を通って、基板Ｗの外周部外方の洗浄終了位置Ｃに、円弧状の移動軌跡に沿って移動することで、基板Ｗの表面の洗浄を行う。この洗浄時に、回転中の基板Ｗの表面に向けて、キャリアガス中に洗浄液が微小液滴（ミスト）として存在する２流体ジェット流を流体ノズル４６から噴出させる。図３は、流体ノズル４６が変位点Ｂの上方位置に位置している状態を示している。
【００３５】
この例では、流体ノズル４６から基板Ｗの表面に向けて噴出される微小液滴の単位面積当りの量（密度）が基板の全表面に亘りより一定（均一）となるように、基板Ｗの中心Ｏから距離ｒに対応する位置を通過する時の流体ノズル４６の移動速度Ｖ（ｒ）を変化させるようにしている。つまり、べき指数をαとしたとき、
Ｖ（ｒ）×ｒα＝一定
を満たす移動速度Ｖ（ｒ）で流体ノズル４６を移動させるようにしている。
【００３６】
このように、流体ノズル４６を移動速度Ｖ（ｒ）で移動させると、流体ノズル４６が基板の中心に対応する位置を通過する時の移動速度Ｖ（ｒ＝０）が極端に大きくなる。そこで、この例では、流体ノズル４６がオフセット位置（洗浄開始位置）Ａから変位点Ｂに対応する位置まで一定の初期移動速度で移動し、変位点Ｂに対応する位置まで移動した後、初期移動速度から徐々に低下した移動速度Ｖ（ｒ）で移動するようにしている。
【００３７】
例えば、基板Ｗの中心Ｏから変位点Ｂまでの距離をｂ、流体ノズル４６の初期移動速度をＶ０とした時、流体ノズル４６は、下記の式（１）で示す移動速度Ｖ（ｒ）で移動する。
【数１】
0005712061.tif 000002
【００３８】
図４は、基板Ｗの中心Ｏを原点として、流体ノズル４６の移動軌跡に沿った基板Ｗの中心Ｏからの距離（半径）ｒをＸ軸、流体ノズル４６の移動速度Ｖ（ｒ）をＹ軸としたときの距離（半径）ｒと上記式（１）で求められる移動速度Ｖ（ｒ）の関係を示す。図４において、基板Ｗの中心Ｏからオフセット位置Ａまでの距離をｈ、基板Ｗの中心Ｏから変位点Ｂまでの距離をｂ、基板Ｗの中心Ｏから洗浄終了位置Ｃまでの距離をｃとしている。
【００３９】
このように、例えば処理時間（スループット）に合わせて、べき指数αを任意に設定して、基板の中心Ｏから距離ｒに対応する位置を通過する時の流体ノズル４６の移動速度Ｖ（ｒ）を変化させることで、例えば処理時間の要請に応えながら、基板の全表面に亘るより均一な処理を行うことができる。
【００４０】
ここに、べき指数αを１（α＝１）に設定することが、処理時間を短くしてスループットを上げる上で理想的であり、べき指数αが１を超える（α＞１）と、基板の外周部に向かって移動する流体ノズル４６の移動速度の減衰が大きすぎて、処理時間が長くなる。一方、べき指数αを０にする（α＝０）と、基板の外周部に向かって移動する流体ノズル４６の移動速度が一定となる。このため、べき指数αは、０＜α≦１であることが好ましい。
【００４１】
べき指数αは、流体ノズル４６の初期移動速度Ｖ０、基板Ｗの中心Ｏからオフセット位置までの距離ｈ、基板Ｗの中心Ｏから変位点Ｂまでの距離ｂ、及び流体ノズル４６がオフセット位置（洗浄開始位置）Ａから洗浄終了位置Ｃまでの移動するのに必要な洗浄許容時間ｔを入力パラメータとし、例えば、前記以下の式（２）〜（４）から求められる。なお、ｔｂは、変位点Ｂから洗浄終了位置Ｃまでの移動時間である。
【数２】
0005712061.tif 000003
【００４２】
例えば、流体ノズル４６の初期移動速度Ｖ０を３０ｍｍ／ｓｅｃ、基板Ｗの中心Ｏからオフセット位置までの距離ｈを１０ｍｍ、基板Ｗの中心Ｏから変位点Ｂまでの距離ｂを１０ｍｍ、洗浄許容時間ｔを２２ｓｅｃとすると、べき指数αは０．７５（α＝０．７５）となる。このように、べき指数αを求めることで、上記式（１）から流体ノズル４６の移動速度Ｖ（ｒ）を求められる。
【００４３】
図５は、基板Ｗの中心Ｏから変位点Ｂまでの距離ｂ、及び基板Ｗの中心Ｏからオフセット位置までの距離ｈを共に１０ｍｍとしたときの式（２）〜（４）から求められるべき指数αと初期移動速度Ｖ０と洗浄許容時間ｔの積（Ｖ０×ｔ）の関係を示す。この図５から、初期移動速度Ｖ０（＝３０ｍｍ／ｓｅｃ）と洗浄許容時間ｔ（＝２２ｓｅｃ）の積（３０×２２＝６６０）を基にべき指数α（＝０．７５）を求めることができる。
【００４４】
図６は、基板Ｗの中心Ｏから変位点Ｂまでの距離ｂを１０ｍｍとして、べき指数αを変えたときの、基板の中心から距離ｒと流体ノズル４６の移動速度Ｖ（ｒ）との関係を示している。図６において、初期移動速度Ｖ０を１（任意単位）としている。図７は、基板Ｗの中心Ｏから変位点Ｂまでの距離ｂを１０ｍｍとして、べき指数αを変えたときの、基板の中心から距離ｒと基板表面の単位面積当りに供給される微小液滴の量（密度）との関係を示す。図７において、基板Ｗの中心部における微小液滴の量（密度）を１（任意単位）としている。
【００４５】
この図６及び図７から、べき指数αを１に近づければ近づける程、微小液滴の基板の半径方向に沿った密度分布がより均一となる傾向を示し、処理時間ｔをスループットが許す限り大きく設定すべきであることが判る。
【００４６】
この例では、流体ノズル４６の初期移動速度Ｖ０、基板Ｗの中心Ｏからオフセット位置までの距離ｈ、基板Ｗの中心Ｏから変位点Ｂまでの距離ｂ、及び洗浄許容時間ｔを入力することで、べき指数α及び流体ノズル４６の移動速度Ｖ（ｒ）を求め、この移動速度Ｖ（ｒ）で流体ノズル４６が移動するようにモータ５４の回転速度を制御する、この手順を図８に示す。
【００４７】
先ず、初期移動速度Ｖ０を入力する。次に、基板の中心からオフセット位置までの距離ｈ、例えば１０ｍｍ（固定）と、基板の中心から変位点までの距離ｂを入力する。この基板の中心から変位点までの距離ｂは、複数であってもよく、例えば３点の１０ｍｍ、５０ｍｍ、９０ｍｍを選択して入力する。次に、洗浄許容時間ｔを入力する。このような入力値からべき係数αを計算し、このべき係数αから流体ノズル４６の移動速度Ｖ（ｒ）を計算する。
【００４８】
このように、処理時間（スループット）に制限がある場合に、べき指数αを、流体ノズル４６がオフセット位置（洗浄開始位置）Ａから洗浄終了位置Ｃまで移動するのに必要な洗浄許容時間ｔにより求めて流体ノズル４６の移動速度Ｖ（ｒ）を決定することで、処理時間の要請に応えながら、基板の全表面に亘るより均一な処理を行うことができる。
【００４９】
この例の基板処理装置では、ロードポート１２内の基板カセットから取り出した基板の表面を、研磨ユニット１４ａ〜１４ｄのいずれかに搬送して研磨する。そして、研磨後の基板表面を第１洗浄ユニット（ロール洗浄ユニット）１６で洗浄した後、２流体ジェット流を使用した第２洗浄ユニット（基板処理ユニット）１８で更に洗浄する。この第２洗浄ユニット（基板処理ユニット）１８で基板表面を洗浄する時、前述のように、流体ノズル４６の移動速度を制御しながら、２流体ジェット流を回転中の基板Ｗの表面に向けて噴出させる。
【００５０】
この例では、第１洗浄ユニット１６でロール洗浄して第２洗浄ユニット１８に搬入した基板を回転させながら、基板表面に、リンス液供給ノズル６２から数秒（例えば３秒）リンス液を供給して基板表面のリンス洗浄を行い、薬液供給ノズル６４から薬液を基板表面に噴射しながら、ペンシル型洗浄具６０を所定回数（例えば２〜３回）でスキャンさせて基板表面をペンシル洗浄した後、同じ第２洗浄ユニット１８内で、直ちに２流体ジェット流を使用した洗浄を開始するようにしている。
【００５１】
２流体ジェット流を使用した基板表面の洗浄は、揺動アーム４４を所定回数（例えば１〜４回）で揺動させて、２流体ジェット流を噴出している流体ノズル４６を回転中の基板の上方を移動させることで行われる。揺動アーム４４の角速度、つまり流体ノズル４６の移動速度は、処理許容な時間および回数から算出される。なお、２流体ジェット流を使用して基板表面を洗浄しているときの基板の回転速度とペンシル型洗浄具６０使用して基板表面を洗浄しているときの基板の回転速度とを必ずしも一致させる必要はない。
【００５２】
そして、洗浄後の基板を第２洗浄ユニット１８から取り出し、乾燥ユニット２０に搬入してスピン乾燥させ、しかる後、乾燥後の基板をロードポート１２の基板カセット内に戻す。
【００５３】
この例の基板研磨装置を使用して、ＴＥＯＳブランケットウェハ（基板）の表面を研磨ユニット１４ａ〜１４ｄのいずれかで６０秒研磨し、研磨後の基板表面を第１洗浄ユニット（ロール洗浄ユニット）１６で３０秒洗浄し、流体ノズル４６の移動速度を制御しながら、第２洗浄ユニット（基板処理ユニット）１８で基板表面を更に２２秒洗浄し、更に洗浄後の基板を乾燥ユニット２０でスピン乾燥させた時に、基板表面に残った８０ｎｍ以上のパーティクル（ディフェクト）の数を計測した時の結果を図９に実施例として示す。
【００５４】
図９から、ロール洗浄後（比較例１）に２流体ジェット流による洗浄（比較例２）を追加することにより、洗浄後に基板表面に残存ずるディフェクト数を減少させ、しかも、２流体ジェット流を噴出する流体アームの移動速度を制御（実施例）することで、流体アームの移動速度を一定とした場合（比較例２）に比較して、洗浄後に基板表面に残存ずるディフェクト数の格段（約１０％減少から約５０％減少）に減少させ得ることが判る。
【００５５】
図１０は、乾燥ユニットに適用した本発明の他の実施形態の基板処理ユニット４００を示す縦断面図で、図１１は、図１０の平面図である。この例の乾燥ユニット（基板処理ユニット）４００は、基台４０１と、この基台４０１に支持された４本の円筒状の基板支持部材４０２とを備えている。基台４０１は、回転軸４０５の上端に固定されており、この回転軸４０５は、軸受４０６によって回転自在に支持されている。軸受４０６は、回転軸４０５と平行に延びる円筒体４０７の内周面に固定されている。円筒体４０７の下端は、架台４０９に取り付けられており、その位置は固定されている。回転軸４０５は、プーリ４１１，４１２およびベルト４１４を介してモータ４１５に連結されており、モータ４１５を駆動させることにより、基台４０１は、その軸心を中心として回転する。
【００５６】
基台４０１の上面には回転カバー４５０が固定されている。なお、図１０は、回転カバー４５０の縦断面を示している。回転カバー４５０は、基板Ｗの全周を囲むように配置されている。回転カバー４５０の縦断面形状は径方向内側に傾斜している。また、回転カバー４５０の縦断面は滑らかな曲線から構成されている。回転カバー４５０の上端は、基板Ｗに近接しており、回転カバー４５０の上端の内径は、基板Ｗの直径よりもやや大きく設定されている。また、回転カバー４５０の上端には、基板支持部材４０２の外周面形状に沿った切り欠き４５０ａが各基板支持部材４０２に対応して形成されている。回転カバー４５０の底面には、斜めに延びる液体排出孔４５１が形成されている。
【００５７】
基板Ｗの上方には、基板Ｗの表面（フロント面）に洗浄液として純水を供給するフロントノズル４５４が配置されている。フロントノズル４５４は、基板Ｗの中心を向いて配置されている。このフロントノズル４５４は、図示しない純水供給源（洗浄液供給源）に接続され、フロントノズル４５４を通じて基板Ｗの表面の中心に純水が供給されるようになっている。洗浄液としては、純水以外に薬液が挙げられる。また、基板Ｗの上方には、ロタゴニ乾燥を実行するための２つの流体ノズル４６０，４６１が並列して配置されている。流体ノズル４６０は、基板Ｗの表面にＩＰＡ蒸気（イソプロピルアルコールとＮ２ガスとの混合気）を供給するためのものであり、流体ノズル４６１は、基板Ｗの表面の乾燥を防ぐために純水を供給するものである。
【００５８】
これら流体ノズル４６０，４６１は、基台４０１の側方に立設した支持軸５００の上端に連結されて該支持軸５００の回転に伴って揺動する揺動アーム５０２の自由端（先端）に取り付けられている。揺動アーム５０２は、支持軸５００を回転させることで該支持軸５００を中心に揺動アーム５０２を揺動させる駆動機構としてのモータ５０４に連結されている。このモータ５０４は、制御部５０６からの信号で回転速度が制御され、これによって、揺動アーム５０２の角速度が制御されて、流体ノズル４６０，４６１の移動速度が制御される。
【００５９】
回転軸４０６の内部には、洗浄液供給源４６５に接続されたバックノズル４６３と、乾燥気体供給源４６６に接続されたガスノズル４６４とが配置されている。洗浄液供給源４６５には、洗浄液として純水が貯留されており、バックノズル４６３を通じて基板Ｗの裏面に純水が供給される。また、乾燥気体供給源４６６には、乾燥気体として、Ｎ２ガスまたは乾燥空気などが貯留されており、ガスノズル４６４を通じて基板Ｗの裏面に乾燥気体が供給される。
【００６０】
円筒体４０７の周囲には、基板支持部材４０２を持ち上げるリフト機構４７０が配置されている。このリフト機構４７０は、円筒体４０７に対して上下方向にスライド可能に構成されている。リフト機構４７０は、基板支持部材４０２の下端に接触する接触プレート４７０ａを有している。円筒体４０７の外周面とリフト機構４７０の内周面との間には、第１の気体チャンバ４７１と第２の気体チャンバ４７２が形成されている。これら第１の気体チャンバ４７１と第２の気体チャンバ４７２は、それぞれ第１の気体流路４７４および第２の気体流路４７５に連通しており、これら第１の気体流路４７４および第２の気体流路４７５の端部は、図示しない加圧気体供給源に連結されている。第１の気体チャンバ４７１内の圧力を第２の気体チャンバ４７２内の圧力よりも高くすると、リフト機構４７０が上昇する。一方、第２の気体チャンバ４７２内の圧力を第１の気体チャンバ４７１内の圧力よりも高くすると、リフト機構４７０が下降する。なお、図１０は、リフト機構４７０が下降位置にある状態を示している。
【００６１】
図１２は、図１０に示す基台４０１の平面図である。図１２に示すように、基台４０１は、４つのアーム４０１ａを有し、各アーム４０１ａの先端に基板支持部材４０２が上下動自在に支持されている。図１３（ａ）は、図１２に示す基板支持部材４０２および基台４０１の一部を示す平面図であり、図１３（ｂ）は、図１２のＡ−Ａ線断面図であり、図１３（ｃ）は、図１３（ｂ）のＢ−Ｂ線断面図である。基台４０１のアーム４０１ａは、基板支持部材４０２をスライド自在に保持する保持部４０１ｂを有している。なお、この保持部４０１ｂはアーム４０１ａと一体に構成してもよい。保持部４０１ｂには上下に延びる貫通孔が形成されており、この貫通孔に基板支持部材４０２が挿入されている。貫通孔の直径は基板支持部材４０２の直径よりも僅かに大きく、したがって基板支持部材４０２は基台４０１に対して上下方向に相対移動可能となっており、さらに基板支持部材４０２は、その軸心周りに回転可能となっている。
【００６２】
基板支持部材４０２の下部には、スプリング受け４０２ａが取り付けられている。基板支持部材４０２の周囲にはスプリング４７８が配置されており、スプリング受け４０２ａによってスプリング４７８が支持されている。スプリング４７８の上端は保持部４０１ｂ（基台４０１の一部）を押圧している。したがって、スプリング４７８によって基板支持部材４０２には下向きの力が作用している。基板支持部材４０２の外周面には、貫通孔の直径よりも大きい径を有するストッパー４０２ｂが形成されている。したがって、基板支持部材４０２は、図１３（ｂ）に示すように、下方への移動がストッパー４０２ｂによって制限される。
【００６３】
基板支持部材４０２の上端には、基板Ｗが載置される支持ピン４７９と、基板Ｗの周端部に当接する基板把持部としての円筒状のクランプ４８０とが設けられている。支持ピン４７９は基板支持部材４０２の軸心上に配置されており、クランプ４８０は、基板支持部材４０２の軸心から離間した位置に配置されている。したがって、クランプ４８０は、基板支持部材４０２の回転に伴って基板支持部材４０２の軸心周りに回転可能となっている。ここで、基板Ｗと接触する部分の部材としては、帯電防止のために、導電性部材（好適には、鉄、アルミニウム、ＳＵＳ）や、ＰＥＥＫ、ＰＶＣ等の炭素樹脂を使用することが好ましい。
【００６４】
基台４０１の保持部４０１ｂには第１の磁石４８１が取り付けられており、この第１の磁石４８１は基板支持部材４０２の側面に対向して配置されている。一方、基板支持部材４０２には第２の磁石４８２および第３の磁石４８３が配置されている。これら第２の磁石４８２および第３の磁石４８３は、上下方向に離間して配列されている。これらの第１〜第３の磁石４８１，４８２，４８３としては、ネオジム磁石が好適に用いられる。
【００６５】
図１４は、第２の磁石４８２と第３の磁石４８３の配置を説明するための模式図であり、基板支持部材４０２の軸方向から見た図である。図１４に示すように、第２の磁石４８２と第３の磁石４８３とは、基板支持部材４０２の周方向においてずれて配置されている。すなわち、第２の磁石４８２と基板支持部材４０２との中心とを結ぶ線と、第２の磁石４８２と基板支持部材４０２の中心とを結ぶ線とは、基板支持部材４０２の軸方向から見たときに所定の角度αで交わっている。
【００６６】
基板支持部材４０２が、図１３（ｂ）に示す下降位置にあるとき、第１の磁石４８１と第２の磁石４８２とが互いに対向する。このとき、第１の磁石４８１と第２の磁石４８２との間には吸引力が働く。この吸引力は、基板支持部材４０２にその軸心周りに回転する力を与え、その回転方向は、クランプ４８０が基板Ｗの周端部を押圧する方向である。したがって、図１３（ｂ）に示す下降位置は、基板Ｗを把持するクランプ位置ということができる。
【００６７】
なお、第１の磁石４８１と第２の磁石４８２とは、十分な把持力が発生する程度に互いに近接してさえいれば、基板Ｗを把持するときに必ずしも互いに対向していなくてもよい。例えば、第１の磁石４８１と第２の磁石４８２とが互いに傾いた状態で近接している場合でも、それらの間に磁力は発生する。したがって、この磁力が基板支持部材４０２を回転させて基板Ｗを把持させるのに十分な程度に大きければ、第１の磁石４８１と第２の磁石４８２は必ずしも互いに対向していなくてもよい。
【００６８】
図１５（ａ）は、リフト機構４７０により基板支持部材４０２を上昇させたときの基板支持部材４０２およびアーム４０１ａの一部を示す平面図であり、図１５（ｂ）は、リフト機構４７０により基板支持部材４０２を上昇させたときの図１２のＡ−Ａ線断面図であり、図１５（ｃ）は、図１５（ｂ）のＣ−Ｃ線断面図である。
【００６９】
リフト機構４７０により基板保持部材４０２を図１５（ｂ）に示す上昇位置まで上昇させると、第１の磁石４８１と第３の磁石４８３とが対向し、第２の磁石４８２は第１の磁石４８１から離間する。このとき、第１の磁石４８１と第３の磁石４８３との間には吸引力が働く。この吸引力は基板支持部材４０２にその軸心周りに回転する力を与え、その回転方向は、クランプ４８０が基板Ｗから離間する方向である。したがって、図１５（ａ）に示す上昇位置は、基板をリリースするアンクランプ位置ということができる。この場合も、第１の磁石４８１と第３の磁石４８３とは、基板Ｗの把持を開放するときに必ずしも互いに対向していなくてよく、クランプ４８０を基板Ｗから離間させる方向に基板支持部材４０２を回転させる程度の回転力（磁力）を発生する程度に互いに近接していればよい。
【００７０】
第２の磁石４８２と第３の磁石４８３とは基板支持部材４０２の周方向においてずれた位置に配置されているので、基板支持部材４０２の上下移動に伴って基板支持部材４０２には回転力が作用する。この回転力によってクランプ４８０に基板Ｗを把持する力と基板Ｗを開放する力が与えられる。したがって、基板支持部材４０２を上下させるだけで、基板Ｗを把持し、かつ開放することができる。このように、第１の磁石４８１、第２の磁石４８２、および第３の磁石４８３は、基板支持部材４０２をその軸心周りに回転させてクランプ４８０により基板Ｗを把持させる把持機構（回転機構）として機能する。この把持機構（回転機構）は、基板支持部材４０２の上下動によって動作する。
【００７１】
リフト機構４７０の接触プレート４７０ａは基板支持部材４０２の下方に位置している。接触プレート４７０ａが上昇すると、接触プレート４７０ａの上面が基板支持部材４０２の下端に接触し、基板支持部材４０２はスプリング４７８の押圧力に抗して接触プレート４７０ａによって持ち上げられる。接触プレート４７０ａの上面は平坦な面であり、一方、基板支持部材４０２の下端は半球状に形成されている。本実施形態では、リフト機構４７０とスプリング４７８とにより、基板支持部材４０２を上下動させる駆動機構が構成される。なお、駆動機構としては、上述の実施形態に限らず、例えば、サーボモータを用いた構成とすることもできる。
【００７２】
基板支持部材４０２の側面には、その軸心に沿って延びる溝４８４が形成されている。この溝４８４は円弧状の水平断面を有している。基台４０１のアーム４０１ａ（本実施形態では保持部４０１ｂ）には、溝４８４に向かって突起する突起部４８５が形成されている。この突起部４８５の先端は、溝４８４の内部に位置しており、突起部４８５は溝４８４に緩やかに係合している。この溝４８４および突起部４８５は、基板支持部材４０２の回転角度を制限するために設けられている。
【００７３】
次に、上述のように構成された乾燥ユニット（基板処理ユニット）４００の動作について説明する。
【００７４】
まず、モータ４１５により基板Ｗおよび回転カバー４５０を一体に回転させる。この状態で、フロントノズル４５４およびバックノズル４６３から純水を基板Ｗの表面（上面）および裏面（下面）に供給し、基板Ｗの全面を純水でリンスする。基板Ｗに供給された純水は、遠心力により基板Ｗの表面および裏面全体に広がり、これにより基板Ｗの全体がリンスされる。回転する基板Ｗから振り落とされた純水は、回転カバー４５０に捕らえられ、液体排出孔４５１に流れ込む。基板Ｗのリンス処理の間、２つの流体ノズル４６０，４６１は、基板Ｗから離れた所定の待機位置にある。
【００７５】
次に、フロントノズル４５４からの純水の供給を停止し、フロントノズル４５４を基板Ｗから離れた所定の待機位置に移動させるとともに、２つの流体ノズル４６０，４６１を基板Ｗの上方のオフセット位置（乾燥開始位置）に移動させる。そして、基板Ｗを３０〜１５０ｍｉｎ−１の速度で低速回転させながら、流体ノズル４６０からＩＰＡ蒸気を、流体ノズル４６１から純水を基板Ｗの表面に向かって供給する。このとき、基板Ｗの裏面にもバックノズル４６３から純水を供給する。
【００７６】
そして、前述の第２洗浄ユニット（基板処理ユニット）１６の揺動アーム４４と同様に、モータ５０４の回転速度を制御部５０６で制御して揺動アーム５０２の角速度を制御し、これによって、２つの流体ノズル４６０，４６１の移動速度を制御して、２つの流体ノズル４６０，４６１を同時に基板Ｗの径方向に沿って基板Ｗの外周部側方まで移動させる。これにより、基板Ｗの表面（上面）が乾燥される。
【００７７】
その後、２つの流体ノズル４６０，４６１を所定の待機位置に移動させ、バックノズル４６３からの純水の供給を停止する。そして、基板Ｗを１０００〜１５００ｍｉｎ−１の速度で高速回転させ、基板Ｗの裏面に付着している純水を振り落とす。このとき、ガスノズル４６４から乾燥気体を基板Ｗの裏面に吹き付ける。このようにして基板Ｗの裏面が乾燥される。
【００７８】
上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうることである。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲とすべきである。
【符号の説明】
【００７９】
１４ａ〜１４ｄ  研磨ユニット
１６  第１洗浄ユニット
１８  第２洗浄ユニット（基板処理ユニット）
２０  乾燥ユニット
３０  制御部
４０  洗浄槽
４２  支持軸
４４  揺動アーム
４６  流体ノズル
５４  モータ
６０  ペンシル型洗浄具
４００  乾燥ユニット（基板処理ユニット）
４６０，４６１  流体ノズル
５００  支持軸
５０２  揺動アーム
５０４  モータ
５０６  制御部
【図１】
0005712061.tif 000004
【図２】
0005712061.tif 000005
【図３】
0005712061.tif 000006
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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