(57)【要約】【課題】基板自体を研磨してしまうことなく、基板のエッジ部に強固に付着した異物を良好に除去することができる基板洗浄装置および基板洗浄方法を提供する。【解決手段】基板洗浄装置１は、０．３ＭＰａ以上かつ２．７ＭＰａ以下の圧縮弾性率を有する弾性材料により構成された当接部材３２を、基板Ｗのエッジ部Ｅに当接させることにより、エッジ部Ｅに付着した異物を除去する。このため、基板Ｗのエッジ部を研磨してしまうことなくエッジ部Ｅに強固に付着した金属膜やスラリー等の異物を良好に除去することができる。また、当接部材３２を構成する弾性材料の中には、砥粒としてのシリカが混入されているため、エッジ部Ｅに強固に付着した異物を良好に剥離しつつ除去することができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板のエッジ部を洗浄する基板洗浄装置であって、
基板のエッジ部に当接部材を当接させる当接手段と、
基板を保持しつつ当接部材と相対移動させる相対移動手段と、
を備え、
前記当接部材は、０．３ＭＰａ以上かつ２．７ＭＰａ以下の圧縮弾性率を有する弾性材料により構成されていることを特徴とする基板洗浄装置。
【請求項２】
請求項１に記載の基板洗浄装置であって、
前記当接部材は、前記弾性材料にシリカを混入させたことを特徴とする基板洗浄装置。
【請求項３】
請求項２に記載の基板洗浄装置であって、
基板の主面にリンス液を供給するリンス液供給手段を更に備え、
前記リンス液供給手段は、リンス液として純水を供給することを特徴とする基板洗浄装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれかに記載の基板洗浄装置であって、
非洗浄時に前記当接部材を液体中に浸漬した状態で待機させる待機部を更に備えることを特徴とする基板洗浄装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれかに記載の基板洗浄装置であって、
前記当接手段は、基板のエッジ部の異なる領域に当接する複数の前記当接部材を有することを特徴とする基板洗浄装置。
【請求項６】
請求項５に記載の基板洗浄装置であって、
前記複数の当接部材は、
基板のエッジ部の一方の傾斜面に当接する第１当接部材と、
基板のエッジ部の頂部に当接する第２当接部材と、
基板のエッジ部の他方の傾斜面に当接する第３当接部材と、
を含むことを特徴とする基板洗浄装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６までのいずれかに記載の基板洗浄装置であって、
前記当接部材の当接面を撮影する撮影手段と、
前記撮影手段により取得された画像データに基づいて前記当接部材に付着した汚れを検出する検出手段と、
を更に備えることを特徴とする基板洗浄装置。
【請求項８】
請求項７に記載の基板洗浄装置であって、
前記当接手段は、前記検出手段の検出結果に基づいて、基板のエッジ部に対する前記当接部材の当接位置を変更することを特徴とする基板洗浄装置。
【請求項９】
請求項１から請求項８までのいずれかに記載の基板洗浄装置であって、
基板は円形基板であり、
前記相対移動手段は、基板を中心軸周りに回転させることにより基板のエッジ部と前記当接部材とを相対移動させることを特徴とする基板洗浄装置。
【請求項１０】
基板のエッジ部を洗浄する基板洗浄方法であって、
基板のエッジ部に当接部材を当接させる当接工程と、
前記当接工程を継続しつつ、基板を保持しつつ基板と当接部材を相対移動させる相対移動工程と、
を備え、
前記当接部材は、０．３ＭＰａ以上かつ２．７ＭＰａ以下の圧縮弾性率を有する弾性材料により構成されていることを特徴とする基板洗浄方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の基板洗浄方法であって、
前記当接部材は、前記弾性材料にシリカを混入させたことを特徴とする基板洗浄方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の基板洗浄方法であって、
前記当接工程においては、前記基板の主面にリンス液の供給を行うもので、リンス液として純水を供給することを特徴とする基板洗浄方法。
【請求項１３】
請求項１０から請求項１２までのいずれかに記載の基板洗浄方法であって、
前記当接部材を液体中に浸漬した状態で待機させる待機工程を更に備えることを特徴とする基板洗浄方法。
【請求項１４】
請求項１０から請求項１３までのいずれかに記載の基板洗浄方法であって、
前記当接工程においては、複数の前記当接部材がそれぞれ基板のエッジ部の異なる領域に当接することを特徴とする基板洗浄方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の基板洗浄方法であって、
前記複数の当接部材は、
基板のエッジ部の一方の傾斜面に当接する第１当接部材と、
基板のエッジ部の頂部に当接する第２当接部材と、
基板のエッジ部の他方の傾斜面に当接する第３当接部材と、
を含むことを特徴とする基板洗浄方法。
【請求項１６】
請求項１０から請求項１５までのいずれかに記載の基板洗浄方法であって、
前記当接部材の当接面を撮影する撮影工程と、
前記撮影工程において取得された画像データに基づいて前記当接部材に付着した汚れを検出する汚れ検出工程と、
を更に備えることを特徴とする基板洗浄方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の基板洗浄方法であって、
前記当接工程においては、前記汚れ検出工程の検出結果に基づいて、基板のエッジ部に対する前記当接部材の当接位置を変更することを特徴とする基板洗浄方法。
【請求項１８】
請求項１０から請求項１７までのいずれかに記載の基板洗浄方法であって、
基板は円形基板であり、
前記相対移動工程においては、基板を中心軸周りに回転させることにより基板のエッジ部と前記当接部材とを相対移動させることを特徴とする基板洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板洗浄ブラシを用いた基板処理装置および基板処理方法に関する。処理の対象となる基板には、たとえば、半導体ウエハ、液晶表示装置用基板、プラズマディスプレイ用基板、ＦＥＤ（Field Emission Display）用基板、光ディスク、または磁気ディスクなどが含まれ、特に、半導体ウエハ等の円板形状の基板のエッジ部に付着した異物を除去する基板洗浄装置および基板洗浄方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、半導体ウエハ等の基板を製造する工程では、基板Ｗのエッジ部に付着した異物を除去する基板洗浄装置が使用されている。図１２は、従来の基板洗浄装置の一例を示した図である。図１２の基板洗浄装置は、基板Ｗを保持部１１０上に保持しつつ回転させ、回転する基板Ｗのエッジ部Ｅに研磨テープ１２０を当接させることにより、基板Ｗのエッジ部Ｅから異物を除去する。研磨テープ１２０の表面にはダイヤモンド等の砥粒が接着されているため、研磨テープ１２０は、基板Ｗのエッジ部Ｅを研磨しつつエッジ部Ｅ上の異物を除去することができる。また、図１３は、従来の基板洗浄装置の他の一例を示した図である。図１３の基板洗浄装置は、基板Ｗを保持部２１０上に保持しつつ回転させ、回転する基板Ｗのエッジ部Ｅに樹脂製のブラシ２２０を当接させることにより、基板Ｗのエッジ部Ｅから異物を除去する。
【０００３】
このような従来の基板洗浄装置については、例えば、特許文献１に開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２４１４３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、図１２に示した従来の基板洗浄装置は、研磨テープ１２０によって基板Ｗのエッジ部Ｅ自体を研磨しつつ、エッジ部Ｅ上の異物を除去するものであった。このため、研磨により発生した研磨屑を除去するために二次洗浄を行う必要があり、洗浄処理の工程数が増加してしまうという問題があった。
【０００６】
一方、図１３に示した基板洗浄装置では、基板Ｗのエッジ部Ｅを研磨してしまうことはないものの、樹脂製のブラシが柔らかすぎるため、金属膜やスラリーのようにエッジ部Ｅに強固に付着した異物を除去することはできなかった。近年では、搬送時のクロスコンタミネーションを防止するため、基板Ｗのエッジ部Ｅに付着したタングステン等の金属膜やＣＭＰプロセスの残渣スラリーを良好に除去したいという技術的要請が高まっている。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、基板自体を研磨してしまうことなく、基板のエッジ部に強固に付着した異物を良好に除去することができる基板洗浄装置および基板洗浄方法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、請求項１に係る発明は、基板のエッジ部を洗浄する基板洗浄装置であって、基板のエッジ部に当接部材を当接させる当接手段と、基板を保持しつつ当接部材と相対移動させる相対移動手段と、を備え、前記当接部材は、０．３ＭＰａ以上かつ２．７ＭＰａ以下の圧縮弾性率を有する弾性材料により構成されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の基板洗浄装置であって、前記当接部材は、前記弾性材料にシリカを混入させたことを特徴とする。
【００１０】
請求項３に係る発明は、請求項２に記載の基板洗浄装置であって、基板の主面にリンス液を供給するリンス液供給手段を更に備え、前記リンス液供給手段は、リンス液として純水を供給することを特徴とする。
【００１１】
請求項４に係る発明は、請求項１から請求項３までのいずれかに記載の基板洗浄装置であって、非洗浄時に前記当接部材を液体中に浸漬した状態で待機させる待機部を更に備えることを特徴とする。
【００１２】
請求項５に係る発明は、請求項１から請求項４までのいずれかに記載の基板洗浄装置であって、前記当接手段は、基板のエッジ部の異なる領域に当接する複数の前記当接部材を有することを特徴とする。
【００１３】
請求項６に係る発明は、請求項５に記載の基板洗浄装置であって、前記複数の当接部材は、基板のエッジ部の一方の傾斜面に当接する第１当接部材と、基板のエッジ部の頂部に当接する第２当接部材と、基板のエッジ部の他方の傾斜面に当接する第３当接部材と、を含むことを特徴とする。
【００１４】
請求項７に係る発明は、請求項１から請求項６までのいずれかに記載の基板洗浄装置であって、前記当接部材の当接面を撮影する撮影手段と、前記撮影手段により取得された画像データに基づいて前記当接部材に付着した汚れを検出する検出手段と、を更に備えることを特徴とする。
【００１５】
請求項８に係る発明は、請求項７に記載の基板洗浄装置であって、前記当接手段は、前記検出手段の検出結果に基づいて、基板のエッジ部に対する前記当接部材の当接位置を変更することを特徴とする。
【００１６】
請求項９に係る発明は、請求項１から請求項８までのいずれかに記載の基板洗浄装置であって、基板は円形基板であり、前記相対移動手段は、基板を中心軸周りに回転させることにより基板のエッジ部と前記当接部材とを相対移動させることを特徴とする。
【００１７】
請求項１０に係る発明は、基板のエッジ部を洗浄する基板洗浄方法であって、基板のエッジ部に当接部材を当接させる当接工程と、前記当接工程を継続しつつ、基板を保持しつつ基板と当接部材を相対移動させる相対移動工程と、を備え、前記当接部材は、０．３ＭＰａ以上かつ２．７ＭＰａ以下の圧縮弾性率を有する弾性材料により構成されていることを特徴とする。
【００１８】
請求項１１に係る発明は、請求項１０に記載の基板洗浄方法であって、前記当接部材は、前記弾性材料にシリカを混入させたことを特徴とする。
【００１９】
請求項１２に係る発明は、請求項１１に記載の基板洗浄方法であって、前記当接工程においては、前記基板の主面にリンス液の供給を行うもので、リンス液として純水を供給することを特徴とする。
【００２０】
請求項１３に係る発明は、請求項１０から請求項１２までのいずれかに記載の基板洗浄方法であって、前記当接部材を液体中に浸漬した状態で待機させる待機工程を更に備えることを特徴とする。
【００２１】
請求項１４に係る発明は、請求項１０から請求項１３までのいずれかに記載の基板洗浄方法であって、前記当接工程においては、複数の前記当接部材がそれぞれ基板のエッジ部の異なる領域に当接することを特徴とする。
【００２２】
請求項１５に係る発明は、請求項１４に記載の基板洗浄方法であって、前記複数の当接部材は、基板のエッジ部の一方の傾斜面に当接する第１当接部材と、基板のエッジ部の頂部に当接する第２当接部材と、基板のエッジ部の他方の傾斜面に当接する第３当接部材と、を含むことを特徴とする。
【００２３】
請求項１６に係る発明は、請求項１０から請求項１５までのいずれかに記載の基板洗浄方法であって、前記当接部材の当接面を撮影する撮影工程と、前記撮影工程において取得された画像データに基づいて前記当接部材に付着した汚れを検出する汚れ検出工程と、を更に備えることを特徴とする。
【００２４】
請求項１７に係る発明は、請求項１６に記載の基板洗浄方法であって、前記当接工程においては、前記汚れ検出工程の検出結果に基づいて、基板のエッジ部に対する前記当接部材の当接位置を変更することを特徴とする。
【００２５】
請求項１８に係る発明は、請求項１０から請求項１７までのいずれかに記載の基板洗浄方法であって、基板は円形基板であり、前記相対移動工程においては、基板を中心軸周りに回転させることにより基板のエッジ部と前記当接部材とを相対移動させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
請求項１または請求項１０に記載の発明によれば、０．３ＭＰａ以上かつ２．７ＭＰａ以下の圧縮弾性率を有する弾性材料により構成された当接部材を基板のエッジ部に当接させることにより、エッジ部に付着した異物を除去する。このため、基板のエッジ部を研磨してしまうことなくエッジ部に強固に付着した金属膜やスラリー等の異物を良好に除去することができる。
【００２７】
特に、請求項２または請求項１１に記載の発明によれば、シリカを混入させた弾性材料により構成された当接部材を基板のエッジ部に当接させることにより、エッジ部に付着した異物を除去する。このため、基板のエッジ部に付着した異物をより良好に除去することができる。
【００２８】
特に、請求項３または請求項１２に記載の発明によれば、リンス液として純水を供給する。このため、リンス液を除去するための二次洗浄を行う必要はない。
【００２９】
特に、請求項４または請求項１３に記載の発明によれば、非洗浄時に当接部材を液体中に浸漬した状態で待機させる。このため、当接部材は、所定の圧縮弾性率を維持することができる。
【００３０】
特に、請求項５または請求項１４に記載の発明によれば、複数の前記当接部材をそれぞれ基板のエッジ部の異なる領域に当接させる。このため、基板のエッジ部の複数の領域に付着した異物をそれぞれ効率よく除去することができる。
【００３１】
特に、請求項６または請求項１５に記載の発明によれば、基板のエッジ部の一方の傾斜面、頂部、および他方の傾斜面に付着した異物を、それぞれ効率よく除去することができる。
【００３２】
特に、請求項７または請求項１６に記載の発明によれば、当接部材の当接面を撮影し、取得された画像データに基づいて当接部材に付着した汚れを検出する。このため、当接部材上の汚れを情報として認識することができる。
【００３３】
特に、請求項８または請求項１７に記載の発明によれば、当接部材の汚れの程度に応じて、基板のエッジ部に対する当接部材の当接位置を変更する。このため、当接部材を交換することなく、当接部材から基板への異物の再付着を防止することができる。
【００３４】
特に、請求項９または請求項１８に記載の発明によれば、円形基板を中心軸周りに回転させることにより基板のエッジ部と当接部材とを相対移動させる。このため、基板のエッジ部と当接部材とを容易に相対移動させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００３６】
＜１．第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る基板洗浄装置１の上面図である。また、図２は、基板洗浄装置１を図１のＩＩ−ＩＩ線で切断した縦断面図である。この基板洗浄装置１は、円板形状の基板Ｗのエッジ部（辺縁部）Ｅを洗浄することにより、エッジ部Ｅに付着した金属膜やスラリー等の異物を除去するための装置である。図１および図２に示したように、基板洗浄装置１は、主として、基板保持回転部１０と、純水供給部２０と、エッジ当接機構３０と、制御部４０とを備えている。
【００３７】
基板保持回転部１０は、基板Ｗを水平姿勢に保持しつつ基板Ｗの主面と垂直な軸を中心として基板Ｗを回転させるための機構である。図２に示したように、基板保持回転部１０は、基板Ｗを下面側から支持するための支持部１１と、支持部１１を回転させるための回転駆動機構１２とを有している。支持部１１は、所定の吸引圧で基板Ｗの下面に吸着しつつ、基板Ｗを水平姿勢に固定保持する。回転駆動機構１２は、モータ等の駆動源を有しており、支持部１１および支持部１１上に支持された基板Ｗを一体として回転させる。基板Ｗは、その中心を通る鉛直軸の周りに回転するため、回転中の基板Ｗのエッジ部Ｅはほぼ同一の軌跡を通る。このように、この実施形態では、支持部１１、回転駆動機構１２が、本発明の「相対移動手段」として機能している。
【００３８】
純水供給部２０は、基板Ｗの上面（主面）にリンス液としての純水を供給するための機構である。図１および図２に示したように、純水供給部２０は、基板保持回転部１０の支持部１１の上方に配置された吐出ノズル２１を有している。また、図２に示したように、吐出ノズル２１は、純水供給ライン２２を介して純水供給源２３と接続されており、純水供給ライン２２の経路途中には、開閉弁２４が介挿されている。このため、開閉弁２４を開放すると、純水供給源２３から純水供給ライン２２を通って吐出ノズル２１へ純水が供給され、吐出ノズル２１から基板Ｗの上面に向けて純水が吐出される。吐出ノズル２１は、基板Ｗのほぼ回転中心に向けて純水を吐出する。このため、基板Ｗを回転させつつ純水を吐出すると、吐出された純水は、基板Ｗの回転中心から基板Ｗの上面全体に拡がりつつ基板Ｗのエッジ部Ｅまで供給される。
【００３９】
エッジ当接機構３０は、基板Ｗのエッジ部Ｅに対して当接部材３２を当接させるための機構である。図１および図２に示したように、エッジ当接機構３０は、旋回アーム３１と、旋回アーム３１の先端に取り付けられた当接部材３２と、旋回アーム３１を旋回および昇降させるための駆動機構３３と、当接部材３２を待機させるための待機部３４とを有している。旋回アーム３１は、遊端側の先端部が下方に屈曲した略Ｌ字形の剛性部材であり、その下方に屈曲した先端部の基板Ｗ側の面に当接部材３２が取り付けられている。また、旋回アーム３１の旋回中心側の端部には、駆動機構３３が接続されている。駆動機構３３は、モータ等を利用した公知の種々の機構により実現される。駆動機構３３を動作させると、旋回アーム３１は鉛直軸周りに旋回し、旋回アーム３１の先端部に取り付けられた当接部材３２は、基板Ｗのエッジ部Ｅに当接する当接位置（図１中の実線位置）と基板Ｗのエッジ部Ｅから離間した待機位置（図１中の仮想線位置）との間で進退移動する。ここで旋回アーム３１は当接部材３２を基板Ｗのエッジ部Ｅに対向する面で保持し、当接位置において旋回アーム３１と基板Ｗのエッジ部Ｅで当接部材３２を挟み込むように構成することで当接部材３２の当接状態を良好なものとしている。
【００４０】
当接部材３２は、ポリビニルアセタールやポリウレタン（ＰＵ）等の樹脂、またはそれら多孔質体に、フェノール樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂等の熱硬化性樹脂と後述するシリカを混合または含浸することによりその圧縮弾性率が調整された弾性材料により直方形のパッド形状に構成されている。ここで、ポリビニルアセタールはポリビニルアルコール（ＰＶＡ）の水溶性樹脂にアルデヒド類を反応させ生成する。具体的には、十分に吸水させた状態で０．３ＭＰａ以上かつ２．７ＭＰａ以下の圧縮弾性率を有する弾性材料が使用されている。圧縮弾性率の測定方法には種々の方法があるが、例えばＪＩＳＫ７１８１（対応国際規格：ＩＳＯ６０４）に規定される試験方法により上記の値を示すものであればよい。当接部材３２は、このような圧縮弾性率を有する弾性材料により構成されているため、基板Ｗのエッジ部Ｅを研磨してしまうことなくエッジ部Ｅに強固に付着した異物を良好に除去する機能を有する。なお、当接部材３２の形状は、板状のパッド形状であれば直方形に限られるものではなく、円柱状であっても良い。
【００４１】
後述する実施例の結果からも分かるように、当接部材３２を構成する弾性材料の圧縮弾性率が０．３ＭＰａより低すぎると、当接部材３２の異物に対する除去能力が著しく低下してしまう。また、当接部材３２を構成する弾性材料の圧縮弾性率が２．７ＭＰａより高すぎると、当接部材３２は、回転する基板Ｗのエッジ部Ｅに弾かれてしまい、エッジ部Ｅに連続して当接することが困難となる。このため、基板Ｗのエッジ部Ｅに連続して当接しつつエッジ部Ｅの異物を良好に除去するためには、適度な圧縮弾性率が必要となる。具体的には、弾性材料の圧縮弾性率は、十分に吸水した状態で、上記のように０．３ＭＰａ以上かつ２．７ＭＰａ以下であることが望ましく、また、１．３ＭＰａであればより望ましい。
【００４２】
また、当接部材３２を構成する弾性材料は、良好な吸水性を得るために、その気孔率が２５体積％以上かつ９０体積％以下であることが望ましく、５０体積％以上かつ８５体積％以下であればより望ましい。気孔率が２５体積％より低いと吸水性が悪く、気孔率が９０体積％を超えると弾性材料の強度が低下して使用に耐えられなくなる。また、当接部材３２を構成する弾性材料は、基板Ｗとの摺接に対する良好な異物の除去能力を得るために、その引張破壊ひずみが３％以上かつ３００％以下であることが望ましい。引張破壊ひずみが３％より低いと弾性材料の機械強度が低下して使用に耐えられなくなり、引張破壊ひずみが４００％を超えると適正な除去能力が得られない。
【００４３】
当接部材３２を構成する弾性材料の中には、砥粒としてシリカ（例えば、ヒュームドシリカやコロダイルシリカ）の粒子が混入されている。このため、当接部材３２は、基板Ｗのエッジ部Ｅと摺接することにより、エッジ部Ｅに強固に付着した異物を良好に剥離することができる。本実施形態では、異物に対する適度な剥離能力を発揮しつつ、基板Ｗのエッジ部Ｅ自体を研磨してしまうことはないように、平均粒径が１μｍ以上かつ１０μｍ以下の砥粒を使用している。ここで、シリカの平均粒径が１μｍより小さいと異物に対する除去能力が低下してしまい、平均粒径が１０μｍより大きいと基板自体を研磨して傷をつけてしまう。
【００４４】
このような弾性材料は、例えば、ポリビニルアルコールの水溶液に、気孔形成材としての澱粉と、砥粒としてのシリカと、アセタール化剤としてのアルデヒド類とを混合・撹拌し、酸を加えて反応させた後、水洗、乾燥、および熱処理を行うことによりポリビニルアセタール多孔質体として作成することができる。また、主剤としてのポリオール、架橋剤としてのイソシアネート、発泡剤ならびに硬化触媒を混合して金型内にて反応硬化させることによりポリウレタン多孔質体として作製してもよい。また、これらの多孔質体について熱硬化性樹脂を反応前に混合、あるいは反応後の多孔質体に含浸して作製してもよい。ただし、本発明において使用される弾性材料は、このような製造方法により作成されたものに限定されるものではない。
【００４５】
図３は、旋回アーム３１を基板Ｗ側に旋回させ、基板Ｗのエッジ部Ｅに当接部材３２を当接させたときの状態を示した拡大縦断面図である。当接部材３２は弾性材料により構成されているため、当接部材３２の平坦な対向面（当接面）が基板Ｗのエッジ部Ｅに当接すると、当接部材３２の当接面は、ある程度の深さまでエッジ部Ｅに押し込まれ、エッジ部Ｅの表面に沿って変形する。これにより、当接部材３２は、エッジ部Ｅの頂部（アペックス部）だけではなく、上下に形成された傾斜面（ベベル部）にも当接することとなる。基板Ｗを回転させつつ基板Ｗのエッジ部Ｅに当接部材３２を当接させると、当接部材３２はエッジ部Ｅの頂部および傾斜面に摺接し、エッジ部Ｅの頂部および傾斜面に付着した異物を剥離する。
【００４６】
図１および図２に戻り、待機部３４は、非洗浄時に当接部材３２を待機させておくための部位である。待機部３４は、旋回アーム３１の先端部を収容できる程度の内径を有する貯留槽３４ａを有しており、貯留槽３４ａの内部には純水が貯留されている。図４は、待機部３４付近を図１のＩＶ−ＩＶ線で切断した縦断面図である。旋回アーム３１を貯留槽３４ａの上部まで旋回させた状態で、駆動機構３３により旋回アーム３１を下降させると、図４に示したように、旋回アーム３１の先端部および先端部に取り付けられた当接部材３２は、貯留槽３４ａの内部の純水中に浸漬される。当接部材３２は、非洗浄時には、このように純水中に浸漬された状態で待機し、純水を十分に吸収することにより、弾性材料の圧縮弾性率を所定の値に維持する。
【００４７】
制御部４０は、基板洗浄装置１内の各部の動作を制御するためのコンピュータ装置である。図１および図２に示したように、制御部４０は、上記の回転駆動機構１２、開閉弁２４、および駆動機構３３と電気的に接続されている。制御部４０は、所定のコンピュータプログラムに従って上記の回転駆動機構１２、開閉弁２４、駆動機構３３等の動作を制御することにより、基板Ｗの洗浄処理を進行させる。
【００４８】
続いて、このような基板洗浄装置１における洗浄処理の流れについて、図５のフローチャートを参照しつつ説明する。この基板洗浄装置１において洗浄処理を行うときには、まず、ＣＭＰ処理後の基板、メッキ配線工程の後の基板や保護膜形成のＣＶＤ直前の基板を図外の搬送ロボットによって搬送し、基板保持回転部１０の支持部１１上に基板Ｗを載置し、支持部１１の上面に基板Ｗを吸着保持させる。そして、回転駆動機構１２を動作させることにより、基板Ｗを鉛直軸周りに回転させる（ステップＳ１１）。後段のステップＳ１３において当接部材３２を弾いてしまうことなく異物を良好に除去するために、制御部４０は、基板Ｗの回転数が所定の範囲内となるように回転駆動機構１２を制御する。例えば、処理対象となる基板Ｗの直径が２００ｍｍ程度である場合には、基板Ｗの回転数を５０ｒｐｍ以上かつ２００ｒｐｍ以下とすることが望ましい。
【００４９】
次に、基板洗浄装置１は、開閉弁２４を開放し、純水供給部２０の吐出ノズル２１から基板Ｗの上面に向けて純水を吐出する（ステップＳ１２）。基板Ｗの上面に吐出された純水は、基板Ｗの回転中心から基板Ｗの上面全体に拡がりつつ基板Ｗのエッジ部Ｅまで供給され、基板Ｗのエッジ部Ｅの表面に沿って液流を形成した後、エッジ部Ｅの下方へ落下する。
【００５０】
一方、当接部材３２は、貯留槽３４ａに貯留された純水中に浸漬された状態で待機している（待機工程）。基板Ｗのエッジ部Ｅまで純水が行き渡ると、基板洗浄装置１は、駆動機構３３を動作させることにより旋回アーム３１を上昇させ、貯留槽３４ａに貯留された純水中から当接部材３２を引き上げることで待機工程から当接工程へ移行される。そして、基板洗浄装置１は、旋回アーム３１を旋回させることにより、基板Ｗのエッジ部Ｅに当接部材３２を当接させる当接工程を行う（ステップＳ１３）。当接部材３２は、回転する基板Ｗのエッジ部Ｅに当接することにより、ある程度（例えば０．５ｍｍ程度）の深さまで押し込まれて変形する。そして、当接部材３２は、エッジ部Ｅの頂部および傾斜部と摺接することにより、エッジ部Ｅに付着した異物を剥離する。即ち、当接部材３２のエッジ部Ｅとの摺接が本発明の相対移動工程に相当する。エッジ部Ｅから剥離された異物は、エッジ部Ｅの表面を流れる純水とともに流されて、直ちにエッジ部Ｅから除去される。このため、一旦剥離した異物が基板Ｗに再付着することはない。
【００５１】
所定時間の当接処理が終了すると、基板洗浄装置１は、駆動機構３３を動作させることにより旋回アーム３１を待機部３４側へ旋回させ、当接部材３２を基板Ｗのエッジ部Ｅから引き離す（ステップＳ１４）。そして、待機位置において旋回アーム３１を下降させることにより、貯留槽３４ａに貯留された純水中に当接部材３２を浸漬させる待機工程へ進む。当接部材３２は、貯留槽３４ａの内部において純水を吸収することによりその弾性率を回復しつつ、次回の洗浄処理に備えて待機する。
【００５２】
その後、基板洗浄装置１は、開閉弁２４を閉鎖し、吐出ノズル２１から基板Ｗへの純水の供給を停止する（ステップＳ１５）。そして、基板洗浄装置１は、回転駆動機構１２の回転数を上昇させることにより、基板Ｗを高速回転させ、基板Ｗの表面に残存する純水を振り切って除去する。すなわち、基板Ｗに対してスピン乾燥を行う（ステップＳ１６）。所定時間のスピン乾燥が完了すると、基板洗浄装置１は、回転駆動機構１２を停止させることにより基板Ｗの回転を停止させ（ステップＳ１７）、１枚の基板Ｗに対する洗浄処理を終了する基板洗浄工程が完了する。ここで吐出ノズル２１からの純水の吐出を停止するタイミングは、当接部材３２が待機位置に達した後に時間をおかずに行っているが、当接部材３２のエッジ部Ｅからの引き離しと同時に停止してもよい。
【００５３】
上記のように、本実施形態の基板洗浄装置１は、０．３ＭＰａ以上かつ２．７ＭＰａ以下の圧縮弾性率を有する弾性材料により構成された当接部材３２を、基板Ｗのエッジ部Ｅに当接させることにより、エッジ部Ｅに付着した異物を除去する。このため、基板Ｗのエッジ部を研磨してしまうことなくエッジ部Ｅに強固に付着した金属膜やスラリー等の異物を良好に除去することができる。また、当接部材３２を構成する弾性材料の中には、砥粒としてのシリカが混入されているため、エッジ部Ｅに強固に付着した異物を良好に剥離して除去することができる。
【００５４】
本実施形態の基板洗浄装置１は、基板Ｗのエッジ部Ｅを研磨するものではないため、洗浄中に研磨屑等の新たなパーティクルが発生する恐れはない。また、本実施形態では、リンス液として純水が使用されている。したがって、研磨屑やリンス液を除去するための二次洗浄を行う必要はなく、基板洗浄工程を短縮することができる。
【００５５】
＜２．実施例＞
図６は、上記の基板洗浄装置１において、当接部材３２を構成する弾性材料の圧縮弾性率を変化させ、それぞれの圧縮弾性率における異物の除去能力を調べた結果を示した図である。ただし、圧縮弾性率が０．０１ＭＰａの場合のみ、図１３に示した従来の基板洗浄装置による洗浄処理の結果が示されている。圧縮弾性率が０．３〜１３０ＭＰａの弾性材料の主成分はポリウレタン（ポリウレタン多孔質体）とし、圧縮弾性率が０．０１ＭＰａの樹脂（図１３のブラシ２２０の構成材料）の主成分はポリビニルアルコールとした。なお、調査には直径２００ｍｍの基板Ｗを使用し、ＣＶＤ（chemical vapor deposition）により基板Ｗのエッジ部Ｅに形成されたタングステン膜を除去対象異物とした。また、基板Ｗの回転数は１００ｒｐｍとした。
【００５６】
本調査では、図６に示したように、十分に吸水させた状態で０．３〜２．７ＭＰａの圧縮弾性率を有する弾性材料を使用したときに、タングステン膜の良好な除去効果を確認することができた。したがって、少なくとも０．３〜２．７ＭＰａの圧縮弾性率において、基板Ｗのエッジ部Ｅを研磨してしまうことなくエッジ部Ｅからタングステン膜を除去するという従来得ることができなかった効果を得られることが分かった。また、タングステン膜に対する除去能力は、１．３ＭＰａ付近において最も向上することも分かった。
【００５７】
＜３．第２実施形態＞
図７は、本発明の第２実施形態に係る基板洗浄装置２の上面図である。また、図８は、基板洗浄装置２を図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線で切断した縦断面図である。本実施形態の基板洗浄装置２は、エッジ当接機構３０に代えて第１当接機構５１、第２当接機構５２、および第３当接機構５３が設けられている点を除いて、第１実施形態の基板洗浄装置１と同等の構成を有する。このため、以下では第１当接機構５１、第２当接機構５２、および第３当接機構５３の構成を中心に説明し、他の部分については図７，図８の中に図１，図２と同一の符号を付して重複説明を省略する。
【００５８】
第１当接機構５１は、第１実施形態の当接部材３２と同等の弾性材料により構成された第１当接部材５１ａを有している。第１当接部材５１ａは第１アーム５１ｂの先端部に取り付けられており、第１アーム５１ｂの他端部には第１駆動機構５１ｃが接続されている。このため、第１駆動機構５１ｃを動作させると、第１アーム５１ｂが進退移動し、第１アーム５１ｂの先端部に取り付けられた第１当接部材５１ａが基板Ｗのエッジ部Ｅに対して当接および離間する。図７および図８に示したように、第１当接部材５１ａは、基板Ｗとの当接面が水平方向よりもやや下方を向くような角度、本実施例では具体的に基板Ｗの主面とのなす角度が４５度で傾斜配置されている。このため、第１当接部材５１ａは、基板Ｗのエッジ部Ｅのうち、主として上側の傾斜面（上ベベル面）に対して当接する。
【００５９】
第２当接機構５２は、第１実施形態の当接部材３２と同等の弾性材料により構成された第２当接部材５２ａを有している。第２当接部材５２ａは第２アーム５２ｂの先端部に取り付けられており、第２アーム５２ｂの他端部には第２駆動機構５２ｃが接続されている。このため、第２駆動機構５２ｃを動作させると、第２アーム５２ｂが進退移動し、第２アーム５２ｂの先端部に取り付けられた第２当接部材５２ａが基板Ｗのエッジ部Ｅに対して当接および離間する。図７に示したように、第２当接部材５２ａは、基板Ｗとの当接面が水平方向を向くように直立配置されている。このため、第２当接部材５２ａは、基板Ｗのエッジ部Ｅのうち、主として頂部（アペックス部）に対して当接する。
【００６０】
また、第３当接機構５３は、第１実施形態の当接部材３２と同等の弾性材料により構成された第３当接部材５３ａを有している。第３当接部材５３ａは第３アーム５３ｂの先端部に取り付けられており、第３アーム５３ｂの他端部には第３駆動機構５３ｃが接続されている。このため、第３駆動機構５３ｃを動作させると、第３アーム５３ｂが進退移動し、第３アーム５３ｂの先端部に取り付けられた第３当接部材５３ａが基板Ｗのエッジ部Ｅに対して当接および離間する。図７および図８に示したように、第３当接部材５３ａは、基板Ｗとの当接面が水平方向よりもやや上方を向くような角度、本実施例では具体的に基板Ｗの裏面とのなす角度が４５度で傾斜配置されている。このため、第３当接部材５３ａは、基板Ｗのエッジ部Ｅのうち、主として下側の傾斜面（下ベベル面）に対して当接する。
【００６１】
図９は、このような基板洗浄装置２における洗浄処理の流れを示したフローチャートである。基板洗浄装置２において洗浄処理を行うときには、まず、上記の第１実施形態と同じように、基板Ｗを支持部１１上に載置して回転させ（ステップＳ２１）、純水供給部２０の吐出ノズル２１から基板Ｗの上面に向けて純水を吐出する（ステップＳ２２）。基板Ｗのエッジ部Ｅまで純水が行き渡ると、基板洗浄装置２は、まず、第１アーム５１ｂを前進させ、第１当接部材５１ａを基板Ｗのエッジ部Ｅに当接させる（ステップＳ２３）。これにより、基板Ｗのエッジ部Ｅのうち、主として上側の傾斜面に付着した異物が剥離除去される。そして、所定時間の当接処理が終了すると、基板洗浄装置２は、第１アーム５１ｂを後退させ、第１当接部材５１ａを基板Ｗのエッジ部Ｅから引き離す（ステップＳ２４）。
【００６２】
続いて、基板洗浄装置２は、第２アーム５２ｂを前進させ、第２当接部材５２ａを基板Ｗのエッジ部Ｅに当接させる（ステップＳ２５）。これにより、基板Ｗのエッジ部Ｅのうち、主として頂部に付着した異物が剥離除去される。そして、所定時間の当接処理が終了すると、基板洗浄装置２は、第２アーム５２ｂを後退させ、第２当接部材５２ａを基板Ｗのエッジ部Ｅから引き離す（ステップＳ２６）。更に、基板洗浄装置２は、第３アーム５３ｂを前進させ、第３当接部材５３ａを基板Ｗのエッジ部Ｅに当接させる（ステップＳ２７）。これにより、基板Ｗのエッジ部Ｅのうち、主として下側の傾斜面に付着した異物が剥離除去される。そして、所定時間の当接処理が終了すると、基板洗浄装置２は、第３アーム５３ｂを後退させ、第３当接部材５３ａを基板Ｗのエッジ部Ｅから引き離す（ステップＳ２８）。
【００６３】
その後、基板洗浄装置２は、上記の第１実施形態と同じように、吐出ノズル２１からの純水の吐出を停止し（ステップＳ２９）、スピン乾燥を行った後（ステップＳ３０）、基板Ｗの回転を停止させて（ステップＳ３１）、１枚の基板Ｗに対する洗浄処理を終了する。
【００６４】
本実施形態の基板洗浄装置２も、第１実施形態の基板洗浄装置１と同じように、０．３ＭＰａ以上かつ２．７ＭＰａ以下の圧縮弾性率を有する弾性材料により構成された当接部材５１ａ，５２ａ，５３ａを、基板Ｗのエッジ部Ｅに当接させることにより、エッジ部Ｅに付着した異物を除去する。このため、基板Ｗのエッジ部を研磨してしまうことなくエッジ部Ｅに強固に付着した金属膜やスラリー等の異物を良好に除去することができる。また、当接部材５１ａ，５２ａ，５３ａを構成する弾性材料の中には、砥粒としてのシリカが混入されているため、エッジ部Ｅに強固に付着した異物を良好に剥離しつつ除去することができる。
【００６５】
特に、本実施形態の基板洗浄装置２は、３つの当接部材５１ａ，５２ａ，５３ａをそれぞれ異なる領域に当接させ、各領域に付着した異物を各当接部材５１ａ，５２ａ，５３ａにより剥離除去する。このため、複数の領域に付着した異物をそれぞれ効率よく除去することができる。また、本実施形態の基板洗浄装置２は、３つの当接部材５１ａ，５２ａ，５３ａを１つずつ順次に当接させる。このため、基板Ｗに対して２方向からの押圧力が加わることはなく、基板Ｗの破損を防止することができる。
【００６６】
＜４．第３実施形態＞
図１０は、本発明の第３実施形態に係る基板洗浄装置３の上面図である。本実施形態の基板洗浄装置３は、カメラ６０が追加されていることと、エッジ当接機構３０の旋回アーム３１が多段階に昇降可能であることを除いて、上記第１実施形態の基板洗浄装置１と同等の構成を有する。このため、以下ではエッジ当接機構３０およびカメラ６０の構成を中心に説明し、他の部分については図１０中に図１と同一の符号を付して重複説明を省略する。
【００６７】
基板洗浄装置３のカメラ６０は、基板Ｗとほぼ同一の高さに配置され、その撮影方向は貯留槽３４ａの上方に向けられている。このため、カメラ６０は、待機部３４側へ旋回アーム３１が旋回したときに、貯留槽３４ａの上方に配置された当接部材３２の当接面を撮影することができる。また、カメラ６０は、制御部４０と電気的に接続されており、撮影により取得された画像データを制御部４０に送信することができる。一方、エッジ当接機構３０の駆動機構３３は、旋回アーム３１を多段階に昇降させることができる。このため、旋回アーム３１は、基板Ｗのエッジ部Ｅに対する当接部材３２の高さ位置を調節することができる。
【００６８】
この基板洗浄装置３は、第１実施形態の基板洗浄装置１と同じように、図５のフローチャートに従って洗浄処理を行うが、洗浄処理を繰り返すと、図１１に示したように、当接部材３２の当接面には異物による汚れ３２ａが付着する。そこで、基板洗浄装置３は、非洗浄処理時に当接部材３２の当接面をカメラ６０で撮影し、この撮影工程で撮影した画像データを制御部４０において解析して汚れ検出をする。そして、画像データ内の汚れ３２ａの部分の濃度が所定の閾値以上になると汚れ検出工程の検出結果として、次回の洗浄処理時には旋回アーム３１の高さを変更して、基板Ｗのエッジ部Ｅに対する当接部材３２の当接位置を変更する。
【００６９】
本実施形態の基板洗浄装置３も、第１実施形態の基板洗浄装置１と同じように、０．３ＭＰａ以上かつ２．７ＭＰａ以下の圧縮弾性率を有する弾性材料により構成された当接部材３２を、基板Ｗのエッジ部Ｅに当接させることにより、エッジ部Ｅに付着した異物を除去する。このため、基板Ｗのエッジ部を研磨してしまうことなくエッジ部Ｅに強固に付着した金属膜やスラリー等の異物を良好に除去することができる。また、当接部材３２を構成する弾性材料の中には、砥粒としてのシリカが混入されているため、エッジ部Ｅに強固に付着した異物を良好に剥離しつつ除去することができる。
【００７０】
特に、本実施形態の基板洗浄装置３は、カメラ６０により当接部材３２を撮影し、撮影により取得された画像データに基づいて当接部材３２上の汚れ３２ａを検出する。このため、当接部材３２上の汚れを情報として認識することができる。また、基板洗浄装置３は、検出された汚れ３２ａの程度がひどくなると、基板Ｗのエッジ部Ｅに対する当接部材３２の当接位置を変更する。このため、当接部材３２を交換することなく、当接部材３２から基板Ｗへの異物の再付着を防止することができる。
【００７１】
＜５．変形例＞
以上、本発明の主たる実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。例えば、上記の第１実施形態〜第３実施形態では、いずれも基板Ｗを１方向にのみ回転させていたが、所定時間の正転および逆転を繰り返すように回転駆動機構１２を制御してもよい。このようにすれば、エッジ部Ｅに付着した異物に対して２方向から剥離力を与えることができるため、１方向の回転のみでは剥離しにくい異物も除去することができる。また、上記の第１実施形態〜第３実施形態では、リンス液として純水を使用していたが、炭酸水やその他の洗浄液をリンス液として使用してもよい。
【００７２】
また、上記実施形態では基板Ｗをその中心を通る鉛直軸の周りに回転することで基板Ｗのエッジ部Ｅに当接部材３２を当接し摺接しているが、静止された基板Ｗに対して当接部材３２を移動させるようにして相対移動工程を実施してもよい。また、上記実施形態では、当接部材３２を構成する弾性材料の中に、砥粒としてシリカを混入させていたが、シリカを混入させていない弾性材料を使用してもよい。
【００７３】
また、上記の第２実施形態と第３実施形態の構成を組み合わせてもよい。すなわち、複数の当接部材５１ａ，５２ａ，５３ａのそれぞれをカメラで撮影し、撮影により取得された画像データに基づいて各当接部材５１ａ，５２ａ，５３ａの汚れを検出するとともに、基板Ｗのエッジ部Ｅに対する各当接部材５１ａ，５２ａ，５３ａの当接位置を変更できるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】第１実施形態に係る基板洗浄装置の上面図である。
【図２】第１実施形態に係る基板洗浄装置を図１のＩＩ−ＩＩ線で切断した縦断面図である。
【図３】基板のエッジ部に当接部材を当接させたときの状態を示した拡大縦断面図である。
【図４】待機部付近を図１のＩＶ−ＩＶ線で切断した縦断面図である。
【図５】第１実施形態の洗浄処理の流れを示したフローチャートである。
【図６】当接部材を構成する弾性材料の圧縮弾性率を変化させ、それぞれの圧縮弾性率における異物の除去能力を調べた結果を示した図である。
【図７】第２実施形態に係る基板洗浄装置の上面図である。
【図８】第２実施形態に係る基板洗浄装置を図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線で切断した縦断面図である。
【図９】第２実施形態の洗浄処理の流れを示したフローチャートである。
【図１０】第３実施形態に係る基板洗浄装置の上面図である。
【図１１】汚れが付着した当接部材の様子を示した図である。
【図１２】従来の基板洗浄装置の一例を示した図である。
【図１３】従来の基板洗浄装置の他の一例を示した図である。
【符号の説明】
【００７５】
１，２，３    基板洗浄装置
１０    基板保持回転部
２０    純水供給部
３０    エッジ当接機構
３１    旋回アーム
３２    当接部材
３３    駆動機構
３４    待機部
３４ａ    貯留槽
４０    制御部
５１    第１当接機構
５２    第２当接機構
５３    第３当接機構
５１ａ，５２ａ，５３ａ    当接部材
５１ｂ，５２ｂ，５３ｂ    アーム
５１ｃ，５２ｃ，５３ｃ    駆動機構
６０    カメラ
Ｗ    基板
Ｅ    エッジ部
【図１】
2008277518.tif 000003
【図２】
2008277518.tif 000004
【図３】
2008277518.tif 000005
【図４】
2008277518.tif 000006
【図５】
2008277518.tif 000007
【図６】
2008277518.tif 000008
【図７】
2008277518.tif 000009
【図８】
2008277518.tif 000010
【図９】
2008277518.tif 000011
【図１０】
2008277518.tif 000012
【図１１】
2008277518.tif 000013
【図１２】
2008277518.tif 000014
【図１３】
2008277518.tif 000015