(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を保持する基板保持機構と、
前記基板保持機構による基板の保持位置よりも上方で水平に延びる揺動アームと、
前記揺動アームの先端部に回転可能に保持されたブラシ回転軸と、
前記ブラシ回転軸に結合されたブラシホルダと、
前記ブラシホルダに取り付けられ、基板の一方表面の周縁領域および周端面を洗浄するために、弾性変形可能な材料を用いて、前記基板保持機構に保持された基板の前記一方表面に垂直な垂線方向の一方側に向けて先細りする形状に形成され、前記垂線方向に対して傾斜する洗浄面を有するブラシと、
前記揺動アームに設けられ、前記ブラシ回転軸を回転させるブラシ回転機構と、
前記基板保持機構に保持された基板に対して前記ブラシを移動させるブラシ移動機構と、
前記ブラシ移動機構を制御して、前記洗浄面を前記基板保持機構に保持された基板の前記一方表面の周縁領域および前記周端面に押し付けるための制御部と、を備え、
前記ブラシ移動機構は、前記揺動アームを基板の回転範囲外に設定した鉛直軸線まわりに水平方向に沿って揺動させる揺動駆動機構と、前記揺動アームを昇降させる昇降駆動機構と、を含み、
前記制御部は、この制御部に接続されたレシピ入力キーで設定された基板の前記一方表面の周縁領域と前記ブラシの洗浄面との接触幅に対応した押し付け量に基づいて、前記揺動駆動機構および前記昇降駆動機構を制御することを特徴とする、基板処理装置。
【請求項２】
前記ブラシは、前記垂線方向に延びる中心軸線まわりに回転対称な略円錐状の先端部を備えており、
前記洗浄面は、前記先端部の側面であることを特徴とする、請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記ブラシは、前記垂線方向に延びる中心軸線まわりに回転対称な略円錐台状の先端部を備えており、
前記洗浄面は、前記先端部の側面であることを特徴とする、請求項１記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記洗浄面は、前記先端部の回転半径方向の外方に向けて膨出する湾曲状であることを特徴とする、請求項２または３に記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記洗浄面は、前記先端部の回転半径方向の内方に向けて窪む湾曲状であることを特徴とする、請求項２または３に記載の基板処理装置。
【請求項６】
前記洗浄面に溝が形成されていることを特徴とする、請求項１ないし５のいずれかに記載の基板処理装置。
【請求項７】
前記基板保持機構に保持された基板と前記ブラシとを、前記ブラシが当該基板の周方向に移動するように相対移動させるブラシ相対移動機構をさらに含むことを特徴とする、請求項１ないし６のいずれかに記載の基板処理装置。
【請求項８】
前記基板保持機構に保持された基板の少なくとも前記一方表面の周縁領域よりも内方の領域に処理液を供給する処理液供給機構をさらに含むことを特徴とする、請求項１ないし７のいずれかに記載の基板処理装置。
【請求項９】
基板保持機構によって基板を保持する基板保持工程と、
基板の一方表面の周縁領域および周端面を洗浄するために、弾性変形可能な材料を用いて、前記基板保持機構に保持された基板の一方表面に垂直な垂線方向の一方側に向けて先細りする形状に形成され、前記垂線方向に対して傾斜する洗浄面を有するブラシを、前記基板保持機構による基板の保持位置よりも上方で水平に延びる揺動アームに設けられたブラシ回転機構により回転させる工程と、
前記ブラシを回転させる工程と並行して、前記揺動アームを基板の回転範囲外に設定した鉛直軸線まわりに水平方向に沿って揺動させる揺動駆動機構と、前記揺動アームを昇降させる昇降駆動機構とにより、レシピ入力キーの操作により設定された、基板の前記一方表面の周縁領域と前記ブラシの洗浄面との接触幅に対応した押し付け量に基づいて前記ブラシを移動させて、当該ブラシの洗浄面を前記基板保持機構に保持された基板の前記一方表面の周縁領域および周端面に押し付けるブラシ押し付け工程とを含むことを特徴とする、基板処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、基板を洗浄処理するための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、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などが含まれる。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造工程において、半導体ウエハの周縁部の汚染が、半導体ウエハの処理品質に対して無視できない影響を与える場合がある。具体的には、いわゆるバッチ処理工程では、複数枚の半導体ウエハが鉛直姿勢で処理液中に浸漬されるため、半導体ウエハの周縁部に汚染物質が付着していると、その汚染物質が、処理液中に拡散し、半導体ウエハの表面のデバイス形成領域に再付着するおそれがある。
【０００３】
そのため、最近では、半導体ウエハなどの基板の周縁部の洗浄に対する要求が高まっている。
基板の周縁部の洗浄に関する先行技術として、たとえば、特許文献１〜３で提案されている構成を挙げることができる。
特許文献１では、円筒状のブラシを設けて、基板を回転させつつ、その基板の周端面にブラシの外周面を当接させることにより、基板の周端面の汚染を除去する構成が提案されている。
【０００４】
特許文献２では、特許文献１で提案されている構成と同様な構成において、基板の周端面の形状にかかわらず、基板の周端面の汚染をより良好に除去することができるように、基板の周端面に円筒状のブラシを押し付けて、ブラシの外周面に基板の周端面を食い込ませたり、ブラシの外周面に基板の周端面の形状に応じた溝を形成して、その溝に基板の周端面を嵌合させたりすることが提案されている。
【０００５】
また、特許文献３では、円筒状のブラシの外周面に基板の周縁部を嵌合可能な溝を形成し、この溝に基板の周縁部を嵌合させた状態で、基板を回転させるとともに、ブラシをその中心軸線まわりに回転させることにより、基板の表面および裏面の各周縁領域（基板の表面および裏面における各周端縁から所定幅の環状領域）および周端面を洗浄する構成が提案されている。
【特許文献１】特開２００３−１９７５９２号公報
【特許文献２】特開２００３−１５１９４３号公報
【特許文献３】米国特許第６５５００９１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、特許文献１，２で提案されている構成では、基板の周端面の汚染を除去することができても、基板の表面および裏面の各周縁領域にブラシが接触しないため、それらの各周縁領域の汚染を除去することはできない。
一方、特許文献３で提案されている構成では、基板の表面および裏面の各周縁領域を洗浄することができる。しかし、基板の表面および裏面の各周縁領域における洗浄幅（ブラシの接触幅）を容易に変更することはできない。ブラシの溝に対する基板の周縁部の入り込み量を変更することにより、基板の表面および裏面の各周縁領域における洗浄幅を変更することが考えられるが、ブラシの溝に対する基板の周縁部の入り込み量が少ないと、基板の周端面にブラシが接触せず、基板の周端面を洗浄することができないので、この手法を採用することはできない。そのため、各周縁領域における洗浄幅を変更する場合には、ブラシを溝の深さが異なるものと交換せざるを得ず、たいへん手間がかかってしまう。
【０００７】
そこで、この発明の目的は、基板の一方表面の周縁領域および周端面を同時に洗浄することができ、かつ、その周縁領域における洗浄幅を容易に変更することができる、基板処理装置および基板処理方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、基板（Ｗ）を保持する基板保持機構（３）と、前記基板保持機構による基板の保持位置よりも上方で水平に延びる揺動アーム（１３）と、前記揺動アームの先端部に回転可能に保持されたブラシ回転軸（２０）と、前記ブラシ回転軸に結合されたブラシホルダ（２３）と、前記ブラシホルダに取り付けられ、基板の一方表面の周縁領域および周端面を洗浄するために、弾性変形可能な材料を用いて、前記基板保持機構に保持された基板の前記一方表面に垂直な垂線方向の一方側に向けて先細りする形状に形成され、前記垂線方向に対して傾斜する洗浄面（２９；８３；９３；１０３；１１４）を有するブラシ（１６；７１；８１；９１；１０１；１１１）と、前記揺動アームに設けられ、前記ブラシ回転軸を回転させるブラシ回転機構（２１）と、前記基板保持機構に保持された基板に対して前記ブラシを移動させるブラシ移動機構（１７，１８）と、前記ブラシ移動機構を制御して、前記洗浄面を前記基板保持機構に保持された基板の前記一方表面の周縁領域（１４；１１２）および前記周端面（１５）に押し付けるための制御部（４１）と、を備え、前記ブラシ移動機構は、前記揺動アームを基板の回転範囲外に設定した鉛直軸線まわりに水平方向に沿って揺動させる揺動駆動機構（１７）と、前記揺動アームを昇降させる昇降駆動機構（１８）と、を含み、前記制御部は、この制御部に接続されたレシピ入力キー（４２）で設定された基板の前記一方表面の周縁領域と前記ブラシの洗浄面との接触幅に対応した押し付け量に基づいて、前記揺動駆動機構および前記昇降駆動機構を制御することを特徴とする、基板処理装置（１）である。
【０００９】
なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。
この構成によれば、ブラシを移動させるブラシ移動機構が制御されて、ブラシの洗浄面が基板の一方表面の周縁領域および周端面に押し付けられる。ブラシの洗浄面は、基板の一方表面に垂直な垂線方向に対して傾斜しているので、基板の周縁部（基板の一方表面の周縁領域および周端面を含む部分）を洗浄面に食い込ませることにより、基板の一方表面の周縁領域および周端面に洗浄面を確実に押し付けることができる。これにより、基板の一方表面の周縁領域および周端面を同時に洗浄することができる。
【００１０】
また、基板に対するブラシの押し付け量（基板にブラシの洗浄面を押し付けたときのブラシの弾性変形量）を変更し、基板の一方表面の周縁領域と洗浄面との有効接触幅を変更することにより、基板の一方表面の周縁領域における洗浄幅を容易に変更することができる。
また、ブラシの洗浄面が基板の一方表面の周縁領域および周端面に押し付けられた状態で、ブラシ回転機構によりブラシを回転させることによって、基板の一方表面の周縁領域および周端面をスクラブすることができる。そのため、基板の一方表面の周縁領域および周端面を一層良好に洗浄することができる。
請求項２記載の発明は、前記ブラシは、前記垂線方向に延びる中心軸線まわりに回転対称な略円錐状の先端部（２８；８２；９２）を備えており、前記洗浄面（２９；８３；９３）は、前記先端部の側面であることを特徴とする、請求項１に記載の基板処理装置である。
【００１１】
この構成のように、ブラシの先端部が略円錐状に形成され、その先端部の側面を洗浄面とすることによって、基板の一方表面に垂直な垂線方向に対して傾斜する洗浄面を得ることができる。
この洗浄面は、垂線方向に対して一定角度で傾斜しているので、基板の周縁部を洗浄面のどの領域に食い込ませても、ブラシの押し付け量が同じであれば、基板の一方表面の周縁領域と洗浄面との有効接触幅（ブラシによる洗浄幅）が同じになる。そのため、基板の洗浄によって洗浄面の一部の領域が摩耗したり、当該領域に過剰に汚れが蓄積されたりしたときは、その洗浄面の他の領域を用いることにより、引き続き、基板の一方表面の周縁領域および周端面を良好に洗浄することができる。
【００１２】
請求項３記載の発明は、前記ブラシは、前記垂線方向に延びる中心軸線まわりに回転対称な略円錐台状の先端部（１０２；１１３）を備えており、前記洗浄面（１０３；１１４）は、前記先端部の側面であることを特徴とする、請求項１記載の基板処理装置である。
この構成のように、ブラシの先端部が略円錐状に形成され、その先端部の側面を洗浄面とすることによって、基板の一方表面に垂直な垂線方向に対して傾斜する洗浄面を得ることができる。
【００１３】
この洗浄面は、垂線方向に対して一定角度で傾斜しているので、基板の周縁部を洗浄面のどの領域に食い込ませても、ブラシの押し付け量が同じであれば、基板の一方表面の周縁領域と洗浄面との有効接触幅（ブラシによる洗浄幅）が同じになる。そのため、基板の洗浄によって洗浄面の一部の領域が摩耗したり、当該領域に過剰に汚れが蓄積されたりしたときは、その洗浄面の他の領域を用いることにより、引き続き、基板の一方表面の周縁領域および周端面を良好に洗浄することができる。
【００１４】
請求項４記載の発明は、前記洗浄面（８３）は、前記先端部の回転半径方向の外方に向けて膨出する湾曲状であることを特徴とする、請求項２または３に記載の基板処理装置である。
この構成によれば、ブラシの洗浄面が、先端部の回転半径方向の外方に向けて湾曲状に膨出している。そのため、ブラシの洗浄面上の母線方向の各位置において、ブラシの洗浄面は、基板の一方表面に垂直な垂線方向に対する傾斜角度（ただし０度以上９０度以下）が異なる。これにより、基板とブラシの洗浄面との接触位置を洗浄面の母線方向に変化させることにより、基板の一方表面の周縁領域および周端面をより良好に洗浄することができる。すなわち、ブラシの洗浄面のうち、基板の一方表面の垂線方向に対する傾斜角度が小さい領域に基板の周縁部が食い込んだ状態では、基板の周端面に洗浄面を確実に接触させることができ、その周端面を良好に洗浄することができる。また、ブラシの洗浄面のうち、基板の一方表面の垂線方向に対する傾斜角度が大きい領域に基板の周縁部が食い込んだ状態では、基板の一方表面の周縁領域に洗浄面を確実に接触させることができ、その周縁領域を良好に洗浄することができる。
【００１５】
請求項５記載の発明は、前記洗浄面（９３）は、前記先端部の回転半径方向の内方に向けて窪む湾曲状であることを特徴とする、請求項２または３に記載の基板処理装置である。
この構成によれば、ブラシの洗浄面が、先端部の回転半径方向の内方に向けて湾曲状に窪んでいる。そのため、ブラシの洗浄面上の母線方向の各位置において、基板の一方表面に垂直な垂線方向に対する傾斜角度が異なる。これにより、基板とブラシの洗浄面との接触位置を洗浄面の母線方向に変化させることにより、基板の一方表面の周縁領域および周端面をより良好に洗浄することができる。すなわち、ブラシの洗浄面のうち、基板の一方表面の垂線方向に対する傾斜角度が小さい領域に基板の周縁部が食い込んだ状態では、基板の周端面に洗浄面を確実に接触させることができ、その周端面を良好に洗浄することができる。また、ブラシの洗浄面のうち、基板の一方表面の垂線方向に対する傾斜角度が大きい領域に基板の周縁部が食い込んだ状態では、基板の一方表面の周縁領域に洗浄面を確実に接触させることができ、その周縁領域を良好に洗浄することができる。
【００１６】
請求項６記載の発明は、前記洗浄面に溝（７２）が形成されていることを特徴とする、請求項１ないし５のいずれかに記載の基板処理装置である。
この構成によれば、ブラシの洗浄面に溝が形成されているので、ブラシによって基板の周縁部に比較的強固に付着している汚染物質を掻き取ることができるとともに、この基板の周縁部から掻き取られた汚染物質を、溝を通して、洗浄面と基板との間から排除することができる。そのため、基板の一方表面の周縁領域および周端面の一層良好な洗浄を達成することができる。
【００１８】
請求項７記載の発明は、前記基板保持機構に保持された基板と前記ブラシとを、前記ブラシが当該基板の周方向に移動するように相対移動させるブラシ相対移動機構（３，９）をさらに含むことを特徴とする、請求項１ないし６のいずれかに記載の基板処理装置である。
この構成によれば、ブラシと基板との相対移動により、基板の一方表面の周縁領域および周端面を効率的に洗浄することができる。
【００１９】
請求項８記載の発明は、前記基板保持機構に保持された基板の少なくとも前記一方表面の周縁領域よりも内方の領域に処理液を供給する処理液供給機構（４，５，１０，１１，１２）をさらに含むことを特徴とする、請求項１ないし７のいずれかに記載の基板処理装置である。
この構成によれば、処理液により、基板の一方表面の周縁領域よりも内方の領域の汚染を洗い流すことができる。また特に、前記基板の一方表面の内方の領域がデバイス形成領域であって、処理液として純水や機能水などのデバイス形成領域に影響を与えない処理液を用いた場合には、処理液が保護液としても作用し、ブラシによって基板の周縁部から除去された汚染物質が前記デバイス形成領域内に侵入してこのデバイス形成面が再汚染されることを防止することができる。
【００２０】
請求項９記載の発明は、基板保持機構（３）によって基板（Ｗ）を保持する基板保持工程と、基板の一方表面の周縁領域および周端面を洗浄するために、弾性変形可能な材料を用いて、前記基板保持機構に保持された基板の一方表面に垂直な垂線方向の一方側に向けて先細りする形状に形成され、前記垂線方向に対して傾斜する洗浄面（２９；８３；９３；１０３；１１４）を有するブラシ（１６；７１；８１；９１；１０１；１１１）を、前記基板保持機構による基板の保持位置よりも上方で水平に延びる揺動アーム（１３）に設けられたブラシ回転機構（２１）により回転させる工程と、前記ブラシを回転させる工程と並行して、前記揺動アームを基板の回転範囲外に設定した鉛直軸線まわりに水平方向に沿って揺動させる揺動駆動機構（１７）と、前記揺動アームを昇降させる昇降駆動機構（１８）とにより、レシピ入力キー（４２）の操作により設定された、基板の前記一方表面の周縁領域と前記ブラシの洗浄面との接触幅に対応した押し付け量に基づいて前記ブラシを移動させて、当該ブラシの洗浄面を前記基板保持機構に保持された基板の前記一方表面の周縁領域（１４；１１２）および周端面（１５）に押し付けるブラシ押し付け工程（Ｓ５）とを含むことを特徴とする、基板処理方法である。
【００２１】
この方法によれば、ブラシ押し付け工程では、ブラシの洗浄面が基板の一方表面の周縁領域および周端面に押し付けられる。ブラシの洗浄面は、基板の一方表面に垂直な垂線方向に対して傾斜しているので、基板の周縁部（基板の一方表面の周縁領域および周端面を含む部分）を洗浄面に食い込ませることにより、基板の一方表面の周縁領域および周端面に洗浄面を確実に押し付けることができる。これにより、基板の一方表面の周縁領域および周端面を同時に洗浄することができる。
【００２２】
また、基板に対するブラシの押し付け量（基板にブラシの洗浄面を押し付けたときのブラシの弾性変形量）を変更し、基板の一方表面の周縁領域と洗浄面との有効接触幅を変更することにより、基板の一方表面の周縁領域における洗浄幅を容易に変更することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係る基板処理装置の概略構成を示す平面図である。また、図２は、図１に示す基板処理装置の内部の図解的な側面図である。
この基板処理装置１は、基板の一例としての半導体ウエハＷ（以下、単に「ウエハＷ］という。）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内に、ウエハＷをほぼ水平に保持して回転させるためのスピンチャック３と、ウエハＷの表面（デバイスが形成される側の面：本実施形態においては上面）に処理液を供給するための表面ノズル４と、ウエハＷの裏面（本実施形態においては下面）に処理液を供給するための裏面ノズル５と、ウエハＷの周縁部を洗浄するためのブラシ機構６とを備えている。
【００２４】
スピンチャック３は、真空吸着式チャックであって、ほぼ鉛直な方向に延びたスピン軸７と、このスピン軸７の上端に取り付けられて、ウエハＷをほぼ水平な姿勢でその裏面（下面）を吸着して保持する吸着ベース８と、スピン軸７と同軸に結合された回転軸を有するスピンモータ９とを備えている。これにより、ウエハＷの裏面が吸着ベース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の中心軸線まわりに回転する。
【００２５】
表面ノズル４および裏面ノズル５には、それぞれ処理液供給管１０，１１が接続されている。これらの処理液供給管１０，１１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ようになっている。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の表面の中央に向けて吐出する。また、裏面ノズル５は、処理液供給管１１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の裏面の周端縁と吸着ベース８との間に向けて吐出する。
【００２６】
なお、処理液としては、純水が用いられる。また、純水に限らず、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を用いてもよいし、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を用いることもできる。
ブラシ機構６は、スピンチャック３によるウエハＷの保持位置よりも上方で略水平に延びる揺動アーム１３と、この揺動アーム１３の先端に保持され、ウエハＷの表面の周縁領域１４（たとえば、ウエハＷの周端縁から幅１〜４ｍｍの環状領域）および周端面１５を洗浄するためのブラシ１６と、揺動アーム１３をウエハＷの回転範囲外に設定した鉛直軸線まわりに水平方向に沿って揺動させる揺動駆動機構１７と、揺動アーム１３を昇降させる昇降駆動機構１８とを備えている。
【００２７】
なお、ウエハＷの周縁部とは、ウエハＷの表面の周縁領域１４および周端面１５を含む部分をいう。
揺動アーム１３の基端部には、鉛直方向に延びるアーム支持軸１９の上端部が結合されている。このアーム支持軸１９に、揺動駆動機構１７の駆動力が入力されるようになっている。揺動駆動機構１７の駆動力をアーム支持軸１９に入力して、アーム支持軸１９を往復回転させることにより、揺動アーム１３をアーム支持軸１９を支点に揺動させることができる。また、アーム支持軸１９に、昇降駆動機構１８が結合されており、昇降駆動機構１８がアーム支持軸１９を上下動させることにより、このアーム支持軸１９と一体的に揺動アーム１３を上下動させることができる。
【００２８】
揺動アーム１３の先端部（遊端部）には、ブラシ回転軸２０が回転可能に保持されている。このブラシ回転軸２０は、鉛直方向に延び、揺動アーム１３の先端部の下面を貫通している。ブラシ回転軸２０には、揺動アーム１３の内部において、ブラシ回転軸２０を回転させるためのブラシ自転機構２１が結合されている。一方、ブラシ回転軸２０の下端部には、ホルダ取付部２２が固定されており、このホルダ取付部２２に、ブラシホルダ２３を介して、ブラシ１６が取り付けられている。
【００２９】
図３は、ホルダ取付部２２、ブラシ１６およびブラシホルダ２３の構成を示す断面図である。
ホルダ取付部２２は、中心にブラシ回転軸２０が挿通されて、ブラシ回転軸２０に固定された円板状の上面部２４と、この上面部２４の周縁から下方に向けて延びる円筒状の側面部２５とを一体的に備えている。側面部２５の内周面には、ブラシホルダ２３の後述するねじ部３６に形成されているねじと螺合可能なねじが切られている。
【００３０】
ブラシ１６は、たとえば、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）やウレタンなどの弾性変形可能な材料で形成されたスポンジ材（多孔質部材）からなり、略円板状の基部２６と、この基部２６の一方面上に設けられ、基部２６よりも小径の略円板状（扁平な円柱状）の胴部２７と、この胴部２７の先端に設けられた略円錐状の先端部２８とを一体的に備えている。基部２６、胴部２７および先端部２８は、各中心軸線が一致しており、ブラシ１６は、その中心軸線まわりに回転対称な形状を有している。先端部２８の側面は、上端縁が胴部２７の側面に連続し、鉛直方向（中心軸線）に対して４５度の傾斜角度を有して、下方ほど中心軸線に近づくように傾斜する円錐面をなしている。この先端部２８の側面が、ウエハＷの表面の周縁領域１４および周端面１５に押し付けられる洗浄面２９となっている。
【００３１】
ブラシホルダ２３は、略円柱状の樹脂ブロック３０と、この樹脂ブロック３０にブラシ１６を固定するための固定部材３１とを備えている。
樹脂ブロック３０の一方端部の周面には、その全周にわたって、断面略矩形状の嵌合溝３２が形成されている。また、樹脂ブロック３０の一方端部には、嵌合溝３２に対して径方向内側に微小な間隔を隔てた位置に、断面略Ｕ字状の切込溝３３が周方向にわたって形成されている。これにより、嵌合溝３２と切込溝３３との間の部分は、樹脂の撓み性による弾性が付与された弾性片３４となっている。この弾性片３４の外周面には、複数の半球状の係合突起３５が形成されている。一方、樹脂ブロック３０の他方側の端面には、扁平な円柱状のねじ部３６が一体的に形成されている。このねじ部３６の周面には、ホルダ取付部２２に形成されたねじと螺合可能なねじが切られている。
【００３２】
固定部材３１は、略円形の外形を有する円板部３７と、この円板部３７の周縁から一方側に延びる略円筒状の円筒部３８とを一体的に備えている。円板部３７の中央部には、ブラシ１６の胴部２７を挿通可能な挿通孔３９が形成されている。円筒部３８の内径は、ブラシ１６の基部２６の外径にほぼ一致し、また、弾性片３４に外力が作用していない状態で、その弾性片３４の外径よりも若干小さく形成されている。さらに、円筒部３８の内周面には、各係合突起３５と係合可能な複数の係合凹部４０が形成されている。
【００３３】
ブラシ１６をホルダ取付部２２に取り付ける際には、ブラシ１６を、固定部材３１に対して、胴部２７が挿通孔３９に挿通され、基部２６が円筒部３８内に収容されるように装着する。その後、固定部材３１の円筒部３８を樹脂ブロック３０の嵌合溝３２に嵌めて、各係合突起３５と各係合凹部４０とを係合させる。これにより、ブラシ１６がブラシホルダ２３に保持される。そして、ブラシホルダ２３のねじ部３６をホルダ取付部２２に螺着することにより、ブラシ１６のホルダ取付部２２への取付けが達成される。
【００３４】
図４は、基板処理装置１の電気的構成を説明するためのブロック図である。
基板処理装置１は、マイクロコンピュータを含む制御部４１を備えている。この制御部４１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４２が接続されている。さらに、制御部４１には、スピンモータ９、処理液バルブ１２、揺動駆動機構１７、昇降駆動機構１８およびブラシ自転機構２１などが制御対象として接続されている。
【００３５】
図５は、基板処理装置１におけるウエハＷの処理を説明するための工程図である。また、図６は、ウエハＷの処理中におけるブラシ１６の状態を示す側面図である。
ウエハＷの処理に先立ち、使用者によって、レシピ入力キー４２が操作されて、ウエハＷのウエハＷの周端面１５に対するブラシ１６の押し付け量が設定されている（ステップＳ１）。押し付け量とは、ウエハＷの周端面１５にブラシ１６の洗浄面２９を押し付けたときのブラシ１６の弾性変形量をいう。より具体的には、ブラシ１６がウエハＷの周端面１５に接した状態から、さらにブラシ１６を弾性変形させながら、そのブラシ１６がウエハＷに向かって変位させられた状態となるまでの変位量をいう。たとえば、押し付け量は、１〜４ｍｍに設定される。
【００３６】
処理室２内にウエハＷが搬入され（ステップＳ２）、そのウエハＷがスピンチャック３に保持されると、制御部４１によりスピンモータ９が制御されて、スピンチャック３によるウエハＷの回転が開始される（ステップＳ３）。ウエハＷは、たとえば、１００ｒｐｍの回転速度で回転される。次いで、制御部４１により処理液バルブ１２が開かれて、表面ノズル４および裏面ノズル５からそれぞれウエハＷの表面および裏面への処理液の供給が開始される（ステップＳ４）。
【００３７】
また、制御部４１によりブラシ自転機構２１が制御されて、ブラシ１６が、たとえば、１００〜２００ｒｐｍの回転速度で、ウエハＷの回転方向と同方向に回転される。その後、制御部４１により揺動駆動機構１７および昇降駆動機構１８が制御されて、ブラシ１６の洗浄面２９がウエハＷの表面の周縁領域１４および周端面１５に押し付けられる（ステップＳ５）。具体的には、まず、昇降駆動機構１８が制御されて、ブラシ１６が所定の高さの位置に移動され、ブラシ１６の洗浄面２９がウエハＷの周端面１５に対向する。次に、レシピ入力キー４２から設定された押し付け量に基づいて、揺動駆動機構１７が制御され、揺動アーム１３が旋回し、ブラシ１６が水平移動することにより、ブラシ１６の洗浄面２９にウエハＷの周縁部が食い込み、図６に示すように、ブラシ１６の洗浄面２９がウエハＷの表面の周縁領域１４および周端面１５に押し付けられる。このとき、ブラシ１６の洗浄面２９は、中心軸線に対して４５度の傾斜角度を有しているので、レシピ入力キー４２から設定された押し付け量とほぼ等しい幅でウエハＷの表面の周縁領域１４に接触する。これにより、ウエハＷの周端面１５を洗浄することができながら、ウエハＷの表面の周縁領域１４をレシピ入力キー４２から設定された押し付け量に応じた洗浄幅で洗浄することができる。
【００３８】
また、こうしてウエハＷの表面の周縁領域１４および周端面１５が洗浄されている間、ウエハＷの表面に供給される処理液により、ウエハＷの表面の周縁領域１４よりも内方の中央領域（デバイス形成領域）に付着した汚染を洗い流すことができる。また、処理液としての純水は、ブラシ１６によって周縁領域１４および周端面１５から除去された汚染物質がウエハＷの表面の中央領域（デバイス形成領域）に侵入することを防止する保護液としての役割も担っている。なお、保護液として処理液を用いる場合は、純水の他、炭酸水、イオン水、還元水（水素水）または磁気水などの機能水など、ウエハＷ表面のデバイス形成領域に影響を与えない処理液が選択されるのが好ましい。
【００３９】
ブラシ１６の洗浄面２９がウエハＷの周縁部に押し付けられてから所定時間が経過すると、制御部４１により揺動駆動機構１７および昇降駆動機構１８が制御されて、ブラシ１６が処理開始前のホームポジションに退避される（ステップＳ６）。また、ブラシ１６がホームポジションに戻される間に、ブラシ自転機構２１の駆動が停止されて、ブラシ１６の回転が停止される。さらに、制御部４１により処理液バルブ１２が閉じられて、表面ノズル４および裏面ノズル５からの処理液の供給が停止される（ステップＳ７）。
【００４０】
その後は、制御部４１によりスピンモータ９が制御されて、ウエハＷが高速（たとえば、３０００ｒｐｍ）で回転される（ステップＳ８）。これにより、ウエハＷに付着している処理液を振り切って、ウエハＷを乾燥させることができる。
ウエハＷの高速回転が所定時間にわたって続けられると、スピンモータ９が停止されて、スピンチャック３によるウエハＷの回転が停止される（ステップＳ９）。そして、ウエハＷが静止した後、その処理済みのウエハＷが処理室２から搬出されていく（ステップＳ１０）。
【００４１】
なお、ウエハＷの裏面は、スピンチャック３の吸着ベース８との接触部分の汚染（吸着跡）を除去するため、この基板処理装置１における処理後に、別の基板処理装置（処理チャンバ）で洗浄される。
以上のように、ブラシ１６の洗浄面２９をウエハＷの表面の周縁領域１４および周端面１５に押し付けて、その周縁領域１４および周端面１５を同時に洗浄することができる。ブラシ１６の洗浄面２９は、鉛直方向に対して傾斜しているので、スピンチャック３にほぼ水平に保持されたウエハＷの周縁部を洗浄面２９に食い込ませることにより、その洗浄面２９をウエハＷの表面の周縁領域１４および周端面１５に確実に押し付けることができる。そのため、ウエハＷの表面の周縁領域１４および周端面１５の良好な洗浄を達成することができる。
【００４２】
しかも、レシピ入力キー４２を操作して、ウエハＷに対するブラシ１６の押し付け量を変更し、ウエハＷの表面の周縁領域１４とブラシ１６の洗浄面２９との有効接触幅を変更することにより、ウエハＷの表面の周縁領域１４における洗浄幅を容易に変更することができる。
また、ブラシ１６の先端部２８が略円錐状に形成され、その先端部２８の側面が洗浄面２９とされることにより、この洗浄面２９は、鉛直方向（先端部２８の中心軸線）に対して一定角度で傾斜している。したがって、ウエハＷの周縁部を洗浄面２９のどの領域に食い込ませても、ブラシ１６の押し付け量が同じであれば、ウエハＷの表面の周縁領域１４と洗浄面２９との有効接触幅（ブラシ１６による洗浄幅）が同じになる。そのため、ウエハＷの洗浄によって洗浄面２９の一部の領域が摩耗したり、ウエハＷの洗浄が妨げられるくらい過剰に洗浄面２９の一部に汚染物質が蓄積されたりしたときは、洗浄面２９の他の領域を用いることにより、引き続き、ウエハＷの表面の周縁領域１４および周端面１５を良好に洗浄することができる。
【００４３】
さらに、ブラシ１６の洗浄面２９がウエハＷに押し付けられている間、スピンチャック３によりウエハＷが回転されて、ブラシ１６とウエハＷの周縁部とが相対的に移動するので、ウエハＷの周縁部を効率的に洗浄することができる。
また、ブラシ１６の洗浄面２９がウエハＷに押し付けられている間、ブラシ１６がウエハＷと同方向に回転される。これにより、ウエハＷの周縁部をスクラブすることができ、ウエハＷの周縁部を一層良好に洗浄することができる。なお、ブラシ１６の回転方向は、ウエハＷの回転方向と逆方向であってもよいが、ウエハＷの回転方向と同方向の場合、ウエハＷとブラシ１６とを互いに擦り合わせることができるので、より高品質な洗浄を達成することができる。
【００４４】
なお、この実施形態では、ブラシ１６が所定の高さの位置に移動された後、ブラシ１６が水平移動されることにより、ブラシ１６の洗浄面２９がウエハＷの表面の周縁領域１４および周端面１５に横方向（ウエハＷの側方）から押し付けられるとしたが、ブラシ１６の昇降および水平移動の順序は逆でもよい。すなわち、揺動駆動機構１７が制御され、揺動アーム１３が旋回し、ブラシ１６が水平移動することにより、ブラシ１６の洗浄面２９がウエハＷの表面の周縁領域１４に対向する位置に配置された後、レシピ入力キー４２から設定された押し付け量に基づいて、昇降駆動機構１８が制御されて、ブラシ１６が下降することにより、ブラシ１６の洗浄面２９にウエハＷの周縁部が食い込み、ブラシ１６の洗浄面２９がウエハＷの表面の周縁領域１４および周端面１５に縦方向（ウエハＷの表面側：上方）から押し付けられてもよい。この場合にも、ブラシ１６の洗浄面２９は、レシピ入力キー４２から設定された押し付け量とほぼ等しい幅で、ウエハＷの表面の周縁領域１４に接触する。
【００４５】
図７は、ブラシの他の構成を示す側面図である。図７において、図３に示す各部に相当する部分には、それら各部と同一の参照符号が付されている。また、以下では、その同一の参照符号を付した部分についての詳細な説明を省略する。
図７に示すブラシ７１の洗浄面２９には、複数本の溝７２が形成されている。各溝７２は、円錐面である洗浄面２９の母線方向に沿って直線状に延びている。
【００４６】
このように、ブラシ７１の洗浄面２９に溝７２が形成されているので、ブラシ７１によってウエハＷの表面の周縁領域１４および周端面１５に比較的強固に付着している汚染物質を掻き取ることができる。さらには、ブラシ１６によってウエハＷから掻き取られた汚染物質を、溝を通して、洗浄面２９とウエハＷとの間から排除することができる。そのため、図７に示すブラシ１６が用いられることによって、ウエハＷの表面の周縁領域１４および周端面１５の一層良好な洗浄を達成することができる。
【００４７】
なお、溝７２は、洗浄面２９の母線方向に沿った直線状に限らず、たとえば、洗浄面２９の周方向に沿った円環状に形成されてもよい。また、溝７２は、１本だけ形成されてもよい。溝７２が１本だけ形成される場合、その溝７２は、スパイラル状に形成されてもよい。
図８は、ブラシのさらに他の構成を示す側面図である。図８において、図３に示す各部に相当する部分には、それら各部と同一の参照符号が付されている。また、以下では、その同一の参照符号を付した部分についての詳細な説明を省略する。
【００４８】
図８に示すブラシ８１の先端部８２は、下方に向けて先細りし、その側面が外方に向けて湾曲状に膨出する略円錐状に形成されている。この先端部８２の側面が、ウエハＷの周縁領域１４および周端面１５に押し付けられる洗浄面８３となっている。そのため、このブラシ８１では、洗浄面８３上の母線方向の各位置において、鉛直方向（中心軸線）に対する傾斜角度が異なる。
【００４９】
これにより、ウエハＷの周縁部をブラシ８１の洗浄面８３に食い込ませた状態のまま、ウエハＷと洗浄面８３との接触位置を洗浄面８３の母線方向に変化させることにより、ウエハＷの表面の周縁領域１４および周端面１５をより良好に洗浄することができる。すなわち、ブラシ８１の洗浄面８３のうち、鉛直方向（ウエハＷ表面に垂直な垂線方向）に対する傾斜角度が小さい領域にウエハＷの周縁部が食い込んだ状態では、ウエハＷの周端面１５に洗浄面８３を確実に接触させることができ、その周端面１５を良好に洗浄することができる。また、ブラシ８１の洗浄面８３のうち、鉛直方向に対する傾斜角度が大きい領域にウエハＷの周縁部が食い込んだ状態では、ウエハＷの表面の周縁領域１４に洗浄面８３を確実に接触させることができ、その周縁領域１４を良好に洗浄することができる。
【００５０】
図９は、ブラシのさらに他の構成を示す側面図である。図９において、図３に示す各部に相当する部分には、それら各部と同一の参照符号が付されている。また、以下では、その同一の参照符号を付した部分についての詳細な説明を省略する。
図９に示すブラシ９１の先端部９２は、下方に向けて先細りし、その側面が内方に向けて湾曲状に窪む略円錐状に形成されている。この先端部９２の側面が、ウエハＷの周縁領域１４および周端面１５に押し付けられる洗浄面９３となっている。そのため、このブラシ９１では、洗浄面９３上の母線方向の各位置において、鉛直方向（中心軸線）に対する傾斜角度が異なる。
【００５１】
これにより、ウエハＷの周縁部をブラシ９１の洗浄面９３に食い込ませた状態のまま、ウエハＷと洗浄面９３との接触位置を洗浄面９３の母線方向に変化させることにより、ウエハＷの表面の周縁領域１４および周端面１５をより良好に洗浄することができる。すなわち、ブラシ９１の洗浄面９３のうち、鉛直方向に対する傾斜角度が小さい領域にウエハＷの周縁部が食い込んだ状態では、ウエハＷの周端面１５に洗浄面９３を確実に接触させることができ、その周端面１５を良好に洗浄することができる。また、ブラシ９１の洗浄面９３のうち、鉛直方向に対する傾斜角度が大きい領域にウエハＷの周縁部が食い込んだ状態では、ウエハＷの表面の周縁領域１４に洗浄面９３を確実に接触させることができ、その周縁領域１４を良好に洗浄することができる。
【００５２】
図１０は、ブラシのさらに他の構成を示す側面図である。図１０において、図３に示す各部に相当する部分には、それら各部と同一の参照符号が付されている。また、以下では、その同一の参照符号を付した部分についての詳細な説明を省略する。
図１０に示すブラシ１０１は、先端部１０２が基部２６および胴部２７と共通の中心軸線まわりに回転対称な略円錐台状に形成されている。先端部１０２の側面は、上端縁が胴部２７の側面に連続し、鉛直方向（中心軸線）に対して４５度の傾斜角度を有して、下方ほど中心軸線に近づくように傾斜している。そして、この先端部２８の側面が、ウエハＷの表面の周縁領域１４および周端面１５に押し付けられる洗浄面１０３となっている。
【００５３】
この構成によっても、図３に示すブラシ１６と同様な効果を得ることができる。すなわち、ブラシ１０１の洗浄面１０３は、鉛直方向に対して傾斜しているので、スピンチャック３にほぼ水平に保持されたウエハＷの周縁部を洗浄面１０３に食い込ませることにより、その洗浄面１０３をウエハＷの表面の周縁領域１４および周端面１５に確実に押し付けることができる。そのため、ウエハＷの表面の周縁領域１４および周端面１５の良好な洗浄を達成することができる。
＜洗浄試験＞
図１２は、ブラシ１６の押し圧とウエハＷの表面の周縁領域１４におけるブラシ１６の接触幅との関係を示すグラフである。
【００５４】
本願発明者らは、ブラシ１６の押し圧とウエハＷの表面の周縁領域１４におけるブラシ１６の接触幅との関係を調べるための試験を行った。この試験では、ブラシ１６にフォトレジストを染み込ませ、このウエハＷの周縁部にブラシ１６を所定の押し圧で押し付けた。そして、ウエハＷの表面の周縁領域１４に付着したフォトレジストの幅を測定した。なお、ブラシ１６の洗浄面２９の傾斜角度は前述したように４５度となっている。この結果が、図１２に折れ線グラフで示されている。
【００５５】
すなわち、ブラシ１６の押し圧が１［相対圧力値］のときには、ウエハＷの表面の周縁領域１４におけるブラシ１６の接触幅は、１．２ｍｍ程度であった。ブラシ１６の押し圧が２［相対圧力値］のときには、ウエハＷの表面の周縁領域１４におけるブラシ１６の接触幅は、１．８ｍｍ程度であった。また、ブラシ１６の押し圧が３［相対圧力値］のときには、ウエハＷの表面の周縁領域１４におけるブラシ１６の接触幅は、２．４ｍｍ程度であった。なお、ここでいう相対圧力値とは、押し圧の所定の圧力値を１とした場合の、相対的な圧力値である。
【００５６】
この結果から、ブラシ１６の押し圧とブラシ１６の接触幅とは、ほぼ正比例の関係を有していることが理解される。したがって、ブラシ１６の押し圧（押し付け量）により、ウエハＷの表面の周縁領域１４における洗浄幅を良好に制御可能なことが理解される。
以上、この発明のいくつかの実施形態について説明したが、この発明は、さらに他の形態で実施することもできる。たとえば、前述の各実施形態では、スピンチャック３に保持されたウエハＷの表面の周縁領域１４および周端面１５を洗浄する構成を取り上げたが、図１１に示すブラシ１１１を用いることにより、ウエハＷの裏面の周縁領域１１２および周端面１５を洗浄することができる。
【００５７】
ブラシ１１１では、先端部１１３が胴部２７に向けて（上方に向けて）先細りする略円錐台状に形成され、その先端部１１３の側面がウエハＷの周縁領域１４および周端面１５に押し付けられる洗浄面１１４となっている。この洗浄面１１４は、上端縁が胴部２７の側面に連続し、たとえば、鉛直方向（中心軸線）に対して４５度の傾斜角度を有して、下方ほど中心軸線から離れるように傾斜している。そのため、スピンチャック３にほぼ水平に保持されたウエハＷの周縁部を洗浄面１１４に食い込ませることにより、洗浄面１１４をウエハＷの裏面の周縁領域１１２および周端面１５に確実に押し付けることができる。そのため、ウエハＷの裏面の周縁領域１１２および周端面１５の良好な洗浄を達成することができる。また、このブラシ１１１を用いる場合において、ブラシ１１１をウエハＷの裏面の周縁領域１１２および周端面１５に押し付ける際には、横方向（ウエハＷの側方）から押し付けてもよいし、縦方向（ウエハＷの裏面側：下方）から押し付けてもよい。
【００５８】
なお、図１１において、図３に示す各部に相当する部分には、それら各部と同一の参照符号が付されている。また、その同一の参照符号を付した部分についての詳細な説明は省略する。
さらに、前述の各ブラシ１６，７１，８１，９１，１０１，１１１の構成を適当に組み合わせて実施されてもよい。たとえば、ブラシ８１の洗浄面８３、ブラシ９１の洗浄面９３、ブラシ１０１の洗浄面１０３またはブラシ１１１の洗浄面１１４に、ブラシ７１の洗浄面２９に形成されている溝７２と同様な溝が形成されてもよい。
【００５９】
また、洗浄面２９，１０３，１１４は、鉛直方向に対して４５度の傾斜角度を有しているとしたが、洗浄面２９，１０３，１１４の鉛直方向に対する傾斜角度は、５〜８５度の範囲内で設定されるとよく、ウエハＷの表面の周縁領域１４または裏面の周縁領域１１２における洗浄幅を確保しつつ、ブラシの押し付けによるウエハＷの変形を防止するためには、３０〜６０度の範囲内で設定されることが好ましい。
【００６０】
また、前述の実施形態では、ブラシ１６がウエハＷに当接している間、ブラシ１６を回転させるとしたが、ブラシ１６を回転させずに静止させてもよい。
さらにまた、ウエハＷを回転させることにより、ブラシ１６とウエハＷの周縁部とが相対移動させる構成を例にとったが、たとえば、角形基板を処理対象とする場合には、基板を静止させておき、ブラシを基板の周縁部に沿って移動させる構成としてもよい。むろん、基板およびブラシの両方を移動させることによって、ブラシを基板の周縁部に沿って相対移動させてもよい。
【００６１】
また、スピンチャック３に保持されたウエハＷの表面（上面）の中央領域を洗浄するための表面洗浄ブラシ、超音波が付与された処理液をウエハＷに供給する超音波洗浄ノズル、および気体と液体とが混合されて生成された液滴をウエハＷに供給する二流体ノズルのうちの少なくともいずれか１つが追加して設けられてもよい。
また、上述の実施形態においては、純水、機能水、または薬液等の処理液を用いてウエハＷの周縁部を洗浄する装置を例にとったが、ウエハＷの周縁部の薄膜をエッチングする装置であってもよく、この場合、処理液としては、フッ酸、硝酸、燐酸、塩酸、蓚酸、およびクエン酸などのうちの少なくとも1つを含むエッチング液を用いてもよい。あるいは、ウエハＷの周縁部のポリマー等の反応生成物を除去する装置であってもよく、この場合、処理液としては、有機アミン系除去液またはフッ化アンモン系除去液などを含むポリマー除去液を用いてもよい。さらにまた、ウエハＷの周縁部のレジストを剥離する装置であってもく、この場合、処理液としては、硫酸過水（ＳＰＭ）または硫酸オゾンなどを含むレジスト剥離液を用いてもよい。
【００６２】
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】この発明の一実施形態に係る基板処理装置の概略構成を示す平面図である。
【図２】図１に示す基板処理装置の内部の図解的な側面図である。
【図３】ホルダ取付部、ブラシおよびブラシホルダの構成を示す断面図である。
【図４】図１に示す基板処理装置の電気的構成を説明するためのブロック図である。
【図５】図１に示す基板処理装置におけるウエハの処理を説明するための工程図である。
【図６】ウエハの処理中におけるブラシの状態を示す側面図である。
【図７】ブラシの他の構成（洗浄面に溝が形成された構成）を示す側面図である。
【図８】ブラシのさらに他の構成（洗浄面が湾曲状に膨出した構成）を示す側面図である。
【図９】ブラシのさらに他の構成（洗浄面が湾曲状に窪んだ構成）を示す側面図である。
【図１０】ブラシのさらに他の構成（先端部が略円錐台状に形成された構成）を示す側面図である。
【図１１】ブラシのさらに他の構成（先端部が上方に向けて先細りする略円錐台状に形成された構成）を示す側面図である。
【図１２】ブラシの押し圧とウエハの表面の周縁領域におけるブラシの接触幅との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６４】
１      基板処理装置
３      スピンチャック
４      表面ノズル
５      裏面ノズル
９      スピンモータ
１０    処理液供給管
１１    処理液供給管
１２    処理液バルブ
１４    周縁領域
１５    周端面
１６    ブラシ
１７    揺動駆動機構
１８    昇降駆動機構
２１    ブラシ自転機構
２８    先端部
２９    洗浄面
７１    ブラシ
７２    溝
８１    ブラシ
８２    先端部
８３    洗浄面
９１    ブラシ
９２    先端部
９３    洗浄面
１０１  ブラシ
１０２  先端部
１０３  洗浄面
１１１  ブラシ
１１２  周縁領域
１１３  先端部
１１４  洗浄面
Ｗ      ウエハ
【図１】
0004755519.tif 000002
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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