(57)【要約】【課題】ブラシによる基板周縁部の洗浄を短時間で行うことができ、しかも、処理幅が小さい場合でも充分な洗浄力を確保できる基板処理装置を提供する。【解決手段】基板処理装置は、ウエハＷを洗浄するためのスポンジブラシ１８を備えている。スポンジブラシ１８は、非圧縮状態において断面横向きＶ字形の溝を形成する一対のテーパー面をなす第１洗浄面２９および第２洗浄面３０を有している。スポンジブラシ１８は、中心軸線Ｌ１に沿って圧縮された状態で一対の支持板７１，７２の間に保持されている。この圧縮状態では、第１および第２洗浄面２９，３０は互いに当接している。第１および第２洗浄面２９，３０の間にウエハＷの周縁部が導入され、その状態でウエハＷが回転される。これにより、ウエハＷ表裏面の周縁領域１３，１４および周端面がスクラブ洗浄される。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を保持して回転させる基板保持回転機構と、
弾性変形可能な材料からなり、非圧縮状態において前記基板保持回転機構に保持された基板の主面に対して傾斜した状態となる第１洗浄面、およびこの第１洗浄面に対向する第２洗浄面を有し、前記基板保持回転機構に保持された基板の周縁部を前記第１洗浄面および前記第２洗浄面の間に導入して洗浄するためのブラシと、
このブラシを前記第１洗浄面および前記第２洗浄面が互いに当接するように圧縮して保持する圧縮保持手段とを含む、基板処理装置。
【請求項２】
前記圧縮保持手段が、前記ブラシの圧縮量を変更する可変圧縮手段を含む、請求項１記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記第２洗浄面が、前記第１洗浄面とともに前記基板保持回転機構に保持された基板の周縁部を受け容れるＶ字形溝を形成するように当該基板の主面に対して傾斜している、請求項１または２記載の基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、基板をブラシで洗浄処理する基板処理装置に関する。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では、たとえば、半導体ウエハなどの基板をブラシで洗浄する洗浄処理が行われる。具体的には、水平面内で基板が回転させられた状態で、当該基板に処理液が供給される。さらに、基板が回転させられた状態で、当該基板にブラシが当接される。これにより、基板に付着している異物がブラシにより擦り取られ、擦り取られた異物が処理液によって洗い流される。
【０００３】
下記特許文献１には、逆円錐台形状の第１部分と、円錐台形状の第２部分とを連接して、第１部分が有する第１テーパー面および第２部分が有する第２テーパー面によって基板周縁部に対向する横向きＶ字状の溝を形成したスポンジブラシが開示されている。第１テーパー面は、基板の一方表面（上面）の周縁領域および基板の周端面に擦りつけられる第１洗浄面であり、第２テーパー面は、基板の他方表面（下面）の周縁領域および基板の端面に擦りつけられる第２洗浄面である。これらの第１および第２洗浄面を基板に対して順に当接させることによって、基板上面の周縁領域および基板下面の周縁領域ならびに基板周端面の異物を擦り取ることができる。
【０００４】
洗浄力を制御するために、スポンジブラシを基板に対して押し込むときの押し込み量が制御される。押し込み量とは、たとえば、第１洗浄面を基板周端面に接近させていくときに、第１洗浄面が基板周端面に当接した状態（押し込み量＝零）から、スポンジブラシを基板内方に移動させた距離をいう。この押し込み量は、スポンジブラシの弾性変形量にほかならないから、押し込み量の大小を制御することによって、スポンジブラシが基板周縁部に及ぼす洗浄力を制御することができる。
【特許文献１】特開２００７−２７３６１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述の先行技術の構成では、基板上面の周縁領域を第１洗浄面でスクラブする工程と、基板下面の周縁領域を第２洗浄面でスクラブする工程とを同時に行うことができない。そのため、基板周縁部の洗浄処理に要する時間が長くなる。
また、スポンジブラシの押し込み量を制御することによって洗浄力を調節する構成であるため、処理幅（洗浄幅）と洗浄力とを独立して調節することができない。たとえば、基板周縁部の洗浄可能領域の幅が１mmであれば、ブラシの押し込み量は１mmに設定せざるを得ないが、この場合は、むろん、１mmの押し込み量に対応する洗浄力となる。したがって、３mmの押し込み量に対応する洗浄力が必要な場合には、洗浄力不足のために、洗浄不良となるおそれがある。
【０００６】
そこで、この発明の目的は、ブラシによる基板周縁部の洗浄を短時間で行うことができ、しかも、処理幅が小さい場合でも充分な洗浄力を確保できる基板処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するための請求項１記載の発明は、基板（Ｗ）を保持して回転させる基板保持回転機構（３）と、弾性変形可能な材料からなり、非圧縮状態において前記基板保持回転機構に保持された基板の主面に対して傾斜した状態となる第１洗浄面（２９；２９Ａ）、およびこの第１洗浄面に対向する第２洗浄面（３０；３０Ａ）を有し、前記基板保持回転機構に保持された基板の周縁部を前記第１洗浄面および前記第２洗浄面の間に導入して洗浄するためのブラシ（１８；１８Ａ）と、このブラシを前記第１洗浄面および前記第２洗浄面が互いに当接するように圧縮して保持する圧縮保持手段（５５；２１，３６，３７）とを含む、基板処理装置である。「基板の周縁部」とは、基板の一方主面の周縁領域（１３）、基板の他方主面の周縁領域（１４）、および基板の周端面（１５）を含む部分をいう。
【０００８】
なお、この項において、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ものとする。
この構成では、弾性変形可能な材料からなるブラシは、非圧縮状態において基板の主面に対して傾斜した第１洗浄面と、これに対向する第２洗浄面とを有している。これらの洗浄面の間に基板の周縁部を導入し、基板保持回転機構によって基板を回転させることにより、当該基板の周縁部をスクラブ洗浄することができる。このとき、ブラシは、圧縮保持手段によって、第１および第２洗浄面が互いに当接するように（互いに当接する方向にブラシの復元力が作用するように）圧縮された状態に保持される。すなわち、ブラシを圧縮して、第１洗浄面および第２洗浄面を互いに当接する方向にブラシの復元力が作用する状態に保持し、これらの第１および第２洗浄面間に基板の周縁部を導入してスクラブ洗浄するようになっている。弾性変形可能な材料からなるブラシが圧縮状態とされるため、その復元力によって、第１および第２洗浄面が基板の周縁部に押し付けられる。つまり、基板周縁部の洗浄に必要な洗浄力は、圧縮状態のブラシの復元力によって与えられる。その一方で、基板周縁部における処理幅は、第１および第２洗浄面の間への基板の導入量を調整することによって、必要な値とすることができる。このように、洗浄力と処理幅とを独立して調整することができる。
【０００９】
したがって、処理幅が小さい場合であっても、洗浄力不足となることがない。また、第１および第２洗浄面の周縁領域を同時にスクラブ洗浄することができるので、基板周縁部の洗浄に要する時間を短縮することができる。
前記ブラシは、スポンジブラシであってもよい。より具体的には、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）で構成された多孔質弾性材料からなるものであってもよい。
【００１０】
前記第１および第２洗浄面は、非圧縮状態において、基板保持回転機構によって保持された基板の周縁部に向かって開いた断面楔形の溝を形成していてもよい。
また、前記第１洗浄面は、たとえば、基板主面の法線方向に平行な中心軸線を有する円錐台形状であってもよい。また、前記第２主面は、基板主面に平行な平坦面であってもよいし、基板主面の法線方向に平行な中心軸を有する円錐台形状であってもよい。さらに具体的には、前記第１洗浄面が、基板保持回転機構に保持された基板の主面に沿う一方向に向かって窄まる円錐台形状であり、前記第２洗浄面が、前記第１洗浄面の前記一方向側端部から前記一方向側に向けて広がる円錐台形状であってもよい。つまり、たとえば、基板保持回転機構が基板を水平姿勢に保持するものである場合には、第１洗浄面は倒立円錐台形状を有し、第２洗浄面は、第１洗浄面の下端に連なる円錐台形状を有していてもよい。このとき、第１および第２洗浄面は、基板保持回転機構に保持された基板に向かって広がる断面Ｖ字形の溝を形成することになる。
【００１１】
また、前記ブラシを、基板保持回転機構に保持された基板の周縁部に当接する処理位置と、この処理位置から退避した退避位置との間で移動させるブラシ移動機構（２３，２４）がさらに含まれていてもよい。
また、ブラシを回転対称形状に形成しておき、このブラシをその中心軸線まわりに自転させるブラシ自転機構（２２）がさらに備えられていてもよい。この場合、ブラシの中心軸線は基板保持回転機構に保持された基板の法線方向に平行とされることが好ましい。さらに具体的には、基板の回転軸線とブラシの中心軸線とが平行とされることが好ましい。
【００１２】
請求項２記載の発明は、前記圧縮保持手段が、前記ブラシの圧縮量を変更する可変圧縮手段（６０〜６３，７１，７２）を含む、請求項１記載の基板処理装置である。
この構成によれば、ブラシの圧縮量を変化させることができる。ブラシの圧縮量を変化させることにより、基板に作用するブラシの復元力、すなわち、洗浄力が変化することになる。したがって、必要な洗浄力に応じて圧縮量を調整することによって、基板に対して確実に所望の処理を施すことができる。
【００１３】
請求項３記載の発明は、前記第２洗浄面が、前記第１洗浄面とともに前記基板保持回転機構に保持された基板の周縁部を受け容れるＶ字形溝（基板に向かって開いた断面Ｖ字形の溝）を形成するように当該基板の主面に対して傾斜している、請求項１または２記載の基板処理装置である。
この構成によれば、第１および第２洗浄面が、基板保持回転機構に保持された基板の周縁部を受け入れるＶ字形の溝を形成するものであるので、基板の周縁部を第１および第２洗浄面の間にスムーズに受け入れることができる。また、圧縮状態のブラシの第１および第２洗浄面間に基板を導入したときに、基板端面に第１および第２洗浄面の形状が馴染むので、基板端面の良好なスクラブ洗浄が可能になる。さらにまた、基板の両主面に対してほぼ均一な洗浄処理を施すことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下では、本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、本発明の一実施形態に係る基板処理装置１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１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２ａで区画された処理室２内に、ウエハＷを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（上面。たとえば、デバイスが形成されるデバイス面）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（下面。たとえばデバイスが形成されない非デバイス面）に処理液を供給するための裏面ノズル５と、ウエハＷを洗浄するためのブラシ機構６とを備えている。
【００１５】
スピンチャック３は、この実施形態では、真空吸着式のチャックである。このスピンチャック３は、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。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。
【００１６】
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および処理液供給管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。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。
【００１７】
ノズル４，５に供給される処理液としては、たとえば純水（脱イオン化された純水）が用いられている。処理液は、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であってもよいし、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であってもよい。
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１６と、ウエハＷの回転範囲外に設定されて、揺動アーム１６を支持するアーム支持軸１７と、揺動アーム１６の先端に保持されて、ウエハＷの周縁部を洗浄するためのスポンジブラシ１８とを備えている。
【００１８】
ウエハＷの周縁部とは、ウエハＷの表面の周縁領域１３、ウエハＷの裏面の周縁領域１４および周端面１５を含む部分をいう。また、周縁領域１３，１４とは、たとえば、ウエハＷの周端縁から幅数ミリメートル程度の環状の領域をいう。
揺動アーム１６の先端部には、鉛直方向に延びる回転軸６１が回転可能に設けられている。回転軸６１の下端部は揺動アーム１６から下方に突出しており、当該下端部には、スポンジブラシ１８が保持されている。
【００１９】
また、回転軸６１には、揺動アーム１６の内部において、スポンジブラシ１８を回転させるためのブラシ自転機構２２と、スポンジブラシ１８を上下方向に圧縮した圧縮状態で保持する圧縮保持機構５５とに結合されている。ブラシ自転機構２２は、回転軸６１を回転させることにより、スポンジブラシ１８を自転させることができるものである。揺動アーム１６の上面側には、ブラシ自転機構２２および圧縮保持機構５５などを収容するためのケース１６ａが固定されている。
【００２０】
アーム支持軸１７は、鉛直方向に延びている。アーム支持軸１７の上端部は、揺動アーム１６の一端部（基端部）の下面に結合されている。アーム支持軸１７には、ブラシ移動手段としての昇降駆動機構２３および揺動駆動機構２４が結合されている。アーム支持軸１７には、昇降駆動機構２３および揺動駆動機構２４の駆動力がそれぞれ入力されるようになっている。
【００２１】
昇降駆動機構２３の駆動力がアーム支持軸１７に入力されると、揺動アーム１６およびアーム支持軸１７が一体的に上下動される。また、揺動駆動機構２４の駆動力がアーム支持軸１７に入力されると、アーム支持軸１７を支点として揺動アーム１６が水平方向に揺動される。
昇降駆動機構２３および揺動駆動機構２４が揺動アーム１６を移動させることにより、スポンジブラシ１８がウエハＷの周縁部に当接して当該周縁部を洗浄する処理位置と、前記処理位置から退避して待機するときの待機位置との間で、スポンジブラシ１８を移動させることができる。図１に、スポンジブラシ１８が処理位置にあるときの揺動アーム１６の位置を二点鎖線で示し、スポンジブラシ１８が待機位置にあるときの揺動アーム１６の位置を実線で示す。図２に示すように、待機位置には、スポンジブラシ１８を収容するための待機ポッド２５が配置されている。待機ポッド２５は、有底筒状の容器であり、スポンジブラシ１８は、この待機ポッド２５内において待機させられ、その間に洗浄される。
【００２２】
図３(a)(b)(c)は、スポンジブラシ１８の構成を示す側面図であり、図３(a)は非圧縮状態のスポンジブラシ１８の構成を示し、図３(b)(c)は中心軸線Ｌ１に沿って圧縮した状態のスポンジブラシ１８の構成を示している。図３(b)は圧縮量が大きい場合、図３(c)は圧縮量が小さい場合を示す。
スポンジブラシ１８は、たとえば、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）その他の樹脂材料を用いたスポンジ材によって形成されている。スポンジブラシ１８は、たとえば、使用状態において鉛直方向に沿うことになる中心軸線Ｌ１まわりに回転対称な略鼓状に形成されている。ウエハＷの周縁部を洗浄するための洗浄面（後述の第１洗浄面２９および第２洗浄面３０）は、中心軸線Ｌ１を取り囲むスポンジブラシ１８の外表面の一部に設けられている。スポンジブラシ１８は、ウエハＷの表面の周縁領域１３および周端面１５の上側領域を洗浄するための第１洗浄部２６と、ウエハＷの裏面の周縁領域１４および周端面１５の下側領域を洗浄するための第２洗浄部２７とを一体的に備えている。スポンジブラシ１８には、その中心軸線Ｌ１に沿って延びる貫通孔２８が形成されている。
【００２３】
第１洗浄部２６は、その上部２６ａが略円柱状をなし、下部２６ｂが下方に向けて窄まる略倒立円錐台状をなしている。第１洗浄部２６の下部２６ｂの側面は、上端縁が上部２６ａの側面の下端縁に連続し、中心軸線Ｌ１に対して４５度の傾斜角度を有して、下方ほど中心軸線Ｌ１に近づくように傾斜している。この第１洗浄部２６において、下部２６ｂの側面がウエハＷの表面の周縁領域１３および周端面１５の上側領域に当接する第１洗浄面２９となっている。
【００２４】
また、第２洗浄部２７は、第１洗浄部２６の下端に一体的に結合されて、第１洗浄部２６と中心軸線を共有するように配置されている。この第２洗浄部２７は、上部２７ａが下方に向けて拡がる略円錐台状をなし、下部２７ｂが略円柱状をなしている。第２洗浄部２７の上部２７ａの側面は、上端縁が第１洗浄部２６の下部２６ｂの側面の下端縁に連続し、中心軸線Ｌ１に対して４５度の傾斜角度を有して、下方ほど中心軸線Ｌ１から離れるように傾斜している。また、上部２７ａの側面の下端縁は、下部２７ｂの側面の上端縁に連続している。この第２洗浄部２７において、上部２７ａの側面がウエハＷの裏面の周縁領域１４および周端面１５の下側領域に当接する第２洗浄面３０となっている。
【００２５】
第１および第２洗浄面２９，３０は中心軸線Ｌ１に沿って対向しており、中心軸線Ｌ１に垂直な方向に向かって開く断面楔形（より具体的には断面Ｖ字形）の溝を形成している。
中心軸線Ｌ１に沿って圧縮した図３(b)(c)の状態では、第１および第２洗浄面２９，３０が互いに当接し、弾性圧縮によって生じるスポンジブラシ１８自身の復元力によって、第１および第２洗浄面２９，３０は互いに向かって押し付けられている。図３(b)(c)に示す圧縮状態では、第１および第２洗浄面２９，３０の全体が互いに当接している。より具体的には、図３(b)には、スポンジブラシ１８を第１および第２洗浄面２９，３０の全体が互いに当接する状態（第１および第２洗浄面２９，３０の外側エッジ部における圧縮量が零の状態）まで圧縮し、その状態からさらに所定の第１圧縮量だけ圧縮した状態が示されている。また、図３(c)には、スポンジブラシ１８を第１および第２洗浄面２９，３０の全体が互いに当接する状態（第１および第２洗浄面２９，３０の外側エッジ部における圧縮量が零の状態）まで圧縮し、その状態からさらに所定の第２圧縮量だけ圧縮した状態が示されている。前記第１圧縮量は、前記第２圧縮量よりも大きい。たとえば、第１圧縮量は、ウエハＷの厚さ（たとえば２mm）程度としてもよいし、第２圧縮量はウエハＷの厚さの半分程度としてもよい。
【００２６】
圧縮量が大きい図３(b)の状態では、第１および第２洗浄面２９，３０が互いに対して押し付けあう復元力が大きくなり、比較的大きな洗浄力が得られる。これに対して、圧縮量が小さい図３(c)の状態では、第１および第２洗浄面２９，３０を互いに押し付けあう復元力が比較的小さいので、比較的小さな洗浄力となる。
図４は、スポンジブラシ１８を圧縮状態で揺動アーム１６に保持するための圧縮保持機構５５の構造例を示す図解図である。揺動アーム１６の下面から回転軸６１が突出し、この回転軸６１の下端に樹脂材料からなる支持板７１が固定されている。さらに、支持板７１を貫通して回転軸６２が突出していて、この回転軸６２の下端部に支持板７２が固定されている。そして、支持板７１，７２の間にスポンジブラシ１８が保持されている。つまり、支持板７１の下面がスポンジブラシ１８の上端面に当接し、支持板７２の上面がスポンジブラシ１８の下端面に当接している。回転軸６２は、スポンジブラシ１８の中心軸線Ｌ１に沿って形成された貫通孔２８（図３参照）を挿通し、スポンジブラシ１８の下面に至っている。
【００２７】
回転軸６２は、回転軸６１を挿通し、揺動アーム１６の上面に取り付けられたブラシ駆動用シリンダ６３の駆動軸６３ａによって押し込まれるように構成されており、回転軸６２と駆動軸６３ａとは結合されておらず、別体となっている。
回転軸６２は、外周面にその軸方向に沿うキーが形成されたスプライン軸部６２ａを有している。このスプライン軸部６２ａは、スリーブ６４に挿通している。スリーブ６４の内面には、スプライン軸部６２ａのキーと係合するキー溝が、その軸方向に沿って形成されている。
【００２８】
回転軸６１は中空軸となっていて、その外周面にはプーリ６５が固定されており、その内面には、スリーブ６４の下側部が固定されている。プーリ６５には、ベルト６６が巻き回されていて、このベルト６６は、別のプーリ６７からの回転力をプーリ６５に伝達するようになっている。プーリ６７には、ブラシ回転用モータ６８からの回転力が与えられるようになっている。ブラシ回転用モータ６８は、揺動アーム１６の上面に固定されている。このようにして、ブラシ回転用モータ６８などによって、ブラシ自転機構２２が構成されている。
【００２９】
回転軸６２の上端には、フランジ６２ｂが形成されている。そして、スリーブ６４の上側部には、フランジ６２ｂと回転軸６１の上端面との間に、圧縮コイルばね６０が巻装されている。これにより、下側の支持板７２に結合された回転軸６２は、コイルばね６０によって上方へと付勢されている。したがって、ブラシ駆動用シリンダ６３の駆動軸６３ａを上方へ引っ込めた状態では、駆動軸６３ａの下端とフランジ６２ｂの上面とが離れた状態となり、下側の支持板７２は、上側の支持板７１に向けて、コイルばね６０による付勢力によって押し付けられることになる。これにより、一対の支持板７１，７２の間に保持されたスポンジブラシ１８は、中心軸線Ｌ１に沿って圧縮された状態（図３(b)参照）で保持されることになる。また、ブラシ駆動用シリンダ６３を駆動すると、駆動軸６３ａはコイルばね６０の付勢力に抗して支持板７２を下方へと所定距離だけ移動させる。これにより、支持板７２が支持板７１から離反する方向へと変位するため、スポンジブラシ１８がそれに応じて伸張し、圧縮量が小さな状態（図３(c)）となる。このようにして、ブラシ駆動用シリンダ６３によって、スポンジブラシ１８の圧縮量を２段階に調整することができる。
【００３０】
このように、圧縮コイルばね６０、回転軸６１，６２および支持板７１，７２などによって、スポンジブラシ１８を圧縮状態で保持するための圧縮保持機構５５が構成されており、ブラシ駆動用シリンダ６３などによってスポンジブラシ１８の圧縮量を変化させる可変圧縮手段が構成されている。
スポンジブラシ１８の圧縮量を無段階に調整するには、たとえば、ブラシ駆動用シリンダ６３の代わりに、ボールねじ機構のような無段階調整機構を備えればよい。
【００３１】
ブラシ回転用モータ６８を回転駆動すると、この回転が、プーリ６７、ベルト６６およびプーリ６５を介して回転軸６１に伝達され、この回転軸６１が回転する。一方、回転軸６１の回転は、スリーブ６４を介して、これにスプライン結合している回転軸６２に伝達されるから、回転軸６２は第１回転軸６１とともに回転することになる。回転軸６２上において支持板７１，７２間に圧縮状態で保持されているスポンジブラシ１８もまた、その中心軸線Ｌ１まわりに回転駆動されることになる。
【００３２】
図５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５１を備えている。この制御部５１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５２が接続されている。さらに、制御部５１には、スピンモータ９、処理液バルブ１２、ブラシ駆動用シリンダ６３、ブラシ自転機構２２、昇降駆動機構２３、揺動駆動機構２４などが制御対象として接続されている。
【００３３】
図６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７は、ウエハＷの処理中におけるスポンジブラシ１８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５２が操作されて、ウエハＷの周端面１５に対するスポンジブラシ１８の洗浄力および処理幅（洗浄幅）が設定されている（ステップＳ１）。洗浄力とは、ウエハＷの周縁領域１３，１４および周端面１５にスポンジブラシ１８の洗浄面（第１洗浄面２９および第２洗浄面３０）が押し付けられるときの力をいう。また、処理幅とは、ウエハＷの周縁領域１３，１４に第１および第２洗浄面が押し付けられるときの幅（ウエハＷの回転半径方向の幅）をいう。洗浄力は、この実施形態では、２段階に設定でき、この洗浄力は、ブラシ駆動用シリンダ６３の制御によってスポンジブラシ１８の圧縮量を２段階に制御することによって調整されるようになっている。
【００３４】
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５１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）。次いで、制御部５１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）。
【００３５】
また、制御部５１によって、ブラシ駆動用シリンダ６３が制御され、設定された洗浄力に応じて駆動軸６３ａの位置が制御される（ステップＳ５）。すなわち、弱い洗浄力が選択されているときには、駆動軸６３ａが下方へと突出させられ、スポンジブラシ１８の圧縮量が小さくされる（図３(c)参照）。一方、強い洗浄力が選択されているときには、駆動軸６３ａが上方に退避させられた状態とされ、スポンジブラシ１８の圧縮量が大きくされる（図３(b)参照）。
【００３６】
一方、制御部５１によりブラシ自転機構２２が制御されて、スポンジブラシ１８が、たとえばウエハＷの回転方向と同方向に回転される。その後、制御部５１により昇降駆動機構２３および揺動駆動機構２４が制御されて、スピンチャック３により回転されるウエハＷの周縁部（表裏面の周縁領域１３，１４および周端面１５）に、スポンジブラシ１８の第１および第２洗浄面２９，３０が当接される（ステップＳ６）。
【００３７】
具体的には、まず、昇降駆動機構２３が制御されて、スポンジブラシ１８の高さ位置が制御される。つまり、第１および第２洗浄面２９，３０が互いに当接する当接位置の高さが、スピンチャック３に保持されているウエハＷの高さに合わせ込まれる。図３(b)(c)から理解されるとおり、第１および第２洗浄面２９，３０の当接位置の高さは、スポンジブラシ１８の圧縮量の大小によって異なる。そこで、制御部５１は、レシピ入力キー５２から設定された洗浄力（圧縮量に対応）に応じた高さの位置にスポンジブラシ１８を移動させる。
【００３８】
次に、揺動駆動機構２４が制御されて、揺動アーム１６が旋回し、スポンジブラシ１８が水平移動される。これにより、図７に示すように、ウエハＷの周縁部がスポンジブラシ１８の第１および第２洗浄面２９，３０の間に食い込み、第１洗浄面２９がウエハＷ表面の周縁領域１３に押し付けられるとともに、第２洗浄面３０がウエハＷ裏面の周縁領域１４に押し付けられる。さらに、周端面１５の上側領域には第１洗浄面２９が押し付けられ、周端面１５の下側領域には第２洗浄面３０が押し付けられる。第１および第２洗浄面２９，３０は、非圧縮状態においてウエハＷに向かって開く断面Ｖ字形の溝を形成するテーパー面をなしているため（図３(a)参照）、第１および第２洗浄面２９，３０は、周端面１５に対してよく馴染み、この周端面１５に確実に当接することができる。
【００３９】
スポンジブラシ１８の水平移動は、レシピ入力キー５２から設定された処理幅に応じて制御される。すなわち、設定された処理幅の領域に第１および第２洗浄面２９，３０が接触するように、スポンジブラシ１８の水平位置が制御される。
このようにして制御された水平位置にスポンジブラシ１８が配置されると、ウエハＷの回転によって、第１および第２洗浄面２９，３０は、ウエハＷの周縁部（周縁領域１３，１４および周端面１５）に摺接することになる。これにより、ウエハＷの周縁部に付着しているパーティクル等の異物がスポンジブラシ１８によって擦り取られ、当該周縁部がスクラブ洗浄される。スポンジブラシ１８により擦り取られた異物は、ウエハＷに供給される処理液によって洗い流される。
【００４０】
スポンジブラシ１８がウエハＷに当接してから所定時間が経過すると、制御部５１により昇降駆動機構２３および揺動駆動機構２４が制御されて、スポンジブラシ１８が待機位置に退避される（ステップＳ７）。また、スポンジブラシ１８が待機位置に戻される間に、ブラシ自転機構２２が停止されて、スポンジブラシ１８の回転が停止される。さらに、制御部５１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Ｓ８）。
【００４１】
その後は、制御部５１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Ｓ９）。これにより、ウエハＷに付着している処理液が振り切られ、ウエハＷが乾燥される。
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Ｓ１０）。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Ｓ１１）。
【００４２】
以上のように本実施形態では、スポンジブラシ１８が中心軸線Ｌ１に沿って圧縮した圧縮状態で保持されており、その第１および第２洗浄面２９，３０の間にウエハＷの周縁部が導入されることにより、ウエハＷの周縁部がスクラブ洗浄される。これにより、ウエハＷの表裏面の周縁領域１３，１４を同時にスクラブ洗浄することができ、周端面１５のスクラブ洗浄も同時に行うことができる。したがって、ウエハＷ周縁部の洗浄に要する時間を短縮することができる。
【００４３】
しかも、ウエハＷに対する洗浄力は、圧縮されたスポンジブラシ１８の復元力によって得られるので、スポンジブラシ１８に対するウエハＷ周縁部の押し込み量に関係なく、必要な洗浄力を得ることができる。したがって、処理幅が小さく、スポンジブラシ１８に対するウエハＷの押し込み量が少ない場合であっても、洗浄力不足になるおそれがない。
さらにまた、第１および第２洗浄面２９，３０は、非圧縮状態においてウエハＷの周縁部に向かって開く横向きＶ字溝を形成しているので、ウエハＷが導入されたときに、その周端面１５に馴染みやすい。そのため、周端面１５に対する洗浄も良好に行うことができる。
【００４４】
図８は、この発明の他の実施形態に係る基板処理装置の構成を説明するための図であり、スポンジブラシ１８を圧縮状態で保持するための構成が分解した状態で示されている。前述の実施形態では、スポンジブラシ１８の圧縮量を変化させることができる圧縮量調節機構（ブラシ駆動用シリンダ６３など）を備えた構成について説明したが、この実施形態では、圧縮量調節機構を省いて、スポンジブラシ１８を一定の圧縮量で回転軸６１に取り付けるようにしている。この回転軸６１は、前述の第１の実施形態の場合とは異なり、中空軸である必要はない。
【００４５】
回転軸６１の下端にホルダ取付部２０を介してブラシホルダ２１が取り付けられている。ホルダ取付部２０は、回転軸６１が挿通された円板状の上面部３１と、この上面部３１の周縁から下方に向けて延びる円筒状の側面部３２とを一体的に備えている。上面部３１は、回転軸６１の下端部に取り付けられたリング３３により支持されている。また、側面部３２の内周面には、ねじが切られた雌ねじ部３４ａが一体的に形成されている。
【００４６】
ブラシホルダ２１は、略円柱状の樹脂ブロック３５と、樹脂ブロック３５の中心軸線上に配置され、上端部が樹脂ブロック３５の下面に挿入されて固定された芯材３６と、この芯材３６の下端に取り付けられるプレート３７とを備えている。
樹脂ブロック３５の上端部には、周面にねじが切られた雄ねじ部３４ｂが一体的に形成されている。この雄ねじ部３４ｂとホルダ取付部２０の雌ねじ部３４ａとを螺合させることにより、ブラシホルダ２１がホルダ取付部２０に取り付けられている。
【００４７】
また、樹脂ブロック３５の上面には、回転軸６１の下端部が嵌合された嵌合孔３９が形成されている。回転軸６１の下端部は、たとえば四角柱状とされており、嵌合孔３９は、回転軸６１の下端部の形状に対応する形状（四角柱状）とされている。回転軸６１の回転は、回転軸６１の下端部から樹脂ブロック３５に伝達される。
芯材３６の下端部の外周面には、外ねじを螺刻した雄ねじ部３６ａが形成されている。これに対応して、プレート３７の中央部には、内ねじを螺刻した雌ねじ部３７ａが形成されている。プレート３７の雌ねじ部３７ａを芯材３６の雄ねじ部３６ａに螺合させることにより、プレート３７を芯材３６に取り付けることができる。プレート３７は、スポンジブラシ１８の下面全域に対向することができる上面を有しており、この実施形態では、たとえば、円形に形成されている。むろん、プレート３７の芯材３６への螺着を容易にするために、プレート３７を六角形その他の多角形形状に形成してもよい。
【００４８】
芯材３６は、スポンジブラシ１８の貫通孔２８を挿通できるように構成されている。すなわち、スポンジブラシ１８を中心軸線Ｌ１（図３参照）に沿って圧縮することによって、芯材３６を貫通孔２８に挿通して、その下端部をスポンジブラシ１８の下面から下方に突出させることができ、その状態で、雄ねじ部３６ａにプレート３７を螺着することができる。これにより、図８において二点鎖線で示すように、スポンジブラシ１８を圧縮状態でブラシホルダ２１に取り付けることができる。圧縮状態のスポンジブラシ１８は、ブラシホルダ２１の下面とプレート３７との間に挟持されて、第１および第２洗浄面２９，３０が互いに当接した圧縮状態で保持される。このように、ブラシホルダ２１、芯材３６およびプレート３７などによって、スポンジブラシ１８を圧縮状態で保持するための圧縮保持手段が構成されている。
【００４９】
このような構成によっても、スポンジブラシ１８の圧縮量が一定ではあるが、処理幅が小さいときでも充分な洗浄力を得ることができる。圧縮量の変更による洗浄力の調節は、必要であれば、芯材３６に対するプレート３７の螺着位置を調整することによって手動で行うことができる。
この発明の実施の形態の説明は以上であるが、この発明は、前述の実施形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。たとえば、前述の実施形態では、第１および第２洗浄面２９，３０がいずれもテーパー面（円錐台形状をなす湾曲面）であり、これらが横向きＶ字形断面の溝を形成する例について説明したが、たとえば、一対の洗浄面のうちの一方のみをテーパー面とし、他方を平面（中心軸線Ｌ１に垂直な平面。ウエハＷの主面に平行な平面）として、これらの一対の洗浄面によって断面楔形の溝を形成することとしてもよい。図９に、ウエハＷの上面に対向する第１洗浄面２９Ａをテーパー面とし、ウエハＷの下面に対向する第２洗浄面３０Ａを中心軸線Ｌ１に垂直な平坦面としたスポンジブラシ１８Ａの非圧縮状態の構成を示す。
【００５０】
さらに、前述の実施形態では、ウエハＷ周縁部のスクラブ洗浄の際に、スポンジブラシ１８を中心軸線Ｌ１まわりに自転させるようにしているが、スポンジブラシ１８を静止状態で（自転させることなく）、ウエハＷの周縁部に摺接させてスクラブ洗浄を行うこともできる。この場合、スポンジブラシ１８は、必ずしも回転対称形に構成される必要はない。
【００５１】
また、前述の実施形態では、処理対象となる基板としてウエハＷを取り上げたが、ウエハＷに限らず、液晶表示装置用基板、プラズマディスプレイ用基板、ＦＥＤ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の他の種類の基板が処理対象とされてもよい。
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】
【００５２】
【図１】本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】スポンジブラシの構成を示す側面図である。
【図４】スポンジブラシを圧縮状態で保持するための圧縮保持機構の構造例を示す図解図である。
【図５】前記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６】前記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７】ウエハの処理中におけるスポンジブラシの状態を示す側面図である。
【図８】この発明の他の実施形態に係る基板処理装置の構成を説明するための図である。
【図９】スポンジブラシの他の構成例を示す側面図である。
【符号の説明】
【００５３】
１    基板処理装置                  ２    処理室
２ａ  隔壁                          ３    スピンチャック
４    表面ノズル                    ５    裏面ノズル
６    ブラシ機構                    ７    スピン軸
８    吸着ベース                    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                １３    ウエハ表面の周縁領域
１４    ウエハ裏面の周縁領域        １５    周端面
１６    揺動アーム                  １６ａ  ケース
１７    アーム支持軸                １８    スポンジブラシ
１８Ａ  スポンジブラシ              ２０    ホルダ取付部
２１    ブラシホルダ                ２２    ブラシ自転機構
２３    昇降駆動機構                ２４    揺動駆動機構
２５    待機ポッド                  ２６    第１洗浄部
２６ａ  上部                        ２６ｂ  下部
２７    第２洗浄部                  ２７ａ  上部
２７ｂ  下部                        ２８    貫通孔
２９    第１洗浄面                  ２９Ａ  第１洗浄面
３０    第２洗浄面                  ３０Ａ  第２洗浄面
３１    上面部                      ３２    側面部
３３    リング                      ３４ａ  雌ねじ部
３４ｂ  雄ねじ部                    ３５    樹脂ブロック
３６    芯材                        ３６ａ  雄ねじ部
３７    プレート                    ３７ａ  雌ねじ部
３９    嵌合孔                      ５１    制御部
５２    レシピ入力キー              ５５    圧縮保持機構
６１    回転軸                      ６２    回転軸
６２ａ  スプライン軸部              ６２ｂ  フランジ
６３    ブラシ駆動用シリンダ        ６３ａ  駆動軸
６４    スリーブ                    ６５    プーリ
６６    ベルト                      ６７    プーリ
６８    ブラシ回転用モータ          ７１    支持板
７２    支持板                      Ｌ１    中心軸線
Ｗ      ウエハ
【図１】
2009212118.tif 000003
【図２】
2009212118.tif 000004
【図３】
2009212118.tif 000005
【図４】
2009212118.tif 000006
【図５】
2009212118.tif 000007
【図６】
2009212118.tif 000008
【図７】
2009212118.tif 000009
【図８】
2009212118.tif 000010
【図９】
2009212118.tif 000011