JP6706162B2 - 基板洗浄装置及び基板洗浄方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体ウェハ等の基板を洗浄する基板洗浄装置及び基板洗浄方法に関する。

従来から、基板の表面（第１表面）を洗浄する基板洗浄装置が知られている。一例としては、基板を保持するチャックと、チャックによって保持された基板を回転させる回転機構とを有した基板洗浄装置が知られている（特許文献１）。このような基板処理洗浄装置では、特許文献１の図１に示されるように、基板の裏面（第２表面）側にチャックを固定して支持する部材が設けられるため、チャックが回転することで気流が乱れてしまう。また、基板の裏面（第２表面）を洗浄できないという問題もある。

他方、このような気流の乱れを低減するため、また基板の裏面を洗浄するために、基板を回転させつつ支持する回転支持部を有する基板洗浄装置が用いられることがある（特許文献２）。しかしながら、このような回転支持部では、回転する基板と回転支持部との間から粉塵が生じることがあり、とりわけ基板の最終洗浄には向いていなかった。

特開２０１５―１５３７６１号公報 特開平１０−３２１５７２号公報

本発明は、このような点を鑑みてなされたものであり、気流の乱れを少なくし、基板の裏面（第２表面）側の洗浄を比較的容易に行うことができ、さらに粉塵が生じにくい基板洗浄装置及び基板洗浄方法を提供する。

本発明による基板洗浄装置は、
基板を保持する保持部と、
前記保持部に連結された被回転部と、
前記被回転部の周縁外方に設けられ、前記被回転部を回転させる回転部と、
前記保持部によって保持された前記基板を物理洗浄する洗浄部と、
前記保持部又は前記被回転部に連結された回転カップと、
を備える。

本発明による基板洗浄装置において、
前記回転部は、前記被回転部と非接触な状態で前記被回転部を回転させてもよい。

本発明による基板洗浄装置において、
前記洗浄部は、前記基板の第１表面を物理洗浄する第１洗浄部と、前記第１表面の反対側の第２表面を物理洗浄する第２洗浄部とを有してもよい。

本発明による基板洗浄装置において、
前記洗浄部は０．３Ｎ以上３Ｎ以下で前記基板を物理洗浄してもよい。

本発明による基板洗浄装置において、
前記洗浄部は、二流体を前記基板に噴射する流体ジェット洗浄部材を有してもよい。

本発明による基板洗浄装置は、
前記回転カップの周縁外方に設けられた固定カップをさらに備え、
前記洗浄部は、前記基板の第１表面を物理洗浄する第１洗浄部を有し、
前記第１洗浄部は、第１揺動軸を中心として揺動する第１アームと、前記第１アームの先端側に設けられて前記基板側に向かって延びた第１洗浄部材と、を有し、
前記第１洗浄部材は、待機時に、前記基板の法線方向において前記固定カップの先端よりも前記基板から離れた位置であって前記固定カップの先端の周縁外方の位置に位置付けられてもよい。

本発明による基板洗浄装置において、
前記洗浄部は、前記基板の第２表面を物理洗浄する第２洗浄部を有し、
前記第２洗浄部は、第２揺動軸を中心として揺動する第２アームと、前記第２アームの先端側に設けられて前記基板側に向かって延びた第２洗浄部材と、を有し、
前記第２洗浄部は、待機時に、前記基板の法線方向において前記被回転部よりも前記基板から離れた位置に位置付けられてもよい。

本発明による基板洗浄方法は、
保持部によって基板を保持する工程と、
前記保持部に連結された被回転部を、前記被回転部の周縁外方に設けられた回転部で回転させる工程と、
前記回転部で回転されている前記基板を洗浄部で物理洗浄する工程と、
を備え、
前記保持部又は前記被回転部に回転カップが連結されている。

本発明の効果

本発明によれば、基板が保持部で保持され、この保持部自体を、被回転部を回転部によって回転させることで回転させる。このため、スピンドルのような基板との間にこすれが発生する機構を用いないので、粉塵を生じにくくすることができ、基板に対する逆汚染を少なくすることができる。また、本発明によれば、基板の裏面（第２表面）側に、特許文献１の図１に示されるようなチャックを支持するような機構が設けられないので、気流の乱れを少なくすることもでき、また基板の裏面（第２表面）側の物理洗浄も比較的容易に行うことができる。また、本発明では、回転カップに保持部又は被回転部が連結されているので、基板と回転カップとを同じ回転数で回転させることができる。このため、基板から飛び散った洗浄液等が再び基板に跳ね返ってしまうことをより確実に防止できる。

図１は、本発明の実施の形態による基板洗浄装置を含む基板処理装置の全体構成を示す上方平面図である。 図２は、本発明の実施の形態による基板洗浄装置が洗浄位置にある際の側方断面図である。 図３は、本発明の実施の形態による基板洗浄装置が待機位置にある際の側方断面図である。 図４は、本発明の実施の形態で採用されうる実施態様１による基板洗浄装置が洗浄位置にある際の側方断面図である。 図５は、本発明の実施の形態で採用されうる実施態様２による基板洗浄装置が洗浄位置にある際の側方断面図である。 図６は、本発明の実施の形態の変形例による基板洗浄装置が待機位置にある際の側方断面図である。

実施の形態
《構成》
以下、本発明に係る基板洗浄装置を有する基板処理装置の実施の形態の１つについて、図面を参照して説明する。ここで、図１乃至図６は本発明の実施の形態を説明するための図である。

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１１０と、多数の基板Ｗ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１１２と、を有している。ロードポート１１２は、ハウジング１１０に隣接して配置されている。ロードポート１１２には、オープンカセット、ＳＭＩＦ（Standard Mechanical Interface）ポッド、又はＦＯＵＰ（Front Opening Unified Pod）を搭載することができる。ＳＭＩＦポッド、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。基板Ｗとしては、例えば半導体ウェハ等を挙げることができる。

ハウジング１１０の内部には、複数（図１に示す態様では４つ）の研磨ユニット１１４ａ〜１１４ｄと、研磨後の基板Ｗを洗浄する第１洗浄ユニット１１６及び第２洗浄ユニット１１８と、洗浄後の基板Ｗを乾燥させる乾燥ユニット１２０とが収容されている。研磨ユニット１１４ａ〜１１４ｄ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１１６、１１８及び乾燥ユニット１２０も基板処理装置の長手方向に沿って配列されている。本実施の形態の基板処理装置によれば、直径３００ｍｍ又は４５０ｍｍの半導体ウエハ、フラットパネル、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）やＣＣＤ（Charge Coupled Device）等のイメージセンサ、ＭＲＡＭ（Magnetoresistive Random Access Memory）における磁性膜の製造工程において、種々の基板Ｗを、研磨処理することができる。

ロードポート１１２、ロードポート１１２側に位置する研磨ユニット１１４ａ及び乾燥ユニット１２０に囲まれた領域には、第１搬送ロボット１２２が配置されている。また、研磨ユニット１１４ａ〜１１４ｄ並びに洗浄ユニット１１６、１１８及び乾燥ユニット１２０と平行に、搬送ユニット１２４が配置されている。第１搬送ロボット１２２は、研磨前の基板Ｗをロードポート１１２から受け取って搬送ユニット１２４に受け渡したり、乾燥ユニット１２０から乾燥後の基板Ｗを受け取ったりする。

第１洗浄ユニット１１６と第２洗浄ユニット１１８との間に、これら第１洗浄ユニット１１６と第２洗浄ユニット１１８の間で基板Ｗの受け渡しを行う第２搬送ロボット１２６が配置され、第２洗浄ユニット１１８と乾燥ユニット１２０との間に、これら第２洗浄ユニット１１８と乾燥ユニット１２０の間で基板Ｗの受け渡しを行う第３搬送ロボット１２８が配置されている。さらに、ハウジング１１０の内部には、基板処理装置の各機器の動きを制御する制御部５０が配置されている。本実施の形態では、ハウジング１１０の内部に制御部５０が配置されている態様を用いて説明するが、これに限られることはなく、ハウジング１１０の外部に制御部５０が配置されてもよい。

第１洗浄ユニット１１６として、洗浄液の存在下で、基板Ｗの直径のほぼ全長にわたって直線状に延びるロール洗浄部材を接触させ、基板Ｗに平行な中心軸周りに自転させながら基板Ｗの表面をスクラブ洗浄するロール洗浄装置が使用されてもよい。また、第２洗浄ユニット１１８として、洗浄液の存在下で、鉛直方向に延びる円柱状のペンシル洗浄部材の下端接触面を接触させ、ペンシル洗浄部材を自転させながら一方向に向けて移動させて、基板Ｗの表面をスクラブ洗浄するペンシル洗浄装置が使用されてもよい。また、乾燥ユニット１２０として、水平に回転する基板Ｗに向けて、移動する噴射ノズルからＩＰＡ蒸気を噴出して基板Ｗを乾燥させ、さらに基板Ｗを高速で回転させて遠心力によって基板Ｗを乾燥させるスピン乾燥ユニットが使用されてもよい。

なお、第１洗浄ユニット１１６としてロール洗浄装置ではなく、第２洗浄ユニット１１８と同様のペンシル洗浄装置を使用したり、二流体ジェットにより基板Ｗの表面を洗浄する二流体ジェット洗浄装置を使用したりしてもよい。また、第２洗浄ユニット１１８としてペンシル洗浄装置ではなく、第１洗浄ユニット１１６と同様のロール洗浄装置を使用したり、二流体ジェットにより基板Ｗの表面を洗浄する二流体ジェット洗浄装置を使用したりしてもよい。本発明の態様は、第１洗浄ユニット１１６にも第２洗浄ユニット１１８にも適用でき、ロール洗浄装置、ペンシル洗浄装置、及び／又は、二流体ジェット洗浄装置とともに用いることもできる。なお、図２乃至図６に示す態様では、典型的なものを示しており、ペンシル洗浄装置及び二流体ジェット洗浄装置に本発明の態様が用いられている。

本実施の形態の洗浄液には、純水（ＤＩＷ）等のリンス液と、アンモニア過酸化水素（ＳＣ１）、塩酸過酸化水素（ＳＣ２）、硫酸過酸化水素（ＳＰＭ）、硫酸加水、フッ酸等の薬液が含まれている。本実施の形態で特に断りのない限り、洗浄液は、リンス液又は薬液のいずれかを意味している。

図２に示すように、本発明の実施の形態による基板洗浄装置は、筐体５と、筐体５内で基板Ｗを保持するチャック等からなる保持部６０と、保持部６０に連結された被回転部３０と、被回転部３０の周縁外方に設けられ、被回転部３０を回転させる回転部３５と、保持部６０によって保持された基板Ｗを物理洗浄する洗浄部１０，２０と、を有している。図２に示すよう態様では、筐体５の内部に被回転部３０が設けられ、筐体５の外部に回転部３５が設けられているが、これに限られることはく、筐体５の内部に被回転部３０と回転部３５の両方が設けられてもよい。保持部６０は、基板Ｗを保持していない場合には開又は閉状態となっており、基板Ｗを保持する場合には閉状態となっている。制御部５０からの指令に基づいて保持部６０の開閉を制御してもよいし、基板Ｗを載置することで自動的に保持部６０が閉状態となり、基板Ｗを取り除くときに（一定以上の力が加わることで）自動的に開状態となるようにしてもよい。

図２に示す態様では、保持部６０が２つだけ示されているが、上方から見たときに、本実施の形態では４つの保持部６０が均等に（回転中心を中心として９０°の角度で）配置されている。なお、保持部６０の数は、基板Ｗを安定的に支持できればよく、例えば３つとしてもよい。また、基板Ｗの周縁全体を保持部６０が保持するようになっていてもよい。図２では、水平方向に基板Ｗを支持した例を示したが、これに限定されず、例えば、縦方向（鉛直方向）に基板Ｗを支持する構成としてもよい。

回転部３５は、被回転部３０と非接触な状態で被回転部３０を回転させてもよい。一例としては、回転部３５がステーターとなり、被回転部３０がローターとなってもよい。この場合、被回転部３０が磁石を有し、回転部３５がコイル又はコイルと磁石を有してもよい。逆に、被回転部３０がコイル又はコイルと磁石を有し、回転部３５が磁石を有してもよい。なお、回転部３５は、筐体５の周縁全体を取り囲むようにして設けられてもよい。ちなみに、コイルへの配線の引き回し等を考慮すると、被回転部３０が磁石を有し、回転部３５がコイル又はコイルと磁石を有する態様の方が有益である。

なお、回転部３５が被回転部３０と接触した状態で被回転部３０を回転させてもよい。一例としては、被回転部３０及び回転部３５の各々が歯車を有し、この歯車で互いに物理的に連結されており、回転部３５が回転することで被回転部３０が回転するようにしてもよい。

洗浄部１０，２０は、基板Ｗの第１表面（図２では上面）を物理洗浄する第１洗浄部１０と、第１表面の反対側の第２表面（図２では下面）を物理洗浄する第２洗浄部２０とを有してもよい。なお、「第１表面」は一般的には「表面（おもて面）」とも呼ばれ、「第２表面」は一般的には「裏面」とも呼ばれる。

保持部６０に連結された回転カップ４０が設けられてもよい。そして、この回転カップ４０に被回転部３０が設けられてもよい。一例としては、図２に示すように、回転カップ４０の下端に被回転部３０が設けられてもよい。

被回転部３０が磁石を有し、回転部３５がコイル又はコイルと磁石を有する態様、又は、被回転部３０がコイル又はコイルと磁石を有し、回転部３５が磁石を有する態様を採用した場合には、回転カップ４０及び被回転部３５は筐体５のいずれにも接触せず、宙を浮いた状態で回転されることになる。本実施の形態の態様によれば、基板Ｗを例えば４００ｒｐｍ〜１２５０ｒｐｍ、好ましくは５００ｒｐｍ〜１０００ｒｐｍで回転させることもできる。ちなみに、回転数が高すぎると、気流の乱れが激しくなり、洗浄液の飛び散りが大きく、基板Ｗも乾燥しやすくなる。このため、１２５０ｒｐｍよりも大きくない方が好ましく、１０００ｒｐｍより大きくない方がより好ましい。

なお、スピンドル等の回転支持部を採用した場合には、回転支持部と基板Ｗとの間から発生する粉塵を防止するために、最大でも５００ｒｐｍまでの回転数で回転させるものとなっていた。これに対して、本実施の形態によれば、好ましくは５００ｒｐｍ以上で回転させることもできるので、スピンドル等の回転支持部を採用した場合と比較して洗浄能力を高めることもできる。

また、図２に示すように、回転カップ４０の内側に保持部６０を支持する支持柱４１が設けられており、この支持柱４１の上端（基板Ｗの法線方向に沿った基板Ｗ側の端部）に保持部６０が設けられてもよい。なお、図２に示す態様では、保持部６０の上端よりも回転カップ４０の上端の方が、基板Ｗよりも遠い位置に位置付けられている。また、回転カップ４０の下端（基板Ｗの法線方向に沿った基板Ｗと反対側の端部）に被回転部３０を設け、被回転部３０から延びた支持柱４１の上端（基板Ｗの法線方向に沿った基板Ｗ側の端部）に保持部６０を設ける態様を採用する場合には、より確実に、被回転部３０を洗浄液で冷却しつつ、基板Ｗの周縁外方に回転カップ４０を位置付けることができる点で有益である。

回転カップ４０の周縁外方には、固定カップ４５が設けられてもよい。このような固定カップ４５を採用することで、回転カップ４０によって生じる気流の乱れを抑制できる点では有益である。

回転カップ４０には、回転カップ４０で受けた洗浄液を排出するための１つ又は複数の図示しない排出部が設けられてもよい。排出部から排出された洗浄液は、ドレインに導かれ、排液処理がされてもよい。複数の排出部を設ける場合には、円周方向において均等に排出部を設けてもよい。また、図２に示すように、固定カップ４５と回転カップ４０との間には、間隙が設けられており、固定カップ４５で受けた洗浄液は、固定カップ４５の内壁を伝ってドレインに導かれ、排液処理がされてもよい。

洗浄部１０，２０は０．３Ｎ以上３Ｎ以下で基板Ｗを物理洗浄してもよい。なお、本実施の形態の「物理洗浄」には、閾値以上（例えば０．３Ｎ以上）の力を加える洗浄を意味し、閾値以上の力が加わるのであれば二流体ジェット洗浄のような流体を用いた洗浄も含まれている。３Ｎを超える力が加わった場合、例えば、スポンジ部材が基板に押し当てられてごみが抜けなくなることも想定される。あるいは、二流体ジェットからの噴流が基板にダメージを与えてしまう懸念も想定される。もちろん、３Ｎを大幅に超える力（例えば、１０Ｎを超えるような力）が基板の重心から大きく離れた位置にたまたま加わることで、基板が宙を浮いて回転する基板Ｗ又は回転カップ４０が傾く可能性も場合によってはありうる。このため、被回転部３０が磁石を有し、回転部３５がコイル又はコイルと磁石を有する態様、又は、被回転部３０がコイル又はコイルと磁石を有し、回転部３５が磁石を有する態様を採用した場合には、物理洗浄する際の力は３Ｎ以下とすることが好ましい。また、０．３Ｎ未満となると基板Ｗに対する洗浄力が劣ってしまう。このため、物理洗浄する際の力は０．３Ｎ以上とすることが好ましい。

図２に示すように、第１洗浄部１０は、第１揺動軸１６を中心として揺動する第１アーム１５と、第１アーム１５の先端側に設けられて基板Ｗ側に向かって延びた第１洗浄部材１１，１２と、を有してもよい。図２に示す態様では、第１洗浄部材１１，１２が、第１流体ジェット洗浄部材１２及び第１ペンシル洗浄部材１１を有している。図示しない第１移動部として例えばアクチュエータ等が設けられ、第１流体ジェット洗浄部材１２及び第１ペンシル洗浄部材１１の各々が第１移動部によって、基板Ｗの第１表面に向かって近接させられたり、第１表面から離れる方向に向かって離隔させられたりしてもよい。また、第１アーム１５自体が、基板Ｗの第１表面に向かって近接させられたり、第１表面から離れる方向に向かって離隔させられたりしてもよい。

図２に示すように、第２洗浄部２０は、第２揺動軸２６を中心として揺動する第２アーム２５と、第２アーム２５の先端側に設けられて基板Ｗ側に向かって延びた第２洗浄部材２１，２２と、を有してもよい。図２に示す態様では、第２洗浄部材２１，２２が、第２流体ジェット洗浄部材２２及び第２ペンシル洗浄部材２１を有している。図示しない第２移動部は例えばアクチュエータ等からなり、第２流体ジェット洗浄部材２２及び第２ペンシル洗浄部材２１の各々は第２移動部によって、基板Ｗの第２表面に向かって近接させられたり、第２表面から離れる方向に向かって離隔させられたりしてもよい。また、第２アーム２５自体が、基板Ｗの第２表面に向かって近接させられたり、第２表面から離れる方向に向かって離隔させられたりしてもよい。

また、第１表面に対して、薬液を供給する第１薬液供給ノズル９１ａと、リンス液を供給する第１リンス液供給ノズル９１ｂが設けられてもよい。同様に、第２表面に対して、薬液を供給する第２薬液供給ノズル９２ａと、リンス液を供給する第２リンス液供給ノズル９２ｂが設けられてもよい。

第１ペンシル洗浄部材１１は、第１アーム１５の先端部で回転可能に設けられ、図示しない駆動機構によってその中心軸を回転軸として回転（自転）してもよい。この回転軸は例えば基板Ｗの法線方向に沿った軸である。第１ペンシル洗浄部材１１の先端は、例えばＰＶＡからなる。第１アーム１５が第１揺動軸１６を中心として揺動されると、第１アーム１５の先端部に取り付けられた第１ペンシル洗浄部材１１は、円弧状の軌跡を描いて基板Ｗの上を移動する。第１ペンシル洗浄部材１１は、基板Ｗの中心を通過してもよい。また、第１ペンシル洗浄部材１１は、基板Ｗの外周まで移動させられてもよい。また、第１アーム１５が揺動することによる第１ペンシル洗浄部材１１の移動軌跡は、第１アーム１５の長さを半径とする円弧状となり、その移動範囲は、基板Ｗの外周から基板Ｗの中心を過ぎたところまでとなってもよい。

同様に、第２ペンシル洗浄部材２１は、第２アーム２５の先端部で回転可能に設けられ、図示しない駆動機構によってその中心軸を回転軸として回転（自転）してもよい。この回転軸は例えば基板Ｗの法線方向に沿った軸である。第２ペンシル洗浄部材２１は、例えばＰＶＡからなる。第２アーム２５が第２揺動軸２６を中心として揺動されると、第２アーム２５の先端部に取り付けられた第２ペンシル洗浄部材２１は、円弧状の軌跡を描いて基板Ｗの上を移動する。第２ペンシル洗浄部材２１は、基板Ｗの中心を通過してもよい。また、第２ペンシル洗浄部材２１は、基板Ｗの外周まで移動させられてもよい。また、第２アーム２５が揺動することによる第２ペンシル洗浄部材２１の移動軌跡は、第２アーム２５の長さを半径とする円弧状となり、その移動範囲は、基板Ｗの外周から基板Ｗの中心を過ぎたところまでとなってもよい。

なお、第１流体ジェット洗浄部材１２及び第２流体ジェット洗浄部材２２の各々は、液体及び気体を混合した２つの流体によって基板Ｗを洗浄するためのものである。

図３に示すように、第１洗浄部１０は、待機時に、基板Ｗの上方には位置しないようにしてもよい。このような態様を採用することで、待機時において、基板Ｗに第１洗浄部１０から洗浄液が垂れてしまうことを未然に防止できる。また、第１洗浄部１０が、待機時に、基板Ｗの法線方向（図３では上方向）に位置しないようにすることで、基板Ｗを筐体５内に搬入する際に第１洗浄部１０が障害になることを防止できる。さらに、基板Ｗの法線方向において固定カップ４５の先端（図３の上端）よりも基板Ｗから離れた位置であって固定カップ４５の先端の周縁外方の位置に位置付けられてもよい。この位置に第１洗浄部１０を位置付けることで、基板Ｗを筐体５内に搬入する際に第１洗浄部１０が障害になることをより確実に防止できる。

図３に示すように、第２洗浄部２０は、待機時に、基板Ｗの法線方向（図３では下方向）において被回転部３０よりも基板Ｗから離れた位置（図３では被回転部３０よりも下方の位置）に位置付けられてもよい。この位置に第２洗浄部２０を位置付けることで、基板Ｗを筐体５内に搬入する際に第２洗浄部２０が障害になることをより確実に防止できる。ちなみに、基板Ｗを筐体５内に搬入する際に第２洗浄部２０が障害とならないことがある。この場合には、図３のような待機位置に第２洗浄部２０を位置付ける必要はない。

《方法》
本実施の形態の基板洗浄装置を用いた基板Ｗの洗浄方法（基板処理方法）の一例は、以下のようになる。なお、上記と重複することになるので簡単に説明するに留めるが、上記「構成」で述べた全ての態様を「方法」において適用することができる。また、逆に、「方法」において述べた全ての態様を「構成」において適用することができる。また、本実施の形態の方法を実施させるためのプログラムは記録媒体に記録されてもよく、この記録媒体をコンピュータ（図示せず）で読み取ることで、本実施の形態の方法が基板処理装置で実施されてもよい。

まず、基板Ｗがチャック等の保持部６０によって保持される。このとき、第１洗浄部１０及び第２洗浄部２０は図３に示す待機位置に位置付けられている。

次に、搬送ユニット１２４又は第２搬送ロボット１２６によって筐体５内に搬送された基板Ｗが保持部６０によって保持されると、回転部３５によって被回転部３０が回転させられ、その結果、回転カップ４０と一体となって保持部６０によって保持された基板Ｗが回転される。

このように基板Ｗが回転されている間に、基板Ｗの第１表面には第１薬液供給ノズル９１ａから薬液が供給され、基板Ｗの第２表面には第２薬液供給ノズル９２ａから薬液が供給される。このようの薬液が供給されている間に、第１ペンシル洗浄部材１１によって基板Ｗの第１表面が物理洗浄され、第２ペンシル洗浄部材２１によって基板Ｗの第２表面が物理洗浄される。より具体的には、第１アーム１５が第１揺動軸１６を中心として揺動されて、第１ペンシル洗浄部材１１が、基板Ｗの中心を通過して、基板Ｗの外周まで移動させられる。同様に、第２アーム２５が第２揺動軸２６を中心として揺動されて、第２ペンシル洗浄部材２１が、基板Ｗの中心を通過して、基板Ｗの外周まで移動させられる。この間、第１ペンシル洗浄部材１１及び第２ペンシル洗浄部材２１の各々は、０．３Ｎ以上３Ｎ以下（例えば２Ｎ）で基板Ｗに押し付けられつつ、回転されることになる。

第１ペンシル洗浄部材１１及び第２ペンシル洗浄部材２１による洗浄が終了すると、第１ペンシル洗浄部材１１及び第２ペンシル洗浄部材２１の各々を基板Ｗから離隔させる。そして、薬液の供給を停止させると同時又は直前に、第１流体ジェット洗浄部材１２及び第２流体ジェット洗浄部材２２の各々を基板Ｗに対して近接位置に位置付け、基板Ｗの第１表面には第１流体ジェット洗浄部材１２から二流体を噴射し、基板Ｗの第２表面には第２流体ジェット洗浄部材２２から二流体を噴射する。なお、薬液の供給を停止させると同時又はその前に二流体が基板Ｗに噴射されるのが好ましい。なお、二流体ノズルは、液体と気体とを二流体ノズルのケーシング外で混合させて液体の液滴を形成する外部混合型のノズルとすることができる。あるいは、これに代えて、液体と気体とをノズル内部で混合させて液体の液滴を形成する内部混合型のノズルを二流体ノズルとして使用することも可能である。

このように二流体が噴射されている間に、第１アーム１５が第１揺動軸１６を中心として揺動されて、第１流体ジェット洗浄部材１２が、基板Ｗの中心を通過して、基板Ｗの外周まで移動させられる。同様に、第２アーム２５が第２揺動軸２６を中心として揺動されて、第２流体ジェット洗浄部材２２が、基板Ｗの中心を通過して、基板Ｗの外周まで移動させられる。このような二流体を用いた洗浄でも基板Ｗには一定の圧力が働く。この圧力は０．３Ｎ以上３Ｎ以下であり、一例として１．５Ｎとなっている。

二流体ジェット洗浄を停止させると同時又は直前に、基板Ｗの第１表面に第１薬液供給ノズル９１ａから薬液が供給され、基板Ｗの第２表面に第２薬液供給ノズル９２ａから薬液が供給される。このように薬液が供給されている間に、第１洗浄部１０及び第２洗浄部２０は図３に示す待機位置に位置付けられる。

基板Ｗの第１表面に第１リンス液供給ノズル９１ｂからリンス液が供給され、基板Ｗの第２表面に第２リンス液供給ノズル９２ｂからリンス液が供給される。リンス液が基板Ｗに到達するだけの時間又は十分な時間が経過した後で、第１薬液供給ノズル９１ａ及び第２薬液供給ノズル９２ａの各々からの薬液の供給を停止させる。リンス液が基板Ｗに到達するだけの時間が経過したかは、予め測定された時間が用いられてもよい。この場合には、例えば、制御部５０が図示しない記憶部に記憶されたレシピを読み出すことで、予定のタイミングで薬液の供給を停止させてもよい。

所定の時間だけリンス液で基板Ｗの第１表面及び第２表面の各々を洗浄した後で、基板Ｗの回転を停止させる。より具体的には、回転部３５による被回転部３０の回転が停止され、その結果、回転カップ４０と一体となって保持部６０によって保持された基板Ｗの回転が停止される。

基板Ｗを濡れた状態で、第２搬送ロボット１２６又は第３搬送ロボット１２８によって筐体５から取り出される。仕上げ洗浄であり、第２洗浄ユニット１１８で基板Ｗの洗浄が行われている場合には、第３搬送ロボット１２８によって筐体５から取り出されて、乾燥ユニット１２０内に基板Ｗが搬送されてもよい。そして、このように乾燥ユニット１２０内に基板Ｗが搬送されると、乾燥ユニット１２０によって基板Ｗが乾燥されることになる。

なお、リンスによる洗浄の後、第１リンス液供給ノズル９１ｂ及び第２リンス液供給ノズル９２ｂからのリンス液の供給を停止させ、保持部６０によって保持された基板Ｗを高速で回転させることで、リンス液を振り切って乾燥させてもよい。本実施の形態では、例えば３０００ｒｐｍまでの回転数で基板Ｗを回転させることができるので、このように乾燥させることも可能となる。この態様を採用した場合には、仕上げ洗浄から乾燥までを１つのユニット内で行える点で有益である。

上述したように、基板Ｗの第１表面及び第２表面の両方を同時に、ペンシル洗浄部材１１，２１を用いつつ薬液で洗浄したり、二流体ジェット洗浄したりすることで、第１表面又は第２表面の一方だけを洗浄し反転させる態様と比較して、短時間で基板Ｗを洗浄できる点で有益である。

《作用・効果》
次に、上述した構成からなる本実施の形態による作用・効果であって、未だ説明していないものを中心に説明する。なお、「作用・効果」で記載された態様を、上記「構成」において適用することもできる。

本実施の形態では、基板Ｗが保持部６０で保持され、この保持部６０自体を、被回転部３０を回転部３５によって回転させることで回転させる。このため、スピンドルのような基板Ｗとの間にこすれが発生する機構を用いないので、粉塵を生じにくくすることができ、基板Ｗに対する逆汚染を少なくすることができる。また、本実施の形態によれば、基板Ｗの裏面（第２表面）側に、特許文献１の図１に示されるようなチャックを支持するような機構が設けられないので、気流の乱れを少なくすることもできるし、基板Ｗの裏面（第２表面）側の物理洗浄も比較的容易に行うことができる。

とりわけ、図２乃至図６に示すように、回転部３５が中空形状となっている態様を採用した場合には、第２表面側から問題なく第２洗浄部材２１，２２がアクセスできる。このため、第２表面についてもより容易に物理洗浄が可能となる。さらに、回転部３５が中空形状となっている態様を採用した場合には、回転する部材の中央部に部材が設けられていない（羽根として機能するものが設けられていない）。このため、気流が乱れたり負圧が発生したりすることをより確実に防止できる。なお、気流が乱れたり負圧が発生したりすると、雰囲気中の洗浄液が舞い戻って基板Ｗに付着してしまい、最終的には汚れとなる可能性がある。この点、回転部３５が中空形状となっている態様を採用することで、このような不都合が発生してしまうことを防止できる。

また、本実施の形態によれば、基板Ｗの第１表面及び第２表面の両方を同時に洗浄することも容易にできるので、第１表面又は第２表面の一方だけを洗浄し反転させる態様と比較して、短時間で基板Ｗを洗浄できる点でも有益である。また、基板Ｗを反転させると装置構成が大きくなってしまうのに対して、本実施の形態によれば、装置構成が大きくなることを極力避けることができる。

また、被回転部３０が磁石を有し、回転部３５がコイル又はコイルと磁石を有する態様、又は、被回転部３０がコイル又はコイルと磁石を有し、回転部３５が磁石を有する態様を採用した場合には、被回転部３０及び回転部３５から一定程度の発熱が生じることがある。しかしながら、図２乃至図６に示すように被回転部３０を洗浄液で冷却できる態様を採用することで、被回転部３０による発熱によって不都合が発生する可能性を未然になくすことができる。回転部３５が筐体５の内方に設けられている場合には洗浄液で回転部３５を冷却でき、逆に、回転部３５が筐体５の外方に設けられている場合には空冷によって回転部３５を冷却することができる。

回転部３５が、被回転部３０と非接触な状態で被回転部３０を回転させる態様を採用した場合には、回転部３５と被回転部３０からゴミが発生してしまうことを防止することができる点で有益である。つまり、被回転部３０及び回転部３５の各々が歯車を有し、この歯車で互いに物理的に連結され、回転部３５が回転することで被回転部３０が回転するような態様では、歯車に塗られるグリス等に起因して、ゴミが発生してしまうことがある。この点、前述した態様によれば、このようなゴミが発生してしまうことを未然に防止できる。

なお、被回転部３０が磁石を有し、回転部３５がコイルと磁石を有する態様、又は、被回転部３０がコイルと磁石を有し、回転部３５が磁石を有する態様を採用した場合には、コイルに電流が供給されていないときに、回転部３５の磁石と被回転部３０としての磁石とが引き寄せられ、回転カップ４０が筐体５のいずれかの内面と接触することになる。一般に、回転カップ４０と筐体５とが接触しない方が好ましいことから、図６に示すように、被回転部３０としての磁石は回転カップ４０よりも周縁外方に突出する突出部３０ａを有している態様を採用してもよい。このような突出部３０ａを設けることで、突出部３０ａと筐体５とが接触し、回転カップ４０が筐体５と接触することを未然に防止できる。突出部３０ａは、周縁全体にわたって設けられてもよいし、断続的に設けられてもよいし、均等に数か所（例えば４か所〜１２か所）で設けられてもよい。

本実施の形態によれば粉塵を生じにくくすることができるので、仕上げ洗浄に向いている。一例としては、第１洗浄ユニット１１６で採用されたロール洗浄部材によって、基板Ｗの第１表面及び第２表面を比較的荒く洗浄し、第２洗浄ユニット１１８のペンシル洗浄部材１１，２１及び流体ジェット洗浄部材１２，２２によって、第１表面及び第２表面の仕上げ洗浄を行ってもよい。なお、ペンシル洗浄部材１１，２１よりも流体ジェット洗浄部材１２，２２の方が洗浄部材に起因する汚れが付きにくいことから、ペンシル洗浄部材１１，２１による洗浄を行った後で流体ジェット洗浄部材１２，２２による洗浄を行う方が有益である。

なお、従来であれば、裏面である第２表面について高い洗浄度が求められていないこともあり、装置構成が大型化したり時間がかかったりすることから、第２表面については高い洗浄度による洗浄を行っていなかった。この点、本実施の形態によれば、これらのデメリットが存在しないことから、裏面である第２表面についても高い洗浄度を容易に実現できる点で有益である。

回転カップ４０を採用した場合には、基板Ｗから飛び散った洗浄液等が再び基板Ｗに跳ね返ってしまうことを防止できる。つまり、回転カップ４０が存在せず固定カップ４５だけが存在する態様であれば、基板Ｗから飛び散った洗浄液等が再び基板Ｗに跳ね返ってしまうことがあるが、回転カップ４０を採用することで、そのような不都合が生じることを防止できる。

とりわけ、回転カップ４０に、保持部６０に連結された被回転部３０が設けられている態様を採用した場合には、基板Ｗと回転カップ４０とを同じ回転数で回転させることができる。このため、基板Ｗから飛び散った洗浄液等が再び基板Ｗに跳ね返ってしまうことをより確実に防止できる。なお、回転カップ４０を採用した場合には重みが重くなることから、通常の当業者であれば、回転部３５が被回転部３０と非接触な状態で被回転部３０を回転させる態様を採用しようとは思わない。この点、回転部３５と被回転部３０からゴミが発生してしまうことを優先させ、基板Ｗへの影響を最小限に抑えることを目指した結果として、本実施の形態では、このような態様を採用することを示している。

第１洗浄部材１１，１２によって力が加わる箇所と第２洗浄部材２１，２２によって力が加わる箇所とが、平面図において点対称となるように制御部５０が制御してもよい（図４参照）。このような態様を採用することで、基板Ｗの第１表面側から加わる力と第２表面側から加わる力を点対称とすることができ、ひいてはバランスよく相殺することを期待できる。よって、第１洗浄部材１１，１２及び第２洗浄部材２１，２２によって加わる力で、基板Ｗの回転が妨げられることを防止できる。とりわけ、被回転部３０が磁石を有し、回転部３５がコイル又はコイルと磁石を有する態様、又は、被回転部３０がコイル又はコイルと磁石を有し、回転部３５が磁石を有する態様を採用した場合には、基板Ｗが宙を浮いて回転することから、このような態様を採用することで、基板Ｗが傾くことを防止できる点で有益である。なお、この態様を採用する場合には、力を相殺するという観点からは、第１洗浄部材１１，１２によって加わる力と第２洗浄部材２１，２２によって加わる力とを同一又は略同一とすることが有益である。

また、第１洗浄部材１１，１２によって力が加わる箇所と第２洗浄部材２１，２２によって力が加わる箇所とが、平面図において同じ箇所となるように制御部５０が制御してもよい（図５参照）。このような態様を採用することで、基板Ｗの第１表面側から加わる力と第２表面側から加わる力をより確実に相殺できる。よって、第１洗浄部材１１，１２及び第２洗浄部材２１，２２によって加わる力で、基板Ｗの回転が妨げられることを防止できる。とりわけ、被回転部３０が磁石を有し、回転部３５がコイル又はコイルと磁石を有する態様、又は、被回転部３０がコイル又はコイルと磁石を有し、回転部３５が磁石を有する態様を採用した場合には、基板Ｗが宙を浮いて回転することから、このような態様を採用することで、基板Ｗが傾くことをより確実に防止できる点で有益である。なお、この態様を採用する場合には、力を相殺するという観点からは、第１洗浄部材１１，１２によって加わる力と第２洗浄部材２１，２２によって加わる力とを同一又は略同一とすることが有益である。

上述した実施の形態の記載及び図面の開示は、特許請求の範囲に記載された発明を説明するための一例に過ぎず、上述した実施の形態の記載又は図面の開示によって特許請求の範囲に記載された発明が限定されることはない。例えば、本発明に係る基板洗浄装置を有する基板処理装置には、基板の端部を研磨するベベル研磨装置、基板の裏面を研磨処理する裏面研磨装置、あるいは、基板の表面に金属膜を形成するための基板めっき装置が含まれうる。また、本発明における基板には、半導体基板の他にも、液晶表示装置（ＬＣＤ）用、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）用、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）用、電界放出ディスプレイ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）用、真空蛍光ディスプレイ（ＶＦＤ）用、太陽電池パネル用等のガラス基板、磁気・光ディスク用のガラス、セラミック基板等の各種の基板が含まれる。

１０ 第１洗浄部
１１ 第１ペンシル洗浄部材（第１洗浄部材）
１２ 第１流体ジェット洗浄部材（第１洗浄部材）
１５ 第１アーム
１６ 第１揺動軸
２０ 第２洗浄部
２１ 第２ペンシル洗浄部材（第２洗浄部材）
２２ 第２流体ジェット洗浄部材（第２洗浄部材）
２５ 第２アーム
２６ 第２揺動軸
３０ 被回転部
３５ 回転部
４０ 回転カップ
４５ 固定カップ
６０ 保持部
Ｗ 基板

Claims (10)

1. 基板を保持する保持部と、
   前記保持部に連結された被回転部と、
   前記被回転部の周縁外方に設けられ、前記被回転部を回転させる回転部と、
   前記保持部によって保持された前記基板を物理洗浄する洗浄部と、
   前記保持部又は前記被回転部に連結された回転カップと、
   を備え、
   前記回転カップの下端に前記被回転部が設けられ、
   前記被回転部の上端に前記保持部が設けられることを特徴とする基板洗浄装置。
2. 前記回転部は、前記被回転部と非接触な状態で前記被回転部を回転させることを特徴とする請求項１に記載の基板洗浄装置。
3. 前記洗浄部は、前記基板の第１表面を物理洗浄する第１洗浄部と、前記第１表面の反対側の第２表面を物理洗浄する第２洗浄部とを有することを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の基板洗浄装置。
4. 前記洗浄部は０．３Ｎ以上３Ｎ以下で前記基板を物理洗浄することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基板洗浄装置。
5. 前記洗浄部は、二流体を前記基板に噴射する流体ジェット洗浄部材を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の基板洗浄装置。
6. 前記回転カップの周縁外方に設けられた固定カップをさらに備え、
   前記洗浄部は、前記基板の第１表面を物理洗浄する第１洗浄部を有し、
   前記第１洗浄部は、第１揺動軸を中心として揺動する第１アームと、前記第１アームの先端側に設けられて前記基板側に向かって延びた第１洗浄部材と、を有し、
   前記第１洗浄部材は、待機時に、前記基板の法線方向において前記固定カップの先端よりも前記基板から離れた位置であって前記固定カップの先端の周縁外方の位置に位置付けられることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の基板洗浄装置。
7. 前記洗浄部は、前記基板の第２表面を物理洗浄する第２洗浄部を有し、
   前記第２洗浄部は、第２揺動軸を中心として揺動する第２アームと、前記第２アームの先端側に設けられて前記基板側に向かって延びた第２洗浄部材と、を有し、
   前記第２洗浄部は、待機時に、前記基板の法線方向において前記被回転部よりも前記基板から離れた位置に位置付けられることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の基板洗浄装置。
8. 前記洗浄部は、揺動軸を中心として揺動するアームと、前記アームの先端側に設けられて前記基板側に向かって延びた洗浄部材と、を有し、
   前記洗浄部材が流体ジェット洗浄部材及びペンシル洗浄部材を有し、
   前記流体ジェット洗浄部材及び前記ペンシル洗浄部材の各々が独立して、前記基板の表面に対して近接及び離隔可能となっていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の基板洗浄装置。
9. 前記基板に洗浄液を供給する洗浄液供給ノズルをさらに備えることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の基板洗浄装置。
10. 保持部によって基板を保持する工程と、
    前記保持部に連結された被回転部を、前記被回転部の周縁外方に設けられた回転部で回転させる工程と、
    前記回転部で回転されている前記基板を洗浄部で物理洗浄する工程と、
    を備え、
    前記保持部又は前記被回転部に回転カップが連結され、
    前記回転カップの下端に前記被回転部が設けられ、
    前記被回転部の上端に前記保持部が設けられていることを特徴とする基板洗浄方法。