JP2018056385A - 基板洗浄装置および基板洗浄方法ならびに基板洗浄装置用のロールスポンジ - Google Patents

Abstract

【課題】効果的に基板を洗浄できる基板洗浄装置および基板洗浄方法ならびに基板洗浄装置用のロールスポンジを提供する【解決手段】基板を保持する基板保持部と、保持された前記基板に対して５度以上３０度未満の照射角度で洗浄液を供給するノズル洗浄液供給部と、を備える基板洗浄装置が提供される。【選択図】図２

Description

本開示は、基板洗浄装置および基板洗浄方法ならびに基板洗浄装置用のロールスポンジ
に関する。

基板研磨装置は、まず基板を研磨し、その後に基板を洗浄する。基板洗浄には、例えばロールスポンジが用いられる。従来の基板研磨装置が有する基板洗浄装置は必ずしも効果的に基板を洗浄できているとは限らない。

特開２００９−２４６１９０号公報 特開２００９−２６７３６８号公報

このような問題点に鑑み、効果的に基板を洗浄できる基板洗浄装置および基板洗浄方法ならびに基板洗浄装置用のロールスポンジを提供する。

本開示の一態様によれば、基板を保持する基板保持部と、保持された前記基板に対して５度以上３０度未満の照射角度で洗浄液を供給するノズル洗浄液供給部と、を備える基板洗浄装置が提供される。
適切な照射角度で洗浄液を基板に供給することで、効果的に基板を洗浄できる。

本開示の別の態様によれば、基板を保持する基板保持部と、保持された前記基板に対して洗浄液を供給するノズルと、を備え、洗浄液供給時に前記洗浄液が前記基板に与える力の、前記基板と平行な方向の力成分Ｆｘと、前記基板と直交する方向の力成分Ｆｙとの比Ｆｙ／Ｆｘは、０．０８７５以上０．５７７未満である、基板洗浄装置が提供される。
適切な照射角度で洗浄液を基板に供給することで、効果的に基板を洗浄できる。

本開示の別の態様によれば、基板を保持する基板保持部と、保持された前記基板の少なくとも中心部分に接触して該基板を洗浄する洗浄部と、保持された前記基板の一部に洗浄液を供給する１または複数のノズルと、を備え、前記洗浄部が前記基板に接触して前記基板の洗浄が行われる際には、少なくとも１つの前記ノズルが、前記基板上の前記洗浄部とは異なる位置に洗浄液を供給し、前記洗浄部が前記基板に接触せずに前記基板のリンスが行われる際には、少なくとも１つの前記ノズルが前記基板の少なくとも中心部分に洗浄液を供給する、基板洗浄装置が提供される。
これにより、基板の中心部分も効果的に洗浄できる。

少なくとも１つの前記ノズルによる洗浄液の供給位置を調整するノズル制御部を備えるのが望ましい。
これにより、洗浄時に基板上の洗浄部とは異なる位置に、リンス時には基板上の中心部分に洗浄液を供給できる。

前記ノズル制御部は、前記洗浄部が前記基板に接触せずに前記基板のリンスが行われる際に、前記洗浄液の供給位置を前記基板の中心部分から外周へと移動させるのが望ましい。
これにより、洗浄液を効率よく基板の外に排出できる。

本開示の別の態様によれば、基板を保持する基板保持部と、保持された前記基板に洗浄液を供給する第１ノズルと、保持された前記基板に洗浄液を供給する第２ノズルと、を備え、前記第１ノズルおよび前記第２ノズルは、同時には前記基板に洗浄液を供給しない、基板洗浄装置が提供される。
これにより、第１ノズルからの洗浄液と第２ノズルからの洗浄液とが混ざることが抑えられ、効果的に基板Ｗを洗浄できる。

保持された前記基板の少なくとも中心部分に接触して該基板を洗浄する洗浄部を備え、前記第１ノズルは、前記基板上の少なくとも中心部分に洗浄液を供給し、前記第２ノズルは、前記基板上の前記洗浄部とは異なる位置に洗浄液を供給するのが望ましい。
これにより、基板の中心部分も効果的に洗浄できる。

本開示の別の態様によれば、基板を保持する基板保持部と、保持された前記基板に非定常的に洗浄液を供給するノズルと、を備える基板洗浄装置が提供される。
非定常的に洗浄液を供給することで基板に圧力変動を与えることができ、基板を効果的に洗浄できる。

前記ノズルは、間欠的に洗浄液を供給してもよいし、洗浄液の供給量を変動させてもよい。

本開示の別の態様によれば、基板の少なくとも中心部分に洗浄部を接触させる工程と、前記基板上の前記洗浄部とは異なる位置に洗浄液を供給しつつ、前記洗浄部が前記基板を洗浄する工程と、前記洗浄部を前記基板から離間させる工程と、前記基板上の少なくとも中心部分に洗浄液を供給する工程と、を備える基板洗浄方法が提供される。
これにより、基板の中心部分も効果的に洗浄できる。

本開示の別の態様によれば、円筒状のロール本体と、その外周面から外側に円柱状に突出した複数のノジュール部と、を備え、前記複数のノジュール部の表面の少なくとも一部はスキン層が欠如している、基板洗浄装置用のロールスポンジが提供される。
スキン層の特性を活かし、効果的に基板を洗浄できる。

本実施形態に係る基板洗浄装置を備える基板処理装置の概略平面図。 第１の実施形態に係る基板洗浄装置を模式的に示す斜視図。 基板Ｗとその表面上に付着した異物Ｐとを模式的に示す断面図。 照射角度θと除去率との関係を模式的に示すグラフ。 第２の実施形態に係る基板洗浄装置を模式的に示す斜視図。 洗浄工程における洗浄液供給を模式的に示す斜視図。 リンス工程における洗浄液供給を模式的に示す斜視図。 第３の実施形態に係る基板洗浄装置の概略斜視図。 第４の実施形態に係る基板洗浄装置の概略斜視図。 第５の実施形態に係る基板洗浄装置の概略斜視図。 第６の実施形態に係る基板洗浄装置の概略斜視図。 第７の実施形態に係る基板洗浄装置を模式的に示す斜視図。 ノズル３２ａ，３２ｂによる洗浄液供給タイミングを示す図。 第８の実施形態の一例に係る洗浄液の供給流量を模式的に示す図。 第８の実施形態の別の例に係る洗浄液の供給流量を模式的に示す図。 ロールスポンジ３３の第１例を示す図。 ロールスポンジ３３の第２例を示す図。 ロールスポンジ３３の第３例を示す図。 ロールスポンジ３３の第４例を示す図。 ペンシルスポンジ３８の第１例を示す図。 ペンシルスポンジ３８の第２例を示す図。 ペンシルスポンジ３８の第３例を示す図。 ペンシルスポンジ３８の第４例を示す図。 ペンシルスポンジ３８の第５例を示す図。 別の洗浄部３９１を示す図。 また別の洗浄部３９２を示す図。 また別の洗浄部３９３を示す図。 また別の洗浄部３９４を示す図。 また別の洗浄部３９５を示す図。

以下、実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。

図１は、本実施形態に係る基板洗浄装置を備える基板処理装置の概略平面図である。図１に示すように、この基板処理装置は、略矩形状のハウジング１を備えており、ハウジング１の内部は隔壁１ａ，１ｂによってロード／アンロード部２と研磨部３と洗浄部４とに区画されている。これらのロード／アンロード部２、研磨部３、および洗浄部４は、それぞれ独立に組み立てられ、独立に排気される。研磨部３では基板の研磨が行われる。洗浄部４では研磨された基板の洗浄および乾燥が行われる。また、基板処理装置は基板処理動作を制御する制御部５を有している。

ロード／アンロード部２は、多数の基板（例えば半導体ウエハ）をストックする基板カセットが載置される２つ以上（本実施形態では４つ）のフロントロード部２０を備えている。これらのフロントロード部２０はハウジング１に隣接して配置され、基板処理装置の幅方向（長手方向と垂直な方向）に沿って配列されている。

また、ロード／アンロード部２には、フロントロード部２０の並びに沿って走行機構２１が敷設されており、この走行機構２１上に基板カセットの配列方向に沿って移動可能な２台の搬送ロボット（ローダー）２２が設置されている。搬送ロボット２２は走行機構２１上を移動することによってフロントロード部２０に搭載された基板カセットにアクセスできるようになっている。各搬送ロボット２２は上下に２つのハンドを備えている。そして、処理された基板を基板カセットに戻すときに上側のハンドを使用し、処理前の基板を基板カセットから取り出すときに下側のハンドを使用して、上下のハンドを使い分けることができるようになっている。さらに、搬送ロボット２２の下側のハンドは、その軸心周りに回転することで、基板を反転させることができるように構成されている。

研磨部３は、基板の研磨（平坦化）が行われる領域であり、例えばロード／アンロード部２側から順に並んだ４つの基板研磨装置３Ａ〜３Ｄを備える。

洗浄部４は、基板の洗浄および乾燥が行われる領域であり、ロード／アンロード部２とは反対側から順に洗浄室１９０と、搬送室１９１と、洗浄室１９２と、搬送室１９３と、乾燥室１９４とに区画されている。

洗浄室１９０内には、垂直方向に沿って配列された２つの基板洗浄装置２０１（図１には１つのみ図示される）が配置されている。同様に、洗浄室１９２内には、垂直方向に沿って配列された２つの基板洗浄装置２０２（図１には１つのみ図示される）が配置されている。基板洗浄装置２０１，２０２は、洗浄液を用いて基板を洗浄する洗浄機である。これらの基板洗浄装置２０１，２０２は垂直方向に沿って配列されているので、フットプリント面積が小さいという利点が得られる。

乾燥室１９４内には、縦方向に沿って配列された２つの基板乾燥装置２０３（図１には１つのみ図示される）が配置されている。これら２つの基板乾燥装置２０３は互いに隔離されている。基板乾燥装置２０３の上部には、清浄な空気を基板乾燥装置２０３内にそれぞれ供給するフィルタファンユニットが設けられている。

なお、基板処理装置が制御部５を備えて基板洗浄装置２０１，２０２などを制御してもよいし、基板洗浄装置２０１，２０２のそれぞれが制御部（制御装置）を備えていてもよい。

次に、基板を搬送するための搬送機構について説明する。図１に示すように、基板研磨装置３Ａ，３Ｂに隣接して、リニアトランスポータ６が配置されている。このリニアトランスポータ６は、これら基板研磨装置３Ａ，３Ｂが配列する方向に沿った４つの搬送位置（ロード／アンロード部２側から順に搬送位置ＴＰ１〜ＴＰ４とする）の間で基板を搬送する。

また、基板研磨装置３Ｃ，３Ｄに隣接して、リニアトランスポータ７が配置されている。このリニアトランスポータ７は、これら基板研磨装置３Ｃ，３Ｄが配列する方向に沿った３つの搬送位置（ロード／アンロード部２側から順に搬送位置ＴＰ５〜ＴＰ７とする）の間で基板を搬送する。

基板は、リニアトランスポータ６によって基板研磨装置３Ａ，３Ｂに搬送される。基板研磨装置３Ａへの基板の受け渡しは搬送位置ＴＰ２で行われる。研磨装置３Ｂへの基板の受け渡しは搬送位置ＴＰ３で行われる。基板研磨装置３Ｃへの基板の受け渡しは搬送位置ＴＰ６で行われる。基板研磨装置３Ｄへの基板の受け渡しは第７搬送位置ＴＰ７で行われる。

搬送位置ＴＰ１には、搬送ロボット２２から基板を受け取るためのリフタ１１が配置されている。基板はこのリフタ１１を介して搬送ロボット２２からリニアトランスポータ６に渡される。リフタ１１と搬送ロボット２２との間に位置して、シャッタ（図示せず）が隔壁１ａに設けられており、基板の搬送時にはシャッタが開かれて搬送ロボット２２からリフタ１１に基板が渡されるようになっている。

また、リニアトランスポータ６，７と、洗浄部４との間にはスイングトランスポータ１２が配置されている。このスイングトランスポータ１２は、搬送位置ＴＰ４，ＴＰ５との間を移動可能なハンドを有しており、リニアトランスポータ６からリニアトランスポータ７への基板の受け渡しは、スイングトランスポータ１２によって行われる。

基板は、リニアトランスポータ７によって基板研磨装置３Ｃおよび／または基板研磨装置３Ｄに搬送される。また、研磨部３で研磨された基板はスイングトランスポータ１２を経由して洗浄部４に搬送される。スイングトランスポータ１２の側方には、図示しないフレームに設置された基板の仮置き台１８０が配置されている。この仮置き台１８０は、図１に示すように、リニアトランスポータ６に隣接して配置されており、リニアトランスポータ６と洗浄部４との間に位置している。

（第１の実施形態）
第１の実施形態は、基板洗浄装置において、洗浄対象基板に対する洗浄液の好ましい照射角度に関する。

図２は、第１の実施形態に係る基板洗浄装置を模式的に示す斜視図である。基板洗浄装置は、洗浄対象の基板Ｗをほぼ水平に保持して回転させる基板保持部３１と、保持された基板Ｗに対して洗浄液を供給するノズル３２とを備えている。ノズル３２は、例えば直径１ｍｍの単管ノズルであり、基板Ｗ上の狭い範囲に洗浄液を照射する。洗浄液は純水や薬液などである。本明細書では、基板面と、ノズル３２から照射される洗浄液とがなす角を照射角度θと定義する。

まずは、簡略化したモデルを用いて適切な照射角度θを理論的に導く。
図３は、基板Ｗとその表面上に付着した異物Ｐとを模式的に示す断面図である。ここでは、異物Ｐを半径ａの球体と仮定し、照射角度θで洗浄液が供給されたとする。この場合、洗浄液に起因する力Ｆが異物Ｐのノズル３２側の半球に作用すると考えることができる。そして、基板Ｗと異物Ｐとの接点Ａを軸とするモーメントＭが大きいほど、異物Ｐを除去できる。このモーメントＭは次のようにして導出できる。

途中、Ｆｘ＝Ｆｃｏｓθ，Ｆｙ＝Ｆｓｉｎθであることを考慮した。この結果、モーメントＭはｃｏｓθに比例する。すなわち、照射角度θが小さいほど、異物Ｐを除去できることが分かった。

次に、適切な照射角度θを実験的に考察する。基板Ｗを汚染させ、種々の照射角度θで基板Ｗの中心に洗浄液を供給して異物の除去率を計測する実験を行った。

図４は、照射角度θと除去率との関係を模式的に示すグラフである。図示のように、θ＝１５〜４０度の範囲では、照射角度θが大きくなるほど除去率が低下する。このことは図３を用いて導かれた結果と一致する。照射角度θが４０度を超えると除去率はほぼ一定となるが、これは洗浄液の流体力が一定になるためと考えられる。いずれにしても、照射角度θが大きいと洗浄力は低く好ましくない。

一方、照射角度θが１０度以下の範囲では、照射角度θが小さくなるほど除去率が低下し、特に５度未満の場合に除去率は低くなる。これは、照射角度θが小さすぎる場合、供給された洗浄液が基板Ｗ上で分岐し（いわゆる液糸）、異物まで到達する洗浄液の量が減るためと考えられる。また、ノズル３２の機構的な制約上、照射角度θをあまり小さくするのは困難である。

以上から、照射角度θは５度以上４０度未満とするのが好ましく、５度以上３０度未満とするのがさらに好ましい。

ここで、洗浄液が基板Ｗに与える水平方向（正確には、基板Ｗと平行な方向）の力成分Ｆｘおよび同鉛直方向（正確には、基板Ｗと直交する方向）の力成分Ｆｙと、照射角度θは次の関係を満たす。
ｔａｎθ＝Ｆｙ／Ｆｘ

よって、上記の好ましい照射角度θを言い換えると、水平方向の力Ｆｘに対する鉛直方向の力Ｆｙの比Ｆｙ／Ｆｘの範囲が０．０８７５（＝ｔａｎ５）以上０．８３９（＝ｔａｎ４０）未満とするのが好ましく、０．０８７５（＝ｔａｎ５）以上０．５７７（＝ｔａｎ３０）未満とするのがさらに好ましい。

以上説明したように、第１の実施形態では洗浄液の照射角度θを適切な値とするため、基板Ｗを効果的に洗浄できる。なお、本実施形態の考え方は基板洗浄装置の具体的な構成に関わらず適用可能であり、例えば基板Ｗを鉛直方向に保持するものであってもよい。また、ノズル３２は基板Ｗの上面でなく下面に洗浄液を供給するものであってもよい。

（第２の実施形態）
次に説明する第２の実施形態は、ロールスポンジなどの洗浄部を用いて基板洗浄を行う基板洗浄装置におけるノズル３２による洗浄液の供給位置に関する。

図５は、第２の実施形態に係る基板洗浄装置を模式的に示す斜視図である。基板洗浄装置は、基板保持部３１および１または複数のノズル３２に加え、洗浄部であるロールスポンジ３３を備えている。ロールスポンジ３３は水平方向に延びており、保持された基板Ｗ上面の少なくとも中心部に接触して基板Ｗを洗浄する。

基板洗浄装置は、まずロールスポンジ３３を基板Ｗに接触させ、この状態でノズル３２から基板Ｗの上面に洗浄液を供給して基板Ｗを洗浄する（以下、洗浄工程という）。次いで、基板洗浄装置はロールスポンジ３３を基板Ｗから離間させ、この状態でノズル３２から洗浄液を供給して基板Ｗをリンスする（以下、リンス工程という）。

ここで、洗浄工程では、ロールスポンジ３３が基板Ｗの中心に接触している。そのため、洗浄液がロールスポンジ３３と衝突しないよう、ノズル３２は基板Ｗの中心からずれた位置に洗浄液を供給する。つまり、洗浄工程では、基板Ｗの中心には洗浄液があまり供給されない。

仮に、その後のリンス工程においてもノズル３２が基板Ｗの中心からずれた位置に洗浄液を供給すると、基板Ｗの中心の洗浄が不十分となる。

そこで本実施形態では、洗浄工程では、基板Ｗの中心からずれた位置、すなわち、ロールスポンジ３３とは異なる位置にノズル３２が洗浄液を供給する（図６参照）。そして、ロールスポンジ３３を基板Ｗから離間させた上で、リンス工程では、基板Ｗの中心部分を含む位置にノズル３２が洗浄液を供給する（図７参照）。これにより、基板Ｗの中心部分も効果的に洗浄できる。

なお、洗浄液の供給位置の具体的な切替法は種々考えられる。例えば、１つのノズル３２を設け、そのノズル３２による洗浄液の供給位置を調整してもよい。その具体的な手法は第３〜第６の実施形態で説明する。

別の例として、２以上のノズル３２（例えば、単管ノズルと、スプレー状に洗浄液を噴霧する扇形ノズル）を設け、洗浄工程において１つのノズル３２が基板Ｗの中心からずれた位置に洗浄液を供給し、リンス工程において他のノズル３２が基板Ｗの中心を含む位置に洗浄液を供給してもよい。

また、２以上のノズル３２を設け、そのうちの１以上のノズル３２による洗浄液の供給位置を調整してもよい。

このように、第２の実施形態では、ロールスポンジ３３を用いた洗浄工程ではロールスポンジ３３とは異なる位置に、ロールスポンジ３３を用いないリンス工程では基板Ｗの中心部分に洗浄液を供給する。そのため、基板Ｗの中心部分も効果的に洗浄できる。

なお、ノズル３２からの照射角度θの好ましい範囲は第１の実施形態で述べた通りである。また、本実施形態の考え方は基板洗浄装置の具体的な構成に関わらず適用可能であり、例えば基板Ｗの下面を洗浄するロールスポンジおよび基板Ｗの下面に洗浄液を供給するノズルが設けられてもよい。また、基板Ｗを鉛直方向に保持するものであってもよい。

（第３の実施形態）
第２の実施形態において、ノズル３２による洗浄液の供給位置を調整してもよいと述べた。以下に説明する第３〜６の実施形態では、洗浄液の供給位置を調整する具体的な構成例を示す。

図８は、第３の実施形態に係る基板洗浄装置の概略斜視図である。基板洗浄装置は、４つの基板保持部３１と、ノズル３２と、基板Ｗの上下面にそれぞれ接触するロールスポンジ３３ａ，３３ｂと、これらのロールスポンジ３３ａ，３３ｂをそれぞれ回転させる回転機構３４ａ，３４ｂと、ガイドレール３５と、昇降機構３６と、ノズル３２による洗浄液供給位置（供給方向）を調整するノズル制御部６０とを備えている。なお、基板保持部３１に保持された基板Ｗの上面に洗浄液を供給するノズル３２と、対応するノズル制御部６０のみを描いているが、基板Ｗの下面に洗浄液を供給するノズルと、対応するノズル制御部をさらに設けてもよい。

基板保持部３１は例えばローラであり、保持部３１１および肩部（支持部）３１２の２段構成となっている。肩部３１２の直径は保持部３１１の直径よりも大きく、肩部３１２上に保持部３１１が形成されている。４つの基板保持部３１のうちの少なくとも一部（例えば隣接する２つ）が駆動機構（例えばエアシリンダ）によって、互いに近接および離間する方向に移動可能となっている。

回転機構３４ａは上側のロールスポンジ３３ａを回転させるものである。回転機構３４ａは、その上下方向の動きをガイドするガイドレール３５に取り付けられており、かつ、昇降機構３６に支持されている。そして、回転機構３４ａおよび上側のロールスポンジ３３ａは昇降機構３６によって上下方向に移動されるようになっている。

図示しないが、下側のロールスポンジ３３ｂを回転させる回転機構３４ｂもガイドレールに取り付けられており、不図示の昇降機構によって回転機構３４ｂおよび下側のロールスポンジ３３ｂが上下方向に移動されるようになっている。
なお、昇降機構３６としては、例えばボールねじを用いたモータ駆動機構またはエアシリンダが使用される。

昇降機構３６によってロールスポンジ３３ａ，３３ｂは次のように移動する。
基板Ｗの搬入搬出時には、ロールスポンジ３３ａ，３３ｂは互いに離間した位置にある。つまり、ロールスポンジ３３ａは上昇した状態であり、ロールスポンジ３３ｂは下降した状態である。

洗浄工程においては、ロールスポンジ３３ａが下降し、かつ、ロールスポンジ３３ｂが上昇する。これにより、ロールスポンジ３３ａは基板Ｗの上面に接触し、ロールスポンジ３３ｂは基板Ｗの下面に接触する。

リンス工程においては、ロールスポンジ３３ａが上昇し、かつ、ロールスポンジ３３ｂが下降する。これにより、ロールスポンジ３３ａ，３３ｂは基板Ｗから離れる。

ノズル制御部６０はノズル３２が基板Ｗ上のどこに洗浄液を供給するかを制御する。具体的には、洗浄工程において、ノズル制御部６０は、ロールスポンジ３３ａとは異なる位置（基板Ｗの中心からずれた位置）に洗浄液が供給されるよう、ノズル３２を制御する。また、リンス工程において、ノズル制御部６０は、ノズル３２から基板Ｗの中心部分に洗浄液が供給されるよう、ノズル３２を制御する。ノズル制御部６０はノズル３２による洗浄液の照射方向を制御するとも言える。

具体的には、ノズル制御部６０は、チューブ６１と、円板６２と、モータ６３と、シャフト６４と、ガイド６５と、固定具６６とを有する。

チューブ６１はノズル３２と連通しており、洗浄液をノズル３２に導く。シャフト６４の一端はモータ６３によって回転される円板６２の終端部に固定され、他端はノズル３２の末端側に固定される。ガイド６５には縦長の開口が形成されており、この開口にノズル３２の末端が嵌まっている。固定具６６には開口が形成されており、この開口にノズル３２が貫通している。

モータ６３が円板６２を回転させることで、シャフト６４が移動する。シャフト６４に固定されたノズル３２はガイド６５の開口に沿って上下に動き、その結果、固定具６６を軸としてノズル３２の角度が変化する。これにより、洗浄液の照射方向が制御される。

（第４の実施形態）
次に説明する第４の実施形態は、ノズル制御部の構成が第３の実施形態とは異なる。以下、ノズル制御部について説明する。

図９は、第４の実施形態に係る基板洗浄装置の概略斜視図である。同図のノズル制御部７０は、カム７１と、モータ７２と、シャフト７３と、ローラ７４と、ガイド７５と、固定具７６とを有する。

シャフト７３の一端は、モータ７２によって回転されるカム７１とローラ７４を介して接続され、他端はノズル３２の末端側に固定されている。ガイド７５には縦長の開口が形成されており、この開口にノズル３２の末端が嵌まっている。固定具７６には開口が形成されており、この開口にノズル３２が貫通している。

モータ７２がカム７１を回転させることで、カム７１の形状に沿ってローラ７４が動く。これにより、シャフト７３が上下に移動し、シャフト７３に固定されたノズル３２はガイド７５の開口に沿って上下に動く。その結果、固定具７６を軸としてノズル３２の角度が変化する。これにより、洗浄液の照射方向が制御される。

（第５の実施形態）
次に説明する第５の実施形態は、ノズル制御部の構成が第３の実施形態とは異なる。以下、ノズル制御部について説明する。

図１０は、第５の実施形態に係る基板洗浄装置の概略斜視図である。同図のノズル制御部８０は、円板８１と、モータ８２と、シャフト８３とを有する。なお、円板８１に代えてカムを用いてもよい。

シャフト８３の一端は、モータ８２によって回転される円板８１と接続され、他端はノズル３２の先端側に固定されている。モータ８２が円板８１を回転させることで、ノズル３２の先端に接続されたシャフト８３の位置が変化する。これにより、洗浄液の照射方向が制御される。

（第６の実施形態）
次に説明する第６の実施形態は、ノズル制御部の構成が第３の実施形態とは異なる。以下、ノズル制御部について説明する。

図１１は、第６の実施形態に係る基板洗浄装置の概略斜視図である。同図のノズル制御部９０は、ロボットアーム９１と、保持具９２とを有する。

ロボットアーム９１は回転軸９１１を中心として回動可能であり、その先端に保持具９２が取り付けられている。保持具９２はノズル３２を保持している。ロボットアーム９１が回動することで保持具９２に保持されたノズル３２の方向が変化する。これにより、洗浄液の照射方向が制御される。

以上、いくつがのノズル制御部を例示したが、種々の変形例を想到できるのは言うまでもない。例えば、ノズル制御部がノズル３２（またはノズル３２を支持する部材）を昇降させる昇降機構を含み、ノズル３２を上下方向に動かせるようにしてもよい。あるいは、ノズル制御部がノズル３２（またはノズル３２を支持する部材）を水平面内で搖動させる揺動機構を含んでいてもよい。その場合、リンス工程において、洗浄液の供給位置を基板Ｗの中心部から外周部へと移動させることで、洗浄液の排出効果を高めてもよい。
いずれにしても、ノズル制御部は、基板Ｗの中心部分にも、その他の位置にも洗浄液を供給できる構成であるのが望ましい。

その他の構成例として、支柱にアームを取り付け、アームに１または複数のノズルを設置してもよい。アームにペン洗浄機構が設けられていてもよい。また、ノズルは、単管ノズル、扇形ノズル、２流体ジェットノズル、３流体ジェットノズルなどであってよく、その任意の組み合わせも可能である。さらに、ノズルは、ノズル制御部によって水平面内で平行移動可能でもよいし、支柱の動作によって鉛直方向に移動可能でもよいし、支柱を中心に回転することで基板の中心を通る（あるいは中心からずれた）軌道で移動可能であってもよい。複数のノズルを設ける場合、そのうちの１つのみが中心を通る軌道で移動し、他は中心からずれた軌道で移動してもよい。また、ノズルからの洗浄液照射角度を調整できてもよく、その適切な角度は第１の実施形態で説明した通りである。

複数のノズルが同一の薬液を供給してもよいし、異なる薬液を供給してもよい。薬液は、アルカリ性、酸性または中性のものでもよいし、純水、ガスを混入させた純水、機能水、微量の薬液を混入させた純水であってもよい。

（第７の実施形態）
次に説明する第７の実施形態は、複数のノズル３２を備える基板洗浄装置において、各ノズル３２による洗浄液の供給タイミングに関する。以下、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。

図１２は、第７の実施形態に係る基板洗浄装置を模式的に示す斜視図である。基板洗浄装置は、基板保持部３１および２つのノズル３２ａ，３２ｂを備えている。一例として、ノズル３２ａは単管ノズルであり、ノズル３２ｂは扇形ノズルである。その他、ノズル３２ａ，３２ｂは複数の流体を噴射するノズルでもよい。また、一方のノズル３２ａが基板Ｗの中心部分に洗浄液を供給し、他方のノズル３２ｂが基板Ｗの中心部以外（例えば外周部分）に洗浄液を供給してもよい。ノズル３２ａからの洗浄液は、ノズル３２ｂからの洗浄液と同じでもよいし、異なっていてもよい。

２つのノズル３２ａ，３２ｂから洗浄液を同時に供給すると、ノズル３２ａからの洗浄液と、ノズル３２ｂからの洗浄液とが基板Ｗ上で混ざる領域では洗浄効果が低くなる可能性がある。

そこで、本実施形態では、図１３に示すようにノズル３２ａ，３２ｂが同時に洗浄液を基板Ｗに供給しないようにする。より具体的には、まずノズル３２ａが基板Ｗに洗浄液を供給する。そして、ノズル３２ａからの洗浄液供給を停止した後に、ノズル３２ｂが基板Ｗに洗浄液を供給する。その後、ノズル３２ｂからの洗浄液供給を停止した後に、ノズル３２ａが基板Ｗに洗浄液を供給する。もちろん、ノズル３２ａ，３２ｂの両方が洗浄液を供給しない期間があってもよい。

このように、第７の実施形態では、ノズル３２ａ，３２ｂが排他的に基板Ｗに洗浄液を供給するため、効果的に基板Ｗを洗浄できる。なお、３以上のノズルが設けられる場合であっても、これらが排他的に基板Ｗに洗浄液を供給すればよい。

（第８の実施形態）
次に説明する第８の実施形態は、ノズル３２から非定常的に洗浄液を供給するものである。基板洗浄装置の構成は図２に示すものと同様である。

図１４は、第８の実施形態の一例に係る洗浄液の供給流量を模式的に示す図である。本例では、ノズル３２は間欠的に洗浄液を供給する。例えば、ノズル３２は期間Ｔ１，Ｔ３，Ｔ５において洗浄液を供給し、その間の期間Ｔ２，Ｔ４において洗浄液を供給しない。つまり、洗浄液を供給する期間と供給しない期間とが交互に繰り返される。

洗浄液が供給されない期間Ｔ２，Ｔ４によって基板Ｗ上に洗浄液の膜がなくなる。そのような状態で急激に洗浄液を供給して（期間Ｔ３，Ｔ５）基板Ｗにショック（圧力変動）を与えることで、洗浄効果が向上する。

このような制御は、例えばノズル３２の根元にある電磁弁を開閉することによって実現される。

図１５は、第８の実施形態の別の例に係る洗浄液の供給流量を模式的に示す図である。本例では、ノズル３２は洗浄液の供給量を変動させる。例えば、ノズル３２は、期間Ｔ１１において洗浄液の供給量を徐々に減らし、その後の期間Ｔ１２において供給量を急激に増やし、その後の期間Ｔ１３では供給量をほぼ一定に保ち、その後の期間Ｔ１４において供給量を急激に減らす。つまり、洗浄液の供給量は、徐々に減少／増加したり、急激に減少／増加したり、ほぼ一定だったりする。

このような態様によっても、特に洗浄液の供給量を急激に増やす期間において基板Ｗにショックを与えることができ、洗浄効果が向上する。

このような制御は、例えばノズル３２の根元にある供給タンクに加える圧力をレギュレータを用いて調整することによって実現される。

このように、第８の実施形態では、１つの基板Ｗに対してノズルから非定常的に洗浄液を供給するため、洗浄力が向上する。

（第９の実施形態）
次に説明する第９の実施形態は、ロールスポンジ３３の表面材質に関する。

ロールスポンジ３３がポリビニルアルコール（ＰＶＡ）などの樹脂を成型して製造される場合、成型時に型と接している表層部（以下、スキン層という）と、その内部の下層部とが形成される。スキン層がなく下層部が露出していることをスキン層が欠如しているともいう。

スキン層は、厚さが１〜１０μｍ程度、気孔径が数μｍ〜数１０μｍと小さく、固い層である。そのため、洗浄液を保持しやすいが、洗浄時に基板の表面を傷つけるおそれがある。

一方、スキン層がない下層部は気孔径が１０μｍ〜数百μｍと大きく、柔らかい層である。そのため、基板の表面にフィットしやすく、かつ、基板の表面を傷つけにくい。また、洗浄液が出入りしやすく、流出しやすい。

以上の特徴を考慮し、ロールスポンジ３３のどの部分をスキン層とし、どの部分においてスキン層を欠如させるかを設計するのが望ましい。具体的な態様は種々考えられる。

図１６は、ロールスポンジ３３の第１例を示す図である。同図（ａ）はロールスポンジ３３ａの長手方向の側面図であり、同図（ｂ）は同図（ａ）を側方から見た図である。図１６以降の図では、スポットを付した部分はスキン層が欠如していることを示している。ロールスポンジ３３は、円筒状のロール本体３３１と、その外周面から外側に円柱状に突出した複数のノジュール部３３２とを有するものとする。図示のように、ロール本体３３１の両側面のみスキン層が欠如していてもよい。すなわち、ロール本体３３１の両側面以外はスキン層に覆われていてもよい。

図１７は、ロールスポンジ３３の第２例を示す図である。図示のように、ロール本体３３１の表面と、ノジュール部３３２の側面のみスキン層が欠如していてもよい。すなわち、ロール本体３３１の側面およびノジュール部３３２の先端はスキン層に覆われていてもよい。

図１８は、ロールスポンジ３３の第３例を示す図である。図示のように、ノジュール部３３２の先端のみスキン層が欠如していてもよい。すなわち、ロール本体３３１およびノジュール部３３２の側面はスキン層に覆われていてもよい。

図１９は、ロールスポンジ３３の第４例を示す図である。図示のように、一部のノジュール部３３２の先端のみスキン層が欠如していてもよい。すなわち、これらのノジュール部３３２の先端以外、他のノジュール部３３２およびロール本体３３１はスキン層で覆われていてもよい。

その他、ロールスポンジ３３のすべての面がスキン層で覆われていてもよいし、すべての面でスキン層が欠如していてもよい。また、例示したロールスポンジ３３のうちの任意の２以上の態様を組み合わせてもよく、ロール本体３３１の表面、同側面、ノジュール部３３２の側面および／または同先端の一部または全体においてスキン層が欠如していてもよいし、スキン層で覆われていてもよい。

（第１０の実施形態）
次に説明する第１０の実施形態は、ロールスポンジ３３以外の形状の洗浄部に関する。まずは、洗浄部が基板Ｗの中心を含む部分に接触して回転しながら洗浄を行うペンシルスポンジである場合について説明する。

図２０は、ペンシルスポンジ３８の第１例を示す図である。同図のペンシルスポンジ３８は円筒状であり、その下面が洗浄面である。図示のように、側面のみスキン層が欠如してもよい。すなわち、上面および下面はスキン層で覆われていてもよい。

図２１は、ペンシルスポンジ３８の第２例を示す図である。図示のように、側面および下面のみスキン層が欠如してもよい。すなわち、上面はスキン層で覆われていてもよい。

図２２は、ペンシルスポンジ３８の第３例を示す図である。図示のように、上面のみスキン層が欠如してもよい。すなわち、側面および下面はスキン層で覆われていてもよい。

図２３は、ペンシルスポンジ３８の第４例を示す図である。図示のように、下面のみスキン層が欠如してもよい。すなわち、側面および上面はスキン層で覆われていてもよい。

図２４は、ペンシルスポンジ３８の第５例を示す図である。同図のペンシルスポンジ３８は下面から円柱状に突出した複数のノジュール部３８１を有する。ノジュール部３８１の下面のみがスキン層で覆われていてもよいし、ノジュール部３８１の全面においてスキン層が欠如していてもよいし、ノジュール部３８１の側面のみスキン層が欠如していてもよいし、ノジュール部３８１の先端のみスキン層が欠如していてもよいし、一部のノジュール部３８１の先端のみスキン層が欠如していてもよい。その他、上述したノジュール部３８１のいずれかを、図２０〜図２３にそれぞれ示すペンシルスポンジ３８に付加してもよい。

その他、全面がスキン層で覆われていてもよいし、全面においてスキン層が欠如していてもよい。

図２５は、別の洗浄部３９１を示す図である。この洗浄部３９１は、ベース部３９１ａのほぼ中央に取り付けられた円形のブラシ３９１ｂと、等間隔に配置されて径方向に沿って延びる４つのブラシ３９１ｃとを有し、これらの下面が洗浄面である。ベース部３９１ａ、ブラシ３９１ｂおよび／またはブラシ３９１ｃの一部または全体においてスキン層が欠如していてもよいし、両洗浄面がスキン層で覆われていてもよい。

図２６は、また別の洗浄部３９２を示す図である。この洗浄部３９２は、ベース部３９２ａに取り付けられた十字型のブラシ３９２ｂを有し、その下面が洗浄面である。ブラシ３９２ｂの中央部は開口しており、この開口から洗浄液が供給されてもよい。ベース部３９２ａおよび／またはブラシ３９２ｂの一部または全体においてスキン層が欠如していてもよいし、スキン層で覆われていてもよい。

図２７は、また別の洗浄部３９３を示す図である。この洗浄部３９３は、スクラブ部材３９３ａの一部にスポンジ部３９３ｂおよびブラシ部３９３ｃが形成されている。スクラブ部材３９３ａ、スポンジ部３９３ｂおよび／またはブラシ部３９３ｃの一部または全部においてスキン層が欠如していてもよいし、スキン層で覆われていてもよい。

図２８は、また別の洗浄部３９４を示す図である。この洗浄部３９４は、シート３９４ａ上に形成された突起３９４ｂ，３９４ｃを有する。突起３９４ｂはシート３９４ａの中心近傍から外周まで畝状に延びており、突起３９４ｃは突起３９４ｂより外周側からシート３９４ａの外周まで畝状に延びている。突起３９４ｂおよび／または突起３９４ｃの一部または全部においてスキン層が欠如していてもよいし、スキン層で覆われていてもよい。

図２９は、また別の洗浄部３９５を示す図である。この洗浄部３９５は、台座３９５ａと、その下面に取り付けられたブラシ３９５ｂとを有する。ブラシ３９５ｂの一部または全部においてスキン層が欠如していてもよいし、スキン層で覆われていてもよい。

上述した各実施形態を任意に組み合わせてもよい。また、説明した基板洗浄装置は、図１に示す基板処理装置の他、基板のベベルを研磨するベベル研磨装置、裏面を研磨する裏面研磨装置、部分的な研磨を行う部分研磨装置にも適用可能であり、さらには露光装置の洗浄装置にも応用可能である。

各実施形態における動作は以下のソフト／システムを用いて行うことも可能である。ソフト／システムは、例えば、ＣＰＵ、メモリ、記録媒体およびソフトウェアを持っているメインコントローラと、ユニットコントローラと、動作を実行するユニットとで構成されている。各実施形態の例において、ユニットとして基板洗浄装置を取り上げると、複数のノズルによる流体（洗浄液）噴射の量・角度・時間・位置移動等の制御およびロールの位置・回転速度等をユニットコントローラが行う。この制御の監視と動作指示をメインコントローラが行う。制御に必要なセンサは、ノズルへの洗浄液供給の圧力センサ、エンコーダ等の位置センサ、タイマ、および、ロールの位置センサ、摩擦力測定のロードセル、回転速度センサ等を用いることができる。また、ソフトウェアは初期のソフトウェアから更新することで後からインストール可能である。

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。

３１ 基板保持部
３２，３２ａ，３２ｂ ノズル
３３，３３ａ，３３ｂ ロールスポンジ
３３１ ロール本体
３３２ ノジュール部
６０ ノズル制御部

Claims (12)

1. 基板を保持する基板保持部と、
   保持された前記基板に対して５度以上３０度未満の照射角度で洗浄液を供給するノズル洗浄液供給部と、を備える基板洗浄装置。
2. 基板を保持する基板保持部と、
   保持された前記基板に対して洗浄液を供給するノズルと、を備え、
   洗浄液供給時に前記洗浄液が前記基板に与える力の、前記基板と平行な方向の力成分Ｆｘと、前記基板と直交する方向の力成分Ｆｙとの比Ｆｙ／Ｆｘは、０．０８７５以上０．５７７未満である、基板洗浄装置。
3. 基板を保持する基板保持部と、
   保持された前記基板の少なくとも中心部分に接触して該基板を洗浄する洗浄部と、
   保持された前記基板の一部に洗浄液を供給する１または複数のノズルと、を備え、
   前記洗浄部が前記基板に接触して前記基板の洗浄が行われる際には、少なくとも１つの前記ノズルが、前記基板上の前記洗浄部とは異なる位置に洗浄液を供給し、
   前記洗浄部が前記基板に接触せずに前記基板のリンスが行われる際には、少なくとも１つの前記ノズルが前記基板の少なくとも中心部分に洗浄液を供給する、基板洗浄装置。
4. 少なくとも１つの前記ノズルによる洗浄液の供給位置を調整するノズル制御部を備える請求項３に記載の基板洗浄装置。
5. 前記ノズル制御部は、前記洗浄部が前記基板に接触せずに前記基板のリンスが行われる際に、前記洗浄液の供給位置を前記基板の中心部分から外周へと移動させる、請求項４に記載の基板洗浄装置。
6. 基板を保持する基板保持部と、
   保持された前記基板に洗浄液を供給する第１ノズルと、
   保持された前記基板に洗浄液を供給する第２ノズルと、を備え、
   前記第１ノズルおよび前記第２ノズルは、同時には前記基板に洗浄液を供給しない、基板洗浄装置。
7. 保持された前記基板の少なくとも中心部分に接触して該基板を洗浄する洗浄部を備え、
   前記第１ノズルは、前記基板上の少なくとも中心部分に洗浄液を供給し、
   前記第２ノズルは、前記基板上の前記洗浄部とは異なる位置に洗浄液を供給する、請求項６に記載の基板洗浄装置。
8. 基板を保持する基板保持部と、
   保持された前記基板に非定常的に洗浄液を供給するノズルと、を備える基板洗浄装置。
9. 前記ノズルは、間欠的に洗浄液を供給する、請求項８に記載の基板洗浄装置。
10. 前記ノズルは、洗浄液の供給量を変動させる、請求項８に記載の基板洗浄装置。
11. 基板の少なくとも中心部分に洗浄部を接触させる工程と、
    前記基板上の前記洗浄部とは異なる位置に洗浄液を供給しつつ、前記洗浄部が前記基板を洗浄する工程と、
    前記洗浄部を前記基板から離間させる工程と、
    前記基板上の少なくとも中心部分に洗浄液を供給する工程と、を備える基板洗浄方法。
12. 円筒状のロール本体と、
    その外周面から外側に円柱状に突出した複数のノジュール部と、を備え、
    前記複数のノジュール部の表面の少なくとも一部はスキン層が欠如している、基板洗浄装置用のロールスポンジ。