JP2018056467A - 基板処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
上面にデバイス面を有する基板の下面をブラシ洗浄する基板処理において、処理液の供給状態を制御することにより、処理液が基板の周縁部から仰角上向きに飛散することを抑止するための方法を提供することである。
【解決手段】
上面にデバイス面を有する基板の下面をブラシ洗浄する基板処理方法であって、前記上面吐出工程の開始後から、少なくとも前記下面ブラシ洗浄工程の終了に至るまで、処理液が前記基板の周縁部から実質的に仰角下向きへと放出されるように前記基板の上面に吐出される処理液と前記基板の下面に吐出される処理液との流量比を制御する基板処理方法を実行する。
【選択図】図１

Description

この発明は、上面にデバイス面を有する基板の下面をブラシ洗浄する技術に関する。
処理対象の基板には、半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基板、プラズマディスプレイ用ガラス基板、フォトマスク用基板、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などの各種の基板が含まれる。これら基板を以下、「基板」と総称する。

半導体デバイスの製造プロセスにおいて、基板上面にデバイス面が形成された後、下面の周縁部に回り込んだレジスト膜を除去するなど、基板の下面の周縁部を洗浄する必要がある。こうした基板下面に形成されたレジスト膜などは、基板に強固に固着しているため、洗浄液を下面に吐出するなどを行うだけでは除去が困難であり、一般的にはブラシにより下面を擦るなど物理的洗浄または物理的洗浄と薬液洗浄の組み合わせを行う必要がある。

基板をブラシ洗浄する装置は多種多様である。半導体など略円形の基板については、基板を１枚ずつ略水平に保持しこれを回転しつつ基板にブラシを押し付けて基板洗浄する装置が広く用いられている。特許文献１に、こうした基板端面洗浄装置の例が記載されている。

特開２００３−１９７５９２号公報

ブラシ下面洗浄の際においては、通常、基板の両面に処理液が供給される。基板下面への処理液供給は、主に、ブラシと基板との間に適度な潤滑作用を生じさせる目的およびブラシ下面洗浄により生じた汚れを基板周縁から洗い流すことを目的として行われる。基板上面への処理液供給は、ブラシ下面洗浄により生じた汚れやパーティクルがデバイス面に付着することを防止する目的として行われる。ブラシ洗浄で用いられる処理液は、主に純水であり、用途に応じて例えばＳＣ１、ＳＣ２、ＦＯＭ、ＦＰＭ、ＨＦ，Ｈ２ＳＯ４、ＳＰＭなどの基板洗浄に用いられる薬液が用いられる。

ブラシ下面洗浄により生じた汚れやパーティクルの大半は、回転する基板の遠心力の作用により、下面に供給された処理液とともに基板の外周方向に放出され、基板保持機構の下部にある排出溝などを通じて基板処理装置の外部へと排出される。ブラシ下面洗浄により生じた汚れやパーティクルの一部は、基板外周方向への放出の際生じた飛まつ又はミストに混在して基板の上面に着地する。

基板の上面に着地した汚れは、その大半は基板の上面に供給される処理液により基板の外周方向へと洗い流されるものの、一部の汚れやパーティクルが残存する場合がある。
従って、従来工程においては、基板下面から上面へ回り込む汚れやパーティクルがデバイス面に付着することを完全に防ぐことができていない。

以下、図２Ａ〜図２Ｄを参照して従来のブラシ下面洗浄工程における問題点を説明する。

図２Ａでは、基板Ｗがバキュームチャック２に吸着保持されている。保持された基板Ｗは図示しない回転駆動機構５により水平面内で回転される。従来工程においては、ブラシＢＲ１による基板Ｗの下面洗浄に先立ち、基板Ｗの上面、下面それぞれに処理液が吐出され、ブラシＢＲ１による基板Ｗの下面洗浄が終了した後に基板Ｗの上面、下面への処理液吐出が停止する。処理液としては通常、純水が用いられる。
上面ノズル１０からは、基板Ｗの上面に対して基板Ｗの略中心上方から処理液が吐出される。下面ノズル１１からは、基板Ｗの下面に対して、処理液が吐出される。
ブラシＢＲ１と基板Ｗ下面との摩擦により生じた汚れやパーティクルを基板Ｗから排除することが最優先されるため、通常は下面ノズル１１から吐出される処理機の流量が上面ノズル１０から吐出される処理液の流量を上回る。また、処理液の吐出流量は、上記工程を通じて変化させることはない。
図２Ａの段階では、ブラシＢＲ１は、基板Ｗの外周から離れた位置にある。

次に図２Ｂに示すように、ブラシＢＲ１が基板Ｗの外周に向けて水平方向に接近する。

次に図２Ｃに示すように、ブラシＢＲ１が上昇し基板Ｗの下面に接触し、ブラシＢＲ１による基板Ｗの下面の洗浄が開始される。ブラシＢＲ１は、洗浄開始に先立ち、図示しないブラシ回転機構によりブラシ回転軸２７回りに所定の回転数で自転する。

ブラシ洗浄終了後、図２Ｄに示すように、ブラシＢＲ１が基板Ｗから離反する。

ここで、図２Ａ〜図２Ｃにおいては基板Ｗの上面及び下面に処理液が吐出されており、基板Ｗは水平面内で回転するため、処理液は基板Ｗの外周方向に向けて放出される。この様子を図３に模式的に示す。
基板Ｗの上面から放出された処理液には、処理液に働く遠心力に加えて、基板Ｗの周縁端面において基板Ｗの下面へと回り込もうとする力と、処理液に働く重力が働く。その結果、基板Ｗの上面から放出された処理液は、全体として若干仰角下向きに放出される傾向にある。

一方で、基板Ｗの下面から放出された処理液にも同様の働き、つまり処理液に働く遠心力に加えて、基板Ｗの周縁端面において基板Ｗの上面へと回り込もうとする力と、処理液に働く重力が働く。基板Ｗの上面へと回り込もうとする力が重力作用に比べて比較的大きい場合、基板Ｗの下面から放出された処理液は、若干仰角上向きに放出される場合がある。
基板Ｗの上面から放出された処理液と、基板Ｗの下面から放出された処理液は、基板周縁部で衝突し、混じりあいながら基板周縁部から放出されていく。ここで、基板Ｗの下面から放出された処理液の流量が基板Ｗの上面から放出された処理液の流量を上回っている場合、こうして合成された処理液の流れは、基板Ｗの周縁部から実質的に仰角上向きに放出される。

こうして仰角上向き方向に放出された処理液は、基板処理装置１の図示しない内壁その他に衝突した結果、飛まつやミストとなって基板Ｗの上面へと着地する可能性がある。特に、仰角上向き方向に放出された処理液がブラシ回転軸２７に衝突した場合、ブラシ回転軸２７に付着した処理液はブラシ回転軸２７の自転に基づく遠心力によりブラシ回転軸２７の周囲に飛び散ってしまう。この結果、ブラシ回転軸２７を介して飛まつやミストが基板Ｗの上面の中心付近近くまで飛ばされる。

以上図２Ａ〜図２Ｄおよび図３を用いて模式的に説明したように、基板の下面をブラシ洗浄する際には、流量条件その他の如何によっては、処理液が基板の周縁部から実質的に仰角上向きへと放出される場合があり、その結果として基板Ｗの上面のデバイス面が汚染される危険性が高まる。しかしながら、従来工程においては、こうした問題について対処されていない。

ここで、基板の外周方向に放出される処理液の挙動は、基板の回転速度、処理液の供給状態などにより規定される。従って、より高度なレベルでデバイス面の汚染を防ぐためには、処理液の供給状態を制御することにより、処理液が基板の周縁部から仰角上向きに飛散することを抑止することが必要である。

そこで、本発明の目的の一つは、上面にデバイス面を有する基板の下面をブラシ洗浄する基板処理において、処理液の供給状態を制御することにより、処理液が基板の周縁部から仰角上向きに飛散することを抑止するための方法を提供することである。

上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、上面にデバイス面を有する基板（Ｗ）の下面をブラシ洗浄する基板処理方法であって、前記基板の下面を支持しつつ、水平姿勢で前記基板を保持する基板保持工程と、前記基板を基板の中心に略鉛直な回転軸（ＡＸ）を中心として回転させる基板回転工程と、上面ノズル（１０）により前記基板の上面に処理液を吐出する上面吐出工程と、前記上面吐出工程と同時または其の後に、下面ノズル（１１）により前記基板の下面に処理液を吐出する下面吐出工程と、前記上面吐出工程の後に前記基板の下面にブラシ（ＢＲ１）を当接させる下面ブラシ洗浄工程とを含み、前記上面吐出工程の開始後から、少なくとも前記下面ブラシ洗浄工程の終了に至るまで、処理液が前記基板の周縁部から実質的に仰角下向きへと放出されるように前記基板の上面に吐出される処理液と前記基板の下面に吐出される処理液との流量比を制御することを特徴とする。

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。

請求項１に記載の発明によれば、基板の上面に吐出される処理液と、基板の下面に吐出される処理液との流量比を制御することにより、処理液が前記基板の周縁部から実質的に仰角下向きへと飛散させることが可能となる。このことにより基板の上面にあるデバイス面の汚染が回避される。

上記の目的を達成するための請求項２記載の発明は、請求項１に記載の基板処理方法であって、前記流量比は１より大きいことを特徴とする。換言すると、基板の上面に吐出される処理液の流量が、基板の下面に吐出される処理液の流量よりも大きいことを特徴とする。

請求項２に記載の発明によれば、基板上面に吐出される流量の方が、基板下面に吐出される流量よりも大きくなる。この結果、基板上面に吐出された処理液の挙動が支配的となり、基板に吐出された処理液は、全体として前記基板の周縁部から実質的に仰角下向きへと放出される。このことにより基板の上面にあるデバイス面の汚染が回避される。

上記の目的を達成するための請求項３記載の発明は、請求項１乃至２に記載の基板処理方法であって、前記基板の上面周縁部のうち、平面視において前記ブラシの近傍に位置する吐出領域に向けて、エッジノズル（１２）により処理液を吐出するエッジ吐出工程をさらに含むことを特徴とする。

ブラシが基板下面に当接すると、基板の周縁部から放出される処理液の方向が変化する。請求項３に記載の発明によれば、エッジノズルによる処理液吐出により、基板の周縁部から放出される処理液の方向を更に仰角下向きへと押さえ込むことができる。このため、ブラシが基板下面に当接した後においても、基板に吐出された処理液が全体として前記基板の周縁部から実質的に仰角下向きへと放出されるようにすることが可能となる。

上記の目的を達成するための請求項４記載の発明は、請求項３に記載の基板処理方法であって、平面視において、前記ブラシの中心と前記基板の中心とを結ぶ直線に対して、前記吐出領域の略中心と前記基板の中心とを結ぶ直線とが成す角度θが、前記基板の回転方向を正とした場合に、０＜θ＜４５度となることを特徴とする。

基板の下面でブラシと当接した後に基板周縁部から放出される処理液は、前記ブラシの中心と前記基板の中心とを結ぶ直線に対して、基板の回転方向を正とした場合にやや正の角度に傾きをもって放出される傾向にある。従って、基板の表面の吐出領域の略中心と前記基板の中心とを結ぶ直線とが成す角度θを請求項４の条件とすることにより、基板の下面から放出される処理液を、基板の上面から放出される処理液により好適に押さえ込むことが可能となる。

上記の目的を達成するための請求項５記載の発明は、請求項４に記載の基板処理方法であって、平面視において、前記ブラシの中心と前記基板の中心とを結ぶ直線に対して、前記吐出位置の略中心と前記基板の中心とを結ぶ直線とが成す角度θが、前記基板の回転方向を正とした場合に、０度＜θ＜２０度となることを特徴とする。

請求項５の角度条件により、基板の下面から放出される処理液を、基板の上面から放出される処理液により押さえ込む上で、請求項５の角度条件が特に好適であることが実験等を通じて判明している。従って、請求項５に記載の発明によれば、基板の下面から放出される処理液を、基板の上面から放出される処理液によって、更に好適に押さえ込むことが可能となる。

上記の目的を達成するための請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５に記載の基板処理方法であって、前記下面ブラシ洗浄工程の後にポストリンス工程を更に含み、前記ポストリンス工程においては、前記基板の上面に吐出される処理液と前記基板の下面に吐出される処理液の流量比が１より大きいことを特徴とする。

請求項６に記載の発明の構成により、ポストリンス工程において基板の下面に吐出された処理液が基基板の上面に回り込むことが抑止される。

実施形態に係る基板処理装置１の構成を示す模式的な側面図である。 下面ブラシ洗浄の従来工程を説明するための模式図である。 下面ブラシ洗浄の従来工程を説明するための模式図である。 下面ブラシ洗浄の従来工程を説明するための模式図である。 下面ブラシ洗浄の従来工程を説明するための模式図である。 基板の周縁部から放出される処理液の挙動を説明するための模式図である。 実施形態に係る下面ブラシ洗浄の工程を説明するための模式図である。 実施形態に係る下面ブラシ洗浄の工程を説明するための模式図である。 実施形態に係る下面ブラシ洗浄の工程を説明するための模式図である。 実施形態に係る下面ブラシ洗浄の工程を説明するための模式図である。 ブラシから放出される処理液の方向と、エッジノズルから吐出され基板から放出される処理液の方向との関係を説明するための模式図である。 実施形態に係る工程を説明するためのフローチャートである。 エッジノズルからの吐出がパーティクル個数に与える影響を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図面では同様な構成および機能を有する部分に同じ符号が付され、下記説明では重複説明が省略される。また、各図面は模式的に示されたものである。また、図面を援用した実施形態の説明において、紙面の上下方向は基板処理装置１における鉛直方向に対応する。

［実施形態について］
＜基板処理装置１の構成＞
図１は、実施形態に係る基板処理装置１の構成を示す模式的な側面図である。
図１を参照して実施形態にかかる基板処理装置１の構成について説明する。

基板処理装置１は、バキュームチャック２と、ブラシ機構２０と、処理液供給機構３０と、記憶部１００と、制御機構１１０とを備えている。

＜バキュームチャック２の構成について＞
基板処理装置１におけるバキュームチャック２の構成について説明する。
バキュームチャック２は、床に固定された基台６と、基台６の上面に固接された回転駆動機構５と、回転駆動機構５に接続し回転駆動機構５により回転可能なチャック軸３と、チャック軸３の上端に固定された吸着ベース４を備える。吸着ベース４の下方には、図示しない吸引配管が接続されており、これはチャック軸３、回転駆動機器５、基台６の内部を通り基板処理装置１の外部の吸引ポンプへと接続する。
バキュームチャック２は、図示しない搬送機構により基板処理装置１の外部から搬入された基板Ｗを水平方向に吸着保持した上で、基板Ｗをチャック軸３の略中心に鉛直な回転軸ＡＸ周りに回転させる機能を有する。

＜ブラシ機構２０の構成について＞
ブラシ機構２０は、床に固定されたブラシ基台２１と、基台２１の上面に固接された上下駆動機構２２と、上下駆動機構２２に接続された軸２３と、軸２３の上端に接続されたブラシアーム駆動機構２４と、ブラシアーム駆動機構２４にその一端が接続し水平に延伸するブラシアーム２５と、ブラシアーム２５の他端に接続するブラシ自転機構２６と、ブラシ自転機構２６にその一端が接続し下方に延伸するブラシ回転軸２７と、ブラシ回転軸２７の他端に固接されたブラシベース２８と、ブラシベース２８の上面に、ブラシ回転軸２７を囲むようにドーナツ型に形成されたブラシＢＲ１と、を備える。

ブラシ基台２１は、ブラシ機構２０全体の重量を支える土台としての機能を有する。
上下駆動機構２２は、軸２２を上下させ、ひいてはブラシベース２８の上面に形成されたブラシＢＲ１を上下させる。
ブラシアーム駆動機構２４は、ブラシアーム２５を水平面内で揺動させ、ひいてはブラシＢＲ１を水平面内で揺動させる。
ブラシ自転機構２６は、ブラシ回転軸２７を自転させ、ひいてはブラシＢＲ１を自転させる。
これらブラシ機構２０の動作は、制御機構１１０からの信号に基づき制御される。

＜処理液供給機構３０の構成について＞
処理液供給機構３０は、処理液を格納するタンクＴ１と、タンクＴ１に接続する共通配管Ｌ０、共通配管Ｌ０から分岐する配管Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３ならびに配管上に介設／接続された各種機器・部材を備える。
共通配管Ｌ０は、タンクＴ１に接続する配管であり、配管Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３に分岐する共通流路としての機能を有する。

配管Ｌ１は、共通配管Ｌ０から分岐し、その終端が上面ノズル１０に接続する。配管Ｌ１には、ポンプＰ１、流量調整バルブＡＶ１、固定バルブＦＶ１が介接されている。ポンプＰ１を稼働させることにより、タンクＴ１内の処理液は、共通配管ＬＯを通過し、配管Ｌ１へと流入する。配管Ｌ１の流路を開閉可能な固定バルブＦＶ１を開状態とすることにより、当該流入した処理液は配管Ｌ１の終端に接続する上面ノズル１０に流入し、上面ノズル１０の先端から吐出される。上面ノズル１０から吐出される処理液の流量は、配管Ｌ１の流量の大小を調整可能な流量調整バルブＡＶ１の開閉状態を調整制御することにより調節される。

配管Ｌ２は、共通配管Ｌ０から分岐し、その終端が下面ノズル１１に接続する。配管Ｌ２には、ポンプＰ２、流量調整バルブＡＶ２、固定バルブＦＶ２が介接されている。ポンプＰ２を稼働させることにより、タンクＴ１内の処理液は、共通配管ＬＯを通過し、配管Ｌ２へと流入する。配管Ｌ２の流路を開閉可能な固定バルブＦＶ２を開状態とすることにより、当該流入した処理液は配管Ｌ２の終端に接続する下面ノズル１１に流入し、下面ノズル１１の先端から吐出される。下面ノズル１１から吐出される処理液の流量は、配管Ｌ２の流量の大小を調整可能な流量調整バルブＡＶ２の開閉状態を調整制御することにより調節される。

配管Ｌ３は、共通配管Ｌ０から分岐し、その終端がエッジノズル１２に接続する。配管Ｌ３には、ポンプＰ３、流量調整バルブＶ３、固定バルブＦＶ３が介接されている。ポンプＰ３を稼働させることにより、タンクＴ１内の処理液は、共通配管ＬＯを通過し、配管Ｌ３へと流入する。配管Ｌ３の流路を開閉可能な固定バルブＦＶ３を開状態とすることにより、当該流入した処理液は配管Ｌ３の終端に接続する下面ノズル１２に流入し、エッジノズル１２の先端から吐出される。エッジノズル１２から吐出される処理液の流量は、配管Ｌ３の流量の大小を調整可能な流量調整バルブＡＶ３の開閉状態を調整制御することにより調節される。

配管Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３に介接された上記各種機器や部材の動作は、制御機構１１０からの信号に基づき制御される。
なお、予め実験などにより流量と流量調整バルブＡＶ１、ＡＶ２、ＡＶ３との関係を把握しておけば、流量調整バルブの開度を調節することによって間接的に配管Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３を流れる処理液の流量を制御することができる。
なお、各ノズル１０、１１、１２から吐出する処理液流量を精密に調節するために、配管Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３を流れる処理液の流量を測定する流量計を各々の配管に設け、これら流量計による流量測定結果をフィードバックして流量調整を行っても良い。

＜記憶部１００および制御機構１１０について＞
記憶部１００は、汎用コンピュータや専用サーバーなどのハードディスクのメモリ領域や、各種コンピュータ機器に脱着可能なメモリデバイス等であり、基板処理装置１による処理に必要な処理工程、処理に必要なパラメータ、各種データ、各種アルゴリズムを格納する。などを予め格納する。また、制御機構１１０による機器の制御の際に、制御に必要なデータ、を一時的に記憶・格納する機能も有する。

制御機構１１０は、汎用コンピューターや専用サーバーに装着されるための独立した処理ボードであっても良いし、汎用コンピュータ機器や専用サーバーの機能のうち、基板処理装置１を制御するために振り分けられる制御リソースを指すものであっても良い。
制御機構１１０は、記憶部１００に格納された処理手順（レシピ）に基づき、バキュームチャック２による基板Ｗの吸着保持および基板Ｗの回転、ブラシ機構２０によるブラシＢＲの自転、基板Ｗへの接近／離反、処理液供給機構３０による基板Ｗへの処理液供給開始／停止、それぞれのノズル（上面ノズル１０、下面ノズル１１、エッジノズル１２）から吐出される流量の制御、図示しない搬送機構による基板Ｗの搬送動作の制御などを制御する。

＜実施形態に係る基板処理装置１の動作＞
図６は、実施形態に係る基板処理装置１の処理工程を説明するためのフローチャートである。以下、図１に加えて、適宜、図４Ａ〜図４Ｄおよび図５を参照しつつ、実施形態に係る基板処理装置１の動作例について説明する。

＜ＳＴＥＰ１ 基板の搬入＞
ＳＴＥＰ１では、図示しない搬送機構により基板Ｗが基板処理装置１の処理室内に搬入される。
搬送機構としては、例えば、基板をピックアップするハンド部及びハンド部を３次元移動可能な駆動部を備えた基板搬送用のロボットハンドが用いられる。

＜ＳＴＥＰ２ 基板の保持・回転＞
ＳＴＥＰ２では、基板Ｗを処理室内に搬入するのと並行して、バキュームチャック２による吸引の準備作業として、バキュームチャック２に連通した図示しない吸引ポンプの駆動が開始される。同時に、処理液供給機構３０において、配管Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３それぞれに介挿された固定バルブＦＶ１〜ＦＶ３、流量調整バルブＡＶ１〜ＡＶ３、ポンプＰ１〜Ｐ３が処理開始に備えて準備動作が開始する。準備動作の内容は記憶部１００に準備動作ルーティンとして格納されており、制御機構１１０が当該準備動作ルーティンに対応する信号を各機器へと送信する。

次に搬送機構（図示しない）は、基板Ｗの中心が吸着ベース４の回転軸と略一致する位置へと基板Ｗを水平移動する。当該位置は、搬送機構へのティーチングなどにより記憶部１００にあらかじめ記憶されている。
次に、基板Ｗの下面と吸着ベース４の上面（吸着面）とが接触するまで、基板Ｗを下行させ、基板搬送機構から基板Ｗを開放する。これに先立ち又は並行して吸着ベース４に連通した外部のポンプが作動開始される。これにより吸着ベース４は基板Ｗの下面を吸着する。

こうして、基板Ｗが搬送機構から吸着ベース４へと受け渡され、かつ吸着保持される。受渡の後、搬送機構は基板処理装置１から退避する。
基板Ｗが吸着保持された後、回転駆動機構５がチャック軸３を回転させる。回転のタイミング及び回転数は記憶部１００に格納されたレシピに規定されている。チャック軸３が回転することにより、チャック軸３に固接された吸着ベース４が基板Ｗと一体的に回転する。

＜ＳＴＥＰ３ ブラシ自転開始＞
ＳＴＥＰ１〜２と並行し、ＳＴＥＰ３が実行される。
ＳＴＥＰ３においては、ブラシ自転機構２６がブラシ回転軸２７を回転させる。これにより、ブラシ回転軸２７の下端に固接されたブラシベース２８及びブラシベース２８の上面に固接されたブラシＢＲ１がブラシ回転軸２７を中心に回転する。
ブラシ洗浄に好適なブラシＢＲ１の回転数は、基板Ｗの汚れ状態やブラシＢＲ１の素材などによって異なるが、例えば１０ｒｐｍ〜２５０ｒｐｍの値をとる。

＜ＳＴＥＰ４ 上面ノズル吐出開始＞
ＳＴＥＰ２の終了後、ＳＴＥＰ３と並行してＳＴＥＰ４が実行される。
ＳＴＥＰ４では、吸着ベース４に吸着保持された基板Ｗの上面に向けて、当該基板Ｗの略中心の上方に配置された上面ノズル１０から基板Ｗの略中心に向けて処理液が吐出される。処理液としては、通常、純水が用いられる。

ＳＴＥＰ４の吐出においては、記憶部１００に格納されたレシピに基づき、配管Ｌ１に介挿された流量調整バルブＡＶ１の開度が調整される。次に、ポンプＰ１がレシピに規定された出力で駆動される。ポンプＰ１の駆動直後に固定バルブＦＶ１が開状態となり、配管Ｌ１を通じて上面ノズル１０へと所定の流量の処理液が流入し、上面ノズル１０の先端から基板Ｗの上面へと処理液が吐出される。

吐出された処理液は、基板Ｗの回転により生じた遠心力によって基板Ｗの周縁部から放出される。ここで、基板Ｗの上面から放出される処理液の流量と、基板Ｗの下面から放出される処理液の流量との流量比は、１よりも大きくすることが望ましい。換言すると、基板Ｗの上面に吐出される処理液の流量を、基板Ｗの下面に吐出される処理液の流量よりも大きくすることが望ましい。この場合、上記流良比は１よりも大きくなる。このことにより、基板の上面および下面から放出される処理液が合流した結果、基板の周縁部から放出される処理液が実質的に仰角下向きへと放出される。なお、基板Ｗの上面に処理液が吐出されている一方で基板Ｗの下面への処理液吐出が停止している状態においても、上記流良比は１よりも大きくなる。
こうした流量比条件が充足されている場合、放出された処理液が自転するブラシ回転軸２７に当たったとしても、そこから反射した飛まつやミストが基板Ｗの上面にまで飛ばされる危険性が少なくなる。
なお、ここに説明するＳＴＥＰ４実行の時点では、未だ基板Ｗの下面には処理液が吐出されていないため、上記の流量比条件は充足されている。

＜ＳＴＥＰ５ ブラシを基板へと水平方向に接近＞
ＳＴＥＰ４の終了後、ブラシアーム駆動機構２４を駆動させることによりブラシアーム２５を揺動させ、ブラシＢＲ１を水平方向において基板Ｗに接近させるべく移動させる。この状態を、図４Ｂに模式的に示す。

当該移動終了後、基板Ｗの下面の下方に配置された下面ノズル１１から基板Ｗの下面に向けて処理液が吐出される。本実施形態の例において、ＳＴＥＰ４では基板Ｗの下面に向けて処理液を吐出せず、ＳＴＥＰ５において初めて基板Ｗの下面に向けて処理液を吐出している理由は、図４Ａのようにブラシ回転軸２７が基板Ｗから離反した状態よりも、図４Ｂのようにブラシ回転軸２７が基板Ｗに接近した状態の方が、基板Ｗとブラシ回転軸２７との間が狭いことにより、基板Ｗの下面から放出された処理液がブラシ回転軸２７に反射して基板Ｗの上面に飛ばされる危険性が低くなるためである。

＜ＳＴＥＰ６ 下面ノズル吐出開始＞
ＳＴＥＰ５の終了後又はこれと併行して、ＳＴＥＰ６が実行される。
ＳＴＥＰ６では、吸着ベース４に吸着保持された基板Ｗの下面に向けて、当該基板Ｗの下方に配置された下面ノズル１１から基板Ｗの下面に向けて処理液が吐出される。処理液としては、通常、純水が用いられる。

ＳＴＥＰ６の吐出においては、記憶部１００に格納されたレシピに基づき、配管Ｌ２に介挿された流量調整バルブＡＶ２の開度が調整される。次に、ポンプＰ２がレシピに規定された出力で駆動される。ポンプＰ２の駆動直後に固定バルブＦＶ２が開状態となり、配管Ｌ２を通じて下面ノズル１１へと所定の流量の処理液が流入し、下面ノズル１１の先端から基板Ｗの下面へと処理液が吐出される。

吐出された処理液は、基板Ｗの回転により生じた遠心力によって基板Ｗの周縁部から放出される。ここで、基板Ｗの上面から放出される処理液の流量と、基板Ｗの下面から放出される処理液の流量との流量比は、１よりも大きくすることが望ましい。言い換えると、基板Ｗの上面に吐出される処理液の流量を、基板Ｗの下面に吐出される処理液の流量よりも大きくすることが望ましい。このことにより、基板の上面および下面から放出される処理液が合流した結果、基板の周縁部から放出される処理液が実質的に仰角下向きへと放出される。

上面ノズル１０から吐出される処理液の流量および、下面ノズル１１から吐出される処理液の流量のそれぞれは、既に説明したように制御機構１１０が流量調整バルブＡＶ１、ＡＶ２を調節することにより調節される。ＳＴＥＰ６においては、すでに上面ノズル１０から処理液が吐出されている。従って、下面ノズル１１からの処理液がこれを下回る流量となるように流量調整バルブＡＶ１、ＡＶ２との関係が調節される。

＜ＳＴＥＰ７ ブラシを基板へと垂直方向接近＞
ＳＴＥＰ６の実行後、ＳＴＥＰ７が実行される。
ブラシ機構２０の上下駆動機構２２を作動させることにより、ブラシＢＲ１が上方に向けて移動し、ブラシＢＲ１の上面が基板Ｗの下面に接する高さ近傍で停止する。この停止位置は、洗浄対象物である基板Ｗの下面の状態や、ブラシＢＲ１の素材、洗浄レシピなどにより異なる。
たとえば、ブラシＢＲ１によるブラシ洗浄を基板Ｗにダメージを与えないように、ブラシＢＲ１の上面が基板Ｗの下面よりやや下（例えば０．１ｍｍ〜数ｍｍ程度）に位置させても良い。この場合には、ブラシＢＲ１は直接には基板Ｗの下面には接触せず、ブラシＢＲ１と基板Ｗに介在する処理液の作用により洗浄がなされる。一方で、ブラシＢＲ１を基板Ｗの下面に若干押し込む形（例えば０．１ｍｍ〜数ｍｍ程度）としても良い。この場合、基板Ｗの下面にブラシＢＲ１が強い圧力をもって押し付けられる。

＜ＳＴＥＰ８ エッジノズル吐出開始＞
ＳＴＥＰ７を実行することにより、ブラシＢＲ１が、ブラシ洗浄可能な位置まで基板Ｗに接近する。
ＳＴＥＰ７を実行すると、基板Ｗの周縁部から放出される処理液がブラシＢＲ１に衝突し飛散するため、基板Ｗの下面から放出される処理液の放出方向が変化する。ブラシＢＲ１に衝突した処理液は、比較的広範な立体角方向へと飛散し、飛散した処理液の一部は基板Ｗの周縁部から仰角上向きへと放出される。

このようにブラシＢＲ１に衝突して飛散した処理液は、ブラシＢＲ１の形状や基板Ｗの回転速度によっては鋭い指向性を有するため、仮に基板Ｗの上面に吐出される流量と下面に吐出される流量比が１より大きくなるように流量調整されていたとしても、ブラシＢＲ１の近傍領域に限ると当該流量比が１より小さくなっている場合がある。つまり、処理液放出方向を制御するための流量比条件が、局所的に破られている場合がある。

こうした流量比条件の局所的な破れを回避すべく、ＳＴＥＰ８においては、図４Ｃに模式的に示すように、基板Ｗの上面に配置されたエッジノズル１２から処理液を吐出させる。エッジノズル１２からの処理液は、平面視においてブラシＢＲ１と近傍の吐出領域に向けて吐出される。このことにより、上述した流量比条件の局所的な破れの発生を抑止することが可能となる。
図４Ｃは、ＳＴＥＰ７が実行された状態を模式的に示したものである。

エッジブラシ１２からの吐出においては、記憶部１００に格納されたレシピに基づき、配管Ｌ３に介挿された流量調整バルブＡＶ３の開度が調整される。次に、ポンプＰ３がレシピに規定された出力で駆動される。ポンプＰ３の駆動直後に固定バルブＦＶ３が開状態となり、配管Ｌ３を通じてエッジノズル１２へと所定の流量の処理液が流入し、エッジノズル１２の先端から基板Ｗの上面へと処理液が吐出される。

ここで、エッジノズル１２により流量比の局所的破れの効果が、エッジノズル１２から基板Ｗの上面に吐出する吐出領域と、基板Ｗの下面に当接するブラシＢＲ１との配置関係により大きく異なる現象を発明者らは発見している。

図５は、ブラシから放出される処理液の方向と、エッジノズル１２から吐出され基板から放出される処理液の方向との関係を説明するための模式図である。これを適宜参照し、上記吐出領域とブラシＢＲ１との配置関係について説明する。

図５に模式的に示すように、平面視においてブラシＢＲ１の略中心と基板Ｗの中心とを結ぶ仮想的な直線と、エッジノズル１２から吐出される処理液が基板Ｗに衝突する領域（吐出領域Ｒ１〜Ｒ３）の略中心と基板Ｗの中心とを結ぶ仮想的な直線を考える。次に、前者の直線を基準とし、基板Ｗの回転方向を正として、後者の直線が為す角度θを規定する。図５のＲ１〜Ｒ３は、各々θ＝０、２０度、９０度の場合についての吐出領域である。
以下、エッジノズル１２による吐出の有無やエッジノズル１２の配置位置がパーティクル除去性能に及ぼす影響について説明する。

図７は、 エッジノズルからの吐出がパーティクル個数に与える影響を示すグラフであり、５つの異なる条件の下で行ったブラシ洗浄後に基板Ｗに残留したパーティクル個数（３０ｎｍ以上）の測定結果を示している。

＜図７グラフの条件および測定結果について＞
条件１〜５では、各ノズル（ノズル１０〜１１）からの吐出流量を除いて全て同一の条件で処理が実行された。
条件１： 図１の基板処理装置１を用いて基板Ｗをブラシ洗浄。条件１においては、上面ノズル１０からの吐出流量＜下面ノズル１１からの吐出流量となっている。エッジノズル１２からの吐出は無い。
基板Ｗの処理後に残留しているパーティクル個数（３０ｎｍ以上。以下同じ）は２５個であった。
条件２： 条件２〜条件５においては、上面ノズル１０からの吐出流量＞下面ノズル１１からの吐出流量となっている。条件２においては、エッジノズル１２からの吐出は無い。
基板Ｗの処理後に残留しているパーティクル個数は１７個であった。
条件３： 条件３〜条件５については、エッジノズル１２から処理液を基板Ｗの上面へと吐出している。条件３〜条件５の違いは、エッジノズル１２から処理液を吐出する吐出領域とブラシＢＲ１との配置関係（θ）である。
条件３ではθ＝９０度となっている。基板Ｗの処理後に残留しているパーティクル個数は１２個であった。
条件４： 条件４ではθ＝４５度となっている。基板Ｗの処理後に残留しているパーティクル個数は７個であった。
条件５： 条件５ではθ＝２０度となっている。基板Ｗの処理後に残留しているパーティクル個数は３個であった。

条件１と条件２の結果を対照すると、基板Ｗの上面に吐出する処理液の流量と、基板Ｗの下面に吐出する処理液との流量との流量比を１より大きくすることにより、残留パーティクル個数が改善されていることが判る。

また、条件２の結果に対して、条件３〜５の結果を対照すると、エッジノズル１２により基板Ｗの上面に追加的に処理液を吐出することにより、残留パーティクル個数が改善されていることが判る。

更に、条件３〜５それぞれの結果を対照すると、平面視において、エッジノズル１２から吐出される処理液の吐出領域がブラシＢＲ１の近傍にあるほど残留パーティクル個数が改善されていることが判る。

なお、上記吐出領域は、単にブラシＢＲ１の近傍にあれば良いのではなく、平面視において上記吐出領域がブラシＢＲ１から若干ずれた位置（例えば２０≧θ＞１０）に設定した方が、θ＝０の場合よりも残留パーティクル個数が低減する傾向が観測されている。また、θ＜０つまり上記吐出領域が基板Ｗの回転方向と逆側にずれた位置にある場合、残留パーティクル個数が悪化する傾向が観測されている。
これは、ブラシＢＲ１に衝突した処理液が、前記ブラシの中心と前記基板の中心とを結ぶ直線に対して、基板の回転方向を正とした場合にやや正の角度に傾きをもって放出される傾向にあるためと推測される。この推測によれば、ブラシＢＲ１に衝突して飛散した処理液を好適に押さえ込むには、エッジノズル１２から吐出する処理液の吐出領域をブラシＢＲ１から若干、正の角度寄りにずらして吐出する必要がある。

以上から、ＳＴＥＰ８においては、ブラシＢＲ１の位置に対して好適な位置に処理液が吐出されるようにエッジノズル１２からの処理液の吐出領域を調整することが望ましい。当該吐出領域の位置関係は、例えば、予め実験などの結果を参酌してエッジノズル１２の基板Ｗに対する配置角度を事前に調整しておく。

＜ＳＴＥＰ９ ブラシを基板から離反＞
ブラシＢＲ１による基板Ｗの下面の物理的洗浄処理が終了した後は、ブラシＢＲ１を基板Ｗから離反させる。当該離反動作は、いわばＳＴＥＰ７とＳＴＥＰ５での動作を逆に行うことで行われる。すなわち、先ずブラシＢＲ１を下方に移動し、次にブラシＢＲ１を基板Ｗから離れる方向に水平方向に移動させる。

＜ＳＴＥＰ１０ ブラシ離反後リンス開始＞
ブラシＢＲ１が基板Ｗから離反した後に、ブラシ洗浄後に行うリンス処理工程（ポストリンス工程）を行っても良い。ポストリンス工程を実行しない場合は、ＳＴＥＰ９終了後、ＳＴＥＰ１１を実行する。

ポストリンス工程においては、基板Ｗの下面は概ね清浄となっており、また基板ＷとブラシＢＲ１との接触も無い。したがって、ＳＴＥＰ４〜ＳＴＥＰ９においては、基板Ｗの上面に吐出される処理液の流量と基板Ｗの下面に吐出される処理液の流量との流量比が１より大きくなるように流量などを制御していたのに対して、ＳＴＥＰ１０のポストリンス工程においては、必ずしも流量比を１よりも大きくする必要は無い。
このため、ポストリンス工程においては、流量比が１よりも小さくなるように、上面ノズル１０、下面ノズル１１それぞれから吐出される処理液の流量を調節する制御を行っても良い。

＜ＳＴＥＰ１１ ブラシ離反後リンス停止＞
ＳＴＥＰ９またはＳＴＥＰ１０の実行終了後、すべてのノズル（上面ノズル１０、下面ノズル１１、エッジノズル１２）からの処理液の吐出を停止する。この状態を図４Ｄに模式的に示す。
処理液の吐出が停止した後、回転駆動機構５により基板Ｗが所定の回転数、例えば１０００〜１５００ｒｐｍで高速回転され、基板Ｗに残存するリンス液が振り切り乾燥される。

＜ＳＴＥＰ１２ 基板回転停止・保持開放＞
ＳＴＥＰ１１の実行終了後、回転駆動機構５によるチャック軸３の回転を停止させる。これに伴い、吸着ベース４およびこれに吸着された基板Ｗが一体的に回転停止する。次に、図示しない吸引ポンプを停止し、吸着ベース４が基板Ｗに与える吸引作用を停止させる。

＜ＳＴＥＰ１３ 基板の搬出＞
ＳＴＥＰ１２と併行して基板処理装置１の外部から図示しない搬送機構が進入し、基板Ｗを吸着ベース４から受け取る。当該搬送機構は基板Ｗを保持しつつ基板処理装置１の外部へと退出する。

以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明の実施態様は、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。

例えば、本発明の実施形態の上記説明における各種駆動機構の制御ならびに、ブラシアームやノズルの構造、バキュームチャックの構造などについては、多様な実現形態が公知であり、当業者は特許請求の範囲に記載された事項の範囲内にて本発明を適用可能である。

また、本発明の実施形態の処理液供給機構において、装置の設置現場に既に設置されている処理液供給機構から純水（ＤＩＷ）などの提供を受ける場合がある。この場合、設置現場からの供給配管に処理液供給機構の配管の一端を接続すれば良く、また設置現場の当該供給配管から供給される処理液には常時一定の噴出圧力がかかっている。したがってこのように現場（工場など）の処理液供給設備からの処理液供給および処理液供給圧力（用力）を活用できる場合、上記実施例で説明したようなタンクやポンプを自前で装備する必要は無いため、図１の処理液供給機構３０からはタンクＴ１、ポンプＰ１、Ｐ２、Ｐ３が無く、処理液供給機構３０の配管の一端がタンクＴ１の代わりに設置現場の供給配管に接続することとなる。
このように設置現場の処理液供給機構および当該機構の供給圧力（いわゆる用力）を活用する変形例においても、処理液供給機構３０の流量調整バルブＡＶ１、ＡＶ２、ＡＶ３を調整することにより本発明を実施することが可能である。

その他、特許請求の範囲による限定の範囲内において、願書に添付された明細書、請求の範囲、図面に開示された本発明の開示内容を超えない範囲内において、実施態様の種々の変更が可能である。

Ｗ 基板
１ 基板処理装置
１００ 記憶部
１１０ 制御機構
２ バキュームチャック
３ チャック軸
４ 吸着ベース
５ 回転駆動機構
６ 基台
３０ 処理液供給機構
１０ 上面ノズル
１１ 下面ノズル
１２ エッジノズル
ＦＶ１ 固定バルブ
ＦＶ２ 固定バルブ
ＦＶ３ 固定バルブ
ＡＶ１ 流量調整バルブ
ＡＶ２ 流量調整バルブ
ＡＶ３ 流量調整バルブ
Ｌ０ 共通配管
Ｌ１ 配管
Ｌ２ 配管
Ｌ３ 配管
Ｐ１ ポンプ
Ｐ２ ポンプ
Ｐ３ ポンプ
Ｔ１ タンク
２０ ブラシ機構
２１ 基台
２２ 上下駆動機構
２３ 軸
２４ ブラシアーム駆動機構
２５ ブラシアーム
２６ ブラシ自転機構
２７ ブラシ回転軸
２８ ブラシベース
ＢＲ１ ブラシ
回転軸 ＡＸ

Claims (6)

1. 上面にデバイス面を有する基板の下面をブラシ洗浄する基板処理方法であって、
   前記基板の下面を支持しつつ、水平姿勢で前記基板を保持する基板保持回転工程と、
   上面ノズルにより前記基板の上面に処理液を吐出する上面吐出工程と、
   前記上面吐出工程と同時または其の後に、下面ノズルにより前記基板の下面に処理液を吐出する下面吐出工程と、
   前記上面吐出工程の後に前記基板の下面にブラシを当接させる下面ブラシ洗浄工程とを含み、
   前記上面吐出工程の開始後から、少なくとも前記下面ブラシ洗浄工程の終了に至るまで、処理液が前記基板の周縁部から実質的に仰角下向きへと放出されるように前記基板の上面に吐出される処理液と前記基板の下面に吐出される処理液との流量比を制御することを特徴とする、基板処理方法。
2. 請求項１に記載の基板処理方法であって、
   前記流量比は１より大きいことを特徴とする、基板処理方法。
3. 請求項１乃至２に記載の基板処理方法であって、
   前記基板の上面周縁部のうち、平面視において前記ブラシの近傍に位置する吐出領域に向けて、エッジノズルにより処理液を吐出するエッジ吐出工程をさらに含むことを特徴とする、基板処理方法。
4. 請求項３に記載の基板処理方法であって、
   平面視において、前記ブラシの中心と前記基板の中心とを結ぶ直線に対して、前記吐出領域の略中心と前記基板の中心とを結ぶ直線とが成す角度θが、前記基板の回転方向を正とした場合に、０＜θ＜４５度となることを特徴とする、基板処理方法。
5. 請求項４に記載の基板処理方法であって、
   平面視において、前記ブラシの中心と前記基板の中心とを結ぶ直線に対して、前記吐出位置の略中心と前記基板の中心とを結ぶ直線とが成す角度θが、前記基板の回転方向を正とした場合に、０＜θ＜２０度となることを特徴とする、基板処理方法。
6. 請求項１乃至５に記載の基板処理方法であって、
   前記下面ブラシ洗浄工程の後にポストリンス工程を更に含み、
   前記ポストリンス工程においては、前記基板の上面に吐出される処理液と前記基板の下面に吐出される処理液の流量比が１より大きいことを特徴とする、基板処理方法。