JP2020129584A - 基板洗浄方法および基板洗浄装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板のエッジ近傍の洗浄力を向上できる基板洗浄方法および基板洗浄装置を提供する。【解決手段】回転する基板に洗浄部材が接触した状態で、前記洗浄部材を前記基板上の第１位置と、前記基板の縁近傍である第２位置との間で移動させることをｎ（ｎは２以上の整数）回行う基板の洗浄方法であって、前記洗浄部材を移動させる駆動部を制御する制御部は、１〜（ｎ−１）回目のうちの少なくとも１回において、前記洗浄部材が前記第２位置に到達した後に、所定時間、前記基板上の第２位置に前記洗浄部材が接触したまま前記基板の洗浄を行うエッジ洗浄工程を実行するように前記駆動部を制御し、ｎ回目において、前記洗浄部材が前記基板の前記第２位置に到達した時点で、前記洗浄部材が前記基板から離間するように前記駆動部を制御する、基板洗浄方法が提供される。【選択図】図４

Description

本発明は、洗浄部材で基板を洗浄する基板洗浄方法および基板洗浄装置に関する。

特許文献１には、半導体ウエハなどの基板を洗浄する基板洗浄装置が開示されている。この基板洗浄装置は、洗浄部材を回転させながら基板に接触させることで、その表面を洗浄するものである。従来の基板洗浄装置では、基板の特にエッジ近傍の洗浄力が必ずしも十分ではなかった。
特許文献１に記載されているように、スクラブ洗浄部材を基板に接触させながら、基板の半径方向に移動させる基板洗浄装置においては、スクラブ洗浄部材の揺動の外周端において、スクラブ洗浄部材を基板に接触させたまま所定時間、定位置で洗浄を行うことが知られている。これは、洗浄すべきエッジ近傍の領域は外周に沿って広く広がっているため、揺動の外周端に到達した時点ですぐに洗浄を終了（スクラブ洗浄部材を離反）してしまうと、洗浄が不十分になるためである。

国際公開第２０１６／６７５６２号

近年、デバイスの進化とともに除去すべきパーティクルのサイズが年々小さくなり、スクラブ洗浄部材を揺動の外周端で停止させて洗浄を行うことにより、新たな基板汚染の問題が生じることが明らかになってきた。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の課題は、基板のエッジ近傍の洗浄力を向上できる基板洗浄方法および基板洗浄装置を提供することである。

本発明の一態様によれば、回転する基板に洗浄部材が接触した状態で、前記洗浄部材を前記基板上の第１位置と、前記基板の縁近傍である第２位置との間で移動させることをｎ（ｎは２以上の整数）回行う基板の洗浄方法であって、前記洗浄部材を移動させる駆動部を制御する制御部は、１〜（ｎ−１）回目のうちの少なくとも１回において、前記洗浄部材が前記第２位置に到達した後に、所定時間、前記基板上の第２位置に前記洗浄部材が接触したまま前記基板の洗浄を行うエッジ洗浄工程を実行するように前記駆動部を制御し、ｎ回目において、前記洗浄部材が前記基板の前記第２位置に到達した時点で、前記洗浄部材が前記基板から離間するように前記駆動部を制御する、基板洗浄方法が提供される。

本発明の別の態様によれば、回転する基板に洗浄部材が接触した状態で、前記洗浄部材を前記基板上の第１位置と、前記基板の縁近傍である第２位置との間で移動させることをｎ（ｎは２以上の整数）回行う基板の洗浄方法であって、前記洗浄部材を移動させる駆動部を制御する制御部は、１〜（ｎ−１）回目のうちの少なくとも１回において、前記洗浄部材が前記第２位置に到達した後に、所定時間、前記基板上の第２位置に前記洗浄部材が接触したまま前記基板の洗浄を行うエッジ洗浄工程を実行するように前記駆動部を制御し、ｎ回目において、前記洗浄部材が前記基板の第２位置に到達した後に、前記所定時間が経過する前に、前記洗浄部材が前記基板から離間するように前記駆動部を制御する、基板洗浄方法が提供される。

前記制御部は、１〜（ｎ−１）回目のうちの少なくとも１回において、前記洗浄部材が前記第２位置に到達したことを示す信号を受信した後、前記エッジ洗浄工程を実行するように前記駆動部を制御するのが望ましい。

前記第１位置は前記基板上の中心またはその近傍であり、前記制御部は、（ａ）前記基板上の第１位置に洗浄部材が接触し、（ｂ）前記基板に前記基板を洗浄させた状態で前記洗浄部材が前記基板上の第２位置に移動し、（ｃ）前記基板上の第２位置に達した前記洗浄部材が前記基板から離間すること、をｎ回行うよう前記駆動部を制御し、かつ、前記制御部は、１〜（ｎ−１）回目のうちの少なくとも１回における上記（ｃ）で、前記洗浄部材が前記第２位置に到達した後に、前記エッジ洗浄工程を実行するように前記駆動部を制御するのが望ましい。

前記基板の外周の一部を保持部材で保持して前記基板を回転させ、前記第２位置は、前記洗浄部材が前記保持部材と干渉しない位置であるのが望ましい。

前記洗浄部材は、前記基板と同じ方向に回転しながら前記基板に接触するのが望ましい。

本発明の別の態様によれば、基板を保持して回転させる基板保持回転部材と、洗浄部材と、前記洗浄部材を移動させる駆動部と、前記駆動部を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、回転する前記基板に前記洗浄部材が接触した状態で、前記洗浄部材を前記基板上の第１位置と、前記基板の縁近傍である第２位置との間で移動させることをｎ（ｎは２以上の整数）回行い、１〜（ｎ−１）回目のうちの少なくとも１回において、前記洗浄部材が前記第２位置に到達した後に、所定時間、前記基板上の第２位置に前記洗浄部材が接触したまま前記基板の洗浄を行うエッジ洗浄工程を実行し、ｎ回目において、前記洗浄部材が前記基板の第２位置に到達した前記洗浄部材が前記基板から離間するよう前記駆動部を制御する、基板洗浄装置が提供される。

本発明の別の態様によれば、基板を保持して回転させる基板保持回転部材と、洗浄部材と、前記洗浄部材を移動させる駆動部と、前記駆動部を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、回転する前記基板に前記洗浄部材が接触した状態で、前記洗浄部材を前記基板上の第１位置と、前記基板の縁近傍である第２位置との間で移動させることをｎ（ｎは２以上の整数）回行い、１〜（ｎ−１）回目のうちの少なくとも１回において、前記洗浄部材が前記第２位置に到達した後に、所定時間、前記基板上の第２位置に前記洗浄部材が接触したまま前記基板の洗浄を行うエッジ洗浄工程を実行し、ｎ回目において、前記洗浄部材が前記基板の第２位置に到達した後に、前記所定時間が経過する前に、前記洗浄部材が前記基板から離間するよう前記駆動部を制御する、基板洗浄装置が提供される。

基板のエッジ近傍の洗浄力が向上する。

一実施形態に係る基板処理装置の概略上面図。 基板洗浄装置４の概略構成を示す斜視図。 洗浄部材６１が基板Ｗの縁近傍に接触している状態を模式的に示す図。 本実施形態に係る基板洗浄の手順を示すフローチャート。 エッジストップ処理を行わない比較例に係る基板洗浄を行う際の洗浄部材６１の動きを示すタイムチャート。 図５Ａに示す基板洗浄の結果を模式的に示す図。 最終回の洗浄工程においてエッジストップ処理を行う比較例に係る基板洗浄を行う際の洗浄部材６１の動きを示すタイムチャート。 図６Ａに示す基板洗浄の結果を模式的に示す図。 最終回以外の洗浄工程においてエッジストップ処理を行う本実施形態に係る基板洗浄を行う際の洗浄部材６１の動きを示すタイムチャート。 図７Ａに示す基板洗浄の結果を模式的に示す図。 別の基板洗浄装置４Ａの概略構成を示す斜視図。 また別の基板洗浄装置４Ｃの概略構成を示す正面図。 また別の基板洗浄装置４Ｃの概略構成を示す側面図。 また別の基板洗浄装置４Ｆの概略構成を示す上面図。 また別の基板洗浄装置４Ｆの概略構成を示す側面図。 また別の基板洗浄装置４Ｇの概略構成を示す側面図。

以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。

図１は、一実施形態に係る基板処理装置の概略上面図である。本基板処理装置は、直径３００ｍｍあるいは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）などのイメージセンサ、ＭＲＡＭ（Magnetoresistive Random Access Memory）における磁性膜の製造工程において、種々の基板を処理するものである。また、基板の形状は円形に限られず、矩形形状（角形状）や、多角形形状のものであってもよい。

基板処理装置は、略矩形状のハウジング１と、多数の基板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２と、１または複数（図１に示す態様では４つ）の基板研磨装置３と、１または複数（図１に示す態様では２つ）の基板洗浄装置４と、基板乾燥装置５と、搬送機構６ａ〜６ｄと、制御部７とを備えている。

ロードポート２は、ハウジング１に隣接して配置されている。ロードポート２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。基板としては、例えば半導体ウエハ等を挙げることができる。

基板を研磨する基板研磨装置３、研磨後の基板を洗浄する基板洗浄装置４、洗浄後の基板を乾燥させる基板乾燥装置５が、ハウジング１内に収容されている。基板研磨装置３は、基板処理装置の長手方向に沿って配列され、基板洗浄装置４および基板乾燥装置５も基板処理装置の長手方向に沿って配列されている。

また、基板洗浄装置４および基板乾燥装置５は、それぞれ、図示しない略矩形状の筐体であって、シャッター機構により開閉自在とされ筐体部に設けられた開閉部から被処理対象の基板を出し入れするように構成されていてもよい。あるいは、変形実施例としては、基板洗浄装置４および基板乾燥装置５を一体化し、基板洗浄処理と基板乾燥処理とを連続的に１つのユニット内で行うようにしてもよい。

ロードポート２、ロードポート２側に位置する基板研磨装置３および基板乾燥装置５に囲まれた領域には、搬送機構６ａが配置されている。また、基板研磨装置３ならびに基板洗浄装置４および基板乾燥装置５と平行に、搬送機構６ｂが配置されている。搬送機構６ａは、研磨前の基板をロードポート２から受け取って搬送機構６ｂに受け渡したり、基板乾燥装置５から取り出された乾燥後の基板を搬送機構６ｂから受け取ったりする。

２つの基板洗浄装置４間に、これら基板洗浄装置４間で基板の受け渡しを行う搬送機構６ｃが配置され、基板洗浄装置４と基板乾燥装置５との間に、これら基板洗浄装置４と基板乾燥装置５間で基板の受け渡しを行う搬送機構６ｃが配置されている。

さらに、ハウジング１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７が配置されている。本実施形態では、ハウジング１の内部に制御部７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１の外部に制御部７が配置されてもよい。例えば、この制御部７により、後述する実施形態のように、基板の保持及び回転を行う基板保持回転機構４１の動作や、基板に向かって超音波洗浄液を噴射するノズルの吐出開始及び終了タイミング、あるいは、ノズルの上下動および垂直面水平面内での旋回動を制御するように構成することもできる。なお、制御部は、所定のプログラムを格納したメモリと、メモリのプログラムを実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と、ＣＰＵがプログラムを実行することで実現される制御モジュールとを有してもよい。制御モジュールは、また、制御部は、基板処理装置及びその他の関連装置を統括制御する図示しない上位コントローラと通信可能に構成され、上位コントローラが有するデータベースとの間でデータのやり取りをすることができる。ここで、メモリを構成する記憶媒体は、各種の設定データや処理プログラム等の各種のプログラムを格納している。記憶媒体としては、コンピュータで読み取り可能なＲＯＭやＲＡＭなどのメモリや、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭやフレキシブルディスクなどのディスク状記憶媒体などの公知のものが使用され得る。

図２は、基板洗浄装置４の概略構成を示す斜視図である。基板洗浄装置４は、基板保持回転機構４１と、洗浄機構４２と、１または複数のノズル４３とを備えている。

基板保持回転機構４１は、半導体ウエハなどの基板Ｗを水平に保持し、回転させる。より具体的には、基板保持回転機構４１は、基板Ｗの外周端部（エッジ部分）を保持するためのチャック５１が装着された複数本（図２では４本）のアーム５２、アーム５２が一体的に取り付けられる基台５３、基台５３を回転させる回転軸５４などから構成される。回転軸５４は基板Ｗの面に対して垂直（すなわち鉛直）に延びており、回転軸５４の回転により基板Ｗを水平面内で回転させる。

洗浄機構４２は、洗浄部材６１、回転軸６２、揺動アーム６３および揺動軸６４などから構成される。

洗浄部材６１は、例えばＰＶＡ製のペンシル型洗浄具であり、その下面が洗浄面であり、上面は回転軸６２の下端に固定される。

回転軸６２は基板Ｗの面に対して垂直（すなわち鉛直）に延びており、回転軸６２の回転により洗浄部材６１を水平面内で回転させる。

揺動アーム６３は水平方向に延びており、一端側に回転軸６２の上端が接続され、他端側に揺動軸６４が接続される。揺動軸６４には、図示しないモータが取り付けられている。

揺動軸６４は基板Ｗの面に対して垂直（すなわち鉛直）に延びており、昇降可能である。揺動軸６４が下降することで洗浄部材６１の下面が基板Ｗの表面に接触し、揺動軸６４が上昇することで洗浄部材６１の下面が基板Ｗの表面から離間する。また、揺動軸６４の回転により揺動アーム６３を水平面内で揺動させる。

なお、洗浄機構４２は、洗浄部材６１を揺動させる手段と、洗浄部材６１の基板Ｗとの接触／非接触を切り替える手段（以下、これら洗浄部材６１を移動させる手段を「駆動部４５」と総称する）とを有していればよく、具体的な構成は図示の揺動軸６４に限られない。また、これらの手段は、例えば所定のレシピに基づいて制御装置４６が制御するようにしてもよい。本実施形態では、揺動軸６４に取り付けられたモータを回転させるモータドライバから揺動アーム６３の回転角度を示す信号を受信することで、制御装置４６は洗浄部材６１の位置を把握する。また、制御装置４６はモータの回転角度を制御する。

このような構成の基板洗浄装置４は以下のように動作する。基板保持回転機構４１のチャック５１に保持され、回転軸５４によって回転されている基板Ｗ上に、ノズル４３から洗浄液（純水や薬液）が供給される。同時に、回転軸６２が洗浄部材６１を回転させるとともに、揺動軸６４が洗浄部材６１の下面を基板Ｗの表面に接触させた状態で洗浄部材６１を揺動させる。これにより基板Ｗが洗浄される。

洗浄部材６１の移動の詳細は以下のとおりである。
（１）洗浄部材６１が基板Ｗから離間した状態で揺動軸６４が回転し、洗浄部材６１が基板の中心の上方に移動する。
（２）揺動軸６４が下降し、基板Ｗ上の中心に洗浄部材６１の下面が接触する。
（３）揺動軸６４が回転し、基板Ｗに洗浄部材６１の下面が接触した状態で、洗浄部材６１が基板Ｗ上の中心から縁（エッジ）に向かって移動する。
（４）洗浄部材６１が縁近傍の所定位置まで達すると、揺動軸６４が上昇し、洗浄部材６１の下面は基板Ｗから離間する。
以上の（１）〜（４）の洗浄を複数回繰り返す。

ここで、上記（４）において、基板Ｗの縁近傍までは洗浄部材６１を移動させることができるが、基板Ｗを抜けてその側方まで移動させる（オーバーハング）ことは難しい。基板Ｗの外周端部を保持するチャック５１に洗浄部材６１が衝突してしまうためである。

なお、洗浄工程の最終回における上記（４）において、洗浄部材６１が縁近傍の所定位置まで達した時点で洗浄部材６１の移動（すなわち揺動軸６４の回転）を止め、一定時間、洗浄部材６１が基板Ｗの縁近傍に接触した状態を保った後に、洗浄部材６１を基板Ｗから離間させることも考えられる。これは、円周方向に広がる基板Ｗの縁近傍の領域の単位面積当たりの洗浄時間を十分に確保するためである。

図３は、洗浄部材６１が基板Ｗの縁近傍に接触している状態を模式的に示す図である。この状態を一定時間保つことで、洗浄部材６１が接触している部分は洗浄される。しかし、以下の理由により、図の点線部分は却って汚染されることとなる。

図示のように、基板Ｗと洗浄部材６１は同じ方向（図３では時計回り）に回転している。基板Ｗの最外周において、基板Ｗの回転方向と洗浄部材６１の回転方向とを一致させ、洗浄後の汚染された洗浄液を基板Ｗの外側に排出するためである（矢印Ｆ）。しかし、この場合、基板Ｗの内側（点Ａ付近）では、基板Ｗと洗浄部材６１とが逆方向に回転することとなり、この位置に洗浄後の汚染された洗浄液が集まる。洗浄部材６１の揺動を止めて接触させ続けることにより、結果として点線部分が逆汚染されることとなる。このような逆汚染の問題は、基板Ｗに形成されるデバイスの微小化に伴って特に顕著になる。現象として詳細に解明できてはいないが、点線部分に微小なパーティクルが残る現象は、洗浄部材６１に付着していたパーティクルが洗浄液の流れに乗って点線部分に集まり、基板に再付着しているものと考えられる。

そこで、本実施形態では以下のように、最終回以外の上記（４）において、洗浄部材６１が縁近傍まで達した時点で洗浄部材６１の移動（すなわち揺動軸６４の回転）を止め、一定時間、洗浄部材６１が基板Ｗの縁近傍に接触した状態を保った後に、洗浄部材６１を基板Ｗから離間させる。そして、最終回の上記（４）では、洗浄部材６１が縁近傍に達した時点で基板Ｗから離間させる。これにより、最終回より前の洗浄工程で図３に示す点線部分の汚染が生じたとしても、最終回の洗浄で洗浄されることとなる。

図４は、本実施形態に係る基板洗浄の手順を示すフローチャートである。以下では、洗浄工程を３回行うものとする。また、基板Ｗは基板保持回転機構４１によって保持され、回転されている。さらに、ノズル４３から洗浄液が基板Ｗ上に供給されているものとする。

まず、揺動軸６４が上昇した状態で揺動軸６４が回転することにより、洗浄部材６１を基板Ｗの中心の上方に移動させる（ステップＳ１）。具体的には、制御装置４６は、揺動軸６４に取り付けられたモータドライバからの揺動アーム６３の回転角度を示す信号を監視しておき、洗浄部材６１が基板Ｗの中心に到達したことを示した時点で、モータによる揺動軸６４の回転を停止するよう制御する。

次いで、揺動軸６４が下降し、洗浄部材６１の下面を基板Ｗ上の中心に接触させる（ステップＳ２）。そして、洗浄部材６１が基板Ｗに接触したまま揺動軸６４が回転し、洗浄部材６１を基板Ｗの縁近傍の所定位置まで移動させる（ステップＳ３）。具体的には、制御装置４６は、揺動軸６４に取り付けられたモータドライバからの揺動アーム６３の回転角度を示す信号を監視しておき、洗浄部材６１が上記所定位置に達したことを示した時点で、モータによる揺動軸６４の回転を停止するよう制御する。この位置は、回転するチャック５１と衝突（干渉）しない位置である。

１回目の洗浄工程においては（ステップＳ４のＮＯ）、洗浄部材６１が所定位置（図３参照）に達した時点で揺動軸６４の回転が停止するが、回転軸５４は回転を続ける。これにより、洗浄部材６１は基板Ｗ上で停止するが、回転は続ける。そして、回転する洗浄部材６１の下面を一定時間基板Ｗに接触させ続ける（ステップＳ５）。なお、以下ではステップＳ５に示す処理をエッジストップ処理と呼ぶことがある。また、制御装置４６は何回目の洗浄工程であるかをカウントしている。なお、ステップＳ５に示す工程をエッジ洗浄工程と呼ぶこともできる。すなわち、制御装置４６はステップＳ５において、洗浄部材６１が所定位置に停止した状態で洗浄部材６１が基板Ｗに接触したまま基板Ｗの洗浄を行うエッジ洗浄工程を実行するように駆動部４５を制御する。

一定時間が経過した後、揺動軸６４が上昇し、洗浄部材６１を基板Ｗから離間させる（ステップＳ６）。そして、揺動軸６４が回転することにより、洗浄部材６１を基板Ｗの中心の上方に移動させる（ステップＳ１）。続いて、ステップＳ２，Ｓ３を行う。２回目の洗浄工程においても（ステップＳ４のＮＯ）、ステップＳ５，Ｓ６に進み、ステップＳ１に戻る。

３回目の洗浄工程では（ステップＳ４のＹＥＳ）、洗浄部材６１が所定位置に達した時点で揺動軸６４が停止するのみならず、揺動軸６４が上昇し、洗浄部材６１を基板Ｗから離間させる（ステップＳ７）。以上で、洗浄処理を終了とする。なお、以上説明した洗浄工程の一部または全部をオペレータが制御（具体的には、揺動軸６４の上下動や回転など）してもよいし、所定のプログラムで動作する制御部が制御してもよい。

続いて、洗浄部材６１の動きに着目して説明する。

図５Ａは、エッジストップ処理を行わない比較例に係る基板洗浄を行う際の洗浄部材６１の動きを示すタイムチャートである。上段のタイムチャートは基板Ｗを基準とする洗浄部材６１の位置を示している。この位置は揺動軸６４の回転角度によって制御される。中断のタイムチャートは基板Ｗに対する洗浄部材６１の押圧力を示している。説明を簡略化するために、同図では、洗浄部材６１が基板Ｗに接触しているか否かの２値で押圧力を表している。この押圧力（接触／非接触）は揺動軸６４の上下動によって制御される。下段のタイムチャートは基板Ｗの面内方向における洗浄部材６１の移動速度を示しており、基板Ｗの中心から縁に向かう方向を正としている。この移動速度は揺動軸６４の回転速度によって制御される。

基板保持回転機構４１のチャック５１に基板Ｗが保持されると、洗浄部材６１は基板Ｗと接触することなく基板Ｗの中心に向かって移動し、洗浄部材６１は基板Ｗの中心の上方で停止する（時刻ｔ０〜ｔ１）。そして、時刻ｔ２において洗浄部材６１が下降して基板Ｗに接触する。その後、時刻ｔ３で洗浄部材６１は基板Ｗの縁に向かって移動を開始する。なお、下段のタイムチャートの時刻ｔ０〜ｔ１において、洗浄部材６１の移動速度は一定にしているが、基板Ｗの中心付近では速度が速く、縁に向かって遅くなるようにしてもよい。他の時間における洗浄部材６１の移動速度についても同様である。

時刻ｔ４で洗浄部材６１が基板Ｗの縁近傍の所定位置に達すると、その時点で洗浄部材６１は移動を停止し、かつ、上昇して基板Ｗに対して非接触となる。その後の時刻ｔ５で、洗浄部材６１は基板Ｗと接触することなく基板Ｗの中心に向かって移動を開始し、洗浄部材６１は基板Ｗの中心の上方で停止する（時刻ｔ５〜ｔ６）。以降、同様の洗浄工程を３回行う（時刻ｔ６〜ｔ１４）。

時刻ｔ１４において、洗浄部材６１が基板の縁近傍まで達した時点で最終回である３回目の洗浄工程が終了とし、洗浄部材６１は移動を停止し、かつ、上昇して基板Ｗに対して非接触となる。その後、時刻ｔ１５において洗浄部材６１は基板Ｗの外側に向かって移動する。

図５Ｂは、図５Ａに示す基板洗浄の結果を模式的に示す図である。黒丸で基板Ｗに残存する（除去さるべき）パーティクルなどを示している。上述したように、オーバーハングができないことから、基板Ｗの外周部分は洗浄が不十分となる。

図６Ａは、最終回の洗浄工程においてエッジストップ処理を行う比較例に係る基板洗浄を行う際の洗浄部材６１の動きを示すタイムチャートであり、図５Ａと対応している。時刻ｔ０〜ｔ１４までは図５Ａと同じである。

時刻ｔ１４で基板Ｗの縁近傍の所定位置に達すると、エッジストップ処理を行う。すなわち、基板Ｗの縁近傍の所定位置に達した時点で揺動軸６４は回転を停止するが、揺動軸６４は上昇せず、一定時間（時刻ｔ１４〜ｔ２１）、洗浄部材６１は基板Ｗと接触したままとなる。この一定時間は基板Ｗを十分に洗浄するために要する時間であり、例えば１０秒とする。

一定時間が経過した時刻ｔ２１において、最終回であってエッジストップ処理を含む３回目の洗浄工程が終了とし、洗浄部材６１は上昇して基板Ｗに対して非接触となる。その後、時刻ｔ２２において洗浄部材６１は基板Ｗの外側に向かって移動する。

図６Ｂは、図６Ａに示す基板洗浄の結果を模式的に示す図である。図５Ｂと比較すると、エッジストップ処理を行うことで、基板Ｗの外周部分は洗浄される。しかし、図３を用いて説明したように、基板Ｗの最外周から洗浄部材６１の直径に相当する内側部分は逆汚染されてしまう。

図７Ａは、最終回以外の洗浄工程においてエッジストップ処理を行う本実施形態に係る基板洗浄を行う際の洗浄部材６１の動きを示すタイムチャートであり、図６Ａと対応している。時刻ｔ０〜ｔ４までは図６Ａと同じである。

時刻ｔ４で基板Ｗの縁近傍の所定位置に達すると、エッジストップ処理を行う。すなわち、基板Ｗの縁近傍の所定位置に達した時点で揺動軸６４は回転を停止する（これにより洗浄部材６１の揺動は停止する）が、揺動軸６４は上昇せず、一定時間（時刻ｔ４〜ｔ３１）、洗浄部材６１は基板Ｗと接触したままとなる。この一定時間は基板Ｗを十分に洗浄するために要する時間であり、例えば５秒とする。

図６Ａに示す比較例では最終回の洗浄工程のみエッジストップ処理を行うものであった。それに対し、本実施形態では、１回目および２回目の洗浄工程でエッジストップ処理を行う。そのため、洗浄部材６１を基板Ｗに接触したままとする１回当たりの時間を短くできる。

一定時間が経過した時刻ｔ３１において、洗浄部材６１は上昇して基板Ｗに対して非接触となる。その後、その後、時刻ｔ３２において洗浄部材６１は基板Ｗの中心に向かって移動する。以降、エッジストップ処理を含む同様の洗浄工程をもう１度行う（時刻ｔ３３〜ｔ３８）。

最終回である３回目の洗浄工程では、エッジストップ処理を行わない。すなわち、時刻ｔ４２で洗浄部材６１が基板Ｗの縁近傍の所定位置に達すると、その時点で洗浄部材６１は移動を停止し、かつ、上昇して基板Ｗに対して非接触となる。言い換えると、時刻ｔ４２で、揺動軸６４は回転を停止するとともに、上昇する。その後、時刻ｔ４３において洗浄部材６１は基板Ｗの外側に向かって移動する。

図７Ｂは、図７Ａに示す基板洗浄の結果を模式的に示す図である。１回目および２回目のエッジストップ処理により、基板Ｗの外周部分は洗浄される。このエッジストップ処理によって図６Ｂに示すような逆汚染が生じることもある。しかし、本実施形態に係る基板洗浄では最終回の洗浄工程でエッジストップ処理を行わないため、図６Ｂとは異なり、基板Ｗの最外周から洗浄部材６１の直径に相当する内側部分の逆汚染も解消される。

なお、制御装置４６は、洗浄部材６１が基板Ｗの縁近傍の所定位置に到達したことを示す信号を受信し、その後エッジストップ処理を行う。つまり、揺動アーム６３の揺動を停止し、所定時間、洗浄部材６１の基板Ｗへの接触を継続させる。上述した例では、洗浄部材６１が基板Ｗの縁近傍の所定位置に到達したことを示す信号は、揺動軸６４を回転させるモータドライバから制御装置６４に送信される揺動アーム６３の角度に関する信号である。その他、洗浄部材６１が基板Ｗの縁近傍の所定位置に到達したことを検知するセンサを基板洗浄装置４に設けて、センサからの信号を制御装置４６が受信するようにしてもよい。より具体的には、基板Ｗの縁近傍の所定位置の上方にレーザーを配置して基板Ｗにレーザー光を照射し、基板Ｗからの反射光をセンサでセンシングすることとし、反射光がセンシングされるまでの時間に応じて基板Ｗが縁近傍の所定位置の上方にあることを検出してもよい。

エッジストップ処理を行わない場合は、制御装置４６は、洗浄部材６１が基板Ｗの縁近傍の所定位置に到達したことを示す信号を受信した後、洗浄部材６１を基板から離間させる。

なお、洗浄部材６１の揺動速度と、洗浄部材６１が基板Ｗの中心で基板Ｗ上に下降して洗浄を開始してから基板Ｗの縁近傍に移動するまでの移動時間を設定しておくことも考えられる。この場合、制御装置４６は、洗浄部材６１が基板Ｗの縁近傍の所定位置に到達したことを示す信号を受信することなく、移動時間が経過したらエッジストップ処理を行うようにしてもよい。

なお、以上説明した本実施形態に係る洗浄手法は、１回目および２回目の洗浄工程でエッジストップ処理を行う例を示したが、１回目および２回目の少なくとも一方でエッジストップ処理を行ってもよい。また、エッジストップ処理を行わない最終回の洗浄工程（図５のステップＳ７）では、厳密に洗浄部材６１が所定位置に達した時点で揺動軸６４が上昇しなくてもよく、少なくともエッジストップ処理における一定時間が経過する前に洗浄部材６１を基板Ｗから離間させればよい。

また、上述した説明では、洗浄部材６１を基板Ｗ上の中心に接触させ、基板Ｗの中心から縁に向かって洗浄部材６１を一方向に移動させて洗浄を行う（すなわち、縁に達する都度、洗浄部材６１を基板Ｗから離間させる）例を示した。しかし、必ずしも初め（ステップＳ１）に基板Ｗの中心に接触させる必要はなく、基板Ｗの中心から多少ずれた位置でもよいし、反対側の縁近傍の位置であってもよい。

さらに、洗浄部材６１を基板Ｗに接触させたままの状態で、基板Ｗの任意の位置（例えば、中心や反対側の縁近傍の位置）と、縁近傍の位置との間で洗浄部材６１を複数回往復移動させてもよい。この場合でも、最終回の洗浄工程以外の往復移動において、基板Ｗ上の縁近傍で洗浄部材６１を一定時間停止させて反対側へ折り返し、最終回の洗浄工程の往復移動では、基板Ｗ上の縁で洗浄部材６１を一定時間停止させることなく反対側へ折り返すようにすればよい。

このように、本実施形態では、最終回以外の洗浄工程でエッジストップ処理を行うため、基板Ｗのエッジ近傍も十分に洗浄できる。そして、最終回の洗浄工程ではエッジストップ処理を行わないため、エッジストップ処理に起因する逆汚染の影響も軽減できる。

以上説明した洗浄手法は、図２に示す基板洗浄装置４以外にも適用可能である。以下、図２の基板洗浄装置４の変形例をいくつか説明する（図２と共通する説明は適宜省略する）。

図８は、別の基板洗浄装置４Ａの概略構成を示す斜視図である。図２との違いとして、図８の基板洗浄装置４Ａは、基板保持回転機構として、基板Ｗの周縁部を支持して水平面内で回転させるスピンドル５５を有する。より具体的には、スピンドル５５の上部に設けたコマ５５ａの外周側面に形成した把持溝内に基板Ｗの周縁部を位置させて内方に押し付け、少なくとも１つのコマ５５ａを回転（自転）させることにより基板Ｗが回転する。ここで、「コマ」は基板を把持するための「把持部」と言い換えられる。また、「スピンドル」は「ローラー」と言い換えることもできる。

基板洗浄装置４、基板洗浄装置４Ａにおいては、洗浄部材６１を揺動軸６４を中心に円弧状に移動させる例を示したが、洗浄部材６１を直線状に移動させてもよい。

図９Ａおよび図９Ｂは、また別の基板洗浄装置４Ｃの概略構成を示す正面図および側面図である。この基板洗浄装置４Ｃは基板Ｗを鉛直方向に保持して回転させるものである。

基板洗浄装置４Ｃは、基板保持回転機構として、基板Ｗの下側を保持して回転させる２つのスピンドル５５と、上側を保持して回転させる２つのスピンドル５５とを備えている。これらのスピンドル５５が同一鉛直面内に配置されることで、基板Ｗは鉛直方向に保持される。そして、少なくとも１つ（好ましくは下側）のスピンドル５５が回転することで、基板Ｗは鉛直面内で回転する。なお、スピンドル５５に代えて、図２と同様のチャックで基板Ｗを保持してもよい。洗浄部材６１を揺動させたり、基板Ｗとの接触／非接触を切り替えたりする揺動軸６４は、パーティクルが基板Ｗ上に落ちるのを抑制すべく、できるだけ低い位置に設けるのが望ましい。

基板洗浄装置４Ｃのさらなる変形例としては、上側のスピンドル５５と、下側のスピンドル５５とを同一鉛直面内に配置しないことで、基板Ｗが斜め方向に保持して回転させてもよい。

図１０Ａおよび図１０Ｂは、また別の基板洗浄装置４Ｆの概略構成を示す上面図および側面図である。基板洗浄装置４Ｆは、洗浄液として薬液を噴霧するためのノズル４４が、揺動アーム６３に設けられている。このように、揺動アーム６３に固定されており、揺動アーム６３の回動によって揺動するノズルをオンアーム（On Arm）ノズルという。ノズル４４は、洗浄部材６１の近傍に設けられている。具体的には、ノズル４４は、揺動アーム６３において、洗浄部材６１より先端側（基板Ｗの回転の上流側）に設けられる。

図１０Ｂに示すように、ノズル４４の噴霧方向は、洗浄部材６１に向けて若干傾けられている。そのため、ノズル４４から噴霧される洗浄液は洗浄部材６１に向かって広がる。洗浄部材６１およびノズル４４がともに揺動アーム６３に取り付けられているため、洗浄部材６１に洗浄液が追従することとなる。

図１１は、また別の基板洗浄装置４Ｇの概略構成を示す側面図である。図示のように、基板Ｗの下面を洗浄する洗浄機構４２’を設けてもよい。洗浄機構４２’は洗浄機構４２と同じ構成とすることができ、その洗浄部材６１’は基板Ｗの下面に接触してこれを洗浄する。基板Ｗの上面を洗浄する洗浄部材６１によって力が加わる箇所と、基板Ｗの下面を洗浄する洗浄部材６１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してもよい。。このようにすることで、基板Ｗの上面側から加わる力と下面側から加わる力を点対称とすることができ、バランスよく相殺することを期待できる。あるいは平面図において同じ箇所となるように制御してもよい。

その他、洗浄部材６１として、ハードパッドやソフトパッドといったより物理力の強い接触洗浄を行うバフ洗浄にも本発明を適用可能である。バフ洗浄では、基板Ｗの下面を真空吸着によって保持し、回転させる。

チャックで基板を保持する以外の手法で基板を保持・回転させる場合、洗浄部材６１のオーバーハングも可能である。洗浄部材６１が揺動の外周端において、洗浄部材６１の洗浄面の一部が基板Ｗの外周よりも外側にはみ出した状態になる、すなわちオーバーハング状態での洗浄を行う場合においても、洗浄部材６１の揺動端の位置において、洗浄部材６１を停止させて洗浄を行うエッジストップ処理は有効である。本実施形態で説明したように、最終回以外の洗浄工程でエッジストップ処理を行うことで、洗浄力を低下させることなく洗浄部材６１の移動距離を狭くすることができ、洗浄時間の短縮を図れる。そのため、様々な基板洗浄装置にとって本実施形態で説明した基板洗浄は有用である。洗浄部材がオーバーハングした状態で揺動を停止するために制御装置が受信する信号は、洗浄機構４２が有する洗浄部材の圧力センサ（図示せず）からの信号であってもよい。
また、各基板洗浄装置の構成を適宜組み合わせてもよい。

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。

４，４Ａ，４Ｂ 基板洗浄装置
４１，４１’ 基板保持回転機構
４２，４２’ 洗浄機構
４３，４４ ノズル
４５ 駆動部
４６ 制御装置
５１ チャック
５２ アーム
５３ 基台
５４ 回転軸
５５ スピンドル
５５ａ コマ
６１，６１’ 洗浄部材
６２ 回転軸
６３ 揺動アーム
６３’ アーム
６４ 揺動軸
６５ 移動機構

Claims (8)

1. 回転する基板に洗浄部材が接触した状態で、前記洗浄部材を前記基板上の第１位置と、前記基板の縁近傍である第２位置との間で移動させることをｎ（ｎは２以上の整数）回行う基板の洗浄方法であって、
   前記洗浄部材を移動させる駆動部を制御する制御部は、
   １〜（ｎ−１）回目のうちの少なくとも１回において、前記洗浄部材が前記第２位置に到達した後に、所定時間、前記基板上の第２位置に前記洗浄部材が接触したまま前記基板の洗浄を行うエッジ洗浄工程を実行するように前記駆動部を制御し、
   ｎ回目において、前記洗浄部材が前記基板の前記第２位置に到達した時点で、前記洗浄部材が前記基板から離間するように前記駆動部を制御する、基板洗浄方法。
2. 回転する基板に洗浄部材が接触した状態で、前記洗浄部材を前記基板上の第１位置と、前記基板の縁近傍である第２位置との間で移動させることをｎ（ｎは２以上の整数）回行う基板の洗浄方法であって、
   前記洗浄部材を移動させる駆動部を制御する制御部は、
   １〜（ｎ−１）回目のうちの少なくとも１回において、前記洗浄部材が前記第２位置に到達した後に、所定時間、前記基板上の第２位置に前記洗浄部材が接触したまま前記基板の洗浄を行うエッジ洗浄工程を実行するように前記駆動部を制御し、
   ｎ回目において、前記洗浄部材が前記基板の第２位置に到達した後に、前記所定時間が経過する前に、前記洗浄部材が前記基板から離間するように前記駆動部を制御する、基板洗浄方法。
3. 前記制御部は、１〜（ｎ−１）回目のうちの少なくとも１回において、前記洗浄部材が前記第２位置に到達したことを示す信号を受信した後、前記エッジ洗浄工程を実行するように前記駆動部を制御する、請求項１または２に記載の基板洗浄方法。
4. 前記第１位置は前記基板上の中心またはその近傍であり、
   前記制御部は、
   （ａ）前記基板上の第１位置に洗浄部材が接触し、
   （ｂ）前記基板に前記基板を洗浄させた状態で前記洗浄部材が前記基板上の第２位置に移動し、
   （ｃ）前記基板上の第２位置に達した前記洗浄部材が前記基板から離間すること、をｎ回行うよう前記駆動部を制御し、かつ、
   前記制御部は、
   １〜（ｎ−１）回目のうちの少なくとも１回における上記（ｃ）で、前記洗浄部材が前記第２位置に到達した後に、前記エッジ洗浄工程を実行するように前記駆動部を制御する、請求項１乃至３のいずれかに記載の基板洗浄方法。
5. 前記基板の外周の一部を保持部材で保持して前記基板を回転させ、
   前記第２位置は、前記洗浄部材が前記保持部材と干渉しない位置である、請求項１乃至４のいずれかに記載の基板洗浄方法。
6. 前記洗浄部材は、前記基板と同じ方向に回転しながら前記基板に接触する、請求項１乃至５のいずれかに記載の基板洗浄方法。
7. 基板を保持して回転させる基板保持回転部材と、
   洗浄部材と、
   前記洗浄部材を移動させる駆動部と、
   前記駆動部を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   回転する前記基板に前記洗浄部材が接触した状態で、前記洗浄部材を前記基板上の第１位置と、前記基板の縁近傍である第２位置との間で移動させることをｎ（ｎは２以上の整数）回行い、
   １〜（ｎ−１）回目のうちの少なくとも１回において、前記洗浄部材が前記第２位置に到達した後に、所定時間、前記基板上の第２位置に前記洗浄部材が接触したまま前記基板の洗浄を行うエッジ洗浄工程を実行し、
   ｎ回目において、前記洗浄部材が前記基板の第２位置に到達した時点で、前記洗浄部材が前記基板から離間するよう前記駆動部を制御する、基板洗浄装置。
8. 基板を保持して回転させる基板保持回転部材と、
   洗浄部材と、
   前記洗浄部材を移動させる駆動部と、
   前記駆動部を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   回転する前記基板に前記洗浄部材が接触した状態で、前記洗浄部材を前記基板上の第１位置と、前記基板の縁近傍である第２位置との間で移動させることをｎ（ｎは２以上の整数）回行い、
   １〜（ｎ−１）回目のうちの少なくとも１回において、前記洗浄部材が前記第２位置に到達した後に、所定時間、前記基板上の第２位置に前記洗浄部材が接触したまま前記基板の洗浄を行うエッジ洗浄工程を実行し、
   ｎ回目において、前記洗浄部材が前記基板の第２位置に到達した後に、前記所定時間が経過する前に、前記洗浄部材が前記基板から離間するよう前記駆動部を制御する、基板洗浄装置。