JP3974340B2 - 基板洗浄方法および基板洗浄装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基板、ＰＤＰ（プラズマ・ディスプレイ・パネル）基板、あるいは、磁気ディスク用のガラス基板やセラミック基板などのような各種の基板に洗浄処理を施すための基板洗浄方法および基板洗浄装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の製造工程には、半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という。）の表面に成膜やエッチングなどの処理を繰り返し施して微細パターンを形成していく工程が含まれる。微細加工のためにはウエハ表面、特に半導体素子（デバイス）形成のための薄膜が形成されるデバイス領域が含まれるウエハの一方面（薄膜形成面）を清浄に保つ必要があるから、必要に応じてウエハの洗浄処理が行われる。たとえば、ウエハの薄膜形成面上に形成された薄膜を研磨剤を用いて化学的及び物理的に研磨処理（以下、ＣＭＰ処理という）した後には、研磨剤（スラリー）がウエハ両面に残留しているから、このスラリーを除去する必要がある。
【０００３】
上述のような従来のウエハの洗浄を行うウエハ洗浄装置は、たとえば、ウエハを回転させながらその両面に洗浄液を供給しつつウエハの両面をブラシでスクラブ洗浄する両面洗浄装置と、ウエハを回転させながらその両面に洗浄液を供給しつつウエハの薄膜形成面をスクラブ洗浄および超音波洗浄する片面洗浄装置と、ウエハを回転させながらその両面に純水を供給して水洗し、次いで純水の供給を停止させてウエハを高速回転させることでウエハ表面の水分を振り切り乾燥させる水洗・乾燥装置とからなっている。
【０００４】
ここで特に、上述の片面洗浄装置には、主にウエハ表面に固着したパーティクルを除去するために、ウエハの表面をスポンジブラシによってスクラブ洗浄するブラシ洗浄機構と、主にウエハ表面に残留する微細なパーティクルを除去するために、ウエハの表面に向けて超音波が付与された洗浄液を供給する超音波洗浄機構とが備えられ、これらの機構によって、ウエハ表面に付着しているゴミやスラリーなどの微細なパーティクルを除去できるようになっている。
【０００５】
そして、上記超音波洗浄機構は、超音波発振器からのパルスを受けて超音波振動する振動板からの一定の出力エネルギーによって、洗浄液に一定の超音波振動を付与し、この超音波振動が付与された洗浄液をウエハ表面に向けて吐出する超音波ノズルを備えており、この洗浄液の持つ超音波振動によって、微細なパーティクルがウエハ表面から離脱されて除去できるようになっている。なお、上記「出力エネルギー」とは、超音波振動の振幅にほぼ比例して出力される仕事量のことで、たとえば、「出力何Ｗ（ワット）」というように表されるものであり、単に「出力」ともいう。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のウエハ洗浄装置においては、ウエハの外周端部の特にウエハ端面に上述のスラリー等の不要物が付着したままで良好に除去されないという問題があった。すなわち、ウエハの両面、正確には、ウエハの両面のうちの外周端部を除くウエハの中央領域においては、上述のウエハ洗浄装置において良好に不要物が除去されるものの、ウエハの外周端部、特にそのうちのウエハ端面部においては不要物が付着したままとなってしまうという問題があった。
【０００７】
なぜなら、上述のブラシによる洗浄では、ブラシがウエハの外周端部の特にウエハ端面にブラシが回り込めず、ウエハの外周端部を十分に洗浄できないからである。また、超音波洗浄機構による洗浄では、中央領域内のデバイスの損傷を防ぐために、超音波ノズルでの出力をそれ以上あげることができず、洗浄能力に限界があるため、ウエハの外周端部を十分に洗浄できないからである。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、上述の技術的課題を解決し、基板の中央領域内のデバイスの損傷を防ぐとともに、基板の外周端部、特に基板端面に付着する不要物を良好に除去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にある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述の技術的課題を解決するための、請求項１に係る発明は、基板の中心を通り基板に垂直な回転軸を中心として回転する基板に向けて、超音波振動が付与された洗浄液をノズルから供給して基板を洗浄する基板洗浄方法において、上記ノズルを基板の中央領域と外周端部との間で移動させるノズル移動工程と、基板の中央領域であるデバイス領域に向けて上記超音波振動が付与された洗浄液を上記ノズルから供給し、基板のデバイス領域を洗浄する中央洗浄工程と、基板の外周端部の領域であり上記デバイス領域の外側の領域である非デバイス領域に向けて上記超音波振動が付与された洗浄液を上記ノズルから供給し、基板の非デバイス領域を洗浄する端部洗浄工程と、を備え、上記中央洗浄工程でのデバイス領域に対する洗浄力よりも上記端部洗浄工程での非デバイス領域に対する洗浄力の方が高くなるように、洗浄力に関する少なくとも１つのパラメータが上記中央洗浄工程と上記端部洗浄工程とで互いに異なっており、上記ノズル移動工程による上記ノズルの移動に伴って洗浄液の供給位置が上記デバイス領域および上記非デバイス領域の間で移動するときに、上記洗浄力に関する少なくとも１つのパラメータが上記デバイス領域と上記非デバイス領域との境界で切り替えられ、上記洗浄力に関する少なくとも１つのパラメータが、上記デバイス領域内および上記非デバイス領域内のそれぞれにおいて一定とされることを特徴とする基板洗浄方法である。
【００１０】
この請求項１に係る発明の基板洗浄方法によると、洗浄力に関する少なくとも１つのパラメータを基板のデバイス領域と非デバイス領域とで変化させ、基板の中央領域に対する洗浄力よりも基板の外周端部に対する洗浄力が高くなるように基板が洗浄される。言い換えれば、基板のデバイス領域に対しては比較的低い洗浄力で洗浄し、基板の非デバイス領域に対しては比較的高い洗浄力で洗浄する。より具体的には、基板のデバイス領域に対してはデバイス領域内のデバイスを損傷しない程度の低い洗浄力で洗浄し、基板の非デバイス領域に対しては外周端部に付着する不要物を十分に除去できるくらいの高い洗浄力で洗浄する。したがって、基板のデバイス領域内のデバイスが損傷することを良好に防止するとともに、基板の外周端部、特に基板端面に付着する不要物を良好に除去できる。
また、基板の中央領域と外周端部との間でノズルを移動させつつ基板を洗浄できる。したがって、少なくとも１つのノズルで基板を洗浄できる。そして、ノズルの移動に応じて、洗浄液供給位置がデバイス領域と非デバイス領域との間で移動するときに、それらの領域の境界で洗浄力に関する少なくとも１つのパラメータが切り替えられ、当該洗浄力に関する少なくとも１つのパラメータがデバイス領域内および非デバイス領域内のそれぞれにおいて一定とされることにより、基板のデバイス領域と非デバイス領域のそれぞれで最適な基板の洗浄を行うことができる。
なお、ここで、「ノズルの移動」とは、円弧等の曲線に沿う移動であってもよいし、直線に沿う移動であってもよい。また、中央領域と外周端部領域との間での、往復移動であってもよいし、一方向のみの移動であってもよい。
【００１１】
たとえば、中央洗浄工程と端部洗浄工程とが交互に繰り返して行われてもよい。また、中央洗浄工程は、基板のデバイス領域および非デバイス領域を超音波で洗浄するものであってもよく、端部洗浄工程は、基板のデバイス領域以外の、外周端部を含む非デバイス領域を超音波で洗浄するものであってもよい。
【００１２】
また、ここでいう「洗浄液」は、純水および薬液（たとえば、フッ酸、硫酸、塩酸、硝酸、燐酸、酢酸、アンモニアまたはこれらの過酸化水素水溶液、および有機アルカリや有機酸などを含む液体）のいずれであってもよく、基板表面を洗浄できる液体であればなんでもよい。
【００１３】
また、ここでいう「ノズル」は、洗浄液の吐出口を有するものであれば何でもよく、吐出口が１つあるいは複数であってもよく、その吐出口の形状も問わず、丸孔、スリット状の細長孔などであってもよい。また、ノズル自体の数が１つであっても複数であってもよい。
【００１４】
また、「デバイス領域」は、基板の中央部のほぼ円形状の領域であって、これと対比して用いている「非デバイス領域」は、具体的には、基板のデバイス領域以外の少なくとも基板の端面を含む基板の外周近傍のほぼドーナツ状の領域である。
【００１５】
またさらに、ここでいう「パラメータ」とは、基板に対する洗浄力を左右する状態変数の事であり、たとえば、請求項２〜７に記載の、洗浄液に付与された超音波振動の出力エネルギー、洗浄液の流量、洗浄液の圧力、基板表面とノズルとの間の距離、基板の回転速度、およびノズルの移動速度のうちの少なくともいずれか１つを含むものである。
【００１６】
なお、ここでいう基板の「回転」は、基板の一方面を吸着保持しつつ基板の回転軸を中心に回転する吸着式のスピンチャックによるものであってもよく、基板の周縁部をその下方および端面でピン保持しつつ基板の回転軸を中心に回転するピン保持式のスピンチャックによるものであってもよい。あるいは、基板の周縁部の端面に当接しつつ基板の回転軸に平行な軸を中心に回転する少なくとも３つのローラピンのようなものであってもよい。すなわち、基板に垂直な回転軸を中心として所定の回転方向に基板を回転させるものであってもよい。
【００１７】
次に、請求項２に係る発明は、請求項１に記載の基板洗浄方法において、上記パラメータとは、上記洗浄液に付与された超音波振動の出力エネルギーを含むものであって、上記中央洗浄工程における超音波振動の出力エネルギーよりも、上記端部洗浄工程における超音波振動の出力エネルギーの方が大きくなっていることを特徴とする基板洗浄方法である。
【００１８】
この請求項２に係る発明の基板洗浄方法によると、パラメータとしての超音波振動の出力エネルギー（以下、単に超音波出力という）を中央洗浄工程と端部洗浄工程とで変化させ、基板のデバイス領域に対しては比較的小さい超音波出力で洗浄し、基板の非デバイス領域に対しては比較的大きい超音波出力で洗浄する。より具体的には、基板のデバイス領域に対してはデバイス領域内のデバイスを損傷しない程度の小さい超音波出力で洗浄し、基板の非デバイス領域に対しては外周端部に付着する不要物を十分に除去できるくらいの大きい超音波出力で洗浄する。したがって、基板のデバイス領域内のデバイスが損傷することを良好に防止するとともに、基板の外周端部、特に基板端面に付着する不要物を良好に除去できる。
【００１９】
なお、ここでいう「超音波振動の出力エネルギー」とは、ノズルにおける超音波振動の振幅にほぼ比例して出力される仕事量を含み、たとえば、「出力何Ｗ（ワット）」というように表されるものである。なお、この出力を大きくすれば、基板に付着する微細な不要物に対してより大きな超音波振動エネルギーを与えられるので、基板に対する洗浄力が高くなる。ここで、たとえば超音波ノズルにおける周波数が１〜３ＭＨｚの場合、基板のデバイス領域に対しては６５Ｗ未満の出力で、基板の非デバイス領域に対しては６５Ｗ以上の出力で超音波洗浄するのが好ましく、さらに好ましくは、基板のデバイス領域に対しては６０Ｗの出力で、基板の非デバイス領域に対しては８０Ｗの出力で超音波洗浄するのがよい。
【００２０】
次に、請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載の基板洗浄方法において、上記パラメータとは、上記洗浄液の流量を含むものであって、上記中央洗浄工程における洗浄液の流量よりも、上記端部洗浄工程における洗浄液の流量の方が大きくなっていることを特徴とする基板洗浄方法である。
【００２１】
この請求項３に係る発明の基板洗浄方法によると、パラメータとしての洗浄液の流量を中央洗浄工程と端部洗浄工程とで変化させ、基板のデバイス領域に対しては比較的小さい流量の洗浄液で洗浄し、基板の非デバイス領域に対しては比較的大きい流量の洗浄液で洗浄する。より具体的には、基板のデバイス領域に対してはデバイス領域内のデバイスを損傷しない程度の小さい流量の洗浄液で洗浄し、基板の非デバイス領域に対しては外周端部に付着する不要物を十分に除去できるくらいの大きい流量の洗浄液で洗浄する。したがって、基板のデバイス領域内のデバイスが損傷することを良好に防止するとともに、基板の外周端部、特に基板端面に付着する不要物を良好に除去できる。
【００２２】
なお、ここでいう「洗浄液の流量」とは、ノズルの吐出口から供給される洗浄液の単位時間当たりの供給量を含む。なお、この流量を大きくすれば、基板に付着する微細な不要物に対してより大きな速度エネルギーおよび超音波振動エネルギーを与えられるので、基板に対する洗浄力が高くなる。
【００２３】
次に、請求項４に係る発明は、請求項１から３までのうちのいずれかに記載の基板洗浄方法において、上記パラメータとは、上記洗浄液の圧力を含むものであって、上記中央洗浄工程における洗浄液の圧力よりも、上記端部洗浄工程における洗浄液の圧力の方が大きくなっていることを特徴とする基板洗浄方法である。
【００２４】
この請求項４に係る発明の基板洗浄方法によると、パラメータとしての洗浄液の圧力を中央洗浄工程と端部洗浄工程とで変化させ、基板のデバイス領域に対しては比較的小さい圧力の洗浄液で洗浄し、基板の非デバイス領域に対しては比較的大きい圧力の洗浄液で洗浄する。より具体的には、基板のデバイス領域に対してはデバイス領域内のデバイスを損傷しない程度の小さい圧力の洗浄液で洗浄し、基板の非デバイス領域に対しては外周端部に付着する不要物を十分に除去できるくらいの大きい圧力の洗浄液で洗浄する。したがって、基板のデバイス領域内のデバイスが損傷することを良好に防止するとともに、基板の外周端部、特に基板端面に付着する不要物を良好に除去できる。
【００２５】
なお、ここでいう「洗浄液の圧力」とは、ノズルの吐出口から供給される洗浄液の圧力を含む。なお、この圧力を大きくすれば、基板に付着する微細な不要物に対してより大きな圧力エネルギーを与えられるので、基板に対する洗浄力が高くなる。
【００２６】
次に、請求項５に係る発明は、請求項１から４までのうちのいずれかに記載の基板洗浄方法において、上記パラメータとは、基板表面とノズルとの間の距離を含むものであって、上記中央洗浄工程における上記距離よりも、上記端部洗浄工程における上記距離の方が小さくなっていることを特徴とする基板洗浄方法である。
【００２７】
この請求項５に係る発明の基板洗浄方法によると、パラメータとしての基板表面とノズルとの間の距離を中央洗浄工程と端部洗浄工程とで変化させ、基板のデバイス領域に対しては比較的遠い距離までノズルを離して洗浄し、基板の非デバイス領域に対しては比較的近い距離にノズルを近づけて洗浄する。より具体的には、基板のデバイス領域に対してはデバイス領域内のデバイスを損傷しない程度の距離までノズルを離して洗浄し、基板の非デバイス領域に対しては外周端部に付着する不要物を十分に除去できるくらいの距離にノズルを近づけて洗浄する。したがって、基板のデバイス領域内のデバイスが損傷することを良好に防止するとともに、基板の外周端部、特に基板端面に付着する不要物を良好に除去できる。
【００２８】
なお、ここでいう「基板表面とノズルとの間の距離」とは、ノズルの吐出口から基板表面における洗浄液の供給位置（地点）までの距離を含む。なお、この距離を小さくすれば、基板に付着する微細な不要物に対してより大きな圧力エネルギーおよび超音波振動エネルギーを与えられるので、基板に対する洗浄力が高くなる。
【００２９】
次に、請求項６に係る発明は、請求項１から５までのうちのいずれかに記載の基板洗浄方法において、上記パラメータとは、基板の回転速度を含むものであって、上記中央洗浄工程における基板の回転速度よりも、上記端部洗浄工程における基板の回転速度の方が大きくなっていることを特徴とする基板洗浄方法である。
【００３０】
この請求項６に係る発明の基板洗浄方法によると、パラメータとしての基板の回転速度を中央洗浄工程と端部洗浄工程とで変化させ、基板のデバイス領域に対しては比較的遅い回転速度で基板を回転させて洗浄し、基板の非デバイス領域に対しては比較的速い回転速度で基板を回転させて洗浄する。より具体的には、基板のデバイス領域に対してはデバイス領域内のデバイスを損傷しない程度の遅い回転速度で基板を回転させつつ洗浄し、基板の非デバイス領域に対しては外周端部に付着する不要物を十分に除去できるくらいの速い回転速度で基板を回転させつつ洗浄する。したがって、基板のデバイス領域内のデバイスが損傷することを良好に防止するとともに、基板の外周端部、特に基板端面に付着する不要物を良好に除去できる。
【００３１】
なお、ここでいう「基板の回転速度」とは、基板の単位時間当たりの回転数や基板の角速度を含む。なお、この回転速度を大きくすれば、基板の遠心力が増して基板上での洗浄液の排出速度が大きくなるとともに、基板と洗浄液との相対速度が大きくなるため、基板に付着する微細な不要物に対して、より大きな速度エネルギーを与えつつ洗浄液の排出効率が向上するので、基板に対する洗浄力が高くなる。
【００３５】
次に、請求項７に係る発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の基板洗浄方法において、上記パラメータとは、上記ノズル移動工程におけるノズルの移動速度を含むものであって、上記中央洗浄工程におけるノズルの移動速度よりも、上記端部洗浄工程におけるノズルの移動速度の方が小さくなっていることを特徴とする基板洗浄方法である。
【００３６】
この請求項７に係る発明の基板洗浄方法によると、パラメータとしてのノズルの移動速度を中央洗浄工程と端部洗浄工程とで変化させ、基板のデバイス領域に対しては比較的速い移動速度でノズルを移動させて洗浄し、基板の非デバイス領域に対しては比較的遅い移動速度でノズルを移動させて洗浄する。より具体的には、基板のデバイス領域に対してはデバイス領域内のデバイスを損傷しない程度の速い移動速度でノズルを移動させつつ洗浄し、基板の非デバイス領域に対しては外周端部に付着する不要物を十分に除去できるくらいの遅い移動速度でノズルを移動させつつ洗浄する。したがって、基板のデバイス領域内のデバイスが損傷することを良好に防止するとともに、基板の外周端部、特に基板端面に付着する不要物をさらに良好に除去できる。
【００３７】
なお、ノズルの移動速度を遅くすれば、実質的に基板に対する洗浄液の供給量（流量）が大きくなるため、基板に付着する微細な不要物に対してより大きな超音波振動エネルギーが与えられるので、基板に対する洗浄力が高くなる。
【００３８】
次に、請求項８に係る発明は、請求項７に記載の基板洗浄方法において、上記端部洗浄工程におけるノズルの移動速度は、少なくとも一時的にゼロであることを特徴とする基板洗浄方法である。
【００３９】
この請求項８に係る発明の基板洗浄方法によると、パラメータとしてのノズルの移動速度を中央洗浄工程と端部洗浄工程とで変化させ、基板のデバイス領域に対しては所定の移動速度でノズルを移動させて洗浄し、基板の非デバイス領域に対してはノズルを一時的に所定時間だけ停止させて洗浄する。より具体的には、基板のデバイス領域に対してはデバイス領域内のデバイスを損傷しない程度の所定の移動速度でノズルを移動させつつ洗浄し、基板の非デバイス領域に対しては外周端部に付着する不要物を十分に除去できるまでノズルを所定時間だけ停止させて洗浄する。したがって、基板のデバイス領域内のデバイスが損傷することを良好に防止するとともに、基板の外周端部、特に基板端面に付着する不要物をさらに良好に除去できる。
【００４０】
なお、ノズルの移動を停止させれば、実質的に基板に対する洗浄液の供給量（流量）が大きくなるため、基板に付着する微細な不要物に対してより大きな超音波振動エネルギーが与えられるので、基板に対する洗浄力が高くなる。
【００４４】
次に、請求項９に係る発明は、請求項１から８までのうちのいずれかに記載の基板洗浄方法において、上記洗浄される基板はＣＭＰ処理された後の基板であることを特徴とする基板洗浄方法である。
【００４５】
この請求項９に係る発明の基板洗浄方法によると、洗浄される基板は、ＣＭＰ処理（研磨剤を用いた化学的物理的研磨処理の略称）された基板であるので、基板の表面、特に基板の端面を含む外周端部に大量の研磨剤（スラリー）が付着しているが、その大量のスラリーでさえ良好に除去できる。
【００４８】
次に、請求項１０に係る発明は、基板（Ｗ）の中心を通り基板に垂直な回転軸を中心として回転する基板に向けて、超音波振動が付与された洗浄液を供給して基板を洗浄する基板洗浄装置において、基板表面に上記超音波振動が付与された洗浄液を供給して基板表面を洗浄するノズル（７）と、このノズルを基板の中央領域と外周端部との間で移動させるノズル移動手段（１１）と、このノズル移動手段によるノズルの移動位置に基づいて、基板の中央領域であるデバイス領域（Ｓ１）に対する洗浄力よりも、基板の外周端部の領域であり上記デバイス領域の外側の領域である非デバイス領域（Ｓ２）に対する洗浄力の方が高くなるように、上記ノズル移動手段による上記ノズルの移動に伴って洗浄液の供給位置が上記デバイス領域および上記非デバイス領域の間で移動するときに、上記ノズルによる洗浄力に関する少なくとも１つのパラメータを上記デバイス領域と上記非デバイス領域との境界（ＳＳ）で切り替え、当該洗浄力に関する少なくとも１つのパラメータを、上記デバイス領域内および上記非デバイス領域内のそれぞれにおいて一定とするパラメータ変更手段（２０）と、を備えていることを特徴とする基板洗浄装置である。
【００４９】
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、この項のみにおいて同じである。
【００５０】
請求項１０に係る発明の基板洗浄装置によると、基板のデバイス領域に対しては比較的低い洗浄力で洗浄し、基板の非デバイス領域に対しては比較的高い洗浄力で洗浄するように、ノズル移動手段によるノズルの移動位置に基づいてパラメータを変更するとともに、当該洗浄力に関する少なくとも１つのパラメータを、デバイス領域内および非デバイス領域内のそれぞれにおいて一定とする。すなわち、基板のデバイス領域に対してはデバイス領域内のデバイスを損傷しない程度の低い洗浄力で洗浄し、基板の非デバイス領域に対しては外周端部に付着する不要物を十分に除去できるくらいの高い洗浄力で洗浄する。したがって、基板のデバイス領域内のデバイスが損傷することを良好に防止するとともに、基板の外周端部、特に基板端面に付着する不要物を良好に除去でき、さらに、ノズルの移動に応じて基板のデバイス領域と非デバイス領域との間の境界で洗浄力が切り替えられるので、基板のデバイス領域と非デバイス領域のそれぞれで最適な基板の洗浄を行うことができる。
【００５１】
なお、ここで、「ノズル移動手段」は、円弧等の曲線に沿ってノズルを移動させるものであってもよいし、直線に沿ってノズルを移動させるものであってもよい。また、中央領域と外周端部領域との間で、ノズルを往復移動させるものであってもよいし、一方向にのみ移動させるものであってもよい。
【００５２】
また、ここで、「パラメータ変更手段」は、洗浄液に付与される超音波振動の出力を発生する発信器、洗浄液の流量を調整する流量調整弁、洗浄液の圧力を調整する圧力調整弁、基板表面とノズルとの間の距離を可変するノズル昇降駆動源、基板を回転させる基板回転駆動源、およびノズルを移動させるノズル移動用駆動源のうちの少なくともいずれか１つに対して制御信号を出力して、その動作を制御するコンピュータなどの制御機器を含む。
【００５７】
【発明の実施の形態】
以下に、上述の技術的課題を解決するための本発明の一実施形態に係る基板洗浄装置を、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洗浄装置の概略構成を簡略的に示すブロック図であり、図２はその主要部の平面図である。なお、この基板洗浄装置は、ＣＭＰ処理後のほぼ円形のウエハＷの両面をスクラブ洗浄して、比較的大きなパーティクルを除去した後に、ウエハＷの上面Ｗａ（薄膜形成面）をブラシ洗浄機構によりスクラブ洗浄し、超音波が付与された洗浄液で超音波洗浄して比較的微細なパーティクルを除去する装置である。また、この基板洗浄装置に対するウエハの搬出または搬入は、ウエハＷの下面Ｗｂ（薄膜形成面とは反対側の面）を吸着保持するハンド（図示せず）を有する基板搬送ロボット等によって適宜行われている。
【００５８】
なお、ウエハＷの上面Ｗａの中央領域は、半導体素子が形成されるデバイス領域Ｓ１となっており、その周囲はウエハＷの端面Ｅを含む非デバイス領域Ｓ２となっている。なお、この非デバイス領域Ｓ２は、通常、ウエハＷの端面Ｅから３〜５ｍｍ内側までの領域である。また、図２においては、１点鎖線ＳＳよりも内側の円形領域が、デバイス領域Ｓ１であり、ＳＳよりも外側でウエハＷの外周よりも内側のドーナツ状領域が非デバイス領域Ｓ２である。すなわち、１点鎖線ＳＳは、デバイス領域Ｓ１と非デバイス領域Ｓ２との境界を表す。
【００５９】
図１において、符号１は放射状の６本のアーム１ｂを有するスピンチャックであり、このスピンチャック１のそれぞれのアーム１ｂの先端には、支持ピン１ａが立設されている。図１に示すように、スピンチャック１は、その底面に連結された回転軸３にを介して電動モータ５で回転されるようになっている。この回転駆動により、支持ピン１ａで周縁部を当接支持されたウエハＷが回転中心Ｐａ周りに水平面内で回転される。スピンチャック１の周囲には、超音波ノズル７から吐出された洗浄液が飛散するのを防止するための飛散防止カップ９が配備されている。この飛散防止カップ９は、未洗浄のウエハＷをスピンチャック１に載置したり、図示していない搬送手段が洗浄済のウエハＷをスピンチャック１から受け取る際に図中に矢印で示すようにスピンチャック１に対して昇降するように構成されている。
【００６０】
超音波ノズル７は、図１に示すように、胴部７ｂに支持アーム８の先端が連接されており、吐出口７ａがウエハＷ上面Ｗａに向かう姿勢で支持されている。一方、支持アーム８の回転中心Ｐｂは、回転モータ１１ａの回転軸１１ｂに連結されており、支持アーム８の基端部が昇降・移動機構１１に連接されている。この昇降・移動機構１１によって、図２に示すように、超音波ノズル７が回転中心Ｐｂを中心に旋回して移動され、超音波ノズル７からの洗浄液の供給位置Ｐが、ウエハ上面Ｗａにおいて供給開始位置Ｋから回転中心Ｐａを通って供給終了位置Ｆに向かうようになっている。これにより、超音波ノズル７からの洗浄液は、ウエハ上面Ｗａ全面に渡って供給される。
【００６１】
なお、超音波ノズル７の移動用駆動源としての回転モータ１１ａの下部には、回転軸１１ｂの回転によるパルス数をカウントしてそのパルスカウントを出力するエンコーダ１１ａｅが設けられている。そして、このエンコーダ１１ａｅから出力されたパルスカウントはコントローラ２０に入力されるようになっている。
【００６２】
また、超音波ノズル７は、胴部７ｂの先端に丸孔状の１つの洗浄液の吐出口７ａを有している。なお、これに限らず、吐出口７ａは複数であってもよく、また、吐出口７ａの形状も、スリット状の細長孔などであってもよい。さらに、超音波ノズル７には、純水を導入する配管１５が接続されており、この配管１５によって導入された純水に超音波振動を付与する振動板１６が上記胴部７ｂの内部に設けられている。さらに、振動板１６は、配線１６ａによって、振動パルスの出力を可変可能に発信する出力可変発信器１７に接続されている。なお、この出力可変発信器１７は、１〜３ＭＨｚ、たとえば１．５ＭＨｚの周波数の超音波振動を、３０〜１００Ｗの範囲で出力可変できるようになっている。
【００６３】
さらに、上述の昇降・移動機構１１によって、超音波ノズル７が上下方向にも移動できるように構成されている。すなわち、超音波ノズル７先端の吐出口７ａからウエハ上面Ｗａにおける洗浄液の供給位置Ｐまでの距離Ｈを変更できるようになっている。また、上記回転モータ１１ａから超音波ノズル７までを含む上側の部分は、ブラケット１１ｃに固定されており、さらに、ブラケット１１ｃはボールネジ機構１１ｄおよび回転モータ１１ｅによって上下方向に移動可能に設けられている。すなわち、昇降・移動機構１１は、回転中心Ｐｂの周りに超音波ノズル７をウエハＷ上方で揺動させるとともに、超音波ノズル７をウエハＷに対して昇降させることができる。
【００６４】
また、配管１５には、配管１５を流通する純水の圧力をコントローラ２０から入力された制御信号に対応する圧力に調整する電空レギュレータ１８ａと、配管１５を流通する純水の圧力を検出する圧力センサ１８ｂと、配管１５を流通する純水の流量をコントローラ２０から入力された制御信号に対応する流量に調整する流量調整バルブ１９ａと、配管１５を流通する純水の流量を検出する流量センサ１９ｂとがそれぞれ介装されている。なお、使用される液体は純水に限らず、超純水などであってもよい。また、薬液、たとえば、フッ酸、硫酸、塩酸、硝酸、燐酸、酢酸、アンモニアまたはこれらの過酸化水素水溶液、および有機アルカリや有機酸など、のいずれであってもよい。
【００６５】
電空レギュレータ１８ａには、コントローラ２０から制御信号が入力され、この制御信号に応じて配管１５を流通する純水の圧力が調整される。また、流量調整バルブ１９ａには、コントローラ２０から制御信号が入力され、この制御信号に応じて配管１５を流通する純水の流量が調整されている。一方、圧力センサ１８ｂや流量センサ１９ｂのそれぞれから逐次検出された検出結果がコントローラ２０にフィードバックされる。
【００６６】
コントローラ２０には、電動モータ５と、回転モータ１１ａと、エンコーダ１１ａｅと、回転モータ１１ｅと、出力可変発信器１７と、電空レギュレータ１８ａと、圧力センサ１８ｂと、流量調整バルブ１９ａと、流量センサ１９ｂと、のそれぞれが電気信号的に接続されている。そして、ウエハＷに応じた洗浄条件が、洗浄プログラム（レシピーとも呼ばれる）として予めコントローラ２０に格納されており、各ウエハＷごとの洗浄プログラムに準じて前記各部が制御されている。このコントローラ２０が本発明のパラメータ変更手段に相当する。なお、コントローラ２０には、さらに洗浄プログラムの作成・変更や、複数の洗浄プログラムの中から所望のものを選択するために用いる指示部３０が接続されている。
【００６７】
次に、以上の構成を有する基板洗浄装置による洗浄動作について説明する。先ず、所定のウエハＷに応じた洗浄プログラムを指示部３０から選択して実行する。そうすると、飛散防止カップ９をスピンチャック１に対して下降させ、超音波ノズル７が待機位置に位置している状態で、図示しない基板搬送ロボットのハンドによって、ウエハＷが基板洗浄装置内に搬入され、スピンチャック１の上面に載置されて保持される。そして、飛散防止カップ９を上昇させ、ウエハＷを保持したスピンチャック１が回転されて、ウエハＷが回転中心Ｐａを中心に回転方向に回転される。
【００６８】
次に、ウエハＷをたとえば、１０ｒｐｍから１０００ｒｐｍ程度の一定速度で回転させつつ、図示しない薬液ノズルから所定の薬液（たとえば、フッ酸、硫酸、塩酸、硝酸、燐酸、酢酸、アンモニアまたはこれらの過酸化水素水溶液、および有機アルカリや有機酸などを含む液体）をウエハＷの両面Ｗａ，Ｗｂの中央に向けて供給しつつ、図示しないブラシ洗浄機構によりウエハＷの上面Ｗａをスクラブ洗浄する（ブラシ洗浄工程）。
【００６９】
引き続きウエハＷを回転させながら、図示しない純水ノズルからウエハＷの両面Ｗａ，Ｗｂの中央に向けて乾燥防止用の純水を供給しつつ、超音波ノズル７からウエハＷの上面Ｗａに洗浄液を供給して超音波洗浄する（超音波洗浄工程）。
【００７０】
そしてさらに、図示しない純水ノズルからウエハＷの両面Ｗａ，Ｗｂの中央に向けて純水等のリンス液を供給してウエハＷをリンス処理し（リンス処理工程）、最後にウエハＷを高速な回転速度で回転させてウエハＷ両面Ｗａ，Ｗｂの水分を振り切って乾燥させる（乾燥工程）。
【００７１】
なお、上記ブラシ洗浄工程において供給される薬液についても、超音波洗浄工程における超音波ノズル７と同様のノズルから供給するようにしてもよい。このようにすれば、さらにウエハＷの洗浄力を向上させることができる。
【００７２】
さらに、ここで、本実施形態の特徴的動作である上記超音波洗浄工程における超音波ノズル７による洗浄処理動作について詳細に説明する。図２に示すように、上記超音波洗浄工程において、超音波ノズル７は、まず、図２の２点鎖線で示す位置、すなわち洗浄液の供給位置Ｐが供給開始位置Ｋに一致する位置へ移動する。そして、この供給位置Ｐが、洗浄液の供給開始位置Ｋから回転中心Ｐａを通り、供給終了位置Ｆまでの間を往復移動するように、超音波ノズルが移動される。すなわち、供給位置Ｐは、ウエハＷの非デバイス領域Ｓ２に含まれる供給開始位置Ｋを始点として、非デバイス領域Ｓ２を通過し、さらに回転中心Ｐａを含むデバイス領域Ｓ１を通過して、再び非デバイス領域Ｓ２を通過し、供給終了位置Ｆに到達する。
【００７３】
つまり、この超音波洗浄工程は、ウエハＷ中央のデバイス領域Ｓ１を洗浄する中央洗浄工程と、ウエハＷ端部の非デバイス領域Ｓ２を洗浄する端部洗浄工程とを含んでおり、この実施形態においては、中央洗浄工程と端部洗浄工程とは、別タイミングで行われている。
【００７４】
ここで、中央洗浄工程においては、洗浄液は遠心力によってウエハ上面Ｗａの全面に広げられ、ウエハＷの端面Ｅにも到達することになるので、ウエハＷ中央のデバイス領域Ｓ１のみならず、非デバイス領域Ｓ２をも少なからず洗浄していることになる。一方、端部洗浄工程においては、ウエハＷ中央のデバイス領域Ｓ１に洗浄液が侵入しないようにして、非デバイス領域Ｓ２のみが洗浄されている。
【００７５】
なお、超音波ノズル７の移動は、その後もウエハＷ上の不要物を除去するのに十分な回数だけ継続され、中央洗浄工程と端部洗浄工程とが交互に繰り返して行われる。なお、別の実施形態としては、洗浄液の供給位置Ｐを、供給開始位置Ｋと回転中心Ｐａとの間でのみ往復動作させ、供給開始位置Ｋと供給終了位置Ｆとが同一となるようにしても構わない。
【００７６】
そして、出力可変発信器１７および超音波ノズル７によって洗浄液に付与される超音波振動の出力は、超音波ノズル７による洗浄液の供給位置Ｐがデバイス領域Ｓ１にあるときよりも、非デバイス領域Ｓ２にあるときの方が高くなるように、コントローラ２０によって制御されている。
【００７７】
具体的には、図３に示すように、洗浄液の供給位置Ｐがデバイス領域Ｓ１にあるときは、コントローラ２０から出力可変発信器１７に制御信号が送られ、洗浄液に付与される超音波振動の出力が調整され、洗浄液に比較的小さい出力（たとえば６０Ｗ）が付与されている。一方、洗浄液の供給位置Ｐが非デバイス領域Ｓ２にあるときは、コントローラ２０から出力可変発信器１７に制御信号が送られ、洗浄液に付与される超音波振動の出力が調整され、洗浄液に比較的大きい出力（たとえば８０Ｗ）が付与されている。したがって、洗浄液の供給位置Ｐの移動に伴って、デバイス領域Ｓ１と非デバイス領域Ｓ２との境界（ＳＳ）において超音波振動の出力が切り替えられる。
【００７８】
なお、洗浄液の供給位置Ｐがどの位置にあるかは、コントローラ２０が、回転モータ１１ａ下部のエンコーダ１１ａｅから出力されたパルスカウントを読み取ることできるようになっている。すなわち、コントローラ２０は、エンコーダ１１ａｅから出力されたパルスカウントに基づいて、超音波ノズル７による供給位置Ｐの位置を判断できる。
【００７９】
以上の本実施形態によれば、ウエハＷのデバイス領域Ｓ１に対してはデバイス領域Ｓ１内のデバイスを損傷しない程度の低い出力の洗浄液で洗浄し、ウエハＷの非デバイス領域Ｓ２に対してはウエハＷの非デバイス領域Ｓ２（特に端面Ｅ）に付着する不要物を十分に除去できるくらいの高い出力の洗浄液で洗浄できる。したがってウエハＷのデバイス領域Ｓ１内のデバイスが損傷することを良好に防止するとともに、ウエハＷの非デバイス領域Ｓ２、特にウエハＷの端面Ｅに付着する不要物を良好に除去できる。
【００８０】
＜他の実施形態＞
【００８１】
以上、この発明の一実施形態について説明したが、本発明は他の形態で実施することもできる。
【００８２】
（１）上述の一実施形態では、コントローラ２０によって制御されているパラメータが、洗浄液に付与された出力となっているが、洗浄液の流量であってもよい。すなわち、洗浄液の供給位置Ｐがデバイス領域Ｓ１にあるときよりも、非デバイス領域Ｓ２にあるときの方が高くなるように、洗浄液の流量がコントローラ２０によって制御されてもよい。
【００８３】
具体的には、図４に示すように、洗浄液の供給位置Ｐがデバイス領域Ｓ１にあるときは、コントローラ２０から流量調整バルブ１９ａに制御信号が送られて流量調整バルブ１９ａのバルブの開度が調整され、洗浄液が比較的小さい流量（たとえば１０Ｌ／ｍｉｎ）で供給される。一方、洗浄液の供給位置Ｐが非デバイス領域Ｓ２にあるときは、コントローラ２０から流量調整バルブ１９ａに制御信号が送られて流量調整バルブ１９ａのバルブの開度が調整され、洗浄液が比較的大きい流量（たとえば４０Ｌ／ｍｉｎ）で供給される。したがって、洗浄液の供給位置Ｐの移動に伴って、デバイス領域Ｓ１と非デバイス領域Ｓ２との境界（ＳＳ）において流量が切り替えられる。なお、流量センサ１９ｂによってフィードバックされた流量値に基づき、コントローラ２０がさらに、流量調整バルブ１９ａの開度を調整して洗浄液の流量を安定させることができる。
【００８４】
これによれば、ウエハＷのデバイス領域Ｓ１に対してはデバイス領域Ｓ１内のデバイスを損傷しない程度の小さい流量の洗浄液で洗浄し、ウエハＷの非デバイス領域Ｓ２に対してはウエハＷの非デバイス領域Ｓ２（特に端面Ｅ）に付着する不要物を十分に除去できるくらいの大きな流量の洗浄液で洗浄できる。したがってウエハＷのデバイス領域Ｓ１内のデバイスが損傷することを良好に防止するとともに、ウエハＷの非デバイス領域Ｓ２、特にウエハＷの端面Ｅに付着する不要物を良好に除去できる。
【００８５】
（２）また、コントローラ２０によって制御されているパラメータは、「洗浄液の圧力」であってもよい。すなわち、洗浄液の供給位置Ｐがデバイス領域Ｓ１にあるときよりも、非デバイス領域Ｓ２にあるときの方が高くなるように、洗浄液の圧力がコントローラ２０によって制御されてもよい。
【００８６】
具体的には、図５に示すように、洗浄液の供給位置Ｐがデバイス領域Ｓ１にあるときは、コントローラ２０から電空レギュレータ１８ａに制御信号が送られて電空レギュレータ１８ａのバルブの開度が調整され、洗浄液が比較的小さい圧力（たとえば３ｋｇｆ／ｃｍ2）で供給される。一方、洗浄液の供給位置Ｐが非デバイス領域Ｓ２にあるときは、コントローラ２０から電空レギュレータ１８ａに制御信号が送られて電空レギュレータ１８ａのバルブの開度が調整され、洗浄液が比較的大きい圧力（たとえば８ｋｇｆ／ｃｍ2）で供給される。したがって、洗浄液の供給位置Ｐの移動に伴って、デバイス領域Ｓ１と非デバイス領域Ｓ２との境界（ＳＳ）において洗浄液の圧力が切り替えられる。なお、圧力センサ１８ｂによってフィードバックされた圧力値に基づき、コントローラ２０がさらに、電空レギュレータ１８ａの開度を調整して洗浄液の圧力を安定させることができる。
【００８７】
これによれば、ウエハＷのデバイス領域Ｓ１に対してはデバイス領域Ｓ１内のデバイスを損傷しない程度の小さい圧力の洗浄液で洗浄し、ウエハＷの非デバイス領域Ｓ２に対してはウエハＷの非デバイス領域Ｓ２（特に端面Ｅ）に付着する不要物を十分に除去できるくらいの大きな圧力の洗浄液で洗浄できる。したがってウエハＷのデバイス領域Ｓ１内のデバイスが損傷することを良好に防止するとともに、ウエハＷの非デバイス領域Ｓ２、特にウエハＷの端面Ｅに付着する不要物を良好に除去できる。
【００８８】
（３）また、コントローラ２０によって制御されているパラメータは、「超音波ノズル７の吐出口７ａとウエハ上面Ｗａにおける洗浄液の供給位置Ｐとの間の距離Ｈ（図１参照）」であってもよい。すなわち、洗浄液の供給位置Ｐがデバイス領域Ｓ１にあるときよりも、非デバイス領域Ｓ２にあるときの方が高くなるように、上記距離Ｈがコントローラ２０によって制御されてもよい。
【００８９】
具体的には、図６に示すように、洗浄液の供給位置Ｐがデバイス領域Ｓ１にあるときは、コントローラ２０から回転モータ１１ｅに制御信号が送られて回転モータ１１ｅが回転し、上記距離Ｈが比較的大きい距離（たとえば２０ｍｍ）となる。一方、洗浄液の供給位置Ｐが非デバイス領域Ｓ２にあるときは、コントローラ２０から回転モータ１１ｅに制御信号が送られて回転モータ１１ｅが回転し、上記距離Ｈが比較的小さい距離（たとえば５ｍｍ）となる。したがって、洗浄液の供給位置Ｐの移動に伴って、デバイス領域Ｓ１と非デバイス領域Ｓ２との境界（ＳＳ）において距離Ｈが切り替えられる。
【００９０】
これによれば、ウエハＷのデバイス領域Ｓ１に対してはデバイス領域Ｓ１内のデバイスを損傷しない程度の遠い距離で超音波洗浄し、ウエハＷの非デバイス領域Ｓ２に対してはウエハＷの非デバイス領域Ｓ２（特に端面Ｅ）に付着する不要物を十分に除去できるくらいの近い距離で超音波洗浄できる。したがってウエハＷのデバイス領域Ｓ１内のデバイスが損傷することを良好に防止するとともに、ウエハＷの非デバイス領域Ｓ２、特にウエハＷの端面Ｅに付着する不要物を良好に除去できる。
【００９１】
（４）また、コントローラ２０によって制御されているパラメータは、「ウエハＷの回転速度」であってもよい。すなわち、洗浄液の供給位置Ｐがデバイス領域Ｓ１にあるときよりも、非デバイス領域Ｓ２にあるときの方が高くなるように、ウエハＷの回転速度がコントローラ２０によって制御されてもよい。
【００９２】
具体的には、図７に示すように、洗浄液の供給位置Ｐがデバイス領域Ｓ１にあるときは、コントローラ２０から電動モータ５に制御信号が送られて電動モータ５が回転し、ウエハＷの回転速度が比較的低い回転速度（たとえば１００ｒｐｍ）となる。一方、洗浄液の供給位置Ｐが非デバイス領域Ｓ２にあるときは、コントローラ２０から電動モータ５に制御信号が送られて電動モータ５が回転し、ウエハＷの回転速度が比較的高い回転速度（たとえば５００ｒｐｍ）となる。したがって、洗浄液の供給位置Ｐの移動に伴って、デバイス領域Ｓ１と非デバイス領域Ｓ２との境界（ＳＳ）においてウエハＷの回転速度が切り替えられる。
【００９３】
これによれば、ウエハＷのデバイス領域Ｓ１に対してはデバイス領域Ｓ１内のデバイスを損傷しない程度の遅いウエハＷの回転速度で超音波洗浄し、ウエハＷの非デバイス領域Ｓ２に対してはウエハＷの非デバイス領域Ｓ２（特に端面Ｅ）に付着する不要物を十分に除去できるくらいの速いウエハＷの回転速度で超音波洗浄できる。したがってウエハＷのデバイス領域Ｓ１内のデバイスが損傷することを良好に防止するとともに、ウエハＷの非デバイス領域Ｓ２、特にウエハＷの端面Ｅに付着する不要物を良好に除去できる。
【００９４】
（５）また、コントローラ２０によって制御されているパラメータは、「超音波ノズル７の移動速度」であってもよい。すなわち、洗浄液の供給位置Ｐがデバイス領域Ｓ１にあるときよりも、非デバイス領域Ｓ２にあるときの方が高くなるように、超音波ノズル７の移動速度がコントローラ２０によって制御されてもよい。
【００９５】
具体的には、図８に示すように、洗浄液の供給位置Ｐがデバイス領域Ｓ１にあるときは、コントローラ２０から回転モータ１１ａに制御信号が送られて回転モータ１１ａが回転し、超音波ノズル７の移動速度が比較的大きい角速度（たとえばπｒａｄ／ｓ）となる。一方、洗浄液の供給位置Ｐが非デバイス領域Ｓ２にあるときは、コントローラ２０から回転モータ１１ａに制御信号が送られて回転モータ１１ａが回転し、超音波ノズル７の移動速度が比較的遅い移動速度（たとえばπ／４ｒａｄ／ｓ）となる。したがって、洗浄液の供給位置Ｐの移動に伴って、デバイス領域Ｓ１と非デバイス領域Ｓ２との境界（ＳＳ）において超音波ノズル７の移動速度が切り替えられる。
【００９６】
これによれば、ウエハＷのデバイス領域Ｓ１に対してはデバイス領域Ｓ１内のデバイスを損傷しない程度の速い超音波ノズル７の移動速度で超音波洗浄し、ウエハＷの非デバイス領域Ｓ２に対してはウエハＷの非デバイス領域Ｓ２（特に端面Ｅ）に付着する不要物を十分に除去できるくらいの遅い超音波ノズル７の移動速度で超音波洗浄できる。したがって、ウエハＷのデバイス領域Ｓ１内のデバイスが損傷することを良好に防止するとともに、ウエハＷの非デバイス領域Ｓ２、特にウエハＷの端面Ｅに付着する不要物を良好に除去できる。
【００９７】
なお、さらに、洗浄液の供給位置Ｐが非デバイス領域Ｓ２にあるときには、コントローラ２０から回転モータ１１ａへの制御信号によって回転モータ１１ａを所定時間だけ停止させ、超音波ノズル７の移動を所定時間だけ停止（移動速度がゼロ）させてもよい。この場合、ウエハＷの非デバイス領域Ｓ２、特にウエハＷの端面Ｅに付着する不要物をさらに良好に除去できる。
【００９８】
（６）なお、上述の、一実施形態および（１）〜（５）に例示したパラメータのうちの少なくとも２つを任意に組合わせれば、ウエハＷのデバイス領域Ｓ１内のデバイスが損傷することを良好に防止するとともに、ウエハＷの非デバイス領域Ｓ２、特にウエハＷの端面Ｅに付着する不要物を良好に除去できる、という効果をさらに向上させることができる。
【００９９】
また、上述の、一実施形態および（１）〜（５）に例示したパラメータは、一例であり、デバイス領域Ｓ１内および非デバイス領域Ｓ２内のそれぞれにおいて、常に一定となっていればよい。すなわち、デバイス領域Ｓ１内においてはデバイスを損傷しない範囲内でパラメータを設定すればよく、一方、非デバイス領域Ｓ２内においてはウエハの端面Ｅに付着した不要物を十分に除去できる範囲内でパラメータを設定すればよい。
【０１０３】
（７）また、上述した一実施形態においては、洗浄されるウエハＷはＣＭＰ処理後のスラリーが多く付着したウエハＷであるが、これに限らず、広く、ウエハＷを含む基板表面の種々の不要物を除去する洗浄に適用できる。
【０１０４】
（８）また、上述した一実施形態においては、スピンチャック１は、ウエハＷの周縁部をその下方および端面でピン保持しつつウエハＷを回転させるピン保持式のスピンチャックとしていたが、ウエハＷの下面を吸着して保持する吸引式のスピンチャックであってもよい。あるいは、スピンチャック１は、ウエハＷの周縁部の端面に当接しつつウエハＷの回転中心Ｐａに平行な軸を中心に回転する少なくとも３つのローラピンのようなものであってもよい。このローラピンを用いたスピンチャックは、特に、ウエハＷの両面を洗浄する場合に有効であり、超音波ノズル７をウエハＷを挟む位置に配置すれば、ウエハ両面Ｗａ，Ｗｂの全域を良好に洗浄できる。
【０１０５】
（９）また、上述した一実施形態においては、超音波ノズル７は、昇降・移動機構１１によって円弧状の曲線に沿う方向に移動しているが、直線に沿う移動であってもよい。また、デバイス領域Ｓ１と非デバイス領域Ｓ２との間での、往復移動（揺動）であってもよいし、一方向のみの１回または複数回の移動であってもよい。
【０１０６】
（１０）また、上述した一実施形態においては、ウエハＷとして半導体ウエハを洗浄する場合について説明しているが、本発明は、液晶表示装置用ガラス基板、ＰＤＰ（プラズマ・ディスプレイ・パネル）基板、あるいは、光または磁気ディスク用のガラス基板やセラミック基板などのような他の各種の基板の洗浄に対して広く適用することができる。
【０１０７】
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲内で種々の設計変更を施すことが可能である。
【０１０８】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、請求項１に係る発明の基板洗浄方法によると、基板のデバイス領域内のデバイスが損傷することを良好に防止するとともに、基板の外周端部、特に基板端面に付着する不要物を良好に除去できるという効果を奏する。また、少なくとも１つのノズルで基板を洗浄できるとともに、ノズルの移動に応じて基板のデバイス領域と非デバイス領域での洗浄力を容易に変更することができ、基板のデバイス領域と非デバイス領域のそれぞれで最適な基板の洗浄を行うことができるという効果を奏する。
【０１０９】
請求項２〜７に係る発明の基板洗浄方法によると、請求項１と同様の効果を奏するとともに、基板の洗浄力に関するパラメータを容易に変更できる。
【０１１２】
請求項８に係る発明の基板洗浄方法によると、請求項７の発明の効果をさらに向上できる。
【０１１４】
請求項９に係る発明の基板洗浄方法によると、基板の表面、特に基板の端面を含む外周端部の大量のスラリーを良好に除去できるという効果を奏する。
【０１１６】
請求項１０に係る発明の基板洗浄装置によると、基板のデバイス領域内のデバイスが損傷することを良好に防止するとともに、基板の外周端部、特に基板端面に付着する不要物を良好に除去でき、さらに、ノズルの移動に応じて基板のデバイス領域と非デバイス領域での洗浄力を容易に変更することができ、基板のデバイス領域と非デバイス領域のそれぞれで最適な基板の洗浄を行うことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る基板洗浄装置の概略構成を簡略的に示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る基板洗浄装置の主要部の平面図である。
【図３】洗浄液の供給位置Ｐと超音波出力との関係を示すグラフ図である。
【図４】洗浄液の供給位置Ｐと流量との関係を示すグラフ図である。
【図５】洗浄液の供給位置Ｐと圧力との関係を示すグラフ図である。
【図６】洗浄液の供給位置Ｐと距離Ｈとの関係を示すグラフ図である。
【図７】洗浄液の供給位置ＰとウエハＷの回転速度との関係を示すグラフ図である。
【図８】洗浄液の供給位置Ｐと超音波ノズル７の移動速度との関係を示すグラフ図である
【符号の説明】
１ スピンチャック
５ 電動モータ
７ 超音波ノズル
７ａ 吐出口
７ｂ 胴部
１１ 昇降・移動機構
１１ａ，１１ｅ 回転モータ
１５ 配管
１６ 振動板
１６ａ 配線
１７ 出力可変発信器
１８ａ 電空レギュレータ
１８ｂ 圧力センサ
１９ａ 流量調整バルブ
１９ｂ 流量センサ
２０ コントローラ
Ｅ ウエハＷの端面
Ｆ 供給終了位置
Ｋ 供給開始位置
Ｐ 供給位置
Ｐａ ウエハＷの回転中心
Ｓ１ デバイス領域
Ｓ２ 非デバイス領域
Ｗ ウエハ
Ｗａ ウエハ上面
Ｗｂ ウエハ下面
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基板、ＰＤＰ（プラズマ・ディスプレイ・パネル）基板、あるいは、磁気ディスク用のガラス基板やセラミック基板などのような各種の基板に洗浄処理を施すための基板洗浄方法および基板洗浄装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の製造工程には、半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という。）の表面に成膜やエッチングなどの処理を繰り返し施して微細パターンを形成していく工程が含まれる。微細加工のためにはウエハ表面、特に半導体素子（デバイス）形成のための薄膜が形成されるデバイス領域が含まれるウエハの一方面（薄膜形成面）を清浄に保つ必要があるから、必要に応じてウエハの洗浄処理が行われる。たとえば、ウエハの薄膜形成面上に形成された薄膜を研磨剤を用いて化学的及び物理的に研磨処理（以下、ＣＭＰ処理という）した後には、研磨剤（スラリー）がウエハ両面に残留しているから、このスラリーを除去する必要がある。
【０００３】
上述のような従来のウエハの洗浄を行うウエハ洗浄装置は、たとえば、ウエハを回転させながらその両面に洗浄液を供給しつつウエハの両面をブラシでスクラブ洗浄する両面洗浄装置と、ウエハを回転させながらその両面に洗浄液を供給しつつウエハの薄膜形成面をスクラブ洗浄および超音波洗浄する片面洗浄装置と、ウエハを回転させながらその両面に純水を供給して水洗し、次いで純水の供給を停止させてウエハを高速回転させることでウエハ表面の水分を振り切り乾燥させる水洗・乾燥装置とからなっている。
【０００４】
ここで特に、上述の片面洗浄装置には、主にウエハ表面に固着したパーティクルを除去するために、ウエハの表面をスポンジブラシによってスクラブ洗浄するブラシ洗浄機構と、主にウエハ表面に残留する微細なパーティクルを除去するために、ウエハの表面に向けて超音波が付与された洗浄液を供給する超音波洗浄機構とが備えられ、これらの機構によって、ウエハ表面に付着しているゴミやスラリーなどの微細なパーティクルを除去できるようになっている。
【０００５】
そして、上記超音波洗浄機構は、超音波発振器からのパルスを受けて超音波振動する振動板からの一定の出力エネルギーによって、洗浄液に一定の超音波振動を付与し、この超音波振動が付与された洗浄液をウエハ表面に向けて吐出する超音波ノズルを備えており、この洗浄液の持つ超音波振動によって、微細なパーティクルがウエハ表面から離脱されて除去できるようになっている。なお、上記「出力エネルギー」とは、超音波振動の振幅にほぼ比例して出力される仕事量のことで、たとえば、「出力何Ｗ（ワット）」というように表されるものであり、単に「出力」ともいう。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のウエハ洗浄装置においては、ウエハの外周端部の特にウエハ端面に上述のスラリー等の不要物が付着したままで良好に除去されないという問題があった。すなわち、ウエハの両面、正確には、ウエハの両面のうちの外周端部を除くウエハの中央領域においては、上述のウエハ洗浄装置において良好に不要物が除去されるものの、ウエハの外周端部、特にそのうちのウエハ端面部においては不要物が付着したままとなってしまうという問題があった。
【０００７】
なぜなら、上述のブラシによる洗浄では、ブラシがウエハの外周端部の特にウエハ端面にブラシが回り込めず、ウエハの外周端部を十分に洗浄できないからである。また、超音波洗浄機構による洗浄では、中央領域内のデバイスの損傷を防ぐために、超音波ノズルでの出力をそれ以上あげることができず、洗浄能力に限界があるため、ウエハの外周端部を十分に洗浄できないからである。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、上述の技術的課題を解決し、基板の中央領域内のデバイスの損傷を防ぐとともに、基板の外周端部、特に基板端面に付着する不要物を良好に除去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にある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述の技術的課題を解決するための、請求項１に係る発明は、基板の中心を通り基板に垂直な回転軸を中心として回転する基板に向けて、超音波振動が付与された洗浄液をノズルから供給して基板を洗浄する基板洗浄方法において、上記ノズルを基板の中央領域と外周端部との間で移動させるノズル移動工程と、基板の中央領域であるデバイス領域に向けて上記超音波振動が付与された洗浄液を上記ノズルから供給し、基板のデバイス領域を洗浄する中央洗浄工程と、基板の外周端部の領域であり上記デバイス領域の外側の領域である非デバイス領域に向けて上記超音波振動が付与された洗浄液を上記ノズルから供給し、基板の非デバイス領域を洗浄する端部洗浄工程と、を備え、上記中央洗浄工程でのデバイス領域に対する洗浄力よりも上記端部洗浄工程での非デバイス領域に対する洗浄力の方が高くなるように、洗浄力に関する少なくとも１つのパラメータが上記中央洗浄工程と上記端部洗浄工程とで互いに異なっており、上記ノズル移動工程による上記ノズルの移動に伴って洗浄液の供給位置が上記デバイス領域および上記非デバイス領域の間で移動するときに、上記洗浄力に関する少なくとも１つのパラメータが上記デバイス領域と上記非デバイス領域との境界で切り替えられ、上記洗浄力に関する少なくとも１つのパラメータが、上記デバイス領域内および上記非デバイス領域内のそれぞれにおいて一定とされることを特徴とする基板洗浄方法である。
【００１０】
この請求項１に係る発明の基板洗浄方法によると、洗浄力に関する少なくとも１つのパラメータを基板のデバイス領域と非デバイス領域とで変化させ、基板の中央領域に対する洗浄力よりも基板の外周端部に対する洗浄力が高くなるように基板が洗浄される。言い換えれば、基板のデバイス領域に対しては比較的低い洗浄力で洗浄し、基板の非デバイス領域に対しては比較的高い洗浄力で洗浄する。より具体的には、基板のデバイス領域に対してはデバイス領域内のデバイスを損傷しない程度の低い洗浄力で洗浄し、基板の非デバイス領域に対しては外周端部に付着する不要物を十分に除去できるくらいの高い洗浄力で洗浄する。したがって、基板のデバイス領域内のデバイスが損傷することを良好に防止するとともに、基板の外周端部、特に基板端面に付着する不要物を良好に除去できる。
また、基板の中央領域と外周端部との間でノズルを移動させつつ基板を洗浄できる。したがって、少なくとも１つのノズルで基板を洗浄できる。そして、ノズルの移動に応じて、洗浄液供給位置がデバイス領域と非デバイス領域との間で移動するときに、それらの領域の境界で洗浄力に関する少なくとも１つのパラメータが切り替えられ、当該洗浄力に関する少なくとも１つのパラメータがデバイス領域内および非デバイス領域内のそれぞれにおいて一定とされることにより、基板のデバイス領域と非デバイス領域のそれぞれで最適な基板の洗浄を行うことができる。
なお、ここで、「ノズルの移動」とは、円弧等の曲線に沿う移動であってもよいし、直線に沿う移動であってもよい。また、中央領域と外周端部領域との間での、往復移動であってもよいし、一方向のみの移動であってもよい。
【００１１】
たとえば、中央洗浄工程と端部洗浄工程とが交互に繰り返して行われてもよい。また、中央洗浄工程は、基板のデバイス領域および非デバイス領域を超音波で洗浄するものであってもよく、端部洗浄工程は、基板のデバイス領域以外の、外周端部を含む非デバイス領域を超音波で洗浄するものであってもよい。
【００１２】
また、ここでいう「洗浄液」は、純水および薬液（たとえば、フッ酸、硫酸、塩酸、硝酸、燐酸、酢酸、アンモニアまたはこれらの過酸化水素水溶液、および有機アルカリや有機酸などを含む液体）のいずれであってもよく、基板表面を洗浄できる液体であればなんでもよい。
【００１３】
また、ここでいう「ノズル」は、洗浄液の吐出口を有するものであれば何でもよく、吐出口が１つあるいは複数であってもよく、その吐出口の形状も問わず、丸孔、スリット状の細長孔などであってもよい。また、ノズル自体の数が１つであっても複数であってもよい。
【００１４】
また、「デバイス領域」は、基板の中央部のほぼ円形状の領域であって、これと対比して用いている「非デバイス領域」は、具体的には、基板のデバイス領域以外の少なくとも基板の端面を含む基板の外周近傍のほぼドーナツ状の領域である。
【００１５】
またさらに、ここでいう「パラメータ」とは、基板に対する洗浄力を左右する状態変数の事であり、たとえば、請求項２〜７に記載の、洗浄液に付与された超音波振動の出力エネルギー、洗浄液の流量、洗浄液の圧力、基板表面とノズルとの間の距離、基板の回転速度、およびノズルの移動速度のうちの少なくともいずれか１つを含むものである。
【００１６】
なお、ここでいう基板の「回転」は、基板の一方面を吸着保持しつつ基板の回転軸を中心に回転する吸着式のスピンチャックによるものであってもよく、基板の周縁部をその下方および端面でピン保持しつつ基板の回転軸を中心に回転するピン保持式のスピンチャックによるものであってもよい。あるいは、基板の周縁部の端面に当接しつつ基板の回転軸に平行な軸を中心に回転する少なくとも３つのローラピンのようなものであってもよい。すなわち、基板に垂直な回転軸を中心として所定の回転方向に基板を回転させるものであってもよい。
【００１７】
次に、請求項２に係る発明は、請求項１に記載の基板洗浄方法において、上記パラメータとは、上記洗浄液に付与された超音波振動の出力エネルギーを含むものであって、上記中央洗浄工程における超音波振動の出力エネルギーよりも、上記端部洗浄工程における超音波振動の出力エネルギーの方が大きくなっていることを特徴とする基板洗浄方法である。
【００１８】
この請求項２に係る発明の基板洗浄方法によると、パラメータとしての超音波振動の出力エネルギー（以下、単に超音波出力という）を中央洗浄工程と端部洗浄工程とで変化させ、基板のデバイス領域に対しては比較的小さい超音波出力で洗浄し、基板の非デバイス領域に対しては比較的大きい超音波出力で洗浄する。より具体的には、基板のデバイス領域に対してはデバイス領域内のデバイスを損傷しない程度の小さい超音波出力で洗浄し、基板の非デバイス領域に対しては外周端部に付着する不要物を十分に除去できるくらいの大きい超音波出力で洗浄する。したがって、基板のデバイス領域内のデバイスが損傷することを良好に防止するとともに、基板の外周端部、特に基板端面に付着する不要物を良好に除去できる。
【００１９】
なお、ここでいう「超音波振動の出力エネルギー」とは、ノズルにおける超音波振動の振幅にほぼ比例して出力される仕事量を含み、たとえば、「出力何Ｗ（ワット）」というように表されるものである。なお、この出力を大きくすれば、基板に付着する微細な不要物に対してより大きな超音波振動エネルギーを与えられるので、基板に対する洗浄力が高くなる。ここで、たとえば超音波ノズルにおける周波数が１〜３ＭＨｚの場合、基板のデバイス領域に対しては６５Ｗ未満の出力で、基板の非デバイス領域に対しては６５Ｗ以上の出力で超音波洗浄するのが好ましく、さらに好ましくは、基板のデバイス領域に対しては６０Ｗの出力で、基板の非デバイス領域に対しては８０Ｗの出力で超音波洗浄するのがよい。
【００２０】
次に、請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載の基板洗浄方法において、上記パラメータとは、上記洗浄液の流量を含むものであって、上記中央洗浄工程における洗浄液の流量よりも、上記端部洗浄工程における洗浄液の流量の方が大きくなっていることを特徴とする基板洗浄方法である。
【００２１】
この請求項３に係る発明の基板洗浄方法によると、パラメータとしての洗浄液の流量を中央洗浄工程と端部洗浄工程とで変化させ、基板のデバイス領域に対しては比較的小さい流量の洗浄液で洗浄し、基板の非デバイス領域に対しては比較的大きい流量の洗浄液で洗浄する。より具体的には、基板のデバイス領域に対してはデバイス領域内のデバイスを損傷しない程度の小さい流量の洗浄液で洗浄し、基板の非デバイス領域に対しては外周端部に付着する不要物を十分に除去できるくらいの大きい流量の洗浄液で洗浄する。したがって、基板のデバイス領域内のデバイスが損傷することを良好に防止するとともに、基板の外周端部、特に基板端面に付着する不要物を良好に除去できる。
【００２２】
なお、ここでいう「洗浄液の流量」とは、ノズルの吐出口から供給される洗浄液の単位時間当たりの供給量を含む。なお、この流量を大きくすれば、基板に付着する微細な不要物に対してより大きな速度エネルギーおよび超音波振動エネルギーを与えられるので、基板に対する洗浄力が高くなる。
【００２３】
次に、請求項４に係る発明は、請求項１から３までのうちのいずれかに記載の基板洗浄方法において、上記パラメータとは、上記洗浄液の圧力を含むものであって、上記中央洗浄工程における洗浄液の圧力よりも、上記端部洗浄工程における洗浄液の圧力の方が大きくなっていることを特徴とする基板洗浄方法である。
【００２４】
この請求項４に係る発明の基板洗浄方法によると、パラメータとしての洗浄液の圧力を中央洗浄工程と端部洗浄工程とで変化させ、基板のデバイス領域に対しては比較的小さい圧力の洗浄液で洗浄し、基板の非デバイス領域に対しては比較的大きい圧力の洗浄液で洗浄する。より具体的には、基板のデバイス領域に対してはデバイス領域内のデバイスを損傷しない程度の小さい圧力の洗浄液で洗浄し、基板の非デバイス領域に対しては外周端部に付着する不要物を十分に除去できるくらいの大きい圧力の洗浄液で洗浄する。したがって、基板のデバイス領域内のデバイスが損傷することを良好に防止するとともに、基板の外周端部、特に基板端面に付着する不要物を良好に除去できる。
【００２５】
なお、ここでいう「洗浄液の圧力」とは、ノズルの吐出口から供給される洗浄液の圧力を含む。なお、この圧力を大きくすれば、基板に付着する微細な不要物に対してより大きな圧力エネルギーを与えられるので、基板に対する洗浄力が高くなる。
【００２６】
次に、請求項５に係る発明は、請求項１から４までのうちのいずれかに記載の基板洗浄方法において、上記パラメータとは、基板表面とノズルとの間の距離を含むものであって、上記中央洗浄工程における上記距離よりも、上記端部洗浄工程における上記距離の方が小さくなっていることを特徴とする基板洗浄方法である。
【００２７】
この請求項５に係る発明の基板洗浄方法によると、パラメータとしての基板表面とノズルとの間の距離を中央洗浄工程と端部洗浄工程とで変化させ、基板のデバイス領域に対しては比較的遠い距離までノズルを離して洗浄し、基板の非デバイス領域に対しては比較的近い距離にノズルを近づけて洗浄する。より具体的には、基板のデバイス領域に対してはデバイス領域内のデバイスを損傷しない程度の距離までノズルを離して洗浄し、基板の非デバイス領域に対しては外周端部に付着する不要物を十分に除去できるくらいの距離にノズルを近づけて洗浄する。したがって、基板のデバイス領域内のデバイスが損傷することを良好に防止するとともに、基板の外周端部、特に基板端面に付着する不要物を良好に除去できる。
【００２８】
なお、ここでいう「基板表面とノズルとの間の距離」とは、ノズルの吐出口から基板表面における洗浄液の供給位置（地点）までの距離を含む。なお、この距離を小さくすれば、基板に付着する微細な不要物に対してより大きな圧力エネルギーおよび超音波振動エネルギーを与えられるので、基板に対する洗浄力が高くなる。
【００２９】
次に、請求項６に係る発明は、請求項１から５までのうちのいずれかに記載の基板洗浄方法において、上記パラメータとは、基板の回転速度を含むものであって、上記中央洗浄工程における基板の回転速度よりも、上記端部洗浄工程における基板の回転速度の方が大きくなっていることを特徴とする基板洗浄方法である。
【００３０】
この請求項６に係る発明の基板洗浄方法によると、パラメータとしての基板の回転速度を中央洗浄工程と端部洗浄工程とで変化させ、基板のデバイス領域に対しては比較的遅い回転速度で基板を回転させて洗浄し、基板の非デバイス領域に対しては比較的速い回転速度で基板を回転させて洗浄する。より具体的には、基板のデバイス領域に対してはデバイス領域内のデバイスを損傷しない程度の遅い回転速度で基板を回転させつつ洗浄し、基板の非デバイス領域に対しては外周端部に付着する不要物を十分に除去できるくらいの速い回転速度で基板を回転させつつ洗浄する。したがって、基板のデバイス領域内のデバイスが損傷することを良好に防止するとともに、基板の外周端部、特に基板端面に付着する不要物を良好に除去できる。
【００３１】
なお、ここでいう「基板の回転速度」とは、基板の単位時間当たりの回転数や基板の角速度を含む。なお、この回転速度を大きくすれば、基板の遠心力が増して基板上での洗浄液の排出速度が大きくなるとともに、基板と洗浄液との相対速度が大きくなるため、基板に付着する微細な不要物に対して、より大きな速度エネルギーを与えつつ洗浄液の排出効率が向上するので、基板に対する洗浄力が高くなる。
【００３５】
次に、請求項７に係る発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の基板洗浄方法において、上記パラメータとは、上記ノズル移動工程におけるノズルの移動速度を含むものであって、上記中央洗浄工程におけるノズルの移動速度よりも、上記端部洗浄工程におけるノズルの移動速度の方が小さくなっていることを特徴とする基板洗浄方法である。
【００３６】
この請求項７に係る発明の基板洗浄方法によると、パラメータとしてのノズルの移動速度を中央洗浄工程と端部洗浄工程とで変化させ、基板のデバイス領域に対しては比較的速い移動速度でノズルを移動させて洗浄し、基板の非デバイス領域に対しては比較的遅い移動速度でノズルを移動させて洗浄する。より具体的には、基板のデバイス領域に対してはデバイス領域内のデバイスを損傷しない程度の速い移動速度でノズルを移動させつつ洗浄し、基板の非デバイス領域に対しては外周端部に付着する不要物を十分に除去できるくらいの遅い移動速度でノズルを移動させつつ洗浄する。したがって、基板のデバイス領域内のデバイスが損傷することを良好に防止するとともに、基板の外周端部、特に基板端面に付着する不要物をさらに良好に除去できる。
【００３７】
なお、ノズルの移動速度を遅くすれば、実質的に基板に対する洗浄液の供給量（流量）が大きくなるため、基板に付着する微細な不要物に対してより大きな超音波振動エネルギーが与えられるので、基板に対する洗浄力が高くなる。
【００３８】
次に、請求項８に係る発明は、請求項７に記載の基板洗浄方法において、上記端部洗浄工程におけるノズルの移動速度は、少なくとも一時的にゼロであることを特徴とする基板洗浄方法である。
【００３９】
この請求項８に係る発明の基板洗浄方法によると、パラメータとしてのノズルの移動速度を中央洗浄工程と端部洗浄工程とで変化させ、基板のデバイス領域に対しては所定の移動速度でノズルを移動させて洗浄し、基板の非デバイス領域に対してはノズルを一時的に所定時間だけ停止させて洗浄する。より具体的には、基板のデバイス領域に対してはデバイス領域内のデバイスを損傷しない程度の所定の移動速度でノズルを移動させつつ洗浄し、基板の非デバイス領域に対しては外周端部に付着する不要物を十分に除去できるまでノズルを所定時間だけ停止させて洗浄する。したがって、基板のデバイス領域内のデバイスが損傷することを良好に防止するとともに、基板の外周端部、特に基板端面に付着する不要物をさらに良好に除去できる。
【００４０】
なお、ノズルの移動を停止させれば、実質的に基板に対する洗浄液の供給量（流量）が大きくなるため、基板に付着する微細な不要物に対してより大きな超音波振動エネルギーが与えられるので、基板に対する洗浄力が高くなる。
【００４４】
次に、請求項９に係る発明は、請求項１から８までのうちのいずれかに記載の基板洗浄方法において、上記洗浄される基板はＣＭＰ処理された後の基板であることを特徴とする基板洗浄方法である。
【００４５】
この請求項９に係る発明の基板洗浄方法によると、洗浄される基板は、ＣＭＰ処理（研磨剤を用いた化学的物理的研磨処理の略称）された基板であるので、基板の表面、特に基板の端面を含む外周端部に大量の研磨剤（スラリー）が付着しているが、その大量のスラリーでさえ良好に除去できる。
【００４８】
次に、請求項１０に係る発明は、基板（Ｗ）の中心を通り基板に垂直な回転軸を中心として回転する基板に向けて、超音波振動が付与された洗浄液を供給して基板を洗浄する基板洗浄装置において、基板表面に上記超音波振動が付与された洗浄液を供給して基板表面を洗浄するノズル（７）と、このノズルを基板の中央領域と外周端部との間で移動させるノズル移動手段（１１）と、このノズル移動手段によるノズルの移動位置に基づいて、基板の中央領域であるデバイス領域（Ｓ１）に対する洗浄力よりも、基板の外周端部の領域であり上記デバイス領域の外側の領域である非デバイス領域（Ｓ２）に対する洗浄力の方が高くなるように、上記ノズル移動手段による上記ノズルの移動に伴って洗浄液の供給位置が上記デバイス領域および上記非デバイス領域の間で移動するときに、上記ノズルによる洗浄力に関する少なくとも１つのパラメータを上記デバイス領域と上記非デバイス領域との境界（ＳＳ）で切り替え、当該洗浄力に関する少なくとも１つのパラメータを、上記デバイス領域内および上記非デバイス領域内のそれぞれにおいて一定とするパラメータ変更手段（２０）と、を備えていることを特徴とする基板洗浄装置である。
【００４９】
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、この項のみにおいて同じである。
【００５０】
請求項１０に係る発明の基板洗浄装置によると、基板のデバイス領域に対しては比較的低い洗浄力で洗浄し、基板の非デバイス領域に対しては比較的高い洗浄力で洗浄するように、ノズル移動手段によるノズルの移動位置に基づいてパラメータを変更するとともに、当該洗浄力に関する少なくとも１つのパラメータを、デバイス領域内および非デバイス領域内のそれぞれにおいて一定とする。すなわち、基板のデバイス領域に対してはデバイス領域内のデバイスを損傷しない程度の低い洗浄力で洗浄し、基板の非デバイス領域に対しては外周端部に付着する不要物を十分に除去できるくらいの高い洗浄力で洗浄する。したがって、基板のデバイス領域内のデバイスが損傷することを良好に防止するとともに、基板の外周端部、特に基板端面に付着する不要物を良好に除去でき、さらに、ノズルの移動に応じて基板のデバイス領域と非デバイス領域との間の境界で洗浄力が切り替えられるので、基板のデバイス領域と非デバイス領域のそれぞれで最適な基板の洗浄を行うことができる。
【００５１】
なお、ここで、「ノズル移動手段」は、円弧等の曲線に沿ってノズルを移動させるものであってもよいし、直線に沿ってノズルを移動させるものであってもよい。また、中央領域と外周端部領域との間で、ノズルを往復移動させるものであってもよいし、一方向にのみ移動させるものであってもよい。
【００５２】
また、ここで、「パラメータ変更手段」は、洗浄液に付与される超音波振動の出力を発生する発信器、洗浄液の流量を調整する流量調整弁、洗浄液の圧力を調整する圧力調整弁、基板表面とノズルとの間の距離を可変するノズル昇降駆動源、基板を回転させる基板回転駆動源、およびノズルを移動させるノズル移動用駆動源のうちの少なくともいずれか１つに対して制御信号を出力して、その動作を制御するコンピュータなどの制御機器を含む。
【００５７】
【発明の実施の形態】
以下に、上述の技術的課題を解決するための本発明の一実施形態に係る基板洗浄装置を、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洗浄装置の概略構成を簡略的に示すブロック図であり、図２はその主要部の平面図である。なお、この基板洗浄装置は、ＣＭＰ処理後のほぼ円形のウエハＷの両面をスクラブ洗浄して、比較的大きなパーティクルを除去した後に、ウエハＷの上面Ｗａ（薄膜形成面）をブラシ洗浄機構によりスクラブ洗浄し、超音波が付与された洗浄液で超音波洗浄して比較的微細なパーティクルを除去する装置である。また、この基板洗浄装置に対するウエハの搬出または搬入は、ウエハＷの下面Ｗｂ（薄膜形成面とは反対側の面）を吸着保持するハンド（図示せず）を有する基板搬送ロボット等によって適宜行われている。
【００５８】
なお、ウエハＷの上面Ｗａの中央領域は、半導体素子が形成されるデバイス領域Ｓ１となっており、その周囲はウエハＷの端面Ｅを含む非デバイス領域Ｓ２となっている。なお、この非デバイス領域Ｓ２は、通常、ウエハＷの端面Ｅから３〜５ｍｍ内側までの領域である。また、図２においては、１点鎖線ＳＳよりも内側の円形領域が、デバイス領域Ｓ１であり、ＳＳよりも外側でウエハＷの外周よりも内側のドーナツ状領域が非デバイス領域Ｓ２である。すなわち、１点鎖線ＳＳは、デバイス領域Ｓ１と非デバイス領域Ｓ２との境界を表す。
【００５９】
図１において、符号１は放射状の６本のアーム１ｂを有するスピンチャックであり、このスピンチャック１のそれぞれのアーム１ｂの先端には、支持ピン１ａが立設されている。図１に示すように、スピンチャック１は、その底面に連結された回転軸３にを介して電動モータ５で回転されるようになっている。この回転駆動により、支持ピン１ａで周縁部を当接支持されたウエハＷが回転中心Ｐａ周りに水平面内で回転される。スピンチャック１の周囲には、超音波ノズル７から吐出された洗浄液が飛散するのを防止するための飛散防止カップ９が配備されている。この飛散防止カップ９は、未洗浄のウエハＷをスピンチャック１に載置したり、図示していない搬送手段が洗浄済のウエハＷをスピンチャック１から受け取る際に図中に矢印で示すようにスピンチャック１に対して昇降するように構成されている。
【００６０】
超音波ノズル７は、図１に示すように、胴部７ｂに支持アーム８の先端が連接されており、吐出口７ａがウエハＷ上面Ｗａに向かう姿勢で支持されている。一方、支持アーム８の回転中心Ｐｂは、回転モータ１１ａの回転軸１１ｂに連結されており、支持アーム８の基端部が昇降・移動機構１１に連接されている。この昇降・移動機構１１によって、図２に示すように、超音波ノズル７が回転中心Ｐｂを中心に旋回して移動され、超音波ノズル７からの洗浄液の供給位置Ｐが、ウエハ上面Ｗａにおいて供給開始位置Ｋから回転中心Ｐａを通って供給終了位置Ｆに向かうようになっている。これにより、超音波ノズル７からの洗浄液は、ウエハ上面Ｗａ全面に渡って供給される。
【００６１】
なお、超音波ノズル７の移動用駆動源としての回転モータ１１ａの下部には、回転軸１１ｂの回転によるパルス数をカウントしてそのパルスカウントを出力するエンコーダ１１ａｅが設けられている。そして、このエンコーダ１１ａｅから出力されたパルスカウントはコントローラ２０に入力されるようになっている。
【００６２】
また、超音波ノズル７は、胴部７ｂの先端に丸孔状の１つの洗浄液の吐出口７ａを有している。なお、これに限らず、吐出口７ａは複数であってもよく、また、吐出口７ａの形状も、スリット状の細長孔などであってもよい。さらに、超音波ノズル７には、純水を導入する配管１５が接続されており、この配管１５によって導入された純水に超音波振動を付与する振動板１６が上記胴部７ｂの内部に設けられている。さらに、振動板１６は、配線１６ａによって、振動パルスの出力を可変可能に発信する出力可変発信器１７に接続されている。なお、この出力可変発信器１７は、１〜３ＭＨｚ、たとえば１．５ＭＨｚの周波数の超音波振動を、３０〜１００Ｗの範囲で出力可変できるようになっている。
【００６３】
さらに、上述の昇降・移動機構１１によって、超音波ノズル７が上下方向にも移動できるように構成されている。すなわち、超音波ノズル７先端の吐出口７ａからウエハ上面Ｗａにおける洗浄液の供給位置Ｐまでの距離Ｈを変更できるようになっている。また、上記回転モータ１１ａから超音波ノズル７までを含む上側の部分は、ブラケット１１ｃに固定されており、さらに、ブラケット１１ｃはボールネジ機構１１ｄおよび回転モータ１１ｅによって上下方向に移動可能に設けられている。すなわち、昇降・移動機構１１は、回転中心Ｐｂの周りに超音波ノズル７をウエハＷ上方で揺動させるとともに、超音波ノズル７をウエハＷに対して昇降させることができる。
【００６４】
また、配管１５には、配管１５を流通する純水の圧力をコントローラ２０から入力された制御信号に対応する圧力に調整する電空レギュレータ１８ａと、配管１５を流通する純水の圧力を検出する圧力センサ１８ｂと、配管１５を流通する純水の流量をコントローラ２０から入力された制御信号に対応する流量に調整する流量調整バルブ１９ａと、配管１５を流通する純水の流量を検出する流量センサ１９ｂとがそれぞれ介装されている。なお、使用される液体は純水に限らず、超純水などであってもよい。また、薬液、たとえば、フッ酸、硫酸、塩酸、硝酸、燐酸、酢酸、アンモニアまたはこれらの過酸化水素水溶液、および有機アルカリや有機酸など、のいずれであってもよい。
【００６５】
電空レギュレータ１８ａには、コントローラ２０から制御信号が入力され、この制御信号に応じて配管１５を流通する純水の圧力が調整される。また、流量調整バルブ１９ａには、コントローラ２０から制御信号が入力され、この制御信号に応じて配管１５を流通する純水の流量が調整されている。一方、圧力センサ１８ｂや流量センサ１９ｂのそれぞれから逐次検出された検出結果がコントローラ２０にフィードバックされる。
【００６６】
コントローラ２０には、電動モータ５と、回転モータ１１ａと、エンコーダ１１ａｅと、回転モータ１１ｅと、出力可変発信器１７と、電空レギュレータ１８ａと、圧力センサ１８ｂと、流量調整バルブ１９ａと、流量センサ１９ｂと、のそれぞれが電気信号的に接続されている。そして、ウエハＷに応じた洗浄条件が、洗浄プログラム（レシピーとも呼ばれる）として予めコントローラ２０に格納されており、各ウエハＷごとの洗浄プログラムに準じて前記各部が制御されている。このコントローラ２０が本発明のパラメータ変更手段に相当する。なお、コントローラ２０には、さらに洗浄プログラムの作成・変更や、複数の洗浄プログラムの中から所望のものを選択するために用いる指示部３０が接続されている。
【００６７】
次に、以上の構成を有する基板洗浄装置による洗浄動作について説明する。先ず、所定のウエハＷに応じた洗浄プログラムを指示部３０から選択して実行する。そうすると、飛散防止カップ９をスピンチャック１に対して下降させ、超音波ノズル７が待機位置に位置している状態で、図示しない基板搬送ロボットのハンドによって、ウエハＷが基板洗浄装置内に搬入され、スピンチャック１の上面に載置されて保持される。そして、飛散防止カップ９を上昇させ、ウエハＷを保持したスピンチャック１が回転されて、ウエハＷが回転中心Ｐａを中心に回転方向に回転される。
【００６８】
次に、ウエハＷをたとえば、１０ｒｐｍから１０００ｒｐｍ程度の一定速度で回転させつつ、図示しない薬液ノズルから所定の薬液（たとえば、フッ酸、硫酸、塩酸、硝酸、燐酸、酢酸、アンモニアまたはこれらの過酸化水素水溶液、および有機アルカリや有機酸などを含む液体）をウエハＷの両面Ｗａ，Ｗｂの中央に向けて供給しつつ、図示しないブラシ洗浄機構によりウエハＷの上面Ｗａをスクラブ洗浄する（ブラシ洗浄工程）。
【００６９】
引き続きウエハＷを回転させながら、図示しない純水ノズルからウエハＷの両面Ｗａ，Ｗｂの中央に向けて乾燥防止用の純水を供給しつつ、超音波ノズル７からウエハＷの上面Ｗａに洗浄液を供給して超音波洗浄する（超音波洗浄工程）。
【００７０】
そしてさらに、図示しない純水ノズルからウエハＷの両面Ｗａ，Ｗｂの中央に向けて純水等のリンス液を供給してウエハＷをリンス処理し（リンス処理工程）、最後にウエハＷを高速な回転速度で回転させてウエハＷ両面Ｗａ，Ｗｂの水分を振り切って乾燥させる（乾燥工程）。
【００７１】
なお、上記ブラシ洗浄工程において供給される薬液についても、超音波洗浄工程における超音波ノズル７と同様のノズルから供給するようにしてもよい。このようにすれば、さらにウエハＷの洗浄力を向上させることができる。
【００７２】
さらに、ここで、本実施形態の特徴的動作である上記超音波洗浄工程における超音波ノズル７による洗浄処理動作について詳細に説明する。図２に示すように、上記超音波洗浄工程において、超音波ノズル７は、まず、図２の２点鎖線で示す位置、すなわち洗浄液の供給位置Ｐが供給開始位置Ｋに一致する位置へ移動する。そして、この供給位置Ｐが、洗浄液の供給開始位置Ｋから回転中心Ｐａを通り、供給終了位置Ｆまでの間を往復移動するように、超音波ノズルが移動される。すなわち、供給位置Ｐは、ウエハＷの非デバイス領域Ｓ２に含まれる供給開始位置Ｋを始点として、非デバイス領域Ｓ２を通過し、さらに回転中心Ｐａを含むデバイス領域Ｓ１を通過して、再び非デバイス領域Ｓ２を通過し、供給終了位置Ｆに到達する。
【００７３】
つまり、この超音波洗浄工程は、ウエハＷ中央のデバイス領域Ｓ１を洗浄する中央洗浄工程と、ウエハＷ端部の非デバイス領域Ｓ２を洗浄する端部洗浄工程とを含んでおり、この実施形態においては、中央洗浄工程と端部洗浄工程とは、別タイミングで行われている。
【００７４】
ここで、中央洗浄工程においては、洗浄液は遠心力によってウエハ上面Ｗａの全面に広げられ、ウエハＷの端面Ｅにも到達することになるので、ウエハＷ中央のデバイス領域Ｓ１のみならず、非デバイス領域Ｓ２をも少なからず洗浄していることになる。一方、端部洗浄工程においては、ウエハＷ中央のデバイス領域Ｓ１に洗浄液が侵入しないようにして、非デバイス領域Ｓ２のみが洗浄されている。
【００７５】
なお、超音波ノズル７の移動は、その後もウエハＷ上の不要物を除去するのに十分な回数だけ継続され、中央洗浄工程と端部洗浄工程とが交互に繰り返して行われる。なお、別の実施形態としては、洗浄液の供給位置Ｐを、供給開始位置Ｋと回転中心Ｐａとの間でのみ往復動作させ、供給開始位置Ｋと供給終了位置Ｆとが同一となるようにしても構わない。
【００７６】
そして、出力可変発信器１７および超音波ノズル７によって洗浄液に付与される超音波振動の出力は、超音波ノズル７による洗浄液の供給位置Ｐがデバイス領域Ｓ１にあるときよりも、非デバイス領域Ｓ２にあるときの方が高くなるように、コントローラ２０によって制御されている。
【００７７】
具体的には、図３に示すように、洗浄液の供給位置Ｐがデバイス領域Ｓ１にあるときは、コントローラ２０から出力可変発信器１７に制御信号が送られ、洗浄液に付与される超音波振動の出力が調整され、洗浄液に比較的小さい出力（たとえば６０Ｗ）が付与されている。一方、洗浄液の供給位置Ｐが非デバイス領域Ｓ２にあるときは、コントローラ２０から出力可変発信器１７に制御信号が送られ、洗浄液に付与される超音波振動の出力が調整され、洗浄液に比較的大きい出力（たとえば８０Ｗ）が付与されている。したがって、洗浄液の供給位置Ｐの移動に伴って、デバイス領域Ｓ１と非デバイス領域Ｓ２との境界（ＳＳ）において超音波振動の出力が切り替えられる。
【００７８】
なお、洗浄液の供給位置Ｐがどの位置にあるかは、コントローラ２０が、回転モータ１１ａ下部のエンコーダ１１ａｅから出力されたパルスカウントを読み取ることできるようになっている。すなわち、コントローラ２０は、エンコーダ１１ａｅから出力されたパルスカウントに基づいて、超音波ノズル７による供給位置Ｐの位置を判断できる。
【００７９】
以上の本実施形態によれば、ウエハＷのデバイス領域Ｓ１に対してはデバイス領域Ｓ１内のデバイスを損傷しない程度の低い出力の洗浄液で洗浄し、ウエハＷの非デバイス領域Ｓ２に対してはウエハＷの非デバイス領域Ｓ２（特に端面Ｅ）に付着する不要物を十分に除去できるくらいの高い出力の洗浄液で洗浄できる。したがってウエハＷのデバイス領域Ｓ１内のデバイスが損傷することを良好に防止するとともに、ウエハＷの非デバイス領域Ｓ２、特にウエハＷの端面Ｅに付着する不要物を良好に除去できる。
【００８０】
＜他の実施形態＞
【００８１】
以上、この発明の一実施形態について説明したが、本発明は他の形態で実施することもできる。
【００８２】
（１）上述の一実施形態では、コントローラ２０によって制御されているパラメータが、洗浄液に付与された出力となっているが、洗浄液の流量であってもよい。すなわち、洗浄液の供給位置Ｐがデバイス領域Ｓ１にあるときよりも、非デバイス領域Ｓ２にあるときの方が高くなるように、洗浄液の流量がコントローラ２０によって制御されてもよい。
【００８３】
具体的には、図４に示すように、洗浄液の供給位置Ｐがデバイス領域Ｓ１にあるときは、コントローラ２０から流量調整バルブ１９ａに制御信号が送られて流量調整バルブ１９ａのバルブの開度が調整され、洗浄液が比較的小さい流量（たとえば１０Ｌ／ｍｉｎ）で供給される。一方、洗浄液の供給位置Ｐが非デバイス領域Ｓ２にあるときは、コントローラ２０から流量調整バルブ１９ａに制御信号が送られて流量調整バルブ１９ａのバルブの開度が調整され、洗浄液が比較的大きい流量（たとえば４０Ｌ／ｍｉｎ）で供給される。したがって、洗浄液の供給位置Ｐの移動に伴って、デバイス領域Ｓ１と非デバイス領域Ｓ２との境界（ＳＳ）において流量が切り替えられる。なお、流量センサ１９ｂによってフィードバックされた流量値に基づき、コントローラ２０がさらに、流量調整バルブ１９ａの開度を調整して洗浄液の流量を安定させることができる。
【００８４】
これによれば、ウエハＷのデバイス領域Ｓ１に対してはデバイス領域Ｓ１内のデバイスを損傷しない程度の小さい流量の洗浄液で洗浄し、ウエハＷの非デバイス領域Ｓ２に対してはウエハＷの非デバイス領域Ｓ２（特に端面Ｅ）に付着する不要物を十分に除去できるくらいの大きな流量の洗浄液で洗浄できる。したがってウエハＷのデバイス領域Ｓ１内のデバイスが損傷することを良好に防止するとともに、ウエハＷの非デバイス領域Ｓ２、特にウエハＷの端面Ｅに付着する不要物を良好に除去できる。
【００８５】
（２）また、コントローラ２０によって制御されているパラメータは、「洗浄液の圧力」であってもよい。すなわち、洗浄液の供給位置Ｐがデバイス領域Ｓ１にあるときよりも、非デバイス領域Ｓ２にあるときの方が高くなるように、洗浄液の圧力がコントローラ２０によって制御されてもよい。
【００８６】
具体的には、図５に示すように、洗浄液の供給位置Ｐがデバイス領域Ｓ１にあるときは、コントローラ２０から電空レギュレータ１８ａに制御信号が送られて電空レギュレータ１８ａのバルブの開度が調整され、洗浄液が比較的小さい圧力（たとえば３ｋｇｆ／ｃｍ2）で供給される。一方、洗浄液の供給位置Ｐが非デバイス領域Ｓ２にあるときは、コントローラ２０から電空レギュレータ１８ａに制御信号が送られて電空レギュレータ１８ａのバルブの開度が調整され、洗浄液が比較的大きい圧力（たとえば８ｋｇｆ／ｃｍ2）で供給される。したがって、洗浄液の供給位置Ｐの移動に伴って、デバイス領域Ｓ１と非デバイス領域Ｓ２との境界（ＳＳ）において洗浄液の圧力が切り替えられる。なお、圧力センサ１８ｂによってフィードバックされた圧力値に基づき、コントローラ２０がさらに、電空レギュレータ１８ａの開度を調整して洗浄液の圧力を安定させることができる。
【００８７】
これによれば、ウエハＷのデバイス領域Ｓ１に対してはデバイス領域Ｓ１内のデバイスを損傷しない程度の小さい圧力の洗浄液で洗浄し、ウエハＷの非デバイス領域Ｓ２に対してはウエハＷの非デバイス領域Ｓ２（特に端面Ｅ）に付着する不要物を十分に除去できるくらいの大きな圧力の洗浄液で洗浄できる。したがってウエハＷのデバイス領域Ｓ１内のデバイスが損傷することを良好に防止するとともに、ウエハＷの非デバイス領域Ｓ２、特にウエハＷの端面Ｅに付着する不要物を良好に除去できる。
【００８８】
（３）また、コントローラ２０によって制御されているパラメータは、「超音波ノズル７の吐出口７ａとウエハ上面Ｗａにおける洗浄液の供給位置Ｐとの間の距離Ｈ（図１参照）」であってもよい。すなわち、洗浄液の供給位置Ｐがデバイス領域Ｓ１にあるときよりも、非デバイス領域Ｓ２にあるときの方が高くなるように、上記距離Ｈがコントローラ２０によって制御されてもよい。
【００８９】
具体的には、図６に示すように、洗浄液の供給位置Ｐがデバイス領域Ｓ１にあるときは、コントローラ２０から回転モータ１１ｅに制御信号が送られて回転モータ１１ｅが回転し、上記距離Ｈが比較的大きい距離（たとえば２０ｍｍ）となる。一方、洗浄液の供給位置Ｐが非デバイス領域Ｓ２にあるときは、コントローラ２０から回転モータ１１ｅに制御信号が送られて回転モータ１１ｅが回転し、上記距離Ｈが比較的小さい距離（たとえば５ｍｍ）となる。したがって、洗浄液の供給位置Ｐの移動に伴って、デバイス領域Ｓ１と非デバイス領域Ｓ２との境界（ＳＳ）において距離Ｈが切り替えられる。
【００９０】
これによれば、ウエハＷのデバイス領域Ｓ１に対してはデバイス領域Ｓ１内のデバイスを損傷しない程度の遠い距離で超音波洗浄し、ウエハＷの非デバイス領域Ｓ２に対してはウエハＷの非デバイス領域Ｓ２（特に端面Ｅ）に付着する不要物を十分に除去できるくらいの近い距離で超音波洗浄できる。したがってウエハＷのデバイス領域Ｓ１内のデバイスが損傷することを良好に防止するとともに、ウエハＷの非デバイス領域Ｓ２、特にウエハＷの端面Ｅに付着する不要物を良好に除去できる。
【００９１】
（４）また、コントローラ２０によって制御されているパラメータは、「ウエハＷの回転速度」であってもよい。すなわち、洗浄液の供給位置Ｐがデバイス領域Ｓ１にあるときよりも、非デバイス領域Ｓ２にあるときの方が高くなるように、ウエハＷの回転速度がコントローラ２０によって制御されてもよい。
【００９２】
具体的には、図７に示すように、洗浄液の供給位置Ｐがデバイス領域Ｓ１にあるときは、コントローラ２０から電動モータ５に制御信号が送られて電動モータ５が回転し、ウエハＷの回転速度が比較的低い回転速度（たとえば１００ｒｐｍ）となる。一方、洗浄液の供給位置Ｐが非デバイス領域Ｓ２にあるときは、コントローラ２０から電動モータ５に制御信号が送られて電動モータ５が回転し、ウエハＷの回転速度が比較的高い回転速度（たとえば５００ｒｐｍ）となる。したがって、洗浄液の供給位置Ｐの移動に伴って、デバイス領域Ｓ１と非デバイス領域Ｓ２との境界（ＳＳ）においてウエハＷの回転速度が切り替えられる。
【００９３】
これによれば、ウエハＷのデバイス領域Ｓ１に対してはデバイス領域Ｓ１内のデバイスを損傷しない程度の遅いウエハＷの回転速度で超音波洗浄し、ウエハＷの非デバイス領域Ｓ２に対してはウエハＷの非デバイス領域Ｓ２（特に端面Ｅ）に付着する不要物を十分に除去できるくらいの速いウエハＷの回転速度で超音波洗浄できる。したがってウエハＷのデバイス領域Ｓ１内のデバイスが損傷することを良好に防止するとともに、ウエハＷの非デバイス領域Ｓ２、特にウエハＷの端面Ｅに付着する不要物を良好に除去できる。
【００９４】
（５）また、コントローラ２０によって制御されているパラメータは、「超音波ノズル７の移動速度」であってもよい。すなわち、洗浄液の供給位置Ｐがデバイス領域Ｓ１にあるときよりも、非デバイス領域Ｓ２にあるときの方が高くなるように、超音波ノズル７の移動速度がコントローラ２０によって制御されてもよい。
【００９５】
具体的には、図８に示すように、洗浄液の供給位置Ｐがデバイス領域Ｓ１にあるときは、コントローラ２０から回転モータ１１ａに制御信号が送られて回転モータ１１ａが回転し、超音波ノズル７の移動速度が比較的大きい角速度（たとえばπｒａｄ／ｓ）となる。一方、洗浄液の供給位置Ｐが非デバイス領域Ｓ２にあるときは、コントローラ２０から回転モータ１１ａに制御信号が送られて回転モータ１１ａが回転し、超音波ノズル７の移動速度が比較的遅い移動速度（たとえばπ／４ｒａｄ／ｓ）となる。したがって、洗浄液の供給位置Ｐの移動に伴って、デバイス領域Ｓ１と非デバイス領域Ｓ２との境界（ＳＳ）において超音波ノズル７の移動速度が切り替えられる。
【００９６】
これによれば、ウエハＷのデバイス領域Ｓ１に対してはデバイス領域Ｓ１内のデバイスを損傷しない程度の速い超音波ノズル７の移動速度で超音波洗浄し、ウエハＷの非デバイス領域Ｓ２に対してはウエハＷの非デバイス領域Ｓ２（特に端面Ｅ）に付着する不要物を十分に除去できるくらいの遅い超音波ノズル７の移動速度で超音波洗浄できる。したがって、ウエハＷのデバイス領域Ｓ１内のデバイスが損傷することを良好に防止するとともに、ウエハＷの非デバイス領域Ｓ２、特にウエハＷの端面Ｅに付着する不要物を良好に除去できる。
【００９７】
なお、さらに、洗浄液の供給位置Ｐが非デバイス領域Ｓ２にあるときには、コントローラ２０から回転モータ１１ａへの制御信号によって回転モータ１１ａを所定時間だけ停止させ、超音波ノズル７の移動を所定時間だけ停止（移動速度がゼロ）させてもよい。この場合、ウエハＷの非デバイス領域Ｓ２、特にウエハＷの端面Ｅに付着する不要物をさらに良好に除去できる。
【００９８】
（６）なお、上述の、一実施形態および（１）〜（５）に例示したパラメータのうちの少なくとも２つを任意に組合わせれば、ウエハＷのデバイス領域Ｓ１内のデバイスが損傷することを良好に防止するとともに、ウエハＷの非デバイス領域Ｓ２、特にウエハＷの端面Ｅに付着する不要物を良好に除去できる、という効果をさらに向上させることができる。
【００９９】
また、上述の、一実施形態および（１）〜（５）に例示したパラメータは、一例であり、デバイス領域Ｓ１内および非デバイス領域Ｓ２内のそれぞれにおいて、常に一定となっていればよい。すなわち、デバイス領域Ｓ１内においてはデバイスを損傷しない範囲内でパラメータを設定すればよく、一方、非デバイス領域Ｓ２内においてはウエハの端面Ｅに付着した不要物を十分に除去できる範囲内でパラメータを設定すればよい。
【０１０３】
（７）また、上述した一実施形態においては、洗浄されるウエハＷはＣＭＰ処理後のスラリーが多く付着したウエハＷであるが、これに限らず、広く、ウエハＷを含む基板表面の種々の不要物を除去する洗浄に適用できる。
【０１０４】
（８）また、上述した一実施形態においては、スピンチャック１は、ウエハＷの周縁部をその下方および端面でピン保持しつつウエハＷを回転させるピン保持式のスピンチャックとしていたが、ウエハＷの下面を吸着して保持する吸引式のスピンチャックであってもよい。あるいは、スピンチャック１は、ウエハＷの周縁部の端面に当接しつつウエハＷの回転中心Ｐａに平行な軸を中心に回転する少なくとも３つのローラピンのようなものであってもよい。このローラピンを用いたスピンチャックは、特に、ウエハＷの両面を洗浄する場合に有効であり、超音波ノズル７をウエハＷを挟む位置に配置すれば、ウエハ両面Ｗａ，Ｗｂの全域を良好に洗浄できる。
【０１０５】
（９）また、上述した一実施形態においては、超音波ノズル７は、昇降・移動機構１１によって円弧状の曲線に沿う方向に移動しているが、直線に沿う移動であってもよい。また、デバイス領域Ｓ１と非デバイス領域Ｓ２との間での、往復移動（揺動）であってもよいし、一方向のみの１回または複数回の移動であってもよい。
【０１０６】
（１０）また、上述した一実施形態においては、ウエハＷとして半導体ウエハを洗浄する場合について説明しているが、本発明は、液晶表示装置用ガラス基板、ＰＤＰ（プラズマ・ディスプレイ・パネル）基板、あるいは、光または磁気ディスク用のガラス基板やセラミック基板などのような他の各種の基板の洗浄に対して広く適用することができる。
【０１０７】
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲内で種々の設計変更を施すことが可能である。
【０１０８】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、請求項１に係る発明の基板洗浄方法によると、基板のデバイス領域内のデバイスが損傷することを良好に防止するとともに、基板の外周端部、特に基板端面に付着する不要物を良好に除去できるという効果を奏する。また、少なくとも１つのノズルで基板を洗浄できるとともに、ノズルの移動に応じて基板のデバイス領域と非デバイス領域での洗浄力を容易に変更することができ、基板のデバイス領域と非デバイス領域のそれぞれで最適な基板の洗浄を行うことができるという効果を奏する。
【０１０９】
請求項２〜７に係る発明の基板洗浄方法によると、請求項１と同様の効果を奏するとともに、基板の洗浄力に関するパラメータを容易に変更できる。
【０１１２】
請求項８に係る発明の基板洗浄方法によると、請求項７の発明の効果をさらに向上できる。
【０１１４】
請求項９に係る発明の基板洗浄方法によると、基板の表面、特に基板の端面を含む外周端部の大量のスラリーを良好に除去できるという効果を奏する。
【０１１６】
請求項１０に係る発明の基板洗浄装置によると、基板のデバイス領域内のデバイスが損傷することを良好に防止するとともに、基板の外周端部、特に基板端面に付着する不要物を良好に除去でき、さらに、ノズルの移動に応じて基板のデバイス領域と非デバイス領域での洗浄力を容易に変更することができ、基板のデバイス領域と非デバイス領域のそれぞれで最適な基板の洗浄を行うことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る基板洗浄装置の概略構成を簡略的に示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る基板洗浄装置の主要部の平面図である。
【図３】洗浄液の供給位置Ｐと超音波出力との関係を示すグラフ図である。
【図４】洗浄液の供給位置Ｐと流量との関係を示すグラフ図である。
【図５】洗浄液の供給位置Ｐと圧力との関係を示すグラフ図である。
【図６】洗浄液の供給位置Ｐと距離Ｈとの関係を示すグラフ図である。
【図７】洗浄液の供給位置ＰとウエハＷの回転速度との関係を示すグラフ図である。
【図８】洗浄液の供給位置Ｐと超音波ノズル７の移動速度との関係を示すグラフ図である
【符号の説明】
１ スピンチャック
５ 電動モータ
７ 超音波ノズル
７ａ 吐出口
７ｂ 胴部
１１ 昇降・移動機構
１１ａ，１１ｅ 回転モータ
１５ 配管
１６ 振動板
１６ａ 配線
１７ 出力可変発信器
１８ａ 電空レギュレータ
１８ｂ 圧力センサ
１９ａ 流量調整バルブ
１９ｂ 流量センサ
２０ コントローラ
Ｅ ウエハＷの端面
Ｆ 供給終了位置
Ｋ 供給開始位置
Ｐ 供給位置
Ｐａ ウエハＷの回転中心
Ｓ１ デバイス領域
Ｓ２ 非デバイス領域
Ｗ ウエハ
Ｗａ ウエハ上面
Ｗｂ ウエハ下面
Claims (10)
- 基板の中心を通り基板に垂直な回転軸を中心として回転する基板に向けて、超音波振動が付与された洗浄液をノズルから供給して基板を洗浄する基板洗浄方法において、
上記ノズルを基板の中央領域と外周端部との間で移動させるノズル移動工程と、
基板の中央領域であるデバイス領域に向けて上記超音波振動が付与された洗浄液を上記ノズルから供給し、基板のデバイス領域を洗浄する中央洗浄工程と、
基板の外周端部の領域であり上記デバイス領域の外側の領域である非デバイス領域に向けて上記超音波振動が付与された洗浄液を上記ノズルから供給し、基板の非デバイス領域を洗浄する端部洗浄工程と、
を備え、
上記中央洗浄工程でのデバイス領域に対する洗浄力よりも上記端部洗浄工程での非デバイス領域に対する洗浄力の方が高くなるように、洗浄力に関する少なくとも１つのパラメータが上記中央洗浄工程と上記端部洗浄工程とで互いに異なっており、上記ノズル移動工程による上記ノズルの移動に伴って洗浄液の供給位置が上記デバイス領域および上記非デバイス領域の間で移動するときに、上記洗浄力に関する少なくとも１つのパラメータが上記デバイス領域と上記非デバイス領域との境界で切り替えられ、上記洗浄力に関する少なくとも１つのパラメータが、上記デバイス領域内および上記非デバイス領域内のそれぞれにおいて一定とされることを特徴とする基板洗浄方法。 - 上記パラメータとは、上記洗浄液に付与された超音波振動の出力エネルギーを含むものであって、
上記中央洗浄工程における超音波振動の出力エネルギーよりも、上記端部洗浄工程における超音波振動の出力エネルギーの方が大きくなっていることを特徴とする請求項１に記載の基板洗浄方法。 - 上記パラメータとは、上記洗浄液の流量を含むものであって、
上記中央洗浄工程における洗浄液の流量よりも、上記端部洗浄工程における洗浄液の流量の方が大きくなっていることを特徴とする請求項１または２に記載の基板洗浄方法。 - 上記パラメータとは、上記洗浄液の圧力を含むものであって、
上記中央洗浄工程における洗浄液の圧力よりも、上記端部洗浄工程における洗浄液の圧力の方が大きくなっていることを特徴とする請求項１から３までのうちのいずれかに記載の基板洗浄方法。 - 上記パラメータとは、基板表面とノズルとの間の距離を含むものであって、
上記中央洗浄工程における上記距離よりも、上記端部洗浄工程における上記距離の方が小さくなっていることを特徴とする請求項１から４までのうちのいずれかに記載の基板洗浄方法。 - 上記パラメータとは、基板の回転速度を含むものであって、
上記中央洗浄工程における基板の回転速度よりも、上記端部洗浄工程における基板の回転速度の方が大きくなっていることを特徴とする請求項１から５までのうちのいずれかに記載の基板洗浄方法。 - 上記パラメータとは、上記ノズル移動工程におけるノズルの移動速度を含むものであって、
上記中央洗浄工程におけるノズルの移動速度よりも、上記端部洗浄工程におけるノズルの移動速度の方が小さくなっていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の基板洗浄方法。 - 上記端部洗浄工程におけるノズルの移動速度は、少なくとも一時的にゼロであることを特徴とする請求項７に記載の基板洗浄方法。
- 上記洗浄される基板はＣＭＰ処理された後の基板であることを特徴とする請求項１から８までのうちのいずれかに記載の基板洗浄方法。
- 基板の中心を通り基板に垂直な回転軸を中心として回転する基板に向けて、超音波振動が付与された洗浄液を供給して基板を洗浄する基板洗浄装置において、
基板表面に上記超音波振動が付与された洗浄液を供給して基板表面を洗浄するノズルと、
このノズルを基板の中央領域と外周端部との間で移動させるノズル移動手段と、
このノズル移動手段によるノズルの移動位置に基づいて、基板の中央領域であるデバイス領域に対する洗浄力よりも、基板の外周端部の領域であり上記デバイス領域の外側の領域である非デバイス領域に対する洗浄力の方が高くなるように、上記ノズル移動手段による上記ノズルの移動に伴って洗浄液の供給位置が上記デバイス領域および上記非デバイス領域の間で移動するときに、上記ノズルによる洗浄力に関する少なくとも１つのパラメータを上記デバイス領域と上記非デバイス領域との境界で切り替え、当該洗浄力に関する少なくとも１つのパラメータを、上記デバイス領域内および上記非デバイス領域内のそれぞれにおいて一定とするパラメータ変更手段と、
を備えていることを特徴とする基板洗浄装置。
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