JP5583503B2 - 基板洗浄装置、およびこれを備える塗布現像装置 - Google Patents

基板洗浄装置、およびこれを備える塗布現像装置 Download PDF

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Description

本発明は、半導体ウエハやフラットパネルディスプレイ用のガラス基板（ＦＰＤ用基板）などの基板を洗浄する基板洗浄装置、これを備える塗布現像装置、および基板洗浄方法に関する。
半導体集積回路やＦＰＤの製造プロセスにおいては、エッチングマスクとして使用されるフォトレジストパターンを基板上に形成するフォトリソグラフィを欠くことができない。フォトリソグラフィにおいては、具体的には、たとえば半導体ウエハやＦＰＤ用基板などの基板上にフォトレジスト液を塗布することによりフォトレジスト膜を形成し、所定のパターンを有するフォトマスク（レチクル）を用いてフォトレジスト膜を露光し、露光したフォトレジスト膜を現像することにより、フォトレジストパターンが形成される。このような処理には、一般にフォトレジスト液の塗布と現像を行う塗布現像装置に露光装置が接続されて構成されるフォトレジストパターン形成システムが用いられる。
ところで、たとえば半導体ウエハ（以下ウエハという）の周縁部には、ウエハ表面（および裏面）から側面に向かって傾斜した傾斜面が形成されている。このような形状を有する周縁部はベベル部と呼ばれている。ベベル部によって、ウエハ表面に塗布されるフォトレジスト液は周縁部近傍において盛り上がることがなく、したがって、ほぼ均一な膜厚を有するフォトレジスト膜をウエハ表面上に形成することが可能となる。ところが、フォトレジスト液がベベル部に回り込むと、ベベル部にもレジスト膜が残る場合がある。このようなレジスト膜は、エッチングの後に行われるアッシングによっても除去できないことがあり、汚染源として問題となっている。
このような問題を解決するため、ベベル部を研磨するベベル研磨機構を基板洗浄ユニットに設けることが提案されている（特許文献１）。このベベル研磨機構は、基板洗浄ユニットにおいてスピンチャックに保持されるウエハのベベル部の側方に配置される。ベベル研磨機構の洗浄部が、スピンチャックに保持されて回転するウエハのベベル部に接触することにより、ベベル部が機械的に洗浄される。
特開２００８−２８８４４７号公報
しかし、上記のようなベベル研磨機構を基板洗浄ユニットに設ける場合には、基板洗浄ユニット内にベベル研磨機構のためのスペースが必要になるため、基板洗浄ユニットが大型化する傾向にある。このため、基板洗浄ユニットを備える塗布現像装置のフットプリントもまた大きくなってしまう。また、ベベル研磨機構の動作のために所定の時間が必要となり、半導体集積回路等の製造スループットの低下を招く。さらに、ベベル研磨機構の製造コストが必要となるため、基板洗浄ユニットおよびこれを備える塗布現像装置の製造コストが上昇し、ひいては半導体集積回路等の製造コストの上昇を招く。
本発明は、上記の事情に鑑みて為され、基板のベベル部を簡便かつ効率的に洗浄することができ、省スペース化にも有利な基板洗浄装置、およびこれを備える塗布現像装置を提供する。
上記の課題を達成するため、本発明の第１の態様は、 基板の裏面中心部を保持し、当該基板を回転する基板保持回転部と、第１の洗浄部、前記第１の洗浄部の周りに配置される第２の洗浄部、並びに前記第１の洗浄部および前記第２の洗浄部が取り付けられる台座を含む洗浄部材と、前記基板保持回転部に保持される前記基板の裏面に前記第１の洗浄部と前記第２の洗浄部とを接触可能に、前記基板保持回転部および前記洗浄部材を相対的に昇降する昇降部と、前記第２の洗浄部の一部を前記基板の外側に露出可能に、前記基板の裏面に沿った方向に、前記基板および前記洗浄部材を相対的に駆動する駆動部とを備え、前記第１の洗浄部が円柱形状を有し、前記円柱形状の第１の洗浄部の周りに配置される前記第２の洗浄部が円環形状を有し、前記円環形状の第２の洗浄部は、前記円柱形状の第１の洗浄部の側周面との間隔が、前記台座から遠ざかる方向に沿って広がるように傾斜する内周面を有する、基板洗浄装置を提供する。
本発明の第２の態様は、フォトレジスト膜を基板に形成するフォトレジスト膜形成ユニットと、前記フォトレジスト膜が形成された前記基板を洗浄する、請求項１から７のいずれか一項に記載の基板洗浄装置と、前記フォトレジスト膜が露光された後に、当該フォトレジスト膜を現像する現像ユニットとを備える塗布現像装置を提供する。
本発明の実施形態によれば、基板のベベル部を簡便かつ効率的に洗浄することができ、省スペース化にも有利な基板洗浄装置、およびこれを備える塗布現像装置が提供される。
本発明の実施形態による塗布現像装置を示す平面図である。 図１の塗布現像装置の斜視図である。 図１の塗布現像装置に設けられる、本発明の実施形態による基板洗浄装置を示す斜視図である。 図３の基板洗浄装置の上面図である。 図３の基板洗浄装置の側面図である。 図３の基板洗浄装置に備わる乾燥部（エアナイフ）を説明するための説明図である。 図３の基板洗浄装置に備わる洗浄ヘッドを説明するための説明図である。 本発明の実施形態による基板洗浄方法を説明するための説明図である。 図８に引き続いて本発明の実施形態による基板洗浄方法を説明するための説明図である。 本発明の実施形態による基板洗浄方法を説明するための説明図である。 本発明の実施形態による基板洗浄方法を説明するための説明図である。 図７の洗浄ヘッドにより、ウエハのベベル部が洗浄される様子を模式的に示す上面図である。 図７の洗浄ヘッドにより、ウエハのベベル部が洗浄される様子を模式的に示す断面図である。 本発明の実施形態による基板洗浄方法の効果を確認するために行った実験の実験結果を示すグラフである。 本発明の実施形態による洗浄ヘッドの変形例を説明するための説明図である。 本発明の実施形態による洗浄ヘッドの他の変形例を説明するための説明図である。 本発明の実施形態による洗浄ヘッドの他の変形例を説明するための説明図である。 本発明の実施形態による洗浄ヘッドの他の変形例を説明するための説明図である。 本発明の実施形態による洗浄ヘッドの他の変形例を説明するための説明図である。 本発明の実施形態による洗浄ヘッドの他の変形例を説明するための説明図である。 本発明の実施形態による洗浄ヘッドの他の変形例を説明するための説明図である。 本発明の実施形態による洗浄ヘッドの他の変形例を説明するための説明図である。
以下、添付の図面を参照しながら、本発明の限定的でない例示の実施形態について説明する。添付の全図面中、同一または対応する部材または部品については、同一または対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面は、部材または部品間の相対比を示すことを目的とせず、したがって、具体的な寸法は、以下の限定的でない実施形態に照らし、当業者により決定されるべきものである。
まず、図１および図２を参照しながら、本発明の実施形態による塗布現像装置を説明する。
図１を参照すると、本実施形態の塗布現像装置１は、キャリアブロックＢ１と、処理ブロックＢ２と、インターフェースブロックＢ３とを備える。また、塗布現像装置１のインターフェースブロックＢ３には、露光装置Ｂ４が接続されている。露光装置Ｂ４は、たとえば液浸露光装置であってよい。
キャリアブロックＢ１には、ウエハキャリアＣ１をそれぞれ載置可能な複数の（図示の例では５個の）載置台１２０と、載置台１２０の背後の壁に設けられる開閉ドア１２１と、開閉ドア１２１を通してウエハキャリアＣ１からウエハＷを取り出し、ウエハキャリアＣ１へ収容する搬送機構Ａ１とが設けられている。この搬送機構Ａ１は、ウエハキャリアＣ１と、後述する処理ブロックＢ２の棚ユニットＵ１との間でウエハＷを受け渡すことができるように、昇降自在、鉛直軸回りに回転自在、ウエハキャリアＣ１の配列方向（Ｙ方向）に移動自在、およびウエハキャリアＣ１の方向（Ｘ方向）に伸縮自在に構成されている。
処理ブロックＢ２は、キャリアブロックＢ１の背面（開閉ドア１２１が設けられた壁と反対側の面）に接続されている。処理ブロックＢ２には、種々の処理ユニットを含む処理ユニット群Ｕ４およびＵ５と、所定の間隔を空けてＸ方向に配列される棚ブロックＵ１、Ｕ２、Ｕ３と、処理ユニット群Ｕ４、棚ブロックＵ１、および棚ブロックＵ２とに囲まれるように配置される搬送機構Ａ２と、処理ユニット群Ｕ５、棚ブロックＵ２、および棚ブロックＵ３とに囲まれるように配置される搬送機構Ａ３とが設けられている。
図２を参照すると、処理ユニット群Ｕ４には、３つのフォトレジスト塗布ユニットＣＯＴと、２つの下層反射防止膜塗布ユニットＢＡＲＣとが積層されている。また、処理ユニット群Ｕ５には、２つの上層反射防止膜塗布ユニットＴＣと、３つの現像ユニットＤＥＶとが積層されている。フォトレジスト塗布ユニットＣＯＴは、ウエハＷを保持し回転するスピンチャックと、スピンチャックに保持されるウエハＷにフォトレジスト液を滴下するディスペンサと、ディスペンサからウエハＷ上に滴下され、スピンチャックによるウエハＷの回転によりウエハＷ表面から振り切られるフォトレジスト液を受けるカップ部とを含んでいる。これにより、ウエハＷ上にフォトレジスト膜が形成される。下層反射防止膜塗布ユニットＢＡＲＣおよび上層反射防止膜塗布ユニットＴＣは、フォトレジスト塗布ユニットＣＯＴとほぼ同一の構成を有し、フォトレジスト液の代わりに、反射防止膜用の薬液がウエハＷ上に滴下される。これにより、ウエハＷ上に反射防止膜が形成される。なお、反射防止膜には、フォトレジスト膜の下地層として形成される下層反射防止膜と、フォトレジスト膜上に形成される上層反射防止膜とがある。現像ユニットＤＥＶもフォトレジスト塗布ユニットＣＯＴとほぼ同一の構成を有し、フォトレジスト液の代わりに、現像液がウエハＷ上に滴下される。これにより、露光されたフォトレジスト膜が現像され、所定のパターンを有するフォトレジストマスクが形成される。
なお、棚ユニットＵ１〜Ｕ３（図１）には、処理ユニット群Ｕ４およびＵ５において行われる各処理に対する前処理および後処理を行うユニットが積層されている。これらのユニットは、ウエハＷを疎水化するための疎水化処理ユニット、ウエハＷを加熱（ベーキング）する加熱ユニット、ウエハＷを冷却する冷却ユニットなどであって良い。
再び図１を参照すると、インターフェースブロックＢ３は、第１の搬送室１２６と第２の搬送室１２７を含んでいる。第１の搬送室１２６および第２の搬送室１２７は、処理ブロックＢ２から露光装置Ｂ４へ向かう方向（Ｘ方向）にこの順に配置されている。第１の搬送室１２６には搬送アームＡ４が設けられ、第２の搬送室１２７には搬送アームＡ５が設けられている。搬送アームＡ４および搬送アームＡ５は、昇降可能であり、鉛直軸回りに回転可能であり、Ｘ方向に伸縮自在である。また、搬送アームＡ５は、Ｙ方向に移動可能である。
さらに、第１の搬送室１２６には、棚ユニットＵ６、バッファカセットＣＯ、および基板洗浄装置１００（後述）が設けられている。棚ユニットＵ６は、加熱ユニット、温度調整ユニット、および搬送ユニットなどを含んで良い。搬送アームＡ５は、基板洗浄装置１００へウエハＷを搬入し、基板洗浄装置１００からウエハＷを搬出する。
次に、図３から図７までを参照しながら、インターフェースブロックＢ３に配置される基板洗浄装置１００について説明する。図３に示すように、基板洗浄装置１００は、上部開口を有するボックス状のアンダーカップ４３と、インターフェースブロックＢ３の搬送アームＡ５（図１）からウエハＷを受け取り、ウエハＷを保持する第１の基板保持部としての２つの吸着パッド２と、吸着パッド２からウエハＷを受け取り、ウエハＷを吸着して水平に保持する第２の基板保持部としてのスピンチャック３と、ウエハＷの裏面およびベベル部を洗浄する洗浄ヘッド５と、を含んでいる。
図４に示すように、２つの吸着パッド２は、ウエハＷの裏面周縁部を保持するため、所定の間隔を空けて互いに平行に配置されている。２つの吸着パッド２の各々には、吸着孔２ａが形成され、吸着孔２ａは吸着管および真空排気装置（図示せず）と連通している。これにより、吸着パッド２は、吸着孔２ａを通して吸着によりウエハＷを保持する真空チャックとして機能することができる。また、図４に示すように、吸着パッド２は、対応するパッド支持部２１のほぼ中心部に取り付けられている。パッド支持部２１は、細長いロッド形状を有している。パッド支持部２１の両端は、２つの橋桁部２２に取り付けられ、橋桁部２２は井桁部２０を構成している。
２つの橋桁部２２の＋Ｙ方向の端部は、一対のプーリー２４に巻き回されたベルト２３に取り付けられ、橋桁部２２の−Ｙ方向の端部もまた一対のプーリー２４に巻き回されたベルト２３に取り付けられている。これら二組のプーリー２４は、アンダーカップ４３の側壁に対向して設けられる側板２６にそれぞれ回転可能に設けられている。一対のプーリー２４の一方に駆動機構２５が結合されている。このような構成によれば、駆動機構２５によりプーリー２４が一方向に回転すると、プーリー２４によってベルト２３がその方向に沿って移動し、駆動機構２５によりプーリー２４が逆方向に回転すると、プーリー２４によってベルト２３がその方向に沿って移動する。その結果、橋桁部２２ひいては井桁部２０がＸ方向に往復することができる。これにより、橋桁部２２の取り付けられるパッド支持部２１、パッド支持部２１に取り付けられる吸着パッド２、および吸着パッド２に保持されるウエハＷもまたＸ方向に往復することができる。
また、図３に示すように、各側板２６の各々は、その底面において、スライダ２７ａとガイド２７ｂから構成される一組の昇降機構２７により支持されている。昇降機構２７は、基板洗浄装置１００の筐体底面（図示せず）に取り付けられている。スライダ２７ａをガイド２７ｂに沿って上下動させるため、昇降機構２７の一つには駆動機構（図示せず）が結合されており、この駆動機構によって井桁部２０が図３のＺ方向（上下方向）に移動することができる。これにより、橋桁部２２の取り付けられるパッド支持部２１、パッド支持部２１に取り付けられる吸着パッド２、および吸着パッド２に保持されるウエハＷもまたＺ方向に移動することができる。
また、井桁部２０上には、ほぼ環状のアッパーカップ４１が設けられている。アッパーカップ４１は、洗浄液のミストまたは液滴が飛散するのを防ぐために設けられている。アッパーカップ４１は、ウエハＷの直径よりも大きい開口を有し、この開口を通して、搬送アームＡ５と吸着パッド２との間でウエハＷが受け渡される。井桁部２０上に設けられるアッパーカップ４１は、図３に示すように、井桁部２０とともに、Ｘ方向およびＺ方向に移動することができる。
次に、第２の基板支持部としてのスピンチャック３について説明する。スピンチャック３は、円盤形状を有し、ウエハＷの裏面中央部を保持する。スピンチャック３は、互いに平行に配列される２つの吸着パッド２の間に配置される。このため、スピンチャック３により保持される裏面中央部は、吸着パッド２により保持される裏面周縁部と重なり合うことがない。図５に示すように、スピンチャック３は、シャフト３ｂを介して駆動機構（スピンチャックモータ）３３に結合され、駆動機構３３によって、スピンチャック３は鉛直軸周りに回転可能であり、昇降可能である。このような構成により、スピンチャック３に保持されるウエハＷを洗浄ヘッド５に対して上下動することができ、スピンチャック３の上下方向位置を調整することにより、洗浄ヘッド５のウエハＷ裏面に対する圧力を調整することが可能となる。
また、スピンチャック３は、吸着パッド２が吸着管（図示せず）に接続されるのと同じように、吸着管（図示せず）に接続されている。これにより、スピンチャック３は、吸着孔３ａ（図４）を通した吸引によりウエハＷを保持する真空チャックとして機能する。さらに、スピンチャック３を囲むように支持ピン３２が配置されている。支持ピン３２は、昇降機構３２ａ（図５）に接続され、これにより、支持ピン３２はウエハＷの裏面を支持し、ウエハＷを上下動することができる。支持ピン３２と、基板洗浄装置１００の外部の搬送機構（搬送アームＡ５）とが協働して、ウエハＷを搬送機構から吸着パッド２へ、吸着パッド２からスピンチャック３へ、そして、その反対に搬送することができる。
図３から図５までを参照すると、円筒形状を有するエアナイフ３１がスピンチャック３および支持ピン３２を取り囲んでいる。図６に示すように、エアナイフ３１は、たとえば二重円筒より構成され、二重円筒の上端は封止されている。その上端には、複数の噴射口３１ａが周方向に所定の間隔を空けて形成されている。エアナイフ３１は、図示しない供給部から二重円筒間の中空部を通して気体（たとえば窒素（Ｎ２）ガスまたは清浄空気）を噴射口３１ａから噴き出す。すなわち、エアナイフ３１は、スピンチャック３の表面と、このスピンチャック３と接触するウエハＷの裏面中央部とを乾燥させる乾燥器として機能することができる。
次に、図７を参照しながら、ウエハＷの裏面およびベベル部を洗浄する洗浄部材としての洗浄ヘッド５について説明する。図７（ａ）は、洗浄ヘッド５の上面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＩ−Ｉ線に沿った断面図であり、図７（ｃ）は図７（ａ）のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。図示のとおり、洗浄ヘッド５は、ほぼ円柱状の外観形状を有し、ほぼ中央に配置される中央部５ａと、円環状の外観形状を有し中央部５ａの周りに配置される円環部５ｂと、中央部５ａおよび円環部５ｂが取り付けられる台座５ｃとを有している。中央部５ａの外径は、たとえば約５５ｍｍから約７５ｍｍであってよく、円環部５部の外径は、たとえば約６５ｍｍから約８５ｍｍであってよい。また、中央部５ａおよび円環部５ｂの高さは、図示の例においてはほぼ等しく、たとえば約３ｍｍから約７ｍｍであってよい。
中央部５ａおよび円環部５ｂは、本実施形態では、たとえばポリビニルアルコール（ＰＶＡ）製のスポンジで形成されている。このため、中央部５ａおよび円環部５ｂは、柔軟性を有しており、台座５ｃが連結される支持部５１（後述）によって、スピンチャック３により保持されるウエハＷの裏面に押圧されるときに収縮して、ウエハＷの裏面に対して適度の圧力で接することとなる。また、図７（ｂ）および図７（ｃ）に示すように、円環部５ｂはほぼ三角形状の断面を有している。言い換えると、円環部５ｂにおいて、中央部５ａの側周面に面する内周面は傾斜し、上方に向かうに従って広くなる空間Ｓが中央部５ａと円環部５ｂとの間に形成されている。また、円環部５ｂの外周面は、台座５ｃに対してほぼ直立している。なお、図示の例では、円環部５ｂは、その下端において中央部５ａの側周面に接しているが、他の実施形態においては、離間していてもよい。
また、中央部５ａには、その中央に位置し、円形の上面形状を有する開口部５ｏと、この開口部５ｏにより形成される中央部５ａの内周面から中央部５ａの半径方向に延びる４つの切欠部５ｄとが設けられている。切欠部５ｄによって、中央部５ａの上端には角（エッジ）が形成されることとなる。このため、ウエハＷの裏面に中央部５ａが接し（または押圧され）回転する際の洗浄効果を高めることができる。
また、図７（ａ）および図７（ｃ）に示すように、台座５ｃには、中央部５ａと円環部５ｂとの境界付近であって切欠部５ｈに対応する位置に貫通孔５ｈが設けられている。たとえばウエハＷのベベル部を洗浄する際に、ウエハＷの裏面へ供給される洗浄液（たとえば脱イオン水（ＤＩＷ）または純水）を、貫通孔５ｈを通して、中央部５ａと円環部５ｂとの間から台座５ｃの下方の空間へ排出することができる。
また、図３から図５までを参照すると、洗浄ヘッド５の台座５ｃは、支持部５１の先端に設けられた支持シャフト５Ｓに取り付けられている。支持部５１は、ウエハＷや橋桁部２２の動きを妨げないように、柄杓のような形状を有している。アンダーカップ４３のＹ方向に延びる側壁の一方には、スピンドル（または滑車）５３が回転可能に設けられ、スピンドル５３にはベルト５２が巻き掛けられている。ベルト５２に対して、上述の支持部５１の基端が取り付けられている。スピンドル５３の一方は駆動機構５４（図３および図４）に接続されており、これにより、スピンドル５３が時計方向または反時計方向に回転し、ベルト５２を往復させる。このようにして、支持部５１ひいては洗浄ヘッド５はＹ方向に往復することができる。
また、支持部５１の先端の支持シャフト５Ｓは、図示しない回転機構により回転可能であり、洗浄ヘッド５を回転させることができる。これにより、洗浄ヘッド５は、ウエハＷの裏面に接触し又は押し付けられる際に回転することができ、これにより、ウエハＷの裏面に付着したパーティクルの除去が促進される。さらに、支持部５１の先端には、図４に示すように、洗浄液ノズル５１ａとブローノズル５１ｂとが設けられている。洗浄液ノズル５１ａからは、洗浄ヘッド５によってウエハＷ裏面から除去されたパーティクルを洗い流すため、洗浄液（たとえばＤＩＷまたは純水）が供給される。ブローノズル５１ｂからは、洗浄を終えた後にウエハＷ裏面に付着している洗浄液の乾燥を促進するためのたとえばＮ２ガスまたは清浄空気等の気体が噴出される。
図３および図５を参照すると、基板洗浄装置１００は、スピンチャック３に保持されるウエハＷの表面を洗浄するための表面洗浄ノズル６を有している。表面洗浄ノズル６は、ウエハＷの表面に付着したパーティクルを洗い流すため、洗浄液（たとえばＤＩＷまたは純水）をウエハＷの表面に噴出するように構成される洗浄液ノズル６１と、ウエハＷの表面から洗浄液を乾燥させるため、気体（たとえばＮ２ガスまたは清浄空気）を供給するように構成されたガスノズル６２とを含んでいる。図５に示すように、洗浄液ノズル６１及びガスノズル６２は、共通の支持部材６３により支持され、駆動機構６４により、ウエハＷの直径に沿った方向に移動可能であり、上下方向に昇降可能である。洗浄液ノズル６１及びガスノズル６２は、ウエハＷおよび搬送機構を妨げないように、搬送中のウエハＷの上方に位置している。
図５に示すように、アンダーカップ４３の底部には、アンダーカップ４３内に溜まった洗浄液を排出するドレイン管４３ａと、基板洗浄装置１００内の気流を排気する２つの排気管４３ｂとが形成されている。排気管４３ｂは、アンダーカップ４３の底に溜まった洗浄液が排気管４３ｂへ流れ込むのを防ぐため、アンダーカップ４３の底から上向きに突出している。また、洗浄液が排気管４３ｂへ流れ落ちるのを防止するため、リング状のインナーカップ４２が排気管４３ｂの上方に位置するようにエアナイフ３１の周囲に取り付けられている。
また、アッパーカップ４１の上方には、ブローノズル４４が設けられている。ブローノズル４４は、ウエハＷの表面周縁部に上から気体（たとえばＮ２ガスまたは清浄空気）を吹き付けることができる。また、ブローノズル４４は、昇降機構４５により昇降自在であり、基板洗浄装置１００へウエハＷを搬入出しているときにウエハＷや搬送アームＡ５（図３）と接触しないように上方へ移動することができる。
また、図３および図５に示すように、アンダーカップ４３の側壁であって、ベルトが設けられていない側壁には、ＵＶランプ４６を収容するランプボックス４７が取り付けられている。ウエハＷは、ＵＶランプ４６の上方を通過して、基板洗浄装置１００内外に搬入出される。したがって、ＵＶランプ４６は、ウエハＷが基板洗浄装置１００から搬出される間、ウエハＷの裏面に紫外域光を照射することができる。ウエハＷ裏面にポリマーに由来するパーティクルが残存している場合、そのようなパーティクルは紫外域光によって収縮されて除去される。
次に、図５を参照しながら、洗浄液供給源と窒素ガス供給源について説明する。表面洗浄ノズル６の洗浄液ノズル６１とガスノズル６２は、それぞれ流量調整ユニット６１ｂ、６２ｂを有する供給ライン６１ａ、６２ａを介して、それぞれ洗浄液源６５と窒素ガス源６６に接続されている。また、ブローノズル４４は、流量制御ユニット４４ｂを有する供給ライン４４ａを介して窒素ガス源６６に接続されている。流量制御ユニット６１ｂ、６２ｂ、および４４ｂは、それぞれバルブと流量調整器（図示せず）を含み、コントローラ２００（後述）の制御のもと、洗浄液および窒素ガスの供給の開始／停止を制御し、流量を制御する。
図４及び図５を再び参照すると、基板洗浄装置１００にはコントローラ２００が設けられている。コントローラ２００は基板洗浄装置１００全体の動作を制御する。コントローラ２００は、たとえば、記憶装置２００ａが接続されるコンピュータであってよい。記憶装置２００ａには、基板洗浄装置１００の各構成部品または要素に所定の動作を行わせるステップ（命令）群を備えたコンピュータプログラムが格納されている。コントローラ２００は、記憶装置２００ａから必要に応じてコンピュータプログラムを読み出し、これに基づいて、各構成部品または要素の動作を制御する。具体的には、コントローラ２００は、搬送機構Ａ１，Ａ２，Ａ３、搬送アームＡ４，Ａ５、吸着パッド２、およびスピンチャック３を制御し、搬送アームＡ５、吸着パッド２、およびスピンチャック３の間でウエハＷを受け渡し、洗浄ヘッド５および表面洗浄ノズル６により、ウエハＷを洗浄するため、各構成部品または要素に命令を出力する。
このコンピュータプログラムは、たとえばハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ／ＲＡＭ、マグネットオプティカルディスク、種々のメモリーカード、ＵＳＢメモリ等の記憶媒体２００ｃに記憶され、入出力装置２００ｂを通して記憶装置２００ａに格納される。
ここで、塗布現像装置１および露光装置Ｂ４内でウエハＷがどのように処理されるかについて説明する。
まず、ウエハＷが収容されたウエハキャリアＣ１がキャリアブロックＢ１の載置台１２０に載置されると、開閉ドア１２１がウエハキャリアＣ１の蓋とともに開く。次に、搬送機構Ａ１によりウエハキャリアＣ１から一枚のウエハＷが取り出される。次いで、棚ユニットＵ１の搬送ユニットを通してウエハＷが搬送機構Ａ２に受け渡され、棚ユニットＵ１の疎水化処理ユニットへ搬送され、ここでウエハＷに対し疎水化処理が行われる。次いで、ウエハＷは、処理ユニット群Ｕ４の下層反射防止膜塗布ユニットＢＡＲＣへ搬送され、ここでウエハＷ上に反射防止膜が形成される。この後、ウエハＷは加熱ユニットでベーキングされる。
次に、ウエハＷは、フォトレジスト塗布ユニットＣＯＴへ搬送され、ここでウエハＷの表面にフォトレジスト膜が形成される。そして、加熱ユニットにてウエハＷに対して熱処理が行われ、さらに、搬送機構Ａ３によって棚ユニットＵ３の搬送ユニットを介してインターフェースブロックＢ３へ搬送される。ウエハＷは、インターフェースブロックＢ３にて棚ユニットＵ６の搬送ユニットを介して搬送アームＡ４から搬送アームＡ５へ受け渡され、そして、搬送アームＡ５によって基板洗浄装置１００へ搬送される。
次に、基板洗浄装置１００の動作（ウエハ洗浄方法）について説明する。
まず、図８（ａ）に示すように、Ｕ字状（又はＣ字状）の上面形状（図１参照）を有するアーム部をウエハ支持部として有する搬送アームＡ５は、処理対象のウエハＷを基板洗浄装置１００内に搬入してアッパーカップ４１の開口部４１ａ上方に維持する。次に、支持ピン３２がスピンチャック３の下方から上昇して搬送アームＡ５の下方の位置に留まる。次いで、搬送アームＡ５が降下してウエハＷを支持ピン３２へと渡し、基板洗浄装置１００から退出する。このとき、吸着パッド２の上面は、支持ピン３２に支持されるウエハＷより低く、かつ、洗浄ヘッド５の上端よりも高く位置する。また、スピンチャック３の上面は、洗浄ヘッド５の上端よりも低く位置している。次に、支持ピン３２が降下すると、図８（ｂ）に示すように、ウエハＷは吸着パッド２上に載置される。
次いで、吸着パッド２は、ウエハＷの裏面に洗浄ヘッド５が押し当てられてもウエハＷが持ち上げられないようにウエハＷを吸引により保持する。スピンチャック３、洗浄ヘッド５、およびエアナイフ３１の上端よりも高い位置において吸着パッド２がウエハＷを保持したまま、アッパーカップ４１、吸着パッド２、およびウエハＷが井桁部２０（図４）等とともに右方向へ移動する。予め決められた位置（たとえばエアナイフ３１の左端がウエハＷの左端と略一致するような位置）までウエハＷが搬送された後、吸着パッド２は、ウエハＷを吸着したまま降下して、図８（ｃ）に示すように、ウエハＷの裏面を洗浄ヘッド５に押し当てる。この状況において、スピンチャック３は吸着パッド２の下方に位置し、エアナイフ３１の上面はウエハＷの裏面の下方に位置している。
次いで、エアナイフ３１の噴射口３１ａ（図６）から気体を噴射させた後、支持部５１の先端の洗浄液ノズル５１ａ（図４）から洗浄液をウエハＷの裏面に供給すると共に洗浄ヘッド５を回転させてウエハＷの裏面中央部を洗浄する。このとき、エアナイフ３１の噴射口３１ａから噴出される気体により、スピンチャック３の表面に洗浄液が撥ねるのが防止され、スピンチャック３の表面は清浄に保たれる。ウエハＷの裏面中央部の洗浄中、吸着パッド２と洗浄ヘッド５は協働して移動し、裏面中央部を含む広い範囲が洗浄される。具体的には、たとえば図１０に示すように洗浄ヘッド５は図中のＹ方向を往復しつつ、洗浄ヘッド５が方向を反転する際に、洗浄ヘッド５の直径よりも短い距離だけ吸着パッド２が＋Ｘ方向へシフトする。このような動きにより、洗浄ヘッド５は、図１０中の矢印Ａで示すように、ウエハＷ裏面上でジグザグな軌跡をたどることができる。その結果、図１０中の領域Ｔ１（裏面中央部を含む）が満遍なく洗浄される。
上述の領域Ｔ１が洗浄された後、ウエハＷの中心とスピンチャック３の中心とが一致するように吸着パッド２が左方向へ移動して、以下のように、吸着パッド２からスピンチャック３へウエハＷが受け渡される。
まず、エアナイフ３１の噴射口３１ａから気体が噴出されている状態で、洗浄ヘッド５が移動と回転を停止し、支持部５１の先端の洗浄液ノズル５１ａ（図４）からの洗浄液を停止する。次に、ウエハＷが、吸着パッド２上に固定された状態から解放された後、スピンチャック３が持ち上げられ、ウエハＷの裏面中央部がスピンチャック３により支持される。スピンチャック３は、ウエハＷの裏面に洗浄ヘッド５が押し当てられてもウエハＷが持ち上げられないようにウエハＷを吸引により保持する（図９（ａ））。この後、アッパーカップ４１および吸着パッド２が降下し、吸着パッド２からスピンチャック３へのウエハＷの受け渡しが完了する。
次に、図９に示すように、スピンチャック３によりウエハＷが保持されつつ、ウエハＷの表面、裏面、およびベベル部が、好ましくは同時に洗浄される。具体的には、まず、スピンチャック３によりウエハＷの回転が開始され、比較的遅い回転速度でウエハＷが回転し続ける。また、洗浄液ノズル６１の先端がウエハＷの表面中心部から約１０ｍｍ上方に位置するように表面洗浄ノズル６が降下し、洗浄液ノズル６１からウエハＷの表面中央部に対して洗浄液が供給される。ウエハＷの表面中央部に供給された洗浄液は、ウエハＷの回転により、ウエハＷの外縁に向かって表面上を流れていく。洗浄液ノズル６１が、洗浄液を供給しつつ、ウエハＷの半径方向外向きにシフトすると、ガスノズル６２も洗浄液ノズル６１とともにシフトし、ウエハＷの表面中央部の上方に至る。これにより、ウエハＷの表面中央部が、ガスノズル６２からのＮ２ガスにより乾燥される。続けて、洗浄液ノズル６１から洗浄液を供給するとともに、ガスノズル６２からＮ２ガスを供給しつつ、両者がウエハＷの半径方向外向きに連続的にシフトしていくと、洗浄液の噴出の勢いとウエハＷの表面上の洗浄液の流れとによって、ウエハＷ表面の全面が洗浄されるとともに、ガスノズル６２からのＮ２ガスによりウエハＷ表面が内側から乾燥される。
上記のようにウエハＷ表面の洗浄および乾燥が行われている間、ウエハＷの裏面に対しては、洗浄ヘッド５の支持部５１の洗浄液ノズル５１ａから洗浄液が供給され、ウエハＷを回転するスピンチャック３と、ウエハＷの半径方向に沿って移動する洗浄ヘッド５との協働運動により洗浄される。具体的には、洗浄ヘッド５がエアナイフ３１の外側近傍に位置した後、スピンチャック３の駆動機構３３（図５）が降下して、ウエハＷ裏面の裏面が洗浄ヘッド５に所定の圧力で押しつけられる。ウエハＷの回転の開始とともに、支持部５１の洗浄液ノズル５１ａからウエハＷの裏面に向けて洗浄液が供給され、洗浄ヘッド５が回転を開始する。そして、ウエハＷがたとえば３６０°回転すると、洗浄ヘッド５の直径と等しい又は小さい長さだけ−Ｙ方向（図１１）に支持部５１および洗浄ヘッド５がシフトする。このような動作が繰り返されると、洗浄ヘッド５は、ウエハＷの裏面に対して相対的に同心円状の経路を移動しながら、ウエハＷのベベル部に到達する。
洗浄ヘッド５がベベル部に到達したときには、図１２Ａに示すように、洗浄ヘッド５の円環部５ｂがウエハＷのベベル部Ｂ（図１２Ｂ）の外側へ部分的にはみ出す。ベベル部への到達の前には、洗浄ヘッド５の中央部５ａも円環部５ｂもウエハＷの裏面に押しつけられて押しつぶされているけれども、洗浄ヘッド５がベベル部Ｂに到達して円環部５ｂがはみ出すと、図１２Ｂ（ａ）に模式的に示すように、円環部５ｂが上から押しつぶされることなく、円環部５ｂの内周面がベベル部Ｂに接することとなる。しかも、円環部５ｂが柔軟性を有しているため、ベベル部Ｂは、むしろ、円環部５ｂの傾斜した内周面に対して横方向から適度の力で押しつけられることとなる。この状態で、ウエハＷおよび洗浄ヘッド５が回転しているため、ベベル部Ｂは全周にわたって円環部５ｂと擦れることとなり、ベベル部Ｂが効率的に洗浄される。また、このとき、図１２Ｂ（ａ）に示すように、中央部５ａの側周面と円環部５ｂの内周面との間の空間には、洗浄ノズル５１ａからウエハＷ裏面へ供給される洗浄液が溜まるが、図１２Ｂ（ｂ）に矢印で示すように、この洗浄液は、台座５ｃに形成された貫通孔５ｈから排出される。
洗浄ヘッド５がウエハＷのベベル部Ｂに到達した後、ウエハＷが少なくとも１回転すると、ウエハＷの裏面およびベベル部Ｂの洗浄が終了する。これにより、図１１中の右下がり斜線（右から左へ上がる斜線）で示す領域Ｔ２が満遍なく洗浄される。
なお、エアナイフ３１の噴射口３１ａからウエハＷの裏面へガスが噴出されるため、洗浄液（ＤＩＷ）は、外向きに吹き飛ばされ、エアナイフ３１に対向する裏面部分を乾いたままに維持することができる。つまり、エアナイフ３１は、洗浄液がスピンチャック３へ到達するのを妨げ、よって、スピンチャック３を乾いたままに維持することができる。
ウエハＷの表面、裏面、およびベベル部Ｂが上記のように洗浄された後、表面洗浄ノズル６が上方へ移動し、洗浄ヘッド５は回転と移動を停止し、洗浄液ノズル５１ａは洗浄液の供給を停止し、スピンチャック３は回転を一時的に停止する。そして、主としてウエハＷの裏面が洗浄液で濡れているため、スピンチャック３によりウエハＷを高速で回転し、ウエハＷを乾燥させる。このとき、上方へ後退していたブローノズル４４が図９（ｂ）に示すように下方へ移動するとともに、支持部５１が移動して、洗浄ヘッド５の隣のブローノズル５ｂがウエハＷのベベル部Ｂの下方へ位置する。これにより、ベベル部Ｂに対して上下からガスが吹き付けられ、ウエハＷのベベル部Ｂの乾燥を促進することができる。
上述した動作によりウエハＷの洗浄と乾燥とを終えたら、基板洗浄装置１００へウエハＷを搬入した時とは反対の方法で、搬送アームＡ５（図３）へとウエハＷが搬送される。搬送中、ＵＶランプ４６（図３および図４）が点灯され、ＵＶランプ４６から、ウエハ支持端がＵ字状である搬送アームＡ５（図３）で支持されるウエハＷの裏面へ向けて紫外線が照射される。たとえウエハＷの裏面にパーティクルが残っていても、紫外線は有機物を分解するので、たとえばフォトレジストに起因するパーティクルを収縮させて、裏面から除去することができ、デフォーカスの問題を容易に取り除くことができる。
ウエハＷが搬出される間、吸着パッド２やスピンチャック３は、たとえば図８（ａ）に示した初期位置まで移動して次のウエハＷの搬入を待つ。次のウエハＷが搬入されると、上述の動作が繰り返され、複数のウエハＷが順次処理される。
上記のように基板洗浄装置１００で洗浄されたウエハＷは、露光装置Ｂ４（図１参照）へ搬送され、たとえば純水の層がウエハＷの表面上に形成された状態で、液浸露光が行われる。そして、液浸露光を経たウエハＷは、露光装置Ｂ４から取り出され、たとえば、インターフェースブロックＢ３の基板洗浄装置１００へ搬送される。ここで、ウエハＷの表面に残っている純水が取り除かれる。次に、ウエハＷは棚ユニットＵ６の一段に相当する加熱ユニットへ搬送され、ウエハＷに対しポストエクスポージャベーキング（ＰＥＢ）が行われる。
続いて、ウエハＷは搬送アームＡ４により加熱ユニットから取り出され、搬送機構Ａ３へ受け渡され、そして、搬送機構Ａ３により現像ユニットＤＥＶへ搬送される。現像ユニットＤＥＶにおいて所定の現像処理を経た後、ウエハＷは、加熱ユニットでベーキングされ、そして、搬送機構Ａ１により、キャリアブロックＢ１へ、最終的に元のウエハキャリアＣ１へ戻される。
以上により、塗布現像装置１および露光装置Ｂ４においてウエハＷに対して行われる一連の処理が終了する。
本発明の実施形態による基板洗浄装置１００によれば、ウエハＷの裏面中央部がスピンチャック３により保持され、ウエハＷがスピンチャック３により回転している間に、ウエハＷの裏面（裏面中央部を除く）に対して洗浄ヘッド５が押しつけられるとともに回転することにより、ウエハＷの裏面が洗浄される。洗浄ヘッド５が取り付けられる支持部５１の移動により、洗浄ヘッド５がウエハＷのベベル部Ｂに到達したとき、洗浄ヘッド５の円環部５ｂがウエハＷの外側に部分的にはみ出て、ベベル部Ｂに接することとなる。この状態で、ウエハＷおよび洗浄ヘッド５が回転しているため、ベベル部Ｂが円環部５ｂに擦れることにより洗浄される。
上述のとおり、洗浄ヘッド５は、ウエハＷの裏面を洗浄するとともに、裏面洗浄の最後に円環部５ｂの一部がウエハＷの外側に露出する（はみ出る）ように位置することにより、ウエハＷのベベル部Ｂをも洗浄することができる。すなわち、ウエハＷの裏面洗浄に連続して、簡便に且つ短時間にベベル部Ｂを洗浄することができる。このため、ベベル部Ｂの洗浄のための工程を設ける必要がない。したがって、スループットの大幅な低下を招くことはない。
さらに、ウエハＷの裏面を洗浄する洗浄ヘッド５によりベベル部を洗浄することができるため、ベベル部を洗浄する別途の構成を設ける必要がなく、したがって、基板洗浄装置１００が大型化することはなく、追加の製造コストがかかることもなく、余分なスペースも必要ない。また、基板洗浄装置１００を備える塗布現像装置１において、基板洗浄装置１００のために余分なスペースを確保する必要がなく、塗布現像装置１の省スペース化に資する。
さらにまた、ウエハＷの裏面の洗浄中には、洗浄ヘッド５が取り付けられる支持部５１の先端の洗浄液ノズル５１ａから洗浄液が供給されるため、スポンジ製の中央部５ａおよび円環部５ｂは洗浄液を吸収しており、これにより、ベベル部Ｂは効率的に洗浄される。ただし、洗浄液の供給量によっては、円環部５ｂが洗浄液を吸収しきれず、ベベル部Ｂが過度に濡れる場合がある。この場合、ウエハＷのエッジに形成されるノッチ部Ｎ（図１２（ａ））に洗浄液が残ってしまう。そして、この洗浄液が乾燥すると、ノッチ部Ｎにウォータマークが形成されたり、洗浄液中に含まれていたパーティクルが残留したりしてしまう。しかし、洗浄ヘッド５においては、円環部５ｂの内周面は、上方に向かうに従って中央部５ａとの間隔が広がるように傾斜し、中央部５ａと円環部５ｂとの境界の下方で、切欠部５に対応する位置には台座５ｃを貫通する貫通孔５ｈが形成されているため、中央部５ａと円環部５ｂとの間の空間に溜まる洗浄液が貫通孔５ｈを通して排出される。したがって、円環部５ｂは適量の洗浄液を含むことができ、洗浄液がノッチ部Ｎに残らないようにすることができる。これにより、ノッチ部Ｎの汚染をも低減することができる。
また、本実施形態では、洗浄ヘッド５の円環部５ｂの内周面が上記のように傾斜しているため、ベベル部Ｂの特に下側部分（ウエハＷの裏面から側面に向かって傾斜した部分）から側面にかけて十分に密着することができる。ベベル部Ｂの下側部分は、たとえばアッシング処理では清浄化しにくいため、当該部分をより効率的に洗浄することができる本例の洗浄ヘッド５は有用である。
次に、基板洗浄装置１００における上記のウエハ洗浄方法によってウエハの裏面が清浄化されることを確認するために行った実験について、図１３を参照しながら説明する。
この実験は、ウエハのベベル部を意図的に汚染した実験用のウエハを用意し、このウエハを洗浄することにより行った。具体的には、まず、窒化シリコン膜が堆積されたウエハを搬送アーム（上記の搬送アームＡ５に相当）で搬送し、この搬送アームのウエハと接触する部分（Ｕ字形状部分）に窒化シリコン膜の削り滓を付着させた。このようにして汚染した搬送アームでベアウエハを搬送することにより、ベベル部に削り滓が付着した実験用のウエハを用意した。実験用のウエハのベベル部のうち、削り滓が付着した部分（以下、付着部）の面積を目視または光学顕微鏡で見積もった後、以下の種々の方法でベベル部を洗浄し、洗浄後の付着部の面積を同様に見積もることにより、除去率を算出した。
洗浄の方法は、以下のとおりである（以下の（１）から（５）の見出しは、図１３のグラフの横軸に対応している）。
（１）「比較例のブラシ」
比較例の洗浄部材として、円柱形状を有するスポンジ部を台座に取り付けて作製した洗浄ブラシを用意し、この洗浄ブラシを、洗浄ヘッド５の代わりに、基板洗浄装置１００の支持部５１の先端に取り付け、この基板洗浄装置を用いて実験用のウエハのベベル部を洗浄した。
（２）「洗浄ノズル」
後述するベベル洗浄ノズル７と同様の洗浄ノズルを基板洗浄装置に設け、実験用のウエハのベベル部に対して洗浄液（ＤＩＷ）を吹き付けることにより、実験用のウエハのベベル部を洗浄した。
（３）「比較例のブラシと洗浄ノズルの組み合わせ」
上記の洗浄ブラシによる洗浄の後、上記の洗浄ノズルを用いた洗浄を行った。
（４）「実施例１」
洗浄ヘッド５を備える基板洗浄装置１００において、実験用のウエハのベベル部を洗浄した。
（５）「実施例２」
ＰＶＡ製のスポンジの代わりにプラスチック製の糸を束ねたブラシを用いて洗浄ノズル５（後述）を基板洗浄装置１００に取り付け、この基板洗浄装置１００を用いて実験用のウエハのベベル部を洗浄した。
図１３を参照すると、比較例のブラシを用いた場合には、約４２％しか削り滓を除去することができていないことがわかる。このような除去率は、比較例のブラシは、中央部５ａおよび円環部５ｂを有していないため、比較例のブラシが実験用のウエハのベベル部に接する（または擦れる）ことがないためと考えられる。
洗浄ノズルからベベル部に洗浄液を吹き付けた場合には、ベベル部に付着した削り滓が約４７％除去され、比較例のブラシに比べて高い除去率が得られた。しかし、洗浄液の衝撃力による洗浄は、非接触式でもあるため、除去率は十分でない。また、比較例のブラシと洗浄ノズルを組み合わせた場合でも、除去率は約５０％に過ぎず、大きな改善は認められない。ただし、洗浄ノズルから洗浄液を吹き出す圧力を調整することにより、除去率を向上させることは可能である。
一方、スポンジ製の洗浄ヘッド５を用いた場合には、実験用のウエハのベベル部に付着した削り滓はほぼ完全に除去されていた。また、プラスチック製のブラシから作製した洗浄ヘッド５によっても、約８６％という高い除去率が得られたことが分かる。これらの結果は、ベベル部が円環部５ｂに接触する（または擦れる）ことの効果によるものと考えられる。以上より、本発明の実施形態による基板洗浄装置の効果・利点が確認された。
なお、実施例１および実施例２については、洗浄前後において、実験用のウエハの表面のパーティクルの測定を行ったところ、ベベル部洗浄に伴うパーティクルの増加は認められなかった。
以上、幾つかの実施形態を参照しながら本発明を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されることなく、添付の特許請求の範囲に照らし種々に変形することができる。
たとえば、洗浄ヘッド５は以下のような形状を有してもよい。図１４を参照すると、この洗浄ヘッド５には、中央部５ａの半径方向に延びる８つの切欠部５ｄと、これら８つの切欠部５ｄに対応して台座５ｃに形成された貫通孔５ｈとが設けられている。その他の構成については、図７に示した洗浄ヘッド５と同様である。このような構成によっても、洗浄ヘッド５の円環部５ｂが部分的にウエハＷの外側に到達したときに、ウエハＷのベベル部Ｂが円環部５ｂにより洗浄され得る。また、切欠部５ｄの数が多いことから、切欠部５ｄによる洗浄効果が更に高まることが期待される。さらに、貫通孔５ｈの数が多いことから、洗浄液が効率よく排出されるため、たとえば、洗浄液ノズル５１ａから比較的多量の洗浄液を供給する場合に好適である。ただし、切欠部５ｄおよび貫通孔５ｈの数は、図７の４つや、図１４の８つに限らず、適宜調整して良いことは言うまでもない。
また、図１５に示す洗浄ヘッド５は、中央部５ａのほぼ中央に形成される開口部５ｏと、中央部５ａの側周面に開口し、中央部５ａ内で台座５ｃ方向に屈曲する導管５ｅとを有している。この導管５ｅは、中央部５ａがウエハＷの裏面に押しつけられて変形した場合であっても、つぶれない程度の直径を有している。また、台座５ｃには、上記の導管５ｅに接続するように貫通孔５ｈが形成されている。この洗浄ヘッド５の円環部５ｂは、図７に示す円環部５ｂと同様の構成を有している。このような構成によっても、円環部５ｂによりウエハＷのベベル部Ｂを洗浄することができる。また、中央部５ａと円環部５ｂとの間の空間に溜まる洗浄液を、導管５ｅおよび貫通孔５ｈを通して排出することができるため、ウエハＷの特にノッチ部（図１２Ａ）に洗浄液が残らないようにすることができる。なお、図１５において、４つの導管５ｅと４つの貫通孔５ｈが図示されているが、これらの数は任意に決定されてよい。
図１６を参照すると、この洗浄ヘッド５は、中央部５ａのほぼ中央に形成される開口部５ｏと、この開口部５ｏにより形成される中央部５ａの内周面から中央部５ａの半径方向に延びる４つの切欠部５ｄと、中央部５ａの外周面に開口し、切欠部５ｄに連通する導管５ｆとを有している。導管５ｆは、中央部５ａがウエハＷの裏面に押しつけられて変形した場合であっても、つぶれない程度の直径を有している。また、台座５ｃの貫通孔５ｈは、切欠部５ｄの底部に相当する位置に形成されている。この洗浄ヘッド円環部５ｂは、図７に示す円環部５ｂと同様である。このような構成によれば、図７の洗浄ヘッド５と同様に、切欠部５ｄによる洗浄効果を得ることができ、また、中央部５ａと円環部５ｂとの間の空間に溜まる洗浄液を、導管５ｆ、切欠部５ｄ、および貫通孔５ｈを通して排出することができる。導管５ｅおよび切欠部５ｄの数は任意に決定してよく、また、貫通孔５ｈは、開口部５ｏの底部に相当する位置に形成されてもよい。貫通孔５ｈの数は、切欠部５ｄの数と同数でなくてよい。
図１７に示す洗浄ヘッド５は、図７の洗浄ヘッド５に対し、円環部５ｄの形状が異なる点において相違し、その他の構成は同様である。図１７（ｂ）に示すように、この洗浄ヘッド５の円環部５ｂは、ほぼ台形の断面形状を有し、この台形形状の斜面は、中央部５ａの外周面に面している。このような構成によっても、円環部５ｂの内面（特に傾斜した面）がウエハＷのベベル部Ｂに接することができ、ベベル部Ｂを洗浄することが可能である。また、中央部５ａと円環部５ｂとの間の空間に溜まる洗浄液は、スポンジ製の中央部５ａおよび円環部５ｂを通して、貫通孔５ｈから排出されることとなるため、洗浄液ノズル５１ａからの洗浄液が比較的少量の場合に好適である。
図１８に示す洗浄ヘッド５は、中央部５ａと、中央部５ａの周りに配置される複数のピラー５ｐと、これらが取り付けられる台座５ｃとを有している。中央部５ａには、円形の上面形状を有する開口部５ｏと、４つの切欠部５ｄとが設けられている。ピラー５ｐは、図７の洗浄ヘッド５の中央部５ａおよび円環部５ｂと同様に、ＰＶＡで形成されている。このような構成によっても、ピラー５ｐの一部がウエハＷの外側にはみ出るように洗浄ヘッド５が位置するときに、ウエハＷのベベル部Ｂがピラー５ｐに接することにより、ベベル部Ｂを洗浄することができる。また、この場合、洗浄液がピラー５ｐ間の隙間、およびピラー５ｐと中央部５ａとの間の隙間から排出され得るので、台座５ｃに貫通孔５ｈは不要である。なお、貫通孔５ｈが形成されていないため、中央部５ａの切欠部５ｄは、中央部５ａの側周面には達していない。
図１９には、洗浄ヘッド５のまた別の変形例が図示されている。図示のとおり、この洗浄ヘッド５の円環部５ｂは矩形の断面形状を有しており、この点を除き、図７に示す洗浄ヘッド５と同様の構成を有している。この構成によっても、洗浄ヘッド５の円環部５ｂが部分的にウエハＷの外側に到達したときに、ウエハＷのベベル部Ｂが円環部５ｂにより洗浄され得る。
図２０に示す洗浄ヘッド５は、８角柱の上面形状を有する中央部５ａと、これの周りに配置される多角環部５ｂとを有している。これまでの例と同様、中央部５ａおよび多角環部５ｂは、台座５ｃに取り付けられている。多角環部５ｂの内縁は、中央部５ａの外縁形状を反映して８角柱の上面形状を有し、中央部５ａの外縁にほぼ接している。このような形状を有する多角環部５ｂによれば、ウエハＷのベベル部Ｂに接するときの接触面積および接触力が、多角管部５ｂの内縁に沿って変化し得るため、洗浄効率の向上が期待される。
また、洗浄ヘッド５は、スポンジでなく、たとえば多数のプラスチック製の糸を束ねたブラシにより形成してもよい。プラスチック製の糸は、好ましくは、たとえばポリビニルクロライド（ＰＶＣ）、ウレタン、ナイロンなどから作られる。なお、洗浄ヘッド５の中央部５ａおよび円環部５ｂの双方またはいずれか一方をブラシとしてもよい。また、円環部５ｂをブラシで形成する場合であっても、中央部５ａの側周面に面する内周面を図７（ｂ）に示すように傾斜させてもよい。
また、図２１（ａ）および（ｂ）を参照すると、また別の変形例による洗浄ヘッド５においては、円環部５ｂの内周面が台座５ｃに対してほぼ直立し、円環部５ｂの外周面が外向きに傾斜している。この点を除くと、この変形例による洗浄ヘッド５は、図７に示す洗浄ヘッド５と同一の構成を有している。具体的には、円環部５ｂの外周面は、円環部５ｂの外径が上に向かって（台座５ｃから遠ざかる方向に沿って）小さくなるように傾斜している。このような形状によれば、円環部５ｂの上部は、円環部５ｂの下部に比べて薄く、適度な柔軟性を有することができるため、ベベル部Ｂ（図１２Ｂ参照）に対し適度な力で押しつけられ得る。このため、ベベル部Ｂの洗浄効果を高めることが可能となる。また、このような形状を有する洗浄ヘッド５においては、ウエハＷの裏面を洗浄する場合に当該裏面に押しつけられるときには、図２１（ｃ）に示すように、円環部５ｂは内向きに押しつぶされる。このため、この洗浄ヘッド５を比較的長い期間使用した場合、円環部５ｂの上部付近が内側に窄まるように変形することとなる。そうすると、長期間使用したとしても、洗浄ヘッド５がベベル部Ｂに到達し、円環部５ｂが部分的にはみ出したとき、円環部５ｂの内周面に対してベベル部Ｂがしっかりと押しつけられ得る。すなわち、ベベル部Ｂの洗浄効果が長期間継続するため、この変形例の洗浄ヘッド５には寿命が長いという利点がある。
また、円環部５ｂは中央部５ａよりも高くてもよい。具体的には、円環部５ｂの（台座５ｃからの）高さをＨｂとし、中央部５ａの（台座５ｃからの）高さをＨａとすると、０≦Ｈｂ−Ｈａ≦約２ｍｍであると好ましく、約１ｍｍ≦Ｈｂ−Ｈａ≦約２ｍｍであると更に好ましい。円環部５ｂが中央部５ａよりも高い場合には、洗浄ヘッド５のウエハＷ裏面に対する圧力が弱いときであっても、円環部５ｂがウエハＷの表面よりも高い位置まで延在できるため、ベベル部Ｂの全体を洗浄することが可能となる。なお、中央部５ａかつ／又は円環部５ｂをブラシで形成する場合にも、円環部５ｂが中央部５ａよりも高いと好ましい。
さらに、円環部５ｂの内周面がベベル部Ｂに対して窪み易くなるように、円環部５ｂが中央部５ａよりも大きな柔軟性を有していると好ましい。
また、中央部５ａかつ／又は円環部５ｂをスポンジで形成する場合、スポンジはＰＶＡ製でなく、他の材料製のスポンジを用いて良いことは勿論である。
また、洗浄ヘッド５の中央部５ａは、開口部５ｏと切欠部５ｄを必ずしも有していなくてもよい。ただし、中央部５ａの中心部（回転中心軸付近）は、洗浄ヘッド５の回転に伴う線速度が小さいため、中央部５ａの周縁部や円環部５ｂに比べて洗浄効果が低い。このため、開口部５ｃを設けた方が好ましいと言うことができる。また、上述のとおり、切欠部５ｄは、洗浄効果を高めるという利点を有するため、開口部５ｏを設けることなく、切欠部５ｄのみを設けても良い。この場合、たとえば十字型の切欠部が好ましい。
また、洗浄ヘッド５が取り付けられる支持部５１に、たとえば側板２６（図３）の昇降機構２７と同様の昇降機構を設け、洗浄ヘッド５のウエハＷ裏面への押圧およびその圧力を支持部５１を介して制御してもよい。この場合、スピンチャック３の駆動機構３３は、スピンチャック３を回転させる機能のみを有していてよい。ただし、洗浄ヘッド５の支持部５１が昇降可能の場合であっても、スピンチャック３の駆動機構３３を昇降可能とし、支持部５１および駆動機構３３が協働して洗浄ヘッド５のウエハＷ裏面への押圧およびその圧力を支持部５１により制御してもよい。
また、洗浄ヘッド５が取り付けられる支持部５１を伸縮自在に構成し、洗浄ヘッド５を図４に示すＸ方向に移動させてもよい。これにより、ウエハＷ裏面に沿った方向に洗浄ヘッド５を移動させることにより、ウエハＷの裏面およびベベル部Ｂを洗浄することができる。この場合、支持部５１はＹ方向に移動可能であっても構わない。
また、基板洗浄装置１００における洗浄ヘッド５によるベベル部Ｂの清浄の後、さらに洗浄液を用いてベベル部Ｂを洗浄してもよい。この目的のため、アッパーカップ４１に、図５に示すように、ベベル部Ｂを洗浄するためのベベル洗浄ノズル７を設けてもよい。ベベル洗浄ノズル７は、ベベル部Ｂを洗浄するためのたとえばＤＩＷのような洗浄液を吐出して、ベベル部Ｂに付着するパーティクルを洗い流すように構成されている。詳細には、ベベル洗浄ノズル７には、ウエハＷの外側かつ上方から斜め方向にベベル部Ｂの上側部分に洗浄液を吐出する上部ノズル７１と、ウエハＷの外側かつ下方から斜め方向にベベル部Ｂの下側部分に洗浄液を吐出する下部ノズル７２とが含まれる。ウエハＷがスピンチャック３により回転される間、上部ノズル７１および下部ノズル７２からベベル部Ｂへ洗浄液が勢いよく噴出され、そのため、ベベル部Ｂに付着したパーティクルを洗浄液の衝撃力によって除去することができる。この場合、ウエハＷが回転しているため、ベベル部Ｂの全体に洗浄液を到達することができ、ウエハＷの回転による遠心力によってベベル部Ｂから洗浄液が振り払われる。これにより、パーティクルをベベル部Ｂから流し去ることができる。
さらに、基板洗浄装置１００には、ウエハＷの裏面周縁部を洗浄する裏面周縁洗浄ノズル８が設けられてもよい（図３から図５参照）。ウエハＷの裏面周縁部は、フォトレジスト膜の形成前に行われる疎水化処理に使用される疎水化剤の影響を受ける。すなわち、疎水化処理において、疎水化剤がウエハＷのベベル部ＢからウエハＷの裏面周縁部へ回り込む場合がある。この場合、裏面周縁部は疎水性を有することとなる。したがって、ウエハＷの裏面およびベベル部Ｂを濡れた状態に維持するとともに、洗浄ヘッド５により除去されたパーティクルを洗い流すため、裏面周縁洗浄ノズル８から洗浄液等を供給することは有用である。
具体的には、裏周縁洗浄ノズル８は、たとえば二流体ノズルとして構成すると好ましい。ウエハＷの裏面洗浄用の洗浄液は、ＤＩＷとＮ２ガスの混合物であって良い。すなわち、二流体ノズルは、液体成分（ＤＩＷ）と気体成分（窒素）が二流体ノズルの先端および近くで混合するのを許容し、よって、これらの混合物をウエハＷの裏面へ吐出すると好ましい。これによれば、ＤＩＷと窒素バブルの衝撃力により、パーティクルを確実に除去することが可能となる。また、昇降機構８１により昇降可能である。これにより、裏周縁洗浄ノズル８は、ウエハＷが吸着パッド２により水平にシフトされるときに、アッパーカップ４１やエアナイフ３１などに干渉しないように降下される。
なお、図５に示すように、ベベル洗浄ノズル７１，７２は、流量制御ユニット７ｂを有する供給ライン７ａを介して洗浄液源６５に接続されてよく、裏周縁洗浄ノズル８は、それぞれ流量制御ユニット８１ｂ、８２ｂを有する供給ライン８１ａ、８２ａを介して、それぞれ洗浄液（ＤＩＷ）源６５と窒素ガス源６６に接続されてよい。
また、以上の実施形態においては、インターフェースブロックＢ３の第１の搬送室１２６に基板洗浄装置１００を配置したが、これに限らず、たとえば処理ブロックＢ２内の処理ユニット群Ｕ４，Ｕ５、または棚ブロックＵ１、Ｕ２、Ｕ３に基板洗浄装置１００を配置しても良い。
また、これまで半導体ウエハＷを洗浄する場合を例に本発明を説明したが、本発明はＦＰＤ用基板を洗浄する場合にも適用することができる。
１・・・塗布現像装置、Ｂ１・・・キャリアブロック、Ｂ２・・・処理ブロック、Ｂ３・・・インターフェースブロック、Ｂ４・・・露光装置Ｂ４、Ｕ１〜Ｕ３・・・棚ブロックＵ１、Ｕ４，Ｕ５・・・処理ユニット群、Ａ１〜Ａ３・・・搬送機構、Ａ４，Ａ５・・・搬送アーム、１００・・・基板洗浄装置、５・・・洗浄ヘッド、５ａ・・・中央部、５ｂ・・・円環部、５ｃ・・・台座、５ｄ・・・切欠部、５ｈ・・・貫通孔、４１・・・アッパーカップ、４３・・・アンダーカップ、５１・・・支持部、Ｗ・・・ウエハ。

Claims (8)

  1. 基板の裏面中心部を保持し、当該基板を回転する基板保持回転部と、
    第１の洗浄部、前記第１の洗浄部の周りに配置される第２の洗浄部、並びに前記第１の洗浄部および前記第２の洗浄部が取り付けられる台座を含む洗浄部材と、
    前記基板保持回転部に保持される前記基板の裏面に前記第１の洗浄部と前記第２の洗浄部とを接触可能に、前記基板保持回転部および前記洗浄部材を相対的に昇降する昇降部と、
    前記第２の洗浄部の一部を前記基板の外側に露出可能に、前記基板の裏面に沿った方向に、前記基板および前記洗浄部材を相対的に駆動する駆動部と
    を備え、
    前記第１の洗浄部が円柱形状を有し、前記円柱形状の第１の洗浄部の周りに配置される前記第２の洗浄部が円環形状を有し、
    前記円環形状の第２の洗浄部は、前記円柱形状の第１の洗浄部の側周面との間隔が、前記台座から遠ざかる方向に沿って広がるように傾斜する内周面を有する、
    基板洗浄装置。
  2. 前記第１の洗浄部が、当該第１の洗浄部の中心部に形成される開口部、かつ／又は当該開口部と連通する切欠部を含む、請求項１に記載の基板洗浄装置。
  3. 前記台座が、当該台座を貫通する貫通孔を備える、請求項１または２に記載の基板洗浄装置。
  4. 基板の裏面中心部を保持し、当該基板を回転する基板保持回転部と、
    第１の洗浄部、前記第１の洗浄部の周りに配置される第２の洗浄部、並びに前記第１の洗浄部および前記第２の洗浄部が取り付けられる台座を含む洗浄部材と、
    前記基板保持回転部に保持される前記基板の裏面に前記第１の洗浄部と前記第２の洗浄部とを接触可能に、前記基板保持回転部および前記洗浄部材を相対的に昇降する昇降部と、
    前記第２の洗浄部の一部を前記基板の外側に露出可能に、前記基板の裏面に沿った方向に、前記基板および前記洗浄部材を相対的に駆動する駆動部と
    を備え、
    前記台座が、当該台座を貫通する貫通孔を備え、
    前記第１の洗浄部が、当該第１の洗浄部の中心部に形成される開口部、かつ／又は当該開口部と連通する切欠部を含み、
    前記貫通孔が、前記切欠部と、前記第１の洗浄部および前記第２の洗浄部の境界との下方に形成される、
    基板洗浄装置。
  5. 前記第２の洗浄部の前記台座からの高さが、前記第１の洗浄部の前記台座からの高さよりも高い、請求項１から４のいずれか一項に記載の基板洗浄装置。
  6. 前記洗浄部材を回転する回転機構を更に備える、請求項１から５のいずれか一項に記載の基板洗浄装置。
  7. 前記基板の裏面に洗浄液を供給する洗浄液供給部を更に備える請求項１から６のいずれか一項に記載の基板洗浄装置。
  8. フォトレジスト膜を基板に形成するフォトレジスト膜形成ユニットと、
    前記フォトレジスト膜が形成された前記基板を洗浄する、請求項１から７のいずれか一項に記載の基板洗浄装置と、
    前記フォトレジスト膜が露光された後に、当該フォトレジスト膜を現像する現像ユニットと
    を備える塗布現像装置。
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