JP6073192B2

JP6073192B2 - 基板洗浄装置、基板洗浄システムおよび基板洗浄方法

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Publication number: JP6073192B2
Application number: JP2013126012A
Authority: JP
Inventors: 高章一郎日
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2013-06-14
Filing date: 2013-06-14
Publication date: 2017-02-01
Anticipated expiration: 2033-06-14
Also published as: JP2015002261A

Description

本発明は、第１面に塗布膜が形成された基板の第２面を洗浄するにあたって、基板を保持する技術に関する。

半導体装置の製造においては、半導体ウエハ等の基板の表面にレジスト膜を形成し、このレジスト膜をマスクとしてドライエッチング、イオンインプランテーション等の処理が行われる。

また、半導体装置の製造においては、シリコンウエハを回転させるとともにＤＩＷ（純水）をウエハに供給しながら、ウエハの表面に回転しているブラシまたはスポンジ等の洗浄具を押し付けることによりウエハの表面のパーティクルを除去するスクラブ洗浄が行われる（例えば特許文献１を参照）。

半導体装置の製造工程によっては、レジスト膜が表面に形成されたウエハの裏面をスクラブ洗浄したい場合がある。スクラブ洗浄時には、洗浄具がウエハに与えた押圧力を基板保持機構の支持部材が受け止めなければならない。支持部材は、ウエハのシリコン表面を支持することを意図して形成されている。このため、ウエハよりもかなり軟らかいレジスト膜等の塗布膜を接触させてウエハが支持部材に支持された場合には、塗布膜が損傷を受けやすく、塗布膜の剥離が生じる場合もある。

特開２０１３−０５８６０７号公報

本発明は、第１面に塗布膜が形成された基板の裏面である塗布膜が形成されていない第２面を洗浄するにあたって、塗布膜に損傷を与えずに基板を保持する技術を提供するものである。

本発明の実施形態によれば、第１面に塗布膜が形成された基板の第２面を洗浄する基板洗浄装置であって、前記基板の周縁部に接触して前記基板を保持する支持部と、前記支持部により保持された前記基板の第２面を押圧することにより前記基板の第２面を洗浄する洗浄部と、を備え、前記支持部は、前記基板の周縁部の塗布膜と接触して、前記洗浄部による前記基板の第２面を洗浄するときに前記基板が前記基板洗浄部によって負荷される荷重を支えており、前記支持部は、前記荷重に起因して前記支持部と前記塗布膜との間に作用する圧力を緩衝する材料により形成されている基板洗浄装置が提供される。

本発明の他の実施形態によれば、上記基板洗浄装置と、前記基板洗浄装置により処理される基板または処理された基板を裏返す基板反転装置と、を備え、
前記基板反転装置のうち、前記塗布膜に接触しうる部位が前記塗布膜よりも弾性率の低い樹脂材料により形成されている基板洗浄システムが提供される。
本発明のさらに他の実施形態によれば、上記基板洗浄装置と、基板を前記基板洗浄装置に対して搬入または搬出する基板搬送装置と、を備え、前記基板搬送装置のうち、前記塗布膜に接触しうる部位が前記塗布膜よりも弾性率の低い樹脂材料により形成されている基板洗浄システムが提供される。

本発明のさらに他の実施形態によれば、第１面に塗布膜が形成された基板の第２面を洗浄する基板洗浄方法であって、前記基板の第１面上の塗布膜と接触する支持部により前記基板を支持することと、洗浄部を、前記基板支持機構により保持された前記基板の第２面を押圧することにより、前記基板の第２面を洗浄することと、を備え、前記支持部は前記洗浄部による前記基板の第２面を洗浄するときに前記基板が前記基板洗浄部によって負荷される荷重を支え、前記支持部は、前記荷重に起因して前記支持部と前記塗布膜との間に作用する圧力を緩衝する材料により形成されている基板洗浄方法が提供される。

本発明によれば、圧力を緩衝する材料により、支持部材と塗布膜との間に作用する圧力が緩衝されるため、塗布膜の損傷を防止することができる。

基板洗浄システムの構成を概略的に示す平面図である。前記基板洗浄システムに含まれるウエハ反転ユニットの構成を示す図であって、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）のIIb−IIb線に沿った横断面図である。前記ウエハ反転ユニットを示す斜視図である。前記ウエハ反転ユニットに含まれる保持部材の一部分の形状を示す斜視図である。前記保持部材について説明する図であって、（ａ）はウエハを保持した状態を示す断面図、（ｂ）は上下の保持部材が係合した状態を示す側面図である。前記基板洗浄システムに含まれるスクラブ洗浄ユニットの構成を示す概略縦断面図である。図６のVII−VII線に沿った前記スクラブ洗浄ユニットの概略横断面図である。前記スクラブ洗浄ユニットの把持機構について説明する側面図であって、（ａ）は解放状態を示す図であり、（ｂ）は把持状態を示す図である。前記スクラブ洗浄ユニットの回転プレートを示す斜視図である。（ａ）は、前記回転プレートに設けられた支持部材上にウエハが置かれている状態を示す断面図であり、（ｂ）は、ウエハの周縁部の拡大図である。他のスクラブ洗浄ユニットを示す概略構成図である。前記他のスクラブ洗浄ユニットの保持部材およびその動作を説明する図である。

以下、発明の実施形態として、基板洗浄装置の一例として、半導体ウエハにスクラブ洗浄処理を施すスクラブ洗浄ユニットと、このスクラブ洗浄ユニットを含み、半導体ウエハの搬入、洗浄、乾燥及び搬出を連続して行う基板洗浄システムについて、図面を参照して説明する。

基板洗浄システムは、図１に示すように、被処理基板である半導体ウエハＷ（以下に「ウエハＷ」という）に洗浄、乾燥等の処理が施される処理ブロック１０と、ウエハの搬出入が行われる搬出入ブロック２０とを備えている。

搬出入ブロック２０は、複数のウエハＷが収容されたキャリアＣが載置される載置台２１を有するロードポート２２と、ロードポート２２と処理ブロック１０との間の搬送室２４内に配置されてキャリアＣと処理ブロック１０との間でウエハＷの搬送を行うウエハ搬送機構２３とを有している。

ロードポート２２と搬送室２４との間に仕切壁２５が設けられ、仕切壁２５のキャリアＣの載置場所に対応する位置にはシャッタ２７により開閉される窓２６が形成されている。キャリアＣが蓋体Ｃａを有している場合には、キャリアＣの蓋体Ｃａを開閉する機構をシャッタ２７に付設することができる。

ウエハ搬送機構２３は、その全体が、Ｙ方向（水平方向）に移動可能である。ウエハ搬送機構２３の搬送アーム２３ａは、Ｘ方向（水平方向）及びＺ方向（鉛直方向）に移動可能であり、かつ、Ｚ軸周り（θ方向）に回転可能である。従って、搬送アーム２３ａは載置台２１上の任意のキャリアＣの任意のスロット内にあるウエハＷにアクセス可能であり、かつ、処理ブロック１０の任意のウエハ受渡ユニット（ＴＲＳ）３０にアクセス可能である。

処理ブロック１０には、ウエハＷを裏返すウエハ反転ユニット（ＲＶＳ）４０と、ウエハＷが一時的に載置されるウエハ受渡ユニット（ＴＲＳ）３０と、ウエハＷにスクラブ洗浄を施すスクラブ洗浄ユニット（ＳＣＲ）６０とを備えている。ウエハ受渡ユニット３０は、ウエハＷの下面を支える部材、例えば３本のピン（図示せず）を有している。

図１において「ＲＶＳ／ＴＲＳ」と記載された矩形の領域には、２つのウエハ反転ユニット４０が積み重ねられており、さらにその下に２つのウエハ受渡ユニット３０が積み重ねられている。「ＳＣＲ」と記載された部位にそれぞれ、２つのスクラブ洗浄ユニット６０が積み重ねられている。

処理ブロック１０の中央部には、先端側が開口する平面視が馬蹄形状の搬送アーム７１を有した主ウエハ搬送機構７０が設けられている。この搬送アーム７１は、Ｚ方向（鉛直方向）に移動可能であり、かつ、Ｚ軸（鉛直方向軸線）周りに回転可能であり、かつ、Ｙ方向（水平方向）に移動可能である。従って、搬送アーム７１は、上記のユニット３０，４０，５０，６０の全てにアクセス可能であり、これらのユニット間でウエハＷを搬送することができる。搬送アーム７１には、ウエハＷの下面周縁部に接触してウエハＷを支持する３つの支持爪７２が設けられている。

次に、ウエハ反転ユニット４０について説明する。図２及び図３に示すようにウエハ反転ユニット４０は、一対のウエハ保持アーム４１と、これらウエハ保持アーム４１が互いに接近または離間するように移動させるアーム開閉機構４２と、ウエハ保持アーム４１を水平な回転軸線周りに１８０度回転させることができるアーム回転機構４３を有している。

アーム開閉機構４２は図示しないリニアアクチュエータ４４（図２（ｂ）にのみ概略的に示してある）例えばエアシリンダを有している。各ウエハ保持アーム４１には摺動子４６が連結されている。リニアアクチュエータ４４を駆動することにより、一対の摺動子４６が鉛直方向に延びるリニアガイド４７に沿って反対方向に等距離移動し、一対のウエハ保持アーム４１が互いに接近または離間するようになっている。

リニアガイド４７の背面中央部には回転軸４８が連結されており、この回転軸４８は軸受け４９により水平に支承されている。回転モータ４５を駆動すると、プーリ／ベルト伝動機構４９ａ（図２（ａ）を参照）を介して回転軸４８が回転して、一対のウエハ保持アーム４１を水平方向の回転軸線周りに１８０°回転させることができる。回転モータ４５、プーリ／ベルト伝動機構４９ａ、回転軸４８、軸受け４９等により前記アーム回転機構４３が構成されている。

ウエハ保持アーム４１は、先端側が開口する平面視が馬蹄形状の金属製のアーム本体４１ａと、アーム本体４１ａに設けられた複数（図示例では４つ）の樹脂製の保持部材４１ｂとを有している。上側の保持アーム４１に取り付けられた各保持部材４１ｂの真下に、下側の保持アーム４１に取り付けられた１つの保持部材４１ｂが位置している。

図４に示すように、各保持部材４１ｂは、相補的な形状の凸部４１ｇ及び凹部４１ｆと、ウエハのベベル部を支持する傾斜支持面４１ｄを有している。凸部４１ｇには、ウエハＷを傾斜支持面４１ｄ上の所定位置に案内するための傾斜案内面４１ｅが設けられている。

ウエハ反転ユニット４０の動作について以下に説明する。両保持アーム４１が相互に離間した状態で、表面（半導体デバイス形成面）が上面となっている状態でウエハＷを保持している主ウエハ搬送機構７０の搬送アーム７１が、両保持アーム４１の間に進入する。この状態でアーム開閉機構４２により両保持アーム４１を近接させて閉状態とする。すると保持部材４１ｂの凹部４１ｆと凸部４１ｇが図５（ｂ）に示すように噛み合って、両保持アーム４１の半径方向の相対移動が不可能となる。上記の過程において、凸部４１ｇの傾斜案内面４１ｅがウエハＷを傾斜支持面４１ｄ上の適正な位置に案内する。

両保持アーム４１が閉状態のときには、図５（ａ）に示すように、ウエハＷの下面のベベル部が下側の保持部材４１ｂの傾斜支持面４１ｄ上に支持され、ウエハの上面のベベル部は上側の保持部材４１ｂの傾斜支持面４１ｄに接するかあるいは僅かな隙間をもって離間している。すなわち、ウエハＷは両保持アーム４１の保持部材４１ｂにより実質的に挟持された状態となる。

この状態で、搬送アーム７１を後退させる。このとき、搬送アーム７１の一方のフィンガが両保持アーム４１間に位置しているが、両保持アーム４１には溝（切除部）４１ｈが設けられているため、両保持アーム４１が閉じた状態のときに搬送アーム７１の進退が可能である。なお、符号４１ｃは、搬送アーム７１の根元中央部の支持爪７２との干渉防止のための溝（切除部）である。

搬送アーム７１を後退させた後、回転モータ４５を駆動して両保持アーム４１を１８０度回転させ、ウエハＷを裏返す。その後、次いでアーム開閉機構４２を動作させ、両保持アーム４１が相互に離間した状態とする。次いで、搬送アーム７１を前進させ、下側の保持アーム４１により保持されたウエハＷを搬送アーム７１により受け取る。以上の手順にて、ウエハＷを裏返すことができる。

次に、スクラブ洗浄ユニット６０について説明する。図６に示すように、スクラブ洗浄ユニット６０は、ハウジング１２１と、ハウジング１２１内に設けられ、上面が開口する略円筒形状の液受けカップ１２２と、液受けカップ１２２の内側に配置され、ウエハＷを保持するとともに回転することができるスピンチャック（基板保持回転機構）１２３と、スピンチャック１２３に保持されるウエハＷに対して液体を供給するとともにウエハＷの上面に接してウエハＷの上面を洗浄する洗浄部としてのブラシ１２４とを備える。

ハウジング１２１の側壁の一部には、主ウエハ搬送機構７０の搬送アーム７１によりウエハＷをハウジング１２１に搬入出するための開口１２１ａが形成されている。開口１２１ａは図示しないシャッタにより開閉することができる。液受けカップ１２２は、図示しない昇降機構により、ハウジング１２１内において図６中に破線で示す上昇位置と、実線で示す下降位置との間で上下動可能である。

スピンチャック１２３は、ハウジング１２１の下方に配置されるモータＭにより回転する回転シャフト１２３Ｓと、この回転シャフト１２３Ｓに取り付けられた回転プレート１２３Ｐと、回転プレート１２３Ｐの下部周縁に取り付けられたウエハＷを把持する複数（ここでは３つ（図５では２つのみを図示））の把持機構１２３Ｇとを有している。回転シャフト１２３Ｓには、その中央部を貫通する導管１２３Ｃが形成されている。導管１２３Ｃを介してガス、例えば窒素ガスを供給することができる。

ブラシ１２４は、鉛直方向軸線周りに旋回可能であって、かつ、上下動可能なアーム１２４Ａにより支持されている。アーム１２４Ａ内には、ブラシ１２４を鉛直方向軸線周りに回転させるための回転機構（図示せず）が内蔵されている。アーム１２４Ａ内には、ウエハＷに供給される洗浄液、例えばＤＩＷ（純水）が流れる導管１２４Ｃが形成されている。ブラシ１２４には、導管１２４Ｃから供給された洗浄液を吐出する供給口１２４Ｂが設けられている。

ブラシ１２４は、例えば多数のプラスチック製の糸を円柱状に束ねることにより構成された洗浄要素を有している。プラスチック製の糸は、例えば、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、ウレタン、ナイロンなどから作ることができる。洗浄要素としてスポンジを用いることもできる。

回転プレート１２３Ｐは概ね円形の上面形状を有し、図７に示すように、周囲に切欠部Ｃ１及びＣ２が形成されている。切欠部Ｃ１は、回転プレート１２３Ｐの下部に取り付けられる把持機構１２３Ｇの把持部材（把持部）１２３Ａが回転プレート２３Ｐの上方に突出することを許容する。また、切欠部Ｃ２は、搬送機構７０の搬送アーム７１に設けられたウエハ支持爪７２に対応して設けられ、ウエハ支持爪７２が回転プレート１２３Ｐを上下に通り抜けることを許容する。

図９に示すように、回転プレート１２３Ｐの上面には、回転プレート１２３Ｐの周縁部の周方向に沿って延びる複数のウエハ支持部材（支持部）１５１が設けられている。ウエハ支持部材１５１は、その周方向両端において、ネジ等の固定手段（図１０（ａ）を参照）により回転プレート１２３Ｐに取り付けられている。各ウエハ支持部材１５１は、図９及び図１０に示すように、上平坦面１５１Ａと、回転プレート１２３Ｐの中央に向かって低くなるように傾斜する傾斜面１５１Ｂ（ウエハ支持面）とを有している。ここで、図１０（ｂ）は、ウエハＷの周縁部を示す拡大図である。周縁部はレジスト塗布後の露光処理においてデバイスが形成されない領域であって、ベベル部１００１を含んでいる。ウエハＷが適正に載置された場合には、図１０（ｂ）に示すように、ウエハＷはその下面の周縁部の領域にあるベベル部１００１が傾斜面１５１Ｂに線接触した状態で支持される。このとき、ウエハＷは、回転プレート１２３Ｐの上面から離間している。

ウエハ支持部材１５１の上平坦面１５１Ａ上にはガイドピン１５２が設けられている。ガイドピン１５２の内側面１５２Ｋの下端は、ウエハ支持部材１５１の傾斜面１５１Ｂの外周縁に接している。また、ガイドピン１５２には、回転プレート１２３Ｐの中央に向かって低くなるように傾斜する案内傾斜面１５２Ｂが形成されている。主ウエハ搬送機構７０の搬送アーム７１からウエハ支持部材１５１へウエハＷが載置される際に、案内傾斜面１５２ＢはウエハＷの周縁部を案内してウエハＷを傾斜面１５１Ｂ上の適正な位置に位置させる。

図８に詳細に示すように、各把持機構１２３Ｇは、回転プレート１２３Ｐにブラケットを介して固定された水平方向の回転軸１２３Ｔ周りに回動可能なレバー部材１２３Ｌと、レバー部材１２３Ｌと連動して回転する把持部材１２３Ａとを有している。レバー部材１２３Ｌと回転プレート１２３Ｐとの間にバネ１２３Ｂが設けられている。このバネ１２３Ｂにより把持部材１２３Ａはウエハ把持位置（図８（ｂ）に示す位置）に向けて付勢されている。ウエハ把持位置にあるとき、把持部材１２３ＡはウエハＷの側周縁１００２（ベベル部１００１のうち半径方向最も外側にある側端部）に接触する。図１０には、ウエハＷの側周縁１００２に接する把持部材１２３Ａの輪郭線の一部が一点鎖線で示されている。

図６及び図８に示すように、各レバー部材１２３Ｌの先端部の下方には、プッシュロッド１４３が設けられている。３つのプッシュロッド１４３が、昇降機構１４１（図６を参照）により昇降するアーム１４２に取り付けられている。プッシュロッド１４３が対応するレバー部材１２３Ｌの先端部を押し上げることにより、レバー部材１２３Ｌはバネ１２３Ｂのバネ力に抗して回動し、その結果、把持部材１２３Ａは、ウエハＷの側周縁１００２から離れるウエハ解放位置に回動する。プッシュロッド１４３が下降してレバー部材１２３Ｌから離れると、レバー部材１２３Ｌの自重及びバネ１２３Ｂの力によりレバー部材１２３Ｌが回動し、その結果、把持部材１２３Ａは前記把持位置に回動する。

次に、スクラブ洗浄ユニット６０の動作及び基板洗浄システムの全体の動作について、表面（デバイスが形成される面）にレジスト膜が形成されている半導体ウエハＷの裏面を洗浄する処理を例にとって説明する。

図１に示すように、複数枚の半導体ウエハＷを表面が上を向いた状態で収容するキャリアＣが搬出入ブロック２０の載置台２１に搬入される。ウエハ搬送機構２３の搬送アーム２３ａがキャリアＣからウエハを取り出し、処理ブロック１０内のウエハ受渡ユニット３０に渡す。次いで、処理ブロック１０内の主ウエハ搬送機構７０の搬送アーム７１がウエハ受渡ユニット３０からウエハＷを取り出す。

次いで、搬送アーム７１は、ウエハＷをウエハ反転ユニット４０に渡す。ウエハ反転ユニット４０は前述した手順により、ウエハＷを裏返し、レジスト膜が形成されているウエハＷの表面が下向きになるようにする。次に、搬送アーム７１は、前述した手順により、ウエハ反転ユニット４０からウエハＷを受け取り、スクラブ洗浄ユニット６０に搬入する。

ウエハＷがスクラブ洗浄ユニット６０に搬入されるとき、まず、液受けカップ１２２が図６に実線で示す下方位置に下降し、また、プッシュロッド１４３が上方へ移動して、把持機構１２３Ｇのレバー部材１２３Ｌを押し上げる。これにより、把持部材１２３Ａが外方に開く。

次に、開かれたハウジング１２１の開口１２１ａを通って、主ウエハ搬送機構７０の搬送アーム７１がスピンチャック１２３の上方の位置まで移動し、その後下降してウエハＷをスピンチャック１２３のウエハ支持部材１５１上に置く。これにより、各ウエハ支持部材１５１の傾斜面１５１ＢとウエハＷの下面のベベル部１００１（この部分には図１０に示すようにレジスト膜ＰＲがある）とがウエハの円周方向に沿って線接触した状態で、ウエハＷがウエハ支持部材１５１により支持される。

その後、搬送アーム７１がハウジング１２１の外部に退出した後に、プッシュロッドが下降してレバー部材１２３Ｌから離れ、各把持部材１２３ＡがウエハＷの側周縁１００２（ベベル部１００１のうち半径方向最も外側にある側端部）に接触してウエハＷを半径方向内側に向けて押す。これによりウエハＷが水平方向に動くことができないようにウエハＷが拘束される。このとき、ウエハＷは、下面周縁部のベベル部１００１がウエハ支持部材１５１により下方から支持され、かつ、側周縁１００２が把持機構１２３Ｇにより把持された状態となる。なお、図１０に示すように把持機構１２３Ｇの把持部材１２３Ａが接触するウエハＷの側周縁１００２にはレジスト膜ＰＲは存在しない。

次に液受けカップ１２２が、図５に示す上方位置に移動し、その後、モータＭが駆動されてスピンチャック１２３及びこれに保持されたウエハＷが所定速度で回転する。また、回転シャフト１２３Ｓの導管１２３Ｃから、ウエハＷと回転プレート１２３Ｐとの間の空間に窒素ガスが供給される。この窒素ガスの流れにより、処理中におけるウエハＷの平坦性を確保することができ、また、ウエハＷ下面の周縁部への液体（ここではＤＩＷ）の周り込みを防止することができる。

次に、アーム１２４Ａが回動し、ブラシ１２４が図５に点線で示す位置に移動し、ウエハＷの上面に向かって降下する。回転するブラシ１２４の先端がウエハＷの上面に接すると同時に（又は僅かに前に）、ブラシ１２４の供給口１２４ＢからＤＩＷが供給される。その後、ブラシ１２４はウエハＷの外周縁に向かって徐々に移動する。これによって、ウエハＷの上面にあるパーティクル等の汚染物質がブラシ１２４により除去され、ブラシ１２４により除去された汚染物質がＤＩＷにより洗い流される。ブラシ１２４が、ウエハＷの外周縁よりも外側に移動した後、ＤＩＷの供給を停止するとともに、ウエハＷの上面を振り切り乾燥させる。この後、ウエハＷを搬入したときの手順と逆の手順により、ウエハＷが主ウエハ搬送機構７０によりハウジング１２１の外へ搬出される。

その後、主ウエハ搬送機構７０は、ウエハＷをウエハ反転ユニット４０に渡す。ウエハ反転ユニット４０は前述した手順により、ウエハＷを裏返し、レジスト膜が形成されている半導体ウエハＷの表面が上向きになるようにする。

次に、搬送アーム７１はウエハ反転ユニット４０から、ウエハＷを受け取り、ウエハ受渡ユニット３０に渡す。ウエハ受渡ユニット３０にウエハを渡す前に、必要に応じて、ウエハＷに加熱／冷却ユニット５０により加熱処理または冷却処理を施すことも可能である。次に、ウエハ搬送機構２３の搬送アーム２３ａが、ウエハ受渡ユニット３０からウエハＷを取り出し、搬出入ブロック２０の載置台２１上にある元のキャリアＣにウエハＷを戻す。

スクラブ洗浄ユニット６０において洗浄処理を施されている間、ウエハＷはブラシ１２４によりウエハ支持部材１５１の傾斜面１５１Ｂに押し付けられる。ウエハＷ下面のベベル部１００１にあるレジスト膜ＰＲと、ウエハ支持部材１５１の傾斜面１５１Ｂとの間に押圧力（接触面圧）が作用する。また、ウエハＷは回転しているため、ある程度振動し、また、ウエハＷに対するブラシ１２４の位置は常に変化している。これにともない接触面圧が変動して繰り返し応力が発生し、あるいはウエハＷと傾斜面１５１Ｂとの相対位置が微少量変動して摺れが発生する。

ＫｒＦ系のレジストの曲げ弾性率は例えば約５．１ＧＰａ、ＡｒＦ系のレジストの曲げ弾性率は例えば約２．６〜３．９ＧＰａである。一方、ウエハ支持部材１５１のような負荷を受ける部分によく用いられるＣ−ＰＥＥＫ（カーボン混合ポリエーテルエーテルケトン）の弾性率は、例えば４．７Ｇｐａ程度であり、レジスト膜の弾性率であると同程度である。ウエハ支持部材１５１をＣ−ＰＥＥＫにより形成して上記のスクラブ洗浄処理を行ったときには、レジスト膜の剥がれが発生した。一方で、ウエハ支持部材１５１には損傷は認められなかった。これは、レジスト膜のような塗布膜は膜の縁部（ここではベベル部１００１）において応力を受けるとその部分に剥離が生じやすいからであると考えられる。

上記のレジスト膜の剥離の問題を解決するため、本実施形態では、ウエハ支持部材１５１をレジスト膜の弾性率よりも低い弾性率を有する軟質材料により形成し、レジスト膜に負荷される荷重を軟質材料によって緩衝することとした。軟質材料としては、例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）あるいはＰＦＡ（テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルの共重合体）を用いることができる。また、ウエハＷの帯電を防止するための導電性粒子としてのカーボン粒子を混合したもの、例えばＣ−ＰＴＦＥを用いることもできる。ＰＴＦＥの曲げ弾性率は例えば約０．５５ＧＰａであり、ＰＦＡの曲げ弾性率は例えば約０．６６〜０．６９ＧＰａであり、レジスト膜の曲げ弾性率よりも大幅に低い。また、Ｃ−ＰＴＦＥではカーボン混合によりカーボン混合無しのＰＴＦＥと比較して曲げ弾性率がやや高くなるが、それでも約０．７８ＧＰａであり、レジスト膜の曲げ弾性率よりも大幅に低い。

このような軟質材料から形成されたウエハ支持部材１５１を用いて上記のスクラブ洗浄処理を行ったところ、ベベル部１００１のレジスト膜に損傷は認められなかった。なお、この場合、ウエハ支持部材１５１に損傷（凹み、削れ等）が生じることが懸念されるが、実際に２００枚のウエハＷを処理した後においてもウエハ支持部材１５１に損傷は生じていなかった。

なお、上記のようにウエハ支持部材１５１に軟質材料を使用した場合に、ベベル部１００１のレジスト膜ＰＲ及びウエハ支持部材１５１に問題となる損傷が生じないことが確認されているが、ウエハ支持部材１５１の周方向長さを可能な限り長くして、接触面圧の低減を図ることが好ましい。接触面圧が低減されれば、支持部材の緩衝機能が増す。したがって所定の度合いの緩衝機能を実現しようとしたとき、ウエハ支持部材１５１の接触面圧の低減を図ることができれば、軟質材料のうちでも比較的硬質の材料を用いることも可能となり、材料選定の自由度が増す。

軟質材料からなるウエハ支持部材１５１を回転プレート１２３Ｐに結合するにあたっては、ウエハ支持部材１５１に形成した雌ねじが破損しやすいため、ウエハ支持部材１５１にエンザート（商標）等のインサートナットを装着することが好ましい。図１０には、インサートナット１６１をウエハ支持部材１５１に装着して、当該インサートナット１６１に雄ネジ１６０を螺合させることにより、ウエハ支持部材１５１を回転プレート１２３Ｐに結合した例を示している。本実施形態では、ウエハ支持部材１５１に難接着性の材料を用いているので、インサートナット１６１は外周に雄ネジを有しているものを用いることが好ましい。インサートナット１６１の外周の雄ネジはセルフタッピングタイプのものであることも好ましい。

図１０に示すように、本実施形態においては、把持部材１２３Ａはレジスト膜ＰＲに接触しないため、把持部材１２３ＡをＣ−ＰＥＥＫ等の比較的硬質の材料により形成することができる。また、Ｃ−ＰＥＥＫは導電性粒子であるカーボン粒子が混合されているため、適度な導電性を有しており、ウエハＷの帯電を防止することができる。なお、本実施形態のように、ウエハＷ全体のどこかには接触するがレジスト膜ＰＲと接しない部材（把持部材１２３Ａ）が基板保持機構に含まれるのであれば、レジスト膜ＰＲと接する部材（ウエハ支持部材１５１）が導電性を有している必要はないので、ウエハ支持部材１５１にカーボンを含めるか否かを自由に選択することができる。

なお、ウエハＷがキャリアＣから取り出されて再びキャリアＣ内に収容されるまでの間、ウエハＷのベベル部１００１にあるレジスト膜ＰＲに接触しうる部材は、主ウエハ搬送機構７０の搬送アーム７１の支持爪７２と、ウエハ反転ユニット４０の保持部材４１ｂである。これらの部材を使用する際には、洗浄による圧力が加わることがないため、ウエハ支持部材１５１と比較して、レジスト膜との間に比較的小さい接触圧力しか生じないが、これらの部材のうちの少なくともウエハに接触する部分も上述した軟質材料により形成されていることが好ましい。そうすることにより、ウエハＷのベベル部にあるレジスト膜に剥離等の損傷が生じることをより確実に防止することができる。

次に、他の実施形態に係るスクラブ洗浄装置２００について図１１及び図１２を参照して説明する。図１１に示すように、スクラブ洗浄装置２００は、スピンチャック２０２を有している。スピンチャック２０２は、円盤状のベース部材２０４と、このベース部材２０４に支持棒２０６を介して取り付けられたウエハＷを保持するための複数の保持部材２０８を有している。保持部材２０８は、図示しない回転駆動機構により、鉛直方向の回転軸線ＡＲ（図１２を参照）周りに回転することができる。保持部材２０８は例えば６つ設けられており、ベース部材２０４の円周方向に等間隔で配置されている。

スピンチャック２０２のベース部材２０４に中空の回転軸２１０が連結されており、この回転軸２１０はプーリ／ベルト伝動機構２１２を介して回転モータ２１４により回転駆動され、これにより、保持部材２０８により保持されたウエハＷを回転させることができる。

スピンチャック２０２のベース部材２０４と、保持部材２０８により保持されたウエハＷとの間に位置するように、ブラシ駆動機構２２０が設けられている。ブラシ駆動機構２２０は、中空の回転軸２１０を貫通して設けられた支柱２２２と、鉛直方向の第１の回転軸線周りに回転（θ１）するこができるように支柱２２２に取り付けられた第１のリンク腕２２４と、鉛直方向の第２の回転軸線周りに回転（θ２）することができるように第１のリンク腕２２４に取り付けられるとともにブラシ２１６が取り付けられた第２のリンク腕２２６とを有している。従って、ブラシ２１６を、保持部材２０８により保持されたウエハＷの下面上の任意の位置に接触させることができる。ブラシ２１６は、図示しない回転駆動機構により鉛直方向の第３の回転軸線周りに回転（θ３）することができる。第１のリンク腕２２４及び第２のリンク腕２２６は、支柱２２２、第１リンク腕２２４及び第２のリンク腕２２６に内蔵された図示しない駆動機構により動作させることができる。

保持部材２０８は、下側支持部２０８ａ、上側支持部２０８ｂ及び中央支持部２０８ｃを有している。下側支持部２０８ａは、保持部材２０８の回転軸線ＡＲ上に位置する点Ｐ１を中心とする大径の下底面と、回転軸線ＡＲから外れた位置にある点Ｐ２を中心とする小径の上底面とを備えた斜円錐台形状を有する。上側支持部２０８ｂは、保持部材２０８の回転軸線ＡＲ上に位置する点Ｐ４を中心とする大径の上底面と回転軸線ＡＲから外れた位置にある点Ｐ３を中心とする小径の下底面とを備えた斜円錐台の一部を鉛直平面で切断して取り除いた形状を有しており、前記鉛直平面に対応する位置に鉛直側面２０８ｄを有している。中央支持部２０８ｃは前記点Ｐ３を中心とする円を上底面とし、前記点Ｐ２を中心とする円を下底面とする円柱形状を有する。

各保持部材２０８を、図１２の上段に示すように鉛直側面２０８ｄがスピンチャック２０２の半径方向内側を向くようにすることにより、搬送アーム（図示せず）により保持されたウエハＷを、上方から下向きに降下させてゆくことにより下側支持部２０８ａ上に載置することができる。このときウエハＷの下面のベベル部が、下側支持部２０８ａの表面に接している。

図１２の上段に示す状態から鉛直側面２０８ｄがスピンチャック２０２の半径方向外側を向くように各保持部材１８０を１８０度回転させる。すると、保持部材２０８の回転に伴い、ウエハＷは、下側支持部２０８ａの表面より持ち上げられ、中央支持部２０８ｃの高さ位置まで上昇する。最終的に、ウエハＷは、下側支持部２０８ａにウエハＷの下面のベベル部が接触し、上側支持部２０８ｂにウエハＷの上面のベベル部が接触するかわずかな隙間を空けて対面し、中央支持部２０８ｃにウエハＷの側周縁が接触するかわずかな隙間を空けて対面した状態となる。

このスクラブ洗浄装置２００を用いて、表面（デバイス形成面）にレジスト膜が形成されたウエハＷの裏面をスクラブ洗浄する場合には、ウエハＷの表面が上面になるように、ウエハＷがスピンチャック２０２により保持される。この状態で、スピンチャック２０２を回転させることによりウエハＷを回転させ、回転するブラシ２１６からＤＩＷを吐出し、ブラシ２１６をウエハＷの裏面（すなわち下面）に押し付けながらウエハＷの裏面上を移動させてゆくことにより、ウエハＷの裏面にスクラブ洗浄が施される。

このとき、ブラシ２１６がウエハＷを押し付ける荷重は、主に保持部材２０８の上側支持部２０８ｂにより受け止められる。ウエハＷの表面に形成されベベル部に存在するレジスト膜ＰＲは上側支持部２０８ｂに接触するので、レジスト膜の損傷、剥離を防止するには、前述した実施形態と同様の考え方に基づいて上側支持部２０８ｂを前述した軟質材料（ＰＴＦＥ、ＰＦＡ等）で形成することが好ましい。なお、下側支持部２０８ａ及び中央支持部２０８ｃはレジスト膜とは接触せずにレジスト膜よりも硬質の材料（例えばシリコンウエハ自体）に接触するので、下側支持部２０８ａ及び中央支持部２０８ｃは硬質の材料、例えばＣ−ＰＥＥＫにより形成することができる。このように保持部材２０８を２種類以上の異なる材料で形成する場合には、異なる材料同士は、図１０で説明したようなインサートナットを用いたねじ締結により結合することができる。

以上、本発明の実施形態について説明してきたが、実施形態は例示的なものであり、本発明の範囲は上記の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。例えば、上記の実施形態においては、ウエハ支持部材１５１の全体が軟質材料で形成されているが、これに限定されるものではなく、ウエハ支持部材１５１を比較的硬質の樹脂材料例えばＣ−ＰＥＥＫにより形成し、ウエハ支持部材１５１の傾斜面１５１Ｂの表面部分のみに上記軟質材料の被覆を設けてもよい。また、基板は、シリコンウエハだけでなく、シリコン化合物基板、ガラス基板、セラミック基板等の他の基板であってもよい。また、処理対象である基板の表面にある塗布膜は、レジスト膜に限定されるものではなく、例えば反射防止膜であってもよい。また、上記実施形態においては、洗浄部として基板の裏面に対して相対的に移動することにより裏面の洗浄を行う例について説明したが、裏面を押圧しながら洗浄する洗浄部であれば、本発明は適用可能である。例えば、洗浄部として２流体ノズル等を用いて基板表面に強い水圧をかけて洗浄する等の場合でも、支持部には荷重が負荷されるので、同様に本発明を適用可能である。また、上記実施形態においては、基板のベベル部が接触する例を示したが、ベベル部よりも内側のデバイスが形成されない周縁部が支持部に接触する場合であっても、本発明は適用可能である。

Ｗ基板（ウエハ）
ＰＲ塗布膜（レジスト膜）
１２３，２０２基板保持機構（スピンチャック）
１２３Ａ把持部
１２４，２１６洗浄部（ブラシ）
１５１，１５１ｂ，２０８ｂ支持部

Claims

第１面に塗布膜が形成された基板の第２面を洗浄する基板洗浄装置であって、
前記基板の周縁部に接触して前記基板を保持する支持部と、
前記支持部により保持された前記基板の第２面を押圧することにより前記基板の第２面を洗浄する洗浄部と、
前記基板の側周縁に接触して前記基板を半径方向に拘束する把持部と、
前記把持部により把持された基板を回転させる回転部と、
を備え、
前記基板を回転させながら前記洗浄部により前記基板の第２面を洗浄するときに、前記支持部は、前記基板の周縁部の塗布膜と接触して前記基板が前記洗浄部によって負荷される荷重を支えており、前記把持部は、前記塗布膜が塗布されていない前記基板の側周縁と接触して当該側周縁を半径方向に押しており、
前記支持部は、前記塗布膜よりも弾性率が低い材料により形成されており、前記把持部は、前記支持部を形成する前記材料よりも弾性率が高い材料により形成されていることを特徴とする、基板洗浄装置。
前記把持部は導電性粒子が混合された樹脂材料からなる、請求項１記載の基板洗浄装置。
前記支持部は導電性粒子が混合されていない樹脂材料からなる、請求項２記載の基板洗浄装置。
前記支持部を形成する材料は、前記塗布膜よりも弾性率の低いフッ素系の樹脂材料である、請求項１から３のうちいずれか一項に記載の基板洗浄装置。
前記フッ素系の樹脂は、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）またはＰＦＡ（テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルの共重合体）である、請求項４記載の基板洗浄装置。
請求項１から５のうちのいずれか一項に記載の基板洗浄装置と、
前記基板洗浄装置により処理される基板または処理された基板を裏返す基板反転装置と、
を備え、
前記基板反転装置のうち、前記塗布膜に接触しうる部位が前記塗布膜よりも弾性率の低い樹脂材料により形成されている、基板洗浄システム。
請求項１から５のうちのいずれか一項に記載の基板洗浄装置と、
基板を前記基板洗浄装置に対して搬入または搬出する基板搬送装置と、
を備え、
前記基板搬送装置のうち、前記塗布膜に接触しうる部位が前記塗布膜よりも弾性率の低い樹脂材料により形成されている、基板洗浄システム。
第１面に塗布膜が形成された基板の第２面を洗浄する基板洗浄方法であって、
前記基板の第１面上の塗布膜と接触する支持部により前記基板を支持することと、
前記基板の側周縁に接触する把持部により前記基板を半径方向に拘束することと、
前記把持部により把持された基板を回転させることと、
前記基板を回転させながら、洗浄部により、前記支持部により保持された前記基板の第２面を押圧することにより、前記基板の第２面を洗浄することと、
を備え、
前記基板を回転させながら前記洗浄部により前記基板の第２面を洗浄するときに、前記支持部は前記基板が前記洗浄部によって負荷される荷重を支え、かつ、前記把持部は前記塗布膜が塗布されていない前記基板の側周縁と接触して当該側周縁を半径方向に押しており、前記支持部は、前記塗布膜よりも弾性率が低い材料により形成されており、前記把持部は、前記支持部を形成する前記材料よりも弾性率が高い材料により形成されていることを特徴とする、基板洗浄方法。