JP6316730B2 - ロール部材、ペンシル部材、及びそれらの少なくともいずれか一方を含む基板処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体ウェハ等の基板の表面と平行な軸周りに回転しながら基板の表面を擦って基板の表面を処理するロール部材（特に、表面にノジュールを有するロール部材）、及び基板に接触しながら基板の表面を処理するペンシル部材、並びにそれらの少なくともいずれか一方を用いた基板処理装置に関するものである。

近年、半導体デバイスの微細化にともなって、微細構造を有する基板（物性の異なる様々な材料膜を形成した基板）の加工が行われている。例えば、基板に形成した配線溝を金属で埋めるダマシン配線形成工程においては、ダマシン配線形成後に基板研磨装置（ＣＭＰ装置）により、余分な金属を研磨除去して、基板表面に物性の異なる様々な材料膜（金属膜、バリア膜、絶縁膜など）が形成される。このような基板表面には、ＣＭＰ研磨で使用されたスラリ残渣や金属研磨屑（Ｃｕ研磨屑など）が存在する。そのため、基板表面が複雑で洗浄が困難な場合など、基板表面の洗浄が充分に行わない場合には、残渣物などの影響によってリークや密着性不良が発生し、信頼性低下の原因になるおそれがある。そこで、半導体基板の研磨を行うＣＭＰ装置では、研磨後に洗浄が行われる。

基板の洗浄方法としては、円筒形状のスポンジ等の部材（ロール洗浄部材）を、その中心軸が基板の表面と平行になるように保持して、中心軸周りに回転させることで、その側面で基板の表面を擦って基板の表面をスクラブ洗浄するロール洗浄（例えば、特許文献１参照）や、円筒形状のスポンジ等の部材（ペンシル洗浄部材）を、その中心軸が基板の表面と垂直になるように保持して、その底面を基板の表面に接触させて、基板を回転させることで、基板の表面をスクラブ洗浄するペンシル洗浄（例えば、特許文献２参照）が知られている。

このロール洗浄部材の表面には、多数の小さな円柱形状の突起（ノジュール）が形成されており、ロール洗浄部材が基板の表面と平行な軸周りに回転することで、ノジュールが順に基板の表面を擦って基板の表面を洗浄する。また、スクラブ洗浄の際には、基板上に洗浄液が供給されるが、特許文献２には、この洗浄液を洗浄部に一様に供給するために、ペンシル洗浄部材の底面にスリットを形成している。

国際公開第９８／０２０９８７号 特開平８−１４１５２１号公報

図２３は、ロール洗浄部材のノジュールが基板の表面を擦る様子を示す図である。また、図２４（ａ）は、１つのノジュールを示す斜視図であり、図２４（ｂ）は、基板に接触していない状態のノジュールの洗浄面（基板と接触する面）を示す図であり、図２４（ｃ）は、基板と接触している状態のノジュールの洗浄面を示す図である。図２４（ａ）〜（ｃ）において、矢印ａはロール洗浄部材の長手方向（回転軸方向）を示し、矢印ｃはロール洗浄部材の表面の回転方向（周方向）を示している。

図２４（ａ）及び（ｂ）に示すように、１つのノジュールＮは円柱形状を有し、その洗浄面ＣＦは円形である。しかしながら、図２３に示すように、このノジュールＮがロール洗浄部材Ｒの回転によって基板Ｓの表面（被洗浄面）に接触すると、押しつぶされるとともに、基板Ｓの表面に引きずられて変形し、図２４（ｃ）に示すように、洗浄面ＣＦも回転方向に潰れる。そうすると、ノジュールＮの洗浄面ＣＦにかかる圧力は、図２４（ｃ）に示すように上流側のエッジ付近（図２４（ｃ）のハッチング部分）に集中し、その他の部分が洗浄への寄与度が低くなる。

また、底面にスリットを形成した特許文献２に記載のペンシル洗浄部材の底面にスリットが形成されているが、洗浄液をペンシル洗浄部材の外側から基板の表面に供給する場合には、スリットに入り込んだ洗浄液がスリットの中で滞留して洗浄部に新鮮な洗浄液を供給できないという問題がある。

上記では洗浄装置について説明したが、バフ処理装置においてもノジュールを有するロール部材やスリットを有するペンシル部材を用いて基板の表面を擦る処理が行われる。この場合には、上記と同様の問題が生じ得る。

本発明は、ノジュールを有するロール部材やスリットを有するペンシル部材を用いて基板の表面を擦る処理を伴う基板処理（洗浄処理やバフ処理）において、それらの処理能力を向上させることを目的とする。

本発明の一態様のロール洗浄部材は、基板の表面を擦って基板の表面を処理するためのロール部材であって、表面にノジュールを有し、前記ノジュールが、前記ロール部材が回転することで前記ノジュールの先端面が前記基板の表面に接触するときの上流側に位置するエッジである上流エッジを、前記ロール部材の回転方向に複数有する構成を有している。

この構成により、１つのノジュールで上流エッジが被洗浄面を複数回擦る（スクラブする）ことになるので、１つのノジュールの洗浄力が向上する。

前記ノジュールの先端面にスリット又は凹部が形成されることにより、前記上流エッジが形成されてよい。

前記ロール部材の回転方向に隣り合う前記ノジュールが前記ロール部材の回転軸方向に互いに重複した重複部分を有し、前記スリット又は前記凹部によって形成される前記上流エッジは、前記ロール部材の回転軸方向に、前記先端面における前記重複部分を除く非重複部分をカバーする長さを有していてよい。

この構成により、２列のノジュール列が基板の被洗浄面を擦ることによって、非重複部分についても２回の上流エッジが基板の被洗浄面を擦ることになり、非重複部分についての洗浄性が強化される。

前記スリット又は前記凹部は、深さ方向に幅が狭くなる形状を有していてよい。

この構成により、ノジュールが押しつぶされて基板の被洗浄面に引きずれられることによってスリットや凹部が埋まってしまい上流エッジがなくなる可能性を低減できる。

本発明の別の態様のロール洗浄部材は、基板の表面を擦って基板の表面を処理するためのロール部材であって、表面にノジュールを有し、前記ノジュールが、前記ロール部材の回転方向と非平行に延びるスリット又は凹部を有する構成を有している。

この構成により、１つのノジュールに複数の上流エッジが存在することとなり、各上流エッジが被洗浄面を擦ることになるので、１つのノジュールの洗浄力が向上する。

前記スリットは、前記ロール部材の回転方向に凸に曲がっていてよい。

この構成により、ロール部材の回転（ノジュールの移動）によって、スリット内の汚れがスリットの左右に掻き出される。

本発明の一態様の基板洗浄装置は、上記のいずれかのロール洗浄部材と、前記ロール部材を回転軸周りに回転させる回転駆動手段と、前記ロール部材の前記ノジュールと接触する位置で、前記基板の表面が前記ロール部材の回転軸方向と平行になるように、前記基板を保持する基板保持手段とを備えた構成を有している。

この構成によっても、１つのノジュールで上流エッジが被洗浄面を複数回擦ることになるので、１つのノジュールの洗浄力が向上する。

本発明の一態様のペンシル部材は、底面で基板の表面を擦って基板の表面を処理するためのペンシル部材であって、前記底面に、エッジからエッジまで枝分かれすることなく連続したスリットを有する構成を有している。

この構成により、基板の表面を擦るペンシル部材の底面にスリットが形成されているので、スリットの両側のいずれかが上流エッジとなって、スリットがないペンシル部材と比較して基板の表面を擦る処理能力が向上するとともに、そのスリットがエッジからエッジまで枝分かれすることなく連続しているので、基板の表面に供給される液体がスリットに入り易く、かつ排出され易くなり、新鮮な液体をスリットに供給できる。

前記スリットは直線状であってよい。

この構成により、基板の表面に供給される液体がスリットにより入り易く、かつより排出され易くなる。

前記ペンシル部材には、深さの異なる複数の前記スリットが形成されていてよい。

複数のスリットの深さを調整することで、ペンシル部材におけるスリットの間の部分の変形量を調整できる。例えば、中心に近いスリットを比較的深くし、中心から遠いスリットを比較的浅くすることができ、その逆にもできる。

前記ペンシル部材は、前記基板の表面に対して洗浄処理を行うペンシル洗浄部材であり、軟質のスポンジからなっていてよい。

この構成により、基板の表面をペンシル洗浄部材で擦りながらスクラブ洗浄を行うことができる。

前記ペンシル部材は、前記基板の表面に対してバフ処理を行うペンシルバフ部材であってよく、前記ペンシルバフ部材は、基部と、基部の下面に設けられ、前記底面となるバフパッドとからなっていてよい。

この構成により、基板の表面をペンシルバフ部材で擦りながらバフ処理を行うことができる。

本発明の別の態様の基板処理装置は、上記のいずれかのペンシル部材と、前記ペンシル部材を前記底面に垂直な回転軸周りに回転させる回転駆動手段と、前記ペンシル部材の前記底面と接触する位置で、前記基板の表面が前記ペンシル部材の前記底面と平行になるように、前記基板を保持する基板保持手段とを備えた構成を有している。

この構成によっても、基板の表面を擦るペンシル部材の底面にスリットが形成されているので、スリットの両側のいずれかが上流エッジとなって、スリットがないペンシル部材と比較して基板の表面を擦る処理能力が向上するとともに、そのスリットがエッジからエッジまで枝分かれすることなく連続しているので、基板の表面に供給される液体がスリットに入り易く、かつ排出され易くなり、新鮮な液体をスリットに供給できる。

本発明の別の態様の基板処理装置は、上記のいずれかのペンシル部材と、前記ペンシル部材の前記底面と接触する位置で、前記基板の表面が前記ペンシル部材の前記底面と平行になるように、前記基板を保持して回転させる基板回転手段とを備えた構成を有している。

この構成によっても、基板の表面を擦るペンシル部材の底面にスリットが形成されているので、スリットの両側のいずれかが上流エッジとなって、スリットがないペンシル部材と比較して基板の表面を擦る処理能力が向上するとともに、そのスリットがエッジからエッジまで枝分かれすることなく連続しているので、基板の表面に供給される液体がスリットに入り易く、かつ排出され易くなり、新鮮な液体をスリットに供給できる。

本発明の一態様によれば、１つのノジュールで上流エッジが基板の表面を複数回擦ることになるので、１つのノジュールによる基板の表面を擦る処理能力が向上する。また、本発明の別の態様によれば、基板の表面を擦るペンシル部材の底面に、エッジからエッジまで枝分かれすることなく連続したスリットが形成されているので、基板の表面を擦る処理能力が向上するとともに、基板の表面に供給される液体がスリットに入り易く、かつ排出され易くなり、新鮮な液体をスリットに供給できる。

本発明の第１の実施の形態における洗浄装置の概要を示す斜視図 本発明の第１の実施の形態におけるロール洗浄部材を示す斜視図 本発明の第１の実施の形態におけるロール洗浄部材を示す正面図 図３のＡ−Ａ断面図 （ａ）本発明の第１の実施の形態におけるノジュールの斜視図 （ｂ）本発明の第１の実施の形態における基板と接触していない状態のノジュールの洗浄面を示す図 （ｃ）本発明の第１の実施の形態における基板と接触している状態のノジュールの洗浄面を示す図 本発明の第１の実施の形態におけるノジュールが基板の表面を擦る様子を示す図 図６の部分拡大図 （ａ）本発明の第１の実施の形態における回転方向に２つの上流エッジが形成されているノジュールの洗浄面の他の例を示す図 （ｂ）本発明の第１の実施の形態における回転方向に２つの上流エッジが形成されているノジュールの洗浄面の他の例を示す図 （ｃ）本発明の第１の実施の形態における回転方向に２つの上流エッジが形成されているノジュールの洗浄面の他の例を示す図 （ｄ）本発明の第１の実施の形態における回転方向に２つの上流エッジが形成されているノジュールの洗浄面の他の例を示す図 （ｅ）本発明の第１の実施の形態における回転方向に２つの上流エッジが形成されているノジュールの洗浄面の他の例を示す図 （ｆ）本発明の第１の実施の形態における回転方向に２つの上流エッジが形成されているノジュールの洗浄面の他の例を示す図 本発明の第１の実施の形態における複数のノジュールの配置と第２の上流エッジとの関係を説明するための図 （ａ）本発明の第１の実施の形態におけるノジュールの変形例を示す図 （ｂ）本発明の第１の実施の形態におけるノジュールの変形例を示す図 （ａ）本発明の第１の実施の形態におけるノジュールの変形例を示す図 （ｂ）本発明の第１の実施の形態におけるノジュールの変形例を示す図 （ａ）本発明の第１の実施の形態におけるノジュールの変形例を示す図 （ｂ）本発明の第１の実施の形態におけるノジュールの変形例を示す図 （ａ）本発明の第１の実施の形態におけるノジュールの変形例を示す図 （ｂ）本発明の第１の実施の形態におけるノジュールの変形例を示す図 本発明の第１の実施の形態におけるロール洗浄部材とノジュールに形成されたスリットの向きとの関係の変形例を示す図 本発明の第２の実施の形態における基板洗浄装置の概要を示す斜視図 本発明の第２の実施の形態におけるペンシル洗浄部材の斜視図 本発明の第２の実施の形態におけるペンシル洗浄部材の底面図 本発明の第２の実施の形態におけるペンシル洗浄部材の正面図 本発明の第２の実施の形態における基板とペンシル洗浄部材との関係を示す平面図 本発明の第２の実施の形態における洗浄部の拡大図（０度） 本発明の第２の実施の形態における洗浄部の拡大図（４５度） 本発明の第２の実施の形態における洗浄部の拡大図（９０度） 本発明の第２の実施の形態における洗浄部の拡大図（１３５度） 本発明の第２の実施の形態における洗浄部の拡大図（１８０度） 本発明の第２の実施の形態における洗浄部の拡大図（２２５度） 本発明の第２の実施の形態における洗浄部の拡大図（２７０度） 本発明の第２の実施の形態における洗浄部の拡大図（３１５度） 本発明の第３の実施の形態におけるバフ処理装置の概要を示す斜視図 本発明の第３の実施の形態におけるペンシルバフ部材の縦断面図 ロール洗浄部材のノジュールが基板の表面を擦る様子を示す図 （ａ）１つのノジュールを示す斜視図 （ｂ）基板に接触していない状態のノジュールの洗浄面を示す図 （ｃ）基板と接触している状態のノジュールの洗浄面を示す図

以下、本発明の実施の形態のロール部材、ペンシル部材、及びそれらの少なくともいずれか一方を含む基板処理装置について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明を実施する場合の一例を示すものであって、本発明を以下に説明する具体的構成に限定するものではない。本発明の実施にあたっては、実施の形態に応じた具体的構成が適宜採用されてよい。

１．第１の実施の形態：ロール洗浄部材を備えた基板洗浄装置
図１は、第１の実施の形態に係る基板処理装置（基板洗浄装置）の概要を示す斜視図である。図１に示すように、基板洗浄装置１０は、基板回転機構として、表面を上にして基板Ｓの周縁部を支持し基板Ｓを水平回転させる、水平方向に移動自在な複数本（図１９では４本）のスピンドル１１（基板保持手段）と、図示しないロールホルダに回転自在に支承される上部ロール洗浄部材（ロールスポンジ）１２と、図示しないロールホルダに回転自在に支承される下部ロール洗浄部材（ロールスポンジ）１３とを備えている。上部ロール洗浄部材１２及び下部ロール洗浄部材１３は、円柱状であり、長尺状に延びており、例えばＰＶＡからなる。なお、上部ロール洗浄部材１２は、そのロールホルダによって基板Ｓの表面に対して昇降自在であり、下部ロール洗浄部材１３は、そのロールホルダによって基板Ｓの裏面に対して昇降自在である。

上部ロール洗浄部材１２は、図示しない駆動機構（回転駆動手段）によって、矢印Ｆ１に示すように回転し、下部ロール洗浄部材１３は、図示しない駆動機構によって、矢印Ｆ２に示すように回転する。スピンドル１１で支持して回転させる基板Ｓの上方に位置して、基板Ｓの表面に洗浄液を供給する２つの洗浄液供給ノズル１４、１５が配置されている。洗浄液供給ノズル１４は、基板Ｓの表面にリンス液（例えば、超純水）を供給するノズルであり、洗浄液供給ノズル１５は、基板Ｓの表面に薬液を供給するノズルである。

基板洗浄装置１０は、スピンドル１１の上部に設けたコマ１１ａの外周側面に形成した嵌合溝内に基板Ｓの周縁部を位置させて内方に押し付けてコマ１１ａを回転（自転）させることにより、基板Ｓを水平に回転させる。この例では、４個のコマ１１ａのうち２個のコマ１１ａが基板Ｓに回転力を与え、他の２個のコマ１１ａは、基板Ｓの回転を受けるベアリングの働きをしている。なお、全てのコマ１１ａを駆動機構に連結して、基板Ｓに回転力を付与するようにしてもよい。

このように基板Ｓを水平に回転させた状態で、洗浄液供給ノズル１４から基板Ｓの表面にリンス液を供給し、かつ洗浄液供給ノズル１５から基板Ｓの表面に薬液を供給しつつ、上部ロール洗浄部材１２を回転させながら下降させて回転中の基板Ｓの表面に接触させ、これによって、洗浄液（リンス液及び薬液）の存在下で、基板Ｓの表面を上部ロール洗浄部材１２でスクラブ洗浄する。

上部ロール洗浄部材１２及び下部ロール洗浄部材１３の長さは、いずれも基板Ｓの直径より僅かに長く設定されている。上部ロール洗浄部材１２及び下部ロール洗浄部材１３は、その中心軸（回転軸）Ｏ₁及びＯ₂が、基板Ｓの中心軸（即ち回転中心）Ｏ_Sとほぼ直交し、かつ基板Ｓの直径の全長に亘って延びるように配置される。これによって、基板Ｓの表裏の全表面が同時に洗浄される。

図２は、本実施の形態のロール洗浄部材を示す斜視図であり、図３は、本実施の形態のロール洗浄部材を示す正面図であり、図４は、図３のＡ−Ａ断面図である。図２〜図４に示すようにその表面にノジュールを有するロール洗浄部材５０は、図１の上部ロール洗浄部材１２に採用することができ、また、下部ロール洗浄部材１３に採用することもでき、その両方に採用することもできる。

図２〜４に示すように、ロール洗浄部材５０は、円柱形状の芯材５１と、芯材５１の外周面に固定された筒状のスポンジ部材５２とからなる。スポンジ部材５２は、円柱の表面である基面５３からノジュール５４が突出した形状を有している。複数のノジュール５４は、ロール洗浄部材５０の回転軸方向（長手方向）ａに平行に並んだ複数の直線上に並べられている。これらの直線は周方向に等間隔に離れている。周方向に隣り合うノジュール５４は、互いに回転軸方向に半ピッチずれている。よって、図４に示すように、長手方向に垂直な面での断面図を見ると、複数のノジュール５４は、周方向に等角度間隔で並んでいる。なお、複数のノジュールのこのような配置は一例にすぎず、他の配置が採用されてもよい。

図５（ａ）は、本実施の形態のノジュールの斜視図であり、図５（ｂ）は、本実施の形態の基板と接触していない状態のノジュールの洗浄面を示す図であり、図５（ｃ）は、本実施の形態の基板と接触している状態のノジュールの洗浄面を示す図である。図２〜４に示され、かつ図５（ａ）〜（ｃ）に詳細に示されるように、各ノジュール５４は、洗浄面５４１にスリット５４２を有している。なお、図２及び図３に示したロール洗浄部材５０では、すべてのノジュール５４がスリット（溝）５４２を有しているが、ロール洗浄部材５０に設けられた複数のノジュール５４の内の一部のノジュール５４のみがスリット５４２を有していてもよい。

スリット５４２は、ロール洗浄部材５０の回転方向ｃと垂直な方向、即ち、ロール洗浄部材５０の回転軸方向ａに平行に、延びている。図４及び図５（ａ）に示すように、スリット５４２は、深くなるにつれて幅が狭くなるテーパ形状を有しており、その断面は逆三角形（Ｖ字形）である。

ロール洗浄部材５０が回転することでノジュールの洗浄面５４１が基板Ｓの被洗浄面に接触するときに、基板Ｓの被洗浄面に最初に接触するエッジを以下では「上流エッジ」という。この上流エッジとなる側（上流側）は、「突っ込み側」とも表現することができ、これに対して下流側は、「逃げ側」ということもできる。

スリット５４２を形成したことによって、従来円柱形状であったノジュールの洗浄面５４１の一部が除かれている。これによって、ロール洗浄部材５０の回転方向ｃには複数の上流エッジが存在することになる。具体的には、図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、１つのノジュール５４は、第１の上流エッジ５４１ｅ１と、それよりも回転方向ｃの下流にある第２の上流エッジ５４１ｅ２とを有している。

上述のように、洗浄面５４１の上流エッジ付近において他の部分と比較して洗浄力が高くなるが、図５（ｃ）に示すように、本実施の形態のノジュール５４は、回転方向ｃに複数の上流エッジを有するので、洗浄力の高い領域（図５（ｃ）のハッチング部分）が複数できることになる。これによって、基板Ｓは、１つのノジュール５４がその被洗浄面を擦るときに、洗浄力の高い上流エッジが２回擦るので、１つのノジュール５４の洗浄力が従来のノジュールと比較して向上する。

このように、ノジュール５４にスリット５４２を形成した目的は、第２の上流エッジ５４１ｅ２を形成することにある。従って、スリット５４２の幅や深さは、ノジュール５４が回転しながら基板Ｓの被洗浄面を擦る際に、ノジュール５４が回転方向ｃにつぶされることで、洗浄面５４１にてこのスリット５４２が埋まってしまわないように設計される。

具体的には、スリット５４２の幅が狭すぎ、かつ深さが深すぎると、ノジュール５４が基板Ｓの被洗浄面を擦る際に回転方向ｃにつぶされてスリット５４２が埋まってしまうので、スリット５４２の形状は、かかる状況が生じない程度に広く浅く設計される。例えば、ノジュール５４の高さが５ｍｍであり、径が７ｍｍであるときに、スリット５４２は、洗浄面５４１における幅が１ｍｍ程度、深さが洗浄面５４１から２ｍｍ程度に設計される。また、スリット５４２は、上記のように深さ方向に徐々に幅が狭くなるＶ字形を有しているので、スリット５４２が埋まるような変形がし難くなっている。

図６は、ノジュールが基板Ｓの表面を擦る様子を示す図である。図６は、図２３に対応している。また、図７は、図６の部分拡大図である。図６及び図７に示すように、１つのノジュール５４において、第１の上流エッジ５４１ｅ１とその下流側にある第２の上流エッジ５４１ｅ２が順に基板Ｓを擦ることになる。

このとき、基板Ｓの表面上の比較的大きいパーティクルＰは、第１の上流エッジ５４１ｅ１で掻き取られ、比較的小さなパーティクルｐは、第２の上流エッジ５４１ｅ２で掻き取られる。即ち、第１の上流エッジ５４１ｅ１は粗い洗浄を行い、それに続く第２の上流エッジ５４１ｅ２は細かな洗浄を行う。また、図６に示すように、第１の上流エッジ５４１ｅ１には十分な液体Ｌが存在し、第２の上流エッジ５４１ｅ２にも液体Ｌが存在する。

１つのノジュール５４において、第１の上流エッジ５４１ｅ１とその下流側にある第２の上流エッジ５４１ｅ２が順に基板Ｓを擦ることによって、スリット５４２のない従来の円筒形のノジュールが数多くある場合と比べて、優れた洗浄効果を有する。それは以下の理由による。まず、円筒形のノジュールの数を増やすと、１つのノジュールの大きさは小さくなり、変形しやすくなるため、基板に与える物理力が小さくなる。また、第１の上流エッジ５４１ｅ１と第２の上流エッジ５４１ｅ２が基板を連続的に擦るので、パーティクルの再付着が抑制される。

回転方向に２つの上流エッジを形成するためのノジュール５４の構成は上記のものに限られない。図８には、回転方向に２つの上流エッジが形成されているノジュールの洗浄面の他の例を示している。図８（ａ）〜（ｃ）は、上記の実施の形態と同様に、洗浄面にスリットが形成されている例であり、図８（ｄ）〜（ｆ）は、洗浄面に凹部が形成されている例である。

具体的には、図８（ａ）の例では、洗浄面５４１１に、回転軸方向ａに平行な２本のスリット５４２１ａ、５４２１ｂが形成されている。これによって、回転方向ｃに、３つの上流エッジ５４１１ｅ１〜５４１１ｅ３が形成されている。このように、図８（ａ）の例では、３つの上流エッジ５４１１ｅ１〜５４１１ｅ３を有するので、洗浄力がより向上する。

図８（ｂ）の例では、洗浄面５４１２に、回転方向ｃに凸の円弧状の湾曲スリット５４２２が形成されている。その結果、上流エッジ５４１２ｅ１に加えて、回転方向ｃに凸の円弧状の湾曲した上流エッジ５４１２ｅ２が形成されている。この構成によっても、２つの上流エッジ５４１２ｅ１、５４１２ｅ２が形成されており、従来のノジュールに対して洗浄力が向上する。

図８（ｃ）の例では、洗浄面５４１３に、回転方向ｃに凸に折れ曲がったくの字スリット５４２３が形成されている。換言すれば、図８（ｃ）の例では、角度が互いに異なる二つのスリットが中心で連結している。その結果、上流エッジ５４１３ｅ１に加えて、回転方向ｃに凸に折れ曲がったくの字状の上流エッジ５４１３ｅ２が形成されている。この構成によっても、２つの上流エッジ５４１３ｅ１、５４１３ｅ２が形成されており、従来のノジュールに対して洗浄力が向上する。

図８（ｂ）及び（ｃ）の例では、スリット５４２２及びスリット５４２３が回転方向ｃに対して凸の形状を有しているので、回転によってスリット内の汚れがスリットの左右に掻き出される。

図８（ｄ）の例では、洗浄面５４１４に、両端部が台形形状であり回転軸方向ａに長い形状の凹部５４２４が形成されている。この構成によって、洗浄面５４１４の上流側のエッジである上流エッジ５４１４ｅ１に加えて、凹部５４２４の下流側のエッジが上流エッジ５４１４ｅ２となって、洗浄力が向上する。

図８（ｅ）の例では、洗浄面５４１５に、両端部が円弧形状であり回転軸方向ａに長い形状の凹部５４２５が形成されている。この構成によって、洗浄面５４１５の上流側のエッジである上流エッジ５４１５ｅ１に加えて、凹部５４２５の下流側のエッジが上流エッジ５４１５ｅ２となって、洗浄力が向上する。

図８（ｆ）の例では、洗浄面５４１６が真円ではなく、長手方向が回転軸方向ａに平行な長円形状である。長円形状の洗浄面５４１６には、両端が矩形形状であり回転軸方向ａに長い形状の凹部５４２６が形成されている。この構成によっても、洗浄面５４１６の上流側のエッジである上流エッジ５４１６ｅ１に加えて、凹部５４２６の下流側のエッジが上流エッジ５４１６ｅ２となって、洗浄力が向上する。このように、ノジュールの洗浄面の形状は、真円に限らず、長円、楕円、その他の多角形を含む任意の形状であってよい。

以上、図８（ａ）〜（ｆ）に示したように、洗浄面５４１５の上流側のエッジである上流エッジに加えて、回転方向ｃにさらなる上流エッジを形成するために、種々の形状のスリットや凹部を形成することができる。図５及び図８（ａ）〜（ｅ）の例において、スリットや凹部は、すべて回転方向ｃに非平行に延びている。ここで、第２の上流エッジの回転軸方向ａの長さについて、さらに説明する。

図９は、複数のノジュールの配置と第２の上流エッジとの関係を説明するための図である。上述のように、本実施の形態のロール洗浄部材５０では、複数のノジュール５４が回転軸方向ａに等間隔で並んでおり、回転方向ｃに隣り合うノジュール５４同士は、回転軸方向ａに半ピッチずれている。また、隣り合う列のノジュール５４は、回転軸方向ａに互いに一部重複している。即ち、ノジュール５４の径Ｌ４と、ノジュールの半ピッチＬ５とは、Ｌ４＞Ｌ５の関係にある。

重複の幅Ｌ２は、Ｌ２＝Ｌ４−Ｌ５となる。この重複部分では、図９の上側のノジュール５４によっても基板Ｓを擦り、下側のノジュール５４によっても基板Ｓを擦ることになる。これに対して、非重複部分（その幅はＬ１＝Ｌ４−２×Ｌ２）は、第２の上流エッジがない場合には、図９の上側ノジュール５４及び下側のノジュール５４のいずれか一方によってのみ基板Ｓを擦ることになる。

そこで、第２の上流エッジの幅Ｌ３は、この非重複部分の幅Ｌ１より大きいことが望ましい。即ち、回転方向ｃに隣り合うノジュール５４が回転軸方向ａに互いに重複した部分を有する場合には、第２の上流エッジは、非重複部分を覆うだけの回転軸方向ａの長さを持っていることが望ましい。この構成によって、２列のノジュールが通過することによって、非重複部分についても２回の上流エッジが通過することになり、非重複部分についての洗浄性が強化される。

次に、図１０〜図１３を参照して、スリットの変形例を説明する。上記の実施の形態では、スリットが深さ方向に幅が狭くなるＶ字形状に形成されたが、図１０（ａ）及び（ｂ）に示すスリット５４２６、５４２７のように、深さ方向に幅が一定であってもよい。また、スリットの底は、図１０（ａ）に示すスリット５４２７のように円弧形状であってよく、図１０（ｂ）に示すスリット５４２８のように矩形であってもよい。また、スリットのみならず、図８（ｃ）〜（ｆ）に示したような凹部についても、その深さ方向に幅が狭くなる形状であっても、図１０（ａ）及び（ｂ）に示すように深さ方向に幅が一定であってもよい。

また、図１１（ａ）及び（ｂ）に示すように、１つのノジュールに複数のスリットが形成されていてもよい。この場合には、３つ以上の上流エッジが形成されることになる。すなわち、図１１（ａ）の例では、第１の上流エッジ５４１９ｅ１、第２の上流エッジ５４１９ｅ２、第３の上流エッジ５４１９ｅ３の３つの上流エッジが形成され、図１１（ｂ）の例でも、第１の上流エッジ５４２０ｅ１、第２の上流エッジ５４２０ｅ２、第３の上流エッジ５４２０ｅ３の３つの上流エッジが形成されている。

複数のスリットの深さは互いに同じであってもよく、図１１（ａ）及び（ｂ）に示すように、互いに異なっていてもよい。図１１（ａ）は、上流側のスリット５４２９ａが下流側のスリット５４２９ｂよりも深い例を示しており、図１１（ｂ）は、上流側のスリット５４３０ａが下流側のスリット５４３０ｂよりも浅い例を示している。

このように、複数のスリットを形成する場合において、それらの深さを異ならせることで、複数の上流エッジによる基板Ｓへの接触圧を異ならせることができる。即ち、図１１（ａ）に示すように、下流側のスリットの方が浅い場合には、より下流側にある上流エッジの接触圧が強くなり、図１１（ｂ）に示すように、上流側のスリットの方が浅い場合には、より上流側にある上流エッジの接触圧が強くなる。いずれを選択するかは、例えば、基板Ｓの膜の種類、除去対象物、洗浄液等に応じて適宜選択することができる。

図１２は、第２の上流エッジを有するノジュールのさらなる変形例を示す図である。図１２（ａ）に示すノジュール５４´のように、回転方向ｃにスリット５４２´の前後で洗浄面５４１´高さが異なっていてもよい。この場合、図１２（ａ）に示すように、スリットより上流側（先に基板Ｓの洗浄面に接触する側）の接触面５４１ｂ´が、スリット５４２´より下流側の接触面５４１ａ´より低くてよい。また、図１２（ｂ）に示すノジュール５４´´のように、スリット５４２´´より下流側の洗浄面５４１ａ´´の高さがスリット５４２´´から下流に向けて低くなる形状であってもよい。

これらのノジュール５４´、５４´´によれば、上流側の第１の上流エッジ５４１ｅ１´、５４１ｅ１´´が比較的強く基板Ｓの表面を擦り、下流側の第２の上流エッジ５４１ｅ２´、５４１ｅ２´´が比較的弱く基板Ｓの表面を擦ることになる。また、ノジュール５４´´によれば、下流側（逃げ側）の接触面５４１ａ´´が斜めにカットされており、基板Ｓに対する接触圧が弱くなりつつノジュール５４´´が基板Ｓから離れるので、スリット５４２´´内の液体の排出性が向上する。

図１３は、第２の上流エッジを有するノジュールのさらなる変形例を示す図である。図１３（ａ）及び（ｂ）に示すノジュール５４´、５４´´は、図１２に示したノジュール５４´、５４´´の上流側と下流側とを逆にしたものである。これらの例によれば、上流側の第１の上流エッジ５４１ｅ１´、５４１ｅ１´´よりも下流側の第２の上流エッジ５４１ｅ２´、５４１ｅ２´´の方が基板Ｓの表面に強く接触することとなる。図１２（ａ）及び（ｂ）に示したように上流側の第１の上流エッジの接触圧を強くするか、図１３（ａ）及び（ｂ）に示したように下流側の第２の上流エッジの接触圧を強くするかは、基板Ｓの膜の種類、除去対象物、洗浄液等によって適当な方を選択することができる。

図１４は、ロール洗浄部材５０とノジュール５４に形成されたスリット５４２の向きとの関係の変形例を示す図である。図１４では、一列のノジュール５４のみを示し、他の図示を省略している。この例では、ノジュール５４のスリット５４２がロール洗浄部材５０の軸芯方向に対して傾いている。この傾斜角αは、例えば１０〜３０度とすることができる。

図１４における矢印は、基板に対してノジュール５４が移動する向きを示している。図１４に示すように、スリット５４２は、ロール洗浄部材５０の長手方向の中心Ｃに近いほどより上流側になるように、傾いている。この結果、図１４では、中心Ｃより左側にあるノジュール５４のスリット５４２は左肩上がりとなり、中心Ｃより右側にあるノジュール５４のスリット５４２は右肩上がりとなる。

これにより、第２の上流エッジが基板に接触する際には、ロール洗浄部材５０の回転軸方向ａの中心Ｃ側から先に基板Ｓに接触することとなる。そうすると、スリット５４２内の汚れた液体は、ノジュール５４の移動によってロール洗浄部材５０の回転軸方向ａの中心Ｃから外側に向けてスリット５４２から排出されることになる。なお、ロール洗浄部材５０の回転軸方向ａに対するスリット５４２の傾斜角αは、ロール洗浄部材５０の回転速度に応じて設定されてよい。また、傾斜角αがロール洗浄部材５０の回転軸方向ａに一様でなく、分布を有していてもよい。

２．第２の実施の形態：ペンシル洗浄部材を備えた基板洗浄装置
図１５は、第２の実施の形態に係る基板処理装置（基板洗浄装置）の概要を示す斜視図である。図１５に示すように、基板洗浄装置２０は、基板回転機構として、表面を上にして基板Ｓの周縁部を支持し基板Ｓを水平回転させる、水平方向に移動自在な複数本（図１５では４本）のスピンドル２１（基板保持手段）と、昇降可能な鉛直方向に延びる支柱２６と、一端が支柱２６の先端に回転可能に取り付けられ、水平方向に延びる搖動アーム２７と、搖動アーム２７の他端の下面に回転可能に取り付けられた円柱状のペンシル洗浄部材２８（円柱状スポンジ）を備えている。また、スピンドル２１のスピンチャック２１ａで支持して回転させる基板Ｗの上方に位置して、基板Ｗの表面に洗浄液を供給する２つの洗浄液供給ノズル２４、２５が配置されている。洗浄液供給ノズル２４は、基板Ｗの表面にリンス液（例えば、超純水）を供給するノズルであり、洗浄液供給ノズル２５は、基板Ｗの表面に薬液を供給するノズルである。

ペンシル洗浄部材２８は、図示しない保持部材に保持されて搖動アーム２７の先端の下面に回転可能に設けられ、図示しない駆動機構によってその中心軸を回転軸として回転（自転）する。この回転軸は基板Ｗに垂直な軸である。ペンシル洗浄部材２８は、例えば発砲ポリウレタン、ＰＶＡからなる。搖動アーム２７が支柱２６周りに回転すると、搖動アーム２７の先端に取り付けられたペンシル洗浄部材２８は、円弧状の軌跡を描いて基板Ｗの上を移動する。搖動アーム２７の先端は基板Ｗの中心Ｏまで延びているので、ペンシル洗浄部材２８の移動軌跡は、基板Ｗの中心Ｏを通過する。また、ペンシル洗浄部材２８は、基板Ｗの外周まで移動させられる。よって、搖動アーム２７の回転によるペンシル洗浄部材２８の移動軌跡は、搖動アーム２７の長さを半径とする円弧状となり、その移動範囲は、基板Ｗの外周から基板Ｗの中心Ｏを過ぎたところまでである。

基板回転機構によって基板Ｗを水平に回転させた状態で、洗浄液供給ノズル２４から基板Ｗの表面にリンス液を供給し、かつ洗浄液供給ノズル２５から基板Ｗの表面に薬液を供給しつつ、ペンシル洗浄部材２８を回転（自転）させながら、搖動アーム２７を回転させることでペンシル洗浄部材２８を公転させて、回転中の基板Ｗの表面に接触させ、これによって、洗浄液（リンス液及び薬液）の存在下で、基板Ｗの表面をペンシル洗浄部材２８でスクラブ洗浄する。

図１６は、ペンシル洗浄部材２８の斜視図であり、図１７（ａ）は、ペンシル洗浄部材１８の底面図であり、図１７（ｂ）は、ペンシル洗浄部材２８の正面図である。図１６及び図１７（ａ）において、洗浄面にはハッチングを施してある。図１６及び図１７（ａ）及び（ｂ）に示すように、ペンシル洗浄部材２８には、エッジからエッジまで連続する、互いに平行な複数本（本実施の形態では４本）のスリット２８１ａ〜２８１ｄが形成されている。このスリット２８１ａ〜２８１ｄは、ペンシル洗浄部材２８のエッジからエッジまでの間に枝分かれすることなく形成されている。また、スリットの深さは、ペンシル洗浄部材２８の中心に近いスリットほど深くなっている。具体的に、本実施の形態のペンシル洗浄部材２８では、内側のスリット２８１ｂ、２８１ｃが外側のスリット２８１ａ、２８１ｄよりも深く形成されている。なお、上記の例では、スリット２８１ａ〜２８１ｄがいずれも幅一定の直線形状であるが、これらが曲線形状になっていてもよく、幅が一定でなくてもよい。

図１８は、基板Ｓとペンシル洗浄部材２８との関係を示す平面図である。上述のように、基板Ｓは、その中心軸周りに回転し、ペンシル洗浄部材２８は、その中心軸周りに回転をしながら、基板Ｓの中心を含む半径方向の軌道上を移動する。本実施の形態では、基板Ｓの回転方向とペンシル洗浄部材２８の回転方向とが同じであり、いずれも平面視で反時計回りに回転しているものとする。

基板Ｓは、直径３００ｍｍのものであっても、直径４５０ｍｍのものであってもよい。基板Ｓの回転数は、２５０〜２０００ｒｐｍである。具体的な基板Ｓの回転速度は、スピンドル２１の仕様や基板Ｓの大きさ等を考慮して決定される。ペンシル洗浄部材２８のその中心軸周りの回転の回転速度は０〜４００ｒｐｍであり、典型的には、１５０〜３００ｒｐｍである。具体的なペンシル洗浄部材２８の回転速度は、基板Ｓの大きさ、ペンシル洗浄部材２８の大きさ等を考慮して決定される。ペンシル洗浄部材２８の搖動速度（搖動アーム２７の回転速度）は、２〜１５０ｍｍ／ｓｅｃであり、基板Ｓの回転速度、基板Ｓの大きさ、ペンシル洗浄部材２８の回転速度、要求されるスループット等を考慮して決定される。

ペンシル洗浄部材２８は、搖動アーム２７の搖動によって、基板Ｓの一方のエッジから基板Ｓの中心Ｏを経て、他方のエッジまで平行移動するエッジ−エッジ搖動によって基板Ｓの表面全面をスクラブ洗浄してよい。この場合に、ペンシル洗浄部材２８が他方のエッジに到達した後に、そのまま逆方向に移動して基板Ｓの中Ｏを経て一方のエッジに戻り、このような往復搖動によって基板Ｓの表面全面をスクラブ洗浄してよく、または、他方のエッジに到達した後に、ペンシル洗浄部材２８を基板Ｓの表面から持ち上げて、一方のエッジの上方に戻し、その後再びペンシル洗浄部材２８を基板Ｓの表面に接触させて、搖動アーム２７の搖動によって基板Ｓの一方のエッジから基板Ｓの中Ｏを経て、他方のエッジまで平行移動させるという動作を繰り返してもよい。１枚の基板Ｓを洗浄するための搖動アーム２７の搖動回数は１〜１０回程度であってよい。

さらに、ペンシル洗浄部材２８は、搖動アーム２７の搖動によって、基板Ｓの中心から基板Ｓのエッジまで平行移動するセンタ−エッジ搖動によって基板Ｓの表面全面をスクラブ洗浄してもよい。この場合にも、ペンシル洗浄部材２８がエッジに到達した後に、そのまま逆方向に移動して基板ＳのＯまでもどしてよく、または、エッジに到達した後に、ペンシル洗浄部材２８を基板Ｓの表面から持ち上げて、基板Ｓの中心Ｏの上方に戻し、その後再びペンシル洗浄部材２８を基板Ｓの表面に接触させて、搖動アーム２７の搖動によって基板Ｓの中心Ｏからエッジにまで平行移動させるという動作を繰り返してよい。この場合にも、１枚の基板Ｓを洗浄するための搖動アーム２７の搖動回数は１〜１０回程度であってよい。

液体供給ノズル２４、２５からそれぞれ基板Ｓの中心に向かって供給された液体（純水及びリンス液）は、基板Ｓの表面に着水して、供給方向（基板Ｓの中心向き）の慣性と、基板Ｓの回転による遠心力（基板Ｓのエッジ向き）によって、図１８に示すように、回転する基板Ｓの表面上を半径方向に広がる。このようにして液体が供給された基板Ｓの表面部分が、基板Ｓの回転によって、ペンシル洗浄部材２８と基板Ｓとが擦れ合う洗浄部に到達し、この洗浄部において、純水及びリンス液の存在の下、基板Ｓがペンシル洗浄部材２８によってスクラブ洗浄される。

図１９（ａ）〜（ｄ）は、洗浄部の拡大図である。図１９（ａ）〜（ｄ）では、ペンシル洗浄部材２８が回転する様子を示しており、ペンシル洗浄部材２８のスリット２８１ａ〜２８１ｄも示している。また、図１９（ａ）〜（ｄ）のペンシル洗浄部材２８において、複数のスリット２８１ａ〜２８１ｄの一方の端部が形成された側面をＨ１とし、他方側の端部が形成された側面をＨ２として図示している。

図１９（ａ）の回転角を０度とすると、図１９（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、それぞれ回転角４５度、９０度、１３５度の状態を示している。図１９（ａ）〜（ｄ）に示すように、回転角０〜１８０度までは、スリット２８１ａ〜２８１ｄの側面Ｈ１の端部からスリット内に液体が流入し、側面Ｈ２の端部からスリット内の液体が流出する。即ち、ペンシル洗浄部材２８の回転角が０〜１８０度にあるときは、液体は、各スリット２８１ａ〜２８１ｄ内を一定の方向（側面Ｈ１から側面Ｈ２に向かう方向）に流れる。

図２０（ａ）〜（ｄ）は、図１９（ａ）のペンシル洗浄部材２８の回転角を０度とした場合の、回転角１８０度、２２５度、２７０度、３１５度の状態を示している。図２０（ａ）〜（ｄ）に示すように、ペンシル洗浄部材２８の回転角が１８０〜３６０度にあるときは、液体は各スリット２８１ａ〜２８１ｄ内を一定の方向（側面Ｈ２から側面Ｈ１に向かう方向）に流れる。

図１９（ａ）〜（ｄ）及び図２０（ａ）〜（ｄ）から明らかなように、ペンシル洗浄部材２８が１回転する間の半分では、液体はスリット２８１ａ〜２８１ｄ内を側面Ｈ１から側面Ｈ２に向かって流れ、残りの半分では、液体はスリット２８１ａ〜２８１ｄ内を逆方向、すなわち側面Ｈ２から側面Ｈ１に向かって流れる。これによって、スリット内の液体は十分に流通して、常に新鮮な液体がスリット内に供給されることになる。

また、本実施の形態のペンシル洗浄部材２８では、底面に、一方のエッジから他方のエッジまで枝分かれすることなくスリット２８１ａ〜２８１ｄが形成されているので、スリット内に入り込んだ液体が枝分かれすることで排出側に到達できずにスリット内に滞留することがない。この点でも、スリット内に常に新鮮な液体が供給されることとなる。

さらに、ペンシル洗浄部材２８の底面にスリット２８１ａ〜２８１ｄを形成したことで、その両側にエッジが形成されている。ペンシル洗浄部材２８は、その中心軸周りに回転するとともに基板Ｓの半径方向に平行移動し、かつ基板Ｓもその中心軸周りに回転しているので、スリット２８１ａ〜２８１ｄのいずれの部分が上流エッジとなるかは変動するが、いずれにしても、各スリット２８１ａ〜２８１ｄの両側のエッジのいずれかが上流エッジとなる。これによって、第１の実施の形態と同様の原理により、スリット２８１ａ〜２８１ｄを形成しない場合と比較して、洗浄力が向上する。

上記の実施の形態では、ペンシル洗浄部材２８を基板Ｓと同じ方向に回転させている。この場合には、ペンシル洗浄部材２８と基板Ｓとが接触する洗浄部のうちの基板Ｓの半径方向の外側にて、基板Ｓの表面とペンシル洗浄部材２８の底面とが同方向（順方向又はフォロー方向）に移動し、洗浄部のうちの基板の半径方向の内側にて、基板Ｓの表面とペンシル洗浄部材２８の底面とが逆方向（対抗方向又はカウンタ方向）に移動することになる。洗浄部において、基板Ｓの表面とペンシル洗浄部材２８の底面とが対抗方向に移動する部分（基板Ｓの半径方向の内側）では洗浄力が比較的高くなり、基板Ｓの表面とペンシル洗浄部材２８の底面とが順方向に移動する部分（基板Ｓの半径方向の外側）では洗浄力が比較的低くなる。

なお、ペンシル洗浄部材２８を基板Ｓと逆方向に回転させてもよい。この場合には、洗浄部のうちの基板Ｓの半径方向の外側にて、基板Ｓの表面とペンシル洗浄部材２８の底面とが逆方向に移動し、洗浄部のうちの基板Ｓの半径方向の内側にて、基板Ｓの表面とペンシル洗浄部材２８の底面とが順方向に移動する。よって、洗浄部のうちの基板Ｓの半径方向の外側にて、洗浄力が比較的高くなり、洗浄部のうちの基板Ｓの半径方向の内側にて、洗浄力が比較的弱くなる。

さらに、ペンシル洗浄部材２８は、回転させなくてもよい。この場合、図１９（ａ）及び図２０（ａ）、あるいは図１９（ｃ）及び図２０（ｃ）に示すように、スリット２８１ａ〜２８１ｄが基板Ｓの半径方向と円周方向のいずれにも角度をなすような向きでペンシル洗浄部材２８を固定してよい。これらの場合には、液体は、基板Ｓの回転の上流側からスリット２８１ａ〜２８１ｄの各々に入って、反対側から排出される。

図１９（ａ）及び図２０（ａ）の向きで固定した場合には、各スリット２８１ａ〜２８１ｄの左側のエッジが上流エッジとなって、洗浄力向上に貢献することになる。また、図１９（ｃ）及び図２０（ｃ）の向きで固定した場合には、各スリット２８１ａ〜２８１ｄの上側のエッジが上流エッジとなって、洗浄力向上に貢献することとなる。このように、図１９（ａ）及び図２０（ａ）、あるいは図１９（ｃ）及び図２０（ｃ）の向きでペンシル洗浄部材２８の向きを固定させた場合には、スリット内の液体の流通及び複数の上流エッジによる洗浄力の向上のいずれのメリットも得ることができる。

ペンシル洗浄部材２８を回転させない場合において、図１９（ｂ）及び図２０（ｂ）に示すように、スリット２８１ａ〜２８１ｄが基板Ｓの半径方向と略直角、かつ円周方向と略平行になる向きでペンシル洗浄部材２８を固定してもよい。この場合には、複数の上流エッジによる洗浄力の向上については、ペンシル洗浄部材２８の基板Ｓの半径方向への移動（搖動）分についてしか期待できないが、各スリット２８１ａ〜２８１ｄ内の液体の流れがスムーズであり、各スリット２８１ａ〜２８１ｄに新鮮な液体を供給するという点で他の例と比較して有利である。

また、ペンシル洗浄部材２８を回転させない場合において、図１９（ｄ）及び図２０（ｄ）に示すように、スリット２８１ａ〜２８１ｄが基板Ｓの半径方向と略平行、かつ円周方向と略垂直になる向きでペンシル洗浄部材２８を固定してもよい。この場合には、各スリット２８１ａ〜２８１ｄ内での液体の流通については、ペンシル洗浄部材２８の基板Ｓの半径方向への移動（搖動）によるものが支配的となるが、複数の上流エッジによる洗浄力の向上の点では他の例と比較して有利である。

なお、上記の実施の形態では、ペンシル洗浄部材２８の底面に４本のスリットを形成したが、ペンシル洗浄部材２８の底面に形成するスリットは１〜３本であってもよく、４本より多くてもよい。また、上記のようにエッジからエッジまで枝分かれすることなく形成されたスリットに加えて、例えば円形の凹部等の他の凹部を形成してよい。

３．第３の実施の形態：ペンシルバフ部材を備えた基板洗浄装置
上記の第１及び第２の実施の形態では、本発明が基板洗浄装置に応用される例を説明したが、本発明は研磨後の基板に対してバフ処理を行うバフ処理装置に応用することも可能である。すなわち、本発明は、ＰＶＡのような軟質なスポンジ材料を用いた基板洗浄装置だけでなく、バフ処理装置にも適用することができる。ここで、バフ処理には、バフ研磨処理及びバフ洗浄処理の少なくとも一方が含まれる。バフ処理装置は、研磨装置と一体となった装置であっても、研磨装置とは独立した装置であってもよい。

バフ研磨処理とは、基板に対してバフパッドを接触させながら基板とバフパッドとを相対運動させて、基板とバフパッドとの間にスラリ（研磨液）を介在させることにより基板の処理面を研磨除去する処理である。バフ研磨処理は、通常は、基板の表面の凹凸を平坦化したり、トレンチやビア等の内部以外の表面に形成された余分な膜を除去したりといった目的で行う主研磨の後に、いわゆる仕上げ研磨として行われる処理である。バフ研磨処理によって、基板表面のスクラッチや異物を除去したり、主研磨で除去できなかった箇所を追加除去したり、または、主研磨後のモフォロジーを改善したりすることができる。

一方、バフ洗浄処理とは、基板に対してバフパッドを接触させながら基板とバフパッドを相対的に運動させ、基板とバフパッドとの間に洗浄処理液（薬液、純水）を介在させることにより、基板の表面の異物を除去したり、基板の表面を改質したりする仕上げ処理である。このバフ洗浄処理では、ＰＶＡのような軟質のスポンジ材料を用いた洗浄よりも基板に強い物理的作用力を作用させる。バフ洗浄処理により、ＰＶＡからなるスポンジ材料を接触させるだけでは除去できないような粘着性の大きな異物などを効果的に洗浄除去することができる。

図２１は、第３の実施の形態のバフ処理装置の概要を示す斜視図である。バフ処理装置３０は、基板Ｓを保持して所要の回転数で水平回転するスピンチャック３１と、表面に微細な孔が形成された発泡ポリウレタンからなる洗浄部材を貼り付けた回転可能なペンシルバフ部材３２と、先端にペンシルバフ部材３２を保持する昇降可能な揺動アーム３３と、基板Ｓの表面に洗浄液を噴射する洗浄液ノズル３４と、洗浄具を洗浄する洗浄カップ３５とから構成されている。ペンシルバフ部材３２は回転軸３６により揺動アーム３３の先端部分に支持され、所定回転数で回転するようになっている。ペンシルバフ部材３２は、回転軸３６に固定された基部３２１と、その下方に取り付けられ、ペンシルバフ部材３２の底面を形成するバフパッド３２２とからなる。

基板はリンス洗浄又はブラシ洗浄によるスクラブ洗浄の工程を経て、比較的大きなパーティクルを落とした後にバフ処理装置３０に搬入される。基板Ｓは、表面を上向きに露出してスピンチャック３１に保持される。保持された基板Ｓを所定回転数で回転させると同時に洗浄液ノズル３４から洗浄液を基板Ｓの中心に向けて噴射する。

揺動アーム３３は、ペンシルバフ部材３２を洗浄カップ３５内に納めた下降位置を初期位置とし、ペンシルバフ部材３２は洗浄液が満たされた洗浄カップ３５内で回転し、セルフクリーニングを行うようになっている。初期位置にある揺動アーム３３はペンシルバフ部材３２の回転を停止して、上昇し、アーム先端部のペンシルバフ部材３２を洗浄カップ３５から取り出し、基板Ｓの中心まで搖動アーム３３を移動させた後、搖動アーム３３の下降によってペンシルバフ部材３２に底面を基板Ｓの表面に押しつける。このとき、ペンシルバフ部材３２は基板Ｓに接触する直前に所定回転数で回転を始める。

スピンチャック３１で支持され回転する基板Ｓの表面に接触して、独立に回転軸３６の回りに回転するペンシルバフ部材３２のバフパッド３２２を揺動アーム３３によって基板Ｓに押しあて、ペンシルバフ部材３２を基板Ｓの中心部から外周部まで所定の速度で揺動させて基板Ｓの表面をスクラブ洗浄する。基板Ｓの外周まで揺動した搖動アーム３３を揺動停止後、上昇させペンシルバフ部材３２を基板Ｓの表面から離し、１サイクルの動作とする。上記の洗浄動作は基板Ｓの外周部で上昇位置にある搖動アーム３３を再び基板Ｓの中心位置に移動させることにより繰り返し行うことができる。

上記動作を１回以上行った後、洗浄液ノズル３４からの洗浄液を停止し、揺動アーム３３を移動させてペンシルバフ部材３２を洗浄カップ３５の上方位置まで移動した後、下降させてペンシルバフ部材３２を洗浄カップ３５内で回転させてセルフクリーニングして洗浄動作が終了する。

洗浄が終了した直後に、乾燥した不活性ガス雰囲気中で、スピンチャック３１を高速で回転させることにより、洗浄した基板Ｓをスピン乾燥する。揺動アーム３３を基板Ｓの中心位置から外周部へと移動して洗浄するのは、基板Ｓがスピンチャック３１によって回転させられ、基板Ｓの表面に存在する汚染物質やパーティクルは回転による遠心力を受けるため、遠心力が働く方向と同じ方向へ掻き出すためである。

図２２は、バフ処理装置３０のペンシルバフ部材３２の縦断面図である。ペンシルバフ部材３２は回転軸３６の下端に取り付けられており、ペンシルバフ部材３２は基部３２１と基部３２１の下面に貼着されたバフパッド３２２とから構成されている。バフパッド３２２は、ポリッシング用の研磨布を用い、適当な大きさに切って基部３２１の下面に貼り付けられている。ポリッシング用の研磨布は、その裏面が接着可能なシールになっているためこれを利用して貼り付ける。基部３２１は回転軸３６と球面で接触しており、研磨布は基板Ｓが傾いても均一に接触するように構成されている。

バフパッド３２２は、一般的に、基板を鏡面かつ平坦に研磨するポリッシングに用いられている研磨布であり、市場で入手できるものである。例えば、例えば、硬質発泡ポリウレタンと不織布とを積層したパッド（具体的には、例えば、市場で入手できるＩＣ１０００（登録商標）／ＳＵＢＡ（登録商標）のバリエーション）や、スウェードタイプパッド（具体的には、例えば、市場で入手できるＳｕｐｒｅｍｅ（登録商標））などを用いることができる。発泡ポリウレタンは、ポーラス（多孔質状）になっており、その表面に多数の微細なへこみ又は孔を有している。

本実施の形態では、ペンシルバフ部材３２の底面に、第２の実施の形態と同様に、複数本（本実施の形態では４本）のスリット３２３ａ〜３２３ｄが形成されている。これらのスリット３２３ａ〜３２３ｄは、ペンシルバフ部材３２のエッジからエッジまで、枝分かれすることなく形成されている。スリット３２３ａ〜３２３ｄは、一定の幅で直線形状に形成されている。スリットの深さは、図２２に示すようにバフパッド３２２の厚さと同じであってよく、又はそれより深くても浅くてもよい。

ペンシルバフ部材３２に一方向のスリット３２３ａ〜３２３ｄを設けることにより、バフパッド３２２の下の処理液（スラリや洗浄処理液）の供給、排出が促進される。バフパッド３２２の下で処理液が滞留すると、バフ研磨においてはスクラッチが発生し、バフ洗浄では基板を汚染してしまうことになるが、液体の供給及び排出が促進されることで、バフ研磨ではスクラッチが発生することを防止でき、バフ洗浄では洗浄効果を高めることができる。

処理液は、液供給ノズル３４からの供給に加えて、搖動アーム３３、回転軸３６、ペンシルバフ部材３２の基部３２１及びバフパッド３２２の中央に開口部を設けて、その開口部を通して連通している液供給ラインを通じて、バフパッド３２２の中央からも供給してよい。

本発明は、１つのノジュールで上流エッジが被洗浄面を複数回擦ることになるので、１つのノジュールの洗浄力が向上するという効果、又は基板の表面を擦るペンシル部材の底面に、エッジからエッジまで枝分かれすることなく連続したスリットが形成されているので、基板の表面を擦る処理能力が向上するとともに、基板の表面に供給される液体がスリットに入り易く、かつ排出され易くなり、新鮮な液体をスリットに供給できるという効果を有し、基板の表面を擦ることで基板の表面を処理するロール部材又はペンシル部材等として有用である。

１０ 基板洗浄装置
１１ スピンドル（基板保持手段）
１２ 上部ロール洗浄部材
１３ 下部ロール洗浄部材
５０ ロール洗浄部材
５２ スポンジ部材
５４ ノジュール
５４１ 洗浄面
５４２ スリット
５４１ｅ１、５４１ｅ２ 上流エッジ
２０ 基板洗浄装置
２１ スピンドル（基板保持手段）
２４、２５ 洗浄液供給ノズル
２７ 搖動アーム
２８ ペンシル洗浄部材
２８１ａ〜２８１ｄ スリット
３０ バフ処理装置
３１ スピンチャック
３２ ペンシルバフ部材
３２１ 基部
３２２ バフパッド
３２３ａ〜３２３ｄ スリット
３３ 搖動アーム
３４ 洗浄液ノズル
３６ 回転軸

Claims (17)

1. 基板の表面に接触して基板の表面を処理するためのロール部材であって、
   表面にノジュールを有し、
   前記ノジュールが、第１エッジ部および第２エッジ部を少なくとも有するとともに、前記基板に当接させたノジュールの変形により閉塞しないような幅および深さを有する溝部が、前記第１エッジ部および前記第２エッジ部に隣接して形成されており、
   前記溝部により前記ノジュールが分割されて、前記第１エッジ部と前記第２エッジ部が形成され、
   前記第１エッジ部および前記第２エッジ部のそれぞれが、前記基板に当接させる際に前記溝部に対して実質的に同じ高さ位置で前記基板と面接触しうるように構成されたことを特徴とするロール部材。
2. 前記第１エッジ部は、前記ロール部材が回転することで前記ノジュールの先端面が前記基板の表面に接触するときの上流側に位置するエッジである上流エッジであり、該上流エッジを前記ロール部材の回転方向に複数有することを特徴とする請求項１に記載のロール部材。
3. 基板の表面に接触して基板の表面を処理するためのロール部材であって、
   表面にノジュールを有し、
   前記ノジュールが、第１エッジ部および第２エッジ部を少なくとも有するとともに、前記基板に当接させたノジュールの変形により閉塞しないような幅および深さを有する溝部が、前記第１エッジ部および前記第２エッジ部に隣接して形成されており、
   前記溝部により前記ノジュールが分割されて、前記第１エッジ部と前記第２エッジ部が形成され、
   前記第１エッジ部は、前記ロール部材が回転することで前記ノジュールの先端面が前記基板の表面に接触するときの上流側に位置するエッジである上流エッジであり、該上流エッジを前記ロール部材の回転方向に複数有し、
   前記ノジュールの先端面にスリット又は凹部が形成されることにより、前記上流エッジが形成されることを特徴とするロール部材。
4. 前記ロール部材の回転方向に隣り合う前記ノジュールが前記ロール部材の回転軸方向に互いに重複した重複部分を有し、前記スリット又は前記凹部によって形成される前記上流エッジは、前記ロール部材の回転軸方向に、前記先端面における前記重複部分を除く非重複部分をカバーする長さを有していることを特徴とする請求項３に記載のロール部材。
5. 基板の表面に接触して基板の表面を処理するためのロール部材であって、
   表面にノジュールを有し、
   前記ノジュールが、第１エッジ部および第２エッジ部を少なくとも有するとともに、前記基板に当接させたノジュールの変形により閉塞しないような幅および深さを有する溝部が、前記第１エッジ部および前記第２エッジ部に隣接して形成されており、
   前記溝部により前記ノジュールが分割されて、前記第１エッジ部と前記第２エッジ部が形成され、
   前記ノジュールの先端面には、スリット又は凹部が設けられ、
   前記スリット又は前記凹部は、深さ方向に幅が狭くなる形状を有することを特徴とするロール部材。
6. 基板の表面を擦って基板の表面を処理するためのロール部材であって、
   表面にノジュールを有し、
   前記ノジュールが、前記ロール部材の回転方向と非平行に延びるスリット又は凹部を有することにより、前記ノジュールが分割されて、第１エッジ部および第２エッジ部が形成され、
   前記第１エッジ部および前記第２エッジ部のそれぞれが、前記基板に当接させる際に実質的に前記スリット又は前記凹部に対して実質的に同じ高さ位置で前記基板と面接触しうるように構成されたことを特徴とするロール部材。
7. 基板の表面を擦って基板の表面を処理するためのロール部材であって、
   表面にノジュールを有し、
   前記ノジュールが、前記ロール部材の回転方向と非平行に延びるスリット又は凹部を有することにより、前記ノジュールが分割されて、第１エッジ部および第２エッジ部が形成され、
   前記スリットは、前記ロール部材の回転方向に凸に曲がっていることを特徴とする請求項６に記載のロール部材。
8. 前記ロール部材は、筒状の軸芯と、表面に前記ノジュールを有するとともに、該軸芯の外周面に固定された筒状のスポンジ部材を備えていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一項に記載のロール部材。
9. 請求項１ないし８のいずれか一項に記載のロール部材と、
   前記ロール部材を回転軸周りに回転させる回転駆動手段と、
   前記ロール部材の前記ノジュールと接触する位置で、前記基板の表面が前記ロール部材の回転軸方向と平行になるように、前記基板を保持する基板保持手段と、
   を備えたことを特徴とする基板処理装置。
10. 底面で基板の表面を擦って基板の表面を処理するためのペンシル部材であって、
    前記底面に、エッジからエッジまで枝分かれすることなく連続した直線状のスリットを有し、
    前記スリットは、前記基板に当接させたペンシル部材の変形により閉塞しない深さを有することを特徴とするペンシル部材。
11. 前記スリットの深さは、前記底面が基板の表面を擦る際、前記底面の少なくとも一部は前記基板の表面に接触するが、前記スリットは前記基板の表面に接触しない深さである、請求項１０に記載のペンシル部材。
12. 前記ペンシル部材には、深さの異なる複数の前記スリットが形成されていることを特徴とする請求項１０または１１に記載のペンシル部材。
13. 前記底面の中心に近いスリットほど深い深さを有する、請求項１２に記載のペンシル部材。
14. 前記ペンシル部材は、前記基板の表面に対して洗浄処理を行うペンシル洗浄部材であり、軟質のスポンジからなることを特徴とする請求項１０ないし１３のいずれか一項に記載のペンシル部材。
15. 前記ペンシル部材は、前記基板の表面に対してバフ処理を行うペンシルバフ部材であり、
    前記ペンシルバフ部材は、基部と、基部の下面に設けられ、前記底面となるバフパッドとからなることを特徴とする請求項１０ないし１４のいずれか一項に記載のペンシル部材。
16. 請求項１０ないし１５のいずれか一項に記載のペンシル部材と、
    前記ペンシル部材を前記底面に垂直な回転軸周りに回転させる回転駆動手段と、
    前記ペンシル部材の前記底面と接触する位置で、前記基板の表面が前記ペンシル部材の前記底面と平行になるように、前記基板を保持する基板保持手段と、
    を備えたことを特徴とする基板処理装置。
17. 請求項１０ないし１５のいずれか一項に記載のペンシル部材と、
    前記ペンシル部材の前記底面と接触する位置で、前記基板の表面が前記ペンシル部材の前記底面と平行になるように、前記基板を保持して回転させる基板回転手段と、
    を備えたことを特徴とする基板処理装置。

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