JP2007273608A - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ブラシに対する基板の位置にかかわらず、基板の周端面を良好に洗浄することができる、基板処理装置および基板処理方法を提供する。
【解決手段】ウエハＷの周端面１４に対するブラシ１５の水平方向の押し圧を調節するための押し圧保持機構３８を備えている。スピンチャック３により回転されるウエハＷの周端面１４にブラシ１５の洗浄面２２が当接されて、ウエハＷの周端面１４がブラシ１５により洗浄される。押し圧保持機構３８の働きによって、ウエハＷの周端面１４に対するブラシ１５の水平方向の押し圧が、レシピ上で設定された一定の押し圧に保持される。
【選択図】図２

Description

この発明は、基板を洗浄処理するための基板処理装置および基板処理方法に関する。処理対象となる基板には、たとえば、半導体ウエハ、液晶表示装置用基板、プラズマディスプレイ用基板、ＦＥＤ（Field Emission Display）用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板、フォトマスク用基板などが含まれる。

半導体装置の製造工程において、半導体ウエハの周縁部の汚染が、半導体ウエハの処理品質に対して無視できない影響を与える場合がある。具体的には、いわゆるバッチ処理工程では、複数枚の半導体ウエハが鉛直姿勢で処理液中に浸漬されるため、半導体ウエハの周縁部に汚染物質が付着していると、その汚染物質が、処理液中に拡散し、半導体ウエハの表面のデバイス形成領域に再付着するおそれがある。

そのため、最近では、半導体ウエハなどの基板の周縁部の洗浄に対する要求が高まっている。
基板の周縁部の洗浄に関する先行技術として、たとえば、特許文献１〜３で提案されている構成を挙げることができる。
特許文献１では、円筒状のブラシを設けて、基板を回転させつつ、その基板の周端面にブラシの外周面を当接させることにより、基板の周端面の汚染を除去する構成が提案されている。

特許文献２では、特許文献１で提案されている構成と同様な構成において、基板の周端面の形状にかかわらず、基板の周端面の汚染をより良好に除去することができるように、基板の周端面に円筒状のブラシを押し付けて、ブラシの外周面に基板の周端面を食い込ませたり、ブラシの外周面に基板の周端面の形状に応じた溝を形成して、その溝に基板の周端面を嵌合させたりすることが提案されている。

また、特許文献３では、円筒状のブラシの外周面に基板の周縁部を嵌合可能な溝を形成し、この溝に基板の周縁部を嵌合させた状態で、基板を回転させるとともに、ブラシをその中心軸線まわりに回転させることにより、基板の表面および裏面の各周縁領域（基板の表面および裏面における各周端縁から所定幅の環状領域）および周端面を洗浄する構成が提案されている。
特開２００３−１９７５９２号公報 特開２００３−１５１９４３号公報 米国特許第６５５００９１号明細書

ところが、前述の各提案にかかる構成では、ブラシに対する基板の位置に応じて、基板の周端面に対するブラシの押し圧にばらつきが生じ、洗浄度にむらができたり、洗浄幅が不均一になったりするおそれがある。
そこで、この発明の目的は、ブラシに対する基板の位置にかかわらず、基板の周端面を良好に洗浄することができる、基板処理装置および基板処理方法を提供することである。

前記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、基板（Ｗ）を保持する基板保持機構（３）と、弾性変形可能な材料を用いて形成され、前記基板保持機構に保持された基板の一方表面に沿う平行方向に対して交差する洗浄面（２２）を有するブラシ（１５；９１；１０１）と、前記基板保持機構に保持された基板に対して前記ブラシを移動させるブラシ移動機構（１７，１８）と、このブラシ移動機構を制御して、前記洗浄面を前記基板保持機構に保持された基板の周端面（１４）に当接させるための制御部（６３）と、基板の周端面に対する前記ブラシの前記平行方向の押し圧を予め設定された押し圧に保持する押し圧保持機構（３７）とを含むことを特徴とする、基板処理装置（１）である。

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、この項において同じ。
この構成によれば、ブラシを移動させるブラシ移動機構が制御されて、ブラシの洗浄面が基板の周端面に当接される。このとき、押し圧保持機構の働きにより、ブラシに対する基板の位置に関係なく、基板の周端面に対するブラシの平行方向の押し圧が予め設定された押し圧に保持される。

たとえば、基板の周端面にブラシが当接されている間、その基板を回転させる構成が採用される場合、その回転中心が基板の中心からずれ、基板が偏心回転していると、基板の周端面に対するブラシの平行方向の押し圧が周期的に変化する。そのため、基板の周端面において、ブラシが相対的に強く押しつけられる部分と相対的に弱く押し付けられる部分とが生じ、相対的に弱く押し付けられる部分で洗浄不足を生じるおそれがある。

基板の周端面に対するブラシの平行方向の押し圧が予め設定された押し圧に保持されるので、基板の偏心回転などによって、ブラシに対する基板の位置が正規の位置からずれていても、ブラシは、常に、基板の周端面に対して予め設定された押し圧で押し付けられる。そのため、洗浄度にむらを生じることなく、基板の周端面を良好に洗浄することができる。

請求項２記載の発明は、前記洗浄面（２２）は、前記平行方向と直交する方向に延びる中心軸線を有する円錐面であることを特徴とする、請求項１に記載の基板処理装置である。
この構成によれば、洗浄面は、基板の一方表面に平行な平行方向と直交する方向に延びる中心軸線を有する円錐面をなし、その平行方向と直交する方向に対して一定角度で傾斜している。そのため、基板の周端面に洗浄面を押し付けて、ブラシを弾性変形させつつ、基板の周縁部を洗浄面に食い込ませることにより、基板の一方表面の周縁領域にブラシの洗浄面を接触させることができる。その結果、基板の周端面の洗浄と同時に、基板の一方表面の周縁領域の洗浄を達成することができる。

また、基板の一方表面に垂直な垂線方向に対する洗浄面の傾斜角度（ただし０度以上９０度以下）が一定であるから、基板の周縁部を洗浄面のどの領域に食い込ませても、基板の周端面に対するブラシの平行方向の押し圧が同じであれば、基板の一方表面の周縁領域と洗浄面との有効接触幅（ブラシによる洗浄幅）が同じになる。そのため、基板の洗浄によって洗浄面の一部の領域が摩耗したり、当該領域に過剰に汚れが蓄積されたりしたときは、その洗浄面の他の領域を用いることにより、引き続き、基板の一方表面の周縁領域および周端面を良好に洗浄することができる。

請求項３記載の発明は、前記洗浄面（１０３）は、前記平行方向と直交する方向に延びる中心軸線を有する円筒面であることを特徴とする、請求項１に記載の基板処理装置である。
この構成のように、洗浄面は、基板の一方表面に平行な平行方向と直交する方向に延びる中心軸線を有する円筒面であってもよい。この場合には、特に基板の周端面を良好に洗浄することができる。

請求項４記載の発明は、前記洗浄面に溝（９２）が形成されていることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載の基板処理装置である。
この構成によれば、ブラシの洗浄面に溝が形成されているので、ブラシによって基板の周縁部に比較的強固に付着している汚染物質を掻き取ることができるとともに、この基板の周縁部から掻き取られた汚染物質を、溝を通して、洗浄面と基板との間から排除することができる。そのため、基板の一層良好な洗浄を達成することができる。

請求項５記載の発明は、前記ブラシは、回転対称な形状を有しており、前記ブラシをその中心軸線を中心に回転させるブラシ回転機構（３７；８１）をさらに含むことを特徴とする、請求項１ないし４のいずれかに記載の基板処理装置である。
この構成によれば、ブラシの洗浄面が基板の周端面に押し付けられた状態で、ブラシ回転機構によりブラシを回転させることによって、基板の周端面をスクラブすることができる。そのため、基板の周端面を一層良好に洗浄することができる。

請求項６記載の発明は、前記基板保持機構に保持された基板と前記ブラシとを、前記ブラシが当該基板の周方向に移動するように相対移動させるブラシ相対移動機構（３，９）をさらに含むことを特徴とする、請求項１ないし５のいずれかに記載の基板処理装置である。
この構成によれば、ブラシと基板との相対移動により、基板を効率的に洗浄することができる。

請求項７記載の発明は、前記基板保持機構に保持された基板の少なくとも前記一方表面の周縁領域よりも内方の領域に処理液を供給する処理液供給機構（４，５，１０，１１，１２）をさらに含むことを特徴とする、請求項１ないし６のいずれかに記載の基板処理装置である。
この構成によれば、処理液により、基板の一方表面の周縁領域よりも内方の領域の汚染を洗い流すことができる。また特に、前記基板の一方表面の内方の領域がデバイス形成領域であって、処理液として純水や機能水などのデバイス形成領域に影響を与えない処理液を用いた場合には、処理液が保護液としても作用し、ブラシによって基板の周縁部から除去された汚染物質が前記デバイス形成領域内に侵入してこのデバイス形成面が再汚染されることを防止することができる。

請求項８記載の発明は、基板保持機構（３）によって基板（Ｗ）を保持する基板保持工程と、弾性変形可能な材料を用いて形成され、前記基板保持機構に保持された基板の一方表面に沿う平行方向に対して交差する洗浄面（２２；１０３）を有するブラシ（１５；９１；１０１）を移動させて、当該ブラシの洗浄面を前記基板保持機構に保持された基板の周端面に当接させるブラシ当接工程（Ｓ５）と、このブラシ当接工程において、基板の周端面（１４）に対する前記ブラシの前記平行方向の押し圧を予め設定された押し圧に保持する押し圧保持工程（Ｓ５）とを含むことを特徴とする、基板処理方法である。

この方法によれば、ブラシ当接工程では、ブラシの洗浄面が基板の周端面に当接される。このとき、ブラシに対する基板の位置に関係なく、基板の周端面に対するブラシの平行方向の押し圧が予め設定された押し圧に保持される。そのため、基板の偏心回転などによって、ブラシに対する基板の位置が正規の位置からずれていても、ブラシは、常に、基板の周端面に対して予め設定された押し圧で押し付けられる。その結果、洗浄度にむらを生じることなく、基板の周端面を良好に洗浄することができる。

以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係る基板処理装置の概略構成を示す平面図である。また、図２は、図１に示す基板処理装置の内部の図解的な側面図である。
この基板処理装置１は、基板の一例としての半導体ウエハＷ（以下、単に「ウエハＷ］という。）を１枚ずつ処理する枚葉型の装置である。基板処理装置１は、隔壁で区画された処理室２内に、ウエハＷをほぼ水平に保持して回転させるためのスピンチャック３と、ウエハＷの表面（デバイスが形成される側の表面：本実施形態においては上面）に処理液を供給するための表面ノズル４と、ウエハＷの裏面（本実施形態においては下面）に処理液を供給するための裏面ノズル５と、ウエハＷの周縁部を洗浄するためのブラシ機構６とを備えている。

スピンチャック３は、真空吸着式チャックであって、ほぼ鉛直な方向に延びたスピン軸７と、このスピン軸７の上端に取り付けられて、ウエハＷをほぼ水平な姿勢でその裏面（下面）を吸着して保持する吸着ベース８と、スピン軸７と同軸に結合された回転軸を有するスピンモータ９とを備えている。これにより、ウエハＷの裏面が吸着ベース８に吸着保持された状態で、スピンモータ９が駆動されると、ウエハＷがスピン軸７の中心軸線まわりに回転する。

表面ノズル４および裏面ノズル５には、それぞれ処理液供給管１０，１１が接続されている。これらの処理液供給管１０，１１には、処理液バルブ１２を介して、図示しない処理液供給源からの処理液が供給されるようになっている。表面ノズル４は、処理液供給管１０を通して供給される処理液を、スピンチャック３に保持されたウエハＷの表面の中央に向けて吐出する。また、裏面ノズル５は、処理液供給管１１を通して供給される処理液を、スピンチャック３に保持されたウエハＷの裏面の周端縁と吸着ベース８との間に向けて吐出する。

なお、処理液としては、純水が用いられる。また、純水に限らず、炭酸水、イオン水、オゾン水、還元水（水素水）または磁気水などの機能水を用いてもよいし、アンモニア水またはアンモニア水と過酸化水素水との混合液などの薬液を用いることもできる。
ブラシ機構６は、ウエハＷの表面の周縁領域１３（たとえば、ウエハＷの周端縁から幅１〜４ｍｍの環状領域）および周端面１４を洗浄するためのブラシ１５と、このブラシ１５を先端に保持した揺動アーム１６と、この揺動アーム１６をウエハＷの回転範囲外に設定した鉛直軸線まわりに水平方向に沿って揺動させる揺動駆動機構１７と、揺動アーム１６を昇降させる昇降駆動機構１８とを備えている。

なお、ウエハＷの周縁部とは、ウエハＷの表面の周縁領域１３および周端面１４を含む部分をいう。
図３は、ブラシ１５の構成を示す断面図である。
ブラシ１５は、たとえば、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）やウレタンなどの弾性変形可能な材料で形成されたスポンジ材（多孔質部材）からなり、略円板状の基部１９と、この基部１９の一方面上に設けられ、基部１９よりも小径の略円板状（扁平な円柱状）の胴部２０と、この胴部２０の先端に設けられた略円錐状の先端部２１とを一体的に備えている。基部１９、胴部２０および先端部２１は、各中心軸線が一致しており、ブラシ１５は、その中心軸線まわりに回転対称な形状を有している。先端部２１の側面は、上端縁が胴部２０の側面に連続し、鉛直方向（中心軸線）に対して４５度の傾斜角度を有して、下方ほど中心軸線に近づくように傾斜する円錐面をなしている。この先端部２１の側面が、ウエハＷの周縁領域１３および周端面１４に押し付けられる洗浄面２２となっている。

ブラシ１５は、ブラシホルダ２３に保持されている。ブラシホルダ２３は、略円柱状の樹脂ブロック２４と、この樹脂ブロック２４にブラシ１５を固定するための固定部材２５とを備えている。
樹脂ブロック２４の一方端部の周面には、その全周にわたって、断面略矩形状の嵌合溝２６が形成されている。また、樹脂ブロック２４の一方端部には、嵌合溝２６に対して径方向内側に微小な間隔を隔てた位置に、断面略Ｕ字状の切込溝２７が周方向にわたって形成されている。これにより、嵌合溝２６と切込溝２７との間の部分は、樹脂の撓み性による弾性が付与された弾性片２８となっている。この弾性片２８の外周面には、複数の半球状の係合突起２９が形成されている。一方、樹脂ブロック２４の他方側の端面には、扁平な円柱状のねじ部３０が一体的に形成されている。このねじ部３０の周面には、後述するホルダ取付部４３に形成されたねじと螺合可能なねじが切られている。

固定部材２５は、略円形の外形を有する円板部３１と、この円板部３１の周縁から一方側に延びる略円筒状の円筒部３２とを一体的に備えている。円板部３１の中央部には、ブラシ１５の胴部２０を挿通可能な挿通孔３３が形成されている。円筒部３２の内径は、ブラシ１５の基部１９の外径にほぼ一致し、また、弾性片２８に外力が作用していない状態で、その弾性片２８の外径よりも若干小さく形成されている。さらに、円筒部３２の内周面には、各係合突起２９と係合可能な複数の係合凹部３４が形成されている。

ブラシ１５の胴部２０を固定部材２５の挿通孔３３に挿通し、基部１９を固定部材２５の円筒部３２内に収容して、円筒部３２を樹脂ブロック２４の嵌合溝２６に嵌めて、各係合突起２９と各係合凹部３４とを係合させることにより、ブラシ１５がブラシホルダ２３に保持されている。
図４は、揺動アーム１６の構成を示す断面図である。

揺動アーム１６は、水平方向に延びる中空状のアーム本体３５と、このアーム本体３５の水平方向の一方側に突出する支持軸３６と、この支持軸３６の先端に支持されたブラシ自転機構３７と、アーム本体３５内に配置され、ウエハＷの周端面１４に対する水平方向のブラシ１５の押し圧（周端面１４にブラシ１５を押し付けるときの圧力）を予め設定された押し圧に保持するための押し圧保持機構３８とを備えている。

アーム本体３５の水平方向の他方側（支持軸３６が突出している側と反対側）には、鉛直方向に延びるアーム基軸３９の上端部が結合されている。このアーム基軸３９に、揺動駆動機構１７（図２参照）の駆動力が入力されるようになっている。揺動駆動機構１７の駆動力をアーム基軸３９に入力して、アーム基軸３９を往復回転させることによって、揺動アーム１６をアーム基軸３９を支点に揺動させることができる。また、アーム基軸３９に、昇降駆動機構１８（図２参照）が結合されており、昇降駆動機構１８により、アーム基軸３９を上下動させて、このアーム基軸３９と一体的に揺動アーム１６を上下動させることができる。

ブラシ自転機構３７は、ケーシング４０と、このケーシング４０内に設けられたブラシモータ４１とを備えている。ブラシモータ４１の出力軸４２は、ケーシング４０の下面を貫通し、鉛直下方に向けて延びている。
出力軸４２の下端部には、ホルダ取付部４３が設けられている。このホルダ取付部４３は、図３に示すように、出力軸４２が挿通されて、出力軸４２に固定された円板状の上面部４４と、この上面部４４の周縁から下方に向けて延びる円筒状の側面部４５とを一体的に備えている。側面部４５の内周面には、ブラシホルダ２３のねじ部３０に形成されているねじと螺合可能なねじが切られている。これにより、ブラシホルダ２３をホルダ取付部４３に螺着することができる。

ブラシ１５がブラシホルダ２３に保持され、そのブラシホルダ２３がホルダ取付部４３に螺着された状態で、ブラシモータ４１が駆動されると、ブラシ１５が出力軸４２に沿って延びる中心軸線まわりに回転する。
また、図４に示すように、支持軸３６には、第１ガイドローラ支持部材４６、第２ガイドローラ支持部材４７およびばね係止部材４８が外嵌されている。

第１ガイドローラ支持部材４６は、アーム本体３５の支持軸３６が突出している側の側壁を貫通して設けられ、支持軸３６の周面との間に微小な間隔を隔てて、支持軸３６に非接触状態で外嵌されている。
第２ガイドローラ支持部材４７は、アーム本体３５内に設けられて、第１ガイドローラ支持部材４６に対して固定されている。また、この第２ガイドローラ支持部材４７は、支持軸３６の周面との間に微小な間隔を隔てて、支持軸３６に非接触状態で外嵌されている。

ばね係止部材４８は、アーム本体３５内において、第２ガイドローラ支持部材４７に対して第１ガイドローラ支持部材４６と反対側に間隔を隔てて設けられ、支持軸３６に対して固定されている。このばね係止部材４８には、コイルばね４９の一端が係止されている。コイルばね４９は、ばね係止部材４８と第２ガイドローラ支持部材４７との間に介在されて、その他端が第２ガイドローラ支持部材４７に係止されている。

また、第１ガイドローラ支持部材４６および第２ガイドローラ支持部材４７には、それぞれ１対のガイドローラ５０，５１が支持されている。各ガイドローラ５０，５１は、支持軸３６と直交する方向に延びる軸を支点として回転自在に設けられ、その周面が支持軸３６の周面に接するように配置されている。これにより、各ガイドローラ５０，５１によって、支持軸３６の水平移動をガイドすることができ、その水平移動の際の抵抗を軽減することができる。

一方、支持軸３６のケーシング４０が設けられている側と反対側の端部には、当接部材５２が取り付けられている。
押し圧保持機構３８は、当接部材５２の側方に配置されたエアシリンダ５３を備えている。このエアシリンダ５３は、ロッド５４が支持軸３６の軸心方向に沿って当接部材５２に対して進退するように配置されている。より具体的には、アーム本体３５の第１ガイドローラ支持部材４６が貫通している側壁の内面から水平方向に、側面視略Ｌ字状の支持板５５が延びている。この支持板５５には、当接部材５２に対して支持軸３６と反対側から対向する位置に向けて延びるシリンダ取付板５６が支持されている。エアシリンダ５３は、シリンダ取付板５６の当接部材５２側と反対側の面に固定されて、そのロッド５４が、シリンダ取付板５６に形成されたロッド挿通孔５７に挿通されている。ロッド５４の先端は、当接部材５２に当接している。

エアシリンダ５３の内部は、ロッド５４の基端に固定されたピストン（図示せず）によって、ロッド５４の進退方向（水平方向）に２つの空間に分割されている。そして、ピストンに対してロッド５４側の空間には、定量弁（図示せず）が介装された第１エア供給配管５８が接続されている。一方、ピストンに対してロッド５４と反対側の空間には、リリーフ圧を設定変更可能なリリーフバルブ６５（図５参照）が介装された第２エア供給配管５９が接続されている。リリーフバルブ６５のリリーフ圧を上げると、第２エア供給配管５９からエアシリンダ５３に供給されるエアの圧力が上がり、ロッド５４がエアシリンダ５３から進出する。逆に、リリーフバルブ６５のリリーフ圧を下げると、第２エア供給配管５９からエアシリンダ５３に供給されるエアの圧力が下がり、第１エア供給配管５８からエアシリンダ５３に供給されるエアの圧力およびコイルばね４９の付勢力により、ロッド５４がエアシリンダ５３に退避する。

また、支持板５５には、シリンダ取付板５６と反対側に向けて延びるセンサ取付板６０が支持されている。このセンサ取付板６０の上面には、歪みゲージ型の圧力センサ６１が取り付けられている。
一方、当接部材５２には、押し圧検出用アーム６２が固定されている。この押し圧検出用アーム６２は、当接部材５２から圧力センサ６１に対してセンサ取付板６０と反対側から対向する位置に向けて延びており、ブラシ１５がウエハＷに接触していない状態で、圧力センサ６１に対して、エアシリンダ５３による支持軸３６の水平方向への押し出し圧（ウエハＷの周端面１４に対する水平方向のブラシ１５の押し圧に相当する。）で接触する。これにより、圧力センサ６１は、エアシリンダ５３による支持軸３６の水平方向への押し出し圧を検出することができる。

図５は、基板処理装置１の電気的構成を説明するためのブロック図である。
基板処理装置１は、マイクロコンピュータを含む制御部６３を備えている。この制御部６３には、圧力センサ６１の検出信号が入力されるようになっている。また、制御部６３には、使用者によって処理レシピ（ウエハＷの処理のための各種条件）を入力するためのレシピ入力キー６４が接続されている。さらに、制御部６３には、スピンモータ９、処理液バルブ１２、揺動駆動機構１７、昇降駆動機構１８、ブラシモータ４１およびリリーフバルブ６５などが制御対象として接続されている。

図６は、基板処理装置１におけるウエハＷの処理を説明するための工程図である。また、図７は、ウエハＷの処理中におけるブラシ１５の状態を示す側面図である。
ウエハＷの処理に先立ち、使用者によって、レシピ入力キー６４が操作されて、ウエハＷの周端面１４に対するブラシ１５の水平方向の押し圧が入力されている。このレシピ入力キー６４からの入力に従って、制御部６３により、リリーフバルブ６５のリリーフ圧が設定される。具体的には、ブラシ１５がウエハＷに接触していない状態では、押し圧検出用アーム６２が圧力センサ６１に接触し、圧力センサ６１によって、エアシリンダ５３による支持軸３６の押し出し圧を検出することができる。制御部６３は、リリーフバルブ６５のリリーフ圧を変化させて、圧力センサ６１により検出される押し出し圧とレシピ入力キー６４から入力される押し圧とを比較し、両者が一致した時点で、このときのリリーフ圧をウエハＷの処理時のリリーフ圧として設定する（ステップＳ１：押し圧設定）。

その後、処理室２内にウエハＷが搬入され（ステップＳ２）、そのウエハＷがスピンチャック３に保持されると、制御部６３によりスピンモータ９が制御されて、スピンチャック３によるウエハＷの回転が開始される（ステップＳ３）。ウエハＷは、たとえば、１００ｒｐｍの回転速度で回転される。次いで、制御部６３により処理液バルブ１２が開かれて、表面ノズル４および裏面ノズル５からそれぞれウエハＷの表面および裏面への処理液の供給が開始される（ステップＳ４）。

また、制御部６３によりブラシモータ４１が制御されて、ブラシ１５が、たとえば、１００〜２００ｒｐｍの回転速度で、ウエハＷの回転方向と同方向に回転される。その後、制御部６３により揺動駆動機構１７および昇降駆動機構１８が制御されて、ブラシ１５の洗浄面２２がウエハＷの周端面１４に当接され（ステップＳ５）、その洗浄面２２がウエハＷの表面の周縁領域１３および周端面１４に接触する。具体的には、まず、昇降駆動機構１８が制御されて、ブラシ１５が所定の高さの位置に移動され、ブラシ１５の洗浄面２２がウエハＷの周端面１４に対向する。次に、揺動駆動機構１７が制御され、揺動アーム１６が旋回し、ブラシ１５が水平移動することにより、ブラシ１５の洗浄面２２にウエハＷの周縁部が食い込み、図７に示すように、ブラシ１５の洗浄面２２がウエハＷの表面の周縁領域１３および周端面１４に接触する。

このとき、押し圧保持機構３８の働きによって、ブラシ１５は、レシピ入力キー６４から設定された一定の水平方向の押し圧で、ウエハＷの周端面１４に対して押し付けられる。たとえば、ウエハＷの中心がスピンチャック３の回転中心（スピン軸７を通る中心軸線）からずれ、ウエハＷが偏心回転している場合、ウエハＷの中心がブラシ１５に対して相対的に近い位置にある時には、ウエハＷがブラシ１５を押し返す力が相対的に大きくなり、ウエハＷの中心がブラシ１５に対して相対的に近い位置にある時には、ウエハＷがブラシ１５を押し返す力が相対的に小さくなる。ウエハＷがブラシ１５を押し返す力が強まると、エアシリンダ５３内のピストンに対してロッド５４と反対側の空間の圧力が高まり、これに伴って第２エア供給配管５９内の圧力が高まるが、その第２エア供給配管５９内の圧力がリリーフバルブ６５のリリーフ圧以上になると、第２エア供給配管５９内のエアが逃がされて、第２エア供給配管５９内の圧力がリリーフ圧に保持される。したがって、ブラシ１５の洗浄面２２がウエハＷの表面の周縁領域１３および周端面１４に当接している間、ウエハＷの周端面１４に対する水平方向のブラシ１５の押し圧が予め設定された押し圧に保持される。

また、こうしてウエハＷの表面の周縁領域１３および周端面１４が洗浄されている間、ウエハＷの表面に供給される処理液により、ウエハＷの表面の周縁領域１３よりも内方の中央領域（デバイス形成領域）に付着した汚染を洗い流すことができる。また、処理液としての純水は、ブラシ１５によって周縁領域１３および周端面１４から除去された汚染物質がウエハＷの表面の中央領域（デバイス形成領域）に侵入することを防止する保護液としての役割も担っている。なお、保護液として処理液を用いる場合は、純水の他、炭酸水、イオン水、還元水（水素水）または磁気水などの機能水など、ウエハＷ表面のデバイス形成領域に影響を与えない処理液が選択されるのが好ましい。

ブラシ１５の洗浄面２２がウエハＷの周縁部に押し付けられてから所定時間が経過すると、制御部６３により揺動駆動機構１７および昇降駆動機構１８が制御されて、ブラシ１５が処理開始前のホームポジションに退避される（ステップＳ６）。また、ブラシ１５がホームポジションに戻される間に、ブラシモータ４１が停止されて、ブラシ１５の回転が停止される。さらに、制御部６３により処理液バルブ１２が閉じられて、表面ノズル４および裏面ノズル５からの処理液の供給が停止される（ステップＳ７）。

その後は、制御部６３によりスピンモータ９が制御されて、ウエハＷが高速（たとえば、３０００ｒｐｍ）で回転される（ステップＳ８）。これにより、ウエハＷに付着している処理液を振り切って、ウエハＷを乾燥させることができる。
ウエハＷの高速回転が所定時間にわたって続けられると、スピンモータ９が停止されて、スピンチャック３によるウエハＷの回転が停止される（ステップＳ９）。そして、ウエハＷが静止した後、その処理済みのウエハＷが処理室２から搬出されていく（ステップＳ１０）。

以上のように、ブラシ１５の洗浄面２２がウエハＷの周端面１４に当接され、このとき、押し圧保持機構３８の働きにより、ブラシ１５に対するウエハＷの位置に関係なく、ウエハＷの周端面１４に対するブラシ１５の水平方向の押し圧が予め設定された押し圧に保持される。そのため、ウエハＷの中心がスピンチャック３の回転中心からずれて、ウエハＷがスピンチャック３により保持され、ウエハＷが偏心回転していても、ブラシ１５は、常に、ウエハＷの周端面１４に対して予め設定された水平方向の押し圧で押し付けられる。そのため、洗浄度にむらを生じることなく、ウエハＷの周端面を良好に洗浄することができる。

また、洗浄面２２は、下方ほど中心軸線に近づくように傾斜する円錐面をなしている。そのため、ウエハＷの周端面１４に洗浄面２２を押し付けて、ブラシ１５を弾性変形させつつ、ウエハＷの周縁部を洗浄面２２に食い込ませることにより、ウエハＷの表面の周縁領域１３にブラシ１５の洗浄面２２を接触させることができる。その結果、ウエハＷの周端面１４の洗浄と同時に、ウエハＷの表面の周縁領域１３の洗浄をも達成することができる。

また、洗浄面２２の中心軸線に対する傾斜角度が４５度で一定であるから、ウエハＷの周縁部を洗浄面２２のどの領域に食い込ませても、ウエハＷの周端面１４に対するブラシ１５の平行方向の押し圧が同じであれば、ウエハＷの表面の周縁領域１３と洗浄面２２との有効接触幅（洗浄幅）が同じになる。そのため、ウエハＷの洗浄によって洗浄面２２の一部の領域が摩耗したり、ウエハＷの洗浄が妨げられるくらい過剰に洗浄面２９の一部に汚れが蓄積されたりしたときは、その洗浄面２２の他の領域を用いることにより、引き続き、ウエハＷの表面の周縁領域１３および周端面１４を良好に洗浄することができる。

さらに、ブラシ１５の洗浄面２２がウエハＷの周縁部に押し付けられている間、スピンチャック３によりウエハＷが回転されて、ブラシ１５とウエハＷの周縁部とが相対的に移動するので、ウエハＷの周縁部を効率的に洗浄することができる。
また、ブラシ１５の洗浄面２２がウエハＷに押し付けられている間、ブラシ１５がウエハＷと同方向に回転される。これにより、ウエハＷの周縁部をスクラブすることができ、ウエハＷの周縁部を一層良好に洗浄することができる。なお、ブラシ１５の回転方向は、ウエハＷの回転方向と逆方向であってもよいが、ウエハＷの回転方向と同方向の場合、ウエハＷとブラシ１５とを互いに擦り合わせることができるので、より高品質な洗浄を達成することができる。

図８は、この発明の他の実施形態に係る基板処理装置の内部の図解的な側面図である。図８において、図２に示す各部に相当する部分には、それら各部と同一の参照符号が付されている。また、以下では、その同一の参照符号を付した部分についての詳細な説明を省略する。
前述の構成では、支持軸３６の先端にブラシ自転機構３７が支持され、このブラシ自転機構３７に備えられるブラシモータ４１の出力軸４２の下端部に、ブラシホルダ２３を螺着可能なホルダ取付部４３が固定されているとしたが、図８に示す構成では、支持軸３６がアーム本体３５に回転可能に支持され、その支持軸３６のアーム本体３５から突出する先端部に、ブラシホルダ２３を螺着可能なホルダ取付部４３が取り付けられている。これにより、図８に示す構成では、ブラシ１５がブラシホルダ２３を介してホルダ取付部４３に取り付けられた状態で、ブラシ１５の中心軸線が水平方向に延び、洗浄面２２は、水平方向（中心軸線）に対して４５度の傾斜角度を有して、先端側ほど中心軸線に近づくように傾斜する円錐面をなしている。

また、アーム本体３５内には、支持軸３６を第１ガイドローラ支持部材４６、第２ガイドローラ支持部材４７およびばね係止部材４８（図４参照）ごと回転させ、この回転によりブラシ１５を中心軸線まわりに回転させるためのブラシ自転機構８１が備えられている。ブラシ自転機構８１の詳細な説明は省略するが、たとえば、第１ガイドローラ支持部材４６をベアリングなどで回転自在に保持し、その第１ガイドローラ支持部材４６にプーリを相対回転不能に外嵌し、このプーリにモータの駆動力を入力することにより、支持軸３６を第１ガイドローラ支持部材４６、第２ガイドローラ支持部材４７およびばね係止部材４８ごと回転させることができる。

ウエハＷの処理時には、ブラシ１５の洗浄面２２がウエハＷの表面の周縁領域１３および周端面１４に押し付けられ、このとき、押し圧保持機構３８の働きによって、ウエハＷの周端面１４に対するブラシ１５の水平方向の押し圧が、レシピ入力キー６４（図５参照）から設定された一定の押し圧に保持される。
この構成によっても、図２に示す構成と同様な効果を達成することができる。

図９は、ブラシの他の構成を示す側面図である。図９において、図３に示す各部に相当する部分には、それら各部と同一の参照符号が付されている。また、以下では、その同一の参照符号を付した部分についての詳細な説明を省略する。
図９に示すブラシ９１の洗浄面２２には、複数本の溝９２が形成されている。各溝９２は、円錐面である洗浄面２２の母線方向に沿って直線状に延びている。

このように、ブラシ９１の洗浄面２２に溝９２が形成されているので、ブラシ９１によってウエハＷの表面の周縁領域１３および周端面１４に比較的強固に付着している汚染物質を掻き取ることができる。さらには、ブラシ９１によってウエハＷから掻き取られた汚染物質を、溝を通して、洗浄面２２とウエハＷとの間から排除することができる。そのため、図９に示すブラシ９１が用いられることによって、ウエハＷの一層良好な洗浄を達成することができる。

なお、溝９２は、洗浄面２２の母線方向に沿った直線状に限らず、たとえば、洗浄面２２の周方向に沿った円環状に形成されてもよい。また、溝９２は、１本だけ形成されてもよい。溝９２が１本だけ形成される場合、その溝９２は、スパイラル状に形成されてもよい。
以上、この発明のいくつかの実施形態について説明したが、この発明は、さらに他の形態で実施することもできる。たとえば、洗浄面２２は、中心軸線に対して４５度の傾斜角度を有しているとしたが、洗浄面２２の中心軸線に対する傾斜角度は、５〜８５度の範囲内で設定されるとよく、ウエハＷの表面の周縁領域１３における洗浄幅を確保しつつ、ブラシの押し付けによるウエハＷの変形を防止するためには、３０〜６０度の範囲内で設定されることが好ましい。

また、洗浄面２２が円錐面をなすブラシ１５，９１に代えて、図１０に示すブラシ１０１が採用されてもよい。すなわち、胴部２０の先端側に略円柱状の先端部１０２を備え、その先端部１０２の側面が洗浄面１０３（円筒面）とされたブラシ１０１が採用されてもよい。
なお、図１０において、図３に示す各部に相当する部分には、それら各部と同一の参照符号が付されている。また、その同一の参照符号を付した部分についての詳細な説明は省略する。

また、前述の実施形態では、ブラシ１５がウエハＷに当接している間、ブラシ１５を回転させるとしたが、ブラシ１５を回転させずに静止させてもよい。
さらにまた、ウエハＷを回転させることにより、ブラシ１５とウエハＷの周縁部とが相対移動させる構成を例にとったが、たとえば、角形基板を処理対象とする場合には、基板を静止させておき、ブラシを基板の周縁部に沿って移動させる構成としてもよい。むろん、基板およびブラシの両方を移動させることによって、ブラシを基板の周縁部に沿って相対移動させてもよい。

また、スピンチャック３に保持されたウエハＷの表面（上面）の中央領域を洗浄するための表面洗浄ブラシ、超音波が付与された処理液をウエハＷに供給する超音波洗浄ノズル、および気体と液体とが混合されて生成された液滴をウエハＷに供給する二流体ノズルのうちの少なくともいずれか１つが追加して設けられてもよい。
また、上述の実施形態においては、純水、機能水、または薬液等の処理液を用いてウエハＷの周縁部を洗浄する装置を例にとったが、ウエハＷの周縁部の薄膜をエッチングする装置であってもよく、この場合、処理液としては、フッ酸、硝酸、燐酸、塩酸、蓚酸、およびクエン酸などのうちの少なくとも1つを含むエッチング液を用いてもよい。あるいは、ウエハＷの周縁部のポリマー等の反応生成物を除去する装置であってもよく、この場合、処理液としては、有機アミン系除去液またはフッ化アンモン系除去液などを含むポリマー除去液を用いてもよい。さらにまた、ウエハＷの周縁部のレジストを剥離する装置であってもく、この場合、処理液としては、硫酸過水（ＳＰＭ）または硫酸オゾンなどを含むレジスト剥離液を用いてもよい。

その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

この発明の一実施形態に係る基板処理装置の概略構成を示す平面図である。 基板処理装置の内部の図解的な側面図である。 ブラシの構成を示す断面図である。 揺動アームの構成を示す断面図である。 基板処理装置の電気的構成を説明するためのブロック図である。 基板処理装置におけるウエハの処理を説明するための工程図である。 ウエハの処理中におけるブラシの状態を示す側面図である。 この発明の他の実施形態に係る基板処理装置の内部の図解的な側面図である。 ブラシの他の構成（洗浄面に溝が形成された構成）を示す側面図である。 ブラシのさらに他の構成（洗浄面が略円筒面である構成）を示す側面図である。

符号の説明

１ 基板処理装置
３ スピンチャック
４ 表面ノズル
５ 裏面ノズル
９ スピンモータ
１０ 処理液供給管
１１ 処理液供給管
１２ 処理液バルブ
１４ 周端面
１５ ブラシ
１７ 揺動駆動機構
１８ 昇降駆動機構
２２ 洗浄面
３７ ブラシ自転機構
６３ 制御部
８１ ブラシ自転機構
９１ ブラシ
９２ 溝
１０１ ブラシ
１０３ 洗浄面
Ｗ ウエハ

Claims (8)

1. 基板を保持する基板保持機構と、
   弾性変形可能な材料を用いて形成され、前記基板保持機構に保持された基板の一方表面に沿う平行方向に対して交差する洗浄面を有するブラシと、
   前記基板保持機構に保持された基板に対して前記ブラシを移動させるブラシ移動機構と、
   このブラシ移動機構を制御して、前記洗浄面を前記基板保持機構に保持された基板の周端面に当接させるための制御部と、
   基板の周端面に対する前記ブラシの前記平行方向の押し圧を予め設定された押し圧に保持する押し圧保持機構とを含むことを特徴とする、基板処理装置。
2. 前記洗浄面は、前記平行方向と直交する方向に延びる中心軸線を有する円錐面であることを特徴とする、請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記洗浄面は、前記平行方向と直交する方向に延びる中心軸線を有する円筒面であることを特徴とする、請求項１に記載の基板処理装置。
4. 前記洗浄面に溝が形成されていることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載の基板処理装置。
5. 前記ブラシは、回転対称な形状を有しており、
   前記ブラシをその中心軸線を中心に回転させるブラシ回転機構をさらに含むことを特徴とする、請求項１ないし４のいずれかに記載の基板処理装置。
6. 前記基板保持機構に保持された基板と前記ブラシとを、前記ブラシが当該基板の周方向に移動するように相対移動させるブラシ相対移動機構をさらに含むことを特徴とする、請求項１ないし５のいずれかに記載の基板処理装置。
7. 前記基板保持機構に保持された基板の少なくとも前記一方表面の周縁領域よりも内方の領域に処理液を供給する処理液供給機構をさらに含むことを特徴とする、請求項１ないし６のいずれかに記載の基板処理装置。
8. 基板保持機構によって基板を保持する基板保持工程と、
   弾性変形可能な材料を用いて形成され、前記基板保持機構に保持された基板の一方表面に沿う平行方向に対して交差する洗浄面を有するブラシを移動させて、当該ブラシの洗浄面を前記基板保持機構に保持された基板の周端面に当接させるブラシ当接工程と、
   このブラシ当接工程において、基板の周端面に対する前記ブラシの前記平行方向の押し圧を予め設定された押し圧に保持する押し圧保持工程とを含むことを特徴とする、基板処理方法。

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