JP2021057356A - 基板洗浄装置、基板処理装置および記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】洗浄力が高い基板洗浄装置を提供する。【解決手段】基板を保持し、回転させる基板回転機構と、回転される前記基板に向かって超音波洗浄液を噴射するノズルと、を備え、前記ノズルは、前記基板と垂直な面内で旋回可能であり、かつ、前記基板と平行な面内で旋回可能である、基板洗浄装置が提供される。【選択図】図２Ｃ

Description

本発明は、基板洗浄装置、基板処理装置および記録媒体に関する。

従来から超音波を利用して半導体基板を洗浄する装置が知られている（例えば、特許文献１）。

特開２００１−５３０４７号公報

特許文献１の洗浄装置では、半導体基板における洗浄液が到達する領域が限られており、洗浄力が十分ではないという問題がある。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の課題は、洗浄力が高い基板洗浄装置、および、そのような基板洗浄装置を備えた基板処理装置、ならびに、そのような基板洗浄を行うためのプログラムを記録した記録媒体を提供することである。

本発明の一態様によれば、基板を保持し、回転させる基板回転機構と、回転される前記基板に向かって超音波洗浄液を噴射するノズルと、を備え、前記ノズルは、前記基板と垂直な面内で旋回可能であり、かつ、前記基板と平行な面内で旋回可能である、基板洗浄装置が提供される。

前記ノズルは、前記基板のエッジおよび／またはベベルに超音波洗浄液を噴射するのが望ましい。

前記ノズルは、上下動可能であるのが望ましい。

前記ノズルは、前記基板の上面に超音波洗浄液が噴射される位置まで上昇可能であり、かつ、前記基板の下面に超音波洗浄液が噴射される位置まで下降可能であるのが望ましい。

前記ノズルは、前記基板と垂直な面内で旋回可能であることによって、前記基板の内側から外周に向かって超音波洗浄液を噴射できるのが望ましい。

前記ノズルは、前記基板回転機構に超音波洗浄液を噴射するのが望ましい。

回転しながら前記基板に接触して前記基板の表面を洗浄する洗浄具を備え、前記ノズルは前記洗浄具に超音波洗浄液を噴射するのが望ましい。

前記ノズルからの超音波洗浄液の噴射方向と、前記洗浄具の長手方向とのなす角は、０度より大きく９０度未満であるのが望ましい。

前記ノズルは、霧状の超音波洗浄液を噴射するのが望ましい。

前記基板回転機構は、前記基板を非水平方向に保持するのが望ましい。

前記基板回転機構は、前記基板を水平方向に保持して回転させ、前記ノズルは、鉛直方向に延びる第１軸に固定され、前記第１軸がその軸心を中心として回転することにより、前記ノズルは前記基板と水平な面内で旋回するのが望ましい。

前記基板回転機構は、前記基板を水平方向に保持して回転させ、前記ノズルは、水平方向に延びる第２軸に固定され、前記第２軸がその軸心を中心として回転することにより、前記ノズルは前記基板と垂直な面内で旋回するのが望ましい。

また、本発明の別の態様によれば、基板を研磨する基板研磨装置と、研磨後の基板を洗浄する、上記の基板洗浄装置と、を備えた基板処理装置が提供される。

また、本発明の別の態様によれば、基板を基板回転機構に保持して回転させるステップと、超音波洗浄液源に連通したノズルを前記基板の上面よりも高い位置に上昇させるとともに、前記基板の水平方向内側に前記ノズルを移動させ、さらに、前記基板上面のエッジに対して鋭角の入射角を有する向きに前記ノズルの噴射口が向くように前記ノズルを旋回させるステップと、前記ノズルから前記基板の上面に向けて超音波洗浄液を噴射するステップと、前記ノズルを前記基板の水平方向外側へと移動させるステップと、前記ノズルを前記基板の下面より低い位置まで下降させるとともに、前記基板の水平方向内側に前記ノズルを移動させ、さらに、前記基板下面のエッジに対して鋭角の入射角を有する向きに前記ノズルの噴射口が向くように前記ノズルを旋回させるステップと、前記ノズルから前記基板の下面に向けて超音波洗浄液を噴射するステップと、前記ノズルを前記基板の水平方向外側へと移動させるステップと、前記ノズルを前記基板のベベルと略同じ高さとするとともに、前記基板のベベルに向けて前記ノズルの噴射口が向くように前記ノズルを旋回させるステップと、前記ノズルから前記基板のベベルに向けて超音波洗浄液を噴射するステップと、を含む基板洗浄方法を実行する為に、基板洗浄装置に指令を与えて、前記基板回転機構及び前記ノズルを移動させるための機構の動作をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録した非一時的なコンピュータ読み取り可能な記録媒体が提供される。

超音波洗浄液を噴射するノズルが旋回可能であるため、基板の広い領域を洗浄でき、洗浄力が向上する。

基板処理装置の概略上面図。 基板Ｗの側面拡大図。 第１の実施形態に係る基板洗浄装置４の概略構成を示す斜視図。 第１の実施形態に係る基板洗浄装置４の概略構成を示す上面図。 第１の実施形態に係る基板洗浄装置４の概略構成を示す側面図。 第１の実施形態に係る基板洗浄装置４の概略構成を示す側面図。 ノズル４３５から基板Ｗの下面に超音波洗浄液を噴射する様子を示す図。 ノズル４３５から基板Ｗの上面エッジに超音波洗浄液を噴射する様子を示す図。 ノズル４３５から基板Ｗの下面エッジに超音波洗浄液を噴射する様子を示す図。 ノズル４３５から基板Ｗのベベルに超音波洗浄液を噴射する様子を示す図。 超音波洗浄液供給装置４２の具体的な構成例を示す図。 超音波洗浄液を基板Ｗの内側から外周に向かって噴射する様子を示す図。 基板洗浄装置４の処理動作の一例を示すフローチャート。 第２の実施形態に係る基板洗浄装置４’の概略構成を示す斜視図。 第２の実施形態に係る基板洗浄装置４’の概略構成を示す上面図。 第２の実施形態に係る基板洗浄装置４’の概略構成を示す側面図。 ノズル４３５から基板Ｗの下面に超音波洗浄液を噴射する様子を示す図。 第３の実施形態に係る基板洗浄装置４’’の概略構成を示す正面図。 第３の実施形態に係る基板洗浄装置４’’の概略構成を示す側面図。 基板洗浄装置４’’の変形例の概略構成を示す正面図。 基板洗浄装置４’’の変形例の概略構成を示す側面図。 基板洗浄装置４’’の変形例の概略構成を示す側面図。 ノズル４３５から超音波洗浄液を噴霧する様子を示す図。 基板洗浄装置４’’’の概略構成を示す斜視図。

以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。

（第１の実施形態）
図１は、一実施形態に係る基板処理装置の概略上面図である。本基板処理装置は、直径３００ｍｍあるいは４５０ｍｍの半導体ウエハ、フラットパネル、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）やＣＣＤ（Charge Coupled Device）などのイメージセンサ、ＭＲＡＭ（Magnetoresistive Random Access Memory）における磁性膜の製造工程において、種々の基板を処理するものである。また、基板の形状は円形に限られず、矩形形状（角形状）や、多角形形状のものであってもよい。

ここで、基板Ｗの「エッジ」および「ベベル」について説明する。図１Ａは、基板Ｗの側面拡大図である。図示のように、本明細書において、基板Ｗの「エッジ」とは基板表面の外周付近の平坦部Ｗａを指し、より詳細には、基板Ｗの縁から所定距離内の平坦部Ｗａと考えることができる。また、本明細書において、基板Ｗの「ベベル」とはエッジより外側の基板表面から角度を有する曲面部Ｗｂ（図２（ｂ））あるいは面取り部Ｗｃおよび側面部Ｗｄ（図２（ａ））のことを指す。

本実施形態の基板処理装置は、略矩形状のハウジング１と、多数の基板をストックする基板カセットが載置されるロードポート２と、１または複数（図１に示す態様では４つ）の基板研磨装置３と、１または複数（図１に示す態様では２つ）の基板洗浄装置４と、基板乾燥装置５と、搬送機構６ａ〜６ｄと、制御部７とを備えている。

ロードポート２は、ハウジング１に隣接して配置されている。ロードポート２には、オープンカセット、ＳＭＩＦ（Standard Mechanical Interface）ポッド、又はＦＯＵＰ（Front Opening Unified Pod）を搭載することができる。ＳＭＩＦポッド、ＦＯＵＰは、内部に基板カセットを収納し、隔壁で覆うことにより、外部空間とは独立した環境を保つことができる密閉容器である。基板としては、例えば半導体ウエハ等を挙げることができる。

基板を研磨する基板研磨装置３、研磨後の基板を洗浄する基板洗浄装置４、洗浄後の基板を乾燥させる基板乾燥装置５は、ハウジング１内に収容されている。基板研磨装置３は、基板処理装置の長手方向に沿って配列され、基板洗浄装置４および基板乾燥装置５も基板処理装置の長手方向に沿って配列されている。

また、基板洗浄装置４および基板乾燥装置５は、それぞれ、図示しない略矩形状の筐体であって、シャッター機構により開閉自在とされ筐体部に設けられた開閉部から被処理対象の基板を出し入れするように構成されていてもよい。あるいは、変形実施例としては、基板洗浄装置４および基板乾燥装置５を一体化し、基板洗浄処理と基板乾燥処理とを連続的に１つのユニット内で行うようにしてもよい。

本実施形態では、基板洗浄装置４が、ペン型洗浄具を用いた接触洗浄と、超音波洗浄水を用いた非接触洗浄とを行う。詳細は後述するが、ペン型洗浄具を用いた接触洗浄とは、洗浄液の存在下で、鉛直方向に延びる円柱状のペン型洗浄具の下端接触面を基板に接触させ、洗浄具を自転させながら一方向に向けて移動させて、基板の表面をスクラブ洗浄するものである。

基板乾燥装置５は、水平に回転する基板に向けて、移動する噴射ノズルからＩＰＡ蒸気を噴出して基板を乾燥させ、さらに基板を高速で回転させて遠心力によって基板を乾燥させるスピン乾燥ユニットが使用され得る。

ロードポート２、ロードポート２側に位置する基板研磨装置３および基板乾燥装置５に囲まれた領域には、搬送機構６ａが配置されている。また、基板研磨装置３ならびに基板洗浄装置４および基板乾燥装置５と平行に、搬送機構６ｂが配置されている。搬送機構６ａは、研磨前の基板をロードポート２から受け取って搬送機構６ｂに受け渡したり、基板乾燥装置５から取り出された乾燥後の基板を搬送機構６ｂから受け取ったりする。

２つの基板洗浄装置４間に、これら基板洗浄装置４間で基板の受け渡しを行う搬送機構６ｃが配置され、基板洗浄装置４と基板乾燥装置５との間に、これら基板洗浄装置４と基板乾燥装置５間で基板の受け渡しを行う搬送機構６ｃが配置されている。

さらに、ハウジング１の内部には、基板処理装置の各機器の動きを制御する制御部７が配置されている。本実施形態では、ハウジング１の内部に制御部７が配置されている態様を用いて説明するが、これに限られることはなく、ハウジング１の外部に制御部７が配置されてもよい。例えば、この制御部７により、後述する実施形態のように、基板の保持及び回転を行うスピンドル４１の動作や、基板に向かって超音波洗浄液を噴射するノズルの吐出開始及び終了タイミング、あるいは、ノズルの上下動および垂直面水平面内での旋回動を制御するように構成することもできる。なお、制御部は、所定のプログラムを格納したメモリと、メモリのプログラムを実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と、ＣＰＵがプログラムを実行することで実現される制御モジュールとを有してもよい。制御モジュールは、また、制御部は、基板処理装置及びその他の関連装置を統括制御する図示しない上位コントローラと通信可能に構成され、上位コントローラが有するデータベースとの間でデータのやり取りをすることができる。ここで、メモリを構成する記憶媒体は、各種の設定データや処理プログラム等の各種のプログラムを格納している。記憶媒体としては、コンピュータで読み取り可能なＲＯＭやＲＡＭなどのメモリや、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭやフレキシブルディスクなどのディスク状記憶媒体などの公知のものが使用され得る。

図２Ａ〜図２Ｄは、それぞれ、第１の実施形態に係る基板洗浄装置４の概略構成を示す斜視図、上面図および側面図である。基板洗浄装置４は、スピンドル４１と、超音波洗浄液供給装置４２とを備え、これらがシャッタを有する筐体（不図示）に収納されている。基板洗浄装置４内の各部は図１の制御部７により制御される。

スピンドル４１は、表面を上にして基板Ｗの周縁部を支持し、水平面内で回転させる。より具体的には、スピンドル４１の上部に設けたコマ４１ａの外周側面に形成した把持溝内に基板Ｗの周縁部を位置させて内方に押し付け、コマ４１ａを回転（自転）させることにより基板Ｗが回転する。ここで、「コマ」は基板を把持するための「把持部」と言い換えられる。また、「スピンドル」は「ローラー」と言い換えることもできる。スピンドル４１の回転方向や回転数は図１の制御部７が制御する。回転数は一定でもよいし、可変でもよい。

なお、後述する超音波洗浄液が飛散するのを防止するために、スピンドル４１の外側にあって基板Ｗの周囲を覆うカップ（不図示）を設けてもよい。このカップは、図示しない洗浄ユニット上部のＦＦＵからユニット内に供給されるダウンフローの気流がカップに設けられた孔を通過して下方に逃げるように構成されていてもよい。このように構成することで、洗浄液や超音波洗浄液が飛散するのをより確実に防止できる。

以下、図２Ｃおよび図２Ｄを参照して、超音波洗浄液供給装置４２について詳しく説明する。超音波洗浄液供給装置４２は、支持軸４３１、可動軸４３２、ヘッド４３３、旋回軸４３４およびノズル４３５を有する。
支持軸４３１は鉛直方向に延びており、固定されている。

可動軸４３２は支持軸４３１の上部から上方に延びており、上昇および下降可能であるとともに、自転（軸心を中心とした回転、以下同じ）が可能である。なお、ノズル４３５の上下動が不要な場合、支持軸４３１と可動軸４３２とが一体であってもよい。

ヘッド４３３は可動軸４３２の上端に固定されている。また、水平方向に延びる旋回軸４３４がヘッド４３３を貫通している。

ノズル４３５はヘッド４３３の先端に取り付けられている。ノズル４３５は、ヘッド４３３を介して可動軸４３２に取り付けられているとも言えるし、ヘッド４３３を介して旋回軸４３４に取り付けられているとも言える。

そして、ノズル４３５は回転される基板Ｗに向かって洗浄液を噴射する。洗浄液の種類に制限はなく、例えば純水であってもよいし、薬液であってもよい。また、洗浄液の温度にも制限はなく、また、温度調整可能（例えば、０度〜８０度程度まで）であってもよい。

以下では、ノズル４３５またはヘッド４３３の内部に振動子（不図示）が設けられており、超音波が与えられた洗浄液（以下、超音波洗浄液ともいう）が噴射されるものする。超音波の振動数にも制限はなく、例えば高周波数（８００ｋＨｚ程度）〜超高周波数（５ＭＨｚ程度）であってもよい。一般には周波数が高いほど小さな異物（パーティクル）を除去できる。

本実施形態では、旋回軸４３４が自転することにより、ヘッド４３３に保持されたノズル４３５が鉛直面内（言い換えると、基板Ｗと垂直な面内）で旋回可能となっている（図２Ｃの破線矢印参照、以下、この旋回を縦方向旋回ともいう）。このような旋回軸４３４を軸とした縦方向旋回により、図２Ｂに示すように、基板Ｗのノズル４３５に近い側から遠い側にかけて、超音波洗浄液を噴射できる。具体的には、可動軸４３２が固定位置（ノズル４３５の高さが一定）であっても、縦方向旋回によって基板Ｗの端から端まで超音波洗浄液を噴射できるのが望ましい。

また、可動軸４３２が自転することにより、ヘッド４３３に保持されたノズル４３５が水平面内（言い換えると、基板Ｗと平行な面内）で旋回可能となっている（図２Ｂの破線参照、以下、この旋回を横方向旋回ともいう）。このような可動軸４３２を軸とした横方向旋回により、図２Ｂに示すように、基板Ｗにおける旋回軸４３４の左側から右側にかけて、円弧状に超音波洗浄液を噴射できる。

可動軸４３２は支持軸４３１に対して上昇および下降可能であるので、図２Ｃに示すように、ノズル４３５の鉛直面内の角度（噴射方向と可動軸４３２とがなす角度）を一定の状態で、ノズル４３５の高さをかえることによっても、基板Ｗの表面で超音波洗浄液を着液させる位置を変えることができる。
また、ノズル４３５の高さと縦方向旋回の角度を任意に調整することにより、様々な超音波洗浄液の噴射圧力に応じて、所望の位置に超音波洗浄液を供給することが可能になる。また、洗浄中にノズル４３５の高さおよび／または縦方向旋回の角度を変化させることにより、基板上の超音波洗浄液の着液位置を走査してもよい。

さらに、可動軸４３２が上下動することにより、ヘッド４３３に保持されたノズル４３５は、基板Ｗの上面より高い位置から低い位置まで移動可能である。ノズル４３５が基板Ｗの上面より高い位置まで上昇することにより、超音波洗浄液は基板Ｗの上面に噴射される（図２Ｄ）。すなわち、図２Ｄに示すように、可動軸４３２が上下動し、かつ、縦方向旋回が可能である。一方、ノズル４３５が基板Ｗの下面より低い位置まで下降することにより、超音波洗浄液は基板Ｗの下面に噴射される（図３）。超音波洗浄液を基板Ｗの上面に噴射する場合と同様に、基板Ｗの下面の端から端までの超音波洗浄液の噴射を、ノズル４３５の縦方向旋回のみによって実現してもよく、ノズル４３５の上下動のみによって実現してもよく、あるいは縦方向旋回と上下動を組み合わせて実現してもよい。

なお、超音波洗浄液供給装置４２の各部材は不図示のノズル移動機構によって制御され、ノズル４３５が移動する。なお、一実施態様においては、ノズル移動機構は、例えば、シリンダーやモーターといった駆動力を発生させる駆動機構と、当該駆動機構からの駆動力を可動軸４３２の上昇、下降、自転、および旋回軸４３４の回転へと変換する変換機構（例えば、リンク機構や遊星歯車機構など）を含む機構とすることができる。

以上の機構により、超音波洗浄液を基板Ｗの広い領域に噴射できる。例えば、図４Ａ〜図４Ｃに示すように、可動軸４３２の上下動および縦方向旋回により、基板Ｗのエッジやベベルも洗浄できる。具体的には、ノズル４３５を基板Ｗの上面より高い位置まで上昇させ、ノズル４３５がやや下向きとなるよう縦方向旋回させることで、基板Ｗの上面のエッジに超音波洗浄液を噴射できる（図４Ａ）。逆に、ノズル４３５を基板Ｗの上面より低い位置まで下降させ、ノズル４３５がやや上向きとなるよう縦方向旋回させることで、基板Ｗの下面のエッジに超音波洗浄液を噴射できる（図４Ｂ）。さらに、ノズル４３５を基板Ｗと同じ高さとし、ノズル４３５が水平向きとなるよう縦方向旋回させることで、基板Ｗのベベルに超音波洗浄液を噴射できる（図４Ｃ）。

なお、ノズル４３５を縦方向旋回、横方向旋回および上下動させる機構は上述したものには限られない。

基板Ｗを洗浄する際には、基板Ｗを回転させつつ、ノズル４３５を縦方向旋回および／または横方向旋回させながら基板Ｗに超音波洗浄液を噴射する。この際、噴射位置（超音波洗浄液が基板Ｗに着液する位置）に応じて、出力、スキャン速度、流量、溶存気体量を変化させるなど種々の制御を行ってもよい。

また、図５Ａに示すように、水平方向に延びる旋回軸４３６によって支持軸４３１と可動軸４３２とが接続されていてもよい。これにより、可動軸４３２は旋回軸４３６を軸として支持軸４３１に対して鉛直面内で旋回可能となる。ノズル４３５の縦方向旋回と組み合わせることで、超音波洗浄液を基板Ｗの内側（中心に近い側）から外周（縁に近い側）に向かって噴射できる（図５Ｂ）。

このように外周に向かって超音波洗浄液を噴射することで、基板Ｗの洗浄によって汚染された超音波洗浄液が基板Ｗの内側に向かうことなく素早く排出でき、洗浄力が向上する。

以上説明した基板洗浄装置４は、例えば以下のように動作する。
図５Ｃは、基板洗浄装置４の処理動作の一例を示すフローチャートである。本フローチャートの一部または全部を行うよう制御部７あるいは別のコンピュータから基板洗浄装置３（の特にスピンドル４１やノズル４３５を移動させるための機構）に指令を与えるようにしてもよく、そのような指令は所定のプログラムが実行されることによって発令されてもよい。

まず、基板回転機構としてのスピンドル４１は、基板Ｗを保持して回転させる（ステップＳ１）。

そして、支持軸４３１が上昇することにより、超音波洗浄液源に連通したノズル４３５が基板Ｗの上面より高い位置まで上昇する。次いで、可動軸４３２が旋回軸４３６を軸として鉛直面内で旋回することによってノズル４３５が基板Ｗの水平方向内側まで移動する。さらに、ヘッド４３３が旋回軸４３４を軸として鉛直面内で旋回することによってノズル４３５が外向きとなる。以上により、図５Ａに示すように、基板Ｗの上面のエッジに対して鋭角の入射角を有する向きにノズル４３５の噴射口が向いた状態となる（ステップＳ２）。

この状態でノズル４３５から基板Ｗの上面のエッジに向かって超音波洗浄液を噴射する（ステップＳ３）。このとき、超音波洗浄液の基板Ｗ表面に対する入射角は鋭角となる。

超音波専用液の噴射すなわち基板Ｗの上面のエッジの洗浄が完了すると、可動軸４３２が旋回軸４３６を軸として鉛直面内で旋回することによってノズル４３５が基板Ｗの水平方向外側まで移動する（ステップＳ４）。

そして、支持軸４３１が下降することにより、ノズル４３５が基板Ｗの下面より低い位置まで下降する。次いで、可動軸４３２が旋回軸４３６を軸として鉛直面内で旋回することによってノズル４３５が基板Ｗの水平方向内側まで移動する。さらに、ヘッド４３３が旋回軸４３４を軸として鉛直面内で旋回することによってノズル４３５が外向きとなる（ステップＳ５）。以上により、基板Ｗの下面のエッジに対して鋭角の入射角を有する向きにノズル４３５の噴射口が向いた状態となる。

この状態でノズル４３５から基板Ｗの下面のエッジに向かって超音波洗浄液を噴射する（ステップＳ６）。このとき、超音波洗浄液の基板Ｗ裏面に対する入射角は鋭角となる。

超音波専用液の噴射すなわち基板Ｗの裏面のエッジの洗浄が完了すると、可動軸４３２が旋回軸４３６を軸として鉛直面内で旋回することによってノズル４３５が基板Ｗの水平方向外側まで移動する（ステップＳ７）。

そして、支持軸４３１が上昇することにより、ノズル４３５が基板Ｗと同じ位置まで上昇する。次いで、ヘッド４３３が旋回軸４３４を軸として鉛直面内で旋回することによってノズル４３５は水平向きとなり、図４Ｃの状態となる（ステップＳ８）。

この状態でノズル４３５から基板Ｗのベベルに向かって超音波洗浄液を噴射する（ステップＳ９）。超音波洗浄液の噴射すなわちベベルの洗浄が完了すると、スピンドル４１から基板Ｗが外される（ステップＳ１０）。

以上説明したように、第１の実施形態では、ノズル４３５が縦方向旋回および横方向旋回可能である。よって、基板Ｗの広い領域を洗浄可能となり、洗浄力が向上する。

なお、超音波洗浄液の噴射対象は基板Ｗに限られない。ノズル４３５が縦方向旋回や横方向旋回可能であることにより、基板洗浄装置４の一部（例えば、スピンドル４１やカップ）に超音波洗浄液を噴射でき、これらの洗浄も可能である。

（第２の実施形態）
次に説明する第２の実施形態は、ロール型の洗浄部材を備える基板洗浄装置４に関する。

図６Ａ〜図６Ｃは、それぞれ、第２の実施形態に係る基板洗浄装置４’の概略構成を示す斜視図、上面図および側面図である。以下、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。

この基板洗浄装置４’は、ロール型洗浄具４５１と、その直下に配置されたロール型洗浄具４５２を備えている。ロール型洗浄具４５１，４５２は長尺状であり、望ましくは、基板Ｗの縁から反対側の縁まで延びており、基板Ｗの中心を通る。ノズル４３５は縦方向旋回および／または横方向旋回しながら基板Ｗ（より詳しくは、ロール型洗浄具４５１，４５２よりノズル４３５に近い側）に超音波洗浄液を噴射しつつ、ロール型洗浄具４５１，４５２はそれぞれ基板Ｗの上面および下面に接触しながら各面を洗浄する。

この場合、ノズル４３５からの噴射方向は、ロール型洗浄具４５１，４５２の長手方向と平行でもよいし、垂直でもよいが、図６Ｂに示すように、斜め方向（ロール型洗浄具４５１，４５２の長手方向と、噴射方向とのなす角が０度より大きく９０度未満）であるのが望ましい。

また、図６Ｃに示すように、ロール型洗浄具４５１が基板Ｗに接触する近辺において、ロール型洗浄具４５１の回転方向とノズル４３５からの噴射方向とが一致していてもよいし、一致していなくてもよい。
ただし、ロール型洗浄具４５１と基板Ｗの接触部位への超音波洗浄液の速やかな供給と、接触部位を通過した超音波洗浄液の速やかな排出を考慮すると、ロール型洗浄具４５１の回転方向とノズル４３５からの噴射方向とが一致していることが望ましい。

さらに、図７に示すように、ノズル４３５が基板Ｗの下面より低い位置まで下降することにより、超音波洗浄液は基板Ｗの下面に噴射される。基板Ｗの下面に超音波洗浄液を噴射する場合も、ロール型洗浄具４５２が基板Ｗに接触する近辺において、ロール型洗浄具４５２の回転方向とノズル４３５からの噴射方向とが一致していてもよいし、一致していなくてもよい。ただし、基板Ｗの上面と同様、一致しているのが望ましい。

このように、本実施形態では、超音波洗浄液による洗浄のみならず、ロール型洗浄具４５１，４５２でも洗浄を行う。そのため、洗浄力が向上する。また、ノズル４３５が縦方向旋回や横方向旋回可能であることにより、ロール型洗浄具４５１，４５２に超音波洗浄液を噴射できる。

（第３の実施形態）
上述した第１および第２の実施形態は、いずれも基板Ｗを水平方向に保持することを念頭に置いていた。これに対し、次に説明する第３の実施形態は基板Ｗを非水平方向に保持するものである。

図８Ａおよび図８Ｂは、それぞれ、第３の実施形態に係る基板洗浄装置４’’の概略構成を示す正面図および側面図である。本基板洗浄装置４’’は、基板Ｗの下側を保持して回転させる２つのスピンドル４１と、上側を保持して回転させる２つのスピンドル４１とを備えている。これらのスピンドル４１が同一鉛直面内に配置されることで、基板Ｗは鉛直方向に保持される。

また、基板洗浄装置４’’は４つの超音波洗浄液供給装置４２Ａ〜４２Ｄを備え得る。超音波洗浄液供給装置４２Ａは、基板Ｗの中心の鉛直方向上方に配置され、そのノズル４３５Ａから下向きに超音波洗浄液を噴射する。超音波洗浄液供給装置４２Ｂは、基板Ｗの中心の鉛直方向下方に配置され、そのノズル４３５Ｂから上向きに超音波洗浄液を噴射する。超音波洗浄液供給装置４２Ｃは、基板Ｗの中心の斜め上方に配置され、そのノズル４３５Ｃから基板Ｗの中心に向かって斜め下向きに超音波洗浄液を噴射する。超音波洗浄液供給装置４２Ｄは、基板Ｗの中心の斜め下方に配置され、そのノズル４３５Ｄから基板Ｗの中心に向かって斜め上向きに超音波洗浄液を噴射する。

図示を省略しているが、超音波洗浄液供給装置４２Ａ〜４２Ｄの少なくとも一部は、第１の実施形態で説明した構造となっており、旋回軸４３４を軸とした基板Ｗと垂直な面内での旋回、可動軸４３２を軸とした基板Ｗと平行な面内での旋回および／または上下動が可能であるのが望ましい。

なお、基板洗浄装置４’’は少なくとも１つの超音波洗浄液供給装置４２を備えていればよく、その数や配置に特に制限はない。

変形例として、第２の実施形態と同様に、ロール型洗浄具４５１，４５２が設けられていてもよい（図９Ａおよび図９Ｂ）。また、上側のスピンドル４１と、下側のスピンドル４１とを同一鉛直面内に配置しないことで、基板Ｗを斜め方向に保持してもよく（図１０）、加えてロール型洗浄具が設けられていてもよい（不図示）。
以上説明したように、基板Ｗを非水平方向に保持して回転させてもよい。

（その他の実施形態）
図１１に示すように、ノズル４３５から超音波洗浄液を霧状に噴射（噴霧）してもよい。振動エネルギーを得た超音波洗浄液を噴霧供給することで、基板Ｗに対するダメージを抑えつつ、基板Ｗの表面のパーティクルを除去できる。特に、大きなパーティクルの除去には超音波の周波数を低く（例えば、数１０ｋＨｚ〜５００ｋＨｚ）する必要があり、その場合は基板Ｗにダメージを与える可能性もあるが、霧状に噴霧することでダメージを抑えられる。

図１２は、チャック爪で基板Ｗを保持して回転させる基板洗浄装置４’’’の概略構成を示す斜視図である。本基板洗浄装置４’’’は、図２Ａ等のスピンドル４１に代えて、チャック爪５１１および回転駆動軸５１２を備えている。

チャック爪５１１は、基板Ｗの外周端部（エッジ部分）を把持して基板Ｗを保持するように設けられた保持部材である。隣り合うチャック爪５１１同士の間には、基板Ｗを搬送するロボットハンド（不図示）の動きを阻害しない間隔が設けられている。チャック爪５１１は、基板Ｗの面を水平にして保持できるように、それぞれ回転駆動軸５１２に接続されている。

回転駆動軸５１２は、基板Ｗの面に対して垂直に延びる軸線まわりに回転することができ、回転駆動軸５１２の軸線まわりの回転により基板Ｗを水平面内で回転させることができるように構成されている。回転駆動軸５１２の回転方向や回転数は図１の制御部７が制御する。回転数は一定でもよいし、可変でもよい。また、チャック爪５１１の外側にあって基板Ｗの周囲を覆い、回転駆動軸５１２と同期して回転する回転カップを設けてもよい。

このような構成の場合、超音波洗浄液をチャック爪５１１や回転カップに噴射してもよい。ここで、基板洗浄装置４の筐体の上部に設けられた図示しないＦＦＵ部、又は、筐体に設けられた基板を出し入れするためのシャッター機構から、筐体内部に流入するガスの流れが、基板洗浄装置４の筐体の下部の排出部から排出されるようにし、ダウンフローが筐体内に形成されるようにすることができる。さらに、前述の回転カップに、排液を排出するための排出孔を設けてもよく、ダウンフローがこの排出孔から筐体下部の排出部から排出されるとともに、超音波洗浄液を回転カップに噴射して、回転カップの洗浄済み排液を、ダウンフローの気流の流れ沿って、回転カップの下方の排出孔から、回転カップの下方に位置している受液容器に受け入れて、これを排出管から確実に排出するようにすることもできる。こうした構成をとることで、回転カップや基板チャック爪５１１に付着しがちなパーティクルを確実に除去して、基板の再汚染を防止できるだけでなく、基板の外周端部（エッジ部分）をも確実に洗浄することが期待できる。

その他の基板洗浄装置の構成例として、スピンドル４１やチャック爪５１１で基板Ｗを回転させるのではなく、基板Ｗを下方からステージ上に支持してステージを回転させてもよい。また、洗浄具として、図６Ａ等に例示したロール型のものではなく、いわゆるペンシルスポンジ型の洗浄具を用い、基板Ｗ上を揺動させながら洗浄してもよい。また、基板Ｗの一面（例えば上面）をペンシルスポンジ型の洗浄具で、他面（例えば下面）をロール型の洗浄具で洗浄してもよい。また、本明細書で説明した各態様を適宜組み合わせてもよい。

上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。例えば、基板洗浄装置内において、基板を保持機構に保持した状態で、基板を上記実施形態で説明したノズルと同様に超音波洗浄液にて洗浄した後、連続して、基板をそのまま回転させながら、ＩＰＡ液をＩＰＡノズルから基板に噴霧させて、基板の乾燥処理を行うように構成してもよい。あるいは、上記実施形態の基板処理装置として、基板の化学的機械的研磨装置（ＣＭＰ装置）を示したが、これに限られず、例えば、基板のベベル部を研磨処理するベベル研磨装置や、基板のめっき装置、などにも、上記の基板洗浄装置を採用することもできる。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうることである。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲とすべきである。

３ 基板研磨装置
４，４’，４’’，４’’’ 基板洗浄装置
４１ スピンドル
４２，４２Ａ〜４２Ｄ 超音波洗浄液供給装置
４３１ 支持軸
４３２ 可動軸
４３３ ヘッド
４３４ 旋回軸
４３５，４３５Ａ〜４３５Ｄ ノズル
４３６ 旋回軸
４５１，４５２ ロール型洗浄具
５１１ チャック爪
５１２ 回転駆動軸

Claims (14)

1. 基板を保持し、回転させる基板回転機構と、
   回転される前記基板に向かって超音波洗浄液を噴射するノズルと、を備え、
   前記ノズルは、前記基板と垂直な面内で旋回可能であり、かつ、前記基板と平行な面内で旋回可能である、基板洗浄装置。
2. 前記ノズルは、前記基板のエッジおよび／またはベベルに超音波洗浄液を噴射する、請求項１に記載の基板洗浄装置。
3. 前記ノズルは、上下動可能である、請求項１または２に記載の基板洗浄装置。
4. 前記ノズルは、前記基板の上面に超音波洗浄液が噴射される位置まで上昇可能であり、かつ、前記基板の下面に超音波洗浄液が噴射される位置まで下降可能である、請求項３に記載の基板洗浄装置。
5. 前記ノズルは、前記基板と垂直な面内で旋回可能であることによって、前記基板の内側から外周に向かって超音波洗浄液を噴射できる、請求項１乃至４のいずれかに記載の基板洗浄装置。
6. 前記ノズルは、前記基板回転機構に超音波洗浄液を噴射する、請求項１乃至５のいずれかに記載の基板洗浄装置。
7. 回転しながら前記基板に接触して前記基板の表面を洗浄する洗浄具を備え、
   前記ノズルは前記洗浄具に超音波洗浄液を噴射する、請求項６に記載の基板洗浄装置。
8. 前記ノズルからの超音波洗浄液の噴射方向と、前記洗浄具の長手方向とのなす角は、０度より大きく９０度未満である、請求項６または７に記載の基板洗浄装置。
9. 前記ノズルは、霧状の超音波洗浄液を噴射する、請求項１乃至８のいずれかに記載の基板洗浄装置。
10. 前記基板回転機構は、前記基板を非水平方向に保持する、請求項１乃至９のいずれかに記載の基板洗浄装置。
11. 前記基板回転機構は、前記基板を水平方向に保持して回転させ、
    前記ノズルは、鉛直方向に延びる第１軸に固定され、前記第１軸がその軸心を中心として回転することにより、前記ノズルは前記基板と水平な面内で旋回する、請求項１乃至１０のいずれかに記載の基板洗浄装置。
12. 前記基板回転機構は、前記基板を水平方向に保持して回転させ、
    前記ノズルは、水平方向に延びる第２軸に固定され、前記第２軸がその軸心を中心として回転することにより、前記ノズルは前記基板と垂直な面内で旋回する、請求項１乃至１１のいずれかに記載の基板洗浄装置。
13. 基板を研磨する基板研磨装置と、
    研磨後の基板を洗浄する、請求項１乃至１２のいずれかに記載の基板洗浄装置と、を備えた基板処理装置。
14. 基板を基板回転機構に保持して回転させるステップと、
    超音波洗浄液源に連通したノズルを前記基板の上面よりも高い位置に上昇させるとともに、前記基板の水平方向内側に前記ノズルを移動させ、さらに、前記基板上面のエッジに対して鋭角の入射角を有する向きに前記ノズルの噴射口が向くように前記ノズルを旋回させるステップと、
    前記ノズルから前記基板の上面に向けて超音波洗浄液を噴射するステップと、
    前記ノズルを前記基板の水平方向外側へと移動させるステップと、
    前記ノズルを前記基板の下面より低い位置まで下降させるとともに、前記基板の水平方向内側に前記ノズルを移動させ、さらに、前記基板下面のエッジに対して鋭角の入射角を有する向きに前記ノズルの噴射口が向くように前記ノズルを旋回させるステップと、
    前記ノズルから前記基板の下面に向けて超音波洗浄液を噴射するステップと、
    前記ノズルを前記基板の水平方向外側へと移動させるステップと、
    前記ノズルを前記基板のベベルと略同じ高さとするとともに、前記基板のベベルに向けて前記ノズルの噴射口が向くように前記ノズルを旋回させるステップと、
    前記ノズルから前記基板のベベルに向けて超音波洗浄液を噴射するステップと、を含む基板洗浄方法を実行する為に、基板洗浄装置に指令を与えて、前記基板回転機構及び前記ノズルを移動させるための機構の動作をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録した非一時的なコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
    
    

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