基板洗浄方法
【課題】基板の表面の洗浄エリアに基板の回転速度とロール洗浄部材の回転速度の相対速度がゼロとなる点（領域）が存在しても、基板の表面をその全域に亘ってより均一に洗浄できるようにする。
【解決手段】基板Ｗの直径方向に沿って延びるロール洗浄部材１６を基板Ｗの表面に接触させつつ、ロール洗浄部材１６と基板Ｗを共に回転させて基板Ｗの表面をスクラブ洗浄する基板洗浄方法において、ロール洗浄部材１６及び基板Ｗの少なくとも一方の回転速度または基板の回転方向をスクラブ洗浄処理中に変更する。
【解決手段】基板Ｗの直径方向に沿って延びるロール洗浄部材１６を基板Ｗの表面に接触させつつ、ロール洗浄部材１６と基板Ｗを共に回転させて基板Ｗの表面をスクラブ洗浄する基板洗浄方法において、ロール洗浄部材１６及び基板Ｗの少なくとも一方の回転速度または基板の回転方向をスクラブ洗浄処理中に変更する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、洗浄液の存在下で、半導体ウエハ等の基板の表面に円柱状で長尺状に延びるロール洗浄部材を接触させながら、基板及びロール洗浄部材を共に回転させて基板の表面をスクラブ洗浄する基板洗浄方法に関する。本発明の基板洗浄方法は、例えば半導体ウエハ表面を洗浄したり、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）装置、ＰＤＰ（プラズマディスプレイ）装置及びＣＭＯＳイメージセンサ等を製造する時に基板表面を洗浄したりする時に適用される。
【背景技術】
【０００２】
例えば、基板表面の絶縁膜内に形成した配線溝を金属で埋めて配線を形成す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化学機械的研磨（ＣＭＰ）で基板表面の余分な金属を研磨除去するようにしており、ＣＭＰ後の基板表面には、ＣＭＰに使用されたスラリの残渣（スラリ残渣）や金属研磨屑などが存在する。このため、ＣＭＰ後の基板表面に残る残渣物を洗浄除去する必要がある。
【０００３】
ＣＭＰ後の基板表面を洗浄する洗浄方法として、洗浄液の存在下で、半導体ウエハ等の基板の表面に円柱状の長尺状に延びるロール洗浄部材（ロールスポンジまたはロールブラシ）を接触させながら、基板及びロール洗浄部材を共に回転させて基板の表面を洗浄するスクラブ洗浄が知られている（特許文献１参照）。この種のスクラブ洗浄において、ロール洗浄部材は、一般に、基板の直径よりもやや長い長さを有しており、接触洗浄面となる洗浄エリア内に基板の回転軸と直交する位置に配置される。そして、基板表面を、その直径方向の全長に亘ってロール洗浄部材に接触させながら、回転軸を中心に基板を回転させてロール洗浄部材に擦り付けることで洗浄特性を得るようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−３０８３７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図１に示すように、直径ＤＷの基板Ｗの表面に、直径ＤＲのロール洗浄部材Ｒを基板Ｗの直径ＤＷの全長に亘って接触させつつ、洗浄液の存在下で、回転軸ＯＷを中心に基板Ｗを回転速度ＮＷ（角速度ωＷ）で、回転軸ＯＲを中心にロール洗浄部材Ｒを回転速度ＮＲ（角速度ωＲ）で共に回転させつつ、基板Ｗの表面を洗浄する場合を考える。この場合、基板Ｗの表面のロール洗浄部材Ｒとの直線状に延びる洗浄エリア（接触エリア）Ｃに沿った位置で基板Ｗのスクラブ洗浄が行われる。
【０００６】
ここで、洗浄エリアＣに沿った基板Ｗの表面の回転軸ＯＷを中心としたら直径Ｄ０に位置する点の回転速度ＶＷは、回転軸ＯＷからの半径（Ｄ０／２）に比例して
ＶＷ＝（Ｄ０／２）・ωＷ＝（Ｄ０／２）・２πＮＷ
となる。
【０００７】
ロール洗浄部材Ｒの外周面の回転速度ＶＲは、回転軸ＯＷから半径（Ｄ０／２）に拘わらず、洗浄エリアＣに長さ方向に沿って一定の
ＶＲ＝（ＤＲ／２）・ωＲ＝（ＤＲ／２）・２πＮＲ
となる。
【０００８】
このため、Ｄ０＝ＤＲ（ＮＲ／ＮＷ）の時、基板Ｗの回転速度ＶＷとロール洗浄部材Ｒの回転速度ＶＲが等しく（ＶＷ＝ＶＲ）なり、基板Ｗの回転速度ＶＷの向きとロール洗浄部材Ｒの回転速度ＶＲの向きが同じ点で両者の相対速度がゼロとなる。
【０００９】
例えば、直径３００ｍｍの基板（ウエハ）Ｗを回転速度１５０ｒｐｍで回転させながら、直径６０ｍｍのロール洗浄部材Ｒを回転速度２００ｒｐｍで回転させて基板Ｗの表面のスクラブ洗浄を行う（洗浄条件Ａ）と、洗浄エリア上の基板Ｗの回転速度ＶＷとロール洗浄部材Ｒの回転速度ＶＲの相対速度がゼロとなる点を通る基板Ｗの表面の回転軸ＯＷを中心とした円の直径Ｄ０は、８０ｍｍとなる（Ｄ０＝８０ｍｍ）。同じ条件で、直径３００ｍｍの基板（ウエハ）Ｗを回転速度５５ｒｐｍに落とす（洗浄条件Ｂ）と、洗浄エリア上の基板Ｗの回転速度ＶＷとロール洗浄部材Ｒの回転速度ＶＲの相対速度がゼロとなる点を通る基板Ｗの表面の回転軸ＯＷを中心とした円の直径Ｄ０は、２１８ｍｍとなる（Ｄ０＝２１８ｍｍ）。
【００１０】
ここで、前述の洗浄条件Ａで基板の表面を洗浄すると、図２（ａ）に示すように、基板の表面の直径８０ｍｍ（Ｄ０＝８０ｍｍ）に沿った領域にパーティクル（ディフェクト）が残って該領域の洗浄能力が低くなり、また、前述の洗浄条件Ｂで基板Ｗの表面を洗浄すると、図２（ｂ）に示すように、基板の表面の直径２１８ｍｍ（Ｄ０＝２１８ｍｍ）に沿った領域にパーティクル（ディフェクト）が残って該領域の洗浄能力が低くなる。
【００１１】
これは、洗浄エリアＣ上の基板Ｗの回転速度ＶＷとロール洗浄部材Ｒの回転速度ＶＲの相対速度がゼロとなる点及びその周辺に位置するロール洗浄部材Ｒの一部に汚染された汚染領域Ｐ０が生じて洗浄性能が低下し、更にロール洗浄部材Ｒを基板Ｗから引き離す時に、ロール洗浄部材Ｒの汚染領域Ｐ０から基板Ｗに逆汚染が起こり易くなるためであると考えられる。
【００１２】
例えば、回転速度５〜２００ｒｐｍで回転中の直径３００ｍｍまたは４５０ｍｍの基板（ウエハ）の表面を、直径が３０〜８０ｍｍ程度のロール洗浄部材を、１０〜２００ｒｐｍ程度の回転速度で回転させながらスクラブ洗浄する時、基板の表面の洗浄エリア上に基板の回転速度とロール洗浄部材の回転速度の相対速度がゼロとなる点（領域）が存在する場合が多い。
【００１３】
つまり、基板の表面の洗浄エリアに基板の回転速度とロール洗浄部材の回転速度の相対速度がゼロとなる点（領域）が存在しないようにするためには、例えば、直径３００ｍｍの基板を、直径６０ｍｍのロール洗浄部材でスクラブ洗浄する場合、（１）ロール洗浄部材の回転速度ＮＲを基板の回転速度ＮＷの５倍以上にするか、または（２）ロール洗浄部材を正常回転速度範囲（例えば、回転速度１５０ｒｐｍ）で回転させる場合、基板の回転速度を３０ｒｐｍ以下までに落とす必要がある。
【００１４】
このように、ロール洗浄部材の回転速度ＮＲを基板の回転速度ＮＷの５倍以上とした条件でロール洗浄部材を長時間に亘って連続して使用すると、ロール洗浄部材に発熱による破損が生じるリスクが高くなる。一方、基板の回転速度を３０ｒｐｍ以下まで落とすと、基板の表面に供給された洗浄液が基板の表面に沿って流れにくくなり、パーティクル等が基板の表面に再付着しやすくなって、洗浄性能が低下する恐れがある。
【００１５】
本発明は、上記事情に鑑みて為されたもので、基板の表面の洗浄エリアに基板の回転速度とロール洗浄部材の回転速度の相対速度がゼロとなる点（領域）が存在しても、基板の表面をその全域に亘ってより均一に洗浄できるようにした基板洗浄方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
請求項１に記載の発明は、基板の直径方向に沿って延びるロール洗浄部材を基板の表面に接触させつつ、前記ロール洗浄部材と基板を共に回転させて基板の表面をスクラブ洗浄する基板洗浄方法において、前記ロール洗浄部材及び基板の少なくとも一方の回転速度または基板の回転方向をスクラブ洗浄処理中に変更することを特徴とする基板洗浄方法である。
【００１７】
このように、ロール洗浄部材及び基板の少なくとも一方の回転速度または基板の回転方向をスクラブ洗浄処理中に変更することにより、基板表面の基板の直径方向に延びる洗浄エリア上の基板の回転速度とロール洗浄部材の回転速度の相対速度がゼロとなる点（領域）の位置を変化させ、これによって、ロール洗浄部材の同じ箇所に汚染が集中するのを軽減し、ロール洗浄部材から基板への逆汚染を低減して、基板の表面をその全域に亘ってより均一に洗浄することができる。
【００１８】
請求項２に記載の発明は、前記ロール洗浄部材及び基板の少なくとも一方の回転速度または基板の回転方向を、１枚の基板に対するスクラブ洗浄処理の終了直前に変更することを特徴とする請求項１記載の基板洗浄方法である。
【００１９】
１枚の基板に対するスクラブ洗浄処理の終了直前とは、例えば１枚の基板の表面をスクラブ洗浄するのに要する全処理時間の約９割を終了した時点である。このように、ロール洗浄部材及び基板の少なくとも一方の回転速度または基板の回転方向を、１枚の基板に対するスクラブ洗浄処理の終了直前に変更することで、最適な研磨条件で基板の表面をスクラブ洗浄する時間をより長くしつつ、ロール洗浄部材の一部の領域に汚染が集中することによる基板への汚染転写を低減することができる。一般に、ロール洗浄部材を基板表面から引き上げる瞬間、ロール洗浄部材と基板表面との接触が不完全なため洗浄能力が落ち、ロール洗浄部材から基板表面への汚染転写が一番発生しやすい状態にある。
【００２０】
請求項３に記載の発明は、前記ロール洗浄部材及び基板の少なくとも一方の回転速度を、段階的または連続的に変更することを特徴とする請求項１または２記載の基板洗浄方法である。
【００２１】
このように、ロール洗浄部材及び基板の少なくとも一方の回転速度を段階的に変更することで、洗浄条件の設定を簡易として、ロール洗浄部材及び基板の回転速度の制御を容易に行うことができる。一方、ロール洗浄部材及び基板の少なくとも一方の回転速度を連続的に変更することで、ロール洗浄部材の汚染が集中する領域をより均一に分散させることができる。
【００２２】
請求項４に記載の発明は、前記ロール洗浄部材及び基板の双方の回転速度をスクラブ洗浄処理中に同時に変更することを特徴とする請求項１記載の基板洗浄方法である。
これにより、洗浄条件等に合わせて、ロール洗浄部材及び基板の回転速度の最適な組合せを選択して、最適な洗浄性能を維持することができる。
【００２３】
請求項５に記載の発明は、基板の直径方向に沿って延びるロール洗浄部材を基板の表面に接触させつつ、前記ロール洗浄部材と基板を共に回転させて基板の表面をスクラブ洗浄する基板洗浄方法において、基板を順方向に回転させて１枚の基板の表面をスクラブ洗浄する順方向洗浄工程と、前記順方向洗浄工程と同じ回転速度で基板を逆方向に回転させて１枚の基板の表面をスクラブ洗浄する逆方向洗浄工程を任意の枚数の基板毎に繰返すことを特徴とする基板洗浄方法である。
【００２４】
基板の回転速度が同じ場合、洗浄性能は、基板の回転方向に支配されないので、基板の回転速度が同じ順方向洗浄工程と逆方向洗浄工程を任意の枚数の基板毎に繰返すことで、全ての基板に対する洗浄性能を一定に維持しながら、ロール洗浄部材の一部に汚染が集中するのを軽減することができる。
【００２５】
請求項６に記載の発明は、前記任意の枚数の基板は、一枚の基板、１ロットで連続的に処理される枚数の基板、または予め定められた所定の枚数の基板であることを特徴とする請求項５記載の基板洗浄方法である。
【００２６】
一枚の基板をスクラブ洗浄する毎に、順方向洗浄工程と逆方向洗浄工程を繰返すことで、全ての基板に対する均一な洗浄性能を維持でき、連続的に処理される１ロットの基板をスクラブ洗浄する毎に、順方向洗浄工程と逆方向洗浄工程を繰返すことで、制御ソフトを簡略化することができる。また、予め定められた所定の枚数の基板をスクラブ洗浄する毎に、順方向洗浄工程と逆方向洗浄工程を繰返すことで、ロール洗浄部材の汚染状況に応じて、順方向洗浄工程と逆方向洗浄工程を繰返す頻度を決めて、フレクシビリティを高めることができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の基板洗浄方法によれば、基板表面の基板の直径方向に延びる洗浄エリア上の基板の回転速度とロール洗浄部材の回転速度の相対速度がゼロとなる点（領域）の位置をスクラブ洗浄中に変化させ、これによって、ロール洗浄部材の同じ箇所に汚染が集中するのを軽減し、ロール洗浄部材から基板への逆汚染を低減して、基板の表面をその全域に亘ってより均一に洗浄することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】スクラブ洗浄装置における基板とロール洗浄部材の関係を示す平面図である。
【図２】異なる洗浄条件で基板表面をスクラブ洗浄した時に基板表面に残るパーティクル（ディフェクト）の分布状態を示す図である。
【図３】本発明の基板洗浄方法に使用されるスクラブ洗浄装置の一例を示す概要図である。
【図４】洗浄条件１における基板とロール洗浄部材との関係を示す平面図である。
【図５】洗浄条件２における基板とロール洗浄部材との関係を示す平面図である。
【図６】洗浄条件３における基板とロール洗浄部材との関係を示す平面図である。
【図７】洗浄条件４における基板とロール洗浄部材との関係を示す平面図である。
【図８】実施例１，２及び比較例１，２における、乾燥後に試料表面に残るパーティクル（ディフェクト）の数を計測した時の結果を、試料表面のパーティクル（ディフェクト）の分布と共に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
図３は、本発明の基板洗浄方法に使用されるスクラブ洗浄装置の一例を示す概要図である。図３に示すように、このスクラブ洗浄装置は、表面を上にして半導体ウエハ等の基板Ｗの周縁部を支持し基板Ｗを水平回転させる、水平方向に移動自在な複数本（図では４本）のスピンドル１０と、スピンドル１０で支持して回転させる基板Ｗの上方に昇降自在に配置される上部ロールホルダ１２と、スピンドル１０で支持して回転させる基板Ｗの下方に昇降自在に配置される下部ロールホルダ１４を備えている。
【００３０】
上部ロールホルダ１２には、円柱状で長尺状に延びる、例えばＰＶＡからなる上部ロール洗浄部材（ロールスポンジ）１６が回転自在に支承されている。下部ロールホルダ１４には、円柱状で長尺状に延びる、例えばＰＶＡからなる下部ロール洗浄部材（ロールスポンジ）１８が回転自在に支承されている。なお、上記の例では、ロール洗浄部材１６，１８として、例えばＰＶＡからなるロールスポンジを使用しているが、ロールスポンジの代わりに、表面にブラシを有するロールブラシを使用してもよい。
【００３１】
上部ロールホルダ１２は、上部ロールホルダ１２を昇降させ、上部ロールホルダ１２で回転自在に支承した上部ロール洗浄部材１６を矢印Ｆ１に示すように回転させる、図示しない駆動機構に連結されている。下部ロールホルダ１４は、下部ロールホルダ１４を昇降させ、下部ロールホルダ１４で回転自在に支承した下部ロール洗浄部材１８を矢印Ｆ２に示すように回転させる、図示しない駆動機構に連結されている。
【００３２】
スピンドル１０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（上面）に洗浄液を供給する上部洗浄液供給ノズル２０が配置され、スピンドル１０で支持して回転させる基板Ｗの下方に位置して、基板Ｗの裏面（下面）に洗浄液を供給する下部洗浄液供給ノズル２２が配置されている。
【００３３】
上記構成のスクラブ洗浄装置において、スピンドル１０の上部に設けたコマ２４の外周側面に形成した嵌合溝２４ａ内に基板Ｗの周縁部を位置させて内方に押し付けてコマ２４を回転（自転）させることにより、回転軸ＯＷを中心に基板Ｗを矢印Ｅ（またはその逆）で示すように水平に回転させる。この例では、４個のうち２個のコマ２４が基板Ｗに回転力を与え、他の２個のコマ２４は、基板Ｗ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２４を駆動機構に連結して、基板Ｗに回転力を付与するようにしてもよい。
【００３４】
このように基板Ｗを水平に回転させた状態で、上部洗浄液供給ノズル２０から基板Ｗの表面（上面）に洗浄液（薬液）を供給しつつ、上部ロール洗浄部材１６を回転させながら下降させて回転中の基板Ｗの表面に接触させ、これによって、洗浄液の存在下で、基板Ｗの表面を上部ロール洗浄部材１６でスクラブ洗浄する。上部ロール洗浄部材１６の長さは、基板Ｗの直径より僅かに長く設定されている。そして、上部ロール洗浄部材１６は、その中心軸（回転軸）ＯＲが、基板Ｗの回転軸ＯＷとほぼ直交する位置に位置して、基板Ｗの直径の全長に亘って延びるように配置され、これによって、基板Ｗの全表面が同時に洗浄される。
【００３５】
同時に、下部洗浄液供給ノズル２２から基板Ｗの裏面（下面）に洗浄液を供給しつつ、下部ロール洗浄部材１８を回転させながら上昇させて回転中の基板Ｗの裏面に接触させ、これによって、洗浄液の存在下で、基板Ｗの裏面を下部ロール洗浄部材１８でスクラブ洗浄する。下部ロール洗浄部材１８の長さは、基板Ｗの直径より僅かに長く設定されていて、前述の基板Ｗの表面とほぼ同様に、基板Ｗの全裏面が同時に洗浄される。
【００３６】
上記のようにして、基板Ｗの表面を上部ロール洗浄部材（以下、単にロール洗浄部材という）１６で洗浄する時、図４に示すように、基板Ｗとロール洗浄部材１６は、ロール洗浄部材１６の軸方向に沿って基板Ｗの直径方向の全長に亘って直線状に延びる、長さＬの洗浄エリア３０で互いに接触し、この洗浄エリア３０に沿った位置で基板Ｗの表面がスクラブ洗浄される。
【００３７】
ここに、図４に示すように、基板Ｗの直径をＤＷ、ロール洗浄部材１６の直径をＤＲとし、基板Ｗを回転速度ＮＷ１（角速度ωＷ１）で、ロール洗浄部材１６を回転速度ＮＲ１（角速度ωＲ１）でそれぞれ回転させて、基板Ｗの表面をロール洗浄部材１６でスクラブ洗浄する時の洗浄条件を洗浄条件１とする。なお、ロール洗浄部材１６の直径をＤＲと洗浄エリア３０の長さＬはほぼ等しい。
【００３８】
この洗浄条件１で基板Ｗの表面をスクラブ洗浄する時、基板Ｗの回転速度とロール洗浄部材１６の回転速度が等しく、基板Ｗの回転速度の向きとロール洗浄部材１６の回転速度の向きが同じで、両者の相対速度がゼロとなる点が洗浄エリア３０上に生じ、基板Ｗの回転軸ＯＷを中心として、この相対速度がゼロとなる点を通る円の直径をＤ１とする。すると、洗浄エリア３０上の相対速度がゼロとなる点及びその周辺に対応する位置に位置するロール洗浄部材１６の一部に汚染された汚染領域Ｐ１が生じる。
【００３９】
図５に示すように、基板Ｗを洗浄条件１の回転速度ＮＷ１（角速度ωＷ１）より大きな回転速度ＮＷ２（＞ＮＷ１）（角速度ωＷ２（＞ωＷ１））で回転させ、及び／またはロール洗浄部材１６を洗浄条件１の回転速度ＮＲ１（角速度ωＲ１）より小さな回転速度ＮＲ２（＜ＮＲ１）（角速度ωＲ２（＜ωＲ１））で回転させ、他の条件を洗浄条件１と同じにした洗浄条件を洗浄条件２とする。
【００４０】
この洗浄条件２で基板Ｗの表面をスクラブ洗浄する時、基板Ｗの回転速度とロール洗浄部材１６の回転速度が等しく、基板Ｗの回転速度の向きとロール洗浄部材１６の回転速度の向きが同じで、両者の相対速度がゼロとなる点が洗浄エリア３０上に生じ、基板Ｗの回転軸ＯＷを中心として、この相対速度がゼロとなる点を通る円の直径をＤ２とすると、この直径Ｄ２は、前述の洗浄条件１における相対速度がゼロとなる点を通る円の直径Ｄ１より小さくなる（Ｄ２＜Ｄ１）。そして、洗浄エリア３０上の相対速度がゼロとなる点及びその周辺に対応する位置に位置してロール洗浄部材１６の一部に生じる汚染された汚染領域Ｐ２は、洗浄条件１における汚染領域Ｐ１より内側（基板Ｗの回転軸ＯＷ寄り）に位置する。
【００４１】
図６に示すように、基板Ｗを洗浄条件１の回転速度ＮＷ１（角速度ωＷ１）より小さな回転速度ＮＷ３（＜ＮＷ１）（角速度ωＷ３（＜ωＷ１））で回転させ、及び／またはロール洗浄部材１６を洗浄条件１の回転速度ＮＲ１（角速度ωＲ１）より大きな回転速度ＮＲ３（＞ＮＲ１）（角速度ωＲ３（＞ωＲ１））で回転させ、他の条件を洗浄条件１と同じにした洗浄条件を洗浄条件３とする。
【００４２】
この洗浄条件３で基板Ｗの表面をスクラブ洗浄する時、基板Ｗの回転速度とロール洗浄部材１６の回転速度が等しく、基板Ｗの回転速度の向きとロール洗浄部材１６の回転速度の向きが同じで、両者の相対速度がゼロとなる点が洗浄エリア３０上に生じ、基板Ｗの回転軸ＯＷを中心として、この相対速度がゼロとなる点を通る円の直径をＤ３とすると、この直径Ｄ３は、前述の洗浄条件１における相対速度がゼロとなる点を通る円の直径Ｄ１より大きくなる（Ｄ３＞Ｄ１）。そして、洗浄エリア３０上の相対速度がゼロとなる点及びその周辺に対応する位置に位置してロール洗浄部材１６の一部に生じる汚染された汚染領域Ｐ３は、洗浄条件１における汚染領域Ｐ１より外側（基板Ｗの外周部寄り）に位置する。
【００４３】
図７に示すように、基板Ｗを洗浄条件１の回転速度ＮＷ１（角速度ωＷ１）と同じ回転速度ＮＷ４（＝ＮＷ１）（角速度ωＷ４（＝ωＷ１））で、回転方向を逆にして回転させ、他の条件を洗浄条件１と同じにした洗浄条件を洗浄条件４とする。
【００４４】
この洗浄条件４で基板Ｗの表面をスクラブ洗浄する時、基板Ｗの回転速度とロール洗浄部材１６の回転速度が等しく、基板Ｗの回転速度の向きとロール洗浄部材１６の回転速度の向きが同じで、両者の相対速度がゼロとなる点が洗浄エリア３０上に生じ、基板Ｗの回転軸ＯＷを中心として、この相対速度がゼロとなる点を通る円の直径をＤ４とすると、この直径Ｄ４は、前述の洗浄条件１における相対速度がゼロとなる点を通る円の直径Ｄ１と等しくなる（Ｄ４＝Ｄ１）。そして、洗浄エリア３０上の相対速度がゼロとなる点及びその周辺に対応する位置に位置してロール洗浄部材１６の一部に生じる汚染された汚染領域Ｐ４は、基板Ｗの回転軸ＯＷを中心として、洗浄条件１における汚染領域Ｐ１と点対称位置に位置する。
【００４５】
上記を踏まえて、図３に示すスクラブ洗浄装置を使用した本発明の第１の基板洗浄例を説明する。
【００４６】
先ず、スピンドル１０で支持した基板Ｗとロール洗浄部材１６を共に回転させながら、洗浄液の存在下で、洗浄条件１（基板回転速度：ＮＷ１，ロール洗浄部材回転速度：ＮＲ１）で基板Ｗの表面をスクラブ洗浄する。そして、このスクラブ洗浄中に、ロール洗浄部材１６及び基板Ｗの少なくとも一方の回転速度を変更し、これによって、洗浄条件を、洗浄条件１から洗浄条件２（基板回転速度：ＮＷ２，ロール洗浄部材回転速度：ＮＲ２）または洗浄条件３（基板回転速度：ＮＷ３，ロール洗浄部材回転速度：ＮＲ３）に変更するか、または基板Ｗの回転速度を変えることなく回転方向を逆転し、これによって、洗浄条件を、洗浄条件１から洗浄条件４に変更する。
【００４７】
洗浄条件を、洗浄条件１から洗浄条件２に変更すると、図４及び図５に示すように、洗浄条件１で洗浄するときにロール洗浄部材１６の一部に生じる汚染領域Ｐ１の内側（基板Ｗの回転軸ＯＷ寄り）に汚染領域Ｐ２が生じる。洗浄条件を、洗浄条件１から洗浄条件３に変更すると、図４及び図６に示すように、洗浄条件１で洗浄するときにロール洗浄部材１６の一部に生じる汚染領域Ｐ１の外側（基板Ｗの外周部寄り）に汚染領域Ｐ３が生じる。これによって、ロール洗浄部材１６の同じ箇所に汚染が集中するのを軽減し、ロール洗浄部材１６から基板Ｗへの逆汚染を低減して、基板Ｗの表面をその全域に亘ってより均一に洗浄することができる。
【００４８】
同様に、洗浄条件を、洗浄条件１から洗浄条件４に変更すると、図４及び図７に示すように、基板Ｗの回転軸ＯＷを中心として、洗浄条件１で洗浄するときにロール洗浄部材１６の一部に生じる汚染領域Ｐ１と点対称位置に汚染領域Ｐ４が生じ、これによっても、ロール洗浄部材１６の同じ箇所に汚染が集中するのを軽減することができる。この洗浄条件１と洗浄条件４は、基板Ｗの回転方向のみが異なり、他の条件は全て同じである。このように、基板Ｗの回転方向のみが異なる場合、洗浄能力は同じとなる。このため、洗浄条件１から洗浄条件４に変更することによって洗浄能力が低下することを防止できる。
【００４９】
ロール洗浄部材１６及び基板Ｗの少なくとも一方の回転速度または基板Ｗの回転方向の変更は、１枚の基板Ｗに対するスクラブ洗浄中における任意の時に行っても良いが、１枚の基板に対するスクラブ洗浄処理の終了直前に行うことが好ましい。１枚の基板に対するスクラブ洗浄処理の終了直前は、例えば１枚の基板の表面をスクラブ洗浄するのに要する全処理時間の約９割を終了した時点で、例えば１枚の基板の表面をスクラブ洗浄するのに３０秒を要する場合、約２７秒経過した時である。
【００５０】
このように、ロール洗浄部材１６及び基板Ｗの少なくとも一方の回転速度または基板Ｗの回転方向を、１枚の基板Ｗに対するスクラブ洗浄処理の終了直前に変更することで、最適な研磨条件で基板Ｗの表面をスクラブ洗浄する時間をより長くしつつ、ロール洗浄部材１６の一部の領域に汚染が集中するのを低減することができる。
【００５１】
ロール洗浄部材１６及び基板Ｗの少なくとも一方の回転速度を変更する場合、この回転速度の変更を段階的に行っても、連続的に行っても良い。ロール洗浄部材１６及び基板Ｗの少なくとも一方の回転速度を段階的に変更することで、洗浄条件の設定を簡易として、ロール洗浄部材１６及び基板Ｗの回転速度の制御を容易に行うことができる。一方、ロール洗浄部材１６及び基板Ｗの少なくとも一方の回転速度を連続的に変更することで、ロール洗浄部材１６の汚染が集中する領域をより均一に分散させることができる。
【００５２】
ロール洗浄部材１６及び基板Ｗの双方の回転速度をスクラブ洗浄処理中に同時に変更するようにしてもよい。これにより、洗浄条件等に合わせて、ロール洗浄部材１６及び基板Ｗの回転速度の最適な組合せを選択して、最適な洗浄性能を維持することができる。
【００５３】
次に、図３に示すスクラブ洗浄装置を使用した本発明の第２の基板洗浄例を説明する。この例にあっては、前述の洗浄条件１と洗浄条件４を使用し、洗浄条件１で１枚の基板の表面を洗浄する工程を順方向洗浄工程、洗浄条件４で１枚の基板の表面を洗浄する工程を逆方向洗浄工程とする。この例にあっては、順方向洗浄工程（洗浄条件１）と逆方向洗浄工程（洗浄条件４）を任意の枚数の基板毎に、例えば１枚の基板毎に繰返す。
【００５４】
つまり、スクラブ洗浄装置内に搬入された基板に対して、順方向洗浄工程（洗浄条件１）を行って、基板の表面をスクラブ洗浄し、スクラブ洗浄後の基板をスクラブ洗浄装置から搬出させた後、次にスクラブ洗浄装置内に搬入された基板に対して、逆方向洗浄工程（洗浄条件１）を行って、基板の表面をスクラブ洗浄する。このように、順方向洗浄工程（洗浄条件１）と逆方向洗浄工程（洗浄条件４）をスクラブ洗浄装置内に搬入された基板毎に交互に繰返す。
【００５５】
前述のように、洗浄条件１と洗浄条件４は、基板Ｗの回転方向のみが異なり、他の条件は全て同じであるため、洗浄能力は同じとなる。このため、順方向洗浄工程（洗浄条件１）と逆方向洗浄工程（洗浄条件４）を、例えば１枚の基板毎に交互に繰返すことで、全ての基板に対する洗浄性能を一定に維持しながら、ロール洗浄部材１６の一部に汚染が集中するのを軽減することができる。
【００５６】
なお、１ロットで連続的に処理される枚数の基板毎に順方向洗浄工程（洗浄条件１）と逆方向洗浄工程（洗浄条件４）を繰返すようにしてもよい。このように、連続的に処理される１ロットの基板をスクラブ洗浄する毎に、順方向洗浄工程と逆方向洗浄工程を繰返すことで、制御ソフトを簡略化することができる。
【００５７】
また、予め定められた所定の枚数の基板毎に順方向洗浄工程（洗浄条件１）と逆方向洗浄工程（洗浄条件４）を繰返すようにしてもよい。このように、予め定められた所定の枚数の基板をスクラブ洗浄する毎に、順方向洗浄工程と逆方向洗浄工程を繰返すことで、ロール洗浄部材１６の汚染状況に応じて、順方向洗浄工程と逆方向洗浄工程を繰返す頻度を決めて、フレクシビリティを高めることができる。
【００５８】
（実施例）
直径３００ｍｍで、膜厚１０００ｎｍのＴＥＯＳブランケットウェハ（基板）の表面を６０秒研磨した試料を用意した。そして、この試料表面を、直径６０ｍｍのロール洗浄部材１６を有する図３に示すスクラブ洗浄装置を使用し、試料の回転速度を１５０ｒｐｍ、ロール洗浄部材１６の回転速度を２００ｒｐｍとした洗浄条件で２８秒洗浄した後、ロール洗浄部材１６の回転速度のみを２００ｒｐｍから５０ｒｐｍに変更して更に２秒洗浄し、洗浄後の試料をスピン乾燥させた。この時に、試料表面に残った１００ｎｍ以上のパーティクル（ディフェクト）の数を計測した時の結果を、試料表面のパーティクル（ディフェクト）の分布と共に、図８に実施例１，２として示す。試料とロール洗浄部材１６との接触圧力は４Ｎに設定した。
【００５９】
図８には、試料の回転速度を１５０ｒｐｍ、ロール洗浄部材１６の回転速度を２００ｒｐｍとした洗浄条件で３０秒洗浄する以外は、前述の実施例１，２の洗浄条件と同じとした洗浄条件で試料表面を洗浄し、洗浄後の試料をスピン乾燥させた時に、試料表面に残った１００ｎｍ以上のパーティクル（ディフェクト）の数を計測した時の結果を、試料表面のパーティクル（ディフェクト）の分布と共に、比較例１，２として示している。
【００６０】
図８から、実施例１，２においては、比較例１，２と比較して、洗浄後に試料表面に残る１００ｎｍ以上のパーティクル（ディフェクト）の数を大幅に低減でき、しかもパーティクル（ディフェクト）の分布をより均一にして、洗浄能力が高められることが判る。
【００６１】
これまで本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。
【符号の説明】
【００６２】
１０ スピンドル
１２ 上部得オールホルダ
１４ 下部ロールホルダ
１６ 上部ロール洗浄部材（ロールスポンジ）
１８ 下部ロール洗浄部材（ロールスポンジ）
２０ 上部洗浄液供給ノズル
２２ 下部洗浄液供給ノズル
３０ 洗浄エリア
【技術分野】
【０００１】
本発明は、洗浄液の存在下で、半導体ウエハ等の基板の表面に円柱状で長尺状に延びるロール洗浄部材を接触させながら、基板及びロール洗浄部材を共に回転させて基板の表面をスクラブ洗浄する基板洗浄方法に関する。本発明の基板洗浄方法は、例えば半導体ウエハ表面を洗浄したり、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）装置、ＰＤＰ（プラズマディスプレイ）装置及びＣＭＯＳイメージセンサ等を製造する時に基板表面を洗浄したりする時に適用される。
【背景技術】
【０００２】
例えば、基板表面の絶縁膜内に形成した配線溝を金属で埋めて配線を形成す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化学機械的研磨（ＣＭＰ）で基板表面の余分な金属を研磨除去するようにしており、ＣＭＰ後の基板表面には、ＣＭＰに使用されたスラリの残渣（スラリ残渣）や金属研磨屑などが存在する。このため、ＣＭＰ後の基板表面に残る残渣物を洗浄除去する必要がある。
【０００３】
ＣＭＰ後の基板表面を洗浄する洗浄方法として、洗浄液の存在下で、半導体ウエハ等の基板の表面に円柱状の長尺状に延びるロール洗浄部材（ロールスポンジまたはロールブラシ）を接触させながら、基板及びロール洗浄部材を共に回転させて基板の表面を洗浄するスクラブ洗浄が知られている（特許文献１参照）。この種のスクラブ洗浄において、ロール洗浄部材は、一般に、基板の直径よりもやや長い長さを有しており、接触洗浄面となる洗浄エリア内に基板の回転軸と直交する位置に配置される。そして、基板表面を、その直径方向の全長に亘ってロール洗浄部材に接触させながら、回転軸を中心に基板を回転させてロール洗浄部材に擦り付けることで洗浄特性を得るようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−３０８３７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図１に示すように、直径ＤＷの基板Ｗの表面に、直径ＤＲのロール洗浄部材Ｒを基板Ｗの直径ＤＷの全長に亘って接触させつつ、洗浄液の存在下で、回転軸ＯＷを中心に基板Ｗを回転速度ＮＷ（角速度ωＷ）で、回転軸ＯＲを中心にロール洗浄部材Ｒを回転速度ＮＲ（角速度ωＲ）で共に回転させつつ、基板Ｗの表面を洗浄する場合を考える。この場合、基板Ｗの表面のロール洗浄部材Ｒとの直線状に延びる洗浄エリア（接触エリア）Ｃに沿った位置で基板Ｗのスクラブ洗浄が行われる。
【０００６】
ここで、洗浄エリアＣに沿った基板Ｗの表面の回転軸ＯＷを中心としたら直径Ｄ０に位置する点の回転速度ＶＷは、回転軸ＯＷからの半径（Ｄ０／２）に比例して
ＶＷ＝（Ｄ０／２）・ωＷ＝（Ｄ０／２）・２πＮＷ
となる。
【０００７】
ロール洗浄部材Ｒの外周面の回転速度ＶＲは、回転軸ＯＷから半径（Ｄ０／２）に拘わらず、洗浄エリアＣに長さ方向に沿って一定の
ＶＲ＝（ＤＲ／２）・ωＲ＝（ＤＲ／２）・２πＮＲ
となる。
【０００８】
このため、Ｄ０＝ＤＲ（ＮＲ／ＮＷ）の時、基板Ｗの回転速度ＶＷとロール洗浄部材Ｒの回転速度ＶＲが等しく（ＶＷ＝ＶＲ）なり、基板Ｗの回転速度ＶＷの向きとロール洗浄部材Ｒの回転速度ＶＲの向きが同じ点で両者の相対速度がゼロとなる。
【０００９】
例えば、直径３００ｍｍの基板（ウエハ）Ｗを回転速度１５０ｒｐｍで回転させながら、直径６０ｍｍのロール洗浄部材Ｒを回転速度２００ｒｐｍで回転させて基板Ｗの表面のスクラブ洗浄を行う（洗浄条件Ａ）と、洗浄エリア上の基板Ｗの回転速度ＶＷとロール洗浄部材Ｒの回転速度ＶＲの相対速度がゼロとなる点を通る基板Ｗの表面の回転軸ＯＷを中心とした円の直径Ｄ０は、８０ｍｍとなる（Ｄ０＝８０ｍｍ）。同じ条件で、直径３００ｍｍの基板（ウエハ）Ｗを回転速度５５ｒｐｍに落とす（洗浄条件Ｂ）と、洗浄エリア上の基板Ｗの回転速度ＶＷとロール洗浄部材Ｒの回転速度ＶＲの相対速度がゼロとなる点を通る基板Ｗの表面の回転軸ＯＷを中心とした円の直径Ｄ０は、２１８ｍｍとなる（Ｄ０＝２１８ｍｍ）。
【００１０】
ここで、前述の洗浄条件Ａで基板の表面を洗浄すると、図２（ａ）に示すように、基板の表面の直径８０ｍｍ（Ｄ０＝８０ｍｍ）に沿った領域にパーティクル（ディフェクト）が残って該領域の洗浄能力が低くなり、また、前述の洗浄条件Ｂで基板Ｗの表面を洗浄すると、図２（ｂ）に示すように、基板の表面の直径２１８ｍｍ（Ｄ０＝２１８ｍｍ）に沿った領域にパーティクル（ディフェクト）が残って該領域の洗浄能力が低くなる。
【００１１】
これは、洗浄エリアＣ上の基板Ｗの回転速度ＶＷとロール洗浄部材Ｒの回転速度ＶＲの相対速度がゼロとなる点及びその周辺に位置するロール洗浄部材Ｒの一部に汚染された汚染領域Ｐ０が生じて洗浄性能が低下し、更にロール洗浄部材Ｒを基板Ｗから引き離す時に、ロール洗浄部材Ｒの汚染領域Ｐ０から基板Ｗに逆汚染が起こり易くなるためであると考えられる。
【００１２】
例えば、回転速度５〜２００ｒｐｍで回転中の直径３００ｍｍまたは４５０ｍｍの基板（ウエハ）の表面を、直径が３０〜８０ｍｍ程度のロール洗浄部材を、１０〜２００ｒｐｍ程度の回転速度で回転させながらスクラブ洗浄する時、基板の表面の洗浄エリア上に基板の回転速度とロール洗浄部材の回転速度の相対速度がゼロとなる点（領域）が存在する場合が多い。
【００１３】
つまり、基板の表面の洗浄エリアに基板の回転速度とロール洗浄部材の回転速度の相対速度がゼロとなる点（領域）が存在しないようにするためには、例えば、直径３００ｍｍの基板を、直径６０ｍｍのロール洗浄部材でスクラブ洗浄する場合、（１）ロール洗浄部材の回転速度ＮＲを基板の回転速度ＮＷの５倍以上にするか、または（２）ロール洗浄部材を正常回転速度範囲（例えば、回転速度１５０ｒｐｍ）で回転させる場合、基板の回転速度を３０ｒｐｍ以下までに落とす必要がある。
【００１４】
このように、ロール洗浄部材の回転速度ＮＲを基板の回転速度ＮＷの５倍以上とした条件でロール洗浄部材を長時間に亘って連続して使用すると、ロール洗浄部材に発熱による破損が生じるリスクが高くなる。一方、基板の回転速度を３０ｒｐｍ以下まで落とすと、基板の表面に供給された洗浄液が基板の表面に沿って流れにくくなり、パーティクル等が基板の表面に再付着しやすくなって、洗浄性能が低下する恐れがある。
【００１５】
本発明は、上記事情に鑑みて為されたもので、基板の表面の洗浄エリアに基板の回転速度とロール洗浄部材の回転速度の相対速度がゼロとなる点（領域）が存在しても、基板の表面をその全域に亘ってより均一に洗浄できるようにした基板洗浄方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
請求項１に記載の発明は、基板の直径方向に沿って延びるロール洗浄部材を基板の表面に接触させつつ、前記ロール洗浄部材と基板を共に回転させて基板の表面をスクラブ洗浄する基板洗浄方法において、前記ロール洗浄部材及び基板の少なくとも一方の回転速度または基板の回転方向をスクラブ洗浄処理中に変更することを特徴とする基板洗浄方法である。
【００１７】
このように、ロール洗浄部材及び基板の少なくとも一方の回転速度または基板の回転方向をスクラブ洗浄処理中に変更することにより、基板表面の基板の直径方向に延びる洗浄エリア上の基板の回転速度とロール洗浄部材の回転速度の相対速度がゼロとなる点（領域）の位置を変化させ、これによって、ロール洗浄部材の同じ箇所に汚染が集中するのを軽減し、ロール洗浄部材から基板への逆汚染を低減して、基板の表面をその全域に亘ってより均一に洗浄することができる。
【００１８】
請求項２に記載の発明は、前記ロール洗浄部材及び基板の少なくとも一方の回転速度または基板の回転方向を、１枚の基板に対するスクラブ洗浄処理の終了直前に変更することを特徴とする請求項１記載の基板洗浄方法である。
【００１９】
１枚の基板に対するスクラブ洗浄処理の終了直前とは、例えば１枚の基板の表面をスクラブ洗浄するのに要する全処理時間の約９割を終了した時点である。このように、ロール洗浄部材及び基板の少なくとも一方の回転速度または基板の回転方向を、１枚の基板に対するスクラブ洗浄処理の終了直前に変更することで、最適な研磨条件で基板の表面をスクラブ洗浄する時間をより長くしつつ、ロール洗浄部材の一部の領域に汚染が集中することによる基板への汚染転写を低減することができる。一般に、ロール洗浄部材を基板表面から引き上げる瞬間、ロール洗浄部材と基板表面との接触が不完全なため洗浄能力が落ち、ロール洗浄部材から基板表面への汚染転写が一番発生しやすい状態にある。
【００２０】
請求項３に記載の発明は、前記ロール洗浄部材及び基板の少なくとも一方の回転速度を、段階的または連続的に変更することを特徴とする請求項１または２記載の基板洗浄方法である。
【００２１】
このように、ロール洗浄部材及び基板の少なくとも一方の回転速度を段階的に変更することで、洗浄条件の設定を簡易として、ロール洗浄部材及び基板の回転速度の制御を容易に行うことができる。一方、ロール洗浄部材及び基板の少なくとも一方の回転速度を連続的に変更することで、ロール洗浄部材の汚染が集中する領域をより均一に分散させることができる。
【００２２】
請求項４に記載の発明は、前記ロール洗浄部材及び基板の双方の回転速度をスクラブ洗浄処理中に同時に変更することを特徴とする請求項１記載の基板洗浄方法である。
これにより、洗浄条件等に合わせて、ロール洗浄部材及び基板の回転速度の最適な組合せを選択して、最適な洗浄性能を維持することができる。
【００２３】
請求項５に記載の発明は、基板の直径方向に沿って延びるロール洗浄部材を基板の表面に接触させつつ、前記ロール洗浄部材と基板を共に回転させて基板の表面をスクラブ洗浄する基板洗浄方法において、基板を順方向に回転させて１枚の基板の表面をスクラブ洗浄する順方向洗浄工程と、前記順方向洗浄工程と同じ回転速度で基板を逆方向に回転させて１枚の基板の表面をスクラブ洗浄する逆方向洗浄工程を任意の枚数の基板毎に繰返すことを特徴とする基板洗浄方法である。
【００２４】
基板の回転速度が同じ場合、洗浄性能は、基板の回転方向に支配されないので、基板の回転速度が同じ順方向洗浄工程と逆方向洗浄工程を任意の枚数の基板毎に繰返すことで、全ての基板に対する洗浄性能を一定に維持しながら、ロール洗浄部材の一部に汚染が集中するのを軽減することができる。
【００２５】
請求項６に記載の発明は、前記任意の枚数の基板は、一枚の基板、１ロットで連続的に処理される枚数の基板、または予め定められた所定の枚数の基板であることを特徴とする請求項５記載の基板洗浄方法である。
【００２６】
一枚の基板をスクラブ洗浄する毎に、順方向洗浄工程と逆方向洗浄工程を繰返すことで、全ての基板に対する均一な洗浄性能を維持でき、連続的に処理される１ロットの基板をスクラブ洗浄する毎に、順方向洗浄工程と逆方向洗浄工程を繰返すことで、制御ソフトを簡略化することができる。また、予め定められた所定の枚数の基板をスクラブ洗浄する毎に、順方向洗浄工程と逆方向洗浄工程を繰返すことで、ロール洗浄部材の汚染状況に応じて、順方向洗浄工程と逆方向洗浄工程を繰返す頻度を決めて、フレクシビリティを高めることができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の基板洗浄方法によれば、基板表面の基板の直径方向に延びる洗浄エリア上の基板の回転速度とロール洗浄部材の回転速度の相対速度がゼロとなる点（領域）の位置をスクラブ洗浄中に変化させ、これによって、ロール洗浄部材の同じ箇所に汚染が集中するのを軽減し、ロール洗浄部材から基板への逆汚染を低減して、基板の表面をその全域に亘ってより均一に洗浄することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】スクラブ洗浄装置における基板とロール洗浄部材の関係を示す平面図である。
【図２】異なる洗浄条件で基板表面をスクラブ洗浄した時に基板表面に残るパーティクル（ディフェクト）の分布状態を示す図である。
【図３】本発明の基板洗浄方法に使用されるスクラブ洗浄装置の一例を示す概要図である。
【図４】洗浄条件１における基板とロール洗浄部材との関係を示す平面図である。
【図５】洗浄条件２における基板とロール洗浄部材との関係を示す平面図である。
【図６】洗浄条件３における基板とロール洗浄部材との関係を示す平面図である。
【図７】洗浄条件４における基板とロール洗浄部材との関係を示す平面図である。
【図８】実施例１，２及び比較例１，２における、乾燥後に試料表面に残るパーティクル（ディフェクト）の数を計測した時の結果を、試料表面のパーティクル（ディフェクト）の分布と共に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
図３は、本発明の基板洗浄方法に使用されるスクラブ洗浄装置の一例を示す概要図である。図３に示すように、このスクラブ洗浄装置は、表面を上にして半導体ウエハ等の基板Ｗの周縁部を支持し基板Ｗを水平回転させる、水平方向に移動自在な複数本（図では４本）のスピンドル１０と、スピンドル１０で支持して回転させる基板Ｗの上方に昇降自在に配置される上部ロールホルダ１２と、スピンドル１０で支持して回転させる基板Ｗの下方に昇降自在に配置される下部ロールホルダ１４を備えている。
【００３０】
上部ロールホルダ１２には、円柱状で長尺状に延びる、例えばＰＶＡからなる上部ロール洗浄部材（ロールスポンジ）１６が回転自在に支承されている。下部ロールホルダ１４には、円柱状で長尺状に延びる、例えばＰＶＡからなる下部ロール洗浄部材（ロールスポンジ）１８が回転自在に支承されている。なお、上記の例では、ロール洗浄部材１６，１８として、例えばＰＶＡからなるロールスポンジを使用しているが、ロールスポンジの代わりに、表面にブラシを有するロールブラシを使用してもよい。
【００３１】
上部ロールホルダ１２は、上部ロールホルダ１２を昇降させ、上部ロールホルダ１２で回転自在に支承した上部ロール洗浄部材１６を矢印Ｆ１に示すように回転させる、図示しない駆動機構に連結されている。下部ロールホルダ１４は、下部ロールホルダ１４を昇降させ、下部ロールホルダ１４で回転自在に支承した下部ロール洗浄部材１８を矢印Ｆ２に示すように回転させる、図示しない駆動機構に連結されている。
【００３２】
スピンドル１０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（上面）に洗浄液を供給する上部洗浄液供給ノズル２０が配置され、スピンドル１０で支持して回転させる基板Ｗの下方に位置して、基板Ｗの裏面（下面）に洗浄液を供給する下部洗浄液供給ノズル２２が配置されている。
【００３３】
上記構成のスクラブ洗浄装置において、スピンドル１０の上部に設けたコマ２４の外周側面に形成した嵌合溝２４ａ内に基板Ｗの周縁部を位置させて内方に押し付けてコマ２４を回転（自転）させることにより、回転軸ＯＷを中心に基板Ｗを矢印Ｅ（またはその逆）で示すように水平に回転させる。この例では、４個のうち２個のコマ２４が基板Ｗに回転力を与え、他の２個のコマ２４は、基板Ｗ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２４を駆動機構に連結して、基板Ｗに回転力を付与するようにしてもよい。
【００３４】
このように基板Ｗを水平に回転させた状態で、上部洗浄液供給ノズル２０から基板Ｗの表面（上面）に洗浄液（薬液）を供給しつつ、上部ロール洗浄部材１６を回転させながら下降させて回転中の基板Ｗの表面に接触させ、これによって、洗浄液の存在下で、基板Ｗの表面を上部ロール洗浄部材１６でスクラブ洗浄する。上部ロール洗浄部材１６の長さは、基板Ｗの直径より僅かに長く設定されている。そして、上部ロール洗浄部材１６は、その中心軸（回転軸）ＯＲが、基板Ｗの回転軸ＯＷとほぼ直交する位置に位置して、基板Ｗの直径の全長に亘って延びるように配置され、これによって、基板Ｗの全表面が同時に洗浄される。
【００３５】
同時に、下部洗浄液供給ノズル２２から基板Ｗの裏面（下面）に洗浄液を供給しつつ、下部ロール洗浄部材１８を回転させながら上昇させて回転中の基板Ｗの裏面に接触させ、これによって、洗浄液の存在下で、基板Ｗの裏面を下部ロール洗浄部材１８でスクラブ洗浄する。下部ロール洗浄部材１８の長さは、基板Ｗの直径より僅かに長く設定されていて、前述の基板Ｗの表面とほぼ同様に、基板Ｗの全裏面が同時に洗浄される。
【００３６】
上記のようにして、基板Ｗの表面を上部ロール洗浄部材（以下、単にロール洗浄部材という）１６で洗浄する時、図４に示すように、基板Ｗとロール洗浄部材１６は、ロール洗浄部材１６の軸方向に沿って基板Ｗの直径方向の全長に亘って直線状に延びる、長さＬの洗浄エリア３０で互いに接触し、この洗浄エリア３０に沿った位置で基板Ｗの表面がスクラブ洗浄される。
【００３７】
ここに、図４に示すように、基板Ｗの直径をＤＷ、ロール洗浄部材１６の直径をＤＲとし、基板Ｗを回転速度ＮＷ１（角速度ωＷ１）で、ロール洗浄部材１６を回転速度ＮＲ１（角速度ωＲ１）でそれぞれ回転させて、基板Ｗの表面をロール洗浄部材１６でスクラブ洗浄する時の洗浄条件を洗浄条件１とする。なお、ロール洗浄部材１６の直径をＤＲと洗浄エリア３０の長さＬはほぼ等しい。
【００３８】
この洗浄条件１で基板Ｗの表面をスクラブ洗浄する時、基板Ｗの回転速度とロール洗浄部材１６の回転速度が等しく、基板Ｗの回転速度の向きとロール洗浄部材１６の回転速度の向きが同じで、両者の相対速度がゼロとなる点が洗浄エリア３０上に生じ、基板Ｗの回転軸ＯＷを中心として、この相対速度がゼロとなる点を通る円の直径をＤ１とする。すると、洗浄エリア３０上の相対速度がゼロとなる点及びその周辺に対応する位置に位置するロール洗浄部材１６の一部に汚染された汚染領域Ｐ１が生じる。
【００３９】
図５に示すように、基板Ｗを洗浄条件１の回転速度ＮＷ１（角速度ωＷ１）より大きな回転速度ＮＷ２（＞ＮＷ１）（角速度ωＷ２（＞ωＷ１））で回転させ、及び／またはロール洗浄部材１６を洗浄条件１の回転速度ＮＲ１（角速度ωＲ１）より小さな回転速度ＮＲ２（＜ＮＲ１）（角速度ωＲ２（＜ωＲ１））で回転させ、他の条件を洗浄条件１と同じにした洗浄条件を洗浄条件２とする。
【００４０】
この洗浄条件２で基板Ｗの表面をスクラブ洗浄する時、基板Ｗの回転速度とロール洗浄部材１６の回転速度が等しく、基板Ｗの回転速度の向きとロール洗浄部材１６の回転速度の向きが同じで、両者の相対速度がゼロとなる点が洗浄エリア３０上に生じ、基板Ｗの回転軸ＯＷを中心として、この相対速度がゼロとなる点を通る円の直径をＤ２とすると、この直径Ｄ２は、前述の洗浄条件１における相対速度がゼロとなる点を通る円の直径Ｄ１より小さくなる（Ｄ２＜Ｄ１）。そして、洗浄エリア３０上の相対速度がゼロとなる点及びその周辺に対応する位置に位置してロール洗浄部材１６の一部に生じる汚染された汚染領域Ｐ２は、洗浄条件１における汚染領域Ｐ１より内側（基板Ｗの回転軸ＯＷ寄り）に位置する。
【００４１】
図６に示すように、基板Ｗを洗浄条件１の回転速度ＮＷ１（角速度ωＷ１）より小さな回転速度ＮＷ３（＜ＮＷ１）（角速度ωＷ３（＜ωＷ１））で回転させ、及び／またはロール洗浄部材１６を洗浄条件１の回転速度ＮＲ１（角速度ωＲ１）より大きな回転速度ＮＲ３（＞ＮＲ１）（角速度ωＲ３（＞ωＲ１））で回転させ、他の条件を洗浄条件１と同じにした洗浄条件を洗浄条件３とする。
【００４２】
この洗浄条件３で基板Ｗの表面をスクラブ洗浄する時、基板Ｗの回転速度とロール洗浄部材１６の回転速度が等しく、基板Ｗの回転速度の向きとロール洗浄部材１６の回転速度の向きが同じで、両者の相対速度がゼロとなる点が洗浄エリア３０上に生じ、基板Ｗの回転軸ＯＷを中心として、この相対速度がゼロとなる点を通る円の直径をＤ３とすると、この直径Ｄ３は、前述の洗浄条件１における相対速度がゼロとなる点を通る円の直径Ｄ１より大きくなる（Ｄ３＞Ｄ１）。そして、洗浄エリア３０上の相対速度がゼロとなる点及びその周辺に対応する位置に位置してロール洗浄部材１６の一部に生じる汚染された汚染領域Ｐ３は、洗浄条件１における汚染領域Ｐ１より外側（基板Ｗの外周部寄り）に位置する。
【００４３】
図７に示すように、基板Ｗを洗浄条件１の回転速度ＮＷ１（角速度ωＷ１）と同じ回転速度ＮＷ４（＝ＮＷ１）（角速度ωＷ４（＝ωＷ１））で、回転方向を逆にして回転させ、他の条件を洗浄条件１と同じにした洗浄条件を洗浄条件４とする。
【００４４】
この洗浄条件４で基板Ｗの表面をスクラブ洗浄する時、基板Ｗの回転速度とロール洗浄部材１６の回転速度が等しく、基板Ｗの回転速度の向きとロール洗浄部材１６の回転速度の向きが同じで、両者の相対速度がゼロとなる点が洗浄エリア３０上に生じ、基板Ｗの回転軸ＯＷを中心として、この相対速度がゼロとなる点を通る円の直径をＤ４とすると、この直径Ｄ４は、前述の洗浄条件１における相対速度がゼロとなる点を通る円の直径Ｄ１と等しくなる（Ｄ４＝Ｄ１）。そして、洗浄エリア３０上の相対速度がゼロとなる点及びその周辺に対応する位置に位置してロール洗浄部材１６の一部に生じる汚染された汚染領域Ｐ４は、基板Ｗの回転軸ＯＷを中心として、洗浄条件１における汚染領域Ｐ１と点対称位置に位置する。
【００４５】
上記を踏まえて、図３に示すスクラブ洗浄装置を使用した本発明の第１の基板洗浄例を説明する。
【００４６】
先ず、スピンドル１０で支持した基板Ｗとロール洗浄部材１６を共に回転させながら、洗浄液の存在下で、洗浄条件１（基板回転速度：ＮＷ１，ロール洗浄部材回転速度：ＮＲ１）で基板Ｗの表面をスクラブ洗浄する。そして、このスクラブ洗浄中に、ロール洗浄部材１６及び基板Ｗの少なくとも一方の回転速度を変更し、これによって、洗浄条件を、洗浄条件１から洗浄条件２（基板回転速度：ＮＷ２，ロール洗浄部材回転速度：ＮＲ２）または洗浄条件３（基板回転速度：ＮＷ３，ロール洗浄部材回転速度：ＮＲ３）に変更するか、または基板Ｗの回転速度を変えることなく回転方向を逆転し、これによって、洗浄条件を、洗浄条件１から洗浄条件４に変更する。
【００４７】
洗浄条件を、洗浄条件１から洗浄条件２に変更すると、図４及び図５に示すように、洗浄条件１で洗浄するときにロール洗浄部材１６の一部に生じる汚染領域Ｐ１の内側（基板Ｗの回転軸ＯＷ寄り）に汚染領域Ｐ２が生じる。洗浄条件を、洗浄条件１から洗浄条件３に変更すると、図４及び図６に示すように、洗浄条件１で洗浄するときにロール洗浄部材１６の一部に生じる汚染領域Ｐ１の外側（基板Ｗの外周部寄り）に汚染領域Ｐ３が生じる。これによって、ロール洗浄部材１６の同じ箇所に汚染が集中するのを軽減し、ロール洗浄部材１６から基板Ｗへの逆汚染を低減して、基板Ｗの表面をその全域に亘ってより均一に洗浄することができる。
【００４８】
同様に、洗浄条件を、洗浄条件１から洗浄条件４に変更すると、図４及び図７に示すように、基板Ｗの回転軸ＯＷを中心として、洗浄条件１で洗浄するときにロール洗浄部材１６の一部に生じる汚染領域Ｐ１と点対称位置に汚染領域Ｐ４が生じ、これによっても、ロール洗浄部材１６の同じ箇所に汚染が集中するのを軽減することができる。この洗浄条件１と洗浄条件４は、基板Ｗの回転方向のみが異なり、他の条件は全て同じである。このように、基板Ｗの回転方向のみが異なる場合、洗浄能力は同じとなる。このため、洗浄条件１から洗浄条件４に変更することによって洗浄能力が低下することを防止できる。
【００４９】
ロール洗浄部材１６及び基板Ｗの少なくとも一方の回転速度または基板Ｗの回転方向の変更は、１枚の基板Ｗに対するスクラブ洗浄中における任意の時に行っても良いが、１枚の基板に対するスクラブ洗浄処理の終了直前に行うことが好ましい。１枚の基板に対するスクラブ洗浄処理の終了直前は、例えば１枚の基板の表面をスクラブ洗浄するのに要する全処理時間の約９割を終了した時点で、例えば１枚の基板の表面をスクラブ洗浄するのに３０秒を要する場合、約２７秒経過した時である。
【００５０】
このように、ロール洗浄部材１６及び基板Ｗの少なくとも一方の回転速度または基板Ｗの回転方向を、１枚の基板Ｗに対するスクラブ洗浄処理の終了直前に変更することで、最適な研磨条件で基板Ｗの表面をスクラブ洗浄する時間をより長くしつつ、ロール洗浄部材１６の一部の領域に汚染が集中するのを低減することができる。
【００５１】
ロール洗浄部材１６及び基板Ｗの少なくとも一方の回転速度を変更する場合、この回転速度の変更を段階的に行っても、連続的に行っても良い。ロール洗浄部材１６及び基板Ｗの少なくとも一方の回転速度を段階的に変更することで、洗浄条件の設定を簡易として、ロール洗浄部材１６及び基板Ｗの回転速度の制御を容易に行うことができる。一方、ロール洗浄部材１６及び基板Ｗの少なくとも一方の回転速度を連続的に変更することで、ロール洗浄部材１６の汚染が集中する領域をより均一に分散させることができる。
【００５２】
ロール洗浄部材１６及び基板Ｗの双方の回転速度をスクラブ洗浄処理中に同時に変更するようにしてもよい。これにより、洗浄条件等に合わせて、ロール洗浄部材１６及び基板Ｗの回転速度の最適な組合せを選択して、最適な洗浄性能を維持することができる。
【００５３】
次に、図３に示すスクラブ洗浄装置を使用した本発明の第２の基板洗浄例を説明する。この例にあっては、前述の洗浄条件１と洗浄条件４を使用し、洗浄条件１で１枚の基板の表面を洗浄する工程を順方向洗浄工程、洗浄条件４で１枚の基板の表面を洗浄する工程を逆方向洗浄工程とする。この例にあっては、順方向洗浄工程（洗浄条件１）と逆方向洗浄工程（洗浄条件４）を任意の枚数の基板毎に、例えば１枚の基板毎に繰返す。
【００５４】
つまり、スクラブ洗浄装置内に搬入された基板に対して、順方向洗浄工程（洗浄条件１）を行って、基板の表面をスクラブ洗浄し、スクラブ洗浄後の基板をスクラブ洗浄装置から搬出させた後、次にスクラブ洗浄装置内に搬入された基板に対して、逆方向洗浄工程（洗浄条件１）を行って、基板の表面をスクラブ洗浄する。このように、順方向洗浄工程（洗浄条件１）と逆方向洗浄工程（洗浄条件４）をスクラブ洗浄装置内に搬入された基板毎に交互に繰返す。
【００５５】
前述のように、洗浄条件１と洗浄条件４は、基板Ｗの回転方向のみが異なり、他の条件は全て同じであるため、洗浄能力は同じとなる。このため、順方向洗浄工程（洗浄条件１）と逆方向洗浄工程（洗浄条件４）を、例えば１枚の基板毎に交互に繰返すことで、全ての基板に対する洗浄性能を一定に維持しながら、ロール洗浄部材１６の一部に汚染が集中するのを軽減することができる。
【００５６】
なお、１ロットで連続的に処理される枚数の基板毎に順方向洗浄工程（洗浄条件１）と逆方向洗浄工程（洗浄条件４）を繰返すようにしてもよい。このように、連続的に処理される１ロットの基板をスクラブ洗浄する毎に、順方向洗浄工程と逆方向洗浄工程を繰返すことで、制御ソフトを簡略化することができる。
【００５７】
また、予め定められた所定の枚数の基板毎に順方向洗浄工程（洗浄条件１）と逆方向洗浄工程（洗浄条件４）を繰返すようにしてもよい。このように、予め定められた所定の枚数の基板をスクラブ洗浄する毎に、順方向洗浄工程と逆方向洗浄工程を繰返すことで、ロール洗浄部材１６の汚染状況に応じて、順方向洗浄工程と逆方向洗浄工程を繰返す頻度を決めて、フレクシビリティを高めることができる。
【００５８】
（実施例）
直径３００ｍｍで、膜厚１０００ｎｍのＴＥＯＳブランケットウェハ（基板）の表面を６０秒研磨した試料を用意した。そして、この試料表面を、直径６０ｍｍのロール洗浄部材１６を有する図３に示すスクラブ洗浄装置を使用し、試料の回転速度を１５０ｒｐｍ、ロール洗浄部材１６の回転速度を２００ｒｐｍとした洗浄条件で２８秒洗浄した後、ロール洗浄部材１６の回転速度のみを２００ｒｐｍから５０ｒｐｍに変更して更に２秒洗浄し、洗浄後の試料をスピン乾燥させた。この時に、試料表面に残った１００ｎｍ以上のパーティクル（ディフェクト）の数を計測した時の結果を、試料表面のパーティクル（ディフェクト）の分布と共に、図８に実施例１，２として示す。試料とロール洗浄部材１６との接触圧力は４Ｎに設定した。
【００５９】
図８には、試料の回転速度を１５０ｒｐｍ、ロール洗浄部材１６の回転速度を２００ｒｐｍとした洗浄条件で３０秒洗浄する以外は、前述の実施例１，２の洗浄条件と同じとした洗浄条件で試料表面を洗浄し、洗浄後の試料をスピン乾燥させた時に、試料表面に残った１００ｎｍ以上のパーティクル（ディフェクト）の数を計測した時の結果を、試料表面のパーティクル（ディフェクト）の分布と共に、比較例１，２として示している。
【００６０】
図８から、実施例１，２においては、比較例１，２と比較して、洗浄後に試料表面に残る１００ｎｍ以上のパーティクル（ディフェクト）の数を大幅に低減でき、しかもパーティクル（ディフェクト）の分布をより均一にして、洗浄能力が高められることが判る。
【００６１】
これまで本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。
【符号の説明】
【００６２】
１０ スピンドル
１２ 上部得オールホルダ
１４ 下部ロールホルダ
１６ 上部ロール洗浄部材（ロールスポンジ）
１８ 下部ロール洗浄部材（ロールスポンジ）
２０ 上部洗浄液供給ノズル
２２ 下部洗浄液供給ノズル
３０ 洗浄エリア
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の直径方向に沿って延びるロール洗浄部材を基板の表面に接触させつつ、前記ロール洗浄部材と基板を共に回転させて基板の表面をスクラブ洗浄する基板洗浄方法において、
前記ロール洗浄部材及び基板の少なくとも一方の回転速度または基板の回転方向をスクラブ洗浄処理中に変更することを特徴とする基板洗浄方法。
【請求項２】
前記ロール洗浄部材及び基板の少なくとも一方の回転速度または基板の回転方向を、１枚の基板に対するスクラブ洗浄処理の終了直前に変更することを特徴とする請求項１記載の基板洗浄方法。
【請求項３】
前記ロール洗浄部材及び基板の少なくとも一方の回転速度を、段階的または連続的に変更することを特徴とする請求項１または２記載の基板洗浄方法。
【請求項４】
前記ロール洗浄部材及び基板の双方の回転速度をスクラブ洗浄処理中に同時に変更することを特徴とする請求項１記載の基板洗浄方法。
【請求項５】
基板の直径方向に沿って延びるロール洗浄部材を基板の表面に接触させつつ、前記ロール洗浄部材と基板を共に回転させて基板の表面をスクラブ洗浄する基板洗浄方法において、
基板を順方向に回転させて１枚の基板の表面をスクラブ洗浄する順方向洗浄工程と、前記順方向洗浄工程と同じ回転速度で基板を逆方向に回転させて１枚の基板の表面をスクラブ洗浄する逆方向洗浄工程を任意の枚数の基板毎に繰返すことを特徴とする基板洗浄方法。
【請求項６】
前記任意の枚数の基板は、一枚の基板、１ロットで連続的に処理される枚数の基板、または予め定められた所定の枚数の基板であることを特徴とする請求項５記載の基板洗浄方法。
【請求項１】
基板の直径方向に沿って延びるロール洗浄部材を基板の表面に接触させつつ、前記ロール洗浄部材と基板を共に回転させて基板の表面をスクラブ洗浄する基板洗浄方法において、
前記ロール洗浄部材及び基板の少なくとも一方の回転速度または基板の回転方向をスクラブ洗浄処理中に変更することを特徴とする基板洗浄方法。
【請求項２】
前記ロール洗浄部材及び基板の少なくとも一方の回転速度または基板の回転方向を、１枚の基板に対するスクラブ洗浄処理の終了直前に変更することを特徴とする請求項１記載の基板洗浄方法。
【請求項３】
前記ロール洗浄部材及び基板の少なくとも一方の回転速度を、段階的または連続的に変更することを特徴とする請求項１または２記載の基板洗浄方法。
【請求項４】
前記ロール洗浄部材及び基板の双方の回転速度をスクラブ洗浄処理中に同時に変更することを特徴とする請求項１記載の基板洗浄方法。
【請求項５】
基板の直径方向に沿って延びるロール洗浄部材を基板の表面に接触させつつ、前記ロール洗浄部材と基板を共に回転させて基板の表面をスクラブ洗浄する基板洗浄方法において、
基板を順方向に回転させて１枚の基板の表面をスクラブ洗浄する順方向洗浄工程と、前記順方向洗浄工程と同じ回転速度で基板を逆方向に回転させて１枚の基板の表面をスクラブ洗浄する逆方向洗浄工程を任意の枚数の基板毎に繰返すことを特徴とする基板洗浄方法。
【請求項６】
前記任意の枚数の基板は、一枚の基板、１ロットで連続的に処理される枚数の基板、または予め定められた所定の枚数の基板であることを特徴とする請求項５記載の基板洗浄方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−１２６１９（Ｐ２０１３−１２６１９Ａ）
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４５１２４（Ｐ２０１１−１４５１２４）
【出願日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【出願人】（００００００２３９）株式会社荏原製作所 (1,477)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【出願人】（００００００２３９）株式会社荏原製作所 (1,477)
【Ｆターム（参考）】
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