JP2017118146A - スクラバー - Google Patents

Abstract

【課題】基板の表面および／または裏面に付着した異物を高い除去率で効率よく除去することができるスクラバーを提供する。【解決手段】スクラバー５０は、その内部に基板Ｗの第１の面に摺接させて第１の面の表面処理を行うテープ状の複数のスクラブ部材６１と、複数のスクラブ部材６１をそれぞれ繰り出す複数のテープ繰り出しリール６４と、複数のスクラブ部材６１をそれぞれ巻き取る複数のテープ巻き取りリール６５と、複数のテープ巻き取りリール６５がそれぞれ連結された複数のテープ巻き取り軸６７とを備え、スクラバー５０は、スクラバー５０の軸心周りに複数のスクラブ部材６１を回転させながら複数のスクラブ部材６１を基板Ｗの第１の面に摺接させる。【選択図】図８

Description

本発明は、高い清浄度を必要とするウェハなどの基板の表面および／または裏面を処理するスクラバーに関するものである。

近年、メモリー回路、ロジック回路、イメージセンサ（例えばＣＭＯＳセンサー）などのデバイスは、より高集積化されつつある。これらのデバイスを形成する工程においては、微粒子や塵埃などの異物がデバイスに付着することがある。デバイスに付着した異物は、配線間の短絡や回路の不具合を引き起こしてしまう。したがって、デバイスの信頼性を向上させるために、デバイスが形成されたウェハを洗浄して、ウェハ上の異物を除去することが必要とされる。

ウェハの裏面（ベアシリコン面）にも、上述したような微粒子や粉塵などの異物が付着することがある。このような異物がウェハの裏面に付着すると、ウェハが露光装置のステージ基準面から離間したりウェハ表面がステージ基準面に対して傾き、結果として、パターニングのずれや焦点距離のずれが生じることとなる。このような問題を防止するために、ウェハの裏面に付着した異物を除去することが必要とされる。

最近では、光学式露光技術の他に、ナノインプリント技術を使ったパターンニング装置が開発されている。このナノインプリント技術は、パターンニング用の押型をウェハに塗布された樹脂材料に押し付けることで配線パターンを転写する技術である。ナノインプリント技術では、押型とウェハ間、およびウェハとウェハ間での汚れの転写を避けるために、ウェハの表面に存在する異物を除去することが必要となる。

従来では、ウェハを回転させながらペン型のブラシやロールスポンジでウェハをスクラブ洗浄することが行われている。しかしながら、このような洗浄技術では、異物の除去率が悪く、特に１００ｎｍ以上のサイズの異物を除去することが難しかった。

特開平９−９２６３３号公報

本発明は、上述の事情に鑑みなされたもので、ウェハなどの基板の表面および／または裏面に付着した異物を高い除去率で除去することができるスクラバーを提供することを目的とする。

上述の目的を達成するため、本発明の一態様は、基板の表面処理を行うスクラバーであって、前記スクラバーは、その内部に前記基板の第１の面に摺接させて前記第１の面の表面処理を行うテープ状の複数のスクラブ部材と、前記複数のスクラブ部材をそれぞれ繰り出す複数のテープ繰り出しリールと、前記複数のスクラブ部材をそれぞれ巻き取る複数のテープ巻き取りリールと、前記複数のテープ巻き取りリールがそれぞれ連結された複数のテープ巻き取り軸とを備え、前記スクラバーは、該スクラバーの軸心周りに前記複数のスクラブ部材を回転させながら該複数のスクラブ部材を前記基板の第１の面に摺接させることを特徴とする。

本発明の一参考例は、スクラブ部材を基板の第１の面に摺接させて該基板の表面処理を行うスクラバーと、前記第１の面とは反対側の前記基板の第２の面を流体圧により非接触に支持する基板支持面を有する静圧支持機構と、前記スクラバーにより表面処理された前記基板を洗浄する洗浄部と、洗浄された前記基板を乾燥させる乾燥部とを備え、前記スクラバーは、該スクラバーの軸心周りに前記スクラブ部材を回転させながら該スクラブ部材を前記基板の第１の面に摺接させることを特徴とする基板処理装置である。

本発明の一参考例は、基板の第１の面にスクラブ部材を摺接させて該基板の表面処理を行う工程と、前記表面処理がなされた前記基板を洗浄する工程と、洗浄された前記基板を乾燥する工程とを含み、前記表面処理工程中に、前記第１の面とは反対側の前記基板の第２の面を流体圧により非接触に支持することを特徴とする基板処理方法である。

本発明によれば、スクラバーは複数のスクラブ部材を基板に押し付けることができる。基板の上面を構成する材料は、スクラブ部材との摺接により僅かに削り取られ、これにより、基板に付着している異物や基板の表面傷を除去することができる。

本発明の参考例によれば、基板の第２の面（例えば、基板の表面）が静圧支持機構で支持されるので、スクラバーはより強い荷重を基板の第１の面（例えば、基板の裏面）に対して加えることができる。すなわち、スクラバーのスクラブ部材は基板の第１の面に摺接し、該第１の面を僅かに削り取ることができる。したがって、基板に固着している異物を除去することが可能となる。特に、１００ｎｍ以上のサイズの異物の除去率を大きく向上させることができる。さらに、基板の第２の面は静圧支持機構により非接触で支持されるので、第２の面に形成されているデバイスにダメージを与えずに、第１の面の異物を除去することができる。

また、本発明の参考例によれば、基板から異物を除去し、基板を洗浄し、さらには基板を乾燥することができるので、各処理のために基板を移動させる必要がない。このため、同じ処理室内でこれらの処理を連続して行うことができ、屑やミスト（処理液、洗浄液など）の拡散を防止することができる。したがって、基板処理装置をクリーンルーム内に設置することができる。

図１（ａ）乃至図１（ｃ）は、本発明の基板処理装置の概要を示す模式図である。 静圧支持機構を用いて基板の表面処理を行う工程を示す工程フロー図である。 図３（ａ）および図３（ｂ）は、静圧支持機構を備えた基板処理装置のより具体的な例を示す模式図である。 基板処理装置の一実施形態を示す側面図である。 基板回転機構の詳細な構造を示す断面図である。 回転カバーとチャックを上から見た図である。 ウェハが上昇位置にある状態を示す図である。 スクラバーおよび揺動アームの内部構造を示す図である。 スクラバーを下方から見た図である。 スクラバーに備えられたテープカートリッジを示す断面図である。 スクラバーの他の例を示す図である。 スクラバーの退避位置で洗浄テープが巻き取られる様子を示す図である。 テープカートリッジの他の例を示す斜視図である。 図１３に示すテープカートリッジの側面図である。 図１３に示すテープカートリッジの正面図である。 図１３に示すテープカートリッジの平面図である。 図１５に示すＤ−Ｄ線断面図である。 図１５に示すＥ−Ｅ線断面図である。 図１５に示すＦ−Ｆ線断面図である。 図１５に示すＧ−Ｇ線断面図である。 静圧支持機構の断面図である。 支持ステージを上から見た図を示す図である。 二流体ジェットノズルの動作を説明するための平面図である。 乾燥液供給ノズルを備えた基板処理装置の例を示す図である。 乾燥気体供給ノズルを備えた基板処理装置の例を示す図である。 図２６（ａ）は、チャックのクランプを示す平面図であり、図２６（ｂ）はクランプの側面図である。 図２７（ａ）はクランプがウェハを把持した状態を示す平面図であり、図２７（ｂ）はクランプがウェハを解放した状態を示す平面図である。 図２８（ａ）は、図６のＡ−Ａ線断面図であり、図２８（ｂ）は図２８（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。 第２の磁石と第３の磁石の配置を説明するための模式図であり、チャックの軸方向から見た図である。 図３０（ａ）は、リフト機構によりチャックを上昇させたときの図６のＡ−Ａ線断面図であり、図３０（ｂ）は図３０（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。 基板回転機構の他の構成例を示す断面図である。 基板回転機構のさらに他の構成例を示す断面図である。 スクラバーの他の例を示す側面図である。 スクラバーおよびウェハを上から見た図である。 基板処理装置を備えた基板処理システムを示す平面図である。 基板処理システムの他の例を示す平面図である。 上下二段に配列された基板処理装置を示す側面図である。 ウェハの洗浄ラインを説明するための図である。 ウェハの洗浄ラインを説明するための図である。

以下、本発明に係る基板処理装置の実施形態について図面を参照して説明する。図１乃至図３９において、同一または相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。

図１（ａ）乃至図１（ｃ）は、本発明の基板処理装置の概要を示す模式図である。基板Ｗの片面には図示しない処理ヘッドの荷重が加わっており、その反対側の面に対向して静圧支持機構９０が配置されている。液体または気体からなる圧力流体１を導入するための流体供給路９２が支持ステージ９１に設けられている。図１（ａ）に示す例では、流体供給路９２は、圧力流体１を保持するポケット（凹部）９１ｂに連結されている。基板Ｗに印加された荷重は、ポケット９１ｂの中の圧力流体と、ポケット９１ｂから支持ステージ９１の支持面９１ａにオーバーフローした圧力流体によって受けられる。

図１（ｂ）の例では、上記ポケット９１ｂは設けられていない。この例では、流体供給路９２から導入された圧力流体１は支持ステージ９１の支持面９１ａの全体に広がり、基板Ｗに印加された荷重を受ける。図１（ｃ）の例では、支持ステージ９１の支持面９１ａには、多数の通孔９１ｃが形成されており、これらの通孔９１ｃを通じて圧力流体１が流体供給路９２から支持ステージ９１の支持面９１ａの全体に供給される。このような静圧支持機構９０を用いれば、基板Ｗに印加された荷重は圧力流体１を介して静圧支持機構９０によって受けることができる。基板Ｗの下面に製造途中の微細ＬＳＩ構造がある場合であっても、下面には圧力流体しか触れないので、基板保持用の構造物が基板Ｗに直接触れることがない。したがって、ＬＳＩ構造へのダメージのない処理が可能となる。流体供給路９２から導入する圧力流体１は、水、油などの液体のほか、高圧空気などの気体が使用可能である。ＬＳＩ製造工程の場合には、基板汚染防止の観点から超純水や清浄な高圧空気などを用いることが望ましい。

上記静圧支持機構９０を用いて基板の表面処理を行う工程を、図２の工程フローを用いて説明する。まず搬送ロボットにより被処理基板を支持ステージ９１に搬送する。基板の片面に製造途中の微細ＬＳＩ構造がある場合には、その面を搬送ロボットで触れないことが望ましい。例えば、基板の周縁部を搬送ロボットのハンドで掴む、または微細構造のない基板面を真空チャックなどを利用したハンドで保持する。続いて支持ステージ９１上で基板を搬送ロボットのハンドから解放し、被処理面と反対側の面を静圧支持機構９０により支持する。支持ステージ９１に基板を置いてから、支持ステージ９１に圧力流体を導入するまでの間、基板を保持するために補助的な保持機構を設けても差し支えない。例えば、基板の周縁部を把握するチャックなどが好適である。

続いて被処理面から異物や傷などを除去する表面処理を行う。被処理面に処理ヘッドを摺接させ、処理ヘッドを介して荷重を被処理面に印加する。処理ヘッドの基板接触面は、スポンジ、不織布、発泡ポリウレタンなどの軟質材料や、砥粒を含有するこれらの材料、または研磨テープなどから構成することができる。使用される軟質材料は、基板の被処理面を構成する材料よりも軟質であることが望ましい。基板の被処理面を構成する材料としては、シリコン、シリコン化合物、ガリウム、ガリウム化合物、金属、金属化合物、および有機化合物が挙げられる。上記砥粒は、二酸化珪素、炭化珪素、窒化珪素、酸化アルミニウム、ダイヤモンドのいずれか１種またはその混合物である。

処理ヘッドを基板の被処理面に摺接して上記表面処理（除去処理）を行う際に、研磨液や純水などの処理液を被処理面に供給することが望ましい。除去された異物や膜片などの屑や処理時の反応生成物が、処理液によって基板外に排出可能となる。処理液は、基板の被処理面を構成する膜を溶解させる作用をもつ成分、該膜や反応生成物を除去するための砥粒、除去した異物や反応生成物の再付着を防止する成分を含有してもよい。処理液は、中性もしくはアルカリ性であってもよく、または酸性であってもよい。処理ヘッドの大きさや数に特に限定はないが、静圧支持機構９０で基板を確実に支持するためには、処理ヘッドの大きさは、静圧支持機構９０がその流体圧力を保持できる領域と同じ程度であることが望ましい。表面処理中は、基板をその軸心周りに回転させてもよい。

表面処理後には、除去した異物や反応生成物などの屑を確実に基板外に排出するために、基板の洗浄を行う。基板の洗浄は、処理装置内の別のステージで行なってもよいが、屑の拡散を防止するためには、同じ支持ステージ９１で基板を洗浄することが望ましい。支持ステージ９１で基板洗浄を行う場合には、表面処理の場合と同様に静圧支持機構９０を用いて被処理面の反対側の面を流体圧により非接触に支持する。処理ヘッドは用いず、洗浄液を被処理面に供給する。同時に、二流体ジェット洗浄、メガソニック洗浄などの手法を併用すれば、単に洗浄液で基板をリンスするよりも良好な洗浄結果が得られる。洗浄手法としては、ブラシやスポンジ等を基板に擦り付けて洗浄を行う接触式洗浄よりも、上述のような二流体ジェット洗浄等のような非接触式洗浄のほうが望ましい。接触式洗浄の場合は、ブラシやスポンジ等の洗浄具が基板に直接触れるため、洗浄具からの逆汚染が発生するからである。洗浄液として純水を用いても良いが、除去した異物や反応生成物などの屑の再付着を防ぐために界面活性剤を洗浄液に添加したり、洗浄液のｐＨを制御したりすると、洗浄性能がより向上する。

続いて、基板の乾燥を実施する。除去屑やミスト（洗浄液、研磨液など）の拡散を防止するためには、基板を他の処理ステージに移動させずに基板の乾燥を実施することが好ましい。乾燥方法としては、基板を高速回転させて遠心力で洗浄液を基板から除去する、清浄な気体を基板面に供給して洗浄液やその液滴を基板から除去する、低蒸気圧溶媒を基板面に供給して洗浄液と置換させた後に低蒸気圧溶媒を蒸発させる、といった方法が挙げられる。最後に、乾燥処理が完了した基板を搬送ロボットによって基板処理装置から搬出する。搬送ロボットのハンドの構造は、上述のとおりである。

（１）実施例１
静圧支持機構９０を備えた基板処理装置のより具体的な例について図３（ａ）および図３（ｂ）を用いて説明する。図３（ａ）は静圧支持機構９０を基板Ｗの下方に配置した基板処理装置の概念図である。静圧支持機構９０には圧力流体１の流体供給路９２が設けられ、圧力流体１が供給配管（図示せず）を経由して流体供給路９２に供給されている。基板処理の際には、静圧支持機構９０の支持ステージ９１が基板Ｗに向かって上昇し、基板処理が終了すれば支持ステージ９１は下降する。あるいは、基板Ｗの昇降機構を設けても良い。図３（ａ）に示す静圧支持機構９０は、図１（ａ）に示す構造を有しているが、図１（ｂ）または図１（ｃ）に示す構造、あるいは別の構造であっても差し支えない。

静圧支持機構９０と反対側の基板面に対向して、処理ヘッド５０が設けられている。処理ヘッド５０は、基板Ｗの表面処理をするためのスポンジ、不織布、発泡ポリウレタンなどの軟質材料または研磨テープなどからなるスクラブ部材６１と、スクラブ部材６１を保持するホルダー５９を備えている。ホルダー５９はなくても構わない。処理ヘッド５０は支持体（図示せず）によって支持されており、自転、公転、揺動、上下動などの動作ができるようになっている。さらに処理ヘッド５０は支持体を介して印加される荷重によって、スクラブ部材６１を基板Ｗに当接させることができる。スクラブ部材６１を用いた表面処理は、基板Ｗの表面を僅かに削り取ることにより、基板Ｗの表面から異物を除去し、および／または基板Ｗの表面を構成する材料の少なくとも一部を除去する処理である。以下の説明では、スクラブ部材６１を用いた基板の表面処理を、適宜、スクラブ（擦り洗い）処理という。

スクラブ処理を行うときは、処理液供給管４から処理液を供給する。処理液は図２の説明で記載した研磨液または純水などである。さらに基板Ｗの洗浄のために、洗浄液供給管５から洗浄液を基板Ｗに供給する。洗浄液供給管５の先端に二流体ジェットノズルやメガソニック洗浄ノズルなどを配しても良い。あるいは、これらのノズルを別に設けても構わない。洗浄液供給管５から供給される洗浄液としては、純水、界面活性剤添加液、ｐＨを制御した洗浄液などを用いる。洗浄液は一種類であっても良いが、二種類以上を順次供給したり併用したりしても構わない。処理液供給管４と洗浄液供給管５は、同一の管であっても差し支えない。

基板を高速回転によって乾燥できるように、基板の周縁部を保持できるチャック１１が設けられる。低蒸気圧溶媒や気体を基板上に供給する場合には、溶媒や気体の供給管（図示せず）を設けても良い。図３（ａ）の例では、スクラブ処理、洗浄処理、乾燥処理を同一のステージで行う例を示したが、これらの処理は別々のステージで行っても良い。さらにこれらステージと基板のロードアンロード部との間で基板の搬送を行うロボットを配置することが望ましい。

この基板処理装置には隔壁６と排気機構８が設けられており、隔壁６の内部に処理室７が形成される。隔壁６の上部には、クリーンエア取入口６ａが形成されており、隔壁６の下部には排気ダクト９が設けられている。排気機構８は隔壁６の上部に設置されており、清浄な空気をクリーンエア取入口６ａを通じて処理室７に送り込み、処理室７内の気体を排気ダクト９から排出させる。上述した基板の各処理（スクラブ処理、洗浄、乾燥）は、この処理室７内で実施され、処理中に発生する屑、洗浄ミストなどの副生成物の装置外への拡散が防止されている。このように、基板の洗浄および乾燥を、スクラブ処理を行う同一の処理室７内で実施することにより、基板面表面をより清浄な状態で乾燥させて装置外に搬出することができる。すなわち、従来装置では、洗浄および乾燥を同一装置内で実施することができなかったために、当該装置をクリーンルームなどの清浄な環境に設置することは不可能であったが、本発明の基板処理装置はクリーンルームに設置しても、除去屑などを装置外に拡散する懸念はないため、ＬＳＩ製造装置として十分に使用可能である。

（２）実施例２
図３（ｂ）は静圧支持機構９０を基板Ｗの上方に配置した基板処理装置の概念図である。基板処理装置の基本機能は図３（ａ）に示した例と同じである。
（３）実施例３
本発明の基板処理装置を用いて基板の表面処理を行う方法の実施例を説明する。基板、たとえばＬＳＩ製造途中の基板の片面を静圧支持機構９０に向け、反対側の面を処理ヘッド５０に向けて、本発明の基板処理装置に配置する。基板の周縁部をチャック１１で保持し、デバイス面を静圧支持機構９０で支持しながら、基板を回転させる。この状態で、基板の裏面（デバイスが形成されていない面）に処理ヘッド５０を押し当てて裏面の傷やパーティクルなどの除去を行う。この際、チャック１１での基板保持は処理中ずっと行わなくてもよい。

スクラブ処理の際には、基板裏面に純水、界面活性剤水溶液、アルカリ性または酸性の洗浄液を基板裏面に供給する。洗浄液は処理ヘッド５０が基板に当接していないときに基板裏面に供給しても差し支えない。なお静圧支持機構９０は基板のデバイス面に向いているため、静圧支持機構９０から供給される圧力流体としては液体よりも気体であることが望ましい。液体の場合はデバイスの製造途中の微細パターンの腐食を引き起こすおそれがあるからである。また液体に触れたデバイス面を乾燥させる際、ウォーターマークの形成や微細パターンの変形などの欠陥を発生させる懸念もある。

スクラブ処理が終わった後、二流体ジェット洗浄などによる非接触洗浄を行い、屑を基板外に除去する。二流体ジェットノズル（図示せず）は、基板面の全ての領域に流体を噴射するよう、回転する基板の中心と外周の間を移動しながら洗浄を行う。二流体ジェット洗浄では純水などの液体と高圧気体との混合流体を噴出させて基板を洗浄する。純水の替わりに炭酸ガス溶解水や、その他の洗浄液を用いても構わない。高圧気体には微細パーティクルを極力含まない清浄な気体を用いる。使用する気体としては、大気、窒素など安全上問題ない気体であれば種類を問わない。二流体ジェット洗浄で用いる液体の流量は、数ｍＬ／ｍｉｎから数１００ｍＬ／ｍｉｎが好適であり、気体の流量は数１０Ｌ／ｍｉｎから数１００Ｌ／ｍｉｎが好適である。洗浄処理の後は、基板の周縁部に接触するチャック１１で基板を保持して高速回転させながら基板を乾燥させる。スピン乾燥に代えて、またはスピン乾燥に加えて、イソプロピルアルコールなどの低蒸気圧溶媒によって基板上の液体を置換させて乾燥させても良い。

処理対象となる基板としては、デバイスウェハやガラス基板が挙げられる。本発明によれば、基板を流体圧により支持することができるので、基板を撓ませることなく該基板を処理することができる。したがって、様々なサイズの基板を処理することができる。例えば、直径１００ｍｍ、１５０ｍｍ、２００ｍｍ、３００ｍｍ、４５０ｍｍのウェハを処理することが可能である。また、サイズの大きなガラス基板を処理することも可能である。

次に、上述した基板処理装置のより具体的な例について説明する。図４は、基板処理装置の一実施形態を示す側面図である。図４に示すように、基板処理装置は、ウェハ（基板）Ｗを水平に保持し、その軸心を中心として回転させる中空状の基板回転機構１０と、この基板回転機構１０に保持されたウェハＷの上面をスクラブ（擦り洗い）してウェハＷの上面から異物や傷を除去するスクラバー（処理ヘッド）５０と、ウェハＷの下面を流体圧により非接触で支持する静圧支持機構９０とを備えている。スクラバー５０は、基板回転機構１０に保持されているウェハＷの上方に配置されており、静圧支持機構９０は基板回転機構１０に保持されているウェハＷの下方に配置されている。さらに、静圧支持機構９０は、基板回転機構１０の内側空間内に配置されている。これら、基板回転機構１０、スクラバー５０、および静圧支持機構９０は、隔壁６によって囲まれている。隔壁６の内部空間は処理室７を構成している。隔壁６の上部には、クリーンエア取入口６ａが形成されており、隔壁６の下部には排気ダクト９が形成されている。排気機構８は隔壁６の上面に設置されている。この排気機構８は、ファン８Ａと、このファン８Ａから送られた空気中のパーティクルや粉塵を除去するフィルター８Ｂとを備えている。排気機構８は、清浄な空気をクリーンエア取入口６ａを通じて処理室７に送り込み、処理室７内の気体を排気ダクト９から排出させる。以下に説明する基板の表面処理（スクラブ処理）、洗浄、乾燥は、この処理室７内で連続して実施される。

基板回転機構１０は、ウェハＷの周縁部を把持する複数のチャック１１と、これらチャック１１を介してウェハＷを回転させる中空モータ１２とを備えている。基板回転機構１０は、全体として円筒形状を有しており、その中央部には空間が形成されている。ウェハＷの下面に大きな空間がない場合、ウェハＷを高速で回転させたときに、ウェハＷの下方で負圧が発生することがある。この負圧は空気中に浮遊する塵埃を引き寄せてしまい、これら塵埃がウェハＷの下面に付着することがある。本実施形態では、中空モータ１２が採用されているので、円筒形状を有する基板回転機構１０を構成することができる。したがって、ウェハＷの下方に大きな空間を形成することができ、上述のような問題の発生を防ぐことができる。さらに、基板回転機構１０の内側の空間に、上述した静圧支持機構９０を配置することができる。

図５は、基板回転機構１０の詳細な構造を示す断面図である。図５に示すように、中空モータ１２は、その中央部に空間が形成された形状を有している。中空モータ１２は、円筒形の回転子１２Ａと、この回転子１２Ａを囲むように配置された固定子１２Ｂとを備えている。回転子１２Ａの内周面は、ウェハＷの直径よりも大きな直径を有している。このような中空モータ１２を採用することにより、基板回転機構１０はその内側に大きな空間が形成された円筒形状を有することができる。回転子１２Ａには複数の永久磁石１２ａが埋設されている。この中空モータ１２は、センサレス型ＩＰＭモータ（Interior Permanent Magnet Motor）であり、光学式の位置センサは不要である。したがって、中空モータ１２を安価に製作できるとともに、液体が中空モータ１２内に浸入しても、位置センサの故障に起因する誤動作が生じにくい。

固定子１２Ｂは、円筒形の静止部材１４に固定されている。この静止部材１４の半径方向内側には、円筒形の回転基台１６が配置されている。静止部材１４と回転基台１６との間には、アンギュラコンタクト玉軸受２０，２０が配置されており、回転基台１６は２つのアンギュラコンタクト玉軸受２０，２０の組み合わせによって回転自在に支持されている。このアンギュラコンタクト玉軸受２０，２０は、ラジアル方向の荷重およびアキシャル方向の荷重の両方を受けることができる軸受である。なお、ラジアル方向の荷重およびアキシャル方向の荷重の両方を受けることができれば、他のタイプの軸受を用いてもよい。中空モータ１２の固定子１２Ｂは静止部材１４に固定されている。中空モータ１２の回転子１２Ａは回転基台１６に固定されており、回転子１２Ａと回転基台１６とは一体に回転するようになっている。

回転基台１６の上部には、上述したチャック１１が上下動自在に配置されている。より具体的には、回転基台１６の上部には、半径方向内側に突出した環状の突出部１６ａが形成されており、この突出部１６ａに形成された貫通孔にそれぞれチャック１１が挿入されている。各チャック１１の下部を囲むようにばね１８が配置されており、このばね１８の上端は突出部１６ａを下から押圧し、ばね１８の下端はチャック１１に固定されたばねストッパー１１ａに接触している。このばね１８により各チャック１１は下方に付勢されている。チャック１１は、中空モータ１２により回転基台１６と一体に回転するようになっている。

チャック１１の外側には、チャック１１に保持されたウェハＷを囲むように環状の回転カバー２５が配置されている。この回転カバー２５は回転基台１６の上面に固定されており、ウェハＷと回転カバー２５とは一体に回転するようになっている。図６は、回転カバー２５とチャック１１を上から見た図である。図６に示すように、回転カバー２５はウェハＷの全周を囲むように配置されている。回転カバー２５の上端の内径は、ウェハＷの直径よりもやや大きく設定されている。回転カバー２５の上端には、チャック１１の外周面に沿った形状を持つ切り欠き２５ａが各チャック１１に対応した位置に形成されている。

図５に示すように、回転カバー２５の内周面の縦断面形状は半径方向内側に傾斜している。また、回転カバー２５の内周面の縦断面は滑らかな曲線から構成されている。回転カバー２５の上端はウェハＷに近接しており、回転カバー２５の下部には、斜めに延びる液体排出孔２５ｂが形成されている。

図４に示すように、ウェハＷの上方には、ウェハＷの上面に洗浄液として純水を供給する洗浄液供給ノズル２７が配置されている。この洗浄液供給ノズル２７は、図示しない洗浄液供給源に接続され、洗浄液供給ノズル２７を通じてウェハＷの上面に純水が供給されるようになっている。ウェハＷに供給された純水は、回転するウェハＷから遠心力により振り落とされ、さらに回転カバー２５の内周面に捕らえられ、液体排出孔２５ｂに流れ込む。

チャック１１の下方には、チャック１１を上昇させるリフト機構３０が設けられている。このリフト機構３０は、チャック１１の下方に配置されたリングステージ３１と、このリングステージ３１を支持する複数のロッド３２と、これらロッド３２を上昇させるアクチュエータとしてのエアシリンダ３３とを備えている。リフト機構３０は、回転基台１６からは分離しており、リフト機構３０は回転しない構成となっている。図７に示すように、エアシリンダ３３は、複数のロッド３２を介してリングステージ３１を上昇させる。リングステージ３１の上方向の移動により全てのチャック１１が同時に上昇する。エアシリンダ３３の動作を停止させると、チャック１１に固定されたばね１８によりチャック１１が下降する。図５は、チャック１１が下降位置にある状態を示している。このように、リフト機構３０とばね１８とにより、チャック１１を上下動させる上下動機構が構成される。

図示はしないが、エアシリンダ３３に代えて、チャック１１をそれぞれ同時に上昇させる複数の電動シリンダを使用してもよい。例えば、４つのチャック１１に対して４つの電動シリンダが設けられる。この場合は、リングステージ３１は使用されない。ウェハＷの回転が停止するときは、各チャック１１が各電動シリンダの上方に位置するようにチャック１１の停止位置が制御される。これら電動シリンダの動作を同期させるために、共通のドライバーにより電動シリンダの動作が制御される。

チャック１１の上端にはウェハＷの周縁端を保持するクランプ４０がそれぞれ設けられている。これらクランプ４０は、チャック１１が図５に示す下降位置にあるときは、ウェハＷの周縁部に接触して該周縁部を保持し、チャック１１が図７に示す上昇位置にあるときには、ウェハＷの周縁部から離間して該周縁部をリリースする。

図４に示すように、スクラバー５０は、ウェハＷの上側に配置されている。スクラバー５０はスクラバーシャフト５１を介して揺動アーム５３の一端に連結されており、揺動アーム５３の他端は揺動軸５４に固定されている。揺動軸５４は軸回転機構５５に連結されている。この軸回転機構５５により揺動軸５４が駆動されると、スクラバー５０が図４に示す処理位置とウェハＷの半径方向外側にある退避位置との間を移動するようになっている。揺動軸５４には、スクラバー５０を上下方向に移動させるスクラバー昇降機構５６がさらに連結されている。このスクラバー昇降機構５６は、揺動軸５４およびスクラバーシャフト５１を介してスクラバー５０を昇降させる。スクラバー５０は、スクラバー昇降機構５６によりウェハＷの上面に接触するまで下降される。スクラバー昇降機構５６としては、エアシリンダ、またはサーボモータとボールねじとの組み合わせなどが使用される。

図８は、スクラバー５０および揺動アーム５３の内部構造を示す図である。図８に示すように、揺動アーム５３には、スクラバー５０をその軸心を中心として回転させるスクラバー回転機構５８が配置されている。このスクラバー回転機構５８は、スクラバーシャフト５１に固定されたプーリｐ１と、揺動アーム５３に設けられたモータＭ１と、モータＭ１の回転軸に固定されたプーリｐ２と、プーリｐ１，ｐ２に掛け渡されたベルトｂ１とを備えている。モータＭ１の回転は、プーリｐ１，ｐ２およびベルトｂ１によりスクラバーシャフト５１に伝達され、スクラバーシャフト５１とともにスクラバー５０が回転する。

図９は、スクラバー５０を下方から見た図である。スクラバー５０の下面は、基板回転機構１０に保持されているウェハＷの上面（ウェハＷの表面または裏面）をスクラブする円形のスクラブ面を構成する。スクラバー５０は、ウェハＷの上面に対向して配置された複数のスクラブ部材としての洗浄テープ６１を備えている。スクラバー５０は、複数の（図９では３つの）テープカートリッジ６０を備えており、各テープカートリッジ６０に洗浄テープ６１が収容されている。これらのテープカートリッジ６０は、着脱可能にスクラバー５０の内部に設置されている。

ウェハＷのスクラブ処理をするときは、スクラバー回転機構５８によりスクラバー５０がその軸心を中心として回転し、洗浄テープ６１がスクラバー５０の中心軸周りに回転する。これにより洗浄テープ６１がウェハＷの上面に摺接される。このように、スクラバー５０のスクラブ面は、回転する複数の洗浄テープ６１により形成される。ウェハＷの下面は、流体圧により支持されているので、ウェハＷを撓ませることなく大きな荷重でウェハＷの上面に対して洗浄テープ６１を押し付けることができる。ウェハＷの上面を構成する材料は、洗浄テープ６１との摺接により僅かに削り取られ、これにより、ウェハＷに付着している異物やウェハＷの表面傷を除去することができる。スクラバー５０によって削り取られるウェハＷの量は５０ｎｍ以下であることが好ましく、ウェハＷのスクラブ処理を行った後の表面粗さは５μｍ以下であることが好ましい。このように、ウェハＷの表面を僅かに削り取ることにより、ウェハＷに食い込んでいる１００ｎｍ以上のサイズの異物を１００％除去することができる。

図１０は、スクラバー５０に備えられたテープカートリッジ６０を示す断面図である。図１０に示すように、テープカートリッジ６０は、洗浄テープ６１と、この洗浄テープ６１をウェハＷに対して押し付ける押圧部材６２と、この押圧部材６２をウェハに向かって付勢する付勢機構６３と、洗浄テープ６１を繰り出すテープ繰り出しリール６４と、洗浄に使用された洗浄テープ６１を巻き取るテープ巻き取りリール６５とを備えている。洗浄テープ６１は、テープ繰り出しリール６４から、押圧部材６２を経由して、テープ巻き取りリール６５に送られる。複数の押圧部材６２は、スクラバー５０の半径方向に沿って延びており、かつスクラバー５０の周方向において等間隔に配置されている。したがって、各洗浄テープ６１のウェハ接触面（基板接触面）は、スクラバー５０の半径方向に延びている。図１０に示す例では、付勢機構６３としてばねが使用されている。

テープ巻き取りリール６５は、図８および図９に示すテープ巻き取り軸６７の一端に連結されている。テープ巻き取り軸６７の他端には、かさ歯車６９が固定されている。複数のテープカートリッジ６０に連結されたこれらのかさ歯車６９は、モータＭ２に連結されたかさ歯車７０と噛み合っている。したがって、テープカートリッジ６０のテープ巻き取りリール６５は、モータＭ２により駆動されて洗浄テープ６１を巻き取るようになっている。モータＭ２、かさ歯車６９，７０、およびテープ巻き取り軸６７は、洗浄テープ６１をテープ繰り出しリール６４からテープ巻き取りリール６５に送るテープ送り機構を構成する。

洗浄テープ６１は、１０ｍｍ〜６０ｍｍの幅を有し、２０ｍ〜１００ｍの長さを有する。洗浄テープ６１に使用される材料としては、不織布、織布、編み布が挙げられる。好ましくは、ＰＶＡスポンジよりも硬い不織布が使用される。このような不織布を使用することで、ウェハＷに付着している異物、特にウェハＷの表面に食い込んだ異物を除去することができる。洗浄テープ６１に代えて、砥粒を含む研磨層が片面に形成された研磨テープをスクラブ部材として用いてもよい。

ウェハＷのスクラブ処理中は、洗浄テープ６１は、テープ繰り出しリール６４からテープ巻き取りリール６５に所定の速度で送られる。したがって、常に新しい（未使用の）洗浄テープ６１の面がウェハＷに接触する。洗浄テープ６１は、その終端の近傍にエンドマーク（図示せず）を有している。このエンドマークは、洗浄テープ６１に近接して配置されたエンドマーク検知センサ７１によって検知されるようになっている。エンドマーク検知センサ７１が洗浄テープ６１のエンドマークを検知すると、エンドマーク検知センサ７１から検知信号が動作制御部（図示せず）に送られる。検知信号を受け取った動作制御部は、洗浄テープ６１の交換を促す信号（警報など）を発するようになっている。テープカートリッジ６０は、別々に取り外しが可能となっており、簡単な操作でテープカートリッジ６０を交換することが可能となっている。

スクラバー５０の退避位置は基板回転機構１０の外側にあり、スクラバー５０は退避位置と処理位置との間を移動する。スクラバー５０の退避位置には、純水が貯留されたバス（図示せず）が設置されている。スクラバー５０が退避位置にあるときは、洗浄テープ６１の乾燥を防止するために、スクラバー５０の下面（スクラブ面）が浸水される。バスの純水は、スクラバー５０がウェハＷの表面処理を行うたびに入れ替えられ、常に清浄な状態に維持される。

図１１は、スクラバー５０の他の例を示す図である。この例では、スクラバー５０内には洗浄テープ６１を送るためのモータＭ２は設けられていない。代わりに、図１２に示すように、スクラバー５０の退避位置にモータＭ２およびかさ歯車７０が配置されている。スクラバー５０が退避位置にて下降したとき、上記かさ歯車６９がかさ歯車７０に噛み合うようになっている。この状態で、モータＭ２を駆動することにより、洗浄テープ６１がテープ繰り出しリール６４からテープ巻き取りリール６５に所定の距離だけ送られる。この例によれば、スクラバー５０の構成が簡素になるとともに、洗浄テープ６１を間欠的に送るので洗浄テープ６１の使用量を削減することができる。

図１３乃至図２０は、テープカートリッジ６０の他の例を示す図である。この例においても、スクラバー５０内には洗浄テープ６１を送るためのモータＭ２は設けられていない。テープ繰り出しリール６４およびテープ巻き取りリール６５は、それぞれリール軸７５Ａ，７５Ｂに取り付けられている。リール軸７５Ａ，７５Ｂは、軸受７６Ａ，７６Ｂによりそれぞれ回転自在に支持されている。これらの軸受７６Ａ，７６Ｂはリールハウジング７７に固定されている。リールハウジング７７はボールスプラインナット７８に固定されており、リールハウジング７７とボールスプラインナット７８はスプラインシャフト７９に対して上下方向に相対移動可能となっている。

それぞれのリール軸７５Ａ，７５Ｂにはブレーキ輪８０Ａ，８０Ｂが固定されている。テープ繰り出しリール６４とブレーキ輪８０Ａとは一体に回転し、テープ巻き取りリール６５とブレーキ輪８０Ｂとは一体に回転するようになっている。ボールスプラインナット７８は、ばね８２によって下方に付勢されており、ブレーキ輪８０Ａ，８０Ｂはばね８２によりブレーキパッド８１に押し付けられている。ブレーキパッド８１がブレーキ輪８０Ａ，８０Ｂに接触しているときは、ブレーキ輪８０Ａ，８０Ｂおよびこれに連結されたテープ繰り出しリール６４およびテープ巻き取りリール６５は自由に回転することができない。リールハウジング７７には下方に延びるピン８３，８３が固定されている。スクラバー５０の退避位置にはこれらのピン８３，８３が接触するピンストッパー（図示せず）が配置されている。

リール軸７５Ａには繰り出しギヤ８４Ａが取り付けられており、リール軸７５Ｂには巻き取りギヤ８４Ｂが取り付けられている。繰り出しギヤ８４Ａは巻き取りギヤ８４Ｂよりも大きな径を有している。繰り出しギヤ８４Ａおよび巻き取りギヤ８４Ｂは、ワンウェイクラッチ８５Ａ，８５Ｂを介してリール軸７５Ａ，７５Ｂにそれぞれ取り付けられている。テープ繰り出しリール６４、テープ巻き取りリール６５、ブレーキ輪８０Ａ，８０Ｂ、繰り出しギヤ８４Ａ、および巻き取りギヤ８４Ｂは一体的にスプラインシャフト７９に対して上下方向に相対移動可能となっている。繰り出しギヤ８４Ａと巻き取りギヤ８４Ｂとの間にはラックギヤ８６Ａ，８６Ｂが設けられている。繰り出しギヤ８４Ａは一方のラックギヤ８６Ａと噛み合い、巻き取りギヤ８４Ｂは他方のラックギヤ８６Ｂと噛み合っている。押圧部材６２、ブレーキパッド８１、およびラックギヤ８６Ａ，８６Ｂは、設置台８７に固定されている。

スクラバー５０が退避位置にて下降すると、ピン８３，８３がピンストッパーに当接し、ピン８３，８３に連結されたテープ繰り出しリール６４、テープ巻き取りリール６５、ブレーキ輪８０Ａ，８０Ｂ、繰り出しギヤ８４Ａ、および巻き取りギヤ８４Ｂの下降が停止する一方で、押圧部材６２、ブレーキパッド８１、およびラックギヤ８６Ａ，８６Ｂは下降を続ける。その結果、ばね８２が圧縮されるとともにブレーキパッド８１がブレーキ輪８０Ａ，８０Ｂから離れ、これによりテープ繰り出しリール６４およびテープ巻き取りリール６５が自由に回転できる状態となる。ラックギヤ８６Ａ，８６Ｂが下降するにつれて、ラックギヤ８６Ａ，８６Ｂに係合する繰り出しギヤ８４Ａおよび巻き取りギヤ８４Ｂが回転する。テープ繰り出しリール６４は繰り出しギヤ８４Ａとともに回転し、新しい洗浄テープ６１を所定の長さだけ繰り出す。一方、テープ巻き取りリール６５は、ワンウェイクラッチ８５Ｂの作用により回転しない。

スクラバー５０が上昇すると、ばね８２が伸びるとともにラックギヤ８６Ａ，８６Ｂが上昇する。ラックギヤ８６Ａ，８６Ｂの上昇により繰り出しギヤ８４Ａおよび巻き取りギヤ８４Ｂが回転する。テープ巻き取りリール６５は巻き取りギヤ８４Ｂとともに回転し、使用済みの洗浄テープ６１を巻き取る。一方、テープ繰り出しリール６４はワンウェイクラッチ８５Ａの作用により回転しない。巻き取りギヤ８４Ｂは繰り出しギヤ８４Ａよりも小さな直径を有しているので、テープ巻き取りリール６５はテープ繰り出しリール６４よりも多く回転する。テープ巻き取りリール６５にはトルクリミッタ８８が装着されており、洗浄テープ６１を巻き取った後は巻き取りギヤ８４Ｂが空転し、洗浄テープ６１にテンションが加わる。ブレーキパッド８１がブレーキ輪８０Ａ，８０Ｂに接触すると、テープ巻き取りリール６５の回転が停止し、これにより洗浄テープ６１の更新が終了する。

この例のテープカートリッジ６０では洗浄テープ６１を送るためのモータが不要であるので、スクラバー５０の構成を簡素化することができる。また、洗浄テープ６１を間欠的に送るので、洗浄テープ６１の使用量が削減できる。図１５および図１６から分かるように、この例のテープカートリッジ６０は対称的な構造を有しており、１つのテープカートリッジ６０が２つの洗浄テープ６１，６１を有している。

図２１は、静圧支持機構９０の断面図である。図２１に示すように、静圧支持機構９０は、複数の凹部（流体貯留部）９１ｂが形成された円形の基板支持面９１ａを有する支持ステージ９１と、凹部９１ｂにそれぞれ接続された複数の流体供給路９２と、支持ステージ９１を支える支持軸９３とを備えている。これらの流体供給路９２は支持軸９３内を通り、ロータリジョイント９５を経由して流体供給源９６に接続されている。

図２２は、支持ステージ９１を上から見た図を示す図である。図２２に示すように、凹部９１ｂは、支持ステージ９１の周方向に沿って等間隔に配置されている。支持ステージ９１は、基板回転機構１０に保持されているウェハＷの下方に配置され、凹部９１ｂはウェハＷの下面に対向して配置されている。支持軸９３は、直動ガイド（ボールスプライン）９７により上下動自在に支持されており、さらに支持軸９３の下部は、ステージ昇降機構９８に連結されている。このステージ昇降機構９８により支持ステージ９１はその基板支持面（上面）９１ａがウェハＷの下面に近接した位置に達するまで上昇されるようになっている。

静圧支持機構９０は、さらにステージ回転機構９９を備えている。このステージ回転機構９９は、直動ガイド９７の外周面に取り付けられたプーリｐ３と、モータＭ３と、モータＭ３の回転軸に固定されたプーリｐ４と、プーリｐ３，ｐ４の間に掛け渡されたベルトｂ２とを備えている。このステージ回転機構９９は、支持ステージ９１を支持軸９３（すなわち基板支持面９１ａの中心）を中心として回転させる。

流体は、流体供給源９６から流体供給路９２を通じて凹部９１ｂに連続的に供給される。流体は、凹部９１ｂからオーバーフローし、さらにウェハＷの下面と支持ステージ９１の基板支持面９１ａとの隙間を流れる。ウェハＷと支持ステージ９１との間の隙間は流体で満たされ、ウェハＷは流体の圧力により支持される。ウェハＷと支持ステージ９１とは非接触に保たれ、その隙間は５０μｍ〜５００μｍとされる。このように、静圧支持機構９０は、流体圧によりウェハＷを非接触に支持することができるので、ウェハＷに形成されたデバイスの破壊を防止することができる。静圧支持機構９０に使用される流体としては、純水などの液体が好ましく使用される。図２２に示す例では、３つの凹部９１ｂが形成されているが、本発明はこれに限らず、１つの凹部、または４つ以上の凹部を設けてもよい。好ましくは３〜６個の凹部が形成される。

使用される流体としては、非圧縮性流体である液体のほかに、空気や窒素などの圧縮性流体である気体を用いてもよい。圧縮性流体を用いる場合、上述した凹部９１ｂは省略することができる。この場合は、複数の流体供給路９２は平坦な基板支持面９１ａ上で開口し、基板支持面９１ａとウェハＷとの間の空間に供給される気体の圧力によりウェハＷが非接触で支持される。流体供給路９２の開口部は、基板支持面９１ａ全体に亘って多数形成されることが好ましい。

スクラバー５０のスクラブ面と静圧支持機構９０の基板支持面９１ａは、ウェハＷに関して対称的に配置される。すなわち、スクラバー５０のスクラブ面と静圧支持機構９０の基板支持面９１ａはウェハＷを挟むように配置されており、スクラバー５０からウェハＷに加えられる荷重は、スクラバー５０の真下（反対側）から静圧支持機構９０によって支持される。したがって、スクラバー５０は、大きな荷重をウェハＷの上面に加えることができる。図４に示すように、スクラブ面と基板支持面９１ａは、同心状に配置される。スクラバー５０は、スクラブ面の端部がウェハＷの中心上に位置するように配置されることが好ましい。スクラブ面の直径は、ウェハＷの半径と同じか、やや小さいことが好ましい。スクラブ面の直径と基板支持面９１ａの直径はほぼ同じである。本実施形態では、基板支持面９１ａの直径はスクラブ面の直径よりもやや小さいが、基板支持面９１ａの直径はスクラブ面の直径と同じでもよく、あるいはスクラブ面の直径よりも大きくてもよい。

次に、本実施形態の基板処理装置の動作について説明する。スクラバー５０は、基板回転機構１０の外側の退避位置に移動される。この状態で、ウェハＷは、図示しない搬送機により基板回転機構１０の上方に搬送される。上記リフト機構３０によりチャック１１が上昇し、ウェハＷがチャック１１の上端に載置される。チャック１１が下降すると、チャック１１のクランプ４０によりウェハＷが把持される。ウェハＷは、デバイスが形成されていない面が上を向き、デバイスが形成されている面が下を向くように、基板回転機構１０に保持される。処理目的によっては、デバイスが形成されている面が上を向き、デバイスが形成されていない面が下を向くように、ウェハＷを基板回転機構１０に保持させてもよい。

スクラバー５０は退避位置から処理位置に移動される。ウェハＷは、基板回転機構１０により所定の速度で回転される。スクラバー５０による表面処理時のウェハＷの好ましい回転速度は、３００〜６００ｍｉｎ^−１である。支持ステージ９１は、その基板支持面９１ａがウェハＷの下面に近接するまでステージ昇降機構９８により上昇される。この状態で、流体（好ましくは純水）が凹部９１ｂに連続的に供給され、流体圧によりウェハＷが支持される。ウェハＷを支持している間、支持ステージ９１はステージ回転機構９９により回転される。支持ステージ９１の好ましい回転速度は、２０〜１００ｍｉｎ^−１である。

スクラバー５０はスクラバー回転機構５８により回転されつつ、洗浄テープ６１がウェハＷの上面に接触するまでスクラバー昇降機構５２により下降される。ウェハＷの上面に洗浄液供給ノズル２７から処理液として純水が供給されつつ、ウェハＷの上面は、回転する洗浄テープ６１から構成されるスクラブ面により処理される。純水に代えて、砥粒を含む研磨液を処理液として使用してもよい。あるいは、表面に砥粒が付着した洗浄テープを使用してもよい。また、処理液を使用しないで、ドライな状態で洗浄テープ６１をウェハＷに摺接してもよい。

スクラブ処理中は、ウェハＷはその下方から静圧支持機構９０により支持されており、この状態でスクラバー５０は、その軸心を中心として複数の洗浄テープ６１を回転させながら、該洗浄テープ６１をウェハＷの上面に摺接させる。これにより、ウェハＷの上面に付着している異物やウェハ面上の傷を除去することができる。ウェハＷは静圧支持機構９０により支持されているので、スクラバー５０は大きな荷重で洗浄テープ６１をウェハＷに摺接させることができる。したがって、従来の洗浄装置では除去することができなかった比較的大きな異物や、ウェハＷの表面に食い込んだ異物を除去することができる。

スクラバー５０とウェハＷは同じ方向に回転される。スクラバー５０の回転速度は、ウェハＷに接触する洗浄テープ６１の全ての部位においてウェハＷと洗浄テープ６１との相対速度が同じとなるように設定される。このようなスクラバー５０の回転速度は、ウェハＷの回転速度に依存して決定される。すなわち、スクラバー５０の回転速度とウェハＷの回転速度との比は、ウェハＷに接触する洗浄テープ６１の全ての部位においてウェハＷと洗浄テープ６１との相対速度が同じとなる値とされる。例えば、ウェハＷの回転速度が５００ｍｉｎ^−１で、スクラバー５０の回転速度が１５０ｍｉｎ^−１であるときに、ウェハＷと洗浄テープ６１との相対速度は均一となる。このような速度比は、公知の計算またはシミュレーションにより求めることができる。このような回転速度比でスクラバー５０およびウェハＷを回転させることで、ウェハＷの上面の全体を均一に処理することができる。したがって、本実施形態の基板処理装置は、ペンブラシをその軸心周りに回転させる従来のペンスポンジ型洗浄機や、ロールスポンジをその軸心周りに回転させる従来のロールスポンジ型洗浄機に比べて、ウェハＷの表面全体（その中心部から周縁部まで）を均一に処理することができる。

ウェハＷのスクラブ処理終了後、スクラバー５０は退避位置に移動されるとともに、支持ステージ９１への流体供給が停止される。さらに、ステージ昇降機構９８により支持ステージ９１が所定の位置まで下降する。この所定の下降位置は、ウェハＷの下面から３０ｍｍ〜５０ｍｍ離れた位置であることが好ましい。下降位置にある支持ステージ９１は低速（例えば、１０〜５０ｍｉｎ^−１）で回転し、リンス液供給ノズル（図示せず）からリンス液（例えば純水）が支持ステージ９１の基板支持面９１ａに供給される。これにより基板支持面９１ａがリンス液によって洗浄される。

支持ステージ９１の下降後、ウェハＷを回転させながら、ウェハＷの上面には洗浄液としての純水が上記洗浄液供給ノズル２７から供給され、スクラブ処理で発生した屑が洗い流される。その後、必要に応じて、二流体ジェットノズル１００から、液体の圧縮気体との混合流体がウェハＷの上面に供給され、スクラバー５０で除去されなかった微小な異物や屑が除去される。二流体ジェットノズル１００は、ウェハＷの上方に配置されている。ウェハＷの洗浄中に、ウェハＷを静圧支持機構９０により支持してもよい。

図２３は、上述した二流体ジェットノズル１００の動作を説明するための平面図である。図２３に示すように、二流体ジェットノズル１００は、回転アーム１０１の先端に取り付けられている。回転アーム１０１の他端は揺動アーム１０２に連結されている。この揺動アーム１０２には、回転アーム１０１を水平面内で回転させる回転機構（図示せず）が設置されている。したがって、二流体ジェットノズル１００は、回転アーム１０１とともにウェハＷの上方で回転する。二流体ジェットノズル１００には液体と気体が供給され、二流体ジェットノズル１００からは液体と気体との混合流体がウェハＷの上面に噴射される。二流体ジェットノズル１００の回転軌跡（一点鎖線で示す）の直径は、ウェハＷの半径よりもやや大きくなっており、ウェハＷの上面全体が混合流体の噴射によって洗浄される。

このように、本実施形態においては、洗浄液供給ノズル２７および二流体ジェットノズル１００により、ウェハＷを洗浄する洗浄部が構成される。これら洗浄液供給ノズル２７および二流体ジェットノズル１００は、図４に示すように、処理室７内に配置されている。洗浄液供給ノズル２７は、ウェハＷのスクラブ処理時に処理液を供給する処理液供給ノズルとしても機能するが、図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、処理液供給ノズルを洗浄液供給ノズル２７とは別に設けてもよい。

洗浄されたウェハＷは、基板回転機構１０により高速で回転され、ウェハＷがスピン乾燥される。乾燥時のウェハＷの回転速度は、１５００〜３０００ｍｉｎ^−１である。中空状の基板回転機構１０では乾燥時のウェハＷの下方には、回転する部材が存在しないので、ウェハＷへの水はねによるウォーターマークや異物の付着が防止される。ウェハＷの乾燥後、リフト機構３０によりチャック１１が上昇し、ウェハＷがチャック１１からリリースされる。そして、図示しない搬送機によりウェハＷが基板処理装置から取り出される。このように、本実施形態の基板処理装置は、ウェハＷを基板回転機構１０に保持したままで、ウェハＷのスクラブ、洗浄（リンス）、および乾燥を連続して行うことができる。したがって、搬送中におけるウェハＷへの異物の付着や、ウエット状態でのウェハＷから搬送経路への汚れ拡散を防止することができる。さらに、プロセスタクトタイムを短縮することができる。

上述したように、基板回転機構１０は、洗浄されたウェハＷを乾燥する乾燥部として機能する。基板処理装置は、乾燥部として、低蒸気圧溶媒をウェハＷに供給することによりウェハＷを乾燥する機構をさらに備えてもよい。図２４は、ウェハＷの上面に低蒸気圧溶媒を供給する乾燥液供給ノズル１１０を設けた例を示す図である。図２４に示すように、基板回転機構１０に保持されたウェハＷの上方には、乾燥液供給ノズル１１０が配置されている。この乾燥液供給ノズル１１０は、処理室７内に配置されており、ウェハＷの半径方向に沿って移動可能に構成されている。乾燥液供給ノズル１１０は、ウェハＷの半径方向に沿って移動しながら、低蒸気圧溶媒をウェハＷの上面に供給し、ウェハＷ上の洗浄液を低蒸気圧溶媒に置換した後に低蒸気圧溶媒を蒸発させることによってウェハＷを乾燥させる。このような低蒸気圧溶媒としは、例えばイソプロピルアルコールが使用される。

図２５は、乾燥液供給ノズルに代えて、乾燥気体供給ノズル１１１を設けた例を示す図である。乾燥気体供給ノズル１１１は、基板回転機構１０に保持されたウェハＷの上方に配置され、ウェハＷの半径方向に沿って移動可能となっている。乾燥気体供給ノズル１１１は、ウェハＷの半径方向に沿って移動しながら、乾燥気体をウェハＷの上面に向かって供給することにより、ウェハＷを乾燥する。このような乾燥気体としては、高純度窒素、クリーンエアなどが使用される。

以下、基板回転機構１０の構成についてさらに詳細に説明する。図２６（ａ）は、チャック１１のクランプ４０を示す平面図であり、図２６（ｂ）はクランプ４０の側面図である。クランプ４０は、チャック１１の上端に形成されている。このクランプ４０は、円筒形状を有し、ウェハＷの周縁部に当接することによりウェハＷを把持する。チャック１１の上端には、クランプ４０からチャック１１の軸心に向かって延びる位置決め部４１がさらに形成されている。位置決め部４１の一端はクランプ４０の側面に一体的に接続され、他端はチャック１１の軸心上に位置している。この位置決め部４１の中心側の端部は、チャック１１と同心の円に沿って湾曲した側面４１ａを有している。チャック１１の上端は、下方に傾斜するテーパ面となっている。

図２７（ａ）はクランプ４０がウェハＷを把持した状態を示す平面図であり、図２７（ｂ）はクランプ４０がウェハＷを解放した状態を示す平面図である。ウェハＷは、チャック１１の上端（テーパ面）上に載置され、そして、チャック１１を回転させることにより、クランプ４０をウェハＷの周縁部に当接させる。これにより、図２７（ａ）に示すように、ウェハＷがクランプ４０に把持される。チャック１１を反対方向に回転させると、図２７（ｂ）に示すように、クランプ４０がウェハＷから離れ、これによりウェハＷが解放される。このとき、ウェハＷの周縁部は、位置決め部４１の中心側端部の側面４１ａに接触する。したがって、位置決め部４１の側面４１ａによって、チャック１１の回転に伴うウェハＷの変位を制限することができ、その後のウェハ搬送の安定性を向上させることができる。

図２８（ａ）は、図６のＡ−Ａ線断面図であり、図２８（ｂ）は図２８（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。回転基台１６の突出部１６ａには上下に延びる貫通孔が形成されており、この貫通孔にチャック１１が挿入されている。貫通孔の直径はチャック１１の直径よりも僅かに大きく、したがってチャック１１は回転基台１６に対して上下方向に相対移動可能となっており、さらにチャック１１は、その軸心周りに回転可能となっている。

チャック１１の下部には、ばねストッパー１１ａが取り付けられている。チャック１１の周囲にはばね１８が配置されており、ばねストッパー１１ａによってばね１８が支持されている。ばね１８の上端は回転基台１６の突出部１６ａを押圧している。したがって、ばね１８によってチャック１１には下向きの力が作用している。チャック１１の外周面には、貫通孔の直径よりも大きい径を有するチャックストッパー１１ｂが形成されている。したがって、チャック１１は、図２８（ａ）に示すように、下方への移動がチャックストッパー１１ｂによって制限される。

回転基台１６には第１の磁石４３が埋設されており、この第１の磁石４３はチャック１１の側面に対向して配置されている。チャック１１には第２の磁石４４および第３の磁石４５が配置されている。これら第２の磁石４４および第３の磁石４５は、上下方向に離間して配列されている。これらの第１〜第３の磁石４３，４４，４５としては、ネオジム磁石が好適に用いられる。

図２９は、第２の磁石４４と第３の磁石４５の配置を説明するための模式図であり、チャック１１の軸方向から見た図である。図２９に示すように、第２の磁石４４と第３の磁石４５とは、チャック１１の周方向においてずれて配置されている。すなわち、第２の磁石４４とチャック１１との中心とを結ぶ線と、第２の磁石４４とチャック１１の中心とを結ぶ線とは、チャック１１の軸方向から見たときに所定の角度αで交わっている。

チャック１１が、図２８（ａ）に示す下降位置にあるとき、第１の磁石４３と第２の磁石４４とが互いに対向する。このとき、第１の磁石４３と第２の磁石４４との間には引き合う力が働く。この引力は、チャック１１にその軸心周りに回転する力を与え、その回転方向は、クランプ４０がウェハＷの周端部を押圧する方向である。したがって、図２８（ａ）に示す下降位置は、ウェハＷを把持するクランプ位置となる。

図３０（ａ）は、リフト機構３０によりチャック１１を上昇させたときの図６のＡ−Ａ線断面図であり、図３０（ｂ）は図３０（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。リフト機構３０によりチャック１１を図３０（ａ）に示す上昇位置まで上昇させると、第１の磁石４３と第３の磁石４５とが対向し、第２の磁石４４は第１の磁石４３から離間する。このとき、第１の磁石４３と第３の磁石４５との間には引き合う力が働く。この引力はチャック１１にその軸心周りに回転する力を与え、その回転方向は、クランプ４０がウェハＷから離間する方向である。したがって、図３０（ａ）に示す上昇位置は、基板をリリースするアンクランプ位置である。

第２の磁石４４と第３の磁石４５とはチャック１１の周方向においてずれた位置に配置されているので、チャック１１の上下移動に伴ってチャック１１には回転力が作用する。この回転力によってクランプ４０にウェハＷを把持する力とウェハＷを解放する力が与えられる。したがって、チャック１１を上下させるだけで、ウェハＷを把持し、かつ解放することができる。このように、第１の磁石４３、第２の磁石４４、および第３の磁石４５は、チャック１１をその軸心周りに回転させてクランプ４０によりウェハＷを把持する把持機構として機能する。この把持機構は、チャックの上下動によって動作する。

チャック１１の側面には、その軸心に沿って延びる溝４６が形成されている。この溝４６は円弧状の水平断面を有している。回転基台１６の突出部１６ａには、溝４６に向かって突起する突起部４７が形成されている。この突起部４７の先端は、溝４６の内部に位置しており、突起部４７は溝４６に緩やかに係合している。この溝４６および突起部４７は、チャック１１の回転角度を制限するために設けられている。

図３１は、基板回転機構１０の他の構成例を示す断面図である。この例では、図５に示すアンギュラコンタクト玉軸受２０に代えて、磁気軸受２１，２２が採用されている。すなわち、回転基台１６は、ラジアル磁気軸受２１と、アキシャル磁気軸受２２とによって回転自在に支持されている。ラジアル磁気軸受２１の上方およびアキシャル磁気軸受２２の下方には、タッチダウン軸受３９，３９が配置されている。このような構成によれば、回転基台１６は非接触に保たれるので、ウェハの回転時にパーティクルが発生しない。したがって、ウェハの周囲雰囲気を清浄に保つことができる。

図３２は、基板回転機構１０のさらに他の構成例を示す断面図である。この例では、図５に示すアンギュラコンタクト玉軸受２０に代えて、非接触式の気体軸受３５，３６が採用されている。すなわち、回転基台１６は、ラジアル気体軸受３５と、アキシャル気体軸受３６とによって回転自在に支持されている。ラジアル気体軸受３５の上方およびアキシャル気体軸受３６の下方には、タッチダウン軸受３９，３９が配置されている。このような構成によれば、回転基台１６は非接触に保たれるので、ウェハの回転時にパーティクルが発生しない。したがって、ウェハの周囲雰囲気を清浄に保つことができる。気体軸受としては、静圧気体軸受または動圧気体軸受が使用される。静止部材１４には図示しない排気口が形成されており、気体軸受３５，３６で発生した気体の流れは、排気口を通じて排出されるようになっている。したがって、中空モータ１２から発生した熱を外部に逃すことができ、熱による回転基台１６やその他の部材の歪をなくすことができる。結果として、回転精度が向上し、回転速度を上げてウェハの乾燥時間を短縮することができる。

図３３は、スクラバー５０の他の例を示す側面図である。この例では、スクラバー５０は、チャック部（連結部）７２を介して揺動アーム５３に連結されている。より具体的には、スクラバーシャフト５１にはチャック部７２が設けられており、このチャック部７２を介してスクラバーシャフト５１を揺動アーム５３から切り離すことが可能となっている。したがって、テープカートリッジ６０を交換するために、スクラバー５０全体を揺動アーム５３から取り外すことができる。スクラバー５０の取り外しは、図３４に示すように、スクラバー５０が退避位置にあるときに行われる。

今まで述べた実施形態では、スクラバー５０はウェハの上側に配置され、静圧支持機構９０はウェハの下側に配置されているが、スクラバー５０をウェハの下側に配置し、静圧支持機構９０をウェハの上側に配置してもよい。この場合は、ウェハを反転する必要がなくなり、スループットが向上する。さらには、２つのスクラバー５０をウェハの上側および下側に配置して、ウェハの両面を同時に処理するようにしてもよい。この場合には、静圧支持機構９０は設置されない。基板回転機構１０として、ウェハの周縁部を把持しつつ回転する複数のロールチャックを採用してもよい。この場合は、ウェハをスピン乾燥させることはできないので、ウェハを乾燥させるための乾燥機が別に用意される。

図３５は、上述した基板処理装置を備えた基板処理システムを示す平面図である。図３５に示すように、基板処理システムは、多数のウェハをストックするウェハカセットが載置される４つのフロントロード部１２１を備えたロードアンロード部１２０を有している。フロントロード部１２１には、オープンカセット、ＳＭＩＦ（Standard Manufacturing Interface）ポッド、またはＦＯＵＰ（Front Opening Unified Pod）を搭載することができるようになっている。ＳＭＩＦ、ＦＯＵＰは、内部にウェハカセットを収納し、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。

ロードアンロード部１２０には、フロントロード部１２１の配列方向に沿って移動可能な第１の搬送ロボット（ローダー）１２３が設置されている。第１の搬送ロボット１２３は各フロントロード部１２１に搭載されたウェハカセットにアクセスして、ウェハをウェハカセットから取り出すことができるようになっている。第１の搬送ロボット１２３に隣接してパーティクルカウンター１２４が設置されている。このパーティクルカウンター１２４は、ウェハ面に付着している異物（パーティクル）の数をカウントするための装置である。なお、このパーティクルカウンター１２４は省略することもできる。

基板処理システムは、さらに、水平方向に移動可能な第２の搬送ロボット１２６と、この搬送ロボット１２６の移動方向に沿って配置された複数の基板処理装置１２７と、第１の搬送ロボット１２３と第２の搬送ロボット１２６との間でウェハの受け渡しを可能とするための第１のウェハステーション１３１および第２のウェハステーション１３２と、基板処理システム全体の動作を制御する動作コントローラ１３３とを備えている。この例では、４台の基板処理装置１２７が設けられており、図３５に示すように、第２の搬送ロボット１２６の両側にそれぞれ２台の基板処理装置１２７が配置されている。６台、８台、またはそれ以上の基板処理装置１２７を設けてもよい。例えば、６台の基板処理装置１２７を設ける場合は、第２の搬送ロボット１２６の両側にそれぞれ３台の基板処理装置１２７が配置され、８台の基板処理装置１２７を設ける場合は、第２の搬送ロボット１２６の両側にそれぞれ４台の基板処理装置１２７が配置される。

基板処理システムの動作は次の通りである。ウェハは、第１の搬送ロボット１２３によりウェハカセットから取り出され、パーティクルカウンター１２４に搬送される。パーティクルカウンター１２４は、ウェハの表面に付着しているパーティクル（異物）の数をカウントし、そのパーティクルの数を動作コントローラ１３３に送信する。動作コントローラ１３３は、パーティクルの数によって基板処理装置１２７での処理レシピを変更してもよい。例えば、パーティクルの数が所定の基準値を上回ったときには、スクラブ処理の時間を長くしてもよい。

ウェハは、第１の搬送ロボット１２３によりパーティクルカウンター１２４から取り出され、さらに第１のウェハステーション１３１の上に載置される。第２の搬送ロボット１２６は、第１のウェハステーション１３１上のウェハを受け取り、４台の基板処理装置１２７のいずれかにウェハを搬入する。

基板処理装置１２７は、上述した動作シーケンスに従ってウェハの表面または裏面を処理する。必要に応じて、処理されたウェハを別の基板処理装置１２７で２次洗浄してもよい。処理されたウェハは、第２の搬送ロボット１２６により基板処理装置１２７から第２のウェハステーション１３２に搬送される。さらに、ウェハは、第１の搬送ロボット１２３によりウェハカセットに運ばれ、ウェハカセット内の元の位置に戻される。

上述した基板処理システムは、１枚のウェハを複数の基板処理装置１２７で連続的に処理するシリアル処理と、複数枚のウェハを１台の基板処理装置１２７で並行して処理するパラレル処理と、複数枚のウェハを複数台の基板処理装置１２７で処理するシリアル処理とパラレル処理の組み合わせのいずれかを選択的に実行することができる。

図３６は、基板処理システムの他の例を示す平面図である。図３６に示す基板処理システムでは、第２のウェハステーション１３２はウェハを反転させる反転機構１３４を有している。ウェハは、第１の搬送ロボット１２３により第２のウェハステーション１３２に搬送され、第２のウェハステーション１３２の反転機構１３４により反転させられる。反転されたウェハは、第２の搬送ロボット１２６により基板処理装置１２７に搬送され、基板処理装置１２７により処理される。処理されたウェハは、再び第２のウェハステーション１３２に搬送され、反転機構１３４により反転させられる。その後、ウェハは、第１の搬送ロボット１２３によりウェハカセットに戻される。

図３５および図３６に示す基板処理システムでは、基板処理装置１２７は同一平面上に配列されているが、複数の基板処理装置１２７を縦方向に配列することもできる。図３７は、上下二段に配列された基板処理装置を示す側面図である。この基板処理システムは、第１の上段基板処理装置１２７Ａと、第１の下段基板処理装置１２７Ｂと、第２の上段基板処理装置１２７Ｃと、第２の下段基板処理装置１２７Ｄとを備えている。第１の上段基板処理装置１２７Ａは、第１の下段基板処理装置１２７Ｂの上に配置され、第２の上段基板処理装置１２７Ｃは、第２の下段基板処理装置１２７Ｄの上に配置されている。第２の搬送ロボット１２６は、水平方向のみならず、縦方向にも移動ができるように構成されており、第１の基板処理装置１２７Ａ，１２７Ｂ、第２の基板処理装置１２７Ｃ，１２７Ｄ、および第２のウェハステーション１３２の間でウェハを搬送することができるようになっている。

図３７に示す基板処理システムは、ウェハの様々な処理ラインを提供することができる。例えば、図３８に示すように、２枚のウェハを上段基板処理装置１２７Ａ，１２７Ｃ（第１の処理ライン）と下段基板処理装置１２７Ｂ，１２７Ｄ（第２の処理ライン）に搬送して２枚のウェハを並列に処理することができる。または、図３９に示すように、４枚のウェハを４台の基板処理装置１２７Ａ，１２７Ｂ，１２７Ｃ，１２７Ｄ（第１〜第４の処理ライン）で処理することもできる。図３７乃至図３９は、上下二段に配列された基板処理装置を示すが、縦方向に三段以上の基板処理装置を配列してもよい。

これまで本発明の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、その技術思想の範囲内において、種々の異なる形態で実施されてよいことは勿論である。

６ 隔壁
７ 処理室
８ 排気機構
９ 排気ダクト
１０ 基板回転機構
１１ チャック
１２ 中空モータ
１４ 静止部材
１６ 回転基台
１８ ばね
２０ アンギュラコンタクト玉軸受
２１,２２ 磁気軸受
２５ 回転カバー
２７ 洗浄液供給ノズル／処理液供給ノズル
３０ リフト機構
３１ リングステージ
３２ ロッド
３３ エアシリンダ
３５，３６ 気体軸受
３９ タッチダウン軸受
４０ クランプ
４１ 位置決め部
４３，４４，４５ 磁石
４６ 溝
４７ 突起部
５０ スクラバー
５１ スクラバーシャフト
５３ 揺動アーム
５４ 揺動軸
５５ 軸回転機構
５６ スクラバー昇降機構
５８ スクラバー回転機構
６０ テープカートリッジ
６１ 洗浄テープ
６２ 押圧部材
６３ 付勢機構
６４ テープ繰り出しリール
６５ テープ巻き取りリール
６７ テープ巻き取り軸
６９，７０ かさ歯車
７１ エンドマーク検知センサ
７２ チャック部
７５Ａ，７５Ｂ リール軸
７６Ａ，７６Ｂ 軸受
７７ リールハウジング
７８ ボールスプラインナット
７９ ボールスプラインシャフト
８０Ａ，８０Ｂ ブレーキ輪
８１ ブレーキパッド
８２ ばね
８３ ピン
８４Ａ 繰り出しギヤ
８４Ｂ 巻き取りギヤ
８５Ａ，８５Ｂ ワンウェイクラッチ
８６Ａ，８６Ｂ ラックギヤ
８７ 設置台
８８ トルクリミッタ
９０ 静圧支持機構
９１ 支持ステージ
９２ 流体供給路
９３ 支持軸
９５ ロータリジョイント
９６ 流体供給源
９７ 直動ガイド
９８ ステージ昇降機構
９９ ステージ回転機構
１００ 二流体ジェットノズル
１０１ 回転アーム
１０２ 揺動アーム
１１０ 乾燥液供給ノズル
１１１ 乾燥気体供給ノズル
１２０ ロードアンロード部
１２１ フロントロード部
１２３ 第１の搬送ロボット
１２４ パーティクルカウンター
１２６ 第２の搬送ロボット
１２７ 基板処理装置
１３１，１３２ ウェハステーション
１３３ 動作コントローラ
１３４ 反転機構

Claims (5)

1. 基板の表面処理を行うスクラバーであって、
   前記スクラバーは、その内部に前記基板の第１の面に摺接させて前記第１の面の表面処理を行うテープ状の複数のスクラブ部材と、前記複数のスクラブ部材をそれぞれ繰り出す複数のテープ繰り出しリールと、前記複数のスクラブ部材をそれぞれ巻き取る複数のテープ巻き取りリールと、前記複数のテープ巻き取りリールがそれぞれ連結された複数のテープ巻き取り軸とを備え、
   前記スクラバーは、該スクラバーの軸心周りに前記複数のスクラブ部材を回転させながら該複数のスクラブ部材を前記基板の第１の面に摺接させることを特徴とするスクラバー。
2. 前記スクラバーは、揺動アームに連結されており、かつ該揺動アームから取り外し可能であることを特徴とする請求項１に記載のスクラバー。
3. 回転する前記スクラブ部材によって形成されるスクラブ面と、前記基板を支持する基板支持面は、同心状に配置されることを特徴とする請求項１に記載のスクラバー。
4. 前記複数のスクラブ部材は、前記スクラバーの半径方向に延びる基板接触面を有することを特徴とする請求項１に記載のスクラバー。
5. 前記複数のスクラブ部材は、砥粒を有しない洗浄テープまたは砥粒を有する研磨テープであることを特徴とする請求項１に記載のスクラバー。

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