JP5242242B2 - 基板洗浄装置 - Google Patents

Description

本発明は、基板に洗浄液（例えば、純水や薬液）を供給して基板を洗浄し、洗浄した基板を乾燥させる基板洗浄装置に関するものである。

基板の洗浄は、半導体デバイスの製造において、製品の歩留まりを向上させるために重要な工程である。この基板洗浄工程は、例えば研磨工程の後に行われ、基板に付着した不要な残渣を除去する。図２８および図２９に基板洗浄装置の一例を示す。基板洗浄装置は、基板Ｗを保持する基板保持機構１００と、基板保持機構１００を回転させるモータ１０１と、基板Ｗの周囲に配置される固定カバー１０２と、基板Ｗの表面に洗浄液として純水を供給するノズル１０３とを備えている。基板Ｗの洗浄時には、基板Ｗを低速で回転させながら、基板Ｗの表面に純水が供給される。基板Ｗの乾燥時には、基板Ｗを高速（例えば、約１５００ｍｉｎ^−１）で回転させ、これにより基板Ｗの表面から純水を除去する。基板Ｗから振り落とされた純水は固定カバー１０２に捕らえられ、回収される。

純水が固定カバー１０２に衝突する際に、純水が液滴となって跳ね返り、基板Ｗの表面に再度付着することがある。また、基板Ｗを高速で回転させると、固定カバー１０２の内側に旋回流が発生し、純水の微小な飛沫（ミスト）が旋回流によって運ばれ、基板Ｗの表面に付着してしまう。基板Ｗに付着した純水の液滴や飛沫は、基板Ｗの表面にウォーターマークを形成する。このウォーターマークは、基板Ｗに形成されたデバイスに悪影響を及ぼし、製品の歩留まりを低下させてしまう。また、純水以外の洗浄液（例えば薬液）を使用した場合に、前述と同様の理由で基板Ｗを逆汚染してしまうことがある。したがって、いかにしてウォーターマークの形成や逆汚染を防止するかが重要となっている。

最近では、ウォーターマークの形成を抑制する乾燥方法として、ロタゴニ乾燥が提案されている。このロタゴニ乾燥は、並列する２つのノズルからそれぞれＩＰＡ蒸気（イソプロピルアルコールとＮ_２ガスとの混合気）と純水を回転する基板の表面に供給しながら、２つのノズルを基板の径方向に沿って移動させて基板の表面を乾燥させる方法である。このロタゴニ乾燥によれば、基板を比較的低速（例えば、１５０〜３００ｍｉｎ^−１）で回転させても基板を十分に乾燥させることができる。しかしながら、３００ｍｉｎ^−１以下の回転速度でも、純水が固定カバーに衝突したときに、水滴またはミストとなって基板の表面に付着することがある。

特開平１１−９７５１５号公報 特開２００６−３２６３７号公報 特開平８−７８３６８号公報 特開２０００−１００７６３号公報

本発明は、上述した従来の問題点を解決するためになされたもので、基板の表面でのウォーターマークの形成や逆汚染を防止することができる基板洗浄装置を提供することを目的とする。

上述した目的を達成するために、本発明の一態様は、基板を水平に保持する基板保持機構と、前記基板保持機構に保持された前記基板を該基板保持機構を介して回転させる回転機構と、前記基板に洗浄液を供給する液供給ノズルと、前記基板の周囲に配置され、前記基板と同一の速度で回転する回転カバーと、前記回転カバーの外周面全体を覆う固定カバーと、前記回転カバーの下端に位置する上部開口を有する排出孔と、前記基板保持機構に保持された前記基板と前記回転カバーとを回転軸に沿って相対移動させる相対移動機構と、前記基板と前記回転カバーとの前記回転軸方向の相対移動を許容しつつ、前記基板保持機構と前記回転カバーとの間でトルクの伝達を可能とする直動ガイド機構とを備え、前記排出孔は、下方外側に傾斜しており、前記回転カバーは、前記基板を囲む内周面を有し、前記内周面は、その下端から上端まで、径方向内側に傾斜していることを特徴とする基板洗浄装置である。

本発明の好ましい態様は、前記回転カバーの内周面の断面形状は、曲線から構成されており、前記曲線の水平面に対する角度は、前記内周面の上端から下端に向かって徐々に大きくなることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記回転カバーの内周面に液体吸収体を設けたことを特徴とする。

本発明の好ましい態様は、前記回転カバーの内側に、該回転カバーと一体に回転する内側回転カバーを設け、前記内側回転カバーの外周面は、円弧状の縦断面を有しており、前記内側回転カバーの外周面の上端は、前記基板保持機構に保持された基板の上面と同一またはやや下方に位置していることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記内側回転カバーと前記回転カバーとは、複数のサポートアームによって連結されており、前記サポートアームは、前記内側回転カバーと前記回転カバーとの隙間に配置され、該隙間に気体の下降流を形成するような翼形状の断面を有することを特徴とする。

本発明によれば、回転カバーが基板と略同一速度で回転するので、基板と回転カバーとの相対速度がほぼ０となる。その結果、洗浄液が回転カバーに衝突した際に発生する液滴や飛沫の量が少なくなり、ウォーターマークの発生や基板の逆汚染が防止できる。また、基板から回転カバーに移動した洗浄液は、遠心力により回転カバーの内周面に沿って速やかに排出される。したがって、回転カバーの内周面上に洗浄液が留まることがなく、洗浄液の液滴やミストの発生を抑制することができる。さらに、基板と回転カバーとの相対速度がほぼ０であるので、回転カバーの内側には気体の旋回流はほとんど形成されない。したがって、洗浄液のミストが旋回流に運ばれて基板に付着することを防止することができる。

本発明の実施形態に係る基板洗浄装置について図面を参照して説明する。
図１は本発明の第１の実施形態に係る基板洗浄装置を模式的に示す断面図である。図２は図１の基板洗浄装置の平面図である。
図１に示すように、基板洗浄装置は、基板Ｗを水平に保持する基板保持機構１と、基板保持機構１を介して基板Ｗをその中心軸周りに回転させるモータ（回転機構）２と、基板Ｗの周囲に配置される回転カバー３と、基板Ｗの表面（フロント面）に洗浄液として純水を供給するフロントノズル４とを備えている。洗浄液としては、純水以外に薬液が挙げられる。

基板保持機構１は、基板Ｗの周縁部を把持する複数のチャック１０と、これらチャック１０が固定される円形の第１のステージ１１Ａと、この第１のステージ１１Ａを支持する中空状の第１の支持軸１２Ａと、第１のステージ１１Ａを収容する凹部を有する円形の第２のステージ１１Ｂと、第２のステージ１１Ｂを支持する中空状の第２の支持軸１２Ｂとを有している。第１の支持軸１２Ａは、第２の支持軸１２Ｂの内部を通って延びている。すなわち、第１のステージ１１Ａ、第２のステージ１１Ｂ、第１の支持軸１２Ａ、および第２の支持軸１２Ｂは、同軸上に配置されている。回転カバー３は、第２のステージ１１Ｂの端部に固定され、第２のステージ１１Ｂと回転カバー３とは同軸上に配置されている。チャック１０に保持された基板Ｗと回転カバー３とは同軸上に位置する。

第１の支持軸１２Ａと第２の支持軸１２Ｂとは直動ガイド機構１５によって連結されている。この直動ガイド機構１５は、第１の支持軸１２Ａと第２の支持軸１２Ｂの長手方向（回転軸方向）の相対移動を許容しつつ、第１の支持軸１２Ａと第２の支持軸１２Ｂとの間でトルクの伝達を可能とするものである。直動ガイド機構１５の具体例としては、ボールスプライン軸受が挙げられる。

第２の支持軸１２Ｂの外周面にはモータ２が連結されている。モータ２のトルクは、直動ガイド機構１５を介して第１の支持軸１２Ａに伝達され、これによりチャック１０に保持された基板Ｗが回転する。第１のステージ１１Ａと第２のステージ１１Ｂとは、直動ガイド機構１５を介して常に同期して回転する。すなわち、基板Ｗと回転カバー３とは一体に回転し、両者の相対速度は０となる。なお、基板Ｗと回転カバー３との間に若干の速度差があってもよい。この場合は、基板Ｗと回転カバー３をそれぞれ別々の回転機構により回転させることができる。なお、本明細書において、基板Ｗと回転カバー３とを略同一の速度で回転させるとは、基板Ｗと回転カバー３とを同一の方向に略同一の角速度で回転させることをいい、互いに逆方向に回転させることを含まない。

第１の支持軸１２Ａには、上下動機構としてのアクチュエータ２３が連結機構２４を介して連結されている。連結機構２４は、第１の支持軸１２Ａの回転を許容しつつ、アクチュエータ２３の回転軸方向の駆動力を第１の支持軸１２Ａに伝達する。図３に示すように、アクチュエータ２３は、連結機構２４を介して第１のステージ１１Ａ、第１の支持軸１２Ａ、およびチャック１０（すなわち基板Ｗ）を上下動させる。このように、アクチュエータ２３は、基板Ｗと回転カバー３とを回転軸に沿って相対移動させる相対移動機構として機能する。

第１の支持軸１２Ａの内部には、洗浄液供給源に接続されたバックノズル１７と、乾燥気体供給源に接続されたガスノズル１８とが配置されている。洗浄液供給源には、洗浄液として純水が貯留されており、バックノズル１７を通じて基板Ｗの裏面に純水が供給されるようになっている。また、乾燥気体供給源には、乾燥気体として、Ｎ_２ガスまたは乾燥空気などが貯留されており、ガスノズル１８を通じて基板Ｗの裏面に乾燥気体が供給されるようになっている。

フロントノズル４は、基板Ｗの中心を向いて配置されている。このフロントノズル４は、図示しない純水供給源（洗浄液供給源）に接続され、フロントノズル４を通じて基板Ｗの表面の中心に純水が供給されるようになっている。また、基板Ｗの上方には、ロタゴニ乾燥を実行するための２つのノズル２０，２１が並列して配置されている。ノズル２０は、基板Ｗの表面にＩＰＡ蒸気（イソプロピルアルコールとＮ_２ガスとの混合気）を供給するためのものであり、ノズル２１は基板Ｗの表面の乾燥を防ぐために純水を供給するものである。これらノズル２０，２１は基板Ｗの径方向に沿って移動可能に構成されている。

図４は、基板保持機構１を示す平面図である。図１および図４に示すように、第２のステージ１１Ｂには、複数の排出孔２５が形成されている。これら排出孔２５は、回転カバー３の下端に位置する上部開口と、第２のステージ１１Ｂの下面に位置する下部開口とを有している。排出孔２５は、図４に示すように、回転カバー３の周方向に延びる長孔であり、排出孔２５は、その下部開口に向かって径方向外側に傾斜している。上述したフロントノズル４およびバックノズル１７から供給された洗浄液（純水）やノズル２１から供給された純水は、ガスノズル１８からのガスや周囲雰囲気（通常は空気）とともにこの排出孔２５を通じて排出される。

第２のステージ１１Ｂには、第１のステージ１１Ａと第２のステージ１１Ｂとの間に入り込んだ液体（洗浄液，純水）を排出するための複数の補助排出孔２６が形成されている。この補助排出孔２６は、第１のステージ１１Ａと第２のステージ１１Ｂとの隙間に位置する上部開口と、第２のステージ１１Ｂの下面に位置する下部開口とを有している。補助排出孔２６は、上述した排出孔２５と同様に、その下部開口に向かって径方向外側に傾斜している。

排出孔２５と補助排出孔２６の下部開口の下方には、排液路３０と排気路３１とが設けられている。これら排液路３０および排気路３１は、いずれも環状に形成されており、排液路３０は排気路３１の径方向外側に配置されている。このような構成によれば、排出孔２５と補助排出孔２６から排出された液体および気体は、遠心力により分離され、液体は排液路３０に、気体は排気路３１に流入する。

図５は、液体が流れる流路を示す図であり、図６は、気体が流れる流路を示す図である。排気路３１は吸引源（例えば真空ポンプ）３２に連結されている。これにより、図６に示すように、基板Ｗの表面から、排出孔２５、排気路３１を通って流れるダウンフローが形成される。

第２のステージ１１Ｂの下方には、第２のステージ１１Ｂの下面と微小な隙間を介して円板状の固定板３５が配置されている。この固定板３５は、回転する第２のステージ１１Ｂによって周囲の気体が撹乱されることを防止するためのものである。第２のステージ１１Ｂの周縁部には、下方に延びる円筒状のスカート２８が固定されている。このスカート２８は、排出孔２５および補助排出孔２６から排出された液体が周囲に飛び散らないようにするため、および液体の放出位置を基板Ｗから遠ざけるために設けられている。

回転カバー３は、基板保持機構１により保持された基板Ｗを囲むように形成された内周面を有している。回転カバー３の内周面の上端は、基板Ｗよりも上方に位置している。内周面の直径（回転カバー３の内径）は、内周面の上端に向かって徐々に減少するように形成されている。すなわち、回転カバー３の内周面は全体として径方向内側に傾斜し、内周面と水平面とのなす角度θ（図１参照）は９０度未満となっている。

図１に示すように、回転カバー３の内周面の断面形状は２つの傾斜線から構成されている。しかしながら、回転カバー３の内周面の断面形状はこれに限定されるものではなく、例えば、図７に示すように、回転カバー３の内周面は、曲線から構成される断面形状（円弧形状）を有してもよい。図７に示す例においては、内周面と水平面とのなす角度は、回転カバー３の上端から下端に向かって徐々に大きくなっている（θ１＜θ２）。この構成例によれば、液体の衝突の衝撃を和らげることができるとともに、遠心力の作用によって液体を内周面に沿って速やかに流下させることができる。この構成例において、内周面の上端での角度をほぼ０度とすることが好ましい。

回転カバー３の上端には、図２に示すように、チャック１０の形状に沿って切り欠き３ａが形成されている。回転カバー３の上端の直径は、基板Ｗの直径よりも僅かに大きく形成されている。

図１に示すように、回転カバー３の下端は、排出孔２５の上部開口の一部と重複する位置にある。これは、回転カバー３の内周面を伝って下方に流れる液体をスムーズに排出孔２５に導くためである。もし、排出孔２５の上部開口が回転カバー３の下端から離間した位置にあると、液体が第２のステージ１１Ｂの上面に衝突し、液体が排出孔２５にスムーズに流れ込まない。本実施形態の配置によれば、液体が第２のステージ１１Ｂの上面にぶつかることがないので、液体は排出孔２５にスムーズに流れ込む。

次に、本実施形態に係る基板洗浄装置の動作について説明する。
まず、モータ２により基板Ｗおよび回転カバー３を回転させる。この状態で、フロントノズル４およびバックノズル１７から純水を基板Ｗの表面（上面）および裏面（下面）に供給し、基板Ｗの全面を純水でリンスする。基板Ｗに供給された純水は、遠心力により基板Ｗの表面および裏面全体に広がり、これにより基板Ｗの全体がリンスされる。回転する基板Ｗから振り落とされた純水は、回転カバー３に捕らえられ、排出孔２５に流れ込む。基板Ｗのリンス処理の間、２つのノズル２０，２１は、基板Ｗから離れた所定の待機位置にある。

次に、フロントノズル４からの純水の供給を停止し、フロントノズル４を基板Ｗから離れた所定の待機位置に移動させるとともに、２つのノズル２０，２１を基板Ｗの上方の作業位置に移動させる。そして、基板Ｗを１５０〜３００ｍｉｎ^−１の速度で低速回転させながら、ノズル２０からＩＰＡ蒸気を、ノズル２１から純水を基板Ｗの表面に向かって供給する。このとき、基板Ｗの裏面にもバックノズル１７から純水を供給する。そして、２つのノズル２０，２１を同時に基板Ｗの径方向に沿って移動させる。これにより、基板Ｗの表面（上面）が乾燥される。

その後、２つのノズル２０，２１を所定の待機位置に移動させ、バックノズル１７からの純水の供給を停止する。そして、基板Ｗを１０００〜１５００ｍｉｎ^−１の速度で高速回転させ、基板Ｗの裏面に付着している純水を振り落とす。このとき、ガスノズル１８から乾燥気体を基板Ｗの裏面に吹き付ける。このようにして基板Ｗの裏面が乾燥される。

基板Ｗの表面（上面）を乾燥させる間、上述したように、基板Ｗの表面および裏面には純水が供給される。純水は、遠心力によって基板Ｗから振り落とされ、回転カバー３に移動する。回転カバー３と基板Ｗとは同一速度で回転しているので、純水が回転カバー３の内周面に衝突する際に、純水が飛散することがほとんどない。また、同一速度で回転する回転カバー３と基板Ｗとの間の空間内には気体の旋回流がほとんど形成されないので、旋回流によって純水の飛沫が基板Ｗに運ばれることがない。したがって、ウォーターマークの形成を防止することができる。さらに、回転カバー３の内周面は径方向内側に傾斜しているので、回転カバー３が回転することにより、遠心力が純水に作用して純水が内周面に沿って速やかに流下し、排出孔２５に流入する。

基板Ｗの乾燥が終了すると、ガスノズル１８からの乾燥気体の供給を停止させる。そして、図３に示すように、アクチュエータ２３により、基板Ｗが回転カバー３よりも上方に位置するまで、基板Ｗを上昇させる。乾燥された基板Ｗは、図示しない搬送ロボットのハンドにより基板保持機構１から取り出される。

なお、基板Ｗの表面を乾燥させるときと、基板Ｗの裏面を乾燥させるときとで、基板Ｗの高さを変えることが好ましい。例えば、基板Ｗの表面を乾燥させるときは、図１に示す通常の位置とし、基板Ｗの裏面を乾燥させるときは、図８に示すように、基板Ｗを回転カバー３の上端の位置まで上昇させる。より具体的には、基板Ｗの表面と裏面と間に回転カバー３の内周面の上端が位置するまで基板Ｗの位置を上げる。図８に示す位置では、基板Ｗと回転カバー３との距離が最も小さくなり、基板Ｗの裏面側から表面側に液滴やミストが流れ込むことが防止できる。

図９は本発明の第２の実施形態に係る基板洗浄装置を模式的に示す断面図である。なお、図９において、第１の実施形態の部材と同一の部材には同一の符号を付し、その重複する説明を省略する。また、特に説明しない本実施形態の動作は、第１の実施形態と同様である。

本実施形態では、基板保持機構１は、単一のステージ１１と、このステージ１１を支持する中空の支持軸１２と、ステージ１１の上面に固定された複数のチャック１０とを有している。回転カバー３はステージ１１の周縁部に固定されており、回転カバー３と基板Ｗとの相対位置は常に一定となっている。

ステージ１１の下方には、少なくとも３本のプッシュロッド４０と、これらプッシュロッド４０を上下動させるアクチュエータ２３が配置されている。ステージ１１には、プッシュロッド４０の位置に対応して複数の通孔１１ａが形成されている。固定板３５にも通孔１１ａと同一の位置に孔（図示せず）が形成されている。なお、ステージ１１に補助排出孔は形成されていない。

基板Ｗは、第１の実施形態と同様の動作シーケンスにより乾燥される。乾燥処理後は、図１０に示すように、アクチュエータ２３によりプッシュロッド４０が上昇し、プッシュロッド４０は通孔１１ａを通り抜けて基板Ｗを持ち上げる。その後、乾燥された基板Ｗは、図示しない搬送ロボットのハンドにより搬送される。

図１１は、本実施形態の回転カバー３の変形例を示す拡大図である。図１１に示すように、回転カバー３には補助回転カバー４２が設けられている。この補助回転カバー４２は回転カバー３の内周面に固定され、両者は一体に回転する。補助回転カバー４２の内周面は、その上端に向かって径方向内側に傾斜している。補助回転カバー４２の上端は基板Ｗとほぼ同じ高さに位置し、回転カバー３の上端と補助回転カバー４２の上端はほぼ同一の直径を有している。補助回転カバー４２の上端には、図２に示す切り欠き３ａと同様の形状の切り欠き（図示せず）が形成されている。補助回転カバー４２の下端には排出孔４４が形成されている。

この構成例によれば、基板Ｗの表面側空間と裏面側空間は補助回転カバー４２で仕切られるので、基板Ｗの表面と裏面の乾燥処理の相互影響を少なくすることができる。すなわち、補助回転カバー４２によって、基板Ｗの表面側空間と裏面側空間との間での、液体のミストの相互流入を防止することができる。また、基板Ｗの表裏面の乾燥処理順序を変更することができる。すなわち、基板Ｗの裏面を先に乾燥させ、次いで表面を乾燥させることができる。この場合の具体的な乾燥動作は、第１の実施形態と同様である。

図１２は、本発明の第３の実施形態に係る基板洗浄装置を模式的に示す断面図である。なお、図１２において、第１の実施形態の部材と同一の部材には同一の符号を付し、その重複する説明を省略する。また、特に説明しない本実施形態の動作は、第１の実施形態と同様である。

本実施形態が第１の実施形態と異なる点は、回転カバー３の周囲に固定カバー４５が配置されている点である。この固定カバー４５は回転せず、回転カバー３の外周面の全体を覆うように配置されている。回転カバー３の外周面と固定カバー４５の内周面との間には微小な隙間が形成されている。固定カバー４５には排気ポート４６が設けられている。固定カバー４５の上端の直径は、回転カバー３の上端の直径とほぼ同一、または僅かに大きく形成されている。固定カバー４５の下端は、スカート２８の下端よりも下方に位置している。すなわち、固定カバー４５は、回転カバー３およびスカート２８の外周面全体を覆う形状を有している。

この固定カバー４５を設ける目的は次の通りである。基板Ｗとともに回転カバー３が回転すると、回転カバー３の外周面近傍で、気体が乱れ、旋回流がわずかながら発生する。このような旋回流は、液体の飛沫（ミスト）を再び基板Ｗの表面に運んでしまうおそれがある。また、洗浄空間を形成する洗浄室の壁面に付着している液体および雰囲気を、旋回流が基板Ｗにまで運んでしまうおそれがある。固定カバー４５は、このような旋回流の発生を防ぎ、ウォーターマークの形成や基板Ｗの逆汚染を防止する。

固定カバー４５と回転カバー３との間の隙間はできるだけ小さいことが好ましい。これは、回転カバー３の回転に起因して生じる隙間内の気体の乱れを抑制し、気体が基板側に逆流することを防止するためである。本実施形態においては、排気ポート４６を図示しない吸引源に連結し、乾燥工程中に回転カバー３と固定カバー４５との隙間から気体を強制的に排気することが好ましい。吸引源を作動させることにより、図１３に示すように、回転カバー３と固定カバー４５との微小な隙間に気体の流れが形成される。結果として、一旦この隙間に流入した気体は、回転カバー３の回転に伴って基板側に逆流することがない。

図１４は、本発明の第３の実施形態に係る基板洗浄装置の変形例を示す断面図である。図１４に示すように、回転カバー３の外周面には、複数のフィン５０が固定されている。このようなフィン５０を設けることにより、固定カバー４５と回転カバー３との隙間に流入した気体が、回転カバー３の回転によって逆流することを防止することができる。なお、フィン５０に代えて、螺旋溝を回転カバー３の外周面に形成し、回転カバー３の回転に伴って隙間内の気体が下方に流れるようにしてもよい。

なお、第３の実施形態に係る固定カバー４５を、第１および第２の実施形態の基板洗浄装置にも適用できることはいうまでもない。

図１５は、本発明の第４の実施形態に係る基板洗浄装置を模式的に示す断面図である。なお、図１５において、第１の実施形態の部材と同一の部材には同一の符号を付し、その重複する説明を省略する。また、特に説明しない本実施形態の動作は、第１の実施形態と同様である。

図１５に示すように、回転カバー３の内周面には液体吸収体５３が固定されている。この液体吸収体５３は回転カバー３の内周面のほぼ全体を覆っている。液体吸収体５３の具体例としては、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）からなるスポンジや、多孔質部材、メッシュクロスなどが挙げられる。液体吸収体５３は、基板Ｗからの液体を捕捉しやすいように親水性であることが好ましい。また、液体吸収体５３は、捕捉した液体を液体吸収体５３の内部を通って排出孔２５に導くことができるように、連続孔を有することが好ましい。

本実施形態によれば、基板Ｗから振り落とされた液体が回転カバー３に衝突する際の衝撃を吸収することができる。なお、本実施形態の液体吸収体５３を、第１、第２および第３の実施形態の基板洗浄装置にも適用できることはいうまでもない。

図１６は、本発明の第５の実施形態に係る基板洗浄装置を模式的に示す断面図である。なお、図１６において、第３の実施形態の部材と同一の部材には同一の符号を付し、その重複する説明を省略する。また、特に説明しない本実施形態の動作は、第１の実施形態と同様である。

図１６に示すように、固定カバー４５の周囲には洗浄室５１が配置されており、この洗浄室５１の下部には排気ポート４７が形成されている。この排気ポート４７と固定カバー４５の排気ポート４６は図示しない吸引源に連結されている。本実施形態によれば、上記吸引源および排気路３１に接続される吸引源３２を稼動することにより、洗浄室５１内全体に気体のダウンフローを形成することができる。特に、排気ポート４７を通じて洗浄室５１内の気体を排気することにより、固定カバー４５の外周面に沿った気体のダウンフローを形成することができる。これにより、固定カバー４５の外周面と洗浄室５１の内面との間に存在する液滴やその周囲雰囲気、および洗浄室５１内のミストの基板Ｗへの再付着を防止することができる。

図１７は、本発明の参考例に係る基板洗浄装置を示す模式図である。
図１７に示すように、この基板洗浄装置は、基板Ｗを水平に保持する基板保持機構６０と、基板保持機構６０を介して基板Ｗの中心周りに回転させるモータ（回転機構）２と、基板Ｗの周囲に配置される固定カバー７０と、基板Ｗの表面に洗浄液として純水を供給するフロントノズル４とを備えている。基板保持機構６０は、ステージ６１と、このステージ６１を支持する中空の支持軸６２と、ステージ６１の上面に固定された複数のチャック１０とを有している。

支持軸６２の内部には、洗浄液供給源に接続されたバックノズル１７と、乾燥気体供給源に接続されたガスノズル１８とが配置されている。洗浄液供給源には、洗浄液として純水が貯留されており、バックノズル１７を通じて基板Ｗの裏面に純水が供給されるようになっている。また、乾燥気体供給源には、乾燥気体として、Ｎ_２ガスまたは乾燥空気などが貯留されており、ガスノズル１８を通じて基板Ｗの裏面に乾燥気体が供給されるようになっている。

フロントノズル４は、基板Ｗの中心を向いて配置されている。このフロントノズル４は、図示しない純水供給源（洗浄液供給源）に接続され、フロントノズル４を通じて基板Ｗの表面の中心に純水が供給されるようになっている。また、基板Ｗの上方には、ロタゴニ乾燥を実行するための２つのノズル２０，２１が並列して配置されている。ノズル２０は、基板Ｗの表面にＩＰＡ蒸気（イソプロピルアルコールとＮ_２ガスとの混合気）を供給するためのものであり、ノズル２１は基板Ｗの表面の乾燥を防ぐために純水を供給するものである。これらノズル２０，２１は基板Ｗの径方向に沿って移動可能に構成されている。

固定カバー７０は、径方向内側に傾斜する内周面を有している。固定カバー７０の上端は基板Ｗよりも上方に位置している。固定カバー７０の内周面には液体吸収体５３が固定されている。この液体吸収体５３は固定カバー７０の内周面のほぼ全体を覆っている。液体吸収体５３の具体例としては、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）からなるスポンジや、多孔質部材、メッシュクロスなどが挙げられる。液体吸収体５３は、基板Ｗからの液体を捕捉しやすいように親水性であることが好ましい。また、液体吸収体５３は、捕捉した液体は液体吸収体５３の内部を通って流下するように、連続孔を有することが好ましい。

ステージ６１および固定カバー７０の下方には、液体（フロントノズル４、バックノズル１７から供給された洗浄液としての純水や、ノズル２１から供給された純水）を回収するための液受け６３が配置されている。液受け６３の底部には排出ポート６４が設けられている。この排出ポート６４は図示しない吸引源に接続されており、液受け６３によって回収された液体は、周囲の気体とともに排出ポート６４を通って強制的に排出されるようになっている。

この基板洗浄装置は、第１の実施形態と同様の処理シーケンスで基板Ｗの乾燥処理を行う。すなわち、まず、モータ２により基板Ｗを回転させる。この状態で、フロントノズル４およびバックノズル１７から純水を基板Ｗの表面および裏面に供給し、基板Ｗの全面を純水でリンスする。純水は、回転する基板Ｗから振り落とされ、固定カバー７０に捕らえられ、液受け６３により回収される。基板Ｗのリンス処理の間、２つのノズル２０，２１は、基板Ｗから離れた所定の待機位置にある。

次に、純水の供給を停止し、フロントノズル４を基板Ｗから離れた所定の待機位置に移動させるとともに、２つのノズル２０，２１を基板Ｗの上方の作業位置に移動させる。そして、基板Ｗを１５０〜３００ｍｉｎ^−１の速度で低速回転させながら、ノズル２０からＩＰＡ蒸気を、ノズル２１から純水を基板Ｗの表面に向かって供給する。このとき、基板Ｗの裏面にもバックノズル１７から純水を供給する。そして、２つのノズル２０，２１を同時に基板Ｗの径方向に沿って移動させる。これにより、基板Ｗの表面（上面）が乾燥される。

その後、２つのノズル２０，２１を所定の待機位置に移動させ、バックノズル１７からの純水の供給を停止する。そして、基板Ｗを１０００〜１５００ｍｉｎ^−１の速度で高速回転させ、基板Ｗの裏面に付着している純水を振り落とす。このとき、ガスノズル１８から乾燥気体を基板Ｗの裏面に吹き付ける。このようにして基板Ｗの裏面が乾燥される。

この構成例によれば、基板Ｗから振り落とされた液体が固定カバー７０に衝突する際の衝撃を液体吸収体５３によって吸収することができる。

図１８は、他の参考例に係る基板洗浄装置を示す模式図である。なお、特に説明しない本例の構成及び動作は、図１７に記載した基板洗浄装置と同様であるので、その重複する説明を省略する。

図１８に示すように、ステージ６１及び支持軸６２を囲むように円筒状の遮蔽カバー６５が設けられている。この遮蔽カバー６５の上端はステージ６１とほぼ同じ高さに位置し、遮蔽カバー６５の下端は液受け６３に固定されている。なお、この例では、上述した液体吸収体５３は設けられていない。この例によれば、回転するステージ６１および支持軸６２が遮蔽カバー６５によって覆われるので、ステージ６１および支持軸６２の回転に伴う周囲気体の旋回流の形成を防止することができる。したがって、旋回流に起因して液体のミストが基板Ｗの表面に再付着してしまうことが防止される。

なお、図１７および図１８に示す構成に、第１の実施形態に係る回転カバーを付加してもよい。

図１９および図２０は、他の参考例に係る基板洗浄装置を示す模式図である。なお、特に説明しない本例の構成及び動作は、図１７に記載した基板洗浄装置と同様であるので、その重複する説明を省略する。

この例では、固定カバー７０は上下動可能に構成されている。上述したように、基板Ｗの表面を乾燥処理するときと基板Ｗの裏面を乾燥処理するときとでは、基板Ｗの回転速度が異なる。したがって、乾燥すべき基板Ｗの面に応じて固定カバー７０の位置を変えることが好ましい。より具体的には、基板Ｗの表面を乾燥させる場合は、図１９に示すように、固定カバー７０を通常の位置とする。上述したように、基板Ｗの表面を乾燥するときは、基板Ｗは低速で回転される。したがって、基板Ｗから振り落とされた液滴はある程度自由落下して固定カバー７０の内周面に衝突する。固定カバー７０と基板Ｗの周縁部との距離は大きいので、固定カバー７０と衝突したときに、液滴の基板Ｗへの跳ね返りが防止される。

一方、基板Ｗの裏面を乾燥するときは、基板Ｗは高速で回転される。したがって、基板Ｗから振り落とされた液滴はほぼ直線的に進み、固定カバー７０の内周面に高い速度で衝突する。さらに、チャック１０やステージ６１の高速回転に伴い、基板Ｗ周囲の気体が乱れ、旋回流が発生する。このような旋回流は、液滴やミストを基板Ｗの表面に運んでしまうため、好ましくない。そこで、固定カバー７０の位置を下げた状態で基板Ｗの裏面を乾燥処理する。より具体的には、固定カバー７０の上端が基板Ｗとほぼ同じ高さになるまで固定カバー７０を下げる。この位置では、基板Ｗの周縁部と固定カバー７０との距離が小さくなるので、基板Ｗの裏面側から表面側に液滴やミストが流れ込むことが防止される。

図２１は、本発明の第６の実施形態に係る基板洗浄装置を模式的に示す断面図である。なお、図２１において、第１の実施形態の部材と同一の部材には同一の符号を付し、その重複する説明を省略する。また、特に説明しない本実施形態の動作は、第１の実施形態と同様である。

図２１に示すように、回転カバー３の径方向内側には、内側回転カバー７５が設けられている。内側回転カバー７５は、ステージ１１の第２のステージ１１Ｂに固定されている。回転カバー（第１の回転カバー）３と内側回転カバー（第２の回転カバー）７５とは、複数のサポートアーム８０を介して連結されている。したがって、内側回転カバー７５と回転カバー３とは、一体に回転するように構成されている。内側回転カバー７５と回転カバー３との間には、隙間が形成されている。

図２２（ａ）は、内側回転カバー７５と回転カバー３の縦断面を示す拡大図であり、図２２（ｂ）は、内側回転カバー７５およびチャック１０を示す平面図である。内側回転カバー７５の外周面は、滑らかな円弧形状の縦断面を有している。水平面に対する内側回転カバー７５の外周面の角度は、その上端から下端にかけて、徐々に大きくなっている。より具体的には、内側回転カバー７５の上端での外周面の角度はほぼ０度であり、下端での角度はほぼ９０度である。

内側回転カバー７５の上端は、チャック１０に保持された基板Ｗの上面よりもやや下方に位置している。すなわち、外周面の上端は基板Ｗの上面よりも下方に位置し、内周面の上端は基板Ｗの下面よりも上方に位置している。内側回転カバー７５の上端は、基板Ｗの周縁部に近接して配置されており、その上端の直径は、基板Ｗの直径よりも僅かに大きく形成されている。内側回転カバー７５の内周面も、外周面と同様に、滑らかな円弧形状の縦断面を有することが好ましい。図２２（ｂ）に示すように、内側回転カバー７５の上端には、チャック１０の形状に沿った切り欠き７５ａが形成されている。

基板Ｗの端部から下方向になだらかな放物線を描くように続く外周面を持つ内側回転カバー７５を設けることにより、基板Ｗを回転させたときに基板Ｗ上の液体の表面張力を利用して液体を内側回転カバー７５の外周面に沿って下方に滑らかに導き、液切れを防止して液滴や飛沫の発生を防止することができる。本実施形態では、基板Ｗの上面よりも内側回転カバー７５の外周面の上端は少しだけ低い位置にあるので、基板Ｗと内側回転カバー７５との隙間に液溜まりが生じにくい。一方、内側回転カバー７５の端部が基板Ｗよりも高い位置にあると、基板Ｗと内側回転カバー７５との間で液切れが生じ、液滴や飛沫を生じさせてしまう。したがって、内側回転カバー７５の外周面の上端は、基板Ｗの上面と同一の位置とするか、好ましくは基板Ｗの上面よりもやや低い位置とする。

回転カバー３の内周面は、内側回転カバー７５の外周面とほぼ同じ形状を有している。すなわち、回転カバー３の内周面は、滑らかな円弧形状の縦断面を有している。水平面に対する回転カバー３の内周面の角度は、その上端から下端にかけて、徐々に大きくなっている。より具体的には、回転カバー３の上端での内周面の角度はほぼ０度であり、下端での角度はほぼ９０度である。なお、図示はしないが、回転カバー３の上端にも、内側回転カバー７５の切り欠きと同形状の切り欠きが形成されている。

各サポートアーム８０は、内側回転カバー７５の外周面と回転カバー３の内周面に固定されている。すなわち、サポートアーム８０は、内側回転カバー７５の外周面と回転カバー３の内周面との間に形成される隙間に配置されている。図２３（ａ）は、内周面カバーに固定されたサポートアーム８０を上方から見た図であり、図２３（ｂ）は図２３（ａ）に示すサポートアーム８０を径方向外側から見た図である。なお、図２３（ａ）および図２３（ｂ）においては、説明のために外側回転カバーは省略されている。サポートアーム８０は、翼形状を有しており、内側回転カバー７５および回転カバー３が回転すると、内側回転カバー７５と回転カバー３との隙間に気体の下降流が形成されるようになっている。

内側回転カバー７５および回転カバー３は、基板Ｗとともに一体に回転する。基板Ｗの上面に供給された液体（例えば、純水）は、遠心力により基板Ｗから内側回転カバー７５に移動し、その外周面に沿って流下する。このとき、翼として機能するサポートアーム８０により、内側回転カバー７５と回転カバー３との隙間には、気体の下降流が形成される。したがって、液体のミストや液滴は、この下降流に強制的に運ばれ、これにより、ミストや液滴が基板Ｗの表面に付着することが防止される。内側回転カバー７５と回転カバー３との間隔は、液体を滑らかに下方に流し、ミストが基板Ｗ上の空間に拡散しないように、適宜調整される。

なお、内側回転カバー７５および回転カバー３に付着した液滴を離れにくくするために、これらカバー７５，３の表面を親水化処理することが好ましい。また、内側回転カバー７５および回転カバー３に付着した液体を下方に導きやすくするために、内側回転カバー７５の外周面および／または回転カバー３の内周面にスパイラル溝を形成することが好ましい。

内側回転カバー７５、回転カバー３、および基板Ｗは、洗浄室５１に収容されている。この洗浄室５１の底面には、排気口５１ａおよび排液口５１ｂが形成されている。基板Ｗに供給された純水などの液体は、排液口５１ｂから排出され、また、サポートアーム８０の回転によって下降流を形成する気体は、排気口５１ａから排出される。なお、排気口５１ａに真空ポンプを接続して、洗浄室５１内の気体を強制的に排気するようにしてもよい。

図２４は、上述した第６の実施形態に係る基板洗浄装置に、固定カバーを付加した変形例を示す断面図である。この固定カバー８５は、回転カバー３の周囲に配置されている。固定カバー８５は回転せず、固定カバー８５の下端は、回転カバー３の下端よりも下方に位置している。すなわち、固定カバー８５は、回転カバー３の外周面の全体を覆うように配置されている。回転カバー３の外周面と固定カバー８５の内周面との間には微小な隙間が形成されている。なお、図示はしないが、固定カバー８５の上端には、チャック１０の形状に沿った切り欠きが形成されている。固定カバー８５の上端の直径は、回転カバー３の上端の直径とほぼ同一、または僅かに大きく形成されている。この固定カバー８５を設ける理由は、上述の固定カバー４５を設ける理由と同じである。

次に、上記実施形態に係る基板洗浄装置を備えた研磨装置の一例について説明する。図２５は、本発明の第１乃至第６の実施形態のいずれかに係る基板洗浄装置を備えた研磨装置の配置構成を示す平面図である。図２６は図２５に示す研磨装置の概要を示す斜視図である。図２５に示すように、研磨装置は、略矩形状のハウジング１００を備えており、ハウジング１００の内部は隔壁１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃによってロード／アンロード部１２０と研磨部１３０（１３０ａ，１３０ｂ）と洗浄部１４０とに区画されている。

ロード／アンロード部１０２は、複数の基板をストックするウェハカセットを載置する２つ以上（図２５では３つ）のフロントロード部１２０を備えている。これらのフロントロード部１２０は、研磨装置の幅方向（長手方向と垂直な方向）に隣接して配列されている。フロントロード部１２０には、オープンカセット、ＳＭＩＦ（Standard Manufacturing Interface）ポッド、又はＦＯＵＰ（Front Opening Unified Pod）を搭載することができる。ここで、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。

また、ロード／アンロード部１０２には、フロントロード部１２０の並びに沿って走行機構１２１が敷設されており、この走行機構１２１上にフロントロード部１２０の配列方向に沿って移動可能な第１搬送ロボット１２２が設置されている。第１搬送ロボット１２２は走行機構１２１上を移動することによってフロントロード部１２０に搭載されたウェハカセットにアクセスできるようになっている。この第１搬送ロボット１２２は上下に２つのハンドを備えており、例えば、上側のハンドをウェハカセットに研磨された基板を戻すときに使用し、下側のハンドを研磨前の基板を搬送するときに使用して、上下のハンドを使い分けることができるようになっている。

ロード／アンロード部１０２は最もクリーンな状態を保つ必要がある領域であるため、ロード／アンロード部１０２の内部は、装置外部、研磨部１３０、及び洗浄部１４０のいずれよりも高い圧力に常時維持されている。また、第１搬送ロボット１２２の走行機構１２１の上部には、ＨＥＰＡフィルタやＵＬＰＡフィルタなどのクリーンエアフィルタを有するフィルタファンユニット（図示せず）が設けられており、このフィルタファンユニットによりパーティクルや有毒蒸気、ガスが除去されたクリーンエアが常時下方に向かって吹き出している。

研磨部１３０は、基板の研磨が行われる領域であり、第１研磨ユニット１３１Ａと第２研磨ユニット１３１Ｂとを内部に有する第１研磨部１３０ａと、第３研磨ユニット１３１Ｃと第４研磨ユニット１３１Ｄとを内部に有する第２研磨部１３０ｂとを備えている。これらの第１研磨ユニット１３１Ａ、第２研磨ユニット１３１Ｂ、第３研磨ユニット１３１Ｃ、及び第４研磨ユニット１３１Ｄは、図２５に示すように、装置の長手方向に沿って配列されている。

第１研磨ユニット１３１Ａは、研磨パッドを保持する研磨テーブル１３２Ａと、基板を保持しかつ基板を研磨テーブル１３２Ａ上の研磨パッドの研磨面に対して押圧するためのトップリング１３３Ａと、研磨パッドの研磨面に研磨液（例えば、スラリ）やドレッシング液（例えば、純水）を供給するための研磨液供給ノズル１３４Ａと、研磨パッドのドレッシングを行うためのドレッサ１３５Ａと、液体（例えば純水）と気体（例えば窒素）の混合流体を霧状にして、ノズルから研磨面に噴射するアトマイザ１３６Ａとを備えている。

同様に、第２研磨ユニット１３１Ｂは、研磨テーブル１３２Ｂと、トップリング１３３Ｂと、研磨液供給ノズル１３４Ｂと、ドレッサ１３５Ｂと、アトマイザ１３６Ｂとを備えており、第３研磨ユニット１３１Ｃは、研磨テーブル１３２Ｃと、トップリング１３３Ｃと、研磨液供給ノズル１３４Ｃと、ドレッサ１３５Ｃと、アトマイザ１３６Ｃとを備えており、第４研磨ユニット１３１Ｄは、研磨テーブル１３２Ｄと、トップリング１３３Ｄと、研磨液供給ノズル１３４Ｄと、ドレッサ１３５Ｄと、アトマイザ１３６Ｄとを備えている。

第１研磨部１３０ａには、長手方向に沿った４つの搬送位置（ロード／アンロード部側から順番に第１搬送位置ＴＰ１、第２搬送位置ＴＰ２、第３搬送位置ＴＰ３、第４搬送位置ＴＰ４とする）の間で基板を搬送する第１リニアトランスポータ１５０が配置されている。この第１リニアトランスポータ１５０の第１搬送位置ＴＰ１の上方には、第１搬送ロボット１２２から受け取った基板を反転する反転機１５１が配置されており、その下方には上下に昇降可能なリフタ１５２が配置されている。また、第２搬送位置ＴＰ２の下方には上下に昇降可能なプッシャ１５３が、第３搬送位置ＴＰ３の下方には上下に昇降可能なプッシャ１５４が、第４搬送位置ＴＰ４の下方には上下に昇降可能なリフタ１５５がそれぞれ配置されている。

また、第２研磨部１３０ｂには、第１リニアトランスポータ１５０に隣接して、長手方向に沿った３つの搬送位置（ロード／アンロード部側から順番に第５搬送位置ＴＰ５、第６搬送位置ＴＰ６、第７搬送位置ＴＰ７とする）の間で基板を搬送する第２リニアトランスポータ１６０が配置されている。この第２リニアトランスポータ１６０の第５搬送位置ＴＰ５の下方には上下に昇降可能なリフタ１６６が、第６搬送位置ＴＰ６の下方にはプッシャ１６７が、第７搬送位置ＴＰ７の下方にはプッシャ１６８がそれぞれ配置されている。

図２６に示すように、第１リニアトランスポータ１５０は、直線往復移動可能な４つのステージ、すなわち、第１ステージ、第２ステージ、第３ステージ、および第４ステージを備えている。これらのステージは上下に２段の構成となっている。すなわち、下段には第１ステージ、第２ステージ、第３ステージが配置され、上段には第４ステージが配置されている。

下段のステージと上段のステージとは、設置される高さが異なっているため、下段のステージと上段のステージとは互いに干渉することなく自由に移動可能となっている。第１ステージは、第１搬送位置ＴＰ１と（基板の受け渡し位置である）第２搬送位置ＴＰ２との間で基板を搬送し、第２ステージは、第２搬送位置ＴＰ２と（基板の受け渡し位置である）第３搬送位置ＴＰ３との間で基板を搬送し、第３ステージは、第３搬送位置ＴＰ３と第４搬送位置ＴＰ４との間で基板を搬送する。また、第４ステージは、第１搬送位置ＴＰ１と第４搬送位置ＴＰ４との間で基板を搬送する。

第２リニアトランスポータ１６０は、第１リニアトランスポータ１５０と実質的に同一の構成を有している。すなわち、上段に第５ステージおよび第６ステージが配置され、下段に第７ステージが配置されている。第５ステージは、第５搬送位置ＴＰ５と（基板の受け渡し位置である）第６搬送位置ＴＰ６との間で基板を搬送し、第６ステージは、第６搬送位置ＴＰ６と（基板の受け渡し位置である）第７搬送位置ＴＰ７との間で基板を搬送し、第７ステージは、第５搬送位置ＴＰ５と第７搬送位置ＴＰ７との間で基板を搬送する。

研磨時にはスラリを使用することを考えるとわかるように、研磨部１３０は最もダーティな（汚れた）領域である。したがって、研磨部１３０内のパーティクルが外部に飛散しないように、各研磨テーブルの周囲から排気が行われており、研磨部１３０の内部の圧力を、装置外部、周囲の洗浄部１４０、ロード／アンロード部１０２よりも低くすることでパーティクルの飛散を防止している。また、通常、研磨テーブルの下方には排気ダクト（図示せず）が、上方にはフィルタ（図示せず）がそれぞれ設けられ、これらの排気ダクト及びフィルタを介して清浄化された空気が噴出され、ダウンフローが形成される。

洗浄部１４０は、研磨後の基板を洗浄する領域であり、第２搬送ロボット１２４と、第２搬送ロボット１２４から受け取った基板を反転する反転機１４１と、研磨後の基板を洗浄する４つの洗浄ユニット１４２〜１４５と、反転機１４１及び洗浄ユニット１４２〜１４５の間で基板を搬送する搬送ユニット１４６とを備えている。

第２搬送ロボット１２４、反転機１４１、及び洗浄ユニット１４２〜１４５は、研磨装置の長手方向に沿って直列に配置されている。また、これらの洗浄ユニット１４２〜１４５の上部には、クリーンエアフィルタを有するフィルタファンユニット（図示せず）が設けられており、このフィルタファンユニットによりパーティクルが除去されたクリーンエアが常時下方に向かって吹き出している。また、洗浄部１４０の内部は、研磨部１３０からのパーティクルの流入を防止するために研磨部１３０よりも高い圧力に常時維持されている。

搬送ユニット１４６は、基板を把持する複数のアームを有しており、これらアームによって複数の基板を反転機１４１及び洗浄ユニット１４２〜１４５の間で同時に水平方向に移動させることができるようになっている。洗浄ユニット１４２及び洗浄ユニット１４３としては、例えば、上下に配置されたロール状のスポンジを回転させて基板の表面及び裏面に押し付けて基板の表面及び裏面を洗浄するロールタイプの洗浄ユニットを用いることができる。また、洗浄ユニット１４４としては、例えば、半球状のスポンジを回転させながら基板に押し付けて洗浄するペンシルタイプの洗浄ユニットを用いることができる。洗浄ユニット１４５は、上述したいずれかの実施形態に係る基板洗浄装置である。なお、各洗浄ユニット１４２〜１４４において、上述したロールタイプの洗浄ユニットやペンシルタイプの洗浄ユニットに加えて、洗浄液に超音波を当てて洗浄するメガソニックタイプの洗浄ユニットを付加的に設けてもよい。

反転機１５１と第１搬送ロボット１２２との間にはシャッタ１１０が設置されており、基板の搬送時にはシャッタ１１０を開いて第１搬送ロボット１２２と反転機１５１との間で基板の受け渡しが行われる。また、反転機１４１と第２搬送ロボット１２４との間、反転機１４１と１次洗浄ユニット１４２との間、第１研磨部１３０ａと第２搬送ロボット１２４との間、及び第２研磨部１３０ｂと第２搬送ロボット１２４との間にもそれぞれシャッタ１１１，１１２，１１３，１１４が設置されており、基板の搬送時にはこれらのシャッタ１１１，１１２，１１３，１１４を開いて基板の受け渡しが行われる。

研磨テーブル１３２Ａの上には研磨パッド（図示せず）が固定されている。研磨テーブル１３２Ａは、その下方に配置されるモータ（図示せず）に連結されており、軸心周りに回転可能になっている。図２６に示すように、トップリング１３３Ａは、トップリングシャフト１３７Ａを介してモータ及び昇降シリンダ（図示せず）に連結されている。これにより、トップリング１３３Ａは昇降可能かつトップリングシャフト１３７Ａ周りに回転可能となっている。このトップリング１３３Ａの下面には、基板Ｗが真空吸着等によって保持される。研磨パッドの上面は、基板Ｗが摺接される研磨面を構成している。

トップリング１３３Ａの下面に保持された基板Ｗはトップリング１３３Ａによって回転させられつつ、回転している研磨テーブル１３２Ａ上の研磨パッドに押圧される。このとき、研磨液供給ノズル１３４Ａから研磨パッドの研磨面（上面）に研磨液が供給され、基板Ｗと研磨パッドとの間に研磨液が存在した状態で基板Ｗが研磨される。研磨テーブル１３２Ａおよびトップリング１３３Ａは、基板Ｗと研磨面とを相対移動させる機構を構成している。第２研磨ユニット１３１Ｂ，第３研磨ユニット１３１Ｃ、および第４研磨ユニット１３１Ｄは、第１研磨ユニット１３１Ａと同一の構成を有しているので、その説明を省略する。

このような構成を有する研磨装置によれば、１枚の基板を４つの研磨ユニットで連続的に研磨するシリーズ処理、および２枚の基板を同時に研磨するパラレル処理を行うことができる。

基板をシリーズ処理する場合には、基板は、フロントロード部１２０のウェハカセット→第１搬送ロボット１２２→反転機１５１→リフタ１５２→第１リニアトランスポータ１５０の第１ステージ→プッシャ１５３→トップリング１３３Ａ→研磨テーブル１３２Ａ→プッシャ１５３→第１リニアトランスポータ１５０の第２ステージ→プッシャ１５４→トップリング１３３Ｂ→研磨テーブル１３２Ｂ→プッシャ１５４→第１リニアトランスポータ１５０の第３ステージ→リフタ１５５→第２搬送ロボット１２４→リフタ１６６→第２リニアトランスポータ１６０の第５ステージ→プッシャ１６７→トップリング１３３Ｃ→研磨テーブル１３２Ｃ→プッシャ１６７→第２リニアトランスポータ１６０の第６ステージ→プッシャ１６８→トップリング１３３Ｄ→研磨テーブル１３２Ｄ→プッシャ１６８→第２リニアトランスポータ１６０の第７ステージ→リフタ１６６→第２搬送ロボット１２４→反転機１４１→搬送ユニット１４６→洗浄ユニット１４２→搬送ユニット１４６→洗浄ユニット１４３→搬送ユニット１４６→洗浄ユニット１４４→搬送ユニット１４６→洗浄ユニット１４５→第１搬送ロボット１２２→フロントロード部１２０のウェハカセットという経路で搬送される。

基板をパラレル処理する場合には、一方の基板は、フロントロード部１２０のウェハカセット→第１搬送ロボット１２２→反転機１５１→リフタ１５２→第１リニアトランスポータ１５０の第１ステージ→プッシャ１５３→トップリング１３３Ａ→研磨テーブル１３２Ａ→プッシャ１５３→第１リニアトランスポータ１５０の第２ステージ→プッシャ１５４→トップリング１３３Ｂ→研磨テーブル１３２Ｂ→プッシャ１５４→第１リニアトランスポータ１５０の第３ステージ→リフタ１５５→第２搬送ロボット１２４→反転機１４１→搬送ユニット１４６→洗浄ユニット１４２→搬送ユニット１４６→洗浄ユニット１４３→搬送ユニット１４６→洗浄ユニット１４４→搬送ユニット１４６→洗浄ユニット１４５→第１搬送ロボット１２２→フロントロード部１２０のウェハカセットという経路で搬送される。

また、他方の基板は、フロントロード部１２０のウェハカセット→第１搬送ロボット１２２→反転機１５１→リフタ１５２→第１リニアトランスポータ１５０の第４ステージ→リフタ１５５→第２搬送ロボット１２４→リフタ１６６→第２リニアトランスポータ１６０の第５ステージ→プッシャ１６７→トップリング１３３Ｃ→研磨テーブル１３２Ｃ→プッシャ１６７→第２リニアトランスポータ１６０の第６ステージ→プッシャ１６８→トップリング１３３Ｄ→研磨テーブル１３２Ｄ→プッシャ１６８→第２リニアトランスポータ１６０の第７ステージ→リフタ１６６→第２搬送ロボット１２４→反転機１４１→搬送ユニット１４６→洗浄ユニット１４２→搬送ユニット１４６→洗浄ユニット１４３→搬送ユニット１４６→洗浄ユニット１４４→搬送ユニット１４６→洗浄ユニット１４５→第１搬送ロボット１２２→フロントロード部１２０のウェハカセットという経路で搬送される。

次に、上記実施形態に係る基板洗浄装置を備えた研磨装置の他の例について説明する。図２７は、本発明の第１乃至第６の実施形態のいずれかに係る基板洗浄装置を備えた研磨装置の配置構成を示す平面図である。
この研磨装置は、多数の基板をストックするウェハカセット２０４を収容するロード・アンロード部２０１を備えている。ロード・アンロード部２０１内の各ウェハカセット２０４に到達可能となるように、走行機構２００の上に２つのハンドを有した搬送ロボット２０２が配置されている。走行機構２００にはリニアモータからなる走行機構が採用されている。リニアモータからなる走行機構を採用することにより、大口径化し重量が増した基板の高速且つ安定した搬送ができる。

搬送ロボット２０２の走行機構２００を対称軸に、ウェハカセット２０４とは反対側に２台の洗浄ユニット２１２が配置されている。これら洗浄ユニット２１２は、上述した第１乃至第６の実施形態のいずれかに係る基板洗浄装置である。各洗浄ユニット２１２は、搬送ロボット２０２のハンドが到達可能な位置に配置されている。また２台の洗浄ユニット２１２の間で、搬送ロボット２０２が到達可能な位置に、４つの基板載置台を備えたウェハステーション２０６が配置されている。

各洗浄ユニット２１２とウェハステーション２０６に到達可能な位置に２台の搬送ロボット２０８が配置されている。洗浄ユニット２１２と隣接するように、搬送ロボット２０８のハンドが到達可能な位置に洗浄ユニット２１４が配置されている。搬送ロボット２０８のハンドの到達可能な位置にロータリトランスポータ２１０が配置され、このロータリトランスポータ２１０と基板受渡し可能な位置に、研磨ユニット２５０が２台配置されている。なお、搬送ロボット２０８を１台のみを設けてもよい。

研磨装置は、研磨前あるいは研磨後に、洗浄及び乾燥処理を経た基板表面における膜の膜厚等の表面状態を測定する測定部としてのＩＴＭ（In-line Thickness Monitor）２２４を備えている。つまり、図２７に示すように、走行機構２００の延長線上には、搬送ロボット２０２が研磨後の基板をウェハカセット２０４内に収納する前、もしくは搬送ロボット２０２が研磨前の基板をウェハカセット２０４から取出した後に、光学的手段による基板表面へ入射し反射した光学信号により、半導体ウェハ等の基板表面における銅膜やバリア層等の研磨状態を測定するＩＴＭ（測定部）２２４が配置されている。

各研磨ユニット２５０は、研磨テーブル２３０、トップリング２３１、研磨テーブル２３０上の研磨パッド（図示せず）に研磨液を供給する研磨液供給ノズル２３２、研磨パッドのドレッシングを行うためのドレッサ２１８、及びドレッサ２１８を洗浄するための水槽２２２を有している。

次に、図２７に示す基板処理装置の動作について説明する。
まず、表面に銅膜などの導電膜を形成した基板を多数収容したウェハカセット２０４をロード・アンロード部２０１に装着する。そして、１枚の基板をウェハカセット２０４から搬送ロボット２０２で取出してウェハステーション２０６へ載置する。搬送ロボット２０８は、ウェハステーション２０６から基板を受け取り、必要に応じて、基板Ｗを反転させた後、ロータリトランスポータ２１０に渡す。次に、ロータリトランスポータ２１０を水平に回転させ、このロータリトランスポータ２１０で支持した基板を、一方の研磨ユニット２５０のトップリング２３１で保持する。

そして、トップリング２３１で保持した基板を研磨テーブル２３０の上方の研磨位置に移動させる。そして、トップリング２３１及び研磨テーブル２３０を共に回転させながら、基板を下降させ、基板を研磨パッドの研磨面に押圧する。そして、研磨液供給ノズル２３２から研磨液を供給しながら、基板を研磨する。

研磨された基板は、ロータリトランスポータ２１０及び搬送ロボット２０８を経由し、必要に応じて反転された後、洗浄ユニット２１４に搬送される。研磨を行った研磨ユニット２５０にあっては、研磨パッドの研磨面のドレッサ２１８によるコンディショニングを行って、次の研磨に備える。

そして、洗浄ユニット２１４で、基板の表面の洗浄リンス処理を行い、さらに、基板を乾燥させる。そして、乾燥された基板を搬送ロボット２０８でウェハステーション２０６に搬送して載置する。搬送ロボット２０２は、洗浄された基板をウェハステーション２０６から取出し、洗浄ユニット２１２で基板を洗浄し乾燥させる。そして、洗浄乾燥後の基板を搬送ロボット２０２により元のウェハカセット２０４に戻す。

この研磨装置は、研磨ユニット２５０、洗浄ユニット２１２、洗浄ユニット２１４を２セット備えているので、上述した研磨、洗浄、乾燥を含む一連の処理を２枚の基板に対して同時に行うことができる。なお、２台の研磨ユニット２５０を、１枚のウェハに対して使用することもできる。

以上本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。

本発明の第１の実施形態に係る基板洗浄装置を模式的に示す断面図である。 図１の基板洗浄装置の平面図である。 基板を上昇させた状態を示す図である。 基板保持機構を示す平面図である。 液体が流れる流路を示す図である。 気体が流れる流路を示す図である。 第１の実施形態における回転カバーの内周面の他の例を示す断面図である。 基板を回転カバーの上端の位置まで上げた状態を示す断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る基板洗浄装置を模式的に示す断面図である。 プッシュロッドにより基板を持ち上げた状態を示す図である。 第２の実施形態の回転カバーの変形例を示す拡大図である。 本発明の第３の実施形態に係る基板洗浄装置を模式的に示す断面図である。 気体が流れる流路を示す図である。 第３の実施形態に係る基板洗浄装置の変形例を示す断面図である。 本発明の第４の実施形態に係る基板洗浄装置を模式的に示す断面図である。 本発明の第５の実施形態に係る基板洗浄装置を模式的に示す断面図である。 本発明の参考例に係る基板洗浄装置を示す模式図である。 本発明の参考例に係る基板洗浄装置を示す模式図である。 本発明の参考例に係る基板洗浄装置を示す模式図である。 本発明の参考例に係る基板洗浄装置を示す模式図である。 本発明の第６の実施形態に係る基板洗浄装置を模式的に示す断面図である。 図２２（ａ）は、内側回転カバーと外側回転カバーの縦断面を示す拡大図であり、図２２（ｂ）は、内側回転カバーおよびチャックを示す平面図である。 図２３（ａ）は、内周面カバーに固定されたサポートアームを上方から見た図であり、図２３（ｂ）は図２３（ａ）に示すサポートアームを径方向外側から見た図である。 第６の実施形態に係る基板洗浄装置に、固定カバーを付加した変形例を示す断面図である。 本発明の第１乃至第６の実施形態のいずれかに係る基板洗浄装置を備えた研磨装置の配置構成を示す平面図である。 図２５に示す研磨装置の概要を示す斜視図である。 本発明の第１乃至第６の実施形態のいずれかに係る基板洗浄装置を備えた研磨装置の他の例を示す平面図である。 従来の基板洗浄装置の一例を示す断面図である。 図２８に示す基板洗浄装置の平面図である。

符号の説明

１ 基板保持機構
２ モータ（回転機構）
３ 回転カバー
４ フロントノズル（液供給ノズル）
１０ チャック
１１ ステージ
１１Ａ 第１のステージ
１１Ｂ 第２のステージ
１２ 支持軸
１２Ａ 第１の支持軸
１２Ｂ 第２の支持軸
１５ 直動ガイド機構
１７ バックノズル
１８ ガスノズル
２０，２１ ノズル
２３ アクチュエータ
２４ 連結機構
２５ 排出孔
２６ 補助排出孔
２８ スカート
３０ 排液路
３１ 排気路
３２ 吸引源
３５ 固定板
４０ プッシュロッド
４２ 補助回転カバー
４５ 固定カバー
４６ 排気ポート
５０ フィン
５１ 洗浄室
５３ 液体吸収体
６０ 基板保持機構
６１ ステージ
６２ 支持軸
６３ 液受け
６５ 遮蔽カバー
７０ 固定カバー
７５ 内側回転カバー
８０ サポートアーム
８５ 固定カバー
１０２ フロントロード部
１３２Ａ，１３１Ｂ，１３１Ｃ，１３１Ｄ 研磨ユニット
１３２Ａ，１３２Ｂ，１３２Ｃ，１３２Ｄ 研磨テーブル
１３３Ａ，１３３Ｂ，１３３Ｃ，１３３Ｄ トップリング
１３４Ａ，１３４Ｂ，１３４Ｃ，１３４Ｄ 研磨液供給ノズル
１３５Ａ，１３５Ｂ，１３５Ｃ，１３５Ｄ ドレッサ
１３６Ａ，１３６Ｂ，１３６Ｃ，１３６Ｄ アトマイザ
１３７Ａ，１３７Ｂ，１３７Ｃ，１３７Ｄ トップリングシャフト
１４０ 洗浄部
１４１〜１４５ 洗浄ユニット
１４６ 搬送ユニット
２０４ ウェハカセット
２０６ ウェハステーション
２１０ ロータリトランスポータ
２１２ 乾燥ユニット
２１４ 洗浄ユニット
２１８ ドレッサ
２２２ 水槽
２２４ ＩＴＭ
２５０ 研磨ユニット
Ｗ 基板

Claims (5)

1. 基板を水平に保持する基板保持機構と、
   前記基板保持機構に保持された前記基板を該基板保持機構を介して回転させる回転機構と、
   前記基板に洗浄液を供給する液供給ノズルと、
   前記基板の周囲に配置され、前記基板と同一の速度で回転する回転カバーと、
   前記回転カバーの外周面全体を覆う固定カバーと、
   前記回転カバーの下端に位置する上部開口を有する排出孔と、
   前記基板保持機構に保持された前記基板と前記回転カバーとを回転軸に沿って相対移動させる相対移動機構と、
   前記基板と前記回転カバーとの前記回転軸方向の相対移動を許容しつつ、前記基板保持機構と前記回転カバーとの間でトルクの伝達を可能とする直動ガイド機構とを備え、
   前記排出孔は、下方外側に傾斜しており、
   前記回転カバーは、前記基板を囲む内周面を有し、
   前記内周面は、その下端から上端まで、径方向内側に傾斜していることを特徴とする基板洗浄装置。
2. 前記回転カバーの内周面の断面形状は、曲線から構成されており、
   前記曲線の水平面に対する角度は、前記内周面の上端から下端に向かって徐々に大きくなることを特徴とする請求項１に記載の基板洗浄装置。
3. 前記回転カバーの内周面に液体吸収体を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の基板洗浄装置。
4. 前記回転カバーの内側に、該回転カバーと一体に回転する内側回転カバーを設け、
   前記内側回転カバーの外周面は、円弧状の縦断面を有しており、
   前記内側回転カバーの外周面の上端は、前記基板保持機構に保持された基板の上面と同一またはやや下方に位置していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基板洗浄装置。
5. 前記内側回転カバーと前記回転カバーとは、複数のサポートアームによって連結されており、
   前記サポートアームは、前記内側回転カバーと前記回転カバーとの隙間に配置され、該隙間に気体の下降流を形成するような翼形状を有することを特徴とする請求項４に記載の基板洗浄装置。

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