洗浄性能予測方法及び基板洗浄方法
【課題】洗浄条件を変えることによって、洗浄効果が如何に変化するかを、実際に洗浄を行うことなく、容易に予測することができるようにする。
【解決手段】第１洗浄条件で基板を洗浄する時の、洗浄エリア上のロール洗浄部材と基板の相対速度がゼロとなって洗浄方向が逆転する逆転点までの基板の回転軸からの距離と面積換算として定義した相対速度量とをＸＹ座標としてプロットした第１洗浄点までの第１距離を求め、第２洗浄条件で基板を洗浄する時の、前述と同様な第２洗浄点までの第２距離を求め、第２距離が第１距離よりも長いときに第２洗浄条件で基板を洗浄した方が第１洗浄条件で基板を洗浄した時よりも洗浄後に残るディフェクト数が少ないと予測する。
【解決手段】第１洗浄条件で基板を洗浄する時の、洗浄エリア上のロール洗浄部材と基板の相対速度がゼロとなって洗浄方向が逆転する逆転点までの基板の回転軸からの距離と面積換算として定義した相対速度量とをＸＹ座標としてプロットした第１洗浄点までの第１距離を求め、第２洗浄条件で基板を洗浄する時の、前述と同様な第２洗浄点までの第２距離を求め、第２距離が第１距離よりも長いときに第２洗浄条件で基板を洗浄した方が第１洗浄条件で基板を洗浄した時よりも洗浄後に残るディフェクト数が少ないと予測する。
【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一方向に回転させて基板の表面をスクラブ洗浄する時の洗浄性能予測方法及び基板洗浄方法に関する。
【０００２】
本発明の洗浄性能予測方法及び基板洗浄方法は、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】
【０００３】
近年の半導体デバイスの微細化に伴い、基板上に物性の異なる様々な材料の膜を形成してこれを洗浄することが広く行われている。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、金属膜、バリア膜及び絶縁膜などの水に対する濡れ性の異なる複数種の膜が露出する。
【０００４】
ＣＭＰによって、金属膜、バリア膜及び絶縁膜などが露出した基板表面には、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し、基板表面の洗浄が不十分となって基板表面に残渣物が残ると、基板表面の残渣物が残った部分からリークが発生したり、密着性不良の原因になるなど信頼性の点で問題となる。このため、金属膜、バリア膜及び絶縁膜などの水に対する濡れ性の異なる膜が露出した基板表面を高い洗浄度で洗浄する必要がある。
【０００５】
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一方向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。
【０００６】
基板面内での洗浄能力のばらつきを小さくして、高い洗浄効果が得られるようにするため、回転軸を中心に相反する方向に回転する２つの洗浄ブラシ（ロール洗浄部材）を備え、２つの洗浄ブラシを個別に回転中の基板表面に接触させて基板表面をスクラブ洗浄するようにした基板洗浄技術が提案されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−３０８３７４号公報
【特許文献２】特開２０１０−２１２２９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来の一般的なＣＭＰ処理が施される半導体デバイス構造は、配線部の金属としてタングステンやアルミニウムが、絶縁部の絶縁膜として酸化膜がそれぞれ主に使用された構造であった。ＣＭＰ処理により表面に露出される配線（タングステンなど）や絶縁膜（酸化膜）の表面特性は親水性であり、基板表面を、ロール洗浄部材を使用したスクラブ洗浄する場合、親水性膜を用いた洗浄度評価が広く行われていた。
【０００９】
近年、ダマシン配線にあっては、配線金属として銅が、絶縁膜として、誘電率が低い、いわゆるLow−k膜が採用されるようになってきている。この銅及びLow-k膜は、表面特性が疎水性であることから、ＣＭＰによって、銅及びLow-k膜が露出した基板表面を、ロール洗浄部材を使用したスクラブ洗浄で洗浄しようとすると、基板表面の濡れ性の不均一性が拡大して、基板表面を高い洗浄度で洗浄することが困難となる。
【００１０】
つまり、図１に示すように、ＣＭＰ後のLow-k膜の表面に対する酸性洗浄液の接触角（Low-k膜表面と液滴の接線とのなす角度）は４０．９°になり、Low-k膜の表面に対する中性洗浄液の接触角は４３．０°に、Low-k膜の表面に対するアルカリ性洗浄液の接触角は４６．１°になる。このように、Low-k膜は、各種洗浄液に対する接触角が２５°を超えるため、Low-k膜の表面特性は疎水性であることが判る。
【００１１】
また、図２に示すように、ＣＭＰ後のLow-k膜及び銅の表面に対する洗浄液Ａの接触角は、それぞれ４３．０°及び３２．６°となり、Low-k膜及び銅の表面に対する洗浄液Ｂの接触角は、それぞれ４６．１°及び５８．８°となる。このため、Low-k膜の表面のみならず、銅の表面特性も、洗浄液に対する接触角が２５°を超える疎水性であることが判る。
【００１２】
総合的な洗浄特性は、洗浄液による洗浄能力と物理洗浄能力との総和洗浄能力と、基板表面に残渣等が再付着するのを抑制する再付着抑制能力との効果である。表面状態が疎水性である場合、濡れ性が劣ることから、物理洗浄性の向上が非常に重要である。ロール洗浄部材を使用して物理洗浄を行うスクラブ洗浄においては、ロール洗浄部材の接触による基板表面の汚染も懸念（考慮）しなくてはならない。つまり、極力汚染を最小限に留め、洗浄能力を確保することで、本来の除去目的とする対象物（ディフェクトなど）を除去するようにすることが好ましい。
【００１３】
そこで、ロール洗浄部材を使用して物理洗浄を行うスクラブ洗浄によって、酸化膜の親水性表面を想定した基板表面の洗浄に対して、疎水性表面を想定した基板表面の洗浄を実施したところ、同一の洗浄条件でありながら、基板表面に残存するディフェクト数に大きな差が見受けられた。
【００１４】
図３は、洗浄液に対する接触角の異なる各種の基板表面を、洗浄液を使用したスクラブ洗浄で洗浄した時の、接触角測定による接触角と、洗浄後の基板表面に残存するディフェクト数との相関データを示す。図３に示すように、基板表面の特性の違い、つまり基板表面の特性が親水性であるか疎水性であるかにより、洗浄後に基板表面に残存するディフェクト数が大きく異なり、基板表面が疎水性である程、ディフェクト数が増大する。
【００１５】
洗浄後に基板表面上に残存するディフェクトは、半導体デバイスの歩留まり低下を招くことから、表面状態が疎水性である半導体デバイスにおけるＣＭＰ研磨後の基板表面等、たとえ表面状態が疎水性であっても、基板表面を高い洗浄度で洗浄して基板表面に残存するディフェクト数を低減できるようにした基板洗浄方法の開発が強く望まれる。
【００１６】
なお、特許文献２に記載のように、同一のブラシ回転軸上で相反する方向に回転する２つの洗浄ブラシ（ロール洗浄部材）を備えると、２つの洗浄ブラシを個別に制御する必要があって、洗浄装置の構造が複雑となるばかりでなく、洗浄装置の制御が煩雑となる。
【００１７】
また、基板の直径を覆う長さのロール洗浄部材を、該ロール洗浄部材の軸方向に沿った洗浄エリアで基板の表面に接触させ、ロール洗浄部材と基板とを共に一方向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では、洗浄エリア内は同一の洗浄モードではなく、洗浄エリア内にロール洗浄部材と基板の相対速度が逆方向である洗浄エリアや相対速度が順方向である洗浄エリアが存在し、洗浄条件により相対速度が無いエリアが存在したりするなど、非常に複雑な洗浄形態を採る。このため、洗浄条件を変えることによって、洗浄効果が如何に変化するかを、実際に洗浄を行うことなく、予測することが困難であった。
【００１８】
本発明は上記事情に鑑みて為されたもので、洗浄条件を変えることによって、洗浄効果が如何に変化するかを、実際に洗浄を行うことなく、容易に予測することができるようにした洗浄能力予測方法を提供することを第１の目的とする。
また、本発明は、たとえ表面特性が疎水性であっても、基板表面を高い洗浄度で効率的に洗浄して、基板表面に残存するディフェクト数を低減できるようにした基板洗浄方法を提供することを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明の洗浄性能予測方法は、基板の直径を覆う長さのロール洗浄部材を基板の回転軸上に配置させ、基板の表面に該ロール洗浄部材を該ロール洗浄部材の軸方向に沿った洗浄エリアで接触させ、ロール洗浄部材と基板とを共に一方向に回転させて基板の表面をスクラブ洗浄するに際し、ロール洗浄部材及び基板を所定の回転速度で回転させる第１洗浄条件で基板を洗浄する時の、洗浄エリア上のロール洗浄部材と基板の相対速度がゼロとなって洗浄方向が逆転する逆転点までの基板の回転軸からの距離と面積換算として定義した相対速度量とをＸＹ座標としてプロットした第１洗浄点までの第１距離を求め、前記第１洗浄条件と異なる第２洗浄条件で基板を洗浄する時の、洗浄エリア上のロール洗浄部材と基板の相対速度がゼロとなって洗浄方向が逆転する逆転点までの基板の回転軸からの距離と面積換算として定義した相対速度量とをＸＹ座標としてプロットした第２洗浄点までの第２距離を求め、前記第２距離が前記１距離よりも長いときに第２洗浄条件で基板を洗浄した方が第１洗浄条件で基板を洗浄した時よりも洗浄後に残るディフェクト数が少ないと予測する。
【００２０】
本発明の基板洗浄方法は、基板の直径を覆う長さのロール洗浄部材を基板の回転軸上に配置させ、基板の表面に該ロール洗浄部材を該ロール洗浄部材の軸方向に沿った洗浄エリアで接触させ、ロール洗浄部材と基板とを共に一方向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、洗浄エリア上のロール洗浄部材と基板の相対速度が相対的に小さい順方向洗浄エリアの最大相対速度Ｖｆ（ｍｍ／ｓｅｃ）によって求められる１秒当りの相対移動距離をＤｆ（ｍｍ）、洗浄エリア上のロール洗浄部材と基板の相対速度が相対的に大きい逆方向洗浄エリアの最大相対速度Ｖｉ（ｍｍ／ｓｅｃ）によって求められる１秒当りの相対移動距離をＤｉ（ｍｍ）、洗浄エリアの長さをＬ（ｍｍ）、洗浄エリア上のロール洗浄部材と基板の相対速度がゼロなって洗浄方向が逆転する逆転点と基板の回転軸との距離をａ（ｍｍ）とするとき、
０＜ａ＜Ｌ／６
（Ｄｉ＋Ｄｆ）≧８Ｌ
であって、前記逆転点を挟んでロール洗浄部材と基板の相対速度が相対的に大きい相対運動逆エリアの長さＬ１（ｍｍ）を底辺、前記最大相対速度Ｖｉ（ｍｍ／ｓｅｃ）によって求められる１秒当りの相対移動距離Ｄｉ（ｍｍ）を高さとする三角形の面積Ｓｉと、前記逆転点を挟んでロール洗浄部材と基板の相対速度が相対的に小さい相対運動順エリアの長さＬ２（ｍｍ）を底辺、前記最大相対速度Ｖｆ（ｍｍ／ｓｅｃ）によって求められる１秒当りの相対移動距離Ｄｆ（ｍｍ）を高さとする三角形の面積Ｓｆとの合計の面積Ｓを相対速度量とした時、
Ｓ≧２０００L（ｍｍ２）
を満たすようにロール洗浄部材と基板を回転させる。
【００２１】
本発明の他の基板洗浄方法は、基板の直径を覆う長さのロール洗浄部材を基板の回転軸上に配置させ、基板の表面に該ロール洗浄部材を該ロール洗浄部材の軸方向に沿った洗浄エリアで接触させ、ロール洗浄部材と基板とを共に一方向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、洗浄エリア上のロール洗浄部材と基板の相対速度が相対的に小さい順方向洗浄エリアの最大相対速度Ｖｆ（ｍｍ／ｓｅｃ）によって求められる１秒当りの相対移動距離をＤｆ（ｍｍ）、洗浄エリア上のロール洗浄部材と基板の相対速度が相対的に大きい逆方向洗浄エリアの最大相対速度Ｖｉ（ｍｍ／ｓｅｃ）によって求められる１秒当りの相対移動距離をＤｉ（ｍｍ）、洗浄エリアの長さをＬ（ｍｍ）、洗浄エリア上のロール洗浄部材と基板の相対速度がゼロなって洗浄方向が逆転する逆転点と基板の回転軸との距離をａ（ｍｍ）とするとき、
Ｌ／６≦ａ≦Ｌ／２
（Ｄｉ＋Ｄｆ）≧８Ｌ
であって、前記逆転点を挟んでロール洗浄部材と基板の相対速度が相対的に大きい相対運動逆エリアの長さＬ１（ｍｍ）を底辺、前記最大相対速度Ｖｉ（ｍｍ／ｓｅｃ）によって求められる１秒当りの相対移動距離Ｄｉ（ｍｍ）を高さとする三角形の面積Ｓｉと、前記逆転点を挟んでロール洗浄部材と基板の相対速度が相対的に小さい相対運動順エリアの長さＬ２（ｍｍ）を底辺、前記最大相対速度Ｖｆ（ｍｍ／ｓｅｃ）によって求められる１秒当りの相対移動距離Ｄｆ（ｍｍ）を高さとする三角形の面積Ｓｆとの合計の面積Ｓを相対速度量とした時、
Ｓ≧１３００Ｌ（ｍｍ２）
を満たすようにロール洗浄部材と基板を回転させる。
【００２２】
本発明の更に他の基板洗浄方法は、基板の直径を覆う長さのロール洗浄部材を基板の回転軸上に配置させ、基板の表面に該ロール洗浄部材を該ロール洗浄部材の軸方向に沿った洗浄エリアで接触させ、ロール洗浄部材と基板とを共に一方向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、洗浄エリア上にロール洗浄部材と基板の相対速度がゼロなって洗浄方向が逆転する逆転点が存在しないようにロール洗浄部材と基板を共に一方向に回転させる。
【００２３】
洗浄エリア上のロール洗浄部材と基板の相対速度が相対的に小さい順方向洗浄エリアの最大相対速度Ｖｆ（ｍｍ／ｓｅｃ）によって求められる１秒当りの相対移動距離をＤｆ（ｍｍ）、洗浄エリア上のロール洗浄部材と基板の相対速度が相対的に大きい逆方向洗浄エリアの最大相対速度Ｖｉ（ｍｍ／ｓｅｃ）によって求められる１秒当りの相対移動距離をＤｉ（ｍｍ）、洗浄エリアの長さをＬ（ｍｍ）、洗浄エリア上のロール洗浄部材と基板の相対速度がゼロとなって洗浄方向が逆転する逆転点と基板の回転軸との距離をａ（ｍｍ）とするとき、
（Ｄｉ＋Ｄｆ）≧４Ｌ
を満たすようにロール洗浄部材と基板を回転させることが好ましい。
【００２４】
前記最大相対速度Ｖｆ（ｍｍ／ｓｅｃ）によって求められる１秒当りの相対移動距離Ｄｆ（ｍｍ）を上底、前記最大相対速度Ｖｉ（ｍｍ／ｓｅｃ）によって求められる１秒当りの相対移動距離Ｄｉ（ｍｍ）を下底、洗浄エリアの長さＬ（ｍｍ）を高さとした台形の面積Ｓを相対速度量とした時、
Ｓ≧６００Ｌ（ｍｍ２）
を満たすようにロール洗浄部材と基板を回転させることが更に好ましい。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の洗浄性能予測方法によれば、洗浄条件を変えることによって、洗浄効果が如何に変化するかを、実際に洗浄を行うことなく、容易に予測して、最適な洗浄条件を選定することが可能となる。しかも、一般に高額で評価に負荷がかかるなLow-k膜にあっても、容易に準備できる一般的な疎水性膜おいて、実際に研磨を行うことなく予測した洗浄効果を適用して、洗浄特性の結果である基板表面に残存するディフェクトを把握することが可能となる。
また、本発明の基板洗浄方法によれば、たとえ表面特性が疎水性であっても、基板表面を高い洗浄度で効率的に洗浄して、基板表面に残存するディフェクト数を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】ＣＭＰ後のLow-k膜の表面に対する代表的な酸性洗浄液、中性洗浄液及びアルカリ性洗浄液による接触角を示す図である。
【図２】ＣＭＰ後のLow-k膜及び銅の表面に対する洗浄液Ａ及び洗浄液Ｂによる接触角を示す図である。
【図３】洗浄液に対する接触角の異なる各種の基板表面を、洗浄液を使用したスクラブ洗浄で洗浄した時の、接触角測定による接触角と、洗浄後の基板表面に残存するディフェクト数との相関データを示すグラフである。
【図４】本発明の洗浄性能予測方法及び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５】図４に示すスクラブ洗浄装置のロール洗浄部材と基板との関係を示す概要図である。
【図６】図４に示すスクラブ洗浄装置のロール洗浄部材と基板との関係を示す平面図である。
【図７】（ａ）は、順方向洗浄エリアにおける基板とロール洗浄部材をそれらの回転速度と共に示す断面図で、（ｂ）は、逆方向洗浄エリアにおける基板とロール洗浄部材をそれらの回転速度と共に示す断面図である。
【図８】洗浄エリア上に洗浄方向が逆転する逆転点が存在する時の相対速度量（面積）の求め方の説明に付する図である。
【図９】洗浄エリア上に洗浄方向が逆転する逆転点が存在しない時の相対速度量（面積）の求め方の説明に付する図である。
【図１０】基板上のLow-k膜の表面と基板上の他の一般的な疎水性膜の表面を図４に示す基板洗浄装置を用いて洗浄する際の洗浄条件と、洗浄後に基板表面に残存するディフェクト数を計測した結果を示す図である。
【図１１】基板上のLow-k膜表面と基板上の他の一般的な疎水性膜表面を図１０に示す洗浄条件で洗浄した時の洗浄条件と基板表面に残存するディフェクト数との関係を示すグラフである。
【図１２】基板上のLow-k膜表面を洗浄した時の洗浄条件と、基板表面に残存するディフェクト数及び各洗浄条件の相対速度量を、ロール洗浄部材と基板の相対速度がゼロなる逆転点までの基板の回転軸からの距離の洗浄エリアの長さに対する関係と共に示すグラフである。
【図１３】洗浄条件におけるロール洗浄部材と基板の相対速度がゼロなる逆転点までの基板の回転軸からの距離と相対速度量との関係を示す図である。
【図１４】洗浄条件における洗浄点をＸ−Ｙ平面にプロットして、Ｘ−Ｙ平面の原点からと洗浄点までの距離を求める原理の説明に付する図である。
【図１５】図１４に示すＸ−Ｙ平面の原点からと洗浄点までの距離と、該洗浄点に対応する洗浄条件で基板上のLow-k膜表面を洗浄した時に基板表面に残存するディフェクト数との関係を示すグラフである。
【図１６】本発明の洗浄性能予測方法の一例を示すフローチャートである。
【図１７】基板上の一般的な疎水性膜表面を洗浄した時に基板表面に残るディフェクト数を、洗浄条件、各洗浄条件における相対速度がゼロとなって洗浄方向が逆転する逆転点までの基板の回転軸から距離と洗浄エリアの長さの比（ａ／Ｌ）、１秒当りの相対移動距離と１秒当りの相対移動距離（Ｄｉ＋Ｄｆ）、及び相対速度量（Ｓ）を共に示す図である。
【図１８】基板上のLow-k膜表面を洗浄した時に基板表面に残るディフェクト数を、洗浄条件、各洗浄条件における相対速度がゼロとなって洗浄方向が逆転する逆転点までの基板の回転軸から距離と洗浄エリアの長さの比（ａ／Ｌ）、１秒当りの相対移動距離と１秒当りの相対移動距離（Ｄｉ＋Ｄｆ）、及び相対速度量（Ｓ）を共に示す図である。
【図１９】基板とロール洗浄部材との接触部圧力を変えて基板の表面を研磨した時の該接触圧力と基板表面に残るディフェクト数の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
図４は、本発明の洗浄性能予測方法及び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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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、基板Ｗを矢印Ｅ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。
【００３２】
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）Ｏ１が、基板Ｗの回転軸Ｏ２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。
【００３３】
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。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。
【００３４】
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５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。
【００３５】
ここに、図６に示すように、基板Ｗの回転軸Ｏ２を中心とした回転に伴う洗浄エリア３０に沿った基板の回転速度ＶＷの大きさは、基板Ｗの回転軸Ｏ２上でゼロとなり、回転軸Ｏ２を挟んで基板Ｗの回転速度ＶＷの向き（洗浄方向）が互いに逆となる。一方、ロール洗浄部材１６の回転に伴う洗浄エリア３０に沿ったロール洗浄部材１６の回転速度ＶＲの大きさは、洗浄エリア３０の全長に亘って一定で、回転速度ＶＲの向き（洗浄方向）も同じとなる。
【００３６】
なお、図６は、図５に示すように、洗浄エリア３０に沿ってｘ軸を、基板Ｗの表面の該ｘ軸に直交する方向にｙ軸を取り、ｘ−ｙ平面の原点を、基板Ｗの回転軸Ｏ２が通るようにしている。このことは、以下同様である。
【００３７】
このため、洗浄エリア３０は、基板Ｗの回転軸Ｏ２を挟んで、基板Ｗの回転速度ＶＷの向きとロール洗浄部材１６の回転速度ＶＲの向きが同じとなる、長さＬｆの順方向洗浄エリア３２と、基板Ｗの回転速度ＶＷの向きとロール洗浄部材１６の回転速度ＶＲの向きが互いに逆向きとなる、長さＬｉの逆方向洗浄エリア３４に分けられる。
【００３８】
順方向洗浄エリア３２では、図７（ａ）に示すように、基板Ｗの回転速度ＶＷとロール洗浄部材１６の回転速度ＶＲの相対速度（相対回転速度）の大きさが、両者の回転速度の大きさの差の絶対値となって、相対的に低くなる。一方、逆方向洗浄エリア３４では、図７（ｂ）に示すように、基板Ｗの回転速度ＶＷとロール洗浄部材１６の回転速度ＶＲの相対速度（相対回転速度）の大きさが、両者の回転速度の大きさの和となって、相対的に高くなる。このため、基板Ｗの回転速度ＶＷとロール洗浄部材１６の回転速度ＶＲの大きさによっては、図６に示すように、両者の相対速度の大きさがゼロ（ＶＷ＝ＶＲ）となって、基板Ｗが洗浄されない領域Ｍが生じることがある。
【００３９】
この基板Ｗが洗浄されない領域Ｍは、下記の洗浄方向が逆転する逆転点Ｔ及びその周辺部に対応し、基板Ｗとロール洗浄部材１６とが単に接触しているだけで、基板Ｗのロール洗浄部材１６によるスクラブ洗浄が行われず、逆にロール洗浄部材１６に付着した残渣等が基板Ｗの表面に押し付けられて再付着し、基板Ｗの表面の汚染の原因となると考えられる。
【００４０】
ここで、図８に示すように、長さＬの洗浄エリア３０上に、相対速度がゼロとなって洗浄方向が逆転する逆転点Ｔが基板の回転軸Ｏ２から距離ａの位置に存在する時、この逆転点Ｔを挟んで、逆方向洗浄エリア３４側に位置する相対運動逆エリアの長さをＬ１（ｍｍ）、順方向洗浄エリア３２側に位置する相対運動順エリアの長さをＬ２（ｍｍ）とし、相対速度（相対観点速度）Ｖｒｅの逆方向洗浄エリア３４で最大となる相対速度をＶｉ（ｍｍ／ｓｅｃ）、相対速度Ｖｒｖの順方向洗浄エリア３２で最大となる相対速度をＶｆ（ｍｍ／ｓｅｃ）とする。そして、長さＬ１を底辺とし、相対速度Ｖｉによって求められる１秒当りの相対移動距離Ｄｉ（ｍｍ）を高さとした三角形の面積Ｓｉ（ｍｍ２）と、長さＬ２を底辺とし、相対速度Ｖｆによって求められる１秒当りの相対移動距離Ｄｆ（ｍｍ）を高さとした三角形の面積Ｓｆの合計の面積Ｓｒｖ（＝Ｓｉ＋Ｓｆ）を相対速度量として、洗浄度の評価に使用する。
【００４１】
また、図９に示すように、長さＬの洗浄エリア３０上に、相対速度がゼロとなって洗浄方向が逆転する逆転点Ｔが存在しない（洗浄方向が逆転しない）時、洗浄エリア３０の長さＬ（ｍｍ）を高さとし、相対速度Ｖｒｖの逆方向洗浄エリア３４で最大となる相対速度Ｖｉよって求められる１秒当りの相対移動距離Ｄｉ（ｍｍ）を上底、相対速度Ｖｒｖの順方向洗浄エリア３２で最大となる相対速度Ｖｆをよって求められる１秒当りの相対移動距離Ｄｆ（ｍｍ）を下底とした台形の面積Ｓｉを相対速度量Ｓｒｖ（＝Ｓｉ）として、洗浄度の評価に使用する。
【００４２】
図１０は、基板上のLow-k膜（接触角≧２５°）の表面と、基板上の他の一般的な疎水成膜（接触角≧２５°）の表面を、図４に示す基板洗浄装置を用いて種々の洗浄条件で洗浄した時の洗浄条件を示す。図１０において、洗浄条件Ａは、ロール洗浄部材１６の回転速度をＲａ、基板Ｗの回転速度をＷｂとしている。洗浄条件Ｂ，Ｃは、ロール洗浄部材１６の回転速度を共にＲｂ、基板Ｗの回転速度をＷａ，Ｗｃとしている。洗浄条件Ｄは、ロール洗浄部材１６の回転速度を共にＲｃ、基板Ｗの回転速度をＷｂ，Ｗａとしている。ここで、ロール洗浄部材１６の回転速度Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃは、Ｒａ：Ｒｂ：Ｒｃ＝１：２０：４０に設定され、基板Ｗの回転速度Ｗａ，Ｗｂ，Ｗｃは、Ｗａ：Ｗｂ：Ｗｃ＝１：２：３に設定されている。
【００４３】
図１０は、洗浄条件Ａ，Ｂ，Ｄ，Ｅで基板上の一般的な疎水性膜表面を洗浄した時に基板表面に残るディフェクト数を計測した時の結果を、洗浄条件Ａで洗浄した時を１とした時のディフェクト数の比率（任意単位）で示している。同様に、洗浄条件Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅで基板上のLow-k膜表面を洗浄した時に基板表面に残るディフェクト数を計測した結果を、洗浄条件Ｂで洗浄した時を１とした時のディフェクト数の比率（任意単位）で示している。
【００４４】
図１１は、図１０に示す各洗浄条件で洗浄した時の該洗浄条件と基板表面に残るディフェクト数との関係を、横軸を洗浄条件、縦軸をディフェクト数（任意単位）として表したグラフである。図１１から、基板上の一般的な疎水性膜の表面を洗浄条件Ａ，Ｂ，Ｄ，Ｅで洗浄した時に基板表面に残るディフェクト数は、直線状のラインａに沿って並び、基板上のLow-k膜の表面を洗浄条件Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅで洗浄した時に基板表面に残るディフェクト数は、ラインｂに沿って並び、このラインａとラインｂはほぼ平行となる。このことから、Low-k膜を洗浄した時と他の一般的な疎水性膜を洗浄した時の間には相関関係があり、一般的な疎水性膜に対する洗浄度を評価することでLow-k膜に対する洗浄度を評価できることが判る。
【００４５】
図１２は、洗浄条件Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅで基板上のLow-k膜表面を洗浄した時に基板表面に残る、ディフェクト測定器で測定したディフェクト数と、各洗浄条件Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅに対応する図８及び図９に示す方法で得られる相対速度量Ｓとを、洗浄条件Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅと共に示すグラフである。なお、相対速度量Ｓは、洗浄条件Ｃの相対速度量を１とした時の比率（任意単位）で示している。図１２の下部には、洗浄条件と、ロール洗浄部材と基板の相対速度がゼロなる逆転点Ｔまでの基板の回転軸Ｏ２からの距離ａ（図８参照）の洗浄エリアの長さＬに対する関係を示している。
【００４６】
図１２から、洗浄後に基板表面に残るディフェクト数は、相対速度がゼロなる逆転点Ｔまでの基板の回転軸Ｏ２からの距離ａと比例関係がある訳でもなく、相対速度量Ｓと比例関係がある訳でもないことが判る。このことからも、基板の直径を覆う長さのロール洗浄部材を基板の回転軸上に配置し、基板の表面に該ロール洗浄部材を該ロール洗浄部材の軸方向に沿った洗浄エリアで接触させ、ロール洗浄部材と基板とを共に一方向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は、洗浄後に基板表面に残るディフェクト数を低減可能とする洗浄特性を予測することが困難であることが判る。
【００４７】
図１３は、図１２によって得られた各洗浄条件を、ロール洗浄部材と基板の相対速度がゼロなる逆転点Ｔまでの基板の回転軸Ｏ２からの距離ａをＸ座標、相対速度量ＳをＹ座標として、Ｘ−Ｙ平面に洗浄点としてプロットしたグラフである。すなわり、洗浄条件Ｂを座標（ａＢ，ＳＢ）の洗浄点ＺＢとして、洗浄条件Ｃを座標（ａＣ，ＳＣ）の洗浄点ＺＣとして、洗浄条件Ｄを座標（ａＤ，ＳＤ）の洗浄点ＺＤとして、洗浄条件Ｅを座標（ａＥ，ＳＥ）の洗浄点ＺＥとして示している。そして、Ｘ−Ｙ平面の原点からの各洗浄点ＺＢ，ＺＣ，ＺＤ，ＺＥまでの距離をＬＢ，ＬＣ，ＬＤ，ＬＥとして示している。
【００４８】
ここに、図１４に示すように、例えば洗浄条件Ｄの洗浄点ＺＤは、Ｘ軸方向にはＹ軸から距離ａＤ離れ、Ｙ軸方向にはＸ軸から距離ＳＤ離れており、Ｘ−Ｙ平面の原点から洗浄点ＺＤまでの距離ＬＤは、下記の式（１）で求められる。同様に、Ｘ軸方向にはＹ軸から距離ａα離れ、Ｙ軸方向にはＸ軸から距離Ｓα離れ、Ｘ−Ｙ平面において、座標（ａα，Ｓα）でプロットされる任意の洗浄条件αの洗浄点ＺαのＸ−Ｙ平面の原点からの距離Ｌαは、下記の式（２）で表される。
【数１】
【００４９】
図１５は、図１３にて得られた、各洗浄条件Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅおける、Ｘ−Ｙ平面の原点から各洗浄点ＺＢ，ＺＣ，ＺＤ，ＺＥまでの距離ＬＢ，ＬＣ，ＬＤ，ＬＥを横軸（距離Ｌ）、各洗浄条件Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅによって洗浄した時に基板表面に残るディフェクト数を縦軸として、Ｘ−Ｙ平面の原点から各洗浄点からの距離Ｌとディフェクト数との関係を示すグラフである。図１５の横軸の距離Ｌは、Ｘ−Ｙ平面の原点から各洗浄点ＺＢまでの距離ＬＢを１とした時の比率（任意単位）で示している。また、点Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅは、洗浄条件Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅを示している。
【００５０】
図１５から、Ｘ−Ｙ平面の原点から各洗浄点Ｚまでの距離Ｌの値が大きくなる（ＬＢ＜ＬＣ＜ＬＤ＜ＬＥ）につれて、基板表面に残るディフェクト数が低減されていることを判る。このことは、Ｘ−Ｙ平面の原点から洗浄点Ｚまでの距離Ｌの値が大きくなるような洗浄条件の方が、洗浄特性としての洗浄液による洗浄能力と物理洗浄能力との総和洗浄能力と、基板表面に残渣等が再付着するのを抑制する再付着抑制能力との効果による総合的な洗浄特性が向上していることを示している。
【００５１】
上記を踏まえて、本発明の洗浄性能予測方法を、図１６に示すフローチャート、及び図１３を参照して説明する。先ず、ロール洗浄部材の回転速度、基板の回転速度、ロール洗浄部材の条件（直径）及び基板の条件（直径）等の洗浄条件αを決める（ステップ１）。次に、この洗浄条件αを基に、ロール洗浄部材と基板の相対速度がゼロなる逆転点までの基板の回転軸からの距離ａα及び相対速度量Ｓαを求める（ステップ２）。そして、この距離ａαをＸ座標、相対速度量ＳαをＹ座標とした洗浄点Ｚα（ａα，Ｓα）を、図１３に示すように、Ｘ−Ｙ平面にプロットし、Ｘ−Ｙ平面の原点から洗浄点Ｚα（ａα，Ｓα）までの距離Ｌαを求める（ステップ３）。そして、必要に応じて、この洗浄条件αで、例えばＣＭＰ後の基板表面を実際に洗浄し乾燥させて、基板表面に残るディフェクト数Ｄαを把握する（ステップ４）。
【００５２】
次に、ロール洗浄部材の回転速度、基板の回転速度、ロール洗浄部材の条件（直径）及び基板の条件（直径）等の、洗浄条件αと条件が異なる洗浄条件βを決める（ステップ５）。この洗浄条件βを基に、ロール洗浄部材と基板の相対速度がゼロなる逆転点までの基板の回転軸からの距離ａβ及び相対速度量Ｓβを求める（ステップ６）。そして、この距離ａβをＸ座標、相対速度量ＳβをＹ座標とした洗浄点Ｚβ（ａβ，Ｓβ）を、図１３に示すように、Ｘ−Ｙ平面にプロットし、Ｘ−Ｙ平面の原点から洗浄点Ｚβ（ａβ，Ｓβ）までの距離Ｌβを求める（ステップ７）。
【００５３】
そして、Ｘ−Ｙ平面の原点から洗浄点Ｚα（ａα，Ｓα）までの距離Ｌαと、Ｘ−Ｙ平面の原点から洗浄点Ｚβ（ａβ，Ｓβ）までの距離Ｌβを比較し（ステップ８）、距離Ｌαの方が距離Ｌβよりも大きい（Ｌα≧Ｌβ）ときには、ステップ５に戻り、距離Ｌαの方が距離Ｌβよりも大きい（Ｌβ＞Ｌα）ときには、研磨条件βの方が研磨条件αよりも洗浄特性を向上させる洗浄条件である決定する（ステップ９）。これにより、この洗浄条件βで基板表面を洗浄した時に基板表面に残るディフェクト数Ｄβは、洗浄条件αで基板表面を洗浄した時に基板表面に残るディフェクト数Ｄαより少ない（Ｄβ＜Ｄα）と予測する。
【００５４】
図１７は、直径３００ｍｍの基板上の一般的な疎水性膜を前記洗浄条件Ａ，Ｂ，Ｄ，Ｅで洗浄した時に基板表面に残るディフェクト数を、各洗浄条件Ａ，Ｂ，Ｄ，Ｅにおける相対速度がゼロとなって洗浄方向が逆転する逆転点までの基板の回転軸から距離ａと洗浄エリアの長さＬ（＝３００ｍｍ）の比（ａ／Ｌ）、図８及び図９に示す、１秒当りの相対移動距離Ｄｉと１秒当りの相対移動距離Ｄｆの和（Ｄｉ＋Ｄｆ）、及び図８及び図９に示す方法に求められる相対速度量（Ｓ）を共に示している。なお、図１７のディフェクト数は、洗浄条件Ａで洗浄した時を１．００としたディフェクト数の比率（任意単位）を示している。
【００５５】
図１８は、直径３００ｍｍの基板上のLow-k膜を前記洗浄条件Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅで洗浄した時に基板表面に残るディフェクト数を、各洗浄条件Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅにおける相対速度がゼロとなって洗浄方向が逆転する逆転点までの基板の回転軸から距離ａと洗浄エリアの長さＬ（＝３００ｍｍ）の比（ａ／Ｌ）、図８及び図９に示す、１秒当りの相対移動距離Ｄｉと１秒当りの相対移動距離Ｄｆの和（Ｄｉ＋Ｄｆ）、及び図８及び図９に示す方法に求められる相対速度量（Ｓ）を共に示している。図１８は、洗浄条件Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅで洗浄した時に基板表面に残るディフェクトの分布状態の概要をディフェクト数と共に示している。
【００５６】
なお、図１７及び図１８において、ロール洗浄部材の回転数Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃの関係、及び基板の回転速度Ｗａ，Ｗｂ，Ｗｃの関係は、前述の図１０に示す場合と同様である。
【００５７】
以上から、例えば洗浄条件Ｃに示すように、洗浄方向が逆転する逆転点Ｔが存在し、基板の回転軸から逆転点Ｔまでの距離ａが洗浄エリアの長さＬに対して１／６より小さい（０＜ａ＜Ｌ／６）洗浄条件では、逆方向洗浄エリア及び順方向洗浄エリアにおける基板Ｗとロール洗浄部材１６との最大回転速度Ｖｉ，Ｖｆから求められる相対移動距離Ｄｉ，Ｄｆの和を洗浄エリアの長さＬで割った値が８以上（（Ｄｉ＋Ｄｆ）／Ｌ≧８）で、図８に示す、三角形の面積Ｓｉと三角形の面積Ｓｆとの合計の面積として求められる相対速度量Ｓが洗浄エリアの長さＬに対して２０００倍以上（Ｓ≧２０００（ｍｍ２））なるように、基板Ｗ及びロール回転部材１６の回転速度を設定することで、洗浄後に基板表面に残存するディフェクト数を許容値以下とすることができると考えられる。
【００５８】
また、例えば洗浄条件Ｄに示すように、洗浄方向が逆転する逆転点Ｔが存在し、基板の回転軸から逆転点Ｔまでの距離ａが洗浄エリアの長さＬに対して１／６以上（Ｌ／６≦ａ≦Ｌ／２）の洗浄条件では、逆方向洗浄エリア及び順方向洗浄エリアにおける基板Ｗとロール洗浄部材１６との最大相対回転速度Ｖｉ，Ｖｆから求められる相対移動距離Ｄｉ，Ｄｆの和を洗浄エリアの長さＬで割った値が８以上（（Ｄｉ＋Ｄｆ）／Ｌ≧８）で、図８に示す、三角形の面積Ｓｉと三角形の面積Ｓｆとの合計の面積として求められる相対速度量Ｓが洗浄エリアの長さＬに対して１３００倍以上（Ｓ≧１３００（ｍｍ２））なるように、基板Ｗ及びロール回転部材１６の回転速度を設定することで、洗浄後に基板表面に残存するディフェクト数を許容値以下とすることができると考えられる。
【００５９】
この時、逆方向洗浄エリアにおける基板Ｗとロール洗浄部材１６との最大相対速度Ｖｉから求められる相対移動距離Ｄｉを洗浄エリアの長さＬで割った値が６以上（Ｄｉ／Ｌ≧６）となるように、基板Ｗ及びロール回転部材１６の回転速度を設定することが好ましい。
【００６０】
また、例えば洗浄条件Ｅに示すように、洗浄ライン上に洗浄方向が逆転する逆転点Ｔが存在しないように、基板Ｗ及びロール回転部材１６の回転速度を設定することで、洗浄後に基板表面に残存するディフェクト数を許容値以下とすることができると考えられる。
【００６１】
このように洗浄ライン上に洗浄方向が逆転する逆転点Ｔが存在しない洗浄条件では、逆方向洗浄エリア及び順方向洗浄エリアにおける基板Ｗとロール洗浄部材１６との最大相対回転速度Ｖｉ，Ｖｆから求められる相対移動距離Ｄｉ，Ｄｆの和を洗浄エリアの長さＬで割った値が４以上（（Ｄｉ＋Ｄｆ）／Ｌ≧４）となるように、基板Ｗ及びロール回転部材１６の回転速度を設定することが好ましく、図９に示す、台形の面積として求められる相対速度量Ｓが洗浄エリアの長さＬに対して６００倍以上（Ｓ≧６００（ｍｍ２））なるように、基板Ｗ及びロール回転部材１６の回転速度を設定することが更に好ましい。
【００６２】
本発明の基板処理方法は、例えば図４に示す基板洗浄装置を使用し、例えば洗浄条件Ｃ，Ｄ，Ｅに示す、洗浄後に基板表面に残存するディフェクト数を許容値以下とすることができると考えられる洗浄条件に基板Ｗ及びロール回転部材１６の回転速度を設定して、基板表面を洗浄する。
【００６３】
図１９は、基板Ｗとロール洗浄部材１６との接触部圧力を３Ｎ、６Ｎ及び１２Ｎと変えて基板Ｗの表面を洗浄した時の該接触圧力と基板表面に残るディフェクト数の関係を示すグラフである。図１９の横軸は、接触部圧力が３Ｎの時を圧力比１．００、接触部圧力が６Ｎの時を圧力比２．００、接触部圧力が１２Ｎの時を圧力比４．００で示し、縦軸は、接触部圧力が３Ｎの時のディフェクト数を１．００とした時のディフェクト数の比率（任意単位）を示している。
【００６４】
この図１９から、物理洗浄を得るために基板Ｗとロール洗浄部材１６との接触部圧力を高めても、洗浄効果が逆に低下することが判る。
これらの結果より、疎水性表面におけるＰＶＡスポンジなどを用いた接触洗浄において、薬液洗浄特性＊物理洗浄特性＊（再付着防止）＝総合的な洗浄特性（効果）と考えた場合に、物理洗浄性を向上する目的で、安易に接触圧力を高めること好ましくないことが判る。よって、Ｌｏｗ−ｋ膜などの疎水性表面における接触洗浄では、過度な圧力は洗浄能力を汚染能力が上回ることが懸念されるため、なるべく低圧力領域の６Ｎ以下、好ましくは３Ｎ以下にて総合的な洗浄特性を得られる他条件の最適化をすることが好ましい。
【００６５】
このように基板Ｗの表面をスクラブ洗浄することで、たとえ基板Ｗの表面特性が疎水性であっても、基板Ｗの表面を高い洗浄度で洗浄することができる。つまり、配線金属として銅を、絶縁膜としてLow−k膜をそれぞれ採用してダマシン配線を形成するため、ＣＭＰによって、表面が疎水性の銅及びLow−k膜が露出した基板表面であっても、この基板表面を高い洗浄度で洗浄して表面に残存するディフェクト数を低減することができる。
【００６６】
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】
【００６７】
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
３２ 順方向洗浄エリア
３４ 逆方向洗浄エリア
【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一方向に回転させて基板の表面をスクラブ洗浄する時の洗浄性能予測方法及び基板洗浄方法に関する。
【０００２】
本発明の洗浄性能予測方法及び基板洗浄方法は、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】
【０００３】
近年の半導体デバイスの微細化に伴い、基板上に物性の異なる様々な材料の膜を形成してこれを洗浄することが広く行われている。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、金属膜、バリア膜及び絶縁膜などの水に対する濡れ性の異なる複数種の膜が露出する。
【０００４】
ＣＭＰによって、金属膜、バリア膜及び絶縁膜などが露出した基板表面には、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し、基板表面の洗浄が不十分となって基板表面に残渣物が残ると、基板表面の残渣物が残った部分からリークが発生したり、密着性不良の原因になるなど信頼性の点で問題となる。このため、金属膜、バリア膜及び絶縁膜などの水に対する濡れ性の異なる膜が露出した基板表面を高い洗浄度で洗浄する必要がある。
【０００５】
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一方向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。
【０００６】
基板面内での洗浄能力のばらつきを小さくして、高い洗浄効果が得られるようにするため、回転軸を中心に相反する方向に回転する２つの洗浄ブラシ（ロール洗浄部材）を備え、２つの洗浄ブラシを個別に回転中の基板表面に接触させて基板表面をスクラブ洗浄するようにした基板洗浄技術が提案されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−３０８３７４号公報
【特許文献２】特開２０１０−２１２２９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来の一般的なＣＭＰ処理が施される半導体デバイス構造は、配線部の金属としてタングステンやアルミニウムが、絶縁部の絶縁膜として酸化膜がそれぞれ主に使用された構造であった。ＣＭＰ処理により表面に露出される配線（タングステンなど）や絶縁膜（酸化膜）の表面特性は親水性であり、基板表面を、ロール洗浄部材を使用したスクラブ洗浄する場合、親水性膜を用いた洗浄度評価が広く行われていた。
【０００９】
近年、ダマシン配線にあっては、配線金属として銅が、絶縁膜として、誘電率が低い、いわゆるLow−k膜が採用されるようになってきている。この銅及びLow-k膜は、表面特性が疎水性であることから、ＣＭＰによって、銅及びLow-k膜が露出した基板表面を、ロール洗浄部材を使用したスクラブ洗浄で洗浄しようとすると、基板表面の濡れ性の不均一性が拡大して、基板表面を高い洗浄度で洗浄することが困難となる。
【００１０】
つまり、図１に示すように、ＣＭＰ後のLow-k膜の表面に対する酸性洗浄液の接触角（Low-k膜表面と液滴の接線とのなす角度）は４０．９°になり、Low-k膜の表面に対する中性洗浄液の接触角は４３．０°に、Low-k膜の表面に対するアルカリ性洗浄液の接触角は４６．１°になる。このように、Low-k膜は、各種洗浄液に対する接触角が２５°を超えるため、Low-k膜の表面特性は疎水性であることが判る。
【００１１】
また、図２に示すように、ＣＭＰ後のLow-k膜及び銅の表面に対する洗浄液Ａの接触角は、それぞれ４３．０°及び３２．６°となり、Low-k膜及び銅の表面に対する洗浄液Ｂの接触角は、それぞれ４６．１°及び５８．８°となる。このため、Low-k膜の表面のみならず、銅の表面特性も、洗浄液に対する接触角が２５°を超える疎水性であることが判る。
【００１２】
総合的な洗浄特性は、洗浄液による洗浄能力と物理洗浄能力との総和洗浄能力と、基板表面に残渣等が再付着するのを抑制する再付着抑制能力との効果である。表面状態が疎水性である場合、濡れ性が劣ることから、物理洗浄性の向上が非常に重要である。ロール洗浄部材を使用して物理洗浄を行うスクラブ洗浄においては、ロール洗浄部材の接触による基板表面の汚染も懸念（考慮）しなくてはならない。つまり、極力汚染を最小限に留め、洗浄能力を確保することで、本来の除去目的とする対象物（ディフェクトなど）を除去するようにすることが好ましい。
【００１３】
そこで、ロール洗浄部材を使用して物理洗浄を行うスクラブ洗浄によって、酸化膜の親水性表面を想定した基板表面の洗浄に対して、疎水性表面を想定した基板表面の洗浄を実施したところ、同一の洗浄条件でありながら、基板表面に残存するディフェクト数に大きな差が見受けられた。
【００１４】
図３は、洗浄液に対する接触角の異なる各種の基板表面を、洗浄液を使用したスクラブ洗浄で洗浄した時の、接触角測定による接触角と、洗浄後の基板表面に残存するディフェクト数との相関データを示す。図３に示すように、基板表面の特性の違い、つまり基板表面の特性が親水性であるか疎水性であるかにより、洗浄後に基板表面に残存するディフェクト数が大きく異なり、基板表面が疎水性である程、ディフェクト数が増大する。
【００１５】
洗浄後に基板表面上に残存するディフェクトは、半導体デバイスの歩留まり低下を招くことから、表面状態が疎水性である半導体デバイスにおけるＣＭＰ研磨後の基板表面等、たとえ表面状態が疎水性であっても、基板表面を高い洗浄度で洗浄して基板表面に残存するディフェクト数を低減できるようにした基板洗浄方法の開発が強く望まれる。
【００１６】
なお、特許文献２に記載のように、同一のブラシ回転軸上で相反する方向に回転する２つの洗浄ブラシ（ロール洗浄部材）を備えると、２つの洗浄ブラシを個別に制御する必要があって、洗浄装置の構造が複雑となるばかりでなく、洗浄装置の制御が煩雑となる。
【００１７】
また、基板の直径を覆う長さのロール洗浄部材を、該ロール洗浄部材の軸方向に沿った洗浄エリアで基板の表面に接触させ、ロール洗浄部材と基板とを共に一方向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では、洗浄エリア内は同一の洗浄モードではなく、洗浄エリア内にロール洗浄部材と基板の相対速度が逆方向である洗浄エリアや相対速度が順方向である洗浄エリアが存在し、洗浄条件により相対速度が無いエリアが存在したりするなど、非常に複雑な洗浄形態を採る。このため、洗浄条件を変えることによって、洗浄効果が如何に変化するかを、実際に洗浄を行うことなく、予測することが困難であった。
【００１８】
本発明は上記事情に鑑みて為されたもので、洗浄条件を変えることによって、洗浄効果が如何に変化するかを、実際に洗浄を行うことなく、容易に予測することができるようにした洗浄能力予測方法を提供することを第１の目的とする。
また、本発明は、たとえ表面特性が疎水性であっても、基板表面を高い洗浄度で効率的に洗浄して、基板表面に残存するディフェクト数を低減できるようにした基板洗浄方法を提供することを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明の洗浄性能予測方法は、基板の直径を覆う長さのロール洗浄部材を基板の回転軸上に配置させ、基板の表面に該ロール洗浄部材を該ロール洗浄部材の軸方向に沿った洗浄エリアで接触させ、ロール洗浄部材と基板とを共に一方向に回転させて基板の表面をスクラブ洗浄するに際し、ロール洗浄部材及び基板を所定の回転速度で回転させる第１洗浄条件で基板を洗浄する時の、洗浄エリア上のロール洗浄部材と基板の相対速度がゼロとなって洗浄方向が逆転する逆転点までの基板の回転軸からの距離と面積換算として定義した相対速度量とをＸＹ座標としてプロットした第１洗浄点までの第１距離を求め、前記第１洗浄条件と異なる第２洗浄条件で基板を洗浄する時の、洗浄エリア上のロール洗浄部材と基板の相対速度がゼロとなって洗浄方向が逆転する逆転点までの基板の回転軸からの距離と面積換算として定義した相対速度量とをＸＹ座標としてプロットした第２洗浄点までの第２距離を求め、前記第２距離が前記１距離よりも長いときに第２洗浄条件で基板を洗浄した方が第１洗浄条件で基板を洗浄した時よりも洗浄後に残るディフェクト数が少ないと予測する。
【００２０】
本発明の基板洗浄方法は、基板の直径を覆う長さのロール洗浄部材を基板の回転軸上に配置させ、基板の表面に該ロール洗浄部材を該ロール洗浄部材の軸方向に沿った洗浄エリアで接触させ、ロール洗浄部材と基板とを共に一方向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、洗浄エリア上のロール洗浄部材と基板の相対速度が相対的に小さい順方向洗浄エリアの最大相対速度Ｖｆ（ｍｍ／ｓｅｃ）によって求められる１秒当りの相対移動距離をＤｆ（ｍｍ）、洗浄エリア上のロール洗浄部材と基板の相対速度が相対的に大きい逆方向洗浄エリアの最大相対速度Ｖｉ（ｍｍ／ｓｅｃ）によって求められる１秒当りの相対移動距離をＤｉ（ｍｍ）、洗浄エリアの長さをＬ（ｍｍ）、洗浄エリア上のロール洗浄部材と基板の相対速度がゼロなって洗浄方向が逆転する逆転点と基板の回転軸との距離をａ（ｍｍ）とするとき、
０＜ａ＜Ｌ／６
（Ｄｉ＋Ｄｆ）≧８Ｌ
であって、前記逆転点を挟んでロール洗浄部材と基板の相対速度が相対的に大きい相対運動逆エリアの長さＬ１（ｍｍ）を底辺、前記最大相対速度Ｖｉ（ｍｍ／ｓｅｃ）によって求められる１秒当りの相対移動距離Ｄｉ（ｍｍ）を高さとする三角形の面積Ｓｉと、前記逆転点を挟んでロール洗浄部材と基板の相対速度が相対的に小さい相対運動順エリアの長さＬ２（ｍｍ）を底辺、前記最大相対速度Ｖｆ（ｍｍ／ｓｅｃ）によって求められる１秒当りの相対移動距離Ｄｆ（ｍｍ）を高さとする三角形の面積Ｓｆとの合計の面積Ｓを相対速度量とした時、
Ｓ≧２０００L（ｍｍ２）
を満たすようにロール洗浄部材と基板を回転させる。
【００２１】
本発明の他の基板洗浄方法は、基板の直径を覆う長さのロール洗浄部材を基板の回転軸上に配置させ、基板の表面に該ロール洗浄部材を該ロール洗浄部材の軸方向に沿った洗浄エリアで接触させ、ロール洗浄部材と基板とを共に一方向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、洗浄エリア上のロール洗浄部材と基板の相対速度が相対的に小さい順方向洗浄エリアの最大相対速度Ｖｆ（ｍｍ／ｓｅｃ）によって求められる１秒当りの相対移動距離をＤｆ（ｍｍ）、洗浄エリア上のロール洗浄部材と基板の相対速度が相対的に大きい逆方向洗浄エリアの最大相対速度Ｖｉ（ｍｍ／ｓｅｃ）によって求められる１秒当りの相対移動距離をＤｉ（ｍｍ）、洗浄エリアの長さをＬ（ｍｍ）、洗浄エリア上のロール洗浄部材と基板の相対速度がゼロなって洗浄方向が逆転する逆転点と基板の回転軸との距離をａ（ｍｍ）とするとき、
Ｌ／６≦ａ≦Ｌ／２
（Ｄｉ＋Ｄｆ）≧８Ｌ
であって、前記逆転点を挟んでロール洗浄部材と基板の相対速度が相対的に大きい相対運動逆エリアの長さＬ１（ｍｍ）を底辺、前記最大相対速度Ｖｉ（ｍｍ／ｓｅｃ）によって求められる１秒当りの相対移動距離Ｄｉ（ｍｍ）を高さとする三角形の面積Ｓｉと、前記逆転点を挟んでロール洗浄部材と基板の相対速度が相対的に小さい相対運動順エリアの長さＬ２（ｍｍ）を底辺、前記最大相対速度Ｖｆ（ｍｍ／ｓｅｃ）によって求められる１秒当りの相対移動距離Ｄｆ（ｍｍ）を高さとする三角形の面積Ｓｆとの合計の面積Ｓを相対速度量とした時、
Ｓ≧１３００Ｌ（ｍｍ２）
を満たすようにロール洗浄部材と基板を回転させる。
【００２２】
本発明の更に他の基板洗浄方法は、基板の直径を覆う長さのロール洗浄部材を基板の回転軸上に配置させ、基板の表面に該ロール洗浄部材を該ロール洗浄部材の軸方向に沿った洗浄エリアで接触させ、ロール洗浄部材と基板とを共に一方向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、洗浄エリア上にロール洗浄部材と基板の相対速度がゼロなって洗浄方向が逆転する逆転点が存在しないようにロール洗浄部材と基板を共に一方向に回転させる。
【００２３】
洗浄エリア上のロール洗浄部材と基板の相対速度が相対的に小さい順方向洗浄エリアの最大相対速度Ｖｆ（ｍｍ／ｓｅｃ）によって求められる１秒当りの相対移動距離をＤｆ（ｍｍ）、洗浄エリア上のロール洗浄部材と基板の相対速度が相対的に大きい逆方向洗浄エリアの最大相対速度Ｖｉ（ｍｍ／ｓｅｃ）によって求められる１秒当りの相対移動距離をＤｉ（ｍｍ）、洗浄エリアの長さをＬ（ｍｍ）、洗浄エリア上のロール洗浄部材と基板の相対速度がゼロとなって洗浄方向が逆転する逆転点と基板の回転軸との距離をａ（ｍｍ）とするとき、
（Ｄｉ＋Ｄｆ）≧４Ｌ
を満たすようにロール洗浄部材と基板を回転させることが好ましい。
【００２４】
前記最大相対速度Ｖｆ（ｍｍ／ｓｅｃ）によって求められる１秒当りの相対移動距離Ｄｆ（ｍｍ）を上底、前記最大相対速度Ｖｉ（ｍｍ／ｓｅｃ）によって求められる１秒当りの相対移動距離Ｄｉ（ｍｍ）を下底、洗浄エリアの長さＬ（ｍｍ）を高さとした台形の面積Ｓを相対速度量とした時、
Ｓ≧６００Ｌ（ｍｍ２）
を満たすようにロール洗浄部材と基板を回転させることが更に好ましい。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の洗浄性能予測方法によれば、洗浄条件を変えることによって、洗浄効果が如何に変化するかを、実際に洗浄を行うことなく、容易に予測して、最適な洗浄条件を選定することが可能となる。しかも、一般に高額で評価に負荷がかかるなLow-k膜にあっても、容易に準備できる一般的な疎水性膜おいて、実際に研磨を行うことなく予測した洗浄効果を適用して、洗浄特性の結果である基板表面に残存するディフェクトを把握することが可能となる。
また、本発明の基板洗浄方法によれば、たとえ表面特性が疎水性であっても、基板表面を高い洗浄度で効率的に洗浄して、基板表面に残存するディフェクト数を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】ＣＭＰ後のLow-k膜の表面に対する代表的な酸性洗浄液、中性洗浄液及びアルカリ性洗浄液による接触角を示す図である。
【図２】ＣＭＰ後のLow-k膜及び銅の表面に対する洗浄液Ａ及び洗浄液Ｂによる接触角を示す図である。
【図３】洗浄液に対する接触角の異なる各種の基板表面を、洗浄液を使用したスクラブ洗浄で洗浄した時の、接触角測定による接触角と、洗浄後の基板表面に残存するディフェクト数との相関データを示すグラフである。
【図４】本発明の洗浄性能予測方法及び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５】図４に示すスクラブ洗浄装置のロール洗浄部材と基板との関係を示す概要図である。
【図６】図４に示すスクラブ洗浄装置のロール洗浄部材と基板との関係を示す平面図である。
【図７】（ａ）は、順方向洗浄エリアにおける基板とロール洗浄部材をそれらの回転速度と共に示す断面図で、（ｂ）は、逆方向洗浄エリアにおける基板とロール洗浄部材をそれらの回転速度と共に示す断面図である。
【図８】洗浄エリア上に洗浄方向が逆転する逆転点が存在する時の相対速度量（面積）の求め方の説明に付する図である。
【図９】洗浄エリア上に洗浄方向が逆転する逆転点が存在しない時の相対速度量（面積）の求め方の説明に付する図である。
【図１０】基板上のLow-k膜の表面と基板上の他の一般的な疎水性膜の表面を図４に示す基板洗浄装置を用いて洗浄する際の洗浄条件と、洗浄後に基板表面に残存するディフェクト数を計測した結果を示す図である。
【図１１】基板上のLow-k膜表面と基板上の他の一般的な疎水性膜表面を図１０に示す洗浄条件で洗浄した時の洗浄条件と基板表面に残存するディフェクト数との関係を示すグラフである。
【図１２】基板上のLow-k膜表面を洗浄した時の洗浄条件と、基板表面に残存するディフェクト数及び各洗浄条件の相対速度量を、ロール洗浄部材と基板の相対速度がゼロなる逆転点までの基板の回転軸からの距離の洗浄エリアの長さに対する関係と共に示すグラフである。
【図１３】洗浄条件におけるロール洗浄部材と基板の相対速度がゼロなる逆転点までの基板の回転軸からの距離と相対速度量との関係を示す図である。
【図１４】洗浄条件における洗浄点をＸ−Ｙ平面にプロットして、Ｘ−Ｙ平面の原点からと洗浄点までの距離を求める原理の説明に付する図である。
【図１５】図１４に示すＸ−Ｙ平面の原点からと洗浄点までの距離と、該洗浄点に対応する洗浄条件で基板上のLow-k膜表面を洗浄した時に基板表面に残存するディフェクト数との関係を示すグラフである。
【図１６】本発明の洗浄性能予測方法の一例を示すフローチャートである。
【図１７】基板上の一般的な疎水性膜表面を洗浄した時に基板表面に残るディフェクト数を、洗浄条件、各洗浄条件における相対速度がゼロとなって洗浄方向が逆転する逆転点までの基板の回転軸から距離と洗浄エリアの長さの比（ａ／Ｌ）、１秒当りの相対移動距離と１秒当りの相対移動距離（Ｄｉ＋Ｄｆ）、及び相対速度量（Ｓ）を共に示す図である。
【図１８】基板上のLow-k膜表面を洗浄した時に基板表面に残るディフェクト数を、洗浄条件、各洗浄条件における相対速度がゼロとなって洗浄方向が逆転する逆転点までの基板の回転軸から距離と洗浄エリアの長さの比（ａ／Ｌ）、１秒当りの相対移動距離と１秒当りの相対移動距離（Ｄｉ＋Ｄｆ）、及び相対速度量（Ｓ）を共に示す図である。
【図１９】基板とロール洗浄部材との接触部圧力を変えて基板の表面を研磨した時の該接触圧力と基板表面に残るディフェクト数の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
図４は、本発明の洗浄性能予測方法及び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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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、基板Ｗを矢印Ｅ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。
【００３２】
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）Ｏ１が、基板Ｗの回転軸Ｏ２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。
【００３３】
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。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。
【００３４】
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５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。
【００３５】
ここに、図６に示すように、基板Ｗの回転軸Ｏ２を中心とした回転に伴う洗浄エリア３０に沿った基板の回転速度ＶＷの大きさは、基板Ｗの回転軸Ｏ２上でゼロとなり、回転軸Ｏ２を挟んで基板Ｗの回転速度ＶＷの向き（洗浄方向）が互いに逆となる。一方、ロール洗浄部材１６の回転に伴う洗浄エリア３０に沿ったロール洗浄部材１６の回転速度ＶＲの大きさは、洗浄エリア３０の全長に亘って一定で、回転速度ＶＲの向き（洗浄方向）も同じとなる。
【００３６】
なお、図６は、図５に示すように、洗浄エリア３０に沿ってｘ軸を、基板Ｗの表面の該ｘ軸に直交する方向にｙ軸を取り、ｘ−ｙ平面の原点を、基板Ｗの回転軸Ｏ２が通るようにしている。このことは、以下同様である。
【００３７】
このため、洗浄エリア３０は、基板Ｗの回転軸Ｏ２を挟んで、基板Ｗの回転速度ＶＷの向きとロール洗浄部材１６の回転速度ＶＲの向きが同じとなる、長さＬｆの順方向洗浄エリア３２と、基板Ｗの回転速度ＶＷの向きとロール洗浄部材１６の回転速度ＶＲの向きが互いに逆向きとなる、長さＬｉの逆方向洗浄エリア３４に分けられる。
【００３８】
順方向洗浄エリア３２では、図７（ａ）に示すように、基板Ｗの回転速度ＶＷとロール洗浄部材１６の回転速度ＶＲの相対速度（相対回転速度）の大きさが、両者の回転速度の大きさの差の絶対値となって、相対的に低くなる。一方、逆方向洗浄エリア３４では、図７（ｂ）に示すように、基板Ｗの回転速度ＶＷとロール洗浄部材１６の回転速度ＶＲの相対速度（相対回転速度）の大きさが、両者の回転速度の大きさの和となって、相対的に高くなる。このため、基板Ｗの回転速度ＶＷとロール洗浄部材１６の回転速度ＶＲの大きさによっては、図６に示すように、両者の相対速度の大きさがゼロ（ＶＷ＝ＶＲ）となって、基板Ｗが洗浄されない領域Ｍが生じることがある。
【００３９】
この基板Ｗが洗浄されない領域Ｍは、下記の洗浄方向が逆転する逆転点Ｔ及びその周辺部に対応し、基板Ｗとロール洗浄部材１６とが単に接触しているだけで、基板Ｗのロール洗浄部材１６によるスクラブ洗浄が行われず、逆にロール洗浄部材１６に付着した残渣等が基板Ｗの表面に押し付けられて再付着し、基板Ｗの表面の汚染の原因となると考えられる。
【００４０】
ここで、図８に示すように、長さＬの洗浄エリア３０上に、相対速度がゼロとなって洗浄方向が逆転する逆転点Ｔが基板の回転軸Ｏ２から距離ａの位置に存在する時、この逆転点Ｔを挟んで、逆方向洗浄エリア３４側に位置する相対運動逆エリアの長さをＬ１（ｍｍ）、順方向洗浄エリア３２側に位置する相対運動順エリアの長さをＬ２（ｍｍ）とし、相対速度（相対観点速度）Ｖｒｅの逆方向洗浄エリア３４で最大となる相対速度をＶｉ（ｍｍ／ｓｅｃ）、相対速度Ｖｒｖの順方向洗浄エリア３２で最大となる相対速度をＶｆ（ｍｍ／ｓｅｃ）とする。そして、長さＬ１を底辺とし、相対速度Ｖｉによって求められる１秒当りの相対移動距離Ｄｉ（ｍｍ）を高さとした三角形の面積Ｓｉ（ｍｍ２）と、長さＬ２を底辺とし、相対速度Ｖｆによって求められる１秒当りの相対移動距離Ｄｆ（ｍｍ）を高さとした三角形の面積Ｓｆの合計の面積Ｓｒｖ（＝Ｓｉ＋Ｓｆ）を相対速度量として、洗浄度の評価に使用する。
【００４１】
また、図９に示すように、長さＬの洗浄エリア３０上に、相対速度がゼロとなって洗浄方向が逆転する逆転点Ｔが存在しない（洗浄方向が逆転しない）時、洗浄エリア３０の長さＬ（ｍｍ）を高さとし、相対速度Ｖｒｖの逆方向洗浄エリア３４で最大となる相対速度Ｖｉよって求められる１秒当りの相対移動距離Ｄｉ（ｍｍ）を上底、相対速度Ｖｒｖの順方向洗浄エリア３２で最大となる相対速度Ｖｆをよって求められる１秒当りの相対移動距離Ｄｆ（ｍｍ）を下底とした台形の面積Ｓｉを相対速度量Ｓｒｖ（＝Ｓｉ）として、洗浄度の評価に使用する。
【００４２】
図１０は、基板上のLow-k膜（接触角≧２５°）の表面と、基板上の他の一般的な疎水成膜（接触角≧２５°）の表面を、図４に示す基板洗浄装置を用いて種々の洗浄条件で洗浄した時の洗浄条件を示す。図１０において、洗浄条件Ａは、ロール洗浄部材１６の回転速度をＲａ、基板Ｗの回転速度をＷｂとしている。洗浄条件Ｂ，Ｃは、ロール洗浄部材１６の回転速度を共にＲｂ、基板Ｗの回転速度をＷａ，Ｗｃとしている。洗浄条件Ｄは、ロール洗浄部材１６の回転速度を共にＲｃ、基板Ｗの回転速度をＷｂ，Ｗａとしている。ここで、ロール洗浄部材１６の回転速度Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃは、Ｒａ：Ｒｂ：Ｒｃ＝１：２０：４０に設定され、基板Ｗの回転速度Ｗａ，Ｗｂ，Ｗｃは、Ｗａ：Ｗｂ：Ｗｃ＝１：２：３に設定されている。
【００４３】
図１０は、洗浄条件Ａ，Ｂ，Ｄ，Ｅで基板上の一般的な疎水性膜表面を洗浄した時に基板表面に残るディフェクト数を計測した時の結果を、洗浄条件Ａで洗浄した時を１とした時のディフェクト数の比率（任意単位）で示している。同様に、洗浄条件Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅで基板上のLow-k膜表面を洗浄した時に基板表面に残るディフェクト数を計測した結果を、洗浄条件Ｂで洗浄した時を１とした時のディフェクト数の比率（任意単位）で示している。
【００４４】
図１１は、図１０に示す各洗浄条件で洗浄した時の該洗浄条件と基板表面に残るディフェクト数との関係を、横軸を洗浄条件、縦軸をディフェクト数（任意単位）として表したグラフである。図１１から、基板上の一般的な疎水性膜の表面を洗浄条件Ａ，Ｂ，Ｄ，Ｅで洗浄した時に基板表面に残るディフェクト数は、直線状のラインａに沿って並び、基板上のLow-k膜の表面を洗浄条件Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅで洗浄した時に基板表面に残るディフェクト数は、ラインｂに沿って並び、このラインａとラインｂはほぼ平行となる。このことから、Low-k膜を洗浄した時と他の一般的な疎水性膜を洗浄した時の間には相関関係があり、一般的な疎水性膜に対する洗浄度を評価することでLow-k膜に対する洗浄度を評価できることが判る。
【００４５】
図１２は、洗浄条件Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅで基板上のLow-k膜表面を洗浄した時に基板表面に残る、ディフェクト測定器で測定したディフェクト数と、各洗浄条件Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅに対応する図８及び図９に示す方法で得られる相対速度量Ｓとを、洗浄条件Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅと共に示すグラフである。なお、相対速度量Ｓは、洗浄条件Ｃの相対速度量を１とした時の比率（任意単位）で示している。図１２の下部には、洗浄条件と、ロール洗浄部材と基板の相対速度がゼロなる逆転点Ｔまでの基板の回転軸Ｏ２からの距離ａ（図８参照）の洗浄エリアの長さＬに対する関係を示している。
【００４６】
図１２から、洗浄後に基板表面に残るディフェクト数は、相対速度がゼロなる逆転点Ｔまでの基板の回転軸Ｏ２からの距離ａと比例関係がある訳でもなく、相対速度量Ｓと比例関係がある訳でもないことが判る。このことからも、基板の直径を覆う長さのロール洗浄部材を基板の回転軸上に配置し、基板の表面に該ロール洗浄部材を該ロール洗浄部材の軸方向に沿った洗浄エリアで接触させ、ロール洗浄部材と基板とを共に一方向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は、洗浄後に基板表面に残るディフェクト数を低減可能とする洗浄特性を予測することが困難であることが判る。
【００４７】
図１３は、図１２によって得られた各洗浄条件を、ロール洗浄部材と基板の相対速度がゼロなる逆転点Ｔまでの基板の回転軸Ｏ２からの距離ａをＸ座標、相対速度量ＳをＹ座標として、Ｘ−Ｙ平面に洗浄点としてプロットしたグラフである。すなわり、洗浄条件Ｂを座標（ａＢ，ＳＢ）の洗浄点ＺＢとして、洗浄条件Ｃを座標（ａＣ，ＳＣ）の洗浄点ＺＣとして、洗浄条件Ｄを座標（ａＤ，ＳＤ）の洗浄点ＺＤとして、洗浄条件Ｅを座標（ａＥ，ＳＥ）の洗浄点ＺＥとして示している。そして、Ｘ−Ｙ平面の原点からの各洗浄点ＺＢ，ＺＣ，ＺＤ，ＺＥまでの距離をＬＢ，ＬＣ，ＬＤ，ＬＥとして示している。
【００４８】
ここに、図１４に示すように、例えば洗浄条件Ｄの洗浄点ＺＤは、Ｘ軸方向にはＹ軸から距離ａＤ離れ、Ｙ軸方向にはＸ軸から距離ＳＤ離れており、Ｘ−Ｙ平面の原点から洗浄点ＺＤまでの距離ＬＤは、下記の式（１）で求められる。同様に、Ｘ軸方向にはＹ軸から距離ａα離れ、Ｙ軸方向にはＸ軸から距離Ｓα離れ、Ｘ−Ｙ平面において、座標（ａα，Ｓα）でプロットされる任意の洗浄条件αの洗浄点ＺαのＸ−Ｙ平面の原点からの距離Ｌαは、下記の式（２）で表される。
【数１】
【００４９】
図１５は、図１３にて得られた、各洗浄条件Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅおける、Ｘ−Ｙ平面の原点から各洗浄点ＺＢ，ＺＣ，ＺＤ，ＺＥまでの距離ＬＢ，ＬＣ，ＬＤ，ＬＥを横軸（距離Ｌ）、各洗浄条件Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅによって洗浄した時に基板表面に残るディフェクト数を縦軸として、Ｘ−Ｙ平面の原点から各洗浄点からの距離Ｌとディフェクト数との関係を示すグラフである。図１５の横軸の距離Ｌは、Ｘ−Ｙ平面の原点から各洗浄点ＺＢまでの距離ＬＢを１とした時の比率（任意単位）で示している。また、点Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅは、洗浄条件Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅを示している。
【００５０】
図１５から、Ｘ−Ｙ平面の原点から各洗浄点Ｚまでの距離Ｌの値が大きくなる（ＬＢ＜ＬＣ＜ＬＤ＜ＬＥ）につれて、基板表面に残るディフェクト数が低減されていることを判る。このことは、Ｘ−Ｙ平面の原点から洗浄点Ｚまでの距離Ｌの値が大きくなるような洗浄条件の方が、洗浄特性としての洗浄液による洗浄能力と物理洗浄能力との総和洗浄能力と、基板表面に残渣等が再付着するのを抑制する再付着抑制能力との効果による総合的な洗浄特性が向上していることを示している。
【００５１】
上記を踏まえて、本発明の洗浄性能予測方法を、図１６に示すフローチャート、及び図１３を参照して説明する。先ず、ロール洗浄部材の回転速度、基板の回転速度、ロール洗浄部材の条件（直径）及び基板の条件（直径）等の洗浄条件αを決める（ステップ１）。次に、この洗浄条件αを基に、ロール洗浄部材と基板の相対速度がゼロなる逆転点までの基板の回転軸からの距離ａα及び相対速度量Ｓαを求める（ステップ２）。そして、この距離ａαをＸ座標、相対速度量ＳαをＹ座標とした洗浄点Ｚα（ａα，Ｓα）を、図１３に示すように、Ｘ−Ｙ平面にプロットし、Ｘ−Ｙ平面の原点から洗浄点Ｚα（ａα，Ｓα）までの距離Ｌαを求める（ステップ３）。そして、必要に応じて、この洗浄条件αで、例えばＣＭＰ後の基板表面を実際に洗浄し乾燥させて、基板表面に残るディフェクト数Ｄαを把握する（ステップ４）。
【００５２】
次に、ロール洗浄部材の回転速度、基板の回転速度、ロール洗浄部材の条件（直径）及び基板の条件（直径）等の、洗浄条件αと条件が異なる洗浄条件βを決める（ステップ５）。この洗浄条件βを基に、ロール洗浄部材と基板の相対速度がゼロなる逆転点までの基板の回転軸からの距離ａβ及び相対速度量Ｓβを求める（ステップ６）。そして、この距離ａβをＸ座標、相対速度量ＳβをＹ座標とした洗浄点Ｚβ（ａβ，Ｓβ）を、図１３に示すように、Ｘ−Ｙ平面にプロットし、Ｘ−Ｙ平面の原点から洗浄点Ｚβ（ａβ，Ｓβ）までの距離Ｌβを求める（ステップ７）。
【００５３】
そして、Ｘ−Ｙ平面の原点から洗浄点Ｚα（ａα，Ｓα）までの距離Ｌαと、Ｘ−Ｙ平面の原点から洗浄点Ｚβ（ａβ，Ｓβ）までの距離Ｌβを比較し（ステップ８）、距離Ｌαの方が距離Ｌβよりも大きい（Ｌα≧Ｌβ）ときには、ステップ５に戻り、距離Ｌαの方が距離Ｌβよりも大きい（Ｌβ＞Ｌα）ときには、研磨条件βの方が研磨条件αよりも洗浄特性を向上させる洗浄条件である決定する（ステップ９）。これにより、この洗浄条件βで基板表面を洗浄した時に基板表面に残るディフェクト数Ｄβは、洗浄条件αで基板表面を洗浄した時に基板表面に残るディフェクト数Ｄαより少ない（Ｄβ＜Ｄα）と予測する。
【００５４】
図１７は、直径３００ｍｍの基板上の一般的な疎水性膜を前記洗浄条件Ａ，Ｂ，Ｄ，Ｅで洗浄した時に基板表面に残るディフェクト数を、各洗浄条件Ａ，Ｂ，Ｄ，Ｅにおける相対速度がゼロとなって洗浄方向が逆転する逆転点までの基板の回転軸から距離ａと洗浄エリアの長さＬ（＝３００ｍｍ）の比（ａ／Ｌ）、図８及び図９に示す、１秒当りの相対移動距離Ｄｉと１秒当りの相対移動距離Ｄｆの和（Ｄｉ＋Ｄｆ）、及び図８及び図９に示す方法に求められる相対速度量（Ｓ）を共に示している。なお、図１７のディフェクト数は、洗浄条件Ａで洗浄した時を１．００としたディフェクト数の比率（任意単位）を示している。
【００５５】
図１８は、直径３００ｍｍの基板上のLow-k膜を前記洗浄条件Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅで洗浄した時に基板表面に残るディフェクト数を、各洗浄条件Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅにおける相対速度がゼロとなって洗浄方向が逆転する逆転点までの基板の回転軸から距離ａと洗浄エリアの長さＬ（＝３００ｍｍ）の比（ａ／Ｌ）、図８及び図９に示す、１秒当りの相対移動距離Ｄｉと１秒当りの相対移動距離Ｄｆの和（Ｄｉ＋Ｄｆ）、及び図８及び図９に示す方法に求められる相対速度量（Ｓ）を共に示している。図１８は、洗浄条件Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅで洗浄した時に基板表面に残るディフェクトの分布状態の概要をディフェクト数と共に示している。
【００５６】
なお、図１７及び図１８において、ロール洗浄部材の回転数Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃの関係、及び基板の回転速度Ｗａ，Ｗｂ，Ｗｃの関係は、前述の図１０に示す場合と同様である。
【００５７】
以上から、例えば洗浄条件Ｃに示すように、洗浄方向が逆転する逆転点Ｔが存在し、基板の回転軸から逆転点Ｔまでの距離ａが洗浄エリアの長さＬに対して１／６より小さい（０＜ａ＜Ｌ／６）洗浄条件では、逆方向洗浄エリア及び順方向洗浄エリアにおける基板Ｗとロール洗浄部材１６との最大回転速度Ｖｉ，Ｖｆから求められる相対移動距離Ｄｉ，Ｄｆの和を洗浄エリアの長さＬで割った値が８以上（（Ｄｉ＋Ｄｆ）／Ｌ≧８）で、図８に示す、三角形の面積Ｓｉと三角形の面積Ｓｆとの合計の面積として求められる相対速度量Ｓが洗浄エリアの長さＬに対して２０００倍以上（Ｓ≧２０００（ｍｍ２））なるように、基板Ｗ及びロール回転部材１６の回転速度を設定することで、洗浄後に基板表面に残存するディフェクト数を許容値以下とすることができると考えられる。
【００５８】
また、例えば洗浄条件Ｄに示すように、洗浄方向が逆転する逆転点Ｔが存在し、基板の回転軸から逆転点Ｔまでの距離ａが洗浄エリアの長さＬに対して１／６以上（Ｌ／６≦ａ≦Ｌ／２）の洗浄条件では、逆方向洗浄エリア及び順方向洗浄エリアにおける基板Ｗとロール洗浄部材１６との最大相対回転速度Ｖｉ，Ｖｆから求められる相対移動距離Ｄｉ，Ｄｆの和を洗浄エリアの長さＬで割った値が８以上（（Ｄｉ＋Ｄｆ）／Ｌ≧８）で、図８に示す、三角形の面積Ｓｉと三角形の面積Ｓｆとの合計の面積として求められる相対速度量Ｓが洗浄エリアの長さＬに対して１３００倍以上（Ｓ≧１３００（ｍｍ２））なるように、基板Ｗ及びロール回転部材１６の回転速度を設定することで、洗浄後に基板表面に残存するディフェクト数を許容値以下とすることができると考えられる。
【００５９】
この時、逆方向洗浄エリアにおける基板Ｗとロール洗浄部材１６との最大相対速度Ｖｉから求められる相対移動距離Ｄｉを洗浄エリアの長さＬで割った値が６以上（Ｄｉ／Ｌ≧６）となるように、基板Ｗ及びロール回転部材１６の回転速度を設定することが好ましい。
【００６０】
また、例えば洗浄条件Ｅに示すように、洗浄ライン上に洗浄方向が逆転する逆転点Ｔが存在しないように、基板Ｗ及びロール回転部材１６の回転速度を設定することで、洗浄後に基板表面に残存するディフェクト数を許容値以下とすることができると考えられる。
【００６１】
このように洗浄ライン上に洗浄方向が逆転する逆転点Ｔが存在しない洗浄条件では、逆方向洗浄エリア及び順方向洗浄エリアにおける基板Ｗとロール洗浄部材１６との最大相対回転速度Ｖｉ，Ｖｆから求められる相対移動距離Ｄｉ，Ｄｆの和を洗浄エリアの長さＬで割った値が４以上（（Ｄｉ＋Ｄｆ）／Ｌ≧４）となるように、基板Ｗ及びロール回転部材１６の回転速度を設定することが好ましく、図９に示す、台形の面積として求められる相対速度量Ｓが洗浄エリアの長さＬに対して６００倍以上（Ｓ≧６００（ｍｍ２））なるように、基板Ｗ及びロール回転部材１６の回転速度を設定することが更に好ましい。
【００６２】
本発明の基板処理方法は、例えば図４に示す基板洗浄装置を使用し、例えば洗浄条件Ｃ，Ｄ，Ｅに示す、洗浄後に基板表面に残存するディフェクト数を許容値以下とすることができると考えられる洗浄条件に基板Ｗ及びロール回転部材１６の回転速度を設定して、基板表面を洗浄する。
【００６３】
図１９は、基板Ｗとロール洗浄部材１６との接触部圧力を３Ｎ、６Ｎ及び１２Ｎと変えて基板Ｗの表面を洗浄した時の該接触圧力と基板表面に残るディフェクト数の関係を示すグラフである。図１９の横軸は、接触部圧力が３Ｎの時を圧力比１．００、接触部圧力が６Ｎの時を圧力比２．００、接触部圧力が１２Ｎの時を圧力比４．００で示し、縦軸は、接触部圧力が３Ｎの時のディフェクト数を１．００とした時のディフェクト数の比率（任意単位）を示している。
【００６４】
この図１９から、物理洗浄を得るために基板Ｗとロール洗浄部材１６との接触部圧力を高めても、洗浄効果が逆に低下することが判る。
これらの結果より、疎水性表面におけるＰＶＡスポンジなどを用いた接触洗浄において、薬液洗浄特性＊物理洗浄特性＊（再付着防止）＝総合的な洗浄特性（効果）と考えた場合に、物理洗浄性を向上する目的で、安易に接触圧力を高めること好ましくないことが判る。よって、Ｌｏｗ−ｋ膜などの疎水性表面における接触洗浄では、過度な圧力は洗浄能力を汚染能力が上回ることが懸念されるため、なるべく低圧力領域の６Ｎ以下、好ましくは３Ｎ以下にて総合的な洗浄特性を得られる他条件の最適化をすることが好ましい。
【００６５】
このように基板Ｗの表面をスクラブ洗浄することで、たとえ基板Ｗの表面特性が疎水性であっても、基板Ｗの表面を高い洗浄度で洗浄することができる。つまり、配線金属として銅を、絶縁膜としてLow−k膜をそれぞれ採用してダマシン配線を形成するため、ＣＭＰによって、表面が疎水性の銅及びLow−k膜が露出した基板表面であっても、この基板表面を高い洗浄度で洗浄して表面に残存するディフェクト数を低減することができる。
【００６６】
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】
【００６７】
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
３２ 順方向洗浄エリア
３４ 逆方向洗浄エリア
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の直径を覆う長さのロール洗浄部材を基板の回転軸上に配置させ、基板の表面に該ロール洗浄部材を該ロール洗浄部材の軸方向に沿った洗浄エリアで接触させ、ロール洗浄部材と基板とを共に一方向に回転させて基板の表面をスクラブ洗浄するに際し、
ロール洗浄部材及び基板を所定の回転速度で回転させる第１洗浄条件で基板を洗浄する時の、洗浄エリア上のロール洗浄部材と基板の相対速度がゼロとなって洗浄方向が逆転する逆転点までの基板の回転軸からの距離と面積換算として定義した相対速度量とをＸＹ座標としてプロットした第１洗浄点までの第１距離を求め、
前記第１洗浄条件と異なる第２洗浄条件で基板を洗浄する時の、洗浄エリア上のロール洗浄部材と基板の相対速度がゼロとなって洗浄方向が逆転する逆転点までの基板の回転軸からの距離と面積換算として定義した相対速度量とをＸＹ座標としてプロットした第２洗浄点までの第２距離を求め、
前記第２距離が前記１距離よりも長いときに第２洗浄条件で基板を洗浄した方が第１洗浄条件で基板を洗浄した時よりも洗浄後に残るディフェクト数が少ないと予測することを特徴とする洗浄性能予測方法。
【請求項２】
基板の直径を覆う長さのロール洗浄部材を基板の回転軸上に配置させ、基板の表面に該ロール洗浄部材を該ロール洗浄部材の軸方向に沿った洗浄エリアで接触させ、ロール洗浄部材と基板とを共に一方向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、
洗浄エリア上のロール洗浄部材と基板の相対速度が相対的に小さい順方向洗浄エリアの最大相対速度Ｖｆ（ｍｍ／ｓｅｃ）によって求められる１秒当りの相対移動距離をＤｆ（ｍｍ）、洗浄エリア上のロール洗浄部材と基板の相対速度が相対的に大きい逆方向洗浄エリアの最大相対速度Ｖｉ（ｍｍ／ｓｅｃ）によって求められる１秒当りの相対移動距離をＤｉ（ｍｍ）、洗浄エリアの長さをＬ（ｍｍ）、洗浄エリア上のロール洗浄部材と基板の相対速度がゼロなって洗浄方向が逆転する逆転点と基板の回転軸との距離をａ（ｍｍ）とするとき、
０＜ａ＜Ｌ／６
（Ｄｉ＋Ｄｆ）≧８Ｌ
であって、
前記逆転点を挟んでロール洗浄部材と基板の相対速度が相対的に大きい相対運動逆エリアの長さＬ１（ｍｍ）を底辺、前記最大相対速度Ｖｉ（ｍｍ／ｓｅｃ）によって求められる１秒当りの相対移動距離Ｄｉ（ｍｍ）を高さとする三角形の面積Ｓｉと、前記逆転点を挟んでロール洗浄部材と基板の相対速度が相対的に小さい相対運動順エリアの長さＬ２（ｍｍ）を底辺、前記最大相対速度Ｖｆ（ｍｍ／ｓｅｃ）によって求められる１秒当りの相対移動距離Ｄｆ（ｍｍ）を高さとする三角形の面積Ｓｆとの合計の面積Ｓを相対速度量とした時、
Ｓ≧２０００Ｌ（ｍｍ２）
を満たすようにロール洗浄部材と基板を回転させることを特徴とする基板洗浄方法。
【請求項３】
基板の直径を覆う長さのロール洗浄部材を基板の回転軸上に配置させ、基板の表面に該ロール洗浄部材を該ロール洗浄部材の軸方向に沿った洗浄エリアで接触させ、ロール洗浄部材と基板とを共に一方向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、
洗浄エリア上のロール洗浄部材と基板の相対速度が相対的に小さい順方向洗浄エリアの最大相対速度Ｖｆ（ｍｍ／ｓｅｃ）によって求められる１秒当りの相対移動距離をＤｆ（ｍｍ）、洗浄エリア上のロール洗浄部材と基板の相対速度が相対的に大きい逆方向洗浄エリアの最大相対速度Ｖｉ（ｍｍ／ｓｅｃ）によって求められる１秒当りの相対移動距離をＤｉ（ｍｍ）、洗浄エリアの長さをＬ（ｍｍ）、洗浄エリア上のロール洗浄部材と基板の相対速度がゼロなって洗浄方向が逆転する逆転点と基板の回転軸との距離をａ（ｍｍ）とするとき、
Ｌ／６≦ａ≦Ｌ／２
（Ｄｉ＋Ｄｆ）≧８Ｌ
であって、
前記逆転点を挟んでロール洗浄部材と基板の相対速度が相対的に大きい相対運動逆エリアの長さＬ１（ｍｍ）を底辺、前記最大相対速度Ｖｉ（ｍｍ／ｓｅｃ）によって求められる１秒当りの相対移動距離Ｄｉ（ｍｍ）を高さとする三角形の面積Ｓｉと、前記逆転点を挟んでロール洗浄部材と基板の相対速度が相対的に小さい相対運動順エリアの長さＬ２（ｍｍ）を底辺、前記最大相対速度Ｖｆ（ｍｍ／ｓｅｃ）によって求められる１秒当りの相対移動距離Ｄｆ（ｍｍ）を高さとする三角形の面積Ｓｆとの合計の面積Ｓｒｖを相対速度量とした時、
Ｓｒｖ≧１３００Ｌ（ｍｍ２）
を満たすようにロール洗浄部材と基板を回転させることを特徴とする基板洗浄方法。
【請求項４】
基板の直径を覆う長さのロール洗浄部材を基板の回転軸上に配置させ、基板の表面に該ロール洗浄部材を該ロール洗浄部材の軸方向に沿った洗浄エリアで接触させ、ロール洗浄部材と基板とを共に一方向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、
洗浄エリア上にロール洗浄部材と基板の相対速度がゼロなって洗浄方向が逆転する逆転点が存在しないようにロール洗浄部材と基板を共に一方向に回転させることを特徴とする基板洗浄方法。
【請求項５】
洗浄エリア上のロール洗浄部材と基板の相対速度が相対的に小さい順方向洗浄エリアの最大相対速度Ｖｆ（ｍｍ／ｓｅｃ）によって求められる１秒当りの相対移動距離をＤｆ（ｍｍ）、洗浄エリア上のロール洗浄部材と基板の相対速度が相対的に大きい逆方向洗浄エリアの最大相対速度Ｖｉ（ｍｍ／ｓｅｃ）によって求められる１秒当りの相対移動距離をＤｉ（ｍｍ）、洗浄エリアの長さをＬ（ｍｍ）、洗浄エリア上のロール洗浄部材と基板の相対速度がゼロなって洗浄方向が逆転する逆転点と基板の回転軸との距離をａ（ｍｍ）とするとき、
（Ｄｉ＋Ｄｆ）≧４Ｌ
を満たすようにロール洗浄部材と基板を回転させることを特徴とする請求項４記載の基板洗浄方法。
【請求項６】
前記最大相対速度Ｖｆ（ｍｍ／ｓｅｃ）によって求められる１秒当りの相対移動距離Ｄｆ（ｍｍ）を上底、前記最大相対速度Ｖｉ（ｍｍ／ｓｅｃ）によって求められる１秒当りの相対移動距離Ｄｉ（ｍｍ）を下底、洗浄エリアの長さＬ（ｍｍ）を高さとした台形の面積Ｓｒｖを相対速度量とした時、
Ｓｒｖ≧６００Ｌ（ｍｍ２）
を満たすようにロール洗浄部材と基板を回転させ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】
基板の直径を覆う長さのロール洗浄部材を基板の回転軸上に配置させ、基板の表面に該ロール洗浄部材を該ロール洗浄部材の軸方向に沿った洗浄エリアで接触させ、ロール洗浄部材と基板とを共に一方向に回転させて基板の表面をスクラブ洗浄するに際し、
ロール洗浄部材及び基板を所定の回転速度で回転させる第１洗浄条件で基板を洗浄する時の、洗浄エリア上のロール洗浄部材と基板の相対速度がゼロとなって洗浄方向が逆転する逆転点までの基板の回転軸からの距離と面積換算として定義した相対速度量とをＸＹ座標としてプロットした第１洗浄点までの第１距離を求め、
前記第１洗浄条件と異なる第２洗浄条件で基板を洗浄する時の、洗浄エリア上のロール洗浄部材と基板の相対速度がゼロとなって洗浄方向が逆転する逆転点までの基板の回転軸からの距離と面積換算として定義した相対速度量とをＸＹ座標としてプロットした第２洗浄点までの第２距離を求め、
前記第２距離が前記１距離よりも長いときに第２洗浄条件で基板を洗浄した方が第１洗浄条件で基板を洗浄した時よりも洗浄後に残るディフェクト数が少ないと予測することを特徴とする洗浄性能予測方法。
【請求項２】
基板の直径を覆う長さのロール洗浄部材を基板の回転軸上に配置させ、基板の表面に該ロール洗浄部材を該ロール洗浄部材の軸方向に沿った洗浄エリアで接触させ、ロール洗浄部材と基板とを共に一方向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、
洗浄エリア上のロール洗浄部材と基板の相対速度が相対的に小さい順方向洗浄エリアの最大相対速度Ｖｆ（ｍｍ／ｓｅｃ）によって求められる１秒当りの相対移動距離をＤｆ（ｍｍ）、洗浄エリア上のロール洗浄部材と基板の相対速度が相対的に大きい逆方向洗浄エリアの最大相対速度Ｖｉ（ｍｍ／ｓｅｃ）によって求められる１秒当りの相対移動距離をＤｉ（ｍｍ）、洗浄エリアの長さをＬ（ｍｍ）、洗浄エリア上のロール洗浄部材と基板の相対速度がゼロなって洗浄方向が逆転する逆転点と基板の回転軸との距離をａ（ｍｍ）とするとき、
０＜ａ＜Ｌ／６
（Ｄｉ＋Ｄｆ）≧８Ｌ
であって、
前記逆転点を挟んでロール洗浄部材と基板の相対速度が相対的に大きい相対運動逆エリアの長さＬ１（ｍｍ）を底辺、前記最大相対速度Ｖｉ（ｍｍ／ｓｅｃ）によって求められる１秒当りの相対移動距離Ｄｉ（ｍｍ）を高さとする三角形の面積Ｓｉと、前記逆転点を挟んでロール洗浄部材と基板の相対速度が相対的に小さい相対運動順エリアの長さＬ２（ｍｍ）を底辺、前記最大相対速度Ｖｆ（ｍｍ／ｓｅｃ）によって求められる１秒当りの相対移動距離Ｄｆ（ｍｍ）を高さとする三角形の面積Ｓｆとの合計の面積Ｓを相対速度量とした時、
Ｓ≧２０００Ｌ（ｍｍ２）
を満たすようにロール洗浄部材と基板を回転させることを特徴とする基板洗浄方法。
【請求項３】
基板の直径を覆う長さのロール洗浄部材を基板の回転軸上に配置させ、基板の表面に該ロール洗浄部材を該ロール洗浄部材の軸方向に沿った洗浄エリアで接触させ、ロール洗浄部材と基板とを共に一方向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、
洗浄エリア上のロール洗浄部材と基板の相対速度が相対的に小さい順方向洗浄エリアの最大相対速度Ｖｆ（ｍｍ／ｓｅｃ）によって求められる１秒当りの相対移動距離をＤｆ（ｍｍ）、洗浄エリア上のロール洗浄部材と基板の相対速度が相対的に大きい逆方向洗浄エリアの最大相対速度Ｖｉ（ｍｍ／ｓｅｃ）によって求められる１秒当りの相対移動距離をＤｉ（ｍｍ）、洗浄エリアの長さをＬ（ｍｍ）、洗浄エリア上のロール洗浄部材と基板の相対速度がゼロなって洗浄方向が逆転する逆転点と基板の回転軸との距離をａ（ｍｍ）とするとき、
Ｌ／６≦ａ≦Ｌ／２
（Ｄｉ＋Ｄｆ）≧８Ｌ
であって、
前記逆転点を挟んでロール洗浄部材と基板の相対速度が相対的に大きい相対運動逆エリアの長さＬ１（ｍｍ）を底辺、前記最大相対速度Ｖｉ（ｍｍ／ｓｅｃ）によって求められる１秒当りの相対移動距離Ｄｉ（ｍｍ）を高さとする三角形の面積Ｓｉと、前記逆転点を挟んでロール洗浄部材と基板の相対速度が相対的に小さい相対運動順エリアの長さＬ２（ｍｍ）を底辺、前記最大相対速度Ｖｆ（ｍｍ／ｓｅｃ）によって求められる１秒当りの相対移動距離Ｄｆ（ｍｍ）を高さとする三角形の面積Ｓｆとの合計の面積Ｓｒｖを相対速度量とした時、
Ｓｒｖ≧１３００Ｌ（ｍｍ２）
を満たすようにロール洗浄部材と基板を回転させることを特徴とする基板洗浄方法。
【請求項４】
基板の直径を覆う長さのロール洗浄部材を基板の回転軸上に配置させ、基板の表面に該ロール洗浄部材を該ロール洗浄部材の軸方向に沿った洗浄エリアで接触させ、ロール洗浄部材と基板とを共に一方向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、
洗浄エリア上にロール洗浄部材と基板の相対速度がゼロなって洗浄方向が逆転する逆転点が存在しないようにロール洗浄部材と基板を共に一方向に回転させることを特徴とする基板洗浄方法。
【請求項５】
洗浄エリア上のロール洗浄部材と基板の相対速度が相対的に小さい順方向洗浄エリアの最大相対速度Ｖｆ（ｍｍ／ｓｅｃ）によって求められる１秒当りの相対移動距離をＤｆ（ｍｍ）、洗浄エリア上のロール洗浄部材と基板の相対速度が相対的に大きい逆方向洗浄エリアの最大相対速度Ｖｉ（ｍｍ／ｓｅｃ）によって求められる１秒当りの相対移動距離をＤｉ（ｍｍ）、洗浄エリアの長さをＬ（ｍｍ）、洗浄エリア上のロール洗浄部材と基板の相対速度がゼロなって洗浄方向が逆転する逆転点と基板の回転軸との距離をａ（ｍｍ）とするとき、
（Ｄｉ＋Ｄｆ）≧４Ｌ
を満たすようにロール洗浄部材と基板を回転させることを特徴とする請求項４記載の基板洗浄方法。
【請求項６】
前記最大相対速度Ｖｆ（ｍｍ／ｓｅｃ）によって求められる１秒当りの相対移動距離Ｄｆ（ｍｍ）を上底、前記最大相対速度Ｖｉ（ｍｍ／ｓｅｃ）によって求められる１秒当りの相対移動距離Ｄｉ（ｍｍ）を下底、洗浄エリアの長さＬ（ｍｍ）を高さとした台形の面積Ｓｒｖを相対速度量とした時、
Ｓｒｖ≧６００Ｌ（ｍｍ２）
を満たすようにロール洗浄部材と基板を回転させ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９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２０１２−２５６８００（Ｐ２０１２−２５６８００Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３０２４７（Ｐ２０１１−１３０２４７）
【出願日】平成２３年６月１０日（２０１１．６．１０）
【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２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月１０日（２０１１．６．１０）
【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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