CN108695210A - 基板清洗装置、基板清洗方法以及基板清洗装置的控制方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种具有较高的清洗性能的基板清洗装置、基板清洗方法以及这样的基板清洗装置的控制方法。提供一种基板清洗装置，具备：基板保持旋转部，该基板保持旋转部保持基板并使该基板旋转；长条状的清洗部件，该长条状的清洗部件与旋转的所述基板接触而清洗所述基板；以及第一喷嘴和第二喷嘴，该第一喷嘴和该第二喷嘴相对于所述清洗部件的长度方向配置于同一侧，与所述第二喷嘴相比，所述第一喷嘴更有力地向第一区域供给液体，该第一区域位于所述基板中的所述清洗部件的所述第一喷嘴侧，所述第二喷嘴向第二区域供给液体，该第二区域位于所述基板中的所述清洗部件的所述第二喷嘴侧，且比包括至少基板的周缘部外侧的区域的所述第一区域宽。

Description

基板清洗装置、基板清洗方法以及基板清洗装置的控制方法
技术领域
本发明涉及一边供给液体一边清洗基板的基板清洗装置、基板清洗方法以及这样的基板清洗装置的控制方法。
背景技术
已知有一边供给液体一边利用辊海绵清洗基板的技术(专利文献1、2)。作为供给液体的喷嘴，使用喷雾喷嘴、单管喷嘴。从单管喷嘴仅能够向较窄的区域供给液体，因此，为了向较宽的区域供给液体，喷雾喷嘴是有用的。
然而，喷雾喷嘴将用于清洗的液体向基板外排出的性能较低，因此，在清洗后液体、异物有时残留于基板上。如此，存在基板的清洗性能降低这样的问题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2015-15284号公报
专利文献2：日本特开2015-201627号公报
发明内容
发明所要解决的课题
本发明是鉴于这样的问题点而做成的，本发明的课题在于提供一种具有较高的清洗性能的基板清洗装置、基板清洗方法、以及这样的基板清洗装置的控制方法。
用于解决课题的手段
根据本发明的一形态，提供一种基板清洗装置，具备：基板保持旋转部，该基板保持旋转部保持基板并使该基板旋转；长条状的清洗部件，该长条状的清洗部件与旋转的所述基板接触而清洗所述基板；以及第一喷嘴和第二喷嘴，该第一喷嘴和该第二喷嘴相对于所述清洗部件的长度方向配置于同一侧，与所述第二喷嘴相比，所述第一喷嘴更有力地向第一区域供给液体，该第一区域位于所述基板中的所述清洗部件的所述第一喷嘴侧，所述第二喷嘴向第二区域供给液体，该第二区域位于所述基板中的所述清洗部件的所述第二喷嘴侧，且比包括至少基板的周缘部外侧的区域的所述第一区域宽。
通过从第一喷嘴有力地供给液体，能够将用于清洗的液体效率良好地从基板排出，提高清洗力。
也可以是，所述第一喷嘴是单管喷嘴，所述第二喷嘴是喷射型喷嘴。另外，也可以是，所述清洗部件是辊式的。
也可以是，所述第一区域位于所述基板的中心附近，所述第二区域的一端的至少一部分与所述第一区域的至少一部分重叠，所述第二区域的另一端延伸到所述基板的边缘。
通过如此设定第一区域和第二区域，能够将用于清洗的液体效率良好地从基板排出。
优选的是，所述第二区域的长度方向与所述清洗部件的长度方向不平行，越靠近所述基板的边缘，所述第二区域越远离所述清洗部件。
由此，液膜被保护，并且不妨碍从第二喷嘴供给的液体朝向基板W外流动。
优选的是，所述第一区域和所述第二区域位于旋转的所述基板与所述清洗部件接触之后的区域。
优选的是，来自所述第二喷嘴的液体供给方向不与所述基板的旋转方向相反。
优选的是，来自所述第二喷嘴的液体供给方向与所述清洗部件和所述基板接触的位置处的所述清洗部件的旋转方向一致。
优选的是，所述第一喷嘴经由配件与从液体供给源起的配管连接，所述配件中的供液体流通的孔的直径比所述配管的直径小。
由此，能够使从第一喷嘴供给的液体的势头增加。
根据本发明的另一形态，提供一种基板清洗方法，包括：保持基板并使该基板旋转；使长条状的清洗部件与所述基板接触而清洗所述基板；以及从第一喷嘴向所述基板中的第一区域供给液体，且从第二喷嘴向所述基板中的第二区域供给液体，所述第一区域和所述第二区域相对于所述清洗部件的长度方向位于同一侧，所述第二区域比所述第一区域宽，与所述第二喷嘴相比，所述第一喷嘴更有力地供给液体。
根据本发明的另一形态，提供一种基板清洗装置的控制方法，包括：保持基板并使该基板旋转；使长条状的清洗部件与所述基板接触而清洗所述基板；以及从第一喷嘴向所述基板中的第一区域供给液体，且从第二喷嘴向所述基板中的第二区域供给液体，所述第一区域和所述第二区域相对于所述清洗部件的长度方向位于同一侧，所述第二区域比所述第一区域宽，与所述第二喷嘴相比，所述第一喷嘴更有力地供给液体。
发明的效果
清洗后的液体被效率良好地向基板外排出，因此，基板的清洗力提高。而且，作为结果，能够提高每单位时间的清洗能力，因此，能够削减清洗液的使用量。
附图说明
图1是一实施方式的基板处理装置的概略俯视图。
图2是示意性地表示基板清洗装置4的立体图。
图2A是辊海绵307的侧视图。
图3是示意性地表示基板W、辊海绵307、308、清洗液供给喷嘴315、316和药液供给喷嘴317、318的图。
图4是表示为了确认本实施方式的效果而进行的实验的结果的图。
图5A是作为变形例的基板清洗装置的主视图。
图5B是作为变形例的基板清洗装置的侧视图。
符号说明
4 基板清洗装置
301～304 辊
307、308 辊海绵
310、311 旋转机构
315、316 清洗液供给喷嘴
317、318 药液供给喷嘴
具体实施方式
以下，一边参照附图一边具体地说明本发明的实施方式。
图1是一实施方式的基板处理装置的概略俯视图。本基板处理装置用于在直径300mm或者450mm的半导体晶片、平板、CMOS(互补金属氧化物半导体，Complementary MetalOxide Semiconductor)、CCD(电荷耦合器件，Charge Coupled Device)等图像传感器、MRAM(磁性随机存储器，Magnetoresistive Random Access Memory)中的磁性膜的制造工序中，对各种基板进行处理。
基板处理装置具备：大致矩形形状的外壳1；供用于存放多个基板的基板盒载置的加载部2；1个或多个(在图1所示的形态中，是4个)基板研磨装置3；1个或多个(在图1所示的形态中，是两个)基板清洗装置4；基板干燥装置5；输送机构6a～6d；以及控制部7。
加载部2与外壳1相邻地配置。能够在加载部2搭载开放式晶片盒、SMIF(标准机械接口，Standard Mechanical Interface)晶片盒、或FOUP(前开式晶片传送盒，FrontOpening Unified Pod)。SMIF晶片盒、FOUP是如下那样的密闭容器：在内部收纳基板盒，通过由分隔壁覆盖，而能够保持与外部空间独立的环境。作为基板，能够列举例如半导体晶片等。
研磨基板的基板研磨装置3、对研磨后的基板进行清洗的基板清洗装置4、使清洗后的基板干燥的基板干燥装置5收容于外壳1内。基板研磨装置3沿着基板处理装置的长度方向排列，基板清洗装置4和基板干燥装置5也沿着基板处理装置的长度方向排列。
在由加载部2、位于加载部2侧的基板研磨装置3以及基板干燥装置5围成的区域配置有输送机构6a。另外，与基板研磨装置3、基板清洗装置4以及基板干燥装置5平行地配置有输送机构6b。输送机构6a从加载部2接收研磨前的基板而向输送机构6b交接、或从输送机构6b接收从基板干燥装置5取出来的干燥后的基板。
在两个基板清洗装置4之间配置有在这些基板清洗装置4之间进行基板的交接的输送机构6c，在基板清洗装置4与基板干燥装置5之间配置有在这些基板清洗装置4与基板干燥装置5之间进行基板的交接的输送机构6d。
而且，在外壳1的内部配置有对基板处理装置的各设备的运动进行控制的控制部7。在本实施方式中，使用在外壳1的内部配置有控制部7的形态来进行说明，但并不限于此，也可以在外壳1的外部配置控制部7。
图2是示意性地表示基板清洗装置4的立体图。基板清洗装置4具备：4个辊301～304(基板保持旋转部)，其将基板W保持为大致水平并使该基板W旋转；辊海绵307、308(清洗部件)，其与基板W的上下表面分别接触而清洗基板W；旋转机构310、311，其使这些辊海绵307、308旋转；清洗液供给喷嘴315、316，其向基板W的上下表面供给清洗液(例如纯水)；以及药液供给喷嘴317、318，其向基板W的上下表面供给药液。
辊301成为保持部301a和肩部(支承部)301b这两段结构。肩部301b的直径比保持部301a的直径大，在肩部301b上形成有保持部301a。辊302～304也具有与辊301相同的结构。辊301～304能够利用未图示的驱动机构(例如气缸)沿着相互接近和分开的方向移动。另外，辊301～304中的至少1个利用未图示的旋转机构旋转驱动。
使上侧的辊海绵307旋转的旋转机构310安装于对该上侧的辊海绵307的上下方向的运动进行引导的导轨320。另外，该旋转机构310支承于升降驱动机构321，旋转机构310和上侧的辊海绵307利用升降驱动机构321沿着上下方向移动。
此外，虽未图示，但使下侧的辊海绵308旋转的旋转机构311也支承于导轨，旋转机构311和下侧的辊海绵308利用升降驱动机构进行上下运动。此外，作为升降驱动机构，使用例如用了滚柱丝杠的马达驱动机构或气缸。
图2A是辊海绵307的侧视图。如图示那样，在辊海绵307的表面设置有多个凸部60，由聚乙烯醇(PVA)等多孔性聚合物材料形成。
返回图2，在基板W的输入输出时，辊海绵307、308位于相互分开的位置。在基板W的清洗时，这些辊海绵307、308沿着相互接近的方向移动而与基板W的上下表面接触。辊海绵307、308按压基板W的上下表面的力分别由升降驱动机构321和未图示的升降驱动机构调整。上侧的辊海绵307和旋转机构310被升降驱动机构321从下方支承，因此，上侧的辊海绵307施加于基板W的上表面的按压力能够从0[N]开始进行调整。
由输送机构6b输送来的基板W首先被载置于辊301～304的肩部301b～304b上，之后通过辊301～304朝向基板W移动，而被保持部301a～304a保持。通过辊301～304的至少1个被旋转驱动，基板W以其外周部被辊301～304保持着的状态旋转。
另一方面，若输送来的基板W被辊301～304保持，则上侧的辊海绵307下降，并且下侧的辊海绵308上升，与基板W的上表面和下表面分别接触。并且，辊海绵307、308被旋转机构310、311旋转驱动。由此，辊海绵307、308一边与基板W的上表面和下表面分别接触一边旋转。
在基板W和辊海绵307、308如此旋转着的状态下，清洗液被从清洗液供给喷嘴315、316供给，药液被从药液供给喷嘴317、318供给。由此，基板W被清洗。药液是氨等普遍使用于基板处理装置中的清洗的药液。此外，也对清洗液和药液进行统称而仅称为液体。
本实施方式的特征之一在于，是来自清洗液供给喷嘴315、316和药液供给喷嘴317、318的液体供给方式，详细地说明这点。
图3是示意性地表示基板W、辊海绵307、308、清洗液供给喷嘴315、316以及药液供给喷嘴317、318的图，表示从上方和侧方观察的图。以下，设为从上方看基板W顺时针旋转、从侧方看辊海绵307顺时针旋转。设为辊海绵308逆时针旋转。
另外，对如下坐标系进行定义:以基板W的中心为原点,以辊海绵307所延伸的方向为y轴(以图中的上为正),在通过基板W的平面中以与y轴正交的方向为x轴(以图的右为正)。此外，坐标(x、y)的单位是mm。并且，将该坐标系中的基板W的半径设为150mm。
辊海绵307呈长条状，以在基板W的中心上通过的方式配置，具有基板W的直径以上的长度。下侧的辊海绵308也相同。
清洗液供给喷嘴315、316和药液供给喷嘴317、318配置于x＜0的区域(也就是说，相对于辊海绵307的长度方向位于同一侧)。进一步详细而言，清洗液供给喷嘴315和药液供给喷嘴317是喷射型喷嘴(第二喷嘴)，配置于x＜0且y＞0的区域。另一方面，清洗液供给喷嘴316和药液供给喷嘴318是针型喷嘴(第一喷嘴)，配置于x＜0且y＜0的区域。
喷射型喷嘴也被称为喷雾喷嘴，在其顶端形成有供液体流通的多个贯通孔而以从该顶端扩展的方式呈雾状供给液体。另一方面，针型喷嘴也被称为单管喷嘴，从其顶端几乎不扩展而是有力地供给液体。因而，与从针型喷嘴供给的液体相比，从喷射型喷嘴供给的液体着液于基板W上较宽的区域。另一方面，与喷射型喷嘴相比，从针型喷嘴更有力地供给液体。在本实施方式中，灵活运用针型喷嘴和喷射型喷嘴各自的特征而使它们的配置最佳化。
针型喷嘴能够设为插入(连接)于从液体供给源(未图示)起的配管的带配件的针型喷嘴。通过将配件直径设为比配管直径(例如4mm的程度)小(例如1mm的程度)，能够使从针型喷嘴供给的液体的势头增加。
作为针型喷嘴的清洗液供给喷嘴316和药液供给喷嘴318沿着朝向基板W的中心的方向供给液体，着液区域P是处于基板W上表面的附近、更具体而言比基板W的中心稍靠跟前侧、例如以坐标(-20，-20)为中心的较窄的区域。着液区域P也可称为与基板W的距离在预定值以下的区域。在基板W的中心附近，由基板W的旋转产生的作用较小且液体的运动较少，但通过从针型喷嘴有力地供给液体，能够使液体积极地运动。
另一方面，作为喷射型喷嘴的清洗液供给喷嘴315和药液供给喷嘴317以不与基板W的旋转方向相反的方式朝向基板W的x＜0且y>0的区域供给液体，着液区域S处于基板W上表面的中心附近与边缘之间，例如为将坐标(-20、-25)和(-60、135)连结的线段附近的区域。在远离基板W的中心的区域，液体的供给量经常不足，因此，能够从喷射型喷嘴供给充分的量的液体。
如此，来自针型喷嘴的着液区域P和来自喷射型喷嘴的着液区域S相对于辊海绵307的长度方向处于同一侧(配置有针型喷嘴和喷射型喷嘴的一侧)。换言之，着液区域P、S位于旋转的基板W与辊海绵307接触之后的区域。另外，着液区域S的一端的至少一部分与着液区域P的至少一部分重叠。并且，着液区域S的另一端延伸到基板W的边缘。
在此，优选的是，着液区域S的长度方向与辊海绵307的长度方向不平行，越靠近基板W的边缘，着液区域S越远离辊海绵307。另外，优选的是，从喷射型喷嘴供给来的液体的一部分向基板W的外侧溢出(即、着液区域S包括基板W的周缘部外侧)。
从喷射型喷嘴供给的液体由于基板W的旋转而从较宽的着液区域S朝向辊海绵307那一方。在液体介于辊海绵307与基板W之间的状态下，辊海绵307与基板W接触并旋转，从而基板W被清洗。用于清洗的液体通过辊海绵307与基板W之间而到达x＞0的区域。该液体用于清洗，因此，被污染或含有异物。
另一方面，具有从针型喷嘴供给的有势头的液体从较窄的着液区域P通过辊海绵307与基板W的大致中心之间，在保持一定程度势头的状态下到达x＞0的区域。并且，用于清洗的来自喷射型喷嘴的液体由于来自该针型喷嘴的液体的势头而被向基板W之外排出。
如此，通过从针型喷嘴有力地将液体朝向基板W的中心供给，能够将清洗后的液体从基板W效率良好地排出，能够抑制药液、异物在清洗后残留于基板W。
另外，通过将来自喷射型喷嘴的着液区域S设为与辊海绵307不平行，从而液膜被保护，并且不阻碍从针型喷嘴供给的液体朝向基板W外流动。即，若假设着液区域S与辊海绵307平行，则基板W的边缘附近的液体由于由基板W的旋转产生的作用而容易向外侧排出，但是，由于基板W的旋转产生的作用较小，因此，存在基板W的中心附近的液体排出需要时间、或容易滞留于基板W上的倾向。
相对于此，在本实施方式中，通过将着液区域S设为与辊海绵307不平行(设为朝向基板W的外侧倾斜)，从喷射型喷嘴供给的液体处于全部朝向基板W的外侧流动的方向，排出性变佳。即，使供给到基板W上的液体在基板上不成为积液层而尽可能迅速地向基板W的外侧排出，能够更新基板W上的液体。
而且，通常来自喷射型喷嘴的着液区域的端部的液量容易不足，但来自喷射型喷嘴的液体的一部分向基板W的外侧溢出，从而基板W的边缘附近也能够确保液体的流量。
另外，通过使来自针型喷嘴的着液区域P与来自喷射型喷嘴的着液区域S之间没有间隙地重叠，能够使来自针型喷嘴的液体和来自喷射型喷嘴的液体联动而使液体向基板W的外侧顺利地排出。
图4是表示为了确认本实施方式的效果而进行的实验的结果的图。在本实验中，对具有Low-K(低介电常数)膜的基板(BD3)和具有铜膜的基板(Cu)分别进行实验，分别对在清洗后残存于基板W上的缺陷的数进行了计数。此外，在具有Low-K膜的基板(BD3)的情况下，对100nm以上的缺陷进行了计数，在具有铜膜的基板(Cu)的情况下，对110nm以上的缺陷进行了计数。
比较例是将图3中的针型喷嘴316、318都置换成喷射型喷嘴而成的形态。实施例1是图3所示的形态。实施例2是将图3中的辊海绵307的旋转方向设为逆时针、将辊海绵308的旋转方向设为顺时针的形态。也就是说，在实施例2中，辊海绵307与基板W接触的位置处的辊海绵307的旋转方向与来自喷射型喷嘴的液体供给方向一致。
从图4可知，相对于比较例，在实施例1、2中，分别能够使BD3的异物数降低到30％和50％。
如此，在本实施方式中，使用针型喷嘴和喷射型喷嘴这两者，使着液区域P、S最佳化。即，从喷射型喷嘴向基板W的跟前侧的较宽的区域供给液体，从针型喷嘴向基板W的中心附近的较窄的区域有力地供给液体。由此，清洗后的液体向基板W外效率良好地排出，清洗力提高。此外，不仅针对基板W的表面(形成有图案的面)，也针对背面侧进行上述的喷嘴的配置，从而清洗力提高。
此外，以上说明的基板清洗装置4的动作的至少一部分也可以由控制装置控制。具体而言，控制装置也可以使基板W以被保持的方式旋转，利用辊海绵307、308清洗基板W，从针型喷嘴和喷射型喷嘴供给液体。并且，也可以是，控制装置通过执行预定的程序来控制基板处理装置。
另外，不是将基板W沿着水平方向保持，而是如图5A和图5B所示，也可以将基板W沿着垂直方向保持。此外，在清洗基板W的表面的辊海绵307顺时针旋转的情况下，清洗基板W的背面的辊海绵308(参照图5B)逆时针旋转。即使是如此将基板W沿着垂直方向保持的情况下，也从喷射型喷嘴向基板W的跟前侧(上侧)的较宽的区域供给液体且从针型喷嘴向基板W的中心附近的较窄的区域有力地供给液体即可。
上述的实施方式是以具有本发明所属的技术领域中的通常的知识的人能够实施本发明为目的而记载的。只要是本领域技术人员，当然能够进行上述实施方式的各种变形例，本发明的技术思想也能够适用于其他实施方式。因而，本发明并不限定于所记载的实施方式，应该设为按照由要求保护的范围所定义的技术思想的最宽的范围。

Claims (11)

1.一种基板清洗装置，其特征在于，具备：
基板保持旋转部，该基板保持旋转部保持基板并使该基板旋转；
长条状的清洗部件，该长条状的清洗部件与旋转的所述基板接触而清洗所述基板；以及
第一喷嘴和第二喷嘴，该第一喷嘴和该第二喷嘴相对于所述清洗部件的长度方向配置于同一侧，
与所述第二喷嘴相比，所述第一喷嘴更有力地向第一区域供给液体，该第一区域位于所述基板中的所述清洗部件的所述第一喷嘴侧，
所述第二喷嘴向第二区域供给液体，该第二区域位于所述基板中的所述清洗部件的所述第二喷嘴侧，且比包括至少基板的周缘部外侧的区域的所述第一区域宽。
2.根据权利要求1所述的基板清洗装置，其特征在于，
所述第一喷嘴是单管喷嘴，所述第二喷嘴是喷射型喷嘴。
3.根据权利要求1或2所述的基板清洗装置，其特征在于，
所述清洗部件是辊式的。
4.根据权利要求1或2所述的基板清洗装置，其特征在于，
所述第一区域位于所述基板的中心附近，
所述第二区域的一端的至少一部分与所述第一区域的至少一部分重叠，所述第二区域的另一端延伸到所述基板的边缘。
5.根据权利要求1或2所述的基板清洗装置，其特征在于，
所述第二区域的长度方向与所述清洗部件的长度方向不平行，越靠近所述基板的边缘，所述第二区域越远离所述清洗部件。
6.根据权利要求1或2所述的基板清洗装置，其特征在于，
所述第一区域和所述第二区域位于旋转的所述基板与所述清洗部件接触之后的区域。
7.根据权利要求1或2所述的基板清洗装置，其特征在于，
来自所述第二喷嘴的液体供给方向不与所述基板的旋转方向相反。
8.根据权利要求7所述的基板清洗装置，其特征在于，
来自所述第二喷嘴的液体供给方向与所述清洗部件和所述基板接触的位置处的所述清洗部件的旋转方向一致。
9.根据权利要求1或2所述的基板清洗装置，其特征在于，
所述第一喷嘴经由配件与从液体供给源起的配管连接，
所述配件中的供液体流通的孔的直径比所述配管的直径小。
10.一种基板清洗方法，其特征在于，包括：
保持基板并使该基板旋转；
使长条状的清洗部件与所述基板接触而清洗所述基板；以及
从第一喷嘴向所述基板中的第一区域供给液体，且从第二喷嘴向所述基板中的第二区域供给液体，
所述第一区域和所述第二区域相对于所述清洗部件的长度方向位于同一侧，
所述第二区域比所述第一区域宽，
与所述第二喷嘴相比，所述第一喷嘴更有力地供给液体。
11.一种基板清洗装置的控制方法，其特征在于，包括：
保持基板并使该基板旋转；
使长条状的清洗部件与所述基板接触而清洗所述基板；以及
从第一喷嘴向所述基板中的第一区域供给液体，且从第二喷嘴向所述基板中的第二区域供给液体，
所述第一区域和所述第二区域相对于所述清洗部件的长度方向位于同一侧，
所述第二区域比所述第一区域宽，
与所述第二喷嘴相比，所述第一喷嘴更有力地供给液体。
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