JP2020027807A - 基板用洗浄具、基板洗浄装置、基板処理装置、基板処理方法および基板用洗浄具の製造方法 - Google Patents

基板用洗浄具、基板洗浄装置、基板処理装置、基板処理方法および基板用洗浄具の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】洗浄力が高い基板用洗浄具、そのような基板用洗浄具を備える基板洗浄装置および基板処理装置、ならびに、そのような基板用洗浄具を用いた基板処理方法、そのような基板用洗浄具の製造方法を提供する。【解決手段】本発明の一態様によれば、少なくとも被処理基板に接触する部分がフッ素系樹脂粒子を含む、樹脂材料からなる基板用洗浄具が提供される。【選択図】図５

Description

本発明は、基板を洗浄する基板用洗浄具、基板洗浄装置、基板処理装置、基板処理方法および基板用洗浄具の製造方法に関する。
従来から、ＰＶＡスポンジを用いた基板用洗浄具が知られている。しかしながら、従来の基板用洗浄具では必ずしもその洗浄力が十分ではない。
特開２０１７−１９１８２７号公報 国際公開第２０１６／０６７５６３号
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の課題は、洗浄力が高い基板用洗浄具、そのような基板用洗浄具を備える基板洗浄装置および基板処理装置、ならびに、そのような基板用洗浄具を用いた基板処理方法、そのような基板用洗浄具の製造方法を提供することである。
本発明の一態様によれば、少なくとも被処理基板に接触する部分がフッ素系樹脂粒子を含む、樹脂材料からなる基板用洗浄具が提供される。
当該基板用洗浄具は、少なくとも前記被処理基板に接触する部分のうち第１の領域と、前記被処理基板に接触する部分のうち第２の領域とを有し、前記フッ素系樹脂粒子の分布密度が前記第１の領域と前記第２の領域で異なっていてもよい。
前記フッ素系樹脂粒子は、前記基板用洗浄具の表面に含まれていてもよい。
前記フッ素系樹脂粒子は、導電性樹脂であってもよい。
前記フッ素系樹脂粒子は、カーボンナノチューブを含む樹脂であってもよい。
本発明の別の態様によれば、少なくとも被処理基板に接触する部分が触媒金属粒子を含む、樹脂材料からなる基板用洗浄具が提供される。
当該基板用洗浄具は、少なくとも前記被処理基板に接触する部分のうち第１の領域と、前記被処理基板に接触する部分のうち第２の領域とを有し、前記触媒金属粒子の分布密度が前記第１の領域と前記第２の領域で異なっていてもよい。
前記触媒金属粒子は、前記基板用洗浄具の表面に含まれていてもよい。
本発明の別の態様によれば、被処理基板を保持して回転させる保持回転機構と、回転される前記非処理基板に接触して前記基板を洗浄する、上記の基板用洗浄具と、を備える基板洗浄装置が提供される。
前記基板用洗浄具は、回転される前記被処理基板のベベルまたは裏面を洗浄してもよい。
本発明の別の態様によれば、被処理基板をトップリングで保持し、スラリを用いて前記被処理基板を研磨する基板研磨装置と、前記基板研磨装置によって研磨された後の前記被処理基板を洗浄する、上記の基板洗浄装置と、を備える基板処理装置が提供される。
本発明の別の態様によれば、基板処理具の金型の内面に、フッ素系樹脂粒子、触媒金属粒子または砥粒を付着させる第１工程と、その後、ＰＶＡスポンジの原液を金型に入れる第２工程と、前記金型内でＰＶＡスポンジの原液を反応させる第３工程と、を含む基板用洗浄具の製造方法が提供される。
前記第２工程では、フッ素系樹脂粒子、触媒金属粒子または砥粒を含んだ状態の前記ＰＶＡスポンジの原型を金型に入れてもよい。
成型されたＰＶＡスポンジのスキン層を除去する第４工程を含んでもよい。
本発明の別の態様によれば、被処理基板をトップリングで保持し、スラリを用いて前記被処理基板を研磨する研磨ステップと、研磨された後の前記被処理基板を請求項１乃至８のいずれかに記載の基板用洗浄具で洗浄する洗浄ステップと、を備える基板処理方法が提供される。
前記洗浄ステップでは、まず、前記基板用洗浄具の第１部分で前記被処理基板を洗浄し、その後、前記基板用洗浄具の第１部分の上方に位置する第２部分で前記被処理基板を洗浄してもよい。
本発明の別の態様によれば、被処理基板を保持して回転させる基板保持ローラと、前記非処理基板のエッジ部に接触し、少なくとも前記被処理基板に接触する部分にフッ素系樹脂粒子を含む樹脂材料からなるエッジ洗浄部と、を備える基板洗浄装置が提供される。
基板洗浄装置は、前記被処理基板の洗浄時に、前記基板保持ローラが前記被処理基板を保持し、かつ、前記エッジ洗浄部が前記被処理基板に接触するよう、前記基板保持ローラと前記エッジ洗浄部とを制御する制御部と、を含んでもよい。
本発明の一態様によれば、洗浄力が向上した基板用洗浄具、および当該基板用洗浄具を用いた基板洗浄装置、基板処理装置、ならびに基板処理方法を提供できる。さらに、本発明の一態様によれば、洗浄力が向上した基板用洗浄具の製造方法を提供できる。
基板洗浄装置１の概略構成を示す斜視図。 別の基板洗浄装置１ａの概略構成を示す斜視図。 また別の基板洗浄装置１ｂの概略構成を示す斜視図。 基板洗浄装置１ｂによる基板洗浄の様子を模式的に示す図。 図３Ａに引き続く、基板洗浄装置１ｂによる基板洗浄の様子を模式的に示す図。 図３Ｂに引き続く、基板洗浄装置１ｂによる基板洗浄の様子を模式的に示す図。 ベベル洗浄具３８の表面構造の一例を模式的に示す正面図および断面図。 ベベル洗浄具３８の表面構造の一例を模式的に示す正面図。 ベベル洗浄具３８の表面構造の一例を模式的に示す正面図。 ベベル洗浄具３８の表面構造の一例を模式的に示す正面図。 また別の基板洗浄装置１ｃの概略構成を示す上面図。 また別の基板洗浄装置１ｃの概略構成を示す側面図。 基板Ｗと洗浄具３９ａ，３９ｂとが当接する部分の拡大図。 砥粒を表面に含む基板用洗浄具の表面を模式的に示す図。 基板用洗浄具の内部に細かい砥粒を含む基板用洗浄具の製造工程図。 ＰＶＡスポンジの原液、細かい砥粒とを金型に入れた状態を模式的に示す図。 基板用洗浄具の表面に細かい砥粒を含む基板用洗浄具の製造工程図。 細かい砥粒と金型の表面に付着させた状態で、ＰＶＡスポンジの原液を金型に入れた状態を模式的に示す図。 ベベルおよびエッジを説明する図。
以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。
本発明に係る基板用洗浄具は、一例として化学的機械的研磨装置（Chemical Mechanical polishing：ＣＭＰ装置、基板処理装置とも呼ばれる）において、基板研磨装置で研磨した後の基板（半導体基板、ハードディスク、レチクル、フラットパネル、センサなどを含む）を洗浄する基板洗浄装置に適用可能である。ＣＭＰ装置における基板研磨装置では、基板の裏面をトップリングの樹脂部材で保持するため、基板の裏面はパーティクルが強固に固着した状態となっている。また、ＣＭＰ装置における基板研磨装置では、基板の周縁をリテーナリングで囲んだ状態でトップリングで保持し、スラリ（研磨液）を使用して研磨するため、基板の周縁は基板とリテーナリングとの間に入り込んだスラリが付着した状態となっている。そのため、基板洗浄装置における基板用洗浄具には高い洗浄力が求められ、特に基板の裏面や周縁を洗浄できるのが望ましい。まずは、基板洗浄装置について説明する。
なお、本発明において処理の対象となる基板としては、円形基板だけでなく四角形の基板でもよい。また、当該基板は、金属フィーチャを有する多重層でもよく、膜質の異なるさまざまなシリコン酸化膜が形成された基板でもよい。また、本明細書において、図１０に示すように、基板端部において断面が曲率を有する部分Ｂを「ベベル」と呼び、デバイスが形成される領域Ｄよりベベル側の領域Ｅを「エッジ」と呼ぶ。また、ベベルおよびエッジを併せて「周縁部」と呼ぶ。
図１は、基板洗浄装置１の概略構成を示す斜視図である。基板洗浄装置１は、スピンドル２と、洗浄機構３とを備えている。
スピンドル２は基板保持回転機構の例であり、表面を上にして基板Ｗの周縁部を保持し、水平面内で回転させる。より具体的には、スピンドル２の上部に設けたコマ２ａの外周側面に形成した把持溝内に基板Ｗの周縁部を位置させて内方に押し付け、コマ２ａを回転（自転）させることにより基板Ｗが回転する。ここで、「コマ２ａ」は基板を把持するための「把持部」と言い換えられる。また、「スピンドル２」は「ローラー」と言い換えることもできる。
洗浄機構３は、本発明に係る基板用洗浄具の一例であるペン型洗浄具３１と、ペン型洗浄具３１を支持するアーム３２と、アーム３２を移動させる移動機構３３と、洗浄液ノズル３４と、リンス液ノズル３５とを有する。
ペン型洗浄具３１は、例えば円柱状であり、スピンドル２に保持された基板Ｗの上方に、軸線が基板Ｗと垂直になるように配設されている。ペン型洗浄具３１は、その下面が基板Ｗの上面を洗浄し、その上面がアーム３２に支持されている。
アーム３２は平棒状の部材であり、典型的には長手方向が基板Ｗと平行になるように配設されている。アーム３２は、一端でペン型洗浄具３１をその軸線まわりに回転可能に支持しており、他端に移動機構３３が接続されている。
移動機構３３は、アーム３２を鉛直上下に移動させるとともに、アーム３２を水平面内で揺動させる。移動機構３３によるアーム３２の水平方向への揺動は、アーム３２の上記他端を中心として、ペン型洗浄具３１の軌跡が円弧を描く態様となっている。
洗浄液ノズル３４は、ペン型洗浄具３１で基板Ｗを洗浄する際に、薬液や純水などの洗浄液を供給する。リンス液ノズル３５は純水などのリンス液を基板Ｗに供給する。
以上説明した洗浄機構３において、基板Ｗが回転した状態で、洗浄液ノズル３４から洗浄液を基板Ｗ上に供給しつつ、ペン型洗浄具３１の下面が基板Ｗの表面ＷＡに接触してアーム３２を揺動させることで、基板Ｗが物理的に接触洗浄される。
図２は、別の基板洗浄装置１ａの概略構成を示す斜視図である。以下、図１との相違点を中心に説明する。
この基板洗浄装置１ａは、本発明に係る基板用洗浄具の一例であるロール型洗浄具３６と、その直下に配置されたロール型洗浄具３７とを備えている。ロール型洗浄具３６，３７は長尺状であり、望ましくは、基板Ｗの縁から反対側の縁まで延びており、基板Ｗの中心を通る。
基板Ｗが回転した状態で、洗浄液ノズル３４から洗浄液を基板Ｗ上に供給しつつ、ロール型洗浄具３６，３７がそれぞれ基板Ｗの上面および下面に接触して回転することで、基板Ｗの上面および下面が物理的に接触洗浄される。典型的には、基板Ｗの上面がデバイスパターンの形成されたデバイス面であり、基板Ｗの下面はデバイスパターンの形成されていない非デバイス面である。非デバイス面は裏面と呼び変えることもできる。図２において、基板の表面に接触するロール型洗浄具３６は通常の（粒子を含有しない）ＰＶＡスポンジとし、基板の裏面に接触するロール型洗浄具３７を本発明における基板用洗浄具としてもよい。
図３は、また別の基板洗浄装置１ｂの概略構成を示す斜視図である。この基板洗浄装置１ｂは基板Ｗのベベルを洗浄するものである。この基板洗浄装置１ｂは、本発明に係る基板用洗浄具の一例であるベベル洗浄具３８を備えている。なお、図１や図２と同様に、基板洗浄装置１ｂはスピンドルや洗浄液ノズルを備えているが、図示を省略している。
ベベル洗浄具３８は円筒状あるいは円柱状であり、鉛直方向（回転される基板Ｗと直交する方向）に延びるよう配置される。ベベル洗浄具３８は不図示のシリンダなどにより上下動される。
基板Ｗが回転した状態で、洗浄液ノズルから洗浄液を基板Ｗ上に供給しつつ、ベベル洗浄具３８の側面が基板Ｗのベベルに接触して回転する。ベベル洗浄具３８は適度な柔軟性を有しており、ベベル洗浄具３８の側面が基板Ｗの側方から基板Ｗに接触するとベベル洗浄具３８が変形し、基板Ｗの側面頂部だけでなく、基板Ｗの表面に対して傾斜した部位（ベベルの傾斜面）にも接触するようにすることが望ましい。よって、基板Ｗのベベルが物理的に接触洗浄される。
基板Ｗの初期洗浄の段階ではベベル洗浄具３８の下部が基板Ｗに接触するようにし（図３Ａ）、初期洗浄に引き続く段階ではベベル洗浄具３８の中央部が基板Ｗに接触するようにし（図３Ｂ）、最終段階ではベベル洗浄具３８の上部が基板Ｗに接触するようにする（図３Ｃ）のが望ましい。ベベル洗浄具３８に付着した汚れは下に向かうので、後半ほどベベル洗浄具３８の上部で洗浄することで、ベベル洗浄具３８に付着した汚れがベベルに再度付着してしまうのを抑えられる。また、ベベル洗浄具３８を上から下まで満遍なく基板Ｗに接触させることで、ベベル洗浄具３８が長寿命化する。
また、図３に示すように、基板洗浄装置１ｂは洗浄具洗浄機構３９を有してもよい。ベベル洗浄具３８が洗浄カップ３９ａ内まで下降し、洗浄カップ３９ａ内においてベベル洗浄具３８に洗浄液（薬液や純水など）をノズル３９ｂからスプレー噴射することでベベル洗浄具３８が洗浄される。
また、ベベル洗浄具３８の表面構造は種々考えられる。例えば、図３Ｄに示すように、ベベル洗浄具３８の長手方向に延びる凹凸が形成されていてもよい。あるいは、図３Ｅに示すように、ベベル洗浄具３８の長手方向に対して所定方向に傾斜した凹凸が形成されていてもよい。また、図３Ｆに示すように、ベベル洗浄具３８の一部分（例えば上半分）においては長手方向に対して所定方向に傾斜しており、他の部分においては長手方向に対して異なる方向（例えば上半分とは反対方向）に傾斜した凹凸が形成されていてもよい。さらに、図３Ｇに示すように、大径部分と小径部分が交互に重ねられ、周方向の凹凸が形成されていてもよい。図３Ｇに示すベベル洗浄具３８を使用する場合は、小径部分で基板Ｗの周縁が挟み込まれるようにしてもよい。
基板洗浄装置１ｂのベベル洗浄具３８は、基板洗浄装置１のペン型洗浄具３１あるいは基板洗浄装置１ａのロール型洗浄具３６とともに用いても良い。
図４Ａおよび図４Ｂは、それぞれ、また別の基板洗浄装置１ｃの概略構成を示す上面図および側面図である。この基板洗浄装置１ｃは基板Ｗのベベルおよびエッジを洗浄するものである。この基板洗浄装置１ｃは、ロール型の洗浄具３９ａと、その直下に配置された同じくロール型の洗浄具３９ｂとを備えている。なお、図１や図２と同様に、基板洗浄装置１ｃはスピンドルを備えているが、図示を省略している。
洗浄具３９ａは、基板洗浄時に、基板Ｗの上面のベベルやエッジ及び基板側面に当接するように配置される。洗浄具３９ｂは、基板洗浄時に、基板Ｗの下面のベベルやエッジ及び基板側面に当接するように配置される。
図４Ｃは、基板Ｗと洗浄具３９ａ，３９ｂとが当接する部分の拡大図である。図示のように、洗浄具３９ａ，３９ｂは、図３Ｇのものと同様に、大径部分と小径部分とが交互に重ねられている。ただし、洗浄具３９ａの大径部分と洗浄具３９ｂの小径部分とが噛み合うように配置されているが干渉されない（接触しない）構成となっており、洗浄具同士の接触による発塵は発生しない。そして、洗浄具３９ａ，３９ｂの間に基板Ｗのベベルやエッジ及び基板側面を噛み込ませている。このような構成によれば、基板Ｗの回転作用もあり、洗浄具３９ａ，３９ｂの角部が多数基板Ｗに当接するため、パーティクル除去性能が高くなる。なお、図４Ｃでは、大径部分と小径部分が矩形で描かれているが、例えば台形形状であってもよい。
また、洗浄具３９ａ，３９ｂを揺動させることでパーティクル除去性能が向上する。例えば、洗浄具３９ａ，３９ｂを基板Ｗの半径方向に対してわずかに揺動させてもよいし、基板Ｗの接線方向（洗浄具３９ａ，３９ｂの回転中心線方向）に揺動させてもよい。
薬液や超純水を供給しての洗浄時、洗浄液ノズル３４，３５は、基板Ｗのエッジに向かう方向、すなわち、洗浄液が洗浄具３９ａ，３９ｂの回転に巻き込まれる方向に洗浄液を供給する。そして、洗浄具３９ａ，３９ｂは、基板Ｗに供給された洗浄液およびリンス液が基板Ｗの外側に排出される方向に、言い換えると、洗浄具３９ａ，３９ｂが基板Ｗに当接する位置における回転方向が、洗浄液の供給方向と一致するよう、回転する。これにより、パーティクル排出性も高くなる。
この洗浄液ノズル３４，３５は、基板Ｗ上でなくとも基板Ｗと洗浄具３９ａ，３９ｂとが接触する（交差する）部分や接触部の近傍へ供給されてもよい。あるいは、洗浄液を、基板Ｗ上、接触部、接触部の近傍の２以上に供給してもよい。いずれにしても基板Ｗに供給された洗浄液およびリンス液が基板Ｗの外側に排出される方向に変わりは無い。
また、図４Ｂおよび図４Ｃに示すように、洗浄具３９ａ，３９ｂは回転機構であり回転軸となる芯３９ａ１，３９ｂ１を有しており、芯３９ａ１，３９ｂ１の内部への洗浄液を供給してもよい（いわゆる、「インナーリンス」）。供給された洗浄液は、洗浄具３９ａ，３９ｂの回転による遠心力によって、芯３９ａ１，３９ｂ１の内部から洗浄具３９ａ，３９ｂの表面（洗浄面）側に移動し、基板Ｗに供給される。また、前述の洗浄液ノズル３４，３５からの外部供給と、インナーリンスとを組み合わされても良い。なお、洗浄具３９ａ，３９ｂは基板洗浄装置１ｃで使用する前に予め芯３９ａ１，３９ｂ１と組み合わされていても、あるいは一体化されていてもよい。あるいは、洗浄具３９ａ，３９ｂは芯３９ａ１，３９ｂ１が挿入される孔のみ有し、基板洗浄装置１ｃが有する芯３９ａ１，３９ｂ１を差し込んで使用するようにしてもよい。
以上例示した基板洗浄装置１，１ａ，１ｂは、主として基板用洗浄具で基板の表面・裏面やベベルを洗浄するものである。しかしながら、本発明に係る洗浄具は、バフ洗浄用にも適用可能である。また、本発明は、主としてＣＭＰ装置における研磨直後の粗洗浄やベベル洗浄を想定している。しかし、本発明は、ＣＭＰ装置における研磨後の洗浄に限らず、基板の表面を部分的に追加研磨する部分研磨プロセス（後述するＣＡＲＥ法による研磨プロセスも含む）にも適用可能である。また、基板研磨後の洗浄に限らずメッキ後の洗浄装置などにも適用可能である。また、洗浄対象に特に制限はなく、例示した基板のほか、スピンドルなどのような洗浄対象を保持する部材も洗浄対象となり得る。
（第１の実施形態）
第１の実施形態に係る基板用洗浄具は、少なくとも処理対象の基板に接触する部分が砥粒を含有するＰＶＡ（ポリビニルアルコール）スポンジ製の基板用洗浄具（砥粒含有ＰＶＡ洗浄具）である。基板用洗浄具の内部はスポンジ状になっており、基板用洗浄具の表面にはスキン層があってもよいし、スキン層が除去されていてもよい。
ここで、砥粒は、酸化ケイ素、アルミナ、酸化セリウムなどであってよく、基板研磨用スラリ中の研磨粒子として使われ得る他の物質であってもよい。あるいは、砥粒は、ダイヤモンドであってもよい。砥粒の平均粒子径は５００ｎｍ以下であり、望ましくは数十ｎｍ以下である。砥粒の平均粒子径が５００ｎｍよりも大きい場合は、基板に研磨痕（キズ）が残りやすい。砥粒は、基板用洗浄具の表面（スキン層）に砥粒が含まれていてもよい（そのような基板用洗浄具の表面を模式的に図５に示す）し、基板用洗浄具の内部に含まれていてもよい。表面および内部の両方に含まれていてもよい。
本実施形態に係る基板用洗浄具は、砥粒が混入されたＰＶＡスポンジである。そのため、高い吸水性および保水性を有し、湿潤時に優れた柔軟性を示すことから、砥粒を含む担体として好適である。そして、このようなＰＶＡスポンジが粒径５００ｎｍ以下の砥粒を含んでいる。このような砥粒を含んだ基板用洗浄具によれば、機械的除去力が向上し、かつ、洗浄対象に与えるダメージを抑えることができる。
図６は、基板用洗浄具の内部に砥粒を含む基板用洗浄具の製造工程図である。
まず、砥粒と原液を準備する。砥粒は公知の手法により準備できる。粒径の小さい砥粒を得るために、公知の手法によって大きな砥粒どうしを高速で衝突させて粉砕するなどにより、細かい砥粒を作製してもよい。（ステップＳ１）。
次いで、ＰＶＡ水溶液にアセタール化剤（例えば、ホルムアルデヒドなどのアルデヒド類）、反応触媒（例えば、硫酸や塩酸などの鉱酸）および多孔化剤（例えば、デンプン類）を混合したＰＶＡスポンジの原液と、作製した細かい砥粒とを混ぜたものを金型に入れる（ステップＳ２、図７参照）。なお、原液を金型に入れた後に砥粒を入れてもよい。
このとき、金型に一様に砥粒を入れることで、砥粒の分布密度が均一な基板用洗浄具を製造できる。あるいは、金型の一部（例えば、中央部分）に入れる砥粒の量を多くし、他の一部（例えば、中央から外れた部分）に入れる砥粒の量を少なくすることで、位置によって砥粒の分布密度が異なる基板用洗浄具を製造できる。
その後、金型内で原液を４０〜１００℃で５〜２０時間反応させる（ステップＳ３）。この際、金型を回転させながら反応させてもよい。反応後、余剰のアセタール化剤、反応触媒および多孔化剤を洗浄除去する。
ここで、ステップＳ３で成形されたＰＶＡスポンジの表面にはスキン層が形成されている。スキン層は、金型で成形した時に、ＰＶＡスポンジと金型との接触面にできる被膜層である。このスキン層を除去してもよい（ステップＳ４）。スキン層を除去するかしないかは、適宜選択することができる。例えば、より大きな異物を除去することや、基板用洗浄具の長寿命化に主眼を置くのであればスキン層を残しておくのがよい。一方、より小さな異物を除去することや、基板用洗浄具からの逆汚染を防ぐことに主眼を置くのであれば、スキン層を除去するのがよい。
スキン層には多量の粒子を含み、スキン層を除去しない場合はその粒子が洗浄に寄与する。スキン層を除去した場合でも、露出したスポンジ部にも粒子は多く存在する（内部と比べて）ので、スキン層を除去した場合でも、金型の内面に予め粒子を付着させない場合に比べて、洗浄力が高くなる。
以上により、内部に砥粒を含む基板用洗浄具を製造できる。
図８は、基板用洗浄具の表面において特に高い分散率で砥粒を含む基板用洗浄具の製造工程図である。
まず、公知の手法によって大きな砥粒どうしを高速で衝突させて粉砕するなどにより、細かい砥粒を作製する（ステップＳ１１）。
次いで、作製した砥粒を金型の内表面に付着させる（ステップＳ１２）。このとき、金型に一様に砥粒を付着させることで、砥粒の分布密度が均一な基板用洗浄具を製造できる。あるいは、金型の一部（例えば、中央部分）に付着させる砥粒の量を多くし、他の一部（例えば、中央から外れた部分）に付着させる砥粒の量を少なくすることで、位置によって砥粒の分布密度が異なる基板用洗浄具を製造できる。金型の内壁に砥粒を付着させる方法は、砥粒を分散液に分散させた塗布用液体に金型を浸漬させてから塗布用液体を捨てる方法であってもよく、あるいは塗布用液体をスプレーで金型の内壁に塗布する方法でもよい。
そして、ＰＶＡ水溶液にアセタール化剤（例えば、ホルムアルデヒドなどのアルデヒド類）、反応触媒（例えば、硫酸や塩酸などの鉱酸）および多孔化剤（例えば、デンプン類）を混合したＰＶＡスポンジの原液を、砥粒が付着した金型に入れる（ステップＳ１３、図９参照）。
その後、金型で４０〜１００℃で５〜２０時間反応させる（ステップＳ１４）。この際、金型を回転させながら反応させてもよい。反応後、余剰のアセタール化剤、反応触媒および多孔化剤を洗浄除去する。その後、必要に応じてスキン層を除去する（ステップＳ１５）。
以上により、表面に細かい砥粒を含む基板用洗浄具を製造できる。なお、ステップＳ１３において、原液に予め砥粒をさらに混ぜることにより、あるいは、原液を金型に入れた後にさらに砥粒を入れるようにしてもよい。
図８に示す製造工程によれば、あらかじめ金型の内壁に砥粒を付着させてから原液（あるいは原液と砥粒を混ぜたもの）を金型に投入するので、スポンジの内側に比べて外側において砥粒の分散率の高いＰＶＡスポンジを得ることができる。これにより、基板Ｗの洗浄などにおいて基板に作用する砥粒の数を効率的に増やすことができる。なお、金型の内壁に砥粒を付着させるための分散液は、ＰＶＡスポンジの原液と同じものであってもよく、違うものであってもよい。また、分散液はＰＶＡスポンジの原液と同じであり、砥粒の含有率を後で金型に投入する原液と砥粒の比率よりも高くするようにしてもよい。
このように、第１の実施形態における基板用洗浄具は、砥粒を含むＰＶＡスポンジ製の基板用洗浄具である。このような基板用洗浄具により、洗浄力が向上する。
（第２の実施形態）
第２の実施形態に係る基板用洗浄具は、第１の実施形態における砥粒に代えて、フッ素系樹脂粒子を含むＰＶＡスポンジ製の基板用洗浄具である。フッ素系樹脂は、薬液耐性が高いＰＴＦＥ（Poly Tetra Fluoro Ethylene），ＰＣＴＦＥ（Poly Chloro Tri Furuoro Ethylene），ＰＦＡ（Per Fluoroalkoxy Alkane），ＰＶＤＦ（Poly Vinylidene DiFluoride），ＥＴＦＥ（Ethylene Tetra Fluoro Ethylene）などであってよい。また、フッ素系樹脂粒子は導電性フッ素系樹脂粒子であってよく、具体例として、上述したフッ素系樹脂にカーボンナノチューブを混入させたものであってよい。なお、フッ素系樹脂粒子の粒径は、例えば５００μｍ以下であり、望ましくは１０μｍ以下である。その他は第１の実施形態と共通する。
基板用洗浄具がフッ素系樹脂粒子を含むことで、洗浄力を向上させつつ、砥粒に比べると硬度が低いため、洗浄対処に与えるダメージを抑えることができる。また、導電性フッ素系樹脂粒子を含むことで、洗浄対象の帯電が抑えられる。このような基板用洗浄具は図６あるいは図８の製造工程を経て製造できる（ただし、ステップＳ１，Ｓ１１は省略可能である）。
（第３の実施形態）
第３の実施形態に係る基板用洗浄具は、第１の実施形態における砥粒に代えて、触媒粒子を含むＰＶＡスポンジ製の基板用洗浄具である。触媒粒子は、触媒金属粒子、具体例として、Ｐｄ，Ｎｉ，Ｐｔ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ａｕ、これらの合金などの粒子であってよい。なお、触媒粒子の粒径に特に制限はない。その他は第１の実施形態と共通する。
触媒金属を含む基板用洗浄具は、洗浄液の存在下において、触媒材料近傍のみにおいて洗浄液中から基板表面との反応種が生成され、反応種によるリフトオフ作用によって基板の洗浄を行う。本実施形態による触媒金属粒子を含むＰＶＡスポンジによれば、基板表面に対して過度なエッチングを生じさせることなく洗浄を行うことができる。
第２の実施形態および第３の実施形態における基板洗浄具は、それぞれ図６あるいは図８の製造工程を経て製造できる。ただしステップＳ１、Ｓ１１はそれぞれに対応した粒子が準備される。
第１の実施形態および第２の実施形態および第３の実施形態における基板洗浄具のそれぞれは、例えば図１〜図４の基板洗浄装置において使用される基板洗浄具として、用いることができる。
なお、洗浄液としては、例えば、フッ化水素酸をベースとしたエッチング洗浄液や、酸性洗浄液やアルカリ性洗浄液、界面活性剤やキレート剤を含む洗浄液、またこれらの成分が混在する洗浄液を用いることができる。
なお、第１〜第３の実施形態を組み合わせてもよく、基板用洗浄具はＰＶＡスポンジ製であって、砥粒、フッ素系樹脂および触媒の２以上の粒子を含んでいてもよい。また、基板洗浄具の材料や構造に特に制限はない。例えば、ＰＶＡ製に限られず、他の樹脂材料（例えば、ポリウレタン、発砲ポリウレタン、エポキシ、ＰＥＴ（Poly Ethylene Terephthalate）、テフロン（登録商標））製であってもよい。また、スポンジ構造でなく、より硬いパッド構造であってもよい。
パッド構造の洗浄具は、例えば基板のバフ洗浄に適用できる。バフ洗浄とは、基板に対してパッド構造の洗浄具を接触させながら基板と洗浄具とを相対運動させ、基板上の異物を除去したり、処理面を改質したりする仕上げ処理である。このようなパッド構造の洗浄具は、発泡ポリウレタン製やスエードタイプ、不織布であってもよく、その中に砥粒、フッ素系樹脂および触媒の少なくとも１つの粒子を含むようにする。パッド構造の洗浄具はスポンジよりも硬いため、基板に対する物理的な洗浄力を高めることができる。
さらに、図１などに示す基板洗浄装置のスピンドル（基板保持回転機構）の１つを、砥粒等を含むエッジ洗浄部に置き換えてもよい。すなわち、基板洗浄装置が、少なくとも１つの基板保持ローラと、少なくとも１つのエッジ洗浄部を備える。基板保持ローラは回転駆動力を有し、基板を保持するだけでなく、回転させる。エッジ洗浄部は基板のエッジに接触する。その接触部分に砥粒、フッ素系樹脂あるいは触媒の粒子を含む。エッジ洗浄部は、単に基板のエッジに接触するだけでもよいし、基板を回転させてもよい。洗浄時には、基板保持ローラが基板を保持し、かつ、エッジ洗浄部が被処理基板に接触するよう、制御部によって制御される。
通常の基板保持ローラに基板洗浄能力はないが、エッジ洗浄部が例えばフッ素系樹脂粒子を含んでいれば、帯電抑制効果および洗浄効果が期待される。
上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうることである。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲とすべきである。
１ａ，１ｂ、1ｃ 基板洗浄装置
２ スピンドル
２ａ コマ
３ 洗浄機構
３１ ペン型洗浄具
３２ アーム
３３ 移動機構
３４ 洗浄液ノズル
３５ リンス液ノズル
３６，３７ ロール型洗浄具
３８ ベベル洗浄具

Claims (18)

  1. 少なくとも被処理基板に接触する部分がフッ素系樹脂粒子を含む、樹脂材料からなる基板用洗浄具。
  2. 当該基板用洗浄具は、少なくとも前記被処理基板に接触する部分のうち第１の領域と、前記被処理基板に接触する部分のうち第２の領域とを有し、
    前記フッ素系樹脂粒子の分布密度が前記第１の領域と前記第２の領域で異なる、請求項１に記載の基板用洗浄具。
  3. 前記フッ素系樹脂粒子は、前記基板用洗浄具の表面に含まれる、請求項１または２に記載の基板用洗浄具。
  4. 前記フッ素系樹脂粒子は、導電性樹脂である、請求項１乃至３のいずれかに記載の基板用洗浄具。
  5. 前記フッ素系樹脂粒子は、カーボンナノチューブを含む樹脂である、請求項１乃至４のいずれかに記載の基板用洗浄具。
  6. 少なくとも被処理基板に接触する部分が触媒金属粒子を含む、樹脂材料からなる基板用洗浄具。
  7. 当該基板用洗浄具は、少なくとも前記被処理基板に接触する部分のうち第１の領域と、前記被処理基板に接触する部分のうち第２の領域とを有し、
    前記触媒金属粒子の分布密度が前記第１の領域と前記第２の領域で異なる、請求項６に記載の基板用洗浄具。
  8. 前記触媒金属粒子は、前記基板用洗浄具の表面に含まれる、請求項６または７に記載の基板用洗浄具。
  9. 被処理基板を保持して回転させる保持回転機構と、
    回転される前記非処理基板に接触して前記基板を洗浄する、請求項１乃至８のいずれかに記載の基板用洗浄具と、を備える基板洗浄装置。
  10. 前記基板用洗浄具は、回転される前記被処理基板のベベルまたは裏面を洗浄する、請求項９に記載の基板洗浄装置。
  11. 被処理基板をトップリングで保持し、スラリを用いて前記被処理基板を研磨する基板研磨装置と、
    前記基板研磨装置によって研磨された後の前記被処理基板を洗浄する、請求項９または１０に記載の基板洗浄装置と、を備える基板処理装置。
  12. 基板処理具の金型の内面に、フッ素系樹脂粒子、触媒金属粒子または砥粒を付着させる第１工程と、
    その後、ＰＶＡスポンジの原液を金型に入れる第２工程と、
    前記金型内でＰＶＡスポンジの原液を反応させる第３工程と、を含む基板用洗浄具の製造方法。
  13. 前記第２工程では、フッ素系樹脂粒子、触媒金属粒子または砥粒を含んだ状態の前記ＰＶＡスポンジの原型を金型に入れる、請求項１２に記載の基板用洗浄具の製造方法。
  14. 成型されたＰＶＡスポンジのスキン層を除去する第４工程を含む、請求項１２または１３に記載の基板用洗浄具の製造方法。
  15. 被処理基板をトップリングで保持し、スラリを用いて前記被処理基板を研磨する研磨ステップと、
    研磨された後の前記被処理基板を請求項１乃至８のいずれかに記載の基板用洗浄具で洗浄する洗浄ステップと、を備える基板処理方法。
  16. 前記洗浄ステップでは、
    まず、前記基板用洗浄具の第１部分で前記被処理基板を洗浄し、
    その後、前記基板用洗浄具の第１部分の上方に位置する第２部分で前記被処理基板を洗浄する、請求項１５に記載の基板処理方法。
  17. 被処理基板を保持して回転させる基板保持ローラと、
    前記非処理基板のエッジ部に接触し、少なくとも前記被処理基板に接触する部分にフッ素系樹脂粒子を含む樹脂材料からなるエッジ洗浄部と、を備える基板洗浄装置。
  18. 前記被処理基板の洗浄時に、前記基板保持ローラが前記被処理基板を保持し、かつ、前記エッジ洗浄部が前記被処理基板に接触するよう、前記基板保持ローラと前記エッジ洗浄部とを制御する制御部と、を含むことを特徴とする、請求項１７に記載の基板洗浄装置。
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