TW202305922A - 基板清洗裝置、基板處理裝置、磨合(break in)裝置、附著於基板之微粒子數之推定方法、基板清洗構件之污染度判定方法及磨合處理之判定方法 - Google Patents

基板清洗裝置、基板處理裝置、磨合(break in)裝置、附著於基板之微粒子數之推定方法、基板清洗構件之污染度判定方法及磨合處理之判定方法 Download PDF

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Abstract

本發明是監視清洗構件的污染度的基板清洗裝置、基板處理裝置、基板清洗構件的污染度判定方法、能夠對附著於基板的微粒子數進行推定的基板清洗裝置、基板處理裝置以及附著於基板的微粒子數的推定方法。該基板清洗裝置具備：保持基板的基板保持部；與被保持的所述基板滑動接觸且使用從第一噴嘴供給的第一清洗液清洗所述基板的基板清洗構件；在從所述基板保持部離開的退避位置處與所述基板清洗構件滑動接觸，並使用從第二噴嘴供給的第二清洗液對所述基板清洗構件進行自己清洗的自己清洗構件；測量用於所述基板清洗構件的自己清洗的所述第二清洗液的排液的物性值的測量單元；以及基於所述排液的物性值來推定附著於清洗後的所述基板的微粒子數的控制部。

Description

基板清洗裝置、基板處理裝置、磨合(break　in)裝置、附著於基板之微粒子數之推定方法、基板清洗構件之污染度判定方法及磨合處理之判定方法
本發明涉及基板清洗裝置、基板處理裝置、磨合裝置、附著於基板的微粒子數的推定方法、基板清洗構件的污染度判定方法及磨合處理的判定方法。
在專利文獻1中揭露了對基板依次進行研磨處理、清洗處理以及乾燥處理的基板處理裝置。在研磨處理中，使用含有磨粒和研磨助劑的懸浮液（slurry,漿料）對基板的表面進行研磨。在之後的清洗處理中，使用清洗構件將由於研磨處理而附著於基板的表面和背面的漿料去除。在之後的乾燥處理中，去除由於清洗處理而附著於基板的表面和背面的液滴。
在此，在清洗處理不適當的情況下，形成於基板的元件的結構產生缺陷，由此可能產生元件的特性不良。因此，需要選擇在不產生元件的破壞和腐蝕的情況下在短時間內可靠地除去漿料的清洗處理方法。從這樣的背景出發，在清洗處理中，應用了以PVA海綿為材質的清洗構件的擦洗，在其輔助性的作用下並用各種清洗液（例如，專利文獻2）。
在擦洗中，使清洗構件與基板接觸。因此，清洗構件自身的清潔度對清洗效果的好壞造成影響。即，如果清洗構件自身是清潔的，則能夠適當地清洗基板。但是，若清洗構件的污染加劇，則從基板去除污染物質，另一方面，堆積於清洗構件的污染物質再附著（反向污染）於基板，有可能得不到清洗效果。
作為防止該反向污染的手段之一，已知有每隔一定的時間或每隔一定的處理張數對清洗構件自身進行清潔化的自己清洗這樣的方法（例如，專利文獻3）。另外，對未曾使用過的清洗構件進行了磨合處理（開始使用未曾使用過的清洗構件之前的調整(conditioning)）。 現有技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本特開2019-161107號公報 專利文獻2：日本發明專利第5866227號公報 專利文獻3：日本發明專利第3447869號公報 專利文獻4：日本特開平10-163143號公報 專利文獻5：日本特表2020-522126號公報
本發明的一個問題在於，提供一種監視清洗構件的污染度的基板清洗裝置和基板處理裝置以及基板清洗構件的污染度判定方法。另外，本發明的另一問題在於，提供一種能夠對附著於基板的微粒子數進行推定的基板清洗裝置和基板處理裝置以及附著於基板的微粒子數的推定方法。
根據本發明的一個態樣，提供一種基板清洗裝置，該基板清洗裝置具備：基板保持部，該基板保持部保持基板；基板清洗構件，該基板清洗構件與被保持的所述基板滑動接觸，使用從第一噴嘴供給的第一清洗液對所述基板進行清洗；自己清洗構件，該自己清洗構件在從所述基板保持部離開的退避位置處與所述基板清洗構件滑動接觸，並使用從第二噴嘴供給的第二清洗液對所述基板清洗構件進行自己清洗；測量單元，該測量單元對所述基板清洗構件的自己清洗所用的所述第二清洗液的排液的物性值進行測量；以及控制部，該控制部基於所述排液的物性值來對附著於清洗後的所述基板的微粒子數進行推定。
也可以是，所述物性值包括微粒子數、pH值、電導率和總有機碳濃度中的任意一者以上。
根據本發明的一個態樣，提供一種基板清洗裝置，該基板清洗裝置具備：基板保持部，該基板保持部保持基板；基板清洗構件，該基板清洗構件與被保持的所述基板滑動接觸，使用從第一噴嘴供給的第一清洗液對所述基板進行清洗；自己清洗構件，該自己清洗構件在從所述基板保持部離開的退避位置處與所述基板清洗構件滑動接觸，並使用從第二噴嘴供給的第二清洗液對所述基板清洗構件進行自己清洗；測量單元，該測量單元對所述基板清洗構件的自己清洗所用的所述第二清洗液的排液的物性值進行測量；以及控制部，該控制部基於所述排液的物性值來判定所述基板清洗構件的污染度，並且，所述物性值包括總有機碳濃度。
也可以是，所述控制部基於所述排液的物性值來對附著於清洗後的所述基板的微粒子數進行推定。
也可以是，所述控制部基於所述排液的物性值來決定自己清洗的運轉條件。
也可以是，所述控制部基於所述排液的物性值來決定基板清洗的運轉條件。
也可以是，所述控制部基於所述排液的物性值來決定所述基板清洗構件的更換時期。
也可以是，基板清洗裝置具備：第一配管，該第一配管將用於所述基板清洗構件的自己清洗的所述第二清洗液的排液引導至所述測量單元；三通閥，該三通閥設置於所述第一配管；以及第二配管，該第二配管經由所述三通閥向所述測量單元供給沖洗水(flushing water)。
根據本發明的一個態樣，提供一種基板處理裝置，該基板處理裝置具備使用懸浮液對基板進行研磨的基板研磨裝置和上述基板清洗裝置。
根據本發明的一個態樣，提供一種磨合裝置，該磨合裝置具備：自己清洗構件，該自己清洗構件與進行基板清洗之前的基板清洗構件滑動接觸，使用從噴嘴供給的清洗液進行所述基板清洗構件的磨合處理；測量單元，該測量單元對用於所述磨合處理的所述清洗液的排液的物性值進行測量；以及控制部，該控制部基於所述排液的物性值來對所述磨合處理是否適正進行判定。
根據本發明的一個態樣，提供一種下述的附著於基板的微粒子數的推定方法：通過基板保持部保持基板，使基板清洗構件與被保持的所述基板滑動接觸，使用從第一噴嘴供給的第一清洗液對所述基板進行清洗，在從所述基板保持部離開的退避位置處使自己清洗構件與所述基板清洗構件滑動接觸，並使用從第二噴嘴供給的第二清洗液對所述基板清洗構件進行自己清洗，對所述基板清洗構件的自己清洗所用的所述第二清洗液的排液的物性值進行測量，基於所述排液的物性值來對附著於清洗後的所述基板的微粒子數進行推定。
根據本發明的一個態樣，提供一種下述的基板清洗構件的污染度判定方法：通過基板保持部保持基板，使基板清洗構件與被保持的所述基板滑動接觸，使用從第一噴嘴供給的第一清洗液對所述基板進行清洗，在從所述基板保持部離開的退避位置處使自己清洗構件與所述基板清洗構件滑動接觸，並使用從第二噴嘴供給的第二清洗液對所述基板清洗構件進行自己清洗，對所述基板清洗構件的自己清洗所用的所述第二清洗液的排液的總有機碳濃度進行測量，基於所述排液的總有機碳濃度來判定所述基板清洗構件的污染度。
根據本發明的另一態樣，提供一種下述的磨合處理的判定方法：使自己清洗構件與進行基板清洗之前的基板清洗構件滑動接觸，使用從噴嘴供給的清洗液進行所述基板清洗構件的磨合處理，對用於所述磨合處理的所述清洗液的排液的物性值進行測量，基於所述排液的物性值對磨合處理是否適正進行判定。
能夠監視清洗構件的污染度。另外，能夠對附著於基板的微粒子數進行推定。
以下，參照附圖對本發明所涉及的實施方式進行具體說明。
圖1是表示具備一實施方式所涉及的基板清洗裝置的基板處理裝置的整體結構的俯視圖。該基板處理裝置對半導體基板等基板進行處理，能夠在存儲器元件、邏輯元件、CMOS或CCD這樣的圖像傳感器、平板顯示器的製造工序中使用。
基板處理裝置具備矩形狀的殼體1和載置基板盒(substrate cassette)的裝載口2，裝載口2與殼體1相鄰配置。另外，基板處理裝置具備：設置於殼體1的內部的研磨單元3a~3d（基板研磨裝置）、第一清洗單元4（基板清洗裝置）、第二清洗單元5（基板清洗裝置）、乾燥單元6以及控制各單元及各設備的動作的控制部11。
此外，殼體1被分割為靠近裝載口2的區域1A和設置有研磨單元3a~3d、第一清洗單元4、第二清洗單元5以及乾燥單元6的區域1B。
研磨單元3a~3d對基板的主面進行研磨而使其平坦化。研磨單元3a~3d使用含有磨粒和研磨助劑的懸浮液（漿料）對基板的主面進行研磨處理。因此，在研磨後的基板的表面和背面作為污染物質附著有懸浮液和研磨屑。
第一清洗單元4對研磨後的基板進行一次清洗，第二清洗單元5對一次清洗後的基板進行精清洗。詳細而言，這些第一清洗單元4和第二清洗單元5一邊將清洗液供給至基板，一邊使用基板清洗構件擦洗基板，由此去除在研磨處理時附著於基板的污染物質。
乾燥單元6使精清洗後的基板乾燥。詳細而言，乾燥單元6去除由於清洗處理而附著於基板的清洗液的液滴。
在殼體1內，研磨單元3a~3d沿基板處理裝置的長度方向排列。另外，第一清洗單元4、第二清洗單元5、乾燥單元6也沿著基板處理裝置的長度方向排列。
在由裝載口2、研磨單元3a以及乾燥單元6圍起的區域1B配置有第一基板輸送機器人7。另外，配置有與研磨單元3a~3d的排列平行地延伸的基板輸送單元8。並且，在第一清洗單元4與第二清洗單元5之間配置有第二基板輸送機器人9。而且，在第二清洗單元5與乾燥單元6之間配置有第三基板輸送機器人10。
第一基板輸送機器人7從裝載口2接受研磨前的基板並將其傳遞給基板輸送單元8，並且從乾燥單元6接受乾燥後的基板並將其送回至裝載口2。
基板輸送單元8輸送從第一基板輸送機器人7接受的基板，並在與研磨單元3a~3d之間進行基板的交接。即，研磨輸送單元8從研磨單元3a~3d接受研磨後的基板。
第二基板輸送機器人9從基板輸送單元8接受研磨後的基板並將其傳遞給第一清洗單元4，從第一清洗單元4接受一次清洗後的基板並將其傳遞給第二清洗單元5。
第三基板輸送機器人10從第二清洗單元5接受精清洗後的基板並將其傳遞給乾燥單元6。
圖2是表示第一清洗單元4的整體的立體圖。第一清洗單元4具有旋轉夾頭41（基板保持部）、清洗輥42、清洗液噴嘴43、支承柱44和自己清洗部45。
旋轉夾頭41將基板W水平地保持為主面朝上（成為上表面）並使其旋轉。詳細而言，旋轉夾頭41具有被固定的主軸41a和以能夠旋轉的方式設置在主軸41a上並保持基板W的外周部的轉輪41b。並且，轉輪41b的旋轉力被傳遞到基板W的外周，基板W在水平面內旋轉。
清洗輥42為圓筒狀，繞與基板W的面平行的軸旋轉。並且，在清洗輥42捲繞有輥型的清洗構件42a（基板清洗構件）。清洗構件42a的材質是PVA海綿等。作為清洗構件42a的材質，除此之外還可以考慮聚氨酯海綿、矽橡膠(silicone rubber)海綿等，但優選為親水性高的樹脂。此外，在圖2中，示出了與基板W的上表面接觸的一個清洗輥42，但也可以是，第一清洗單元4還具有與基板W的下表面接觸的追加的清洗輥。
清洗液噴嘴43對由旋轉夾頭41保持的基板W的上表面供給清洗液。清洗液例如為藥液或純水。此外，在圖2中，示出了向基板W的上表面供給清洗液的一個清洗液噴嘴43，但也可以是，第一清洗單元4還具有向基板W的下表面供給清洗液的追加的清洗液噴嘴。另外，向上表面供給清洗液的清洗液噴嘴43也可以是兩個以上。在該情況下，可以將一個噴嘴設為藥液用、將另一個噴嘴設為純水用而分開使用。
支承柱44支承清洗輥42，使清洗輥42沿圖中的X方向（與清洗輥42的長度方向正交的方向）和Z方向（鉛垂方向）移動。通過使支承柱44沿X方向移動，從而清洗輥42在設置有旋轉夾頭41的位置（清洗位置）與設置有自己清洗部45的位置（退避位置）之間移動。另外，通過在清洗位置使支承柱44沿Z方向移動，從而清洗輥42與基板W接觸或分離。而且，通過在退避位置使支承柱44沿Z方向移動，從而清洗輥42與自己清洗部45的石英板451（後述）接觸或分離。
自己清洗部45在從旋轉夾頭41離開的退避位置處對清洗構件42a進行自己清洗。後面使用圖3對自己清洗部45的詳情進行敘述。
這樣的結構的第一清洗單元4根據控制部11的控制而如下這樣進行動作。此外，在進行基板清洗之前，清洗輥42在退避位置待機。
首先，通過第二基板輸送機器人9將由圖1的研磨單元3a~3d中的任一個進行了研磨處理的基板W輸送至旋轉夾頭41上。在該基板W上附著有污染物質。被輸送到旋轉夾頭41上的基板W通過旋轉夾頭41的轉輪41b而旋轉，從清洗液噴嘴43朝向基板W的中心附近供給清洗液。然後，通過支承柱44的動作，清洗輥42從自己清洗部45（退避位置）移動至基板W的上部（清洗位置），一邊旋轉一邊下降。
清洗構件42a與基板W的上表面滑動接觸並相對移動，由此開始擦洗。通過該擦洗，去除附著於基板的上表面的污染物質。從基板W的上表面去除的污染物質的一部分會殘留於清洗構件42a。另外，還存在用於基板清洗而被污染的清洗液作為污染物質殘留於清洗構件42a的情況。在經過了規定時間之後，支承柱44上升，從而清洗構件42a從基板W離開，由此擦洗結束。
在一張基板的清洗完成了之後，通過支承柱44的動作，清洗輥42從基板W的上方移動到自己清洗部45。然後，如後所述，自己清洗部45對清洗構件42a進行自己清洗，去除殘留於清洗構件42a的污染物質。
此外，本第一清洗單元4將基板W保持在水平方向上而使其旋轉，但只要在從基板保持部離開的退避位置設置有自己清洗部45即可，基板保持部的形式並不限定於水平放置，也可以是縱置。
圖3是表示第一清洗單元4中的自己清洗部45的結構的示意圖。
自己清洗部45具有支承於基座451a的石英板451（自己清洗構件）和向石英板451的上表面供給清洗液（例如藥液或純水）的自己清洗液噴嘴452。
此外，作為自己清洗構件，可以代替石英板而考慮PFA（Poly Tetra Fluoro Etylene：聚四氟乙烯）、PVDF（Poly Vinylidene DiFluoride：聚偏二氟乙烯）、PET（Polyethylene terephthalate：聚對苯二甲酸乙二醇酯）等樹脂板，但優選為具有難以劃傷表面的硬度、難以變形性、以及化學穩定性（沒有金屬和有機物的溶出、難以熱劣化）的材料。
自己清洗液噴嘴452具有圓筒狀的噴嘴支承體452a和埋入該噴嘴支承體452a的內側的導管452b。作為自己清洗液噴嘴452的種類，可以例示單管噴嘴、直線噴嘴、圓錐噴嘴以及棒式噴嘴。
當如上所述完成了一張基板的清洗時，使清洗輥42移動到自己清洗部45。然後，通過支承柱44（圖2）的動作而使清洗輥42一邊旋轉一邊下降。通過清洗構件42a與石英板451的上表面滑動接觸，從而使用了來自自己清洗液噴嘴452的清洗液來對清洗構件42a進行自己清洗。通過該自己清洗，殘留於清洗構件42a的污染物質被去除，與清洗液一起被排出。在經過了規定時間之後，支承柱44上升，從而清洗構件42a從石英板451離開，由此自己清洗結束。此外，也可以在基板清洗完成後在清洗構件42a保持濕潤的狀態下開始自己清洗處理。
另外，自己清洗部45具有自己清洗液排液配管453和自己清洗排液檢測部454。
自己清洗液排液配管453設置於石英板451的下方，將從石英板451的上表面流出的排液（包含污染物質的清洗液）向第一清洗單元4的外部排出。自己清洗排液檢測部454對流向自己清洗液排液配管453的排液的物性值（水質）進行測定。
詳細而言，自己清洗液排液配管453具有排液承接部453a、主配管453b以及從主配管453b分支的分支配管453c、453d。並且，在分支配管453c、453d之間設置有自己清洗排液檢測部454。
排液承接部453a具有底面和從底面的外周部向上方延伸的側壁，該底面在下表面的排液凹槽453e連接有主配管453b。在底面載置基座451a。底面優選以朝向主配管453b變低的方式傾斜，以使排液容易流向主配管453b。另外，側壁優選延伸至比石英板451高的位置，以免排液飛散。
主配管453b從排液承接部453a鉛垂向下延伸，在下方彎曲並在水平方向上延伸。分支配管453c從主配管453b的上游側的部分（在水平方向上延伸的部分）分支，與自己清洗排液檢測部454的液體流入口連接。另外，分支配管453d從主配管453b的下游側的部分分支，與自己清洗排液檢測部454的液體流出口連接。
當排液在主配管453b中流動時，該排液的至少一部分流入分支配管453c，再流入自己清洗排液檢測部454。由自己清洗排液檢測部454測量出物性值的排液經由分支配管453d合流到主配管453b。
圖4是表示自己清洗排液檢測部454的結構的示意圖。自己清洗排液檢測部454具有流量調節器4541、傳感器4542、測定控制器4543、沖洗水供給配管4544以及三通閥4545。控制部11和測定控制器4543經由通信電纜455a連接，測定控制器4543和傳感器4542經由測定控制電纜455b連接。
流量調節器4541調整從分支配管453c向傳感器4542的排液流入量。作為一個例子，流量調節器4541由流量測定傳感器、閥、以及接收來自流量測定傳感器的信號並帶有調整閥的開度的CLC功能的控制器構成。另外，流量調節器4541具有波紋管泵（交替地進行吸引和擠出的泵）的作用，來自傳感器4542的排液經由分支配管453d返回到主配管453b。
傳感器4542測定從分支配管453c流入的排液的物性值。傳感器4542也可以根據測定出的物性值來將與測定時對應的規定時刻時的排液的污染度（污染量）數值化。關於具體的物性值的例子將在後面敘述。
測定控制器4543經由測定控制電纜455b對傳感器4542中的測定條件進行控制，並且將由傳感器4542測定出的物性值和其測定時刻作為記錄數據經由通信電纜455a向控制部11輸出。所輸出的信號可以包括測定運轉準備完成（觸點）、漏液等傳感器異常警報等。另外，從控制部11經由通信電纜455a向測定控制器4543輸入表示測定運轉開始及停止的信號。
控制部11基於測定出的物性值來判定清洗構件42a的污染度（污染量）。在此，污染度是指測定出的物性值從用戶預先設定的目標值（理想值）偏離了何種程度。作為具體例，可以是，在物性值處於預先決定的正常範圍內的情況下，控制部11判定為清洗構件42a的污染度在容許範圍內。另外，也可以是，在物性值不在預先決定的正常範圍內的情況下，控制部11判定為清洗構件42a的污染度不在容許範圍內。
正常範圍也依賴於製程種類（Cu、STI等）、半導體元件的設計規則，因此正常範圍通過在經驗值上創建集合來設定。
而且，控制部11基於測定出的物性值並應用規定的清洗狀態推定演算法來推定基板W的清洗品質。作為清洗品量的具體例，控制部11可以對因基板W使用清洗構件42a被進行了清洗而在基板上產生了什麼樣的缺陷（例如缺陷數、缺陷的大小、缺陷的位置、缺陷（污染）的成分（磨粒、有機物、殘留藥液等））進行推定。以下，作為一例，假設清洗品質是附著於基板W的微粒子（缺陷）的數量。
清洗狀態推定演算法可以預先將過去產生的缺陷（能夠由缺陷檢查裝置測定）與物性值的相關關係數據庫化，並使用該數據庫從物性值推定缺陷。或者，清洗狀態推定演算法也可以預先對過去產生的缺陷與物性值的相關關係進行機器學習，並使用人工智慧從物性值推定缺陷、缺陷的大小、缺陷的位置、缺陷（污染）的成分（磨粒、有機物、殘留藥液等）。
作為簡單的例子，如果測定出的物性值在預先決定的正常範圍內，則控制部11判定為清洗品質良好（詳細而言，清洗處理後的基板的表面上的缺陷數量少）。如果測定出的物性值不在預先決定的正常範圍內，則控制部11判定為清洗品質不好。或者，也可以是，控制部11根據測定出的物性值從預先決定的正常範圍內偏離了多少來推定在清洗後的基板上產生的缺陷數。
另外，控制部11也可以基於測定出的物性值並應用規定的自己清洗運轉條件決定演算法來決定進行清洗構件42a的自己清洗時的運轉條件。運轉條件例如是清洗輥42的按壓載荷和轉速、清洗工具52的按壓載荷和轉速、從自己清洗液噴嘴452供給的清洗液的流量、溫度、水或藥液的選擇、自己清洗的設定時間等。
自己清洗運轉條件決定演算法也可以預先將物性值與適當的運轉條件的相關關係數據庫化，並使用該數據庫來推定與物性值相對應的適當的運轉條件。或者，自己清洗運轉條件決定演算法也可以預先對物性值與適當的運轉條件的相關關係進行機器學習，並使用人工智慧來推定與物性值相對應的適當的運轉條件。
另外，控制部11也可以基於測定出的物性值並應用規定的基板清洗運轉條件決定演算法來決定進行基板清洗時的運轉條件。運轉條件例如是清洗輥42的按壓載荷和轉速、清洗工具52的按壓載荷和轉速、旋轉夾頭41的轉速、從清洗液噴嘴43供給的清洗液的流量、溫度、水或藥液的選擇、擦洗的時間、藥液沖洗的時間、水沖洗的時間等。
基板清洗運轉條件決定演算法也可以預先將物性值與適當的運轉條件的相關關係數據庫化，並使用該數據庫來推定與物性值相對應的適當的運轉條件。或者，基板清洗運轉條件決定演算法也可以預先對物性值與適當的運轉條件的相關關係進行機器學習，並使用人工智慧來推定與物性值相對應的適當的運轉條件。
另外，控制部11也可以基於測定出的物性值並應用規定的更換時期決定演算法來決定清洗構件42a的更換時期。
更換時期決定演算法也可以預先將物性值與更換時期的相關關係數據庫化，並使用該數據庫從物性值推定更換時期。或者，更換時期決定演算法也可以預先對物性值與更換時期的相關關係進行機器學習，並使用人工智慧從物性值推定更換時期。 在此，例示傳感器4542所測定的物性值。
也可以是，傳感器4542包括液中微粒子計數器，且物性值為排液中的微粒子數。在清洗構件42a未殘留有那麼多的研磨屑的情況下（即，在清洗構件42a的污染度低的情況下），由液中微粒子計數器測定的微粒子數少。另一方面，在清洗構件42a殘留有大量的研磨屑的情況下（即，在清洗構件42a的污染度高的情況下），由液中微粒子計數器測定的微粒子數變多。因此，能夠基於排液中的微粒子數掌握清洗構件42a的污染度。
另外，也可以是，傳感器4542包括pH計，且物性值為排液的pH值。假設研磨中使用的懸浮液為鹼性。在清洗構件42a未殘留有那麼多的懸浮液的情況下（即，在清洗構件42a的污染度低的情況下），由pH計測定的pH值是比7稍大的程度。另一方面，在清洗構件42a殘留有大量的懸浮液的情況下（即，在清洗構件42a的污染度高的情況下），由pH計測定的pH值比7大規定程度。因此，能夠基於排液的pH值來掌握清洗構件42a的污染度。
另外，在基板的清洗中使用的清洗劑為鹼性的情況也是同樣的。即，在清洗構件42a未殘留有那麼多的清洗液的情況下，由pH計測定的pH值接近7，在殘留有較多清洗液的情況下，由pH計測定的pH變大。
另外，也可以是，傳感器4542包括電導率計，且物性值為排液的電導率。假設研磨中使用的懸浮液包含離子（陽離子、陰離子）。在清洗構件42a未殘留有那麼多的懸浮液的情況下（即，清洗構件42a的污染度低的情況下），電導率顯示較低的數值。在相反地殘留有較多懸浮液的情況下，電導率顯示較高的數值。若清洗液也同樣地包含離子，則是同樣的。因此，能夠基於排液的電導率來掌握清洗構件42a的污染度。
另外，也可以是，傳感器4542包括碳濃度計，且物性值為排液的總有機碳濃度。假設研磨中使用的懸浮液包含有機化合物（水溶性高分子、防銹劑、表面活性劑）。在清洗構件42a未殘留有那麼多的懸浮液的情況下（即，清洗構件42a的污染度低的情況下），總有機碳濃度顯示較低的數值。在相反地殘留有較多懸浮液的情況下，總有機碳濃度顯示較高的數值。若假設清洗液也同樣地包含有機化合物，則是同樣的。因此，能夠基於排液的總有機碳濃度來掌握清洗構件42a的污染度。
此外，物性值可以是與清洗構件42a的污染度相關的其他物性值，也可以是兩個以上的物性值的組合。
可是，若定期測定排液，則隨著時間的經過而排液中的污染物質會堆積於傳感器4542，從而作為結果是可能存在測定值產生誤差的情況。為了防止該測定誤差，優選每隔一定時間從沖洗水供給配管4544經由閥（三通閥）4545供給沖洗水（例如純水），由此對傳感器4542進行清潔化。
作為一個例子，在更換基板清洗構件42a的時刻進行沖洗，在傳感器4542檢測微粒子數的情況下，沖洗前後的微粒子數為圖5A所示的那樣。
圖5B是示意性地表示由自己清洗排液檢測部454測定的物性值的輸出的曲線圖。圖5B中，作為例示，傳感器4542為日本理音（RION ）株式會社製造的液中微粒子計數器KS-18F，測定控制器4543為該公司製造的KE-40B1，流量調節器4541為該公司製造的波紋管取樣器K9904A。
曲線圖的橫軸表示測定的時刻，縱軸表示排液的每單位體積的液中微粒子數（以下，簡稱為「微粒子數」）。微粒子數的值越大，意味著排液的污染度越高（污染量越多）。
在本實施方式中，清洗輥42交替地實施對基板W的擦洗和自己清洗部45中的自己清洗。詳細而言，在期間T1、T3、T5中進行自己清洗，在期間T2、T4、T6中分別進行基板Wa、Wb、Wc的擦洗。此外，Wa~Wc可以分別表示一張基板，也可以分別表示多張基板。
在期間T1內的自己清洗中，在時刻t1~t2的自己清洗剛開始後，附著於清洗構件42a的污染物質向排液流出。因此，微粒子數暫時大幅增加，超過正常範圍。
但是，在時刻t2以後，隨著自己清洗的時間經過，清洗構件42a被清潔化，伴隨於此，排液的微粒子數逐漸減少，最終在時刻t3到達正常範圍。然後，在時刻t4完成自己清洗。然後，在微粒子數處於正常範圍的狀態下，開始基板Wa的擦洗。此時，控制部11能夠基於時刻t4時的微粒子數掌握在清洗構件42a的污染度處於容許範圍的狀態下進行了基板Wa的清洗的情況。
在時刻t4~t5（期間T2）中的擦洗基板Wa的時間段，由於來自清洗構件42a的污染物質不會被帶入自己清洗部45，因此微粒子數收斂於一定值。
在時刻t5~t6（期間T3）中，進行與期間T1同樣的清洗構件42a的自己清洗。在圖5B的例子中，在期間T3中，也在微粒子數處於正常範圍的狀態下完成自己清洗（時刻t6），進行期間T4中的基板Wb的擦洗。此時，控制部11能夠基於時刻t6時的微粒子數掌握在清洗構件42a的污染度處於容許範圍的狀態下進行了基板Wb的清洗的情況。
在時刻t7~t8（期間T5）中，進行與期間T1同樣的清洗構件42a的自己清洗。但是，在圖5B的例子中，在期間T5中微粒子數不減少到正常範圍。這意味著，清洗構件42a的污染度大，不在容許範圍內。然後，在微粒子數超過了正常範圍的狀態下完成自己清洗（時刻t9），進行期間T6中的基板Wc的清洗。此時，控制部11能夠基於時刻t9的微粒子數掌握在清洗構件42a的污染度不在容許範圍的狀態下進行了基板Wc的清洗的情況。
此外，自己清洗的完成基於清洗處理方案。即，在從自己清洗開始起經過了一定時間的情況下，開始下一個的基板的清洗處理，因此自己清洗時間到時限而完成。
這樣，在圖5B的例子中，示出了下述情況：在對基板Wc進行清洗（期間T6）之前實施的自己清洗（期間T5）中微粒子數沒有到達正常範圍。即，清洗構件42a的自己清洗不充分，在清洗構件42a中殘留較多的污染物質的狀態下開始了基板Wc的清洗處理。因此，處於對基板Wc的反向污染的風險高的狀態。控制部11將該反向污染風險高的狀態檢測為異常。然後，控制部11根據需要並根據異常的程度實施發出警報等控制處理。
例如，在異常的程度為等級1（輕度的異常、基板一張單發）的情況下，可以發出提醒：存在與其他基板相比缺陷數較多的可能性。 在異常的程度為等級2（輕度的異常、兩張以上連續）的情況下，可以向控制部11指示自己清洗或基板清洗的運轉條件的變更。 在異常的程度為等級3（重度的異常、基板一張單發）的情況下，可以發出進行缺陷檢查、或者實施再清洗處理或者作為不良品排除的指令。 在異常的程度為等級4（重度的異常、兩張以上連續）的情況下，可以使基板處理裝置中的研磨、清洗處理停止後再向控制部11指示清洗構件42a的更換。
此外，圖5B是物性值為微粒子數的情況的例子，但在物性值為pH值、電導率、總有機碳濃度的情況下也為同樣的行為。此外，在物性值為pH值的情況下，在未進行自己清洗的期間T2等，pH值大致收斂於7（中性）。
圖6是表示控制部11的處理動作的一例的流程圖。圖6是完全待機狀態（在圖1中，收容基板的盒未載置於基板處理裝置的裝載口2，基板的研磨、清洗及乾燥均未進行的狀態，圖5B的時刻t1之前）下的動作順序。此外，雖然控制部11是基板處理裝置所具備的部分，但在對第一清洗單元4的各部進行控制這一點上，也可以說第一清洗單元4具備控制部11。
控制部11在清洗輥42配置於自己清洗部45的狀態下使自己清洗排液檢測部454的傳感器4542開始測定排液的物性值。然後，經由測定控制器4543輸出傳感器4542的輸出，控制部11讀取該輸出（步驟S1）。
如果讀取的物性值處於正常範圍內（步驟S2的「是」），則清洗構件42a已被充分地清潔化，因此能夠對基板進行適當的清洗處理。因此，控制部11判定為完成了包括清洗的基板處理的準備（步驟S3）。
另一方面，在讀取的物性值不在正常範圍內的情況下（步驟S2的「否」），在清洗構件42a堆積有污染物質，清潔化不充分。因此，控制部11基於自己清洗的狀況進行進一步的判定。
即，在從自己清洗開始起的持續時間短於預定的上限時間的情況下（步驟S4的「是」），控制部11一邊繼續對清洗構件42a的自己清洗（步驟S5），一邊返回到物性值的讀取處理（步驟S1）。此外，控制部11掌握了清洗構件42a的清洗持續時間。另外，從自己清洗開始起的持續時間是從更換為未曾使用過的清洗構件42a起的清洗時間總和（累計時間），即使自己清洗的任務結束了1次也不會被重置（即，在已更換為未曾使用過的清洗構件42a時被重置）。
另一方面，在從自己清洗開始起的持續時間超過了預定的上限時間的情況下（步驟S4的「否」），即使再繼續自己清洗，清洗構件42a的清潔度也不改善的可能性較高。因此，控制部11停止自己清洗，判定為需要更換清洗輥42（步驟S6）。作為具體例，控制部11輸出表示應更換清洗輥42的消息或警報，指示更換為未曾使用過的清洗輥42。
繼續以上的一系列處理直至物性值到達正常範圍為止。
圖7是表示控制部11的處理動作的另一例的流程圖。圖7是處理狀態（在圖1中，收容基板的盒載置於基板處理裝置的裝載口2，在研磨單元3a~3d、第一清洗單元4、第二清洗單元5、乾燥單元6、基板輸送機器人22、26、28、基板輸送單元8中的任一個存在基板的狀態）下的動作順序。
與上述的完全待機狀態（圖6）同樣地，控制部11在清洗輥42配置於自己清洗部45的狀態下使自己清洗排液檢測部454的傳感器4542開始測定排液的物性值。然後，經由測定控制器4543輸出傳感器4542的輸出，控制部11讀取該輸出（步驟S11）。
在讀取的物性值處於正常範圍內的情況下（步驟S12的「是」），控制部11基於表示物性值與缺陷的相關性的數據庫推定基板清洗的品質（步驟S13）。作為具體例，控制部11推定處理後的基板的缺陷數。
另一方面，在讀取的物性值不在正常範圍內的情況下（步驟S12的「否」），清洗構件42a堆積有污染物質，清潔化不充分。因此，控制部11基於清洗構件42a的動作狀況進行進一步的判定。
即，在清洗構件42a與基板的上表面接觸的情況下（步驟S14的「是」），換言之，在清洗構件42a位於清洗位置而正在進行基板清洗的情況下（例如，圖5B的期間T2、T4、T6的任一個），控制部11判斷為從清洗構件42a向基板的反向污染風險高的狀態，輸出基板的製程異常的警報（步驟S15）。而且，控制部11基於表示物性值與缺陷的相關性的數據庫推定基板清洗的品質（步驟S13）。
另一方面，在清洗構件42a未與基板的上表面接觸的情況下（步驟S14的「否」），換言之，在清洗構件42a位於退避位置而正在進行自己清洗的情況下（例如，圖5B的期間T1、T3、T5的任一個），控制部11判斷為回避了反向污染風險，繼續清洗構件42a的自己清洗以及物性值的讀取（步驟S11）。
此外，由於控制部11控制第一清洗單元4，因此，在步驟S14中，控制部11能夠掌握清洗構件42a是位於清洗位置還是位於退避位置。 對投入的所有基板實施以上所示的一系列的處理。
這樣，根據本實施方式，測定對清洗構件42a進行自己清洗時的排液的物性值。因此，能夠基於物性值而在線監視清洗構件42a的污染度。另外，能夠基於物性值（或者清洗構件42a的污染度）來推定基板清洗的品質。
此外，以上是在圖1的第一清洗單元4的自己清洗部45中監視輥型的清洗構件42a的污染度、或推定基板清洗的品質的處理。相對於此，能夠對第二清洗單元5、或者對不是輥型的清洗構件進行同樣的處理。以下，作為第二清洗單元5使用筆型的清洗構件的情況進行說明。
圖8是表示第二清洗單元5的整體的立體圖。第二清洗單元5具有旋轉夾頭(spin chuck)51（基板保持部）、清洗工具52、清洗液噴嘴53、擺動臂54以及自己清洗部55。
旋轉夾頭51將基板W水平地保持為主面朝上（成為上表面）並以規定的轉速水平旋轉。
在清洗工具52的頂端安裝有筆型的清洗構件52a（基板清洗構件），清洗工具52使清洗構件52a旋轉。清洗構件52a的材質是PVA海綿等。
清洗液噴嘴53對由旋轉夾頭51保持的基板W的上表面供給清洗液。清洗液例如為藥液或純水。
在擺動臂54的頂端經由支承軸52b安裝有清洗工具52，擺動臂54使清洗工具52擺動和升降。即，自己清洗部55配置於由於擺動臂54的擺動而清洗工具52所描繪的擺動軌跡上，通過擺動臂54擺動，從而清洗構件52a在設置有旋轉夾頭51的位置（清洗位置）與設置有自己清洗部55的位置（清洗位置）之間移動。另外，通過在清洗位置使擺動臂54升降，從而清洗構件52a與基板W接觸或分離。而且，通過在退避位置使擺動臂54升降，從而清洗構件52a與自己清洗部55的石英板551（後述）接觸或分離。
這樣的結構的第二清洗單元5根據控制部11的控制而如下這樣進行動作。此外，在進行基板清洗之前，清洗構件52a在退避位置待機。
首先，通過第二基板輸送機器人9將由圖1的第一清洗單元4進行了一次清洗的基板輸送至旋轉夾頭51上。在該基板上附著有污染物質。被輸送到旋轉夾頭51上的基板W通過旋轉夾頭51以規定的轉速旋轉，並且從清洗液噴嘴53朝向基板W的中心附近被供給清洗液。
然後，擺動臂54上升而將清洗工具52從自己清洗部55取出，接著向清洗位置側擺動而使清洗件52移動至基板W的中心的上方。此外，優選在使清洗工具52從自己清洗部55向清洗位置移動時清洗工具52的旋轉停止。
接著，擺動臂54下降，使清洗構件52a的下表面與基板W的上表面抵接。清洗工具52在即將與基板W抵接之前繞支承軸52b以規定的轉速開始旋轉。在清洗構件52a與基板W的上表面接觸且旋轉的狀態下，擺動臂54以規定的壓力將清洗構件52a按壓於基板W，並且使清洗構件52a在基板W的外周部與中心之間以規定的速度擺動。
這樣，清洗構件52a與基板W的上表面滑動接觸並相對移動，由此進行擦洗。通過該擦洗，去除附著於基板W的上表面的污染物質。從基板W的上表面去除的污染物質的一部分會殘留於清洗構件52a。另外，也存在用於基板清洗而被污染的清洗液作為污染物質殘留於清洗構件52a的情況。在經過了規定時間之後，擺動臂54停止，接著上升，從而清洗構件52a從基板W離開，由此擦洗結束。
在一張基板的清洗完成之後，停止從清洗液噴嘴53的清洗液的供給，通過擺動臂54的擺動，清洗工具52移動到自己清洗部55。然後，擺動臂54下降，如後所述，自己清洗部55對清洗構件52a進行自己清洗，去除殘留於清洗構件52a的污染物質。
圖9是表示第二清洗單元5中的自己清洗部55的結構的立體圖。自己清洗部55具有支承於基座551a的石英板551（自己清洗構件）和向石英板551的上表面供給清洗液（例如藥液或純水）的自己清洗液噴嘴552。
此外，作為自己清洗構件，可以代替石英板而考慮PFA（Poly Tetra Fluoro Etylene：聚四氟乙烯）、PVDF（Poly Vinylidene DiFluoride：聚偏二氟乙烯）、PET（Polyethylene terephthalate：聚對苯二甲酸乙二醇酯）等樹脂板，但優選為具有難以劃傷表面的硬度、難以變形性、以及化學穩定性（沒有金屬和有機物的溶出、難以熱劣化）的材料。
自己清洗液噴嘴552具有圓筒狀的噴嘴支承體552a和埋入該噴嘴支承體552a的內側的導管552b。
當如上所述完成一張基板的清洗時，通過擺動臂54（圖8）使清洗工具52移動至自己清洗部55。然後，通過擺動臂54的動作而使清洗工具52一邊旋轉一邊下降。通過清洗構件52a與石英板551的上表面滑動接觸，從而使用了來自自己清洗液噴嘴552的清洗液來對清洗構件52a進行自己清洗。通過該自己清洗，殘留於清洗構件52a的污染物質被去除，與清洗液一起被排出。在經過了規定時間之後，擺動臂54上升，從而清洗構件52a從石英板551離開，由此自己清洗結束。
另外，自己清洗部55具有自己清洗液排液配管553和自己清洗排液檢測部554。並且，自己清洗液排液配管553具有在下表面設有排液槽553e的排液承接部553a、主配管553b以及從主配管553b分支的分支配管553c、553d。這些部分與圖3以及圖4相同，因此省略詳細的說明。
對於這樣的第二清洗單元5，也進行利用圖6和圖7描述的那樣的控制部11的處理動作。此外，第二清洗單元5的結構也可以與第一清洗單元4的結構相同。
上述的各實施方式也能夠應用於磨合處理（開始使用未曾使用過的基板清洗構件之前的調整(conditioning)）。以往，在磨合後對未曾使用過的虛擬基板進行清洗處理，測定附著於該虛擬基板上的污染粒子數，再判定磨合是否適正。但是，根據上述的各實施方式，能夠在不使用未曾使用過的虛擬基板的情況下判定磨合是否適正。
具體而言，使石英板451、551與進行基板清洗之前的清洗構件42a、52a滑動接觸，使用從自己清洗液噴嘴452、552供給的清洗液進行清洗構件42a、52a的磨合處理。然後，傳感器4542測量在磨合處理中使用的清洗液的排液的物性值。進一步，控制部11基於排液的物性值來判定磨合處理是否適正。作為判定方法的一例，可以是，如果排液的物性值在預先設定的正常範圍內則判定為適正，如果超過了正常範圍則判定為不適正。另外，物性值仍然可以是微粒子的個數、pH值、電導率、總有機碳濃度等。也可以將自己清洗部45、55和控制部11合起來認為是磨合裝置。
上述的實施方式是以本發明所屬的技術領域中的具有通常知識的人員能夠實施本發明為目的來記載的。只要是本技術領域中的具有通常知識的人員，就當然能夠做出上述實施方式的各種的變形例，本發明的技術思想也可適用於其他實施方式。因此，本發明並不限定於所記載的實施方式，應為基於由申請專利範圍所定義的技術思想的最廣範圍。
1:殼體 2:裝載口 3a~3d:研磨單元 4:第一清洗單元 41:旋轉夾頭 41a:主軸 41b:轉輪 42:清洗輥 42a:清洗構件 43:清洗液噴嘴 44:支承柱 45:自己清洗部 451:石英板 451a:基座 452:自己清洗液噴嘴 452a:噴嘴支承體 452b:導管 453:自己清洗液排液配管 453a:排液承接部 453b:主配管 453c、453d:分支配管 453e:排液凹槽 454:自己清洗排液檢測部 4541:流量調節器 4542:傳感器 4543:測定控制器 4544:沖洗水供給配管 4545:三通閥 455a:通信電纜 455b:測定控制電纜 5:第二清洗單元 51:旋轉夾頭 52:清洗件 52a:清洗構件 52b:支承軸 53:清洗液噴嘴 54:擺動臂 55:自己清洗部 551:石英板 552:自己清洗液噴嘴 553:自己清洗液排液配管 553a:排液承接部 553b:主配管 553c、553d:分支配管 554:自己清洗排液檢測部 6:乾燥單元 7:第一基板輸送機器人 8:基板輸送單元 9:第二基板輸送機器人 10:第三基板輸送機器人 11:控制部
圖1是表示具備一實施方式所涉及的基板清洗裝置的基板處理裝置的整體結構的俯視圖。 圖2是表示第一清洗單元4的整體的立體圖。 圖3是表示第一清洗單元4中的自己清洗部45的結構的示意圖。 圖4是表示自己清洗排液檢測部454的結構的示意圖。 圖5A是示意性地表示由自己清洗排液檢測部454測定的物性值的輸出的曲線圖。 圖5B是示意性地表示由自己清洗排液檢測部454測定的物性值的輸出的曲線圖。 圖6是表示控制部11的處理動作的一例的流程圖。 圖7是表示控制部11的處理動作的另一例的流程圖。 圖8是表示第二清洗單元5的整體的立體圖。 圖9是表示第二清洗單元5中的自己清洗部55的結構的立體圖。
41:旋轉夾頭
42:清洗輥
45:自己清洗部
451:石英板
451a:基座
452:自己清洗液噴嘴
452a:噴嘴支承體
452b:導管
453:自己清洗液排液配管
453a:排液承接部
453b:主配管
453c、453d:分支配管
453e:排液凹槽
454:自己清洗排液檢測部

Claims (13)

  1. 一種基板清洗裝置，其具備： 基板保持部，該基板保持部保持基板； 基板清洗構件，該基板清洗構件與被保持的所述基板滑動接觸，使用從第一噴嘴供給的第一清洗液對所述基板進行清洗； 自己清洗構件，該自己清洗構件在從所述基板保持部離開的退避位置處與所述基板清洗構件滑動接觸，並使用從第二噴嘴供給的第二清洗液對所述基板清洗構件進行自己清洗； 測量單元，該測量單元對所述基板清洗構件的自己清洗所用的所述第二清洗液的排液的物性值進行測量；以及 控制部，該控制部基於所述排液的物性值來對附著於清洗後的所述基板的微粒子數進行推定。
  2. 根據請求項1所述的基板清洗裝置，其中， 所述物性值包括微粒子數、pH值、電導率和總有機碳濃度中的任意一者以上。
  3. 一種基板清洗裝置，其具備： 基板保持部，該基板保持部保持基板； 基板清洗構件，該基板清洗構件與被保持的所述基板滑動接觸，使用從第一噴嘴供給的第一清洗液對所述基板進行清洗； 自己清洗構件，該自己清洗構件在從所述基板保持部離開的退避位置處與所述基板清洗構件滑動接觸，並使用從第二噴嘴供給的第二清洗液對所述基板清洗構件進行自己清洗； 測量單元，該測量單元對所述基板清洗構件的自己清洗所用的所述第二清洗液的排液的物性值進行測量；以及 控制部，該控制部基於所述排液的物性值來判定所述基板清洗構件的污染度， 所述物性值包括總有機碳濃度。
  4. 根據請求項3所述的基板清洗裝置，其中， 所述控制部基於所述排液的物性值來對附著於清洗後的所述基板的微粒子數進行推定。
  5. 根據請求項1至4中任一項所述的基板清洗裝置，其中， 所述控制部基於所述排液的物性值來決定自己清洗的運轉條件。
  6. 根據請求項1至5中任一項所述的基板清洗裝置，其中， 所述控制部基於所述排液的物性值來決定基板清洗的運轉條件。
  7. 根據請求項1至6中任一項所述的基板清洗裝置，其中， 所述控制部基於所述排液的物性值來決定所述基板清洗構件的更換時期。
  8. 根據請求項1至7中任一項所述的基板清洗裝置，其中，具備： 第一配管，該第一配管將所述基板清洗構件的自己清洗所用的所述第二清洗液的排液引導至所述測量單元； 三通閥，該三通閥設置於所述第一配管；以及 第二配管，該第二配管經由所述三通閥向所述測量單元供給沖洗水(flushing water)。
  9. 一種基板處理裝置，其具備： 基板研磨裝置，該基板研磨裝置使用懸浮液對基板進行研磨；以及 請求項1至8中任一項所述的基板清洗裝置。
  10. 一種磨合裝置，其具備： 自己清洗構件，該自己清洗構件與進行基板清洗之前的基板清洗構件滑動接觸，使用從噴嘴供給的清洗液進行所述基板清洗構件的磨合處理； 測量單元，該測量單元對用於所述磨合處理的所述清洗液的排液的物性值進行測量；以及 控制部，該控制部基於所述排液的物性值來對所述磨合處理是否適正進行判定。
  11. 一種附著於基板的微粒子數的推定方法， 通過基板保持部保持基板， 使基板清洗構件與被保持的所述基板滑動接觸，使用從第一噴嘴供給的第一清洗液對所述基板進行清洗， 在從所述基板保持部離開的退避位置處使自己清洗構件與所述基板清洗構件滑動接觸，並使用從第二噴嘴供給的第二清洗液對所述基板清洗構件進行自己清洗， 對所述基板清洗構件的自己清洗所用的所述第二清洗液的排液的物性值進行測量， 基於所述排液的物性值來對附著於清洗後的所述基板的微粒子數進行推定。
  12. 一種基板清洗構件的污染度判定方法， 通過基板保持部保持基板， 使基板清洗構件與被保持的所述基板滑動接觸，使用從第一噴嘴供給的第一清洗液對所述基板進行清洗， 在從所述基板保持部離開的退避位置處使自己清洗構件與所述基板清洗構件滑動接觸，並使用從第二噴嘴供給的第二清洗液對所述基板清洗構件進行自己清洗， 對所述基板清洗構件的自己清洗所用的所述第二清洗液的排液的總有機碳濃度進行測量， 基於所述排液的總有機碳濃度來判定所述基板清洗構件的污染度。
  13. 一種磨合處理的判定方法， 使自己清洗構件與進行基板清洗之前的基板清洗構件滑動接觸，使用從噴嘴供給的清洗液進行所述基板清洗構件的磨合處理， 對用於所述磨合處理的所述清洗液的排液的物性值進行測量， 基於所述排液的物性值對磨合處理是否適正進行判定。
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