TW202400316A - 基板清洗裝置、基板處理裝置、基板清洗方法及基板處理方法 - Google Patents
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Abstract
本發明可清洗基板之下面。本發明提供一種基板清洗裝置，係具備：擦洗作為清洗對象之基板下面的第一擦洗構件；在前述基板下面之中心附近供給清洗液之第一單管噴嘴；及在前述基板下面供給清洗液之第一噴霧噴嘴。
Description
本發明係關於一種基板清洗裝置、基板處理裝置、基板清洗方法及基板處理方法。
在專利文獻1～5中揭示有清洗基板上面之基板清洗裝置。
［先前技術文獻］
［專利文獻］
[專利文獻1]日本專利第6600470號公報
[專利文獻2]日本專利第6710129號公報
[專利文獻3]日本專利第6877221號公報
[專利文獻4]日本專利第6964745號公報
[專利文獻5]國際公開第2021／230344號
（發明所欲解決之問題）
本發明之課題為可清洗基板之下面。
（解決問題之手段）
依本發明一個樣態，
［1］
提供一種基板清洗裝置，係具備：
第一擦洗構件，其係擦洗作為清洗對象之基板下面；
第一單管噴嘴，其係在前述基板下面之中心附近供給清洗液；及
第一噴霧噴嘴，其係在前述基板下面供給清洗液。
［2］
如上述［1］之基板清洗裝置，
其中從前述第一噴霧噴嘴供給之清洗液的著液區域宜涵蓋從前述基板之中心附近至前述基板之邊緣附近。
［3］
如上述［1］或［2］之基板清洗裝置，
其中宜具備以下之至少一個：
第二單管噴嘴，其係從鉛直上方觀看，相對前述基板之中心，配置於與前述第一單管噴嘴點對稱之位置，而在前述基板下面之中心附近，且在與從前述第一單管噴嘴供給清洗液之區域不同的區域供給清洗液；及
第二噴霧噴嘴，其係從鉛直上方觀看，相對前述基板之中心，配置於與前述第一噴霧噴嘴點對稱之位置，而在前述基板下面供給清洗液。
依本發明一個樣態，
［4］
提供一種基板清洗裝置，係具備：
第一擦洗構件，其係擦洗作為清洗對象之基板下面；
第一單管噴嘴，其係在前述基板下面之中心附近供給清洗液；及
第二單管噴嘴，其係在與前述基板下面之中心附近不同的區域供給清洗液。
［5］
如上述［4］之基板清洗裝置，
其中宜具備以下之至少一個：
第三單管噴嘴，其係從鉛直上方觀看，相對前述基板之中心，配置於與前述第一單管噴嘴點對稱之位置，而在前述基板下面之中心附近，且在與從前述第一單管噴嘴供給清洗液之區域不同的區域供給清洗液；及
第四單管噴嘴，其係從鉛直上方觀看，相對前述基板之中心，配置於與前述第二單管噴嘴點對稱之位置，而在與前述基板下面之中心附近不同的區域供給清洗液。
［6］
如上述［1］至［5］中任何一項之基板清洗裝置，
其中宜具備：
第二擦洗構件，其係擦洗前述基板上面；
第三單管噴嘴，其係在前述基板上面之中心附近供給清洗液；及
第四單管噴嘴，其係在與前述基板上面之中心附近不同的區域供給清洗液。
依本發明一個樣態，
［7］
提供一種基板清洗裝置，係具備：
單管噴嘴之第一噴嘴，其係在作為清洗對象之基板下面的中心附近供給純水；及
噴霧噴嘴之第二噴嘴，其係在前述基板下面供給純水。
［8］
如上述［7］之基板清洗裝置，
其中宜具備以下之至少一個：
單管噴嘴之第三噴嘴，其係從鉛直上方觀看，相對前述基板之中心，配置於與前述第一噴嘴點對稱之位置，而在前述基板下面之中心附近，且在與從前述第一噴嘴供給純水之區域不同的區域供給純水；及
噴霧噴嘴之第四噴嘴，其係從鉛直上方觀看，相對前述基板之中心，配置於與前述第二噴嘴點對稱之位置，而在前述基板下面供給純水。
依本發明一個樣態，
［9］
提供一種基板清洗裝置，係具備：
單管噴嘴之第一噴嘴，其係在作為清洗對象之基板下面的中心附近供給純水；及
單管噴嘴之第二噴嘴，其係在與前述基板下面之中心附近不同的區域供給純水。
［10］
如上述［9］之基板清洗裝置，
其中宜具備以下之至少一個：
單管噴嘴之第三噴嘴，其係從鉛直上方觀看，相對前述基板之中心，配置於與前述第一噴嘴點對稱之位置，而在前述基板下面之中心附近，且在與從前述第一噴嘴供給純水之區域不同的區域供給純水；及
單管噴嘴之第四噴嘴，其係從鉛直上方觀看，相對前述基板之中心，配置於與前述第二噴嘴點對稱之位置，而在與前述基板下面之中心附近不同的區域供給純水。
［11］
如上述［7］至［10］中任何一項之基板清洗裝置，
其中具備基板旋轉機構，其係以旋轉前述基板之方式而構成，
從前述第一噴嘴供給之純水的供給方向、與從前述第二噴嘴供給之純水的著液區域中之前述基板旋轉方向的切線方向可為反方向。
［12］
如上述［7］至［10］中任何一項之基板清洗裝置，
其中具備基板旋轉機構，其係以旋轉前述基板之方式而構成，
從前述第一噴嘴供給之純水的供給方向、與從前述第二噴嘴供給之純水的著液區域中之前述基板旋轉方向的切線方向可為同方向。
［13］
如上述［12］之基板清洗裝置，
其中前述基板、與從前述第一噴嘴供給之純水的供給方向形成之角度宜為10～60度。
依本發明一個樣態，
［14］
提供一種基板處理裝置，係具備：
基板研磨裝置，其係使用研磨液來研磨基板；
上述［1］至［6］中任何一項之基板清洗裝置的第一基板清洗裝置，其係使用清洗液擦洗藉由前述基板研磨裝置研磨後之基板；及
上述［7］至［13］中任何一項之基板清洗裝置的第二基板清洗裝置，其係使用純水清洗藉由前述第一基板清洗裝置清洗後之基板。
依本發明一個樣態，
［15］
提供一種基板清洗方法，係包含清洗工序，其係擦洗作為清洗對象之基板下面，並從單管噴嘴供給清洗液至前述基板下面之中心附近，且從噴霧噴嘴供給清洗液至前述基板下面。
依本發明一個樣態，
［16］
提供一種基板清洗方法，係包含清洗工序，其係擦洗作為清洗對象之基板下面，並從第一單管噴嘴供給清洗液至前述基板下面之中心附近，且從第二單管噴嘴供給清洗液至與前述基板下面之中心附近不同的區域。
［17］
如上述［15］或［16］之基板清洗方法，
其中宜在使用研磨液研磨基板後進行前述清洗工序，而從前述基板下面除去前述研磨液。
依本發明一個樣態，
［18］
提供一種基板清洗方法，係包含清洗工序，其係從單管噴嘴供給純水至作為清洗對象之基板下面的中心附近，且從噴霧噴嘴供給純水至前述基板下面。
依本發明一個樣態，
［19］
提供一種基板清洗方法，係包含清洗工序，其係從第一單管噴嘴供給純水至作為清洗對象之基板下面的中心附近，且從第二單管噴嘴供給純水至與前述基板下面之中心附近不同的區域。
［20］
如上述［18］或［19］之基板清洗方法，
其中宜在使用清洗液清洗基板後進行前述清洗工序，而從前述基板下面除去前述清洗液。
依本發明一個樣態，
［21］
提供一種基板處理方法，係包含：
基板研磨工序，其係使用研磨液來研磨基板；
第一基板清洗工序，其係在前述基板研磨工序後，藉由使用清洗液以上述［15］至［17］中任何一項之基板清洗方法清洗研磨後的基板，而從前述基板下面除去前述研磨液；及
第二基板清洗工序，其係在前述第一基板清洗工序後，藉由請求項［18］至［20］中任一項之基板清洗方法清洗清洗後之基板，而從前述基板下面除去前述清洗液。
（發明之效果）
可清洗基板之下面。
以下，參照圖式具體說明本發明之實施形態。
圖1係顯示基板處理裝置100之概略構成的方塊圖。基板處理裝置100具備：基板研磨裝置1、及基板清洗裝置2、3。另外，處理對象之基板的種類、形狀、大小並無特別限制，例如可為直徑係300mm之圓形的半導體晶圓。
基板研磨裝置1使用研磨液來研磨基板之表面及／或斜面（Bevel）。在研磨後之基板上面（表面）及下面（背面）會附著研磨液及研磨屑等塵埃（缺陷）。因為基板研磨裝置1採用習知者即可，所以省略其說明。
基板清洗裝置2擦洗經過基板研磨裝置1研磨後之基板的上面及下面，並使用清洗液清洗而除去塵埃。清洗液亦可係藥液，亦可係純水（去離子水：DIW）。在清洗後之基板上面及下面會殘留清洗液。基板清洗裝置2之構成以第一及第二種實施形態說明。
基板清洗裝置3使用純水來清洗經過基板清洗裝置2清洗後之基板上面及下面，而將殘留之清洗液替換成純水。基板清洗裝置3之構成以第三及第四種實施形態說明。
另外，基板處理裝置100包含：將處理對象之基板從裝載埠（無圖示）搬送至基板研磨裝置1的搬送裝置；將經過基板研磨裝置1研磨後之基板搬送至基板清洗裝置2的搬送裝置；及將經過基板清洗裝置2清洗後之基板搬送至基板清洗裝置3的搬送裝置，不過無圖示。此外，基板處理裝置100亦可包含使清洗後之基板乾燥的基板乾燥裝置。
（第一種實施形態）
第一種實施形態就基板清洗裝置2詳細說明。
圖2係第一種實施形態之基板清洗裝置2的概略立體圖。基板清洗裝置2具有：基板旋轉機構11～14、擦洗構件21、22、旋轉機構31、32、導軌33、升降驅動機構34、上面用之清洗液供給噴嘴41、42、及下面用之清洗液供給噴嘴51、52。
基板旋轉機構11～14保持基板W並使其旋轉。本實施形態之基板旋轉機構11～14係將基板W保持於水平方向，並使其在水平平面內旋轉。旋轉速度例如係50～500rpm。
具體而言，基板旋轉機構11係由保持部11a及肩部（支撐部）11b構成之滾子。肩部11b之直徑比保持部11a的直徑大，並在肩部11b上設有保持部11a。基板旋轉機構12～14亦具有與基板旋轉機構11同樣之構成。基板旋轉機構11～14藉由無圖示之驅動機構（例如空氣汽缸），可在彼此接近及分離之方向移動。藉由基板旋轉機構11～14彼此接近，保持部11a～14a可大致水平地保持基板W。此外，基板旋轉機構11～14中之至少1個為藉由無圖示之旋轉機構而旋轉驅動的構成，藉此可使基板W在水平面內旋轉。
另外，藉由基板旋轉機構11～14保持時，係將鉛直方向向上之基板面稱為基板W的上面，並將該鉛直方向向下之基板面稱為基板W的下面。通常，係在基板W之上面形成有元件。
擦洗構件21接觸基板W之上面來擦洗基板W的上面。本實施形態之擦洗構件21係由海綿等形成之滾筒型，並以從基板W之邊緣通過中心至相反側的邊緣為止而在水平方向延伸之方式配置。
而後，擦洗構件21藉由旋轉機構31以擦洗構件21之長度方向作為軸進行旋轉。此外，旋轉機構31安裝於引導其上下方向移動之導軌33，且被升降驅動機構34支撐。旋轉機構31及擦洗構件21藉由升降驅動機構34沿著導軌33而在上下方向移動。
擦洗構件22配置於擦洗構件21之下方，並接觸基板W之下面來擦洗基板W的下面。本實施形態之擦洗構件22係以海綿等形成之滾筒型，並以從基板W之邊緣通過中心至相反側的邊緣以水平方向延伸之方式配置。
而後，擦洗構件22藉由旋轉機構32以擦洗構件22之長度方向作為軸而旋轉。雖省略升降驅動機構等之圖示，與擦洗構件21同樣地，旋轉機構32及擦洗構件22亦在上下方向移動。
清洗液供給噴嘴41、42配置於基板W之上方，並在基板W之上面供給清洗液。一例為清洗液供給噴嘴41係單管噴嘴，並在基板W上面之中心附近供給清洗液。清洗液供給噴嘴42亦係單管噴嘴，並在與基板W上面之中心附近不同的位置（例如在中心與邊緣之間）供給清洗液。具體例可為將清洗液供給噴嘴41、42之前端徑形成直徑1.0mm者。不過，清洗液供給噴嘴41、42之種類及數量並無限制，亦可依情況省略。
清洗液供給噴嘴51、52配置於基板W之下方，並在基板W之下面供給清洗液。本實施形態之1個特徵為清洗液供給噴嘴51採用單管噴嘴（以下稱「單管噴嘴51」）。單管噴嘴51之半徑例如係0.5～3mm。另一方面，清洗液供給噴嘴52採用噴霧噴嘴（以下稱「噴霧噴嘴52」）。其擴散角例如係50～150度。
比較兩噴嘴時，因為從單管噴嘴51連續地將大的液滴供給至基板W下面的狹窄區域，所以力道強。另一方面，因為從噴霧噴嘴52不連續地將小的液滴分散而供給至基板W下面之寬廣區域，所以力道弱。
另外，本基板清洗裝置2使用之清洗液亦可係藥液，亦可係純水。藥液例如亦可係有機溶劑，亦可係加溫者，純水亦可係超音波水，亦可含有微小氣泡。亦可來自某個噴嘴之清洗液係藥液，而來自其他噴嘴之清洗液係純水。或是，亦可來自全部噴嘴之清洗液係藥液，亦可來自全部噴嘴之清洗液係純水。
此外，宜從清洗液供給噴嘴51、52同時開始供給清洗液，並同時停止。從清洗液供給噴嘴51、52供給之清洗液的流量平衡不拘，例如兩者皆為500ml／分鐘。而後，從清洗液供給噴嘴51、52供給之清洗液的合計流量例如係500～4000ml／分鐘。
此外，清洗液供給噴嘴51、52亦可在水平方向偏差配置，亦可在鉛直方向偏差配置。
以下為了方便說明，係將保持之基板W的中心作為原點，並將擦洗構件21、22延伸之方向設為y方向（將設有旋轉機構31之側設為負），在水平面內將與y方向正交之方向設為x方向（將設有清洗液供給噴嘴51、52之側設為正），並將鉛直方向設為z方向（將向上設為正）。例如，圖2係將清洗液供給噴嘴51、52配置於x＞0且z＜0之區域。
圖3係從清洗液供給噴嘴51、52供給清洗液之區域的說明圖。該圖（a）對應於從下方在＋z方向觀看基板W之圖，（b）對應於從側邊在＋y方向觀看基板W之圖（圖式省略擦洗構件22）。
如圖示，來自單管噴嘴51之清洗液供給至包含基板W的中心附近（所謂「中心附近」，宜包含中心，不過亦可不包含中心）之狹窄的著液區域A1。來自單管噴嘴51之清洗液的著液區域A1亦可說是原點附近。
另一方面，來自噴霧噴嘴52之清洗液擴散成扇形狀或圓錐狀，並供給至涵蓋從基板W之中心附近至邊緣的寬廣著液區域A2。來自噴霧噴嘴52之清洗液的著液區域A2為x≒0且y＜0的區域。另外，將從噴霧噴嘴52朝向著液區域A2之長度方向中心的方向稱為噴霧噴嘴52之清洗液供給方向。該清洗液供給方向大致係－x方向。
圖4A係顯示在著液區域之基板W的旋轉方向與清洗液之供給方向一致時的清洗情形示意圖。該圖（a）對應於從下方在＋z方向觀看基板W之圖（b）對應於從側邊在＋y方向觀看基板W之圖。
如圖4A（a）所示，從下方觀看時基板W係順時鐘方向旋轉。來自噴霧噴嘴52之清洗液的著液區域（x≒0且y＜0的區域）中基板W之旋轉方向的切線方向係－x方向。此外，來自清洗液供給噴嘴51、52之清洗液供給方向亦係－x方向。因而，基板W在著液區域之旋轉方向的切線方向、與清洗液之供給方向一致（皆為－x方向）。
另外，如圖4A（b）所示，係顯示擦洗構件21之旋轉方向從側邊在＋y方向觀看係逆時鐘旋轉，擦洗構件22之旋轉方向係其順時鐘旋轉（換言之，在從噴霧噴嘴52供給清洗液之區域，擦洗構件21、22與基板W接觸的位置係擦洗構件21、22之旋轉方向的切線方向、與基板W之旋轉方向的切線方向為相反方向）之例，不過亦可係反旋轉。
如圖示，在基板W之上面及下面分別形成清洗液層91、92，並在與基板W之旋轉方向的切線方向相同方向（換言之即－x方向）流動。而後，清洗液層91、92中愈是存在於接近基板W部分之清洗液流速愈慢。例如，使基板W以100rpm旋轉，並以1L／min供給清洗液時，存在於與基板W之距離約為10μm以下部分的清洗液的流速特別慢而約為20mm／s（推測值），此稱為黏性低層。
此外，在基板W之上面及下面附著有研磨液及研磨屑之塵埃。該塵埃會藉由擦洗構件21、22而從基板W之上面及下面刮出。
在基板W下面被刮出之一部分塵埃93隨著清洗液層92之流動而向－x方向流動，且因為來自單管噴嘴51之清洗液的力道大，所以引導至基板W之邊緣而有效在水平方向排出。
此外，被刮出之一部分塵埃94藉由擦洗構件22之旋轉而向＋x方向流動。此時，來自噴霧噴嘴52之清洗液，其液滴不連續地碰撞，因為液滴之動量（質量）小，所以能輕易被清洗液層92之流動彈起，而不致進入到黏著低層。結果，清洗液層92之流動變大，可有效除去附著物。
因而，在著液區域中之清洗液的供給方向與基板W之旋轉方向的切線方向一致時，在基板W下面，來自單管噴嘴51及噴霧噴嘴52之清洗液供給有效作用，可有效除去塵埃94。
圖4B係顯示在著液區域之基板W的旋轉方向與清洗液之供給方向不一致時的清洗情形示意圖。該圖（a）對應於從下方在＋z方向觀看基板W之圖（b）對應於從側邊在＋y方向觀看基板W之圖。
如圖4B（a）所示，從下方觀看時基板W係逆時鐘方向旋轉。來自噴霧噴嘴52之清洗液的著液區域（x≒0且y＜0的區域）中基板W之旋轉方向的切線方向係＋x方向。相對而言，來自清洗液供給噴嘴51、52之清洗液供給方向係－x方向。因而，基板W在著液區域之旋轉方向的切線方向、與清洗液之供給方向不一致。
另外，如圖4B（b）所示，係顯示擦洗構件21之旋轉方向從側邊在＋y方向觀看係逆時鐘旋轉，擦洗構件22之旋轉方向係其順時鐘旋轉（換言之，在從噴霧噴嘴52供給清洗液之區域，擦洗構件21、22與基板W接觸的位置係擦洗構件21、22之旋轉方向的切線方向、與基板W之旋轉方向的切線方向為相同方向）之例，不過亦可係反旋轉。
由於在基板W下面，清洗液層92之流動係在＋x方向，且擦洗構件22之旋轉方向亦係順時鐘方向，因此被刮出之大部分塵埃95向＋x方向流動。
另一方面，來自噴霧噴嘴52之清洗液供給方向係－x方向，且係與清洗液層92之流動（＋x方向）相反方向。而後，因為來自噴霧噴嘴52之清洗液的力道弱，且液滴細，所以藉由清洗液層92彈起而落到下方。此時，因為清洗液與塵埃95一起落下，所以可有效將塵埃95排出到下方。
因而，在著液區域中之清洗液的供給方向與基板W之旋轉方向不一致時，亦在基板W下面，來自噴霧噴嘴52之清洗液供給特別有效作用，而可有效除去塵埃。
圖5係顯示將在基板W下面之清洗性，以第一種實施形態之基板清洗裝置2與比較例之基板清洗裝置作比較的實驗結果圖。
比較例之基板清洗裝置係將第一種實施形態之基板清洗裝置2的清洗液供給噴嘴51、52皆取代為梳狀噴嘴者。梳狀噴嘴係在與擦洗構件22平行地延伸之棒狀管中設有10～15個程度之孔者，並從各孔對基板W下面全面供給清洗液。
而後，使第一種實施形態之基板清洗裝置2與比較例之基板清洗裝置，就每單位時間之清洗液供給量、基板W之轉數、旋轉方向的條件皆為相同。
圖5之縱軸係以比較例將進行一定時間清洗後之塵埃（缺陷）數量正規化者。如圖示，使用單管噴嘴51及噴霧噴嘴52而並非梳狀噴嘴之本實施形態的基板清洗裝置2，不論清洗液係鹼性藥液時或純水時，殘留於基板W背面之塵埃數量減少到約4成。
如以上說明，第一種實施形態係在基板W下面從單管噴嘴51及噴霧噴嘴52供給清洗液來進行擦洗。藉此，可從基板W下面有效除去基板研磨時所附著之研磨液等的塵埃。
圖6A係圖2之基板清洗裝置2的變化例之基板清洗裝置2的概略立體圖，且設有追加之單管噴嘴51’及噴霧噴嘴52’（不過，亦可省略單管噴嘴51’及噴霧噴嘴52’之其中一個）。此外，圖6B係從此時的清洗液供給噴嘴51、52、51’、52’供給清洗液之區域的說明圖，且對應於從下方在＋z方向觀看基板W之圖（圖式省略擦洗構件22）。
單管噴嘴51’配置於基板W之下方，且從鉛直上方觀看時，配置於相對基板W之中心與單管噴嘴51點對稱的位置。單管噴嘴51與單管噴嘴51’宜在同一平面上。
噴霧噴嘴52’配置於基板W之下方，且從鉛直上方觀看時，配置於相對基板W之中心與噴霧噴嘴52點對稱的位置。噴霧噴嘴52與噴霧噴嘴52’宜在同一平面上。
如圖6B所示，來自單管噴嘴51之清洗液供給至基板W之中心附近的著液區域A1。來自單管噴嘴51’之清洗液供給至基板W之中心附近的著液區域A1’。著液區域A1與著液區域A1’宜係不同位置。不過，其中之一宜為包含基板W之中心附近。
來自噴霧噴嘴52之清洗液供給至涵蓋從基板W中心至邊緣的著液區域A2。著液區域A2為x≒0且y＜0的區域。來自噴霧噴嘴52’之清洗液供給至涵蓋從基板W之中心至邊緣的著液區域A2’。著液區域A2’宜為x≒0且y＞0的區域。
（第二種實施形態）
第二種實施形態係第一種實施形態所說明之基板清洗裝置2的變化例。以下，主要說明與第一種實施形態之差異處。
第二種實施形態之基板清洗裝置2’係將第一種實施形態之基板清洗裝置2中的噴霧噴嘴52替換成單管噴嘴53者。
圖7係從單管噴嘴51、53供給清洗液之區域的說明圖，且該圖（a）對應於從下方在＋z方向觀看基板W之圖，（b）對應於從側邊在＋y方向觀看基板W之圖。
如圖示，來自單管噴嘴51之清洗液供給至包含基板W中心（或是中心附近之）狹窄著液區域A1。來自單管噴嘴53之清洗液供給至擦洗構件22（圖7中省略）附近，且在基板W的中心與邊緣之間的狹窄著液區域A3。來自單管噴嘴53之清洗液的著液區域A3可說是x＝0且y＜0之區域。來自單管噴嘴53之清洗液供給方向亦可係與擦洗構件22正交之方向。
圖8係顯示將在基板W下面之清洗性，以第二種實施形態之基板清洗裝置2’與比較例之基板清洗裝置作比較的實驗結果圖。比較方法與圖7同樣，而比較例係使用梳狀噴嘴。如圖示，使用單管噴嘴51、53而並非梳狀噴嘴之本實施形態的基板清洗裝置2’，不論清洗液係藥液時或純水時，殘留於基板W背面之塵埃的數量減少約5成。
使用單管噴嘴51、53比梳狀噴嘴可有效除去塵埃的理由係依以下之理由。
因為梳狀噴嘴係從10～15個孔供給清洗液，所以每單位時間之清洗液供給量相等時，單管噴嘴51、53者之清洗液的力道強，且清洗液層之力道（水平方向之推進力）高。因而，在水平方向排出塵埃之力變大。
而且，因為梳狀噴嘴時係在寬廣區域供給清洗液，所以來自單管噴嘴51者可對基板W之中心部分集中地供給清洗液。因而，使用單管噴嘴51時可避免因為基板W在中心附近旋轉效果變小而造成清洗力降低。
本實施形態與使用噴霧噴嘴52之第一種實施形態比較時，雖然使塵埃落到下方之作用相對變小，不過清洗效果比使用梳狀噴嘴之比較例佳。
另外，與圖6A同樣地，亦可設置追加之單管噴嘴51’、53’（不過，亦可省略單管噴嘴51’、53’之其中一個）。圖9係從此時之單管噴嘴51、53、51’、53’供給清洗液之區域的說明圖，且對應於從下方在＋z方向觀看基板W之圖（圖式省略擦洗構件22）。
單管噴嘴51’配置於基板W之下方，且從鉛直上方觀看時，配置於相對基板W之中心與單管噴嘴51點對稱的位置。單管噴嘴51與單管噴嘴51’亦可在同一平面上。
單管噴嘴53’配置於基板W之下方，且從鉛直上方觀看時，配置於相對基板W之中心與單管噴嘴53點對稱的位置。單管噴嘴53與單管噴嘴53’亦可在同一平面上。
來自單管噴嘴51之清洗液供給至基板W中心附近之著液區域A1。來自單管噴嘴51’之清洗液供給至基板W中心附近之著液區域A1’。著液區域A1與著液區域A1’宜係不同區域。不過，其中一個宜包含基板W之中心。
來自單管噴嘴53之清洗液供給至在基板W的中心與邊緣之間的著液區域A3。來自單管噴嘴53之清洗液的著液區域A3為x＝0且y＜0的區域。來自單管噴嘴53’之清洗液供給至在基板W的中心與邊緣之間的著液區域A3’。來自單管噴嘴53’之清洗液的著液區域A3’為x＝0且y＞0的區域。
（第三種實施形態）
第三種實施形態係就圖1之基板清洗裝置3詳細說明。本基板清洗裝置3係將以基板清洗裝置2清洗時使用而殘留於基板W表面的清洗液替換成純水者。
圖10係第三種實施形態之基板清洗裝置3的概略立體圖。該基板清洗裝置4具有：基板旋轉機構61～64、上面用之純水供給噴嘴71、72、及下面用之純水供給噴嘴81、82。另外，與圖2所示之基板清洗裝置2比較時，可省略擦洗構件21、22及與其相關之旋轉機構31、32、導軌33、及升降驅動機構34。其他與圖2所示之基板清洗裝置2相同。
此外，本實施形態之1個特徵為將下面用之純水供給噴嘴81採用單管噴嘴（以下稱「單管噴嘴81」），並將純水供給噴嘴82採用噴霧噴嘴（以下稱「噴霧噴嘴82」）。從此等噴嘴供給之純水的著液區域與圖3相同。
圖11A係顯示在著液區域之基板W的旋轉方向與清洗液之供給方向不一致時的清洗情形示意圖，該圖（a）對應於從下方而在＋z方向觀看基板W之圖，（b）對應於從側邊而在＋y方向觀看基板W之圖。
如圖11A（a）所示，從下方觀看時基板W係逆時鐘方向旋轉。來自噴霧噴嘴82之清洗液的著液區域（x≒0且y＜0的區域）中基板W之旋轉方向的切線方向係＋x方向。相對而言，來自純水供給噴嘴81、82之純水供給方向係－x方向。因而，基板W在著液區域之旋轉方向的切線方向、與純水之供給方向不一致。
而後，在基板W之上面及下面分別殘留基板清洗裝置2使用之清洗液的層96、97。
在基板W之下面，清洗液層97係在＋x方向流動。另一方面，來自噴霧噴嘴82之純水供給方向係－x方向，且係與清洗液層97之流動（＋x方向）相反方向。來自噴霧噴嘴82之純水不連續地小液滴分散而廣範圍碰撞，液滴之動量（質量）小。因而液滴碰撞清洗液層97後在水平方向之流速慢，藉由清洗液層97彈起而落到下方。此時，因為純水與清洗液層97一起落下，所以可將清洗液層97有效排出到下方。
另外，即使噴霧噴嘴82係單管噴嘴仍可達到一定效果，不過更宜為噴霧噴嘴82。使用單管噴嘴供給純水時，液落至基板W之純水在充分擴散前即藉由重力而落下。因而，基板W中從著液區域離開的區域無法有效除去清洗液層97。相對而言，因為噴霧噴嘴82可向寬廣區域供給純水，並可擴大著液區域，所以能讓純水在充分擴散前不致藉由重力而落下，而可在寬廣區域有效地除去清洗液層97。
此外，從單管噴嘴供給純水時，因為純水之力道強，在基板W之下面純水容易沿著基板W逆流，而產生液體的淤積，從清洗液層97替換為純水困難。相對而言，因為噴霧噴嘴82係以弱的力道供給純水，所以不致沿著基板W逆流，可輕易彈起而落到下方。藉此，可將清洗液層97有效除去到下方。
另外，除了噴霧噴嘴82之外，設置單管噴嘴81是基於以下的理由。因為來自噴霧噴嘴82之清洗液液落於寬廣區域，所以供給至基板W中心之清洗液變少。因為基板W中心之旋轉速度相對小所以液體流動不佳，若清洗液少時則清洗力不足。因而，應在基板W中心供給充分之清洗液，並從單管噴嘴81朝向基板W中心供給清洗液。
圖11B係顯示在著液區域之基板W的旋轉方向與清洗液之供給方向一致時的清洗情形示意圖。該圖（a）對應於從下方並在＋z方向觀看基板W之圖，（b）對應於從側邊並在＋y方向觀看基板W之圖。
如圖11B（a）所示，基板W從下方觀看時係在順時鐘方向旋轉。來自噴霧噴嘴82之清洗液的著液區域（x≒0且y＜0的區域）中基板W之旋轉方向的切線方向係－x方向。此外，來自純水供給噴嘴81、82之純水供給方向亦係－x方向。因而，在著液區域之基板W的旋轉方向之切線方向、與清洗液的供給方向一致。此時，清洗液層97藉由基板W之旋轉而在水平方向除去，並且藉由來自純水供給噴嘴81、82之純水而將清洗液層97除去到下方。特別是當滿足以下所述之指定條件時，可更有效地將清洗液層97替換成純水。
圖12係從單管噴嘴81供給純水之最佳區域說明圖。該圖（a）對應於從下方觀看基板W之圖，（b）對應於從側邊觀看基板W之圖。
如圖12（a）所示，單管噴嘴81宜在比基板W之中心靠近（單管噴嘴81側）的0＜x＜D之區域B1納入著液區域來供給純水。此因著液區域在x＜0之區域時，旋轉速度低之基板W中心的清洗力不足。又因，著液區域過度靠近基板W邊緣（x過大之區域）而需要將單管噴嘴81朝上時，排出形成於基板W下面之清洗液層97的能力降低。
圖13係透過實驗顯示純水之著液區域與清洗力的關係圖。顯示為「噴嘴位置」之位置係單管噴嘴81的配置位置，6個小圓圈符號顯示著液區域。並以數值顯示對形成有鹼性清洗液層之基板W下面以一定條件在各著液區域供給純水後之pH。
在x＜0之區域有著液區域時，供給純水後之pH係7.4，無法徹底除去鹼性之清洗液。此外，在53mm＜x之區域有著液區域時，供給純水後之pH係7.8或8.0，無法徹底除去鹼性之清洗液。相對而言，在0＜x＜D＝53mm之區域納入著液區域時，供給純水後之pH係7.0，可徹底除去鹼性之清洗液。
從以上瞭解基板W之直徑係300mm時，D宜在50mm以下，更宜在30mm以下。一般而言，D宜係基板W之直徑的16％以下。
返回圖12，基板W與純水之供給方向形成的角度（以下稱「垂直角度」）α宜為10度～60度，更宜為20度～40度，進一步宜為30度～35度。此因垂直角度α過大（接近90度）時，向水平方向排出清洗液層97之能力降低。又因，垂直角度α過小（未達10度）時，向下方排出清洗液層97之能力降低。
圖14係透過實驗顯示垂直角度與清洗力之關係圖。並顯示垂直角度係20度、30度、40度、60度時之殘留於基板W下面的清洗液層之殘留率的隨時間變化。瞭解在1～1.25秒特別顯著，不過垂直角度宜係20度～40度，更宜為30度。
圖15係從噴霧噴嘴82供給純水之最佳區域說明圖，且係對應於從下方觀看基板W之圖。
如圖示，宜從噴霧噴嘴82供給純水至比連結單管噴嘴81與基板W中心之線而在噴霧噴嘴82側。詳細而言，從噴霧噴嘴82供給之純水的著液區域A3，與從單管噴嘴81供給之純水的著液區域A4之至少一部分重複。此外，著液區域A3到達基板W之邊緣。此因純水未到達邊緣時，將在邊緣之清洗液層97替換成純水的效率降低。
另外，基板W、與來自噴霧噴嘴82之純水供給方向的形成角（垂直角度），與單管噴嘴81同樣地宜為15度～60度，更宜為20度～40度，進一步宜為30度～35度。
圖16係從鉛直上方觀看時之純水供給噴嘴81、82的最佳配置之說明圖。連結單管噴嘴81與噴霧噴嘴82之線L、與基板W中心的距離宜為300mm以下。此外，將連結基板W中心與線L之中心Lc的線作為基準線M時，基準線M、與連結單管噴嘴81與基板W中心之線形成的角β宜為0度～75度，更宜為15度～45度。此外，基準線M、與連結噴霧噴嘴82與基板W中心之線形成的角γ宜為0度～－75度，更宜為－15度～－45度。此因混合來自單管噴嘴81之純水與來自噴霧噴嘴82之純水，而將在基板W中心附近之清洗液層97有效在水平方向排出。特別是單管噴嘴81為了有效向水平方向排出清洗液層97，上述之角度β宜達一定程度。
如以上說明，第三種實施形態係在基板W下面從單管噴嘴81及噴霧噴嘴82供給純水來進行清洗。藉此，可從基板W下面有效除去藉由基板清洗裝置2清洗基板時殘留之清洗液。
圖17係顯示將在基板W下面之清洗性，以第三種實施形態之基板清洗裝置3與比較例之基板清洗裝置作比較的實驗結果圖。縱軸係以比較例將除去殘留於基板W下面之清洗液層需要的時間正規化者。比較方法與圖7同樣，比較例使用梳狀噴嘴。如圖示，使用單管噴嘴81及噴霧噴嘴82而並非梳狀噴嘴之本實施形態的基板清洗裝置3可將除去清洗液需要之時間減少至2成以下。
另外，與圖6A同樣，基板清洗裝置3亦可具有追加之單管噴嘴81’及噴霧噴嘴82’（參照圖18。不過，亦可省略單管噴嘴81’及噴霧噴嘴82’之其中一個）。
（第四種實施形態）
第四種實施形態係第三種實施形態所說明之基板清洗裝置3的變化例。以下主要說明與第三種實施形態之差異處。
第四種實施形態之基板清洗裝置3’係將第三種實施形態之基板清洗裝置3中的噴霧噴嘴82替換成單管噴嘴者。此時之純水的著液區域與圖7相同。
將此時之清洗性的實驗結果顯示於圖19。縱軸係以比較例將除去殘留於基板W下面之清洗液層需要的時間正規化者。比較方法與圖17同樣，如圖示，即使將噴霧噴嘴改為單管噴嘴，與梳狀噴嘴比較時，仍可將除去清洗液需要之時間減少7成程度。
另外，與圖9同樣地，亦可設置追加之單管噴嘴（不過，亦可省略相當於圖9中之單管噴嘴51’、53’者的其中一個）。
以上說明之實施形態係將基板清洗裝置2與基板清洗裝置3作為個別裝置。但是，基板清洗裝置2使用之清洗液係純水時，亦可將基板清洗裝置2、3一體化。此時，以擦洗構件21、22擦洗研磨後之基板並將純水供給至基板的上面及下面，來除去研磨時產生的塵埃。接者，在使擦洗構件21移動至上方，並使擦洗構件22移動至下方的狀態下，將純水供給至基板之上面及下面，來除去殘留於基板上面及下面之純水。
依據上述記載，熟悉本技術之業者可能可想到本發明之追加的效果及各種變化例，不過本發明之樣態並非限定於上述各個實施形態者。在不脫離申請專利範圍中規定之內容及從其等效物導出之本發明的概念性思想與旨趣之範圍內可進行各種追加、變更及局部刪除。
例如，本說明書中作為1台裝置（或是構件，以下皆同）而說明者（包含圖式中作為1台裝置而描繪者）亦可藉由複數個裝置來實現。反之，本說明書中作為複數個裝置而說明者（包含在圖式中作為複數個裝置而描繪者）亦可藉由1台裝置來實現。或是，某個裝置中包含之機構及功能的一部分或全部亦可包含於其他裝置。
此外，本說明書中記載之事項的全部並非必須要件。特別是記載於本說明書而並未記載於申請專利範圍之事項可稱為任意附加事項。
另外，亦請注意本案申請人不過是瞭解記載於本說明書之「先前技術文獻」欄的文獻之文獻習知發明，而本發明並非以解決該文獻習知發明中之問題為目的者。本發明所欲解決之問題係全面考慮本說明書而認定者。例如，本說明書中，有藉由特定之構成而達成指定效果的內容之記載時，亦可解決成為該指定效果反向之問題，不過，並非將其特定之構成作為必須要件的旨趣。
1:基板研磨裝置
2,2’,3,3’,4:基板清洗裝置
11～14,61～64:基板旋轉機構
11a～14a:保持部
11b:肩部
21,22:擦洗構件
31,32:旋轉機構
33:導軌
34:升降驅動機構
41,42,71,72:清洗液供給噴嘴
51,51’,53,53’,81,81’:單管噴嘴
52,52’,82:噴霧噴嘴
91,92,96,97:清洗液層
93～95:塵埃
100:基板處理裝置
A1～A4,A1’,A2’,A3’,B1:著液區域
L:線
Lc:中心
M:基準線
W:基板
α:垂直角度
β:角度
圖1係顯示基板處理裝置100之概略構成的方塊圖。
圖2係第一種實施形態之基板清洗裝置2的概略立體圖。
圖3係從清洗液供給噴嘴51、52供給清洗液之區域的說明圖。
圖4A係顯示在著液區域之基板W的旋轉方向與清洗液之供給方向一致時的清洗情形示意圖。
圖4B係顯示在著液區域之基板W的旋轉方向與清洗液之供給方向不一致時的清洗情形示意圖。
圖5係顯示將在基板W下面之清洗性，以第一種實施形態之基板清洗裝置2與比較例之基板清洗裝置作比較的實驗結果圖。
圖6A係圖2之基板清洗裝置2的變化例之基板清洗裝置2的概略立體圖。
圖6B係從清洗液供給噴嘴51、52、51’、52’供給清洗液之區域的說明圖。
圖7係從單管噴嘴51、53供給清洗液之區域的說明圖。
圖8係顯示將在基板W下面之清洗性，以第二種實施形態之基板清洗裝置2’與比較例之基板清洗裝置作比較的實驗結果圖。
圖9係從單管噴嘴51、53、51’、53’供給清洗液之區域的說明圖。
圖10係第三種實施形態之基板清洗裝置3的概略立體圖。
圖11A係顯示在著液區域之基板W的旋轉方向與清洗液之供給方向不一致時的清洗情形示意圖。
圖11B係顯示在著液區域之基板W的旋轉方向與清洗液之供給方向一致時的清洗情形示意圖。
圖12係從單管噴嘴81供給純水之最佳區域說明圖。
圖13係透過實驗顯示純水之著液區域與清洗力的關係圖。
圖14係透過實驗顯示垂直角度與清洗力之關係圖。
圖15係從噴霧噴嘴82供給純水之最佳區域說明圖。
圖16係從鉛直上方觀看時之純水供給噴嘴81、82的最佳配置之說明圖。
圖17係顯示將在基板W下面之清洗性，以第三種實施形態之基板清洗裝置3與比較例之基板清洗裝置作比較的實驗結果圖。
圖18係圖10之基板清洗裝置3的變化例之基板清洗裝置3的概略立體圖。
圖19係顯示將在基板W下面之清洗性，以第四種實施形態之基板清洗裝置3與比較例之基板清洗裝置作比較的實驗結果圖。
2:基板清洗裝置
11~14:基板旋轉機構
11a:保持部
11b:肩部
21,22:擦洗構件
31,32:旋轉機構
33:導軌
34:升降驅動機構
41,42:清洗液供給噴嘴
51:單管噴嘴
52:噴霧噴嘴
W:基板
Claims (21)
- 一種基板清洗裝置，係具備： 第一擦洗構件，其係擦洗作為清洗對象之基板下面； 第一單管噴嘴，其係在所述基板下面之中心附近供給清洗液；及 第一噴霧噴嘴，其係在所述基板下面供給清洗液。
- 如請求項1之基板清洗裝置，其中從所述第一噴霧噴嘴供給之清洗液的著液區域涵蓋從所述基板之中心附近至所述基板之邊緣附近。
- 如請求項1或2之基板清洗裝置，其中具備以下之至少一個： 第二單管噴嘴，其係從鉛直上方觀看，相對所述基板之中心，配置於與所述第一單管噴嘴點對稱之位置，而在所述基板下面之中心附近，且在與從所述第一單管噴嘴供給清洗液之區域不同的區域供給清洗液；及 第二噴霧噴嘴，其係從鉛直上方觀看，相對所述基板之中心，配置於與所述第一噴霧噴嘴點對稱之位置，而在所述基板下面供給清洗液。
- 一種基板清洗裝置，係具備： 第一擦洗構件，其係擦洗作為清洗對象之基板下面； 第一單管噴嘴，其係在所述基板下面之中心附近供給清洗液；及 第二單管噴嘴，其係在與所述基板下面之中心附近不同的區域供給清洗液。
- 如請求項4之基板清洗裝置，其中具備以下之至少一個： 第三單管噴嘴，其係從鉛直上方觀看，相對所述基板之中心，配置於與所述第一單管噴嘴點對稱之位置，而在所述基板下面之中心附近，且在與從所述第一單管噴嘴供給清洗液之區域不同的區域供給清洗液；及 第四單管噴嘴，其係從鉛直上方觀看，相對所述基板之中心，配置於與所述第二單管噴嘴點對稱之位置，而在與所述基板下面之中心附近不同的區域供給清洗液。
- 如請求項1或4之基板清洗裝置，其中具備： 第二擦洗構件，其係擦洗所述基板上面； 第五單管噴嘴，其係在所述基板上面之中心附近供給清洗液；及 第六單管噴嘴，其係在與所述基板上面之中心附近不同的區域供給清洗液。
- 一種基板清洗裝置，係具備： 單管噴嘴之第一噴嘴，其係在作為清洗對象之基板下面的中心附近供給純水；及 噴霧噴嘴之第二噴嘴，其係在所述基板下面供給純水。
- 如請求項7之基板清洗裝置，其中具備以下之至少一個： 單管噴嘴之第三噴嘴，其係從鉛直上方觀看，相對所述基板之中心，配置於與所述第一噴嘴點對稱之位置，而在所述基板下面之中心附近，且在與從所述第一噴嘴供給純水之區域不同的區域供給純水；及 噴霧噴嘴之第四噴嘴，其係從鉛直上方觀看，相對所述基板之中心，配置於與所述第二噴嘴點對稱之位置，而在所述基板下面供給純水。
- 一種基板清洗裝置，係具備： 單管噴嘴之第一噴嘴，其係在作為清洗對象之基板下面的中心附近供給純水；及 單管噴嘴之第二噴嘴，其係在與所述基板下面之中心附近不同的區域供給純水。
- 如請求項9之基板清洗裝置，其中具備以下之至少一個： 單管噴嘴之第三噴嘴，其係從鉛直上方觀看，相對所述基板之中心，配置於與所述第一噴嘴點對稱之位置，而在所述基板下面之中心附近，且在與從所述第一噴嘴供給純水之區域不同的區域供給純水；及 單管噴嘴之第四噴嘴，其係從鉛直上方觀看，相對所述基板之中心，配置於與所述第二噴嘴點對稱之位置，而在與所述基板下面之中心附近不同的區域供給純水。
- 如請求項7或9之基板清洗裝置，其中具備基板旋轉機構，其係以旋轉所述基板之方式而構成， 從所述第一噴嘴供給之純水的供給方向、與從所述第二噴嘴供給之純水的著液區域中之所述基板旋轉方向的切線方向係反方向。
- 如請求項7或9之基板清洗裝置，其中具備基板旋轉機構，其係以旋轉所述基板之方式而構成， 從所述第一噴嘴供給之純水的供給方向、與從所述第二噴嘴供給之純水的著液區域中之所述基板旋轉方向的切線方向係同方向。
- 如請求項12之基板清洗裝置，其中所述基板、與從所述第一噴嘴供給之純水的供給方向形成之角度係10～60度。
- 一種基板處理裝置，係具備： 基板研磨裝置，其係使用研磨液來研磨基板； 請求項1或4之基板清洗裝置的第一基板清洗裝置，其係使用清洗液擦洗藉由所述基板研磨裝置研磨後之基板；及 請求項7或9之基板清洗裝置的第二基板清洗裝置，其係使用純水清洗藉由所述第一基板清洗裝置清洗後之基板。
- 一種基板清洗方法，係包含清洗工序，其係擦洗作為清洗對象之基板下面，並從單管噴嘴供給清洗液至所述基板下面之中心附近，且從噴霧噴嘴供給清洗液至所述基板下面。
- 一種基板清洗方法，係包含清洗工序，其係擦洗作為清洗對象之基板下面，並從第一單管噴嘴供給清洗液至所述基板下面之中心附近，且從第二單管噴嘴供給清洗液至與所述基板下面之中心附近不同的區域。
- 如請求項15或16之基板清洗方法，其中在使用研磨液研磨基板後進行所述清洗工序，而從所述基板下面除去所述研磨液。
- 一種基板清洗方法，係包含清洗工序，其係從單管噴嘴供給純水至作為清洗對象之基板下面的中心附近，且從噴霧噴嘴供給純水至所述基板下面。
- 一種基板清洗方法，係包含清洗工序，其係從第一單管噴嘴供給純水至作為清洗對象之基板下面的中心附近，且從第二單管噴嘴供給純水至與所述基板下面之中心附近不同的區域。
- 如請求項18或19之基板清洗方法，其中在使用清洗液清洗基板後進行所述清洗工序，而從所述基板下面除去所述清洗液。
- 一種基板處理方法，係包含： 基板研磨工序，其係使用研磨液來研磨基板； 第一基板清洗工序，其係在所述基板研磨工序後，藉由使用清洗液以請求項15或16之基板清洗方法清洗研磨後的基板，而從所述基板下面除去所述研磨液；及 第二基板清洗工序，其係在所述第一基板清洗工序後，藉由請求項18或19之基板清洗方法清洗清洗後之基板，而從所述基板下面除去所述清洗液。
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