TWI405253B - 基板洗淨裝置及基板洗淨方法，與記憶媒體 - Google Patents

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Description

基板洗淨裝置及基板洗淨方法，與記憶媒體
本發明係有關至少清洗基板之端面的基板清洗裝置及基板清洗方法，與記憶媒體。
半導體裝置之製造處理或平面顯示器(FPD)之製造處理中，進行去除附著於待處理基板，即半導體晶圓或玻璃基板的微粒或污染物質等的清洗處理。就進行此種清洗處理之裝置而言，在旋轉夾盤固持基板，並使基板旋轉的狀態下對晶圓之表面供給清洗液以清洗晶圓之表面的單片式清洗裝置為已知。
此種清洗裝置之清洗處理中，產生用作清洗液之酸或鹼的化學藥液於清洗處理過程殘留在基板周緣部，直接乾燥而成為附著物的情形，或者產生藉清洗所去除之物質再附著於基板周緣部的情形。以往，由於基板周緣部不作為產品使用，因此對此種基板周緣部之附著物並未採取特別的對策，但元件等不斷細微化，因該種基板周緣部之附著物附著於基板輸送機構之基板支持臂等所造成的不良影響呈現表面化。就防止此種不良影響的技術而言，有人提出使海綿狀刷具扺接到基板周緣部以去除周緣部之附著物的技術(例如專利文獻1、2)。
然而，基板周緣部，尤其基板端面也存在著強固附著的附著物，產生僅僅使海綿狀刷具扺接並無法去除的情形。
【專利文獻1】日本實開平5-79939號公報
【專利文獻2】日本特開2007-165794號公報
本發明之目的為：提供基板清洗裝置及基板清洗方法，能以海綿狀刷具有效地去除至少附著於基板端面的附著物。
又，也提供記憶媒體，儲存著用以實施該種方法的程式。
依一實施例，提供一種基板基裝置，清洗具有端面、表面周緣部及背面周緣的基板；其包含：基板固持機構，將基板以可旋 轉方式固持；基板旋轉機構，將該基板固持機構所固持之基板旋轉；清洗液供給機構，對該基板固持機構所固持之基板供給清洗液；與清洗機構。該清洗機構包含：刷具，由海綿狀樹脂構成，清洗時至少抵接於基板之端面；及刷具壓縮機構，將刷具壓縮；且該刷具於受刷具壓縮機構壓縮而硬化的狀態下，至少清洗基板之端面。
依一實施例，該刷具具有圓筒狀的小直徑部，及連接於該小直徑部之圓筒狀的大直徑部，且以該小直徑部之外周面清洗基板之端面，以該大直徑部與該小直徑部的連接面清洗基板之背面周緣部或表面周緣部。
依一實施例，該刷具因為受壓縮而使該大直徑部與該小直徑部的連接面變形，而以該變形部分局部清洗基板之周緣部。
依一實施例，決定該刷具的初始形狀，以使該刷具受刷具壓縮機構壓縮時對基板之端面及表面周緣部或背面周緣部可得到良好之清洗力。
依一實施例，該刷具的初始形狀具有在該小直徑部與該大直徑部間所形成之插入基板的缺口。
依一實施例，該刷具的初始形狀在該小直徑部與該大直徑部之間具有曲線部。
依一實施例，該刷具形成圓筒狀，係以其外周面清洗基板之端面。
依一實施例，決定該刷具的初始形狀，以使該刷具受刷具壓縮機構壓縮時至少對基板之端面可得到良好之清洗力。
依一實施例，該刷具的初始形狀係其外周具有插入基板的缺口。
依一實施例，該刷具壓縮機構包含：一對推壓構件，上下夾持該刷具；及致動器，使至少一個該推壓構件移動。
依一實施例，該清洗機構包含：刷具旋轉機構，使該刷具旋轉；及接近遠離機構，使該刷具對基板接近或遠離；且藉著該接近遠離機構，使得該刷具旋轉機構所旋轉之該刷具接觸到該基板 旋轉機構所旋轉之基板，而於此狀態下至少清洗基板之端面。
依一實施例，包含控制部，使該刷具壓縮機構所形成之該刷具的壓縮力變化以控制該刷具所進行之清洗。
依一實施例，該刷具具有圓筒狀的小直徑部，及與該小直徑部之間形成連接面之圓筒狀的大直徑部，該刷具因為受壓縮而使該大直徑部與該小直徑部的連接面變形，而能以該變形部分局部清洗基板之表面周緣部或背面周緣部；且該控制部以該刷具壓縮機構所造成之壓縮力的變化控制該變形部分的位置。
依一實施例，該控制部於該刷具壓縮機構所形成的基板清洗中，使得刷具的壓縮力變化，以控制該刷具所進行之清洗。
依一實施例，該控制部因應清洗對象，即基板之狀態使刷具的壓縮力變化，以控制該刷具所進行之清洗。
依一實施例，該刷具壓縮機構包含刷具形狀變化構件，該刷具形狀變化構件接觸到該刷具以使該刷具的形狀變化成既定之形狀。
依一實施例，該刷具具有圓筒狀的小直徑部，及與該小直徑部之間形成連接面之圓筒狀的大直徑部，該刷具形狀變化構件使該連接面變化成既定之形狀俾於實現所希望之清洗。
依一實施例，該刷具形狀變化構件之接觸到該刷具的連接面形成擂缽狀。
依一實施例，該刷具形狀變化構件之接觸到該刷具的連接面形成圓錐狀。
依一實施例，該刷具形狀變化構件之接觸到該刷具的連接面對該刷具之旋轉軸形成非對稱的形狀。
依另一實施例，提供一種基板清洗方法，清洗具有端面、表面周緣部及背面周緣部的基板；其包含：以刷具壓縮機構將海綿狀樹脂所構成之刷具壓縮而形成硬化狀態的步驟；對基板供給清洗液的步驟；及使該硬化之刷具至少接觸到旋轉中之基板的端面以清洗的步驟。
依另一實施例，該刷具以可壓縮方式設置，清洗時使該刷具 的壓縮力變化以控制該刷具所進行之清洗，同時進行清洗。
依另一實施例，該刷具壓縮機構包含刷具形狀變化構件；且藉由使該刷具形狀變化構件接觸到該刷具，以使該刷具的形狀變化成既定之形狀，並使形狀變化之該刷具接觸到基板之端面及表面周緣部或背面周緣部。
依又另一實施例，提供一種記憶媒體，儲存著用以在電腦實行基板清洗方法的電腦程式；該基板清洗方法係刷洗具有端面、表面周緣部及背面周緣部之基板的基板清洗方法，其包含：以刷具壓縮機構將海綿狀樹脂所構成之刷具壓縮而形成硬化狀態的行程；對基板供給清洗液的行程；及使該硬化之刷具至少接觸到旋轉中之基板的端面以清洗。
依實施例，使刷具至少抵接於基板之端面以進行刷洗時，由於使海綿狀刷具形成壓縮狀態，因此提高清洗時之刷具的硬度而能提高清洗力，可有效地清洗附著於基板之端面等的附著物。又，使用同時清洗基板端面及基板表面或背面之周緣部的小直徑部與大直徑部連接的刷具時，藉由壓縮刷具，清洗周緣部之大直徑部的小直徑部連接面上形成高硬度的突起部，藉此可局部進行清洗力極高的清洗。
依實施例，使刷具至少抵接於基板之端面以進行刷洗時，由於使用海綿狀樹脂所構成的刷具，能以刷具壓縮機構使該刷具壓縮，並使刷具的壓縮力變化以控制該刷具所進行之清洗，因此可達到刷洗的最適化，且能有效地進行至少附著於基板端面之附著物的去除。
例如，藉由在基板清洗中使刷具的壓縮力變化以控制清洗，可進行即時性之清洗力控制。具體而言，可採取如下之方法：先不對刷具賦予壓縮力，而去除容易去除的附著物，藉由逐漸提高壓縮力而提高清洗力，以去除更強固的附著物。又，也可進行清洗位置的控制。具體而言，使用具有圓筒狀的小直徑部及連接於該小直徑部之圓筒狀的大直徑部的刷具；且若能以刷具壓縮機構使該大直徑部的連接面變形，而以該變形部分局部清洗基板之周緣部，藉由使刷具的壓縮力變化，可控制清洗位置以有效地去除強固附著於基板之周緣部的附著物。
又，也可因應基板的狀態使刷具的壓縮力變化以控制刷具所進行之清洗。具體而言，因應基板之種類或附著物之附著方式等基板的狀態使刷具的壓縮力變化，控制清洗。藉此，可因應基板的狀態而適當進行刷洗。
依實施例，使刷具接觸到基板之包含端面的周緣部以清洗時，由於使用海綿狀刷具，且刷具固持機構包含接觸到刷具以使刷具的形狀變化成既定之形狀的刷具形狀變化構件，故可因應附著於待清洗基板之附著物的附著狀態等使刷具的形狀適當變化，而進行適當且有效的清洗。
(實施發明之最佳形態)
(第1實施形態)
以下，參照附加圖式，具體說明本發明之第1實施形態。圖1係顯示依本發明之第1實施形態之晶圓清洗裝置的概略結構圖，圖2係其內部之俯視圖。
該晶圓清洗裝置1包含腔室2，該腔室2中設有旋轉夾盤3，此旋轉夾盤3用以將待清洗基板，即半導體晶圓(以下僅記載晶圓)W於水平狀態下以真空吸附加以吸附固持。該旋轉夾盤3經由軸部3a能以設在腔室2之下方的馬達4進行旋轉。又，於腔室2內，杯體5以覆蓋旋轉夾盤3所固持之晶圓W的方式設置。於杯體5之底部，用以排氣並排液的排氣．排液管6以向腔室2之下方延伸的方式設置。腔室2之側壁設置用以送入送出晶圓W的送入送出口7。又，軸部3a與杯體5底部及腔室2底部之間設有流體密封構件8。
又，該晶圓清洗裝置1更包含：清洗液供給機構10，用以供給清洗液；及清洗機構20，用以刷洗晶圓W之包含端面的周緣部。
清洗液供給機構10包含：表面側清洗液噴嘴11a，設在杯體5之上方；及背面側清洗液噴嘴11b，設在旋轉夾盤3所固持之晶圓W的背面側，且該等表面側清洗液噴嘴11a及背面側清洗液噴嘴11b各連接著表面側清洗液供給配管13a及背面側清洗液供給配管13b。該等表面側清洗液供給配管13a及背面側清洗液供給配管13b之另一端連接於共通的清洗液供給源12。另外，自清洗液供給源12經由表面側清洗液供給配管13a從表面側清洗液噴嘴11a對晶圓W之表面中心附近供給清洗液，並經由背面側清洗液供給配管13b從背面側清洗液噴嘴11b對晶圓W之背面供給清洗液。又，表面側清洗液供給配管13a及背面側清洗液供給配管13b各介在著閥14a、14b。作為清洗液，可使用純水或化學藥液等。
清洗機構20包含：刷具21，由海綿狀樹脂構成，用以清洗晶圓W之包含端面的周緣部；旋轉支持構件22，將刷具21以可旋轉方式支持；一對推壓構件23a、23b，將刷具21往上下方向推壓；缸筒24，用以透過推壓構件23a、23b對刷具21賦予壓縮力；轉動臂25，用以使刷具21轉動；軸部26，內建著成為轉動臂25之轉動軸的轉動軸部；及轉動．升降部27，內建著使轉動軸部旋轉以使轉動臂25轉動的轉動機構，與使轉動臂25升降的升降機構。
圖3係更詳細顯示清洗機構的剖面圖。旋轉支持構件22形成沿鉛直方向延伸的圓筒狀，其內部有缸筒24之活塞24a沿鉛直方向貫通而延伸。該活塞24a連接著在刷具21之中央沿鉛直方向延伸的刷具支持構件21a，刷具支持構件21a之下端固定於下側推壓構件23b之中央。又，上側推壓構件23a固定於旋轉支持構件22之下端面，而刷具支持構件21a與上側推壓構件23a之間為活動式。因此，藉由使缸筒24之活塞24a退縮，下側推壓構件23b與刷具支持構件21a一同上升，上側推壓構件23a與下側推壓構件23b所夾持的刷具21壓縮。亦即，推壓構件23a、23b及缸筒24具有作為刷具壓縮機構的功能。又，亦可使推壓構件23a、23b兩者移動以壓縮刷具21。又，也可使用其他致動器以取代缸筒24。
轉動臂25形成水平延伸的角筒狀，其前端部分以可旋轉方式設有旋轉支持構件22。亦即，旋轉支持構件22由安裝在轉動臂25之一對軸承31a、31b以可旋轉方式所支持。旋轉支持構件22之中央部外嵌著帶輪32，此帶輪32掛繞著帶部33。該帶部33水平延伸於轉動臂25之內部空間。又，於轉動臂25之內部，刷具旋轉用馬達34以固定在其底板的方式設置，且刷具旋轉用馬達34之旋轉軸34a安裝著帶輪35，而上述帶部33掛繞於帶輪35。因此，藉由使馬達34驅動，經由帶部33而旋轉支持構件22旋轉，則刷具21隨之旋轉。
於轉動臂25之基端部分，鉛直延伸的轉動軸38由轉動臂25內上下設置之一對固定構件39所固定。轉動軸38通過軸部26而延伸到轉動‧升降部27。
轉動‧升降部27包含：框體41，連接於軸部26之下方；與轉動機構42及升降機構45，設在其內部。轉動機構42具有轉動用馬達43，且其旋轉軸連接於轉動軸38之下端，藉由旋轉驅動轉動用馬達43，而固定於轉動軸38的轉動臂25轉動。又，升降機構45包含：支持構件46，透過軸承47將轉動軸38以可旋轉方式支持；滾珠螺桿48，從框體41之底部沿鉛直上方延伸，且螺合著支持構件46；升降用馬達49，固定於框體41之底板，用以使滾珠螺桿48旋轉；及導引構件50，鉛直設在框體41內，用以導引支持構件46。亦即，升降機構45以滾珠螺桿機構升降轉動軸38，隨之升降轉動臂25。
圖4係放大顯示刷具21的剖面圖，4(a)顯示未壓縮狀態，4(b)顯示壓縮狀態。刷具21具有：小直徑部21b，呈圓筒狀；及大直徑部21c，呈圓筒狀，連接於小直徑部21b的下方。另外，小直徑部21b之外周面具有作為晶圓W之端面清洗部的功能，大直徑部21c之頂面，即小直徑部21b的連接面21m具有作為晶圓W之背面周緣清洗部的功能。實際清洗時，如4(b)所示，在以推壓構件23a、23b將刷具21推壓壓縮而使其硬化的狀態下，清洗晶圓W。刷具21如上述由海綿狀樹脂構成，可適當使用聚乙烯醇(PVA)。就可適用於刷具21之其他樹脂而言，可舉例如聚乙烯(PE)。又，刷具支持構件21a及推壓構件23a、23b由於需一定程度的剛性， 故可使用金屬或硬質樹脂。但是，由於金屬對晶圓W有成為污染物質之虞，因此較佳為硬質樹脂，例如聚醚醚酮(PEEK)或聚對苯二甲酸乙二酯(PET)等。
控制部30如圖5之方塊圖所示，包含控制器61、使用者介面62與記憶部63。控制器61控制基板清洗裝置1之各構成部，例如馬達4、缸筒24、刷具旋轉用馬達34、轉動用馬達43、升降用馬達49等。又，使用者介面62連接於控制器61，由操作者為管理晶圓清洗裝置1而進行指令等輸入操作的鍵盤，及將晶圓清洗裝置1之運轉狀況視覺化顯示的顯示器等所構成。又，記憶部63也連接於控制器61，其中存放著用以控制晶圓清洗裝置1之各構成部之控制對象的控制程式，及用以使晶圓清洗裝置1進行既定處理的程式，亦即處理處方。處理處方儲存於記憶部63中的記憶媒體。記憶媒體可為如硬碟之固定式，也可為CDROM(唯讀光碟)、DVD(數位影音光碟)、快閃式記憶體等之可移動式。又，也可從其他裝置，經由例如專用電線適當傳送處方。另外，控制器61因應所需，依來自使用者介面62之指示等從記憶部63叫出任意之處理處方而實行，藉此在控制器61的控制下進行既定之處理。
接著，說明以此種晶圓清洗裝置1進行晶圓W之清洗處理的處理動作。
首先，將晶圓W送入腔室2，並在旋轉夾盤3固持晶圓W。接著，以缸筒24使推壓構件23b往上方移動既定距離，以利用推壓構件23a、23b挾緊刷具21，使刷具21壓縮並硬化。此時如圖4(b)所示，小直徑部21b及大直徑部21c均壓縮並硬化，同時大直徑部21c之頂面變形而形成突起部21d。
於此狀態下，一面使馬達4驅動以使晶圓W與旋轉夾盤3一同以既定之轉速旋轉，並從表面側清洗液噴嘴11a及背面側清洗液噴嘴11b供給清洗液，一面以刷具旋轉用馬達34使刷具21與旋轉支持構件22一同旋轉。然後，以轉動用馬達43使轉動臂25朝旋轉夾盤3上之晶圓W轉動，以將刷具21的小直徑部21b之外周抵緊到晶圓W之端面，並以升降機構45進行轉動臂25的高度調節，以將刷具21的大直徑部21c之頂面抵緊到晶圓W之背面周緣部，再開始刷洗。
又，並不限於此，最初以轉動用馬達43及升降機構45進行刷具21之位置調整後，以缸筒24使推壓構件23b往上方移動既定距離，而利用推壓構件23a、23b挾緊刷具21，並壓縮刷具21，此時亦可將刷具21抵緊到晶圓W之另一面及背面周緣部後，再開始清洗。
此時，由於呈海綿狀之刷具21受壓縮而硬化，故比起通常狀態清洗力提高，也可去除強固附著於晶圓W之端面及背面周緣部的附著物。再加上，大直徑部21c之頂面變形而形成突起部21d，能以狹窄面積之突起部21d局部清洗晶圓W的背面周緣部，可顯著提高該部分之清洗力。亦即，通常刷具21呈面狀接觸到晶圓W，但由於如此形成突出部21d，故刷具21呈線狀接觸，接觸部分之刷具壓力變得非常高。
刷具21的形狀也可採預想壓縮時之變形的形狀。亦即，決定刷具21的初始形狀，以使刷具21受壓縮而變形時可得到良好之清洗力。例如圖6(a)所示，若能先在小直徑部21b與大直徑部21c間形成插入晶圓W的缺口21e，於壓縮時如圖6(b)所示，能以將清洗對象，即晶圓W之端面W1與背面周緣部W2包入方式使其變形，可將清洗對象整體徹底地清洗。而且，藉由壓縮刷具21，以提高刷具21之壓力，可提高整體的清洗力。又，如圖7(a)所示，藉由先在小直徑部21b與大直徑部21c間形成曲線部21f，同樣於壓縮時如圖7(b)所示，能以將清洗對象，即晶圓W之端面與背面周緣部包入一定程度的方式使其變形，可將清洗對象之大致整體清洗。此時，同樣進一步藉由壓縮刷具21，以提高刷具21之壓力，可提高整體的清洗力。
又，本發明不限於上述實施形態，可進行各種之修改。例如，上述實施形態中，已揭示使用以上部為小直徑部，下部為大直徑部之刷具而清洗晶圓之端面及背面周緣部的例子；但如圖8(a)所示，使用以上部為大直徑部21b’，下部為小直徑部21c’之刷具21’，藉由如圖8(b)所示地形成上下壓縮的狀態，也可清洗晶圓端面W1及表面周緣部W2。另外，此時同樣藉由形成更換圖6、圖7之小直徑部及大直徑部的構成，可得到與圖6、圖7相同之效果。又，如圖9所示，也可使用僅清洗晶圓W端面之整體呈圓筒狀的刷具21”。此時，也可決定刷具21”的初始形狀，以使刷具21”受壓縮時至少對晶圓W端面可得到良好之清洗力；例如圖10所示，亦可在其外周面設置晶圓W插入用的缺口21a”。
又，上述實施形態中，僅說明清洗晶圓之端面及背面周緣部的清洗機構，但也可包含清洗晶圓之表面的適當的清洗機構。而且，不限於上述實施形態之裝置，亦可將本發明適用於清洗晶圓之表背面的清洗裝置或清洗晶圓之背面的裝置。
而且，刷具之壓縮方法也不限於上述實施形態，可採用各種之方法。又，亦可事先使刷具為既定之壓縮狀態，再安裝到裝置。
甚且，上述實施形態中，已揭示適用半導體晶圓作為待處理基板的情形，但不限於此，也可適用於例如由液晶顯示裝置用玻璃基板所代表之平面顯示裝置用基板等其他基板。
(第2實施形態)
接著，依圖11至圖13，說明本發明之第2實施形態。又，第2實施形態中，與圖1至圖10所示之第1形態相同的部分標註相同符號，而省略詳細說明。
於本實施形態，圖5所示之控制部30的功能中，使得對刷具21之壓縮力變化以控制晶圓W之清洗的功能尤其重要。亦即，依據記憶部63所儲存之處理處方，從控制器61傳送指令到缸筒24，使推壓構件23a、23b所形成之刷具21的壓縮力變化，而控制晶圓W之清洗。具體而言，既可於清洗中即時變化刷具21的壓縮力，以控制晶圓W之清洗；又可掌握有關晶圓W狀態的資訊，並依據該資訊，因應該狀態而使刷具21的壓縮力為所希望之值，以控制晶圓W之清洗。
再來，說明此種晶圓清洗裝置1所為之晶圓W的清洗方法。首先，說明第1方法。
將晶圓W送入腔室2，在旋轉夾盤3固持晶圓W。此時，刷具21以接受用以防止於待機位置乾燥之清洗液供給後的狀態待機。接著，以缸筒24所引起且透過推壓構件23a、23b形成之刷具21的壓縮狀態，作為依據處理處方之既定初始狀態。
如此使刷具21為初始狀態後，一面使馬達4驅動以使晶圓W與旋轉夾盤3一同以既定之轉速旋轉，並從表面側清洗液噴嘴11a及背面側清洗液噴嘴11b供給清洗液，一面以刷具旋轉用馬達34使刷具21與旋轉支持構件22一同旋轉。然後，使轉動臂25朝旋轉夾盤3上之晶圓W轉動，以將刷具21的小直徑部21b之外周抵緊到晶圓W之端面，並以升降機構45進行轉動臂25的高度調節，以將刷具21的大直徑部21c之頂面抵緊到晶圓W之背面周緣部，再開始刷洗。
正進行此種清洗處理時，依據處理處方，使缸筒24所引起之刷具21的壓縮力變化。當刷具21於接受清洗液供給而膨潤之狀態下受賦予壓縮力時，隨著壓縮力增加而刷具21的硬度提高，清洗力提高。相反地，由於刷具21的硬度提高時彈力降低，故刷具21將晶圓W之端面及背面周緣部整體清洗的效果降低。亦即，整體清洗的效果以不對刷具21賦予壓縮力之情形較高。依據此種特性，例如，於初始狀態不對刷具21賦予壓縮力，或者施加可得到與不賦予壓縮力時相同程度之清洗效果的壓縮力，於刷具21因清洗液膨潤之狀態下，將晶圓W之端面及背面周緣部整體清洗以去除附著力弱的附著物；接著，連續性或階段性提高刷具21的壓縮力以增加刷具21的硬度，將刷具21所形成之清洗力控制成歷時性增加。藉此，也去除附著力強的附著物，可有效地清洗晶圓W之端面及背面周緣部。又，如此提高刷具21的壓縮力以進行清洗後，降低壓縮力，且不賦予壓縮力，或者施加可得到與不賦予壓縮力時相同程度之清洗效果的壓縮力，藉由以膨潤狀態之刷具21進行清洗，由於將因再附著等所殘留的附著物整體去除，故清洗效果更提高。
又，當壓縮刷具21時，刷具21之硬度提高，並且如圖4(b) 所示，大直徑部21c之頂面變形而形成突起部21d。由於突起部21d以狹窄面積接觸到晶圓W的背面周緣部，因此可顯著提高局部性清洗力。亦即，通常刷具21呈面狀接觸到晶圓W，但由於如此形成突出部21d，故刷具21呈線狀接觸，接觸部分之刷具壓力變得非常高。此時，藉由使刷具21的壓縮力變化，如圖6所示，可使突起部21d所碰到晶圓W的部位變化。
以下，更詳細進行說明。圖11(a)係賦予較小之壓縮力後的狀態，刷具21並不太壓縮，突起部21d較小且在靠近晶圓W之端面的位置形成。隨著增加壓縮力，如圖11(b)、11(c)地刷具21的壓縮程度變大，因此突起部21d變大，且往晶圓W之中心側移動。隨著如此增加刷具21的壓縮力，可使突起部21d的位置移動。亦即，藉由在清洗處理中使刷具21的壓縮力變化，能控制晶圓W之背面周緣部的突起部21d所形成清洗部位，藉此可進行有效的清洗。
接著，說明第2方法。
在此，因應欲清洗之晶圓W的狀態使刷具21的壓縮力變化而進行清洗。依清洗前之晶圓W的處理或晶圓W的種類等，清洗對象之晶圓W的狀態(應去除之附著物的附著狀態等)不同。
因此，第2方法中，首先將清洗對象之晶圓W的狀態事先設在控制部30的控制器61，或者以適當方法掌握該狀態以傳送其資訊到控制器61。再來，向缸筒24發出指令使刷具21以既定之壓縮力壓縮俾於得到適合該晶圓W之狀態的清洗狀態。不須壓縮刷具21時，則不壓縮而供清洗。
如此使刷具21形成既定之狀態後，一面使馬達4驅動以使晶圓W與旋轉夾盤3一同以既定之轉速旋轉，並從清洗液噴嘴11供給清洗液，一面以刷具旋轉用馬達34使刷具21與旋轉支持構件22一同旋轉。然後，使轉動臂25朝旋轉夾盤3上之晶圓W轉動，以將刷具21的小直徑部21b之外周抵緊到晶圓W之端面，並以升降機構45進行轉動臂25的高度調節，以將刷具21的大直徑部21c之頂面抵緊到晶圓W之背面周緣部，再開始刷洗。
如上述，由於因應晶圓W之狀態使刷具21的壓縮力變化，控制清洗力，因此能適當清洗晶圓W，可實現有效的清洗處理。
又，本發明不限於上述實施形態，可進行各種之修改。例如，上述實施形態中，已揭示使用以上部為小直徑部，下部為大直徑部之刷具而清洗晶圓之端面及背面周緣部的例子；但如圖12所示，使用以上部為大直徑部21b’，下部為小直徑部21c’之刷具21’，也可清洗晶圓端面及表面周緣部。又，如圖13所示，也可使用僅清洗晶圓W端面之整體呈圓筒狀的刷具21”。
(第3實施形態)
接著，依圖14至圖20，說明本發明之第3實施形態。又，第3實施形態中，與圖1至圖10所示之第1實施形態相同的部分標註相同符號，而省略詳細說明。
如圖14所示，清洗機構20包含：刷具21，由海綿狀樹脂構成，用以清洗晶圓W之包含端面的周緣部；旋轉支持構件22，將刷具21以可旋轉方式支持；刷具固持機構(刷具壓縮機構)23，用以固持刷具21；缸筒24，賦予用以固持刷具21的固持力或壓縮刷具21的壓縮力；轉動臂25，用以使刷具21轉動；軸部26，內建著成為轉動臂25之轉動軸的轉動軸部；及轉動‧升降部27，內建著使轉動軸部旋轉以使轉動臂25轉動的轉動機構，與使轉動臂25升降的升降機構。刷具固持機構(刷具壓縮機構)23包含：按壓構件(推壓構件)23a，將刷具21從上方按壓；及刷具形狀變化構件(推壓構件)23b，接觸到刷具21之底面以使刷具21之形狀變化成既定形狀。
圖15係更詳細顯示清洗機構的剖面圖。旋轉支持構件22形成沿鉛直方向延伸的圓筒狀，其內部有缸筒24之活塞24a沿鉛直方向貫通而延伸。該活塞24a連接著在刷具21之中央沿鉛直方向延伸的刷具支持軸(刷具支持構件)21a，刷具支持軸21a之下端固定於刷具形狀變化構件23b之中央。又，按壓構件23a固定於旋轉支持構件22之下端面，而刷具支持軸21a與按壓構件23a之間 為活動式。因此，藉由使缸筒24之活塞24a退縮，刷具形狀變化構件23b與刷具支持軸21a一同上升，刷具21以受按壓構件23a與刷具形狀變化構件23b夾持的狀態被固持。又，藉由從該狀態進一步使缸筒24之活塞24a退縮，以壓縮刷具21。亦即，缸筒24具有作為刷具壓縮機構的功能。又，也可使按壓構件23a及刷具形狀變化構件23b兩者移動以固持或壓縮刷具21。又，也可使用其他致動器以取代缸筒24。
圖16(a)、16(b)係放大顯示刷具21的剖面圖。刷具21具有：小直徑部21b，呈圓筒狀；及大直徑部21c，呈圓筒狀，連接於小直徑部21b的下方。另外，小直徑部21b之外周面具有作為晶圓W之端面清洗部的功能，大直徑部21c之頂面，即小直徑部21b的連接面21m具有作為晶圓W之背面周緣清洗部的功能。
如上述，刷具21中，其底面接觸到刷具形狀變化構件23b，並利用刷具形狀變化構件23b變化其形狀以使刷具21可進行所希望之清洗。亦即，刷具形狀變化構件23b如圖16(b)所示地具有擂缽狀，在以該形狀之刷具形狀變化構件23b支持刷具21的狀態下，形成以按壓構件23a按壓而固持刷具21的狀態時，刷具21的形狀變化，海綿狀之刷具21的外周部比起內周部更受壓縮，由於外周部變得比內周部硬，故圖中A所示部分之清洗力變高。因此，欲使部分A之清洗力變高時，藉由使用此種擂缽狀之刷具形狀變化構件23b，可進行有效的清洗。又，如圖16(b)所示，當以缸筒24使活塞24a移動以對刷具21賦予固持力以上的壓縮力時，刷具21整體硬化，清洗力更提高。
又，如圖17所示，當使刷具形狀變化構件23b形成圓錐狀時，在使該形狀之刷具形狀變化構件23b接觸到刷具21之底面的狀態下，藉由形成以按壓構件23a按壓而固持刷具21的狀態，刷具21的形狀變化，海綿狀之刷具21的內周部比起外周部更受壓縮，由於內周部變得比外周部硬，故圖中B所示部分之清洗力變高。因此，欲使部分B之清洗力變高時，藉由使用此種圓錐狀之刷具形狀變化構件23b，可對晶圓W進行有效的清洗。
又，如圖18、圖19所示，若使用對旋轉軸呈非對稱形狀的刷具形狀變化構件23b，藉由使刷具21旋轉而清洗性能不同之刷具部位連續接觸到晶圓W，可對晶圓W進行有效率的清洗。具體而言，圖18中，具有一側平坦，另一側向外側變低的形狀，部分C之壓縮程度變低，該部分交替地接觸到晶圓W。圖19中，具有傾斜斷裂的形狀，由於從部分D向部分E壓縮程度直線變化，故晶圓W之清洗程度線性變化。
又，圖16~19中，於實際情況，以使刷具21之形狀變化時刷具形狀變化構件23b與刷具支持軸21a不相干涉的方式，設定該等配置。
刷具21如上述由海綿狀樹脂構成，可適當使用聚乙烯醇(PVA)。就可適用於刷具21之其他樹脂而言，可舉例如聚乙烯(PE)。又，刷具支持軸21a、按壓構件23a及刷具形狀變化構件23b由於需一定程度的剛性，故可使用金屬或硬質樹脂。但是，由於金屬對晶圓W有成為污染物質之虞，因此較佳為硬質樹脂，例如聚醚醚酮(PEEK)或聚對苯二甲酸乙二酯(PET)等。
再來，說明以此種晶圓清洗裝置1進行晶圓W之清洗處理的處理動作。
首先，因應待清洗基板之附著物的附著狀態等，選擇刷具形狀變化構件23b的形狀以使刷具21可進行所希望之清洗，並以在刷具形狀變化構件23b與按壓構件23a間夾持刷具21的狀態，固持刷具21。例如，使用上述圖16~19中任一種形狀的刷具形狀變化構件23b。
於此狀態下，一面使馬達4驅動以使晶圓W與旋轉夾盤3一同以既定之轉速旋轉，並從清洗液噴嘴11供給清洗液，一面以刷具旋轉用馬達34使刷具21與旋轉支持構件22一同旋轉。然後，使轉動臂25朝旋轉夾盤3上之晶圓W轉動，以將刷具21的小直徑部21b之外周抵緊到晶圓W之端面，並以升降機構45進行轉動臂25的高度調節，以將刷具21的大直徑部21c之頂面抵緊到晶圓W之背面周緣部，再開始刷洗。
例如，在晶圓W之背面周緣部的進入中心側部分有較多附著物附著時，以如圖16所示之刷具形狀變化構件23b，壓縮刷具21之外周部以使刷具21的形狀變化，並藉由使刷具21的部分A硬化以強化該部分之清洗力，可進行有效的清洗。
又，在晶圓W之端面附近有較多附著物附著時，以如圖17所示之刷具形狀變化構件23b，壓縮刷具21之中央部以使刷具21的形狀變化，並藉由使刷具21的部分B硬化以強化該部分之清洗力，可進行有效的清洗。
而且，若使用如圖18、19所示之對旋轉軸呈非對稱形狀的刷具形狀變化構件23b，刷具21以非對稱壓縮之狀態形狀變化，藉由使刷具21旋轉而清洗性能不同之刷具部位連續接觸到晶圓W，以有效率地清洗晶圓W。
於上述任一種情形，均以缸筒24使刷具形狀變化構件23b更往上方移動，而對刷具21賦予壓縮力，藉此刷具21整體的硬度提高，且比起通常狀態清洗力提高，也可去除強固附著於晶圓W之端面及背面周緣部的附著物。
又，本發明不限於上述實施形態，可進行各種之修改。例如，上述實施形態中，已揭示使用以上部為小直徑部，下部為大直徑部之刷具而清洗晶圓之端面及背面周緣部的例子；但如圖20所示，使用以上部為大直徑部21b’，下部為小直徑部21c’之刷具21’，使刷具21’之頂面接觸到刷具形狀變化構件23b’，並以按壓構件23a’按壓底面，藉此也可清洗晶圓端面及表面周緣部。
又，就刷具形狀變化構件而言，不限於上述實施形態所揭示的形狀，可進一步形成各種之形狀俾於得到所希望之清洗。
而且，上述實施形態中，僅說明清洗晶圓之端面及背面周緣部的清洗機構，但也可包含清洗晶圓之表面的適當的清洗機構。甚且，不限於上述實施形態之裝置，亦可將本發明適用於清洗晶圓之表背面的清洗裝置或清洗晶圓之背面的裝置。
而且，刷具固持機構也不限於上述實施形態，例如，亦可事先準備受刷具形狀變化構件及按壓構件所夾持之狀態的刷具，並 將其安裝到裝置。
1‧‧‧晶圓清洗裝置(基板清洗裝置)
2‧‧‧腔室
3‧‧‧旋轉夾盤
3a‧‧‧軸部
4‧‧‧馬達
5‧‧‧杯體
6‧‧‧排氣‧排液管
7‧‧‧送入送出口
8‧‧‧流體密封構件
10‧‧‧清洗液供給機構
11a‧‧‧表面側清洗液噴嘴
11b‧‧‧背面側清洗液噴嘴
12‧‧‧清洗液供給源
13a‧‧‧表面側清洗液供給配管
13b‧‧‧背面側清洗液供給配管
14a、14b．．．閥
20．．．清洗機構
21、21’、21”．．．刷具
21a．．．刷具支持構件(刷具支持軸)
21a”．．．缺口
21b、21c’．．．小直徑部
21c、21b’．．．大直徑部
21d．．．突起部
21e．．．缺口
21f．．．曲線部
21m．．．大直徑部與小直徑部的連接面
22．．．旋轉支持構件
23．．．刷具固持機構(刷具壓縮機構)
23a．．．上側推壓構件(按壓構件)
23a’．．．按壓構件
23b．．．下側推壓構件(刷具形狀變化構件)
23b’．．．刷具形狀變化構件
24．．．缸筒(刷具壓縮機構)
24a．．．活塞
25．．．轉動臂
26．．．軸部
27．．．轉動．升降部
30．．．控制部
31a、31b．．．軸承
32．．．帶輪
33．．．帶部
34．．．刷具旋轉用馬達
34a．．．旋轉軸
35．．．帶輪
38．．．轉動軸
39．．．固定構件
41．．．框體
42．．．轉動機構
43．．．轉動用馬達
45．．．升降機構
46．．．支持構件
47．．．軸承
48．．．滾珠螺桿
49．．．升降用馬達
50．．．導引構件
61．．．控制器
62．．．使用者介面
63．．．記憶部
A．．．以擂缽狀刷具形狀變化構件支持刷具的狀態下，形成以按壓構件按壓而固持刷具的狀態時，刷具的外周部比起內周部更受壓縮後變得較硬，而清洗力變高的部分
B．．．以圓錐狀刷具形狀變化構件支持刷具的狀態下，形成以按壓構件按壓而固持刷具的狀態時，刷具的內周部比起外周部更受壓縮後變得較硬，而清洗力變高的部分
C．．．使用一側平坦，另一側向外側變低之對旋轉軸呈非對稱形狀的刷具形狀變化構件時，壓縮程度變低的部分
D、E．．．使用傾斜斷裂之對旋轉軸呈非對稱形狀的刷具形狀變化構件時，壓縮程度直線變化部分的兩端
M．．．馬達
W．．．半導體晶圓(基板)
W1．．．晶圓端面
W2．．．晶圓背面周緣部(晶圓表面周緣部)
圖1係顯示依本發明之第1實施形態之基板清洗裝置的概略結構圖。
圖2係顯示依本發明之第1實施形態之基板清洗裝置的內部俯視圖。
圖3係更詳細顯示依本發明之第1實施形態之基板清洗裝置所設有的清洗機構的剖面圖。
圖4(a)、4(b)係就依本發明之第1實施形態之基板清洗裝置所設有的清洗機構的刷具，放大顯示其未壓縮狀態及壓縮狀態的剖面圖。
圖5係顯示依本發明之第1實施形態之基板清洗裝置所設有的控制部之構成的方塊圖。
圖6(a)、6(b)係放大顯示圖4(a)、4(b)之刷具的變形例之未壓縮狀態及壓縮狀態的剖面圖。
圖7(a)、7(b)係放大顯示圖4(a)、4(b)之刷具的另一變形例之未壓縮狀態及壓縮狀態的剖面圖。
圖8(a)、8(b)係放大顯示刷具的另一構成例之未壓縮狀態及壓縮狀態的剖面圖。
圖9係放大顯示刷具的又另一構成例的剖面圖。
圖10係放大顯示圖9之刷具的變形例的剖面圖。
圖11(a)、11(b)、11(c)係就依本發明之第2實施形態之基板清洗裝置所設有的清洗機構的刷具，顯示使得對其之壓縮力變化時之變形狀態的示意圖。
圖12係放大顯示刷具的另一構成例的剖面圖。
圖13係放大顯示刷具的又另一構成例的剖面圖。
圖14係顯示依本發明之第3實施形態之基板清洗裝置的概略結構圖。
圖15係更詳細顯示依本發明之第3實施形態之基板清洗裝置 所設有的清洗機構的剖面圖。
圖16(a)、16(b)係放大顯示依本發明之第3實施形態之基板清洗裝置所設有的清洗機構的刷具及刷具形狀變化構件之第3例的剖面圖，與顯示將刷具壓縮後之狀態的剖面圖。
圖17係放大顯示依本發明之第3實施形態之基板清洗裝置所設有的清洗機構的刷具及刷具形狀變化構件之另一例的剖面圖。
圖18係放大顯示依本發明之第3實施形態之基板清洗裝置所設有的清洗機構的刷具及刷具形狀變化構件之又另一例的剖面圖。
圖19係放大顯示依本發明之第3實施形態之基板清洗裝置所設有的清洗機構的刷具及刷具形狀變化構件之其他例的剖面圖。
圖20係放大顯示刷具的其他構成例的剖面圖。
1．．．基板清洗裝置
2．．．腔室
3．．．旋轉夾盤
3a、26．．．軸部
4．．．馬達
5．．．杯體
6．．．排氣．排液管
7．．．送入送出口
8．．．流體密封構件
10．．．清洗液供給機構
11a．．．表面側清洗液噴嘴
11b．．．背面側清洗液噴嘴
12．．．清洗液供給源
13a．．．表面側清洗液供給配管
13b．．．背面側清洗液供給配管
14a、14b．．．閥
20．．．清洗機構
21．．．刷具
22．．．旋轉支持構件
23．．．刷具壓縮機構
23a．．．按壓構件
23b．．．刷具形狀變化構件
24．．．缸筒(刷具壓縮機構)
25．．．轉動臂
27．．．轉動．升降部
30．．．控制部
W．．．基板

Claims (24)

  1. 一種基板清洗裝置，用以清洗具有端面、表面周緣部及背面周緣的基板；包含：基板固持機構，將基板以可旋轉方式固持；基板旋轉機構，將該基板固持機構所固持之基板旋轉；清洗液供給機構，對該基板固持機構所固持之基板供給清洗液；與清洗機構，包含：刷具，由海綿狀樹脂構成，清洗時至少抵接於基板之端面；及刷具壓縮機構，將刷具壓縮；且於該刷具受到刷具壓縮機構壓縮而硬化的狀態下，至少清洗基板之端面。
  2. 如申請專利範圍第1項之基板清洗裝置，其中，該刷具具有圓筒狀的小直徑部，及連接於該小直徑部之圓筒狀的大直徑部，且以該小直徑部之外周面清洗基板之端面，以該大直徑部與該小直徑部的連接面清洗基板之背面周緣部或表面周緣部。
  3. 如申請專利範圍第2項之基板清洗裝置，其中，該刷具因為受到壓縮，使該大直徑部與該小直徑部的連接面變形，而以該變形部分局部清洗基板之周緣部。
  4. 如申請專利範圍第2項之基板清洗裝置，其中，決定該刷具的初始形狀，以使該刷具在受到刷具壓縮機構壓縮時對基板之端面及表面周緣部或背面周緣部可得到良好之清洗力。
  5. 如申請專利範圍第4項之基板清洗裝置，其中，該刷具的初始形狀具有在該小直徑部與該大直徑部間所形成之可供基板插入的缺口。
  6. 如申請專利範圍第4項之基板清洗裝置，其中，該刷具的初始形狀係在該小直徑部與該大直徑部之間具有曲線部。
  7. 如申請專利範圍第1項之基板清洗裝置，其中，該刷具形成圓筒狀，以其外周面清洗基板之端面。
  8. 如申請專利範圍第7項之基板清洗裝置，其中，決定該刷具的初 始形狀，以使該刷具在受到刷具壓縮機構壓縮時至少對基板之端面可得到良好之清洗力。
  9. 如申請專利範圍第8項之基板清洗裝置，其中，該刷具的初始形狀係其外周具有可供基板插入的缺口。
  10. 如申請專利範圍第1項之基板清洗裝置，其中，該刷具壓縮機構包含：一對推壓構件，由上下夾持該刷具；及致動器，使使該推壓構件中的至少一個移動。
  11. 如申請專利範圍第1項之基板清洗裝置，其中，該清洗機構包含：刷具旋轉機構，使該刷具旋轉；及接近遠離機構，使該刷具對基板接近或遠離；且藉著該接近遠離機構，使得該刷具旋轉機構所旋轉之該刷具接觸到該基板旋轉機構所旋轉之基板，而於此狀態下至少清洗基板之端面。
  12. 如申請專利範圍第1項之基板清洗裝置，其中，包含控制部，使該刷具壓縮機構所形成之該刷具的壓縮力變化以控制該刷具所進行之清洗。
  13. 如申請專利範圍第12項之基板清洗裝置，其中，該刷具具有圓筒狀的小直徑部，及與該小直徑部之間形成連接面之圓筒狀的大直徑部，該刷具因為受壓縮而使該大直徑部與該小直徑部的連接面變形，而能以該變形部分局部清洗基板之表面周緣部或背面周緣部；且該控制部以該刷具壓縮機構所造成之壓縮力的變化控制該變形部分的位置。
  14. 如申請專利範圍第12項之基板清洗裝置，其中，該控制部於該刷具壓縮機構所形成的基板清洗中，使得刷具的壓縮力變化，以控制該刷具所進行之清洗。
  15. 如申請專利範圍第12項之基板清洗裝置，其中，該控制部因應清洗對象亦即基板之狀態，使刷具的壓縮力變化，以控制該刷具所進行之清洗。
  16. 如申請專利範圍第1項之基板清洗裝置，其中，該刷具壓縮機構包含刷具形狀變化構件，該刷具形狀變化構件接觸到該刷具以使該刷具的形狀變化成既定之形狀。
  17. 如申請專利範圍第16項之基板清洗裝置，其中，該刷具具有圓筒狀的小直徑部，及與該小直徑部之間形成連接面之圓筒狀的大直徑部，該刷具形狀變化構件使該連接面變化成既定之形狀以實現所希望之清洗。
  18. 如申請專利範圍第16項之基板清洗裝置，其中，該刷具形狀變化構件之接觸到該刷具的連接面係成擂缽狀。
  19. 如申請專利範圍第16項之基板清洗裝置，其中，該刷具形狀變化構件之接觸到該刷具的連接面形成圓錐狀。
  20. 如申請專利範圍第16項之基板清洗裝置，其中，該刷具形狀變化構件之接觸到該刷具的連接面，係對該刷具之旋轉軸形成非對稱的形狀。
  21. 一種基板清洗方法，用以清洗具有端面、表面周緣部及背面周緣部的基板；其特徵係包含：以刷具壓縮機構將海綿狀樹脂所構成之刷具壓縮而形成硬化狀態的步驟；對基板供給清洗液的步驟；及使該硬化之刷具至少接觸到旋轉中之基板的端面以清洗的步驟。
  22. 如申請專利範圍第21項之基板清洗方法，其中，該刷具係設置成可壓縮，清洗時使該刷具的壓縮力變化以控制該刷具所為之清洗，而進行清洗。
  23. 如申請專利範圍第21項之基板清洗方法，其中，該刷具壓縮機構包含刷具形狀變化構件；且藉由使該刷具形狀變化構件接觸到該刷具，令該刷具的形狀變化成既定之形狀，並使形狀變化之該刷具接觸到基板之端面及表面周緣部或背面周緣部以清洗基板。
  24. 一種記憶媒體，儲存著用以在電腦實行基板清洗方法的電腦程式的記憶媒體；其特徵在於： 該基板清洗方法係用以刷洗具有端面、表面周緣部及背面周緣部之基板，包含：以刷具壓縮機構將海綿狀樹脂所構成之刷具壓縮而形成硬化狀態的步驟；對基板供給清洗液的步驟；及使該硬化之刷具至少接觸到旋轉中之基板的端面以進行清洗的步驟。
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