TWI607502B - 基板洗淨裝置及基板洗淨方法 - Google Patents

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Description

基板洗淨裝置及基板洗淨方法
本發明是關於一種洗淨半導體晶圓等基板的基板洗淨裝置及基板洗淨方法，特別是關於一種洗淨頭在基板半徑方向移動並洗淨基板表面的基板洗淨裝置及基板洗淨方法。
近年來，隨著半導體裝置的微細化，進行具有微細結構的基板(形成物性不同的各種材料膜的基板)的加工。例如，在將金屬埋入形成於基板的配線溝的金屬鑲嵌配線形成工序中，形成金屬鑲嵌配線後，由基板研磨裝置(CMP裝置)研磨除去多餘的金屬，在基板表面形成物性不同的各種材料膜(金屬磨、屏蔽膜、絕緣膜等)。在這種基板表面，存在有在CMP研磨使用的漿體殘渣或金屬研磨屑(Cu研磨屑等)。因此，在基板表面複雜且洗淨困難的情況等，無法充分進行基板表面洗淨的情況下，因殘渣物等的影響導致洩漏或密接性不良，有成為信賴性低落的原因之虞。因此，在進行半導體基板的研磨的CMP裝置，在研磨後進行洗淨。在洗淨工序為例如進行筆洗滌洗淨或二流體噴射洗淨(例如參照專利文獻1、2)。
【先前技術文獻】
【專利文獻】
【專利文獻1】特開2013-172019號公報
【專利文獻2】特開平11-40530號公報
以往的基板洗淨裝置中，在筆洗滌洗淨基板表面的情況下，伴隨使基板旋轉，並由旋轉的海綿所組成的洗淨頭在基板表面上於基板的半徑方向移動，來進行基板洗淨。第十二圖表示位於基板的各複數個半徑位置的洗 淨頭的平面圖及正面圖。在第十二圖表示位於基板S的中心附近的洗淨頭H1、基板中心與邊緣之間的洗淨頭H2以及位於基板S的邊緣附近的洗淨頭H3。
當基板S在邊緣被支持，如第十二圖的正面圖所示，基板S的中央部因自體重量下沈，做為基板整體會成為往下凸出的彎曲狀。如此，在基板S的中心附近與邊緣附近，基板S的表面高度不同，即基板S的中心附近的表面，比基板S的邊緣附近的表面高度更低。當洗淨頭位於中心附近時也與位於邊緣附近時保持海綿在同樣高度的話，即使洗淨頭的海綿在基板S的中心附近以適當的接觸壓接觸基板S的表面，當洗淨頭越接近基板S的邊緣接觸壓會越大。如此接觸壓的不均，在基板越大型化會越顯著。
第十三(a)~(c)圖分別是第十二圖的A-A'剖面圖、B-B'剖面圖及C-C'剖面圖。第十三圖中，基板S向圖的左方向移動。如第十二及十三圖所示，洗淨頭的海綿因基板之間的摩擦力，被基板拖曳而變形。洗淨頭在半徑方向移動的情況下，基板的旋轉速度固定，接觸洗淨頭的基板S的表面的相對於洗淨頭的移動速度是越向基板S的半徑方向的外側行進會變得越快。因此，如第十三(a)~(b)圖所示，因被基板拖曳導致洗淨頭的變形是洗淨頭越位於基板半徑方向的外側則變得越大。如此變形隨著基板半徑越大則越顯著。
當洗淨頭變形，本來在圓形的接觸面應滑接於基板表面的洗淨頭，如第十二圖的平面圖所示被壓扁，導致洗淨性能降低。再者，當洗淨頭在垂直於基板的軸周圍進行自轉，因旋轉的基板產生的摩擦力與洗淨頭自轉的力矩複雜地施加於海綿，海棉被局部地施加大應力，結果海綿會有從其支架脫落的狀況。
本發明有鑑於上述課題，其目的在於提供一種創新基板洗淨裝置及基板洗淨方法，洗淨頭在基板的半徑方向移動並洗淨基板表面。
本發明的一態樣的基板洗淨裝置，係洗淨基板的基板洗淨裝置，具備：基板旋轉支持部，支持並使前述基板旋轉；洗滌洗淨部件，具有：洗淨面， 用來接觸由前述基板旋轉支持部旋轉的前述基板的被洗淨面並洗淨前述被洗淨面；移動機構，使前述洗淨面在接觸前述被洗淨面的狀態下，在前述基板的半徑方向移動前述洗滌洗淨部件；以及控制部，控制前述洗淨面對於前述被洗淨面的接觸壓，其中前述控制部具有使前述接觸壓在前述洗滌洗淨部件位於前述基板的邊緣附近時，比在前述洗滌洗淨部件位於前述基板的中心附近時更小的結構。
藉由此結構，控制部控制洗滌洗淨部件的洗淨面的接觸壓，所以即使是在因基板在邊緣被支持，邊緣附近的表面高度比中心附近的表面高度更高的情況下，可防止因其高低差導致不想要的接觸壓。又，在被洗淨面的移動速度快的邊緣附近，接觸壓會比中心附近更小，所以接觸基板的被洗淨面的洗滌洗淨部件的洗淨面因基板旋轉移動的被洗淨面被拖曳，可減輕在洗滌洗淨部件的應力，減少洗滌洗淨部件的變形或脫落的可能性。
在上述基板洗淨裝置中，前述控制部也可以進一步控制由前述移動機構產生前述洗滌洗淨部件的移動，也可以使前述洗滌洗淨部件的移動速度在前述洗滌洗淨部件在前述基板的邊緣附近時，比在前述洗滌洗淨部件位於前述基板的中心附近時更慢。
藉由此結構，基板的被洗淨面的移動速度快，在每單位面積與洗滌洗淨部件的洗淨面接觸時間短的邊緣附近，可使洗滌洗淨部件的半徑方向的移動速度比在中心附近更慢，接觸次數變多，可提升在邊緣附近的洗淨性。
上述基板洗淨裝置，也可以更具備：旋轉機構，使前述洗滌洗淨部件旋轉；前述控制部也可以進一步控制由前述旋轉機構產生的前述洗滌洗淨部件的旋轉，也可以使前述洗滌洗淨部件的旋轉速度在前述洗滌洗淨部件位於前述基板的邊緣附近時，比在前述洗滌洗淨部件位於前述基板的中心附近時更快。
藉由此結構，可以抑制因在基板邊緣附近基板的被洗淨面與洗滌洗淨部件的洗淨面的接觸壓變小導致的洗淨性降低。又，即使在基板邊緣附近使洗滌洗淨部件的移動速度降低的情況下，因可預見洗滌洗淨部 件的旋轉產生洗淨性提升的效果，所以可抑制使如此洗滌洗淨部件的移動速度降低的程度，而可抑制隨著洗滌洗淨部件的移動速度降低的生產性降低。
上述基板洗淨裝置中，前述控制部也可以控制由前述基板旋轉支持部產生的前述基板的旋轉，可以使前述基板的旋轉速度在前述洗滌洗淨部件位於前述基板的邊緣附近時，比在前述洗滌洗淨部件位於前述基板的中心附近時更快。
在洗滌洗淨部件以固定速度在基板的半徑方向移動的情況下，越靠近基板的邊緣，對基板的接觸次數越少，如上述結構，當使基板旋轉速度在洗滌洗淨部件位於基板的邊緣附近時，比洗滌洗淨部件位於基板的中心附近時更快，則可降低並迴避如此接觸次數減少。又，為了降低使如上述的接觸次數減少，即使洗滌洗淨部件的移動速度在洗滌洗淨部件位於基板的邊緣附近時，比在洗滌洗淨部件位於基板的中心附近時更慢的情況下，如上述結構，當使基板旋轉速度在洗滌洗淨部件位於基板的邊緣附近時，比在洗滌洗淨部件位於基板的中心附近時更快，則可抑制如此的速度減少程度，可抑制生產性的降低。
上述基板洗淨裝置中，前述控制部也可以在前述洗淨面接觸前述基板的中心間，使前述接觸壓變化。
藉由此結構，即使在基板的中心附近，可對應洗滌洗淨部件在基板半徑方向的位置來控制接觸壓。
上述基板洗淨裝置中，前述移動機構也可以在含有前述洗淨面在前述基板的邊緣位置的特定移動軌跡上，移動前述洗滌洗淨部件，前述控制部也可以使前述接觸壓在前述洗淨面在前述基板的邊緣時，比在前述洗淨面不在前述基板的邊緣時更小。
藉由此結構，可以減輕因洗滌洗淨部件以高接觸壓施加於基板的邊緣導致洗滌洗淨部件的劣化等問題。
本發明的其他態樣的基板洗淨裝置，係洗淨基板的基板洗淨裝置，具備：基板旋轉支持部，支持並使前述基板旋轉；洗滌洗淨部件，具有：洗淨面，用來接觸由前述基板旋轉支持部旋轉的前述基板的被洗淨 面並洗淨前述被洗淨面；旋轉機構，使前述洗滌洗淨部件旋轉；移動機構，使前述洗淨面在接觸前述被洗淨面的狀態下，在前述基板的半徑方向移動前述洗滌洗淨部件；以及控制部，控制前述洗淨面對於前述被洗淨面的接觸壓，其中前述移動機構是在含有前述洗淨面在前述基板邊緣位置的特定移動軌跡上，移動前述洗滌洗淨部件；前述控制部具有使前述接觸壓在前述洗淨面位於前述基板的邊緣時，比在前述洗淨面不在前述基板的邊緣時更小的結構。
藉由此結構，可以減輕因洗滌洗淨部件以高接觸壓施加於基板的邊緣導致洗滌洗淨部件的劣化等問題。
本發明的一態樣的基板洗淨方法，係洗淨基板的基板洗淨方法，具有步驟為：保持並使前述基板旋轉；在洗滌洗淨部件的洗淨面接觸前述基板的被洗淨面的狀態下，在前述基板的半徑方向移動前述洗滌洗淨部件；以及使前述洗淨面對於前述被洗淨面的接觸壓在前述洗滌洗淨部件位於前述基板的邊緣附近時，比在前述洗滌洗淨部件位於前述基板的中心附近時更小。
藉由此步驟，洗滌洗淨部件的洗淨面的接觸壓被控制，所以即使在基板在邊緣被支持，邊緣附近的表面高度變得比中心附近的表面高度更高的情況下，可防止因其高低差導致不想要的接觸壓。又，在被洗淨面的移動速度快的邊緣附近，接觸壓會比中心附近更小，所以接觸基板的被洗淨面的洗滌洗淨部件的洗淨面因基板旋轉移動的被洗淨面被拖曳，可減輕在洗滌洗淨部件的應力，減少洗滌洗淨部件的變形或脫落的可能性。
本發明的其他態樣的的基板洗淨方法，係洗淨基板的基板洗淨方法，具有步驟為：保持並使前述基板旋轉；在洗滌洗淨部件的洗淨面接觸前述基板的被洗淨面的狀態下，在含有前述洗淨面位於前述基板邊緣位置的特定移動軌跡上，在前述基板的半徑方向移動前述洗滌洗淨部件；使前述洗滌洗淨部件旋轉；以及使接觸壓在前述洗淨面位於前述基板的邊緣時，比在前述洗淨面不在前述基板的邊緣時更小。
藉由此步驟，可以減輕因洗滌洗淨部件以高接觸壓施加於基板的邊緣導致洗滌洗淨部件的劣化等問題。
本發明的其他態樣的基板洗淨裝置，係洗淨基板的基板洗淨裝置，具備：基板旋轉支持部，支持並使前述基板旋轉；二流體噴嘴，對於因前述基板旋轉支持部旋轉的前述基板的被洗淨面，噴射液體與氣體的混合物；移動機構，在前述基板的半徑方向移動前述二流體噴嘴；以及控制部，控制供給至前述二流體噴嘴的液體及/或氣體流量，其中前述控制部具有使前述液體的流量及/或前述氣體的流量在前述二流體噴嘴位於前述基板的邊緣附近時，比前述二流體噴嘴位於前述基板的中心附近時更小的結構。
因為基板的邊緣附近係相對於二流體噴嘴的基板速度變快，所以會有因二流體噴嘴的噴射使基板受到損傷的情況，但藉由上述結構，液體的流量及/或氣體的流量在二流體噴嘴位於基板的邊緣附近時，比二流體噴嘴位於基板的中心附近時更小，所以噴射的液體的動能在二流體噴嘴在基板的邊緣附近時，比在二流體噴嘴在基板的中心附近時更小，可減輕或迴避如上述的損傷。
10‧‧‧外殼
12‧‧‧裝載埠
14a~14d‧‧‧研磨單元
16‧‧‧第一洗淨單元
18‧‧‧第二洗淨單元
20‧‧‧乾燥單元
22‧‧‧第一基板搬送電動機
24‧‧‧基板搬送單元
26‧‧‧第二基板搬送電動機
28‧‧‧第三基板搬送電動機
30、60‧‧‧控制部
32~35、543‧‧‧驅動部
50、501、502、503、504‧‧‧基板洗淨裝置
51‧‧‧外周支持部件
52‧‧‧臂支柱
53‧‧‧臂
54、H1、H2、H3‧‧‧洗淨頭
55‧‧‧噴嘴
61‧‧‧洗淨方法記憶部
62‧‧‧臂搖動驅動部
63‧‧‧基板旋轉驅動部
64‧‧‧頭旋轉驅動部
65‧‧‧頭升降驅動部
521、522‧‧‧軌道
541‧‧‧海綿
542‧‧‧支架
AS‧‧‧移動速度
HP‧‧‧接觸壓
HR‧‧‧旋轉速度
OA‧‧‧搖動中心
Ra‧‧‧半徑
Rb、Rc‧‧‧距離
S‧‧‧基板
SR、SR1、SR2‧‧‧旋轉速度
第一圖是在本發明的實施形態的具備基板洗淨裝置的基板處理裝置的平面圖。
第二圖是在本發明的實施形態的基板洗淨裝置的斜視圖。
第三圖是在本發明的實施形態的基板洗淨裝置的側面圖。
第四圖是在本發明的實施形態的基板洗淨裝置的平面圖。
第五圖表示在本發明的實施形態的基板洗淨裝置的控制系統的結構的方塊圖。
第六圖表示在本發明的實施形態的海綿的移動軌跡圖。
第七圖表示在本發明的實施形態的海綿的中心的基板上的位置與基板旋轉速度、臂移動速度、洗淨頭的相對於基板的接觸壓以及洗淨頭的旋轉速度的關係的圖。
第八圖表示在本發明的實施形態的變形例的基板洗淨裝置的結構的平面圖。
第九圖是(a)表示在本發明的實施形態的其他變形例的基板洗淨裝置的結構的平面圖，(b)表示在本發明的實施形態的其他變形例的基板洗淨裝置的結構的側面圖。
第十圖是(a)表示在本發明的實施形態的其他變形例的基板洗淨裝置的結構的平面圖，(b)圖表示在本發明的實施形態的其他變形例的基板洗淨裝置的結構的側面圖。
第十一圖是(a)表示在本發明的實施形態的其他變形例的基板洗淨裝置的結構的平面圖，(b)圖表示在本發明的實施形態的其他變形例的基板洗淨裝置的結構的側面圖。
第十二圖表示位於以往的基板的各複數個半徑位置的洗淨頭的平面圖及正面圖。
第十三圖是(a)第十二圖的A-A'剖面圖、(b)是第十二圖的B-B'剖面圖、(c)是第十二圖的C-C'剖面圖。
以下，參照圖式來說明關於本發明的實施形態的基板洗淨裝置。又，以下說明的實施形態，表示實施本發明的情況的一例，並非限定以下說明的本發明的具體結構。本發明實施時，也可以適當採用對應實施形態的具體結構。在以下的實施形態，例示用於進行半導體基板研磨的CMP裝置等的基板洗淨裝置的情況。
第一圖表示關於本發明的實施形態的具備基板洗淨裝置(洗淨單元)的基板處理裝置的整體結構的平面圖。如第一圖所示，基板處理裝置具備：大致矩形的外殼10；以及裝載埠12，載置有儲存許多半導體晶圓等基板的基板卡匣。裝載埠12鄰接於外殼10來配置。在裝載埠12可搭載開放匣(open cassette)、機械標準介面晶圓盒(Standard Manufacturing Interface pod；SMIF)、或者前開統一標準晶圓盒(Front Opening Unified pod；FOUP)。機械標準介面晶圓盒及前開統一標準晶圓盒係收納基板匣，以分離壁覆蓋，可保持與外部空間隔絕的環境的密閉容器。
在外殼10的內部收容有：四個研磨單元14a~14d；洗淨單元(第一洗淨單元16及第二洗淨單元18)，洗淨研磨後的基板；乾燥單元 20，使洗淨後的基板乾燥。洗淨單元(第一洗淨單元16及第二洗淨單元18)也可以做為配置成上下兩段的上下兩段結構。研磨單元14a~14d沿著基板處理裝置的長方向配列，洗淨單元16、18及乾燥單元20也沿著基板處理裝置的長方向配列。本發明的實施形態的基板洗淨裝置可以適用於第一洗淨單元16及第二洗淨單元18。
在裝載埠12、位於該裝載埠12側的研磨單元14a及乾燥單元20所包圍的區域，配置有第一基板搬送電動機22，並平行於研磨單元14a~14d配置有基板搬送單元24。第一基板搬送電動機22從裝載埠12接收研磨前的基板，傳遞到基板搬送單元24，並從乾燥單元20接受乾燥後的基板，送回裝載埠12。基板搬送單元24從第一基板搬送電動機22搬送接受到的基板，在各研磨單元14a~14d之間進行基板傳遞。
在第一洗淨單元16與第二洗淨單元18之間，配置有第二基板搬送電動機26，在這些各單元16、18之間進行基板傳遞。又，在第二洗淨單元18與乾燥單元20之間，配置有第三基板搬送電動機28，在這些各單元18、20之間進行基板傳遞。再者，在外殼10的內部配置有控制部30，控制基板處理裝置的各機器的動作。
第二圖表示本實施形態的基板洗淨裝置(洗淨單元)的結構的斜視圖。又，第三圖表示基板洗淨裝置(洗淨單元)的結構的側面圖。第四圖表示基板洗淨裝置(洗淨單元)的結構的平面圖。如第二~四圖所示，基板洗淨裝置50具備：支持基板S的外周的四個外周支持部件51。外周支持部件51為例如上下夾住基板S的邊緣，且由可旋轉的滾筒所構成。在本實施形態，四個外周支持部件51位於同一水平面上，基板S將表面(被研磨面)向上，被這些四個外周支持部件51水平地支持。四個外周支持部件51的一部份或全部被旋轉驅動，藉此被支持的基板S會旋轉。不旋轉驅動的外周支持部件51會隨著基板S的旋轉而旋轉。外周支持部件51相當於本發明的基板旋轉支持部。
基板洗淨裝置50具備：垂直地站立設置的臂支柱52；臂53，被支持成可在臂支柱52升降且旋轉；以及洗淨頭54，被支持於臂53的前端下方。又，在外周支持部件51所支持的基板S的側方，站立設置有噴嘴 55，供給洗淨液(洗淨液(藥液)或漿體或純水)至基板S表面(上面)。由臂支柱52與臂53所組成的結構，相當於本發明的移動機構。
如第四圖所示，臂53以搖動中心OA為中心旋轉，安裝於其前端的洗淨頭54在基板S上沿著基板S表面搖動成畫圓弧。臂53使洗淨頭54在基板S上基板S的半徑方向移動成洗淨頭54通過基板S的中心。又，臂53使洗淨頭54在基板S上移動成洗淨頭54到達基板S的邊緣為止。也就是說，洗淨頭54的移動軌跡涵蓋通過基板S的中心到基板S的邊緣為止。
如第三圖所示，洗淨頭54具備：做為洗滌洗淨部件的海綿541；支架542，保持海綿541；以及驅動部543，升降驅動且旋轉驅動支架542。驅動部543被設於臂53的內部。支架542是以垂直於基板S的狀態被支持在驅動部543，驅動部543在相對於基板S垂直的旋轉軸周圍，旋轉驅動支架542。又，驅動部543在垂直於基板S的方向使支架542上升或下降。驅動部543相當於本發明的旋轉機構。
海綿541被固定於支架542的下端，與支架542一起旋轉。海綿541為圓柱狀，其圓形底面(研磨面)被接觸於基板S。驅動部543藉由使支架542下降，來使海綿541接觸基板S表面。又，驅動部543在海綿541接觸基板S的狀態下，藉由使支架542升降，來調整對於基板S表面的海綿541的接觸壓。在此，本實施形態中，對於基板S表面的海綿541的接觸壓，即對於基板S表面的海綿541的每單位面積的壓抵負重。
第五圖表示本實施形態的基板洗淨裝置的控制系統的結構的方塊圖。基板洗淨裝置50具備：控制部，控制其洗淨動作。此控制部60也可以是基板處理裝置(參照第一圖)的控制部30，也可以與控制部30分別設置。控制部60是藉由具備記憶體或演算處理電路的電子計算機執行本實施形態的洗淨程式來實現。基板洗淨裝置50除了控制部60之外，還具備：洗淨方法記憶部61、臂搖動驅動部62、基板旋轉驅動部63、頭旋轉驅動部64以及頭升降驅動部65。
在第五圖例示的基板洗淨裝置50，控制部60根據洗淨方法記憶部61所記憶的洗淨配方(洗淨方法)來控制各驅動部32~35。但是， 控制部60也可以根據從基板洗淨裝置50所獲得的某種感測資料，進行依據特定演算法的回饋控制。在洗淨方法記憶部61，對應洗淨步驟的進行(時間的經過)來記憶對於各驅動部32~35的控制值(洗淨配方)。
臂搖動驅動部62藉由使臂53在搖動中心OA周圍搖動驅動，來使洗淨頭54在平行於基板S表面的圓弧軌道上移動。基板旋轉驅動部63是藉由使外周支持部件51旋轉驅動，來使基板S在其中心軸周圍旋轉。頭旋轉驅動部64藉由使驅動部543旋轉驅動，來使支架542及其所保持的海綿541在其中心軸周圍旋轉。頭升降驅動部65藉由使驅動部543升降驅動，使海綿541接觸基板S，或從基板S分離接觸在基板S的海綿541，又，調整海綿541對於基板S的接觸壓。
又，在本實施形態，如上述，驅動臂53也相對於臂支柱52被升降驅動，所以洗淨頭54的驅動部543也可以不具有使支架542升降的功能，在此情況下，使臂53相對於臂支柱52升降的驅動部，也可以是代替驅動部543或附加於驅動部543而成為頭升降驅動部65。在本實施形態中，使海綿541接觸基板S，或從基板S分離接觸在基板S的海綿541，又，調整海綿541對於基板S的接觸壓，是由驅動部543進行，而使臂53相對於臂支柱52升降的驅動部，在洗淨頭54離開基板S的狀態下，被用於使洗淨頭54接近基板S或離開基板S。
接下來，說明關於根據洗淨方法記憶部61所記憶的洗淨配方，控制部60進行的洗淨方法。第六圖表示海綿移動軌跡的圖，第七圖表示海綿的中心的基板上的位置與基板旋轉速度、臂移動速度、洗淨頭相對於基板的接觸壓以及洗淨頭的旋轉速度的關係的圖。
臂53的移動速度AS是控制部60根據洗淨配方來控制臂搖動驅動部62，來對應洗淨頭54的位置如第七圖所示地變化，基板S的旋轉速度SR是控制部60根據洗淨配方控制基板旋轉驅動部63，來對應洗淨頭54的位置如第七圖所示地變化，洗淨頭54的旋轉速度HR是控制部60根據洗淨配方控制頭旋轉驅動部64，來對應洗淨頭54的位置如第七圖所示地變化，洗淨頭54對於基板S的接觸壓HP是控制部60根據洗淨配方控制頭升降驅動部65，來對應洗淨頭54的位置如第七圖所示地變化。又，以下的 說明是說明洗淨頭54從基板S的中心附近向著邊緣移動的情況。
如第六圖所示，海綿541的半徑做為Ra，控制部60控制臂搖動驅動部62，使洗淨頭54從基板S的中心向著邊緣移動。海綿541的中心從基板S的中心到達距離Rb(Rb≦Ra)的位置為止，控制部60分別控制臂搖動驅動部62、頭升降驅動部65及基板旋轉驅動部63使臂53的移動速度AS、洗淨頭54的對於基板S的接觸壓HP以及基板S的旋轉速度SR為固定。
當海綿541的中心從基板S的中心到達距離Rb的位置，即海綿541完全通過基板S的中心前，控制部60控制臂搖動驅動部62及頭升降驅動部65，使臂53的速度AS以及洗淨頭54對於基板S的接觸壓HP開始減少。
之後，控制部60分別控制臂搖動驅動部62及頭升降驅動部65使海綿541越接近基板S的邊緣(越向外側移動)，臂53的移動速度AS及洗淨頭54對於基板S的接觸壓HP越小。此時，臂53的移動速度AS的減少率以及洗淨頭54的對於基板S的接觸壓HP的減少率，在海綿541的中心位置越靠近基板S邊緣(越向外側移動)減少率越小，因此，這些圖如第七圖所示成為向下凸的曲線。
當洗淨頭54靠近基板S邊緣，海綿541的中心位置從基板S的邊緣到達僅Rc(Rc≧Ra)之前的位置，即海綿541的外側的緣到達基板S的邊緣前，控制部60如第七圖所示，分別控制臂搖動驅動部62及頭升降驅動部65，使臂53的移動速度AS及洗淨頭54對於基板S的接觸壓HP開始急遽減少，而海綿541的中心到達基板S的邊緣時，讓這些數據成為0。
再者，海綿541的外側的緣到達基板S的邊緣前的，例如在海綿541的外側的緣與基板S的邊緣的距離為0.5~1.0mm的位置，讓臂53的移動速度AS成為零，也可以使臂53停止。使臂53停止後，海綿541中心到達基板S邊緣的位置為止，重新移動臂53。
當海綿541中心從基板S中心到達距離Rb的位置，即海綿541完全通過基板S中心前，控制部60控制基板旋轉驅動部63，使基板S 的旋轉速度SR開始增大。此時，控制部60如旋轉速度SR1，也可以以固定增加率使旋轉速度增加，如旋轉速度SR2，也可以增加成海綿541中心越靠近基板S邊緣(越向外側移動)則增加率越大。如第七圖所示，旋轉速度SR1的圖成為直線，旋轉速度SR2的圖成為向下凸的曲線。
控制部60在海綿541中心到達與基板S中心的距離Rb的位置為止，控制頭旋轉驅動部64，使洗淨頭54的旋轉速度HR成為固定。當海綿541中心從基板S中心到達距離Rb的位置，即海綿541完全通過基板S的中心前，控制部60控制頭旋轉驅動部64成海綿541中心越靠近基板S邊緣(越向外側移動)則洗淨頭54的旋轉速度會越大。
在基板洗淨裝置50的洗淨配方如以上所述，但以下說明此洗淨配方的作用。基板S的旋轉速度假若為固定，則洗淨頭54越靠近基板S邊緣，基板S的表面相對於洗淨頭54的速度越快，所以海綿541與基板S表面的每一次接觸的接觸時間會變短。但是，如上述本實施形態，控制部控制臂搖動驅動部62，洗淨頭54越靠近基板S的邊緣，則臂53的移動速度AS，即洗淨頭54的基板S的半徑方向的移動速度越減少，海綿541與基板S表面的接觸次數增加，可使整體接觸時間變長。如此，洗淨頭54變得越接近基板S的邊緣，則臂53的移動速度AS會越慢，相較於臂53的移送速度為固定的基板洗淨裝置，可提升洗淨性。
如此，在本實施形態，洗淨頭54越靠近基板S的邊緣，則使臂53的移動速度AS越小。這個狀況反過來說，就是洗淨頭54越靠近基板S中心，則臂53的移動速度越快。由於基板S的中心附近，基板S的表面的對於洗淨頭54的周方向的移動速度慢，所以洗淨性會變低，但臂53的移動速度，即藉由洗淨頭54的徑方向的移動速度變快，減輕洗淨性的降低。
如上述，洗淨頭54越靠近基板S的邊緣，則使臂53的移動速度AS越小，可以提升洗淨頭54的洗淨性，但另一方面洗淨頭54到達基板S的邊緣為止所需時間，即洗淨一片基板S所需時間會變長，會使得生產性降低。因此，在本實施形態，如第七圖所示，控制部60控制頭旋轉驅動部64，當洗淨頭54越靠近基板S的邊緣，使洗淨頭54的旋轉速度HR 越大，使每單位時間的洗淨性提升。藉此，可使臂53的移動速度AS的減少程度變少，可抑制生產性的降低。
又，如上述，當支持基板S的邊緣，則基板S會因自體重量向下凸反曲，若為450mm基板等大型基板，則這個反曲會變得顯著。但是，由於在上述實施形態，因為適當地控制海綿541對於基板S表面的接觸壓，隨著基板S表面的面內高度的移位，實現在各處所設定的接觸壓，可迴避因基板S的反曲導致不想要的接觸壓增加或減少。
再者，如第十三(a)~(b)圖所示，洗淨頭54越靠近基板S，則基板S表面的相對於洗淨頭54的移動速度會越快，所以當對於基板S表面的海綿541的接觸壓為固定，則基板S表面拖曳洗淨頭54的海綿541的底面(洗淨面)，海綿541會變形，但在本實施形態，如第七圖所示，洗淨頭54越靠近基板S邊緣，則海綿541對於基板S表面的接觸壓越小，所以可減輕因此拖曳導致的變形。又，雖然在第七圖未顯示，但在基板S的外周側要求高洗淨性時，也可以控制成洗淨頭54越靠近基板S邊緣，則海綿541對於基板S表面的接觸壓越大。
又，在以外周支持部件51支持並旋轉基板S的邊緣的基板洗淨裝置中，海綿541的下面(洗淨面)可以因臂53的搖動超出基板S的邊緣，藉此可洗淨到基板S的邊緣為止。但是，當對於基板S表面的海綿541的壓力為固定，則海綿541到達基板S的邊緣時，海綿541與基板S的接觸面積會變小，海綿541產生局部應力集中，又，從基板S邊緣突出的海綿541的部分會摩擦基板S邊緣而劣化。對此，在本實施形態，藉由臂53的搖動，海綿541超出基板S邊緣前，使海綿541對於基板S表面的接觸壓會變小。藉此，可迴避或減輕洗淨頭54到達基板S的邊緣時的上述故障。
又，對應上述洗淨頭54的基板S的半徑方向位置的臂53的移動速度AS、基板S的旋轉速度SR、洗淨頭54的旋轉速度HR、洗淨頭54的對於基板S的接觸壓HP的控制，也可以只進行其中一部分。例如，洗淨頭54的旋轉速度HR也可以為固定，基板S的旋轉速度SR也可以為固定。
又，在上述說明中，說明了洗淨頭54從基板S中心移動到邊緣時的各種控制，但洗淨頭54也可以從邊緣移動到中心。在此情況下可控制成與上述一樣。也就是說，洗淨頭54越靠近基板S中心，則臂53的移動速度AS越快，對於基板S表面的海綿541的接觸壓越大，基板S的旋轉速度越少，洗淨頭54的旋轉速度越少。再者，由於臂53的動作，洗淨頭54從基板S的一方的邊緣向中心移動，也可以通過基板S中心來向著相反側的另一方的邊緣移動。
以下說明基板洗淨裝置的構造的其他例。在上述實施形態，藉由在臂53的一端保持洗淨頭54，以臂53的另一端為中心旋轉運動，使洗淨頭54搖動，並使洗淨頭54從基板S中心向邊緣移動，但即使採用以下說明的其他結構，也可以使洗淨頭54從基板S中心移動到邊緣。
第八圖表示變形例的基板洗淨裝置的結構的平面圖。如第八圖所示，基板洗淨裝置501藉由四個外周支持部件51水平地保持基板S。在臂53的一端的下面設有洗淨頭54，臂53的另一端在基板S側方於垂直方向延伸的軌道521，被保持成可沿著軌道521的長方向移動。由於臂53的另一端沿著軌道521移動，臂53平行移動，藉此設於一端的洗淨頭54平行於軌道521且沿著基板S的表面移動。
第九(a)及(b)圖表示其他變形例的基板洗淨裝置的結構的平面圖及側面圖。在此例的基板洗淨裝置502，基板S被三個外周支持部件51垂直地保持。下側的兩個外周支持部件51旋轉驅動，上側的一個外周支持部件51隨著基板S旋轉而旋轉。在臂53的一端安裝有洗淨頭54。臂53的另一端被支持成可旋轉。又，在此例的基板洗淨裝置502，噴嘴55從斜上方向基板S表面(被研磨面)供給藥液等液體。
第十(a)及(b)圖表示其他變形例的基板洗淨裝置的結構的平面圖及側面圖。即使在此例的基板洗淨裝置503，基板S是被外周支持部件51垂直地保持。下側兩個外周支持部件51係旋轉驅動，上側兩個外周支持部件51隨著基板S旋轉而旋轉。在臂53的一端安裝有洗淨頭54。臂53的另一端在基板S下方於水平方向延伸的軌道522，被支持成可在軌道522的長方向移動。因臂53的另一端沿著軌道522移動，臂53在水平 方向平行移動，藉此洗淨頭54沿著基板S表面在水平方向移動。
第十一(a)及(b)圖表示其他變形例的基板洗淨裝置的結構的平面圖及側面圖。在此例的基板洗淨裝置504，基板S傾斜地被保持。外周支持部件51、臂53、洗淨頭54、噴嘴55與第九(a)及(b)圖所示的基板洗淨裝置502是同樣結構，但所有元件被構成為傾斜保持基板S並洗淨。
又，在上述實施形態及其變形例，洗淨頭54具備海綿541，使海綿541接觸基板S表面(被研磨面)，來洗滌洗淨基板S表面，但洗淨頭54也可以藉由二流體噴射，以非接觸地洗淨基板S表面。二流體噴射的洗淨頭54，使藥液等液體與氣體混合來噴射至基板S表面，洗淨基板S表面。
在此情況下，可以控制流體量或噴射壓，來代替以上述實施形態所說明的洗淨頭54的旋轉速度或海綿541對於基板S表面的接觸壓的控制。具體來說，例如，洗淨頭54越靠近基板S邊緣，則流體量越增加，可將基板S的每單位面積噴射的液體及氣體的量維持固定。
或者是，因為基板S的邊緣附近，對於洗淨頭54的基板的速度會變快，會有因二流體噴射的噴射導致基板(特別是low-k材料等)受到損傷的狀況。在如此情況下，為了使動能1/2MV2(M：噴射質量、V：噴射速度)在外周時比中心時更小，也可以降低液體流量(M下降)、降低氣體流量(V下降)或是兩者皆下降。又，關於基板的旋轉速度、臂的移動速度等控制，可與上述實施形態同樣適用，可獲得相同的作用效果。
又，在上述實施形態及其變形例，雖然使海綿541的洗淨面與基板S的被洗淨面的接觸壓變化，使海綿541相對於基板S上下移動，但反過來也可以藉由升降驅動基板S使接觸壓變化。
又，在上述實施形態，基板的旋轉速度SR、臂的移動速度AS、洗淨頭的對於基板的接觸壓HP以及洗淨頭的旋轉速度HR從基板S中心到邊緣會連續地變化，但也可以階段性地變化。
【產業利用性】
本發明做為洗淨頭在基板的半徑方向移動並洗淨基板表面的基板洗淨裝 置及基板洗淨方法等是有用的。
AS‧‧‧移動速度
HP‧‧‧接觸壓
HR‧‧‧旋轉速度
Rb、Rc‧‧‧距離
SR1、SR2‧‧‧旋轉速度

Claims (9)

  1. 一種基板洗淨裝置，係洗淨基板，具備：基板旋轉支持部，支持並使前述基板旋轉；洗滌洗淨部件，具有：洗淨面，用來接觸由前述基板旋轉支持部旋轉的前述基板的被洗淨面並洗淨前述被洗淨面；移動機構，使前述洗淨面在接觸前述被洗淨面的狀態下，在前述基板的半徑方向移動前述洗滌洗淨部件；以及控制部，控制前述洗淨面對於前述被洗淨面的接觸壓，其特徵在於前述控制部使前述接觸壓在前述洗滌洗淨部件位於前述基板的邊緣附近時，比在前述洗滌洗淨部件位於前述基板的中心附近時更小。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之基板洗淨裝置，其中前述控制部進一步控制由前述移動機構產生的前述洗滌洗淨部件的移動，使前述洗滌洗淨部件的移動速度在前述洗滌洗淨部件在前述基板的邊緣附近時，比在前述洗滌洗淨部件位於前述基板的中心附近時更慢。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述之基板洗淨裝置，更具備：旋轉機構，使前述洗滌洗淨部件旋轉；前述控制部進一步控制由前述旋轉機構產生的前述洗滌洗淨部件的旋轉，使前述洗滌洗淨部件的旋轉速度在前述洗滌洗淨部件位於前述基板的邊緣附近時，比在前述洗滌洗淨部件位於前述基板的中心附近時更快。
  4. 如申請專利範圍第1或2項所述之基板洗淨裝置，其中前述控制部控制由前述基板旋轉支持部產生的前述基板的旋轉，使前述基板的旋轉速度在前述洗滌洗淨部件位於前述基板的邊緣附近時，比在前述洗滌洗淨部件位於前述基板的中心附近時更快。
  5. 如申請專利範圍第1或2項所述之基板洗淨裝置，其中前述控制部在前述洗淨面接觸前述基板的中心間，使前述接觸壓變化。
  6. 如申請專利範圍第1或2項所述之基板洗淨裝置，其中前述移動機構是在含有前述洗淨面在前述基板的邊緣位置的特定移動軌跡上移動前述洗滌洗淨部件；前述控制部使前述接觸壓在前述洗淨面在前述基板邊緣時，比在前述洗淨面不在前述基板邊緣時更小。
  7. 一種基板洗淨裝置，係洗淨基板，具備：基板旋轉支持部，支持並使前述基板旋轉；洗滌洗淨部件，具有：洗淨面，用來接觸由前述基板旋轉支持部旋轉的前述基板的被洗淨面並洗淨前述被洗淨面；旋轉機構，使前述洗滌洗淨部件旋轉；移動機構，使前述洗淨面在接觸前述被洗淨面的狀態下，在前述基板的半徑方向移動前述洗滌洗淨部件；以及控制部，控制前述洗淨面對於前述被洗淨面的接觸壓，其特徵在於前述移動機構是在含有前述洗淨面在前述基板邊緣位置的特定移動軌跡上，移動前述洗滌洗淨部件；前述控制部使前述接觸壓在前述洗淨面位於前述基板的邊緣時，比在前述洗淨面不在前述基板的邊緣時更小。
  8. 一種基板洗淨方法，係洗淨基板，其特徵在於：保持並使前述基板旋轉；在洗滌洗淨部件的洗淨面接觸前述基板的被洗淨面的狀態下，在前述基板的半徑方向移動前述洗滌洗淨部件；以及使前述洗淨面對於前述被洗淨面的接觸壓在前述洗滌洗淨部件位於前述基板的邊緣附近時，比在前述洗滌洗淨部件位於前述基板的中心附近時更小。
  9. 一種基板洗淨方法，係洗淨基板，其特徵在於：保持並使前述基板旋轉；在洗滌洗淨部件的洗淨面接觸前述基板的被洗淨面的狀態下，在含有前述洗淨面位於前述基板邊緣位置的特定移動軌跡上，在前述基板的半徑方向移動前述洗滌洗淨部件；使前述洗滌洗淨部件旋轉；以及使接觸壓在前述洗淨面位於前述基板的邊緣時，比在前述洗淨面不在前述基板的邊緣時更小。
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