WO2019176455A1 - 基板洗浄装置、及び基板洗浄方法 - Google Patents

基板洗浄装置、及び基板洗浄方法 Download PDF

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WO2019176455A1
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cleaning
self
cleaning tool
substrate
tool
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高東　智佳子
明 福永
将光 倉下
恵 宇野
聡美 ▲濱▼田
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株式会社荏原製作所
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Definitions

  • the present invention relates to a substrate cleaning apparatus and a substrate cleaning method.
  • a CMP apparatus for polishing a substrate includes a substrate cleaning apparatus for cleaning the polished substrate. The substrate is cleaned by bringing a cleaning tool such as a roll sponge or pen sponge into contact with the substrate while rotating the substrate.
  • abrasive grains or polishing waste used in CMP accumulates on the surface and inside of the cleaning tool. Therefore, in order to remove such processing waste from the cleaning tool, the cleaning tool is periodically self-cleaned.
  • This self-cleaning of the cleaning tool is performed by bringing the cleaning tool into contact with a self-cleaning member such as a brush or a plate while rotating the cleaning tool.
  • a process similar to the self-cleaning referred to as break-in is performed for the purpose of initializing the brush.
  • self-cleaning these are collectively referred to as self-cleaning.
  • Such cleaning of the cleaning tool is performed, for example, in a relatively short time between substrates (for each cleaning of a single substrate), and in a relatively long time between lots (for each cleaning of a predetermined number of substrates) as well as during break-in processing.
  • ultrapure water is often used as a cleaning liquid in self-cleaning between substrates, and a chemical liquid may be used as a cleaning liquid during self-cleaning between lots and break-in processing.
  • the self-cleaning of the cleaning tool is performed during or between the substrate processing steps, if the time required for the self-cleaning increases, the time efficiency of the entire substrate processing decreases. On the other hand, if the self-cleaning effect of the cleaning tool is reduced by shortening the self-cleaning, the processing waste remaining in the cleaning tool contaminates the substrate.
  • the effect of self-cleaning is affected by friction between the cleaning tool and self-cleaning. If the friction between the cleaning tool and the self-cleaning member is insufficient, the processing waste is not discharged from the cleaning tool and a sufficient self-cleaning effect cannot be obtained. On the other hand, if the friction between the cleaning tool and the self-cleaning member is excessively large, it may cause wear deterioration of the cleaning tool.
  • the inventors' research has revealed that the pressure of the cleaning tool, the rotation speed, and the temperature of the cleaning liquid affect the friction between the cleaning tool and the self-cleaning member in various ways.
  • An advantage of some aspects of the invention is that it provides a substrate cleaning apparatus or a substrate cleaning method capable of performing self-cleaning of a highly effective cleaning tool in a short time. To do.
  • Another object of the present invention is to provide a substrate cleaning apparatus or a substrate cleaning method that can self-clean the cleaning tool by pressing the cleaning tool against the self-cleaning member with a suitable pressing force.
  • a substrate cleaning apparatus is proposed, and the substrate cleaning apparatus is in contact with the surface of the substrate to clean the substrate, and is in contact with the cleaning tool to perform the cleaning.
  • a self-cleaning member for self-cleaning the tool a cleaning tool rotating mechanism for rotating the cleaning tool, and a cleaning tool holding mechanism for holding the cleaning tool, the pressing of the cleaning tool against the substrate
  • a cleaning tool holding mechanism capable of pressing the cleaning tool against the self-cleaning member, and the cleaning tool rotating mechanism rotating the cleaning tool when the cleaning tool is in contact with the self-cleaning member
  • the torque is set to a predetermined torque that is equal to or greater than the torque for cleaning the substrate when the cleaning tool rotation mechanism rotates the cleaning tool when the cleaning tool cleans the substrate.
  • the cleaning tool can be self-cleaned by pressing the cleaning tool against the self-cleaning member with a suitable pressing force.
  • a substrate cleaning apparatus is proposed, and a cleaning tool for cleaning the substrate in contact with the surface of the substrate, and a self-cleaning of the cleaning tool in contact with the cleaning tool.
  • a cleaning tool rotating mechanism for rotating the cleaning tool, and a cleaning tool holding mechanism for holding the cleaning tool, wherein the cleaning tool can be pressed against the substrate, and the cleaning tool A cleaning tool holding mechanism that can press the cleaning tool against the self-cleaning member, and when the cleaning tool is rotating at a first rotational speed when the cleaning tool is in contact with the self-cleaning member, the cleaning tool Controls the cleaning tool holding mechanism such that the cleaning tool is pressed against the self-cleaning member with a first pressing force, and the cleaning tool is rotated in a second rotation greater than the first rotation speed.
  • Form 2 is based on the discovery that the friction between the cleaning tool and the self-cleaning member tends to decrease as the rotational speed of the cleaning tool increases.
  • the cleaning tool can be self-cleaned by pressing the cleaning tool against the self-cleaning member with a suitable pressing force.
  • a substrate cleaning apparatus is proposed, and the substrate cleaning apparatus is in contact with the surface of the substrate to clean the substrate, and is in contact with the cleaning tool to perform the cleaning.
  • a self-cleaning member for self-cleaning the tool a cleaning tool rotating mechanism for rotating the cleaning tool, and a cleaning tool holding mechanism for holding the cleaning tool, the pressing of the cleaning tool against the substrate
  • a cleaning tool holding mechanism capable of pressing the cleaning tool against the self-cleaning member, and when the cleaning tool is in contact with the self-cleaning member in liquid or with supply of liquid,
  • the cleaning tool holding mechanism is controlled so that the cleaning tool is pressed against the self-cleaning member with a first pressing force.
  • Prepare. Form 3 is based on the discovery that the higher the temperature of the liquid used for self-cleaning, the smaller the friction between the cleaning tool and the self-cleaning member.
  • the cleaning tool can be self-cleaned by pressing the cleaning tool against the self-cleaning member with a suitable pressing force.
  • a substrate cleaning apparatus is proposed, and the substrate cleaning apparatus is formed of a cleaning tool for cleaning the substrate in contact with the surface of the substrate and the first material, and A first self-cleaning member for contacting the cleaning tool to self-clean the cleaning tool and a second material, and a second material for self-cleaning the cleaning tool by contacting the cleaning tool.
  • a self-cleaning member selecting one of the first self-cleaning member and the second self-cleaning member based on an external input, and bringing the cleaning tool into contact with the selected self-cleaning member The cleaning tool is self-cleaned.
  • the self-cleaning member can be selected based on the external input, and the cleaning tool can be self-cleaned. Thereby, the self-cleaning of a highly effective cleaning tool can be performed in a short time.
  • a substrate cleaning apparatus is proposed, and the substrate cleaning apparatus is formed of a cleaning tool for cleaning the substrate in contact with the surface of the substrate and the first material, and A first self-cleaning member for contacting the cleaning tool to self-clean the cleaning tool and a second material, and a second material for self-cleaning the cleaning tool by contacting the cleaning tool.
  • a self-cleaning member, and the cleaning tool is self-cleaned by bringing the cleaning tool into contact with the second self-cleaning member after the cleaning tool is brought into contact with the first self-cleaning member.
  • the self-cleaning of the cleaning tool is performed using two self-cleaning members. Thereby, the effect of the self-cleaning of the cleaning tool can be enhanced.
  • the first material has a surface free energy higher than that of the second material when the cleaning tool is self-cleaned. It is a material with many hydrogen bonding components and few dispersion force components.
  • the first self-cleaning member can be used to remove processing waste having a large amount of surface free energy hydrogen bonding components, such as abrasive grains, from the cleaning tool, and then the second self-cleaning member. By using the member, it is possible to remove from the cleaning tool processing waste having a large surface free energy dispersive force component such as an organic complex.
  • the first material is an inorganic oxide material or a first organic polymer having a polar group in the molecular structure
  • the second material is a non-polar second organic polymer material.
  • the cleaning tool self-cleaning includes a short self-cleaning in a first time and a second time longer than the first time.
  • the short-time self-cleaning ultrapure water is used.
  • a chemical solution may be used.
  • a rinse treatment with ultrapure water is used. Will continue.
  • the cleaning effect may be enhanced by raising the liquid temperature.
  • the cleaning torque may change before and after rinsing with ultrapure water after using a chemical solution. In this case, too, the pressure or the number of rotations is adjusted so that it is equal to or higher than the torque during wafer cleaning. .
  • Embodiment 9 in the substrate cleaning apparatus according to any one of Embodiments 1 to 8, the liquid is stored, the liquid tank that houses the self-cleaning member, and the vibration unit that applies ultrasonic vibration to the liquid; .
  • Embodiment 10 the substrate cleaning apparatus according to any one of Embodiments 1 to 9, further comprising a jetting unit that jets gas or liquid toward the cleaning tool when the cleaning tool is self-cleaned.
  • a substrate cleaning method is proposed, and the substrate cleaning method rotates a cleaning tool and brings the cleaning tool into contact with the surface of the substrate to clean the substrate, and A self-cleaning step of rotating the cleaning tool and bringing the cleaning tool into contact with a self-cleaning member to self-clean the cleaning tool, wherein in the self-cleaning step, torque for rotating the cleaning tool is the substrate.
  • the pressing force of the cleaning tool against the self-cleaning member is controlled so as to be a predetermined torque that is equal to or greater than the torque for cleaning the substrate that rotates the cleaning tool.
  • the cleaning tool can be self-cleaned by pressing the cleaning tool against the self-cleaning member with a suitable pressing force.
  • a substrate cleaning method is proposed, and the substrate cleaning method rotates a cleaning tool and brings the cleaning tool into contact with the surface of the substrate to clean the substrate, and A self-cleaning step of rotating the cleaning tool and bringing the cleaning tool into contact with a self-cleaning member to self-clean the cleaning tool.
  • the cleaning tool rotates at a first rotation speed.
  • the cleaning tool is pressed against the self-cleaning member with a first pressing force, and when the cleaning tool is rotating at a second rotational speed greater than the first rotational speed, the cleaning tool is pressed against the self-cleaning member. Press with a second pressing force greater than the first pressing force.
  • the cleaning tool can be self-cleaned by pressing the cleaning tool against the self-cleaning member with a suitable pressing force.
  • a substrate cleaning method is proposed, and the substrate cleaning method rotates the cleaning tool and contacts the surface of the substrate with the cleaning tool to clean the substrate, and A self-cleaning step of rotating the cleaning tool and bringing the cleaning tool into contact with a self-cleaning member in a liquid tank in a liquid or with a supply of liquid to self-clean the cleaning tool.
  • the cleaning tool when the liquid is at a first temperature, the cleaning tool is pressed against the self-cleaning member with a first pressing force, and when the liquid is at a second temperature higher than the first temperature, the cleaning tool is pressed against the self-cleaning member.
  • the member is pressed with a second pressing force larger than the first pressing force.
  • the cleaning tool can be self-cleaned by pressing the cleaning tool against the self-cleaning member with a suitable pressing force.
  • a substrate cleaning method is proposed, and the substrate cleaning method rotates the cleaning tool and contacts the surface of the substrate with the cleaning tool to clean the substrate, and A selection step of selecting one of a first self-cleaning member formed of a first material and a second self-cleaning member formed of a second material based on an external input; and And a self-cleaning step of rotating the cleaning tool in contact with the self-cleaning member selected in the selection step to self-clean the cleaning tool.
  • the self-cleaning member can be selected based on the external input, and the cleaning tool can be self-cleaned. Thereby, the self-cleaning of a highly effective cleaning tool can be performed in a short time.
  • a substrate cleaning method is proposed, and the substrate cleaning method rotates a cleaning tool and brings the cleaning tool into contact with the surface of the substrate to clean the substrate, and A first self-cleaning step of rotating the cleaning tool and bringing the cleaning tool into contact with a first self-cleaning member made of a first material to self-clean the cleaning tool; and the first self-cleaning. And a second self-cleaning step of rotating the cleaning tool and bringing the cleaning tool into contact with a second self-cleaning member formed of a second material to self-clean the cleaning tool after the step.
  • the self-cleaning of the cleaning tool is performed using two self-cleaning members. Thereby, the effect of the self-cleaning of the cleaning tool can be enhanced.
  • the substrate cleaning apparatus of this embodiment can be used as a part of a substrate processing apparatus that processes a substrate such as a semiconductor wafer.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a substrate processing apparatus including a substrate cleaning apparatus according to an embodiment.
  • the substrate processing apparatus 10 includes a housing 110 and a load port 112 disposed adjacent to the housing 110.
  • the load port 112 can be equipped with an open cassette, SMIF (Standard Manufacturing Interface) pod, or FOUP (Front Opening Unified Pod) for stocking a large number of substrates Wf (see FIG. 2 and the like).
  • the SMIF pod and the FOUP are sealed containers that can accommodate a substrate cassette therein and maintain an environment independent of the external space.
  • polishing units 114a to 114d Inside the housing 110 are a plurality of (four in the embodiment shown in FIG. 1) polishing units 114a to 114d, a first cleaning unit 116 and a second cleaning unit 118 for cleaning the substrate Wf after polishing, and a post-cleaning unit.
  • a drying unit 120 for drying the substrate Wf is accommodated.
  • the polishing units 114a to 114d are arranged along the longitudinal direction of the substrate processing apparatus 10, and the cleaning units 116 and 118 and the drying unit 120 are arranged in parallel with the polishing units 114a to 114d.
  • the first transfer robot 122 is disposed between the load port 112 and the polishing unit 114a and the drying unit 120 located on the load port 112 side. Further, a transport unit 124 is disposed between the polishing units 114a to 114d, the cleaning units 116 and 118, and the drying unit 120. The first transfer robot 122 receives the substrate Wf before polishing from the load port 112 and transfers it to the transfer unit 124, or receives the dried substrate Wf taken out from the drying unit 120 from the transfer unit 124.
  • the polishing units 114a to 114d are regions where the substrate Wf is polished (flattened).
  • the polishing units 114a to 114d will not be described in detail because they do not form the core of the present invention.
  • a second transfer robot 126 that transfers the substrate Wf between the first cleaning unit 116 and the second cleaning unit 118 is disposed.
  • a third transport unit 128 that transfers the substrate Wf between the second cleaning unit 118 and the drying unit 120 is disposed between the second cleaning unit 118 and the drying unit 120.
  • a control unit 50 that controls the movement of each device of the substrate processing apparatus 10 is disposed inside the housing 110.
  • the control unit 50 is disposed inside the housing 110.
  • the present invention is not limited to this example, and the control unit 50 may be disposed outside the housing 110.
  • the control unit 50 has an input unit 52 that accepts an external input.
  • the external input may include a mechanical operation by a user and input of a signal from an external device by wire or wireless.
  • the cleaning units 116 and 118 of this embodiment clean the substrate Wf by bringing the cleaning tool described later into contact with the surface of the substrate Wf while rotating.
  • the cleaning units 116 and 118 may use a two-fluid jet cleaning device that cleans the surface of the substrate Wf with a two-fluid jet in combination with the cleaning tool.
  • the drying unit 120 dries the substrate Wf by ejecting IPA vapor from a nozzle (not shown) toward the rotating substrate Wf.
  • the drying unit 120 may rotate the substrate Wf at a high speed and dry the substrate Wf by centrifugal force.
  • FIG. 2 is a perspective view illustrating a schematic configuration of the substrate cleaning apparatus according to the embodiment
  • FIG. 3 is a perspective view illustrating a schematic configuration of the substrate cleaning apparatus according to another example.
  • the substrate cleaning apparatus 20 (substrate cleaning units 116 and 118) holds a substrate Wf and rotates the substrate Wf (refer to a support member 40 described later in this embodiment) and a cleaning liquid to the substrate Wf.
  • the cleaning liquid of the present embodiment includes a rinse liquid such as ultrapure water (DIW), ammonia hydrogen peroxide (SC1), hydrochloric acid hydrogen peroxide (SC2), sulfuric acid hydrogen peroxide (SPM), sulfuric acid, hydrofluoric acid. Chemicals such as are included. Unless otherwise specified in the present embodiment, the cleaning liquid means either a rinse liquid or a chemical liquid.
  • the substrate Wf rotates about its central axis (the axis passing through the center O and perpendicular to the surface of the substrate Wf) as a rotation axis.
  • the substrate rotation mechanism of the present embodiment has four support members 40 that support the outer periphery of the substrate Wf.
  • the support member 40 is, for example, a spindle or a chuck.
  • the substrate Wf can be rotated by the rotation of the spindle, chuck, and the like.
  • the substrate cleaning apparatus 20 includes a cleaning tool 11 for cleaning the substrate Wf in contact with the substrate Wf, a cleaning tool rotating mechanism 31 for rotating the cleaning tool 11, and a cleaning tool holding mechanism 32 for holding the cleaning tool 11.
  • a pen member 11A (see FIG. 2) that rotates about a rotation axis substantially perpendicular to the surface of the substrate Wf can be used.
  • a roll member 11B (see FIGS. 2 and 3) extending linearly over almost the entire length of the diameter of the substrate Wf can be used.
  • the cleaning tool rotating mechanism 31 rotates the cleaning tool 11 around a rotation axis substantially perpendicular to the surface of the substrate Wf when the pen member 11A is used as the cleaning tool 11. In addition, when the roll member 11B is used as the cleaning tool 11, the cleaning tool rotating mechanism 31 rotates the cleaning tool 11 about a rotation axis parallel to the surface of the substrate Wf.
  • various mechanisms can be adopted, and as an example, a DC motor and a link mechanism can be adopted.
  • the cleaning tool holding mechanism 32 can move the cleaning tool 11 and the cleaning tool rotation mechanism 31 perpendicularly to the surface of the substrate Wf to press the cleaning tool 11 against the substrate Wf or to separate it from the substrate Wf.
  • various mechanisms can be adopted, and as an example, a motor driving mechanism using a ball screw, an air cylinder, or the like can be adopted.
  • the cleaning tool holding mechanism 32 moves the cleaning tool 11 and the cleaning tool rotation mechanism 31 in parallel with the surface of the substrate Wf to change the contact portion between the cleaning tool 11 and the substrate Wf, or to clean the cleaning tool 11. Can be moved to a standby position (not shown).
  • the pen member 11A cleans the upper surface (the upper surface in FIG. 2) of the substrate Wf
  • the roll member 11B cleans the lower surface (the lower surface in FIG. 2) of the substrate Wf
  • the roll member 11B cleans the front surface and the back surface of the substrate Wf.
  • the substrate Wf may be cleaned by the cleaning tool 11 coming into contact with the surface of the substrate Wf, and the substrate cleaning apparatus 20 is not limited to the example of FIG. 2 or FIG.
  • the cleaning tool 11 When a new cleaning tool 11 is used, such as when the cleaning tool 11 is replaced, the cleaning tool 11 is broken in.
  • the cleaning tool 11 may be dried in the initial state, and using it for the cleaning process may damage the substrate Wf. Even in the case of being provided in a wet state, particles that cause contamination may adhere to the sponge itself. For this reason, initial break-in is performed so that water can be soaked and dissolved or particles can be removed.
  • a cleaning process is executed using the cleaning tool 11 in which the break-in is performed, and a back contamination check after cleaning is performed on the substrate Wf.
  • the reverse contamination is that the clean substrate Wf is contaminated by the cleaning tool 11. This counter-contamination check is important because it can have a serious adverse effect on subsequent processing processes.
  • the cleaning tool 11 is self-cleaned periodically.
  • This self-cleaning is performed by bringing the cleaning tool 11 into contact with the self-cleaning member 60.
  • the self-cleaning of the cleaning tool 11 is performed between the substrates (for each cleaning of one substrate) in a relatively short time (first time), and between the lots (for each cleaning of a predetermined number of substrates) for a relatively long time (the first time). 2 hours).
  • pure water (DIW) or the like is used as a liquid used for self-cleaning in self-cleaning between substrates.
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing the self-cleaning of the pen member 11A
  • FIG. 5 is a diagram schematically showing the self-cleaning of the roll member 11B.
  • the self-cleaning member 60 is disposed in the liquid tank 62.
  • the self-cleaning member 60 is made of, for example, an inorganic oxide material such as a quartz plate or a sapphire plate, or an organic polymer material having a good chemical resistance and low elution property such as PTFE, PVDF, PFA, PPS, PEEK, PMMA
  • the liquid tank 62 includes chemical liquids such as ultrapure water (DIW), ammonia hydrogen peroxide (SC1), hydrochloric acid hydrogen peroxide (SC2), sulfuric acid hydrogen peroxide (SPM), sulfuric acid hydrate, or hydrofluoric acid.
  • DIW ultrapure water
  • SC1 ammonia hydrogen peroxide
  • SC2 hydrochloric acid hydrogen peroxide
  • SPM sulfuric acid hydrogen peroxide
  • sulfuric acid hydrate or hydrofluoric acid
  • the temperature of the liquid 64 stored in the liquid tank 62 can be adjusted by the temperature adjusting mechanism 66.
  • the temperature adjustment mechanism 66 for example, a heater can be used.
  • the substrate cleaning apparatus 20 may include a vibration unit 67 that applies ultrasonic vibrations to the liquid tank 62 when the cleaning tool 11 is self-cleaning.
  • the substrate cleaning apparatus 20 may include an ejection unit 68 that ejects gas or liquid toward the cleaning tool 11 when the cleaning tool 11 performs self-cleaning.
  • the self-cleaning member 60 is disposed in the liquid tank 62.
  • the liquid tank 62 may not be provided.
  • the cleaning tool 11 is self-cleaned with the supply of the liquid 64 by the liquid transfer mechanism 65, that is, for example, while the liquid 64 is continuously poured. May be. Even in such a case, it is preferable that the temperature of the liquid 64 can be adjusted by the temperature adjustment mechanism 66.
  • FIG. 4 shows an example in which the surface of the self-cleaning member 60 is perpendicular to the rotation axis of the pen member 11A, but the present invention is not limited to such an example.
  • FIG. 5 when self-cleaning the roll member 11 ⁇ / b> B, the cleaning tool rotating mechanism 31 rotates the roll member 11 ⁇ / b> B, and the cleaning tool holding mechanism 32 presses the roll member 11 ⁇ / b> B against the self-cleaning member 60.
  • the surface of the self-cleaning member 60 is inclined with respect to the vertical direction, and the roll member 11B is moved in the vertical direction to contact the self-cleaning member. It is not limited.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of a target pressing force setting process during self-cleaning that is executed by the control unit 50 according to the embodiment. This process is executed every predetermined time (for example, every several tens of msec) when the cleaning tool 11 is brought into contact with the self-cleaning member 60, that is, when the cleaning tool 11 is self-cleaned.
  • This process is executed every predetermined time (for example, every several tens of msec) when the cleaning tool 11 is brought into contact with the self-cleaning member 60, that is, when the cleaning tool 11 is self-cleaned.
  • the control unit 50 When this process is started, the control unit 50 first reads the output torque Tr of the cleaning tool rotating mechanism 31 (S12).
  • the output torque Tr is a torque by which the cleaning tool rotating mechanism 31 rotates the cleaning tool 11 when the cleaning tool 11 and the self-cleaning member 60 are in contact with each other.
  • the current flowing through a motor (not shown) of the cleaning tool rotating mechanism 31 Detection can be based on the value.
  • a torque command to the cleaning tool rotating mechanism 31 by the control unit 50 may be used as the output torque Tr.
  • the control unit 50 sets a target pressing force Pp * that presses the cleaning tool 11 against the self-cleaning member 60 based on the output torque Tr and a predetermined target torque Tr * (S14), and ends this processing.
  • the target torque Tr * is a predetermined torque that is determined in advance, and is equal to or greater than the torque that acts on the cleaning tool 11 when the cleaning tool 11 cleans the substrate Wf (substrate cleaning torque).
  • the target torque Tr * may be set by external input.
  • the setting of the target pressing force Pp * is, for example, based on the difference between the output torque Tr and the target torque Tr *, PI calculation using the proportional gain Gp and the integral gain Gi, or the proportional gain Gp and the integral gain. It can be performed by PID calculation using Gi and differential gain Gd.
  • the control unit 50 controls the cleaning tool holding mechanism 32 so that the cleaning tool 11 is pressed against the self-cleaning member 60 with the target pressing force Pp *.
  • the friction between the cleaning tool 11 and the self-cleaning member 60 includes not only the pressing force Pp of the cleaning tool 11 against the self-cleaning member 60 but also the wear of the cleaning tool 11, the rotational speed (rotation speed Ns) of the cleaning tool 11, and the liquid 64. And the temperature Tc, and the conditions such as the material and shape of the self-cleaning member 60. If the friction between the cleaning tool 11 and the self-cleaning member 60 is insufficient, there is a possibility that a sufficient effect cannot be obtained in the self-cleaning of the cleaning tool 11. In such a case, the substrate Wf is decontaminated due to insufficient self-cleaning of the cleaning tool 11 to adversely affect the subsequent processing process, and the time and cost required for the break-in check are increased.
  • the output torque Tr of the cleaning tool rotating mechanism 31 when the cleaning tool 11 and the self-cleaning member 60 are in contact is a predetermined torque that is equal to or greater than the torque during substrate cleaning.
  • the pressing force of the cleaning tool 11 against the self-cleaning member 60 is controlled.
  • the target torque Tr * is set to a torque that is equal to or higher than the substrate cleaning torque. That is, the target torque Tr * is a torque equal to or greater than the torque acting on the cleaning tool 11 when the processing waste is accumulated in the cleaning tool 11. By using such target torque Tr *, it is possible to suitably remove processing waste from the cleaning tool 11 in a short time.
  • the substrate processing apparatus 10 of the second embodiment has the same configuration as that of the substrate processing apparatus 10 of the first embodiment, and a duplicate description is omitted.
  • the substrate processing apparatus 10 according to the second embodiment is different from the substrate processing apparatus 10 according to the first embodiment in that instead of the process shown in FIG. 6, the target pressure setting process at the time of self-cleaning shown in FIG. 7 is executed.
  • the processing shown in FIG. 7 is executed by the control unit 50 every predetermined time (for example, every several tens of msec) when the cleaning tool 11 is brought into contact with the self-cleaning member 60, that is, when the cleaning tool 11 is self-cleaned.
  • the control unit 50 reads the rotational speed Ns of the cleaning tool 11 and the temperature Tc of the liquid 64 (S22).
  • the rotation speed Ns of the cleaning tool 11 a detection value by a sensor (not shown) that detects the rotation speed Ns of the cleaning tool 11 or a detection value by a sensor (not shown) that detects the rotation speed of the cleaning tool rotation mechanism 31 can be used.
  • a rotation speed command to the cleaning tool rotating mechanism 31 may be used.
  • the temperature Tc of the liquid 64 a value detected by a temperature sensor (not shown) provided in the liquid tank 62 can be used.
  • the temperature of the liquid 64 may use a temperature command by the temperature adjustment mechanism 66.
  • the control unit 50 sets a target pressing force Pp * for pressing the cleaning tool 11 against the self-cleaning member 60 based on the rotation speed Ns and the temperature Tc (S24), and ends this process.
  • the target pressing force Pp * tends to increase as the rotational speed Ns increases
  • the target pressing force Pp * tends to increase as the temperature Tc of the liquid 64 increases.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an example of the relationship between the rotational speed Ns, the temperature Tc, and the target pressing force Pp *. Although FIG. 8 shows an example in which the target pressing force Pp * increases linearly as the rotational speed Ns or the temperature Tc increases, the present invention is not limited to this example.
  • the target pressing force Pp * may increase stepwise as the rotational speed Ns or the temperature Tc increases, or the relationship between the rotational speed Ns or temperature Tc and the target pressing force Pp * may be shown in a curved line.
  • the process of S24 is performed based on the map, the rotation speed Ns, and the temperature Tc, in which a relationship between the rotation speed Ns, the temperature Tc, and the target pressing force Pp * is determined in advance as a map. be able to.
  • the control unit 50 may set the target pressing force Pp * by various methods based on the rotation speed Ns and the temperature Tc.
  • the control unit 50 controls the cleaning tool holding mechanism 32 so that the cleaning tool 11 is pressed against the self-cleaning member 60 with the target pressing force Pp *.
  • the inventors' research has found that the friction between the cleaning tool 11 and the self-cleaning member 60 tends to decrease as the rotational speed Ns of the cleaning tool 11 increases. Therefore, according to the substrate cleaning apparatus 20 of the second embodiment, when the cleaning tool 11 is rotating at the first rotation speed Ns1, the cleaning tool 11 is pressed against the self-cleaning member 60 with the first pressing force Pp1. Further, when the cleaning tool 11 is rotating at the second rotational speed Ns2 (Ns2> Ns1) that is higher than the first rotational speed Ns1, the cleaning tool 11 applies a second pressing force that is greater than the first pressing force Pp1 to the self-cleaning member 60. It is pressed by Pp2 (Pp2> Pp1).
  • the cleaning tool 11 can be self-cleaned by pressing the cleaning tool 11 against the self-cleaning member 60 with a suitable pressing force.
  • the cleaning tool 11 when the temperature Tc of the liquid 64 is the first temperature Tc1, the cleaning tool 11 is pressed against the self-cleaning member 60 with the first pressing force Pp1. Further, when the temperature Tc of the liquid 64 is the second temperature Tc2 (Tc2> Tc1) higher than the first temperature Tc1, the cleaning tool 11 applies a second pressing force Pp2 (Pp2) larger than the first pressing force Pp1 to the self-cleaning member 60. > Pp1).
  • the cleaning tool 11 can be self-cleaned by pressing the cleaning tool 11 against the self-cleaning member 60 with a suitable pressing force.
  • the target pressing force Pp * is set based on the rotational speed Ns of the cleaning tool 11 and the temperature Tc of the liquid 64.
  • the target pressing force Pp * may be set based on one of the following.
  • the target pressing force Pp * may be set based on other parameters.
  • the target pressing force Pp * may be set so as to increase as the number of times of cleaning the substrate Wf by the cleaning tool 11 increases.
  • the target pressing force Pp * may be set to a larger value than when ultrapure water is used as the liquid 64.
  • the target pressing force Pp * may be set based on the material of the self-cleaning member 60. Further, the target pressing force Pp * may be set so as to increase or decrease as the contact time between the cleaning tool 11 and the self-cleaning member 60 increases.
  • the self-cleaning member 60 includes a first member (first self-cleaning member) 60A formed of a first material and a second member formed of a second material. (Second self-cleaning member) 60B, and is different from the substrate cleaning apparatus 20 of the first embodiment in other points, and the other configuration is the same as the substrate cleaning apparatus 20 of the first embodiment.
  • the first material is, for example, an inorganic oxide-based material, or an organic polymer-based material having a relatively large surface free energy hydrogen-bonding component due to a polar group in the molecular structure (first Organic polymer material).
  • the second material is, for example, an organic polymer material (second organic polymer material) having a relatively large surface free energy dispersion force component because it does not have a polar group in the molecular structure. .
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a liquid tank and a self-cleaning member in the third embodiment.
  • a first member 60A and a second member 60B are arranged in the liquid tank 62.
  • the present invention is not limited to this example, and the first member 60A and the second member 60B may be arranged in separate liquid tanks 62. Further, the liquid tank 62 may not be provided. However, even when the liquid tank 62 is not provided, the cleaning tool 11 is self-cleaned with the supply of the liquid 64 by the liquid transfer mechanism 65, that is, for example, while the liquid 64 is continuously poured. May be.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating an example of the self-cleaning member selection process executed by the control unit 50 according to the third embodiment.
  • this process is executed when the substrate cleaning apparatus 20 is started or when an external input is made to the input unit 52.
  • the control unit 50 determines whether or not the first member 60A is selected by an external input (S42). As an example, this process can be performed by referring to a predetermined area of a memory (not shown) of the control unit 50. Then, when the first member 60A is selected (S42: Yes), the control unit 50 sets the first member 60A as a self-cleaning member and ends this process.
  • the control unit 50 sets the second member 60B as a self-cleaning member and ends this process. And the control part 50 performs the self-cleaning of the cleaning tool 11 using the self-cleaning member 60 selected by this process.
  • a suitable material for the self-cleaning member 60 for self-cleaning the cleaning tool 11 varies depending on the processing waste accumulated in the cleaning tool 11.
  • it is formed of an inorganic oxide material or an organic polymer material having a polar group in the molecular structure. It is considered preferable to use the first member 60A as the self-cleaning member 60.
  • the second member 60B formed of an organic polymer material having no polar group in the molecular structure is used. It is considered preferable to use as the self-cleaning member 60.
  • the self-cleaning member 60 is selected based on the external input, the self-cleaning of the cleaning tool 11 is executed by the suitable self-cleaning member 60. Can do. Thereby, the self-cleaning of a highly effective cleaning tool can be performed in a short time.
  • the first member 60A may be formed of a material having a larger amount of hydrogen bonding component of surface free energy and a smaller amount of dispersion force component than the second member 60B when the cleaning tool 11 is self-cleaned. .
  • the substrate cleaning apparatus 20 of the fourth embodiment has the same configuration as the substrate cleaning apparatus 20 of the third embodiment.
  • the substrate cleaning apparatus 20 of the fourth embodiment differs from the substrate cleaning apparatus 20 of the third embodiment in that the cleaning tool 11 is brought into contact with both the first member 60A and the second member 60B.
  • FIG. 11 is a flowchart illustrating an example of a self-cleaning process executed by the control unit 50 according to the fourth embodiment. This process is executed when the cleaning tool 11 is self-cleaned.
  • the control unit 50 first performs the self-cleaning process by the first member 60A by contacting the first member 60A while rotating the cleaning tool 11 (S52). Subsequently, the control unit 50 brings the cleaning tool 11 into contact with the second member 60B while rotating, thereby executing a self-cleaning process by the second member 60B (S54) and ending this process.
  • the cleaning tool 11 while rotating the cleaning tool 11, the cleaning tool 11 is brought into contact with the first member 60A formed of an inorganic oxide material or an organic polymer material having a polar group in the molecular structure, and then cleaned.
  • the cleaning tool 11 is self-cleaned by contacting the second member 60B formed of an organic polymer material having no polar group in the molecular structure while rotating the tool 11.
  • processing waste having a large amount of hydrogen bonding component of surface free energy such as abrasive grains can be removed from the cleaning tool 11, and then the surface free energy dispersion force component such as organic complex can be removed from the cleaning tool 11. It is possible to remove a lot of processing waste.
  • a highly effective cleaning tool can be self-cleaned in a short time.

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Abstract

短時間で効果の高い洗浄具のセルフクリーニングを行うことができる基板洗浄装置を提供する。　基板洗浄装置は、基板の表面に接触して基板を洗浄するための洗浄具と、洗浄具に接触して洗浄具をセルフクリーニングするためのセルフクリーニング部材と、洗浄具を回転させるための洗浄具回転機構と、洗浄具を保持するための洗浄具保持機構であって、洗浄具を基板に押し付けることができると共に、洗浄具をセルフクリーニング部材に押し付けることができる、洗浄具保持機構と、を備える。また、基板洗浄装置は、洗浄具をセルフクリーニングするときに洗浄具回転機構が洗浄具を回転させるセルフクリーニング時トルクが、洗浄具が基板を洗浄するときに洗浄具回転機構が洗浄具を回転させる基板洗浄時トルク以上の所定トルクとなるように、洗浄具のセルフクリーニング部材への押付力を制御する制御部を備える。

Description

基板洗浄装置、及び基板洗浄方法
　本発明は、基板洗浄装置、及び基板洗浄方法に関する。
　半導体デバイスの製造工程では、シリコン基板上に物性の異なる様々な膜が形成され、これら膜に様々な加工が施されることで微細な金属配線が形成される。例えば、ダマシン配線形成工程においては、膜に配線溝を形成し、この配線溝にＣｕなどの金属を埋め込む。その後、化学機械研磨（ＣＭＰ）により余分な金属を除去することで金属配線が形成される。一般に、基板を研磨するＣＭＰ装置（研磨装置）は、研磨された基板を洗浄する基板洗浄装置を備えている。基板の洗浄は、基板を回転させながら、ロールスポンジまたはペンスポンジなどの洗浄具を基板に接触させることによって行われる。
　洗浄具で基板を洗浄するにつれて、ＣＭＰで使用された砥粒または研磨屑（以下、合わせて「処理屑」ともいう）が洗浄具の表面および内部に蓄積される。そこで、このような処理屑を洗浄具から取り除くために、定期的に洗浄具をセルフクリーニングすることが行われている。この洗浄具のセルフクリーニングは、洗浄具を回転させながら、ブラシまたはプレートといったセルフクリーニング部材に接触させることによって行われる。また、新規に交換したブラシで研磨後の基板を洗浄する前に、当該ブラシをイニシャライズする目的で、ブレークインと称する上記セルフクリーニングと同様の処理を行うことも行われる。以下、これらを合わせてセルフクリーニングと称する。
　こうした洗浄具のセルフクリーニングは、例えば、基板間（１枚の基板の洗浄毎）に比較的短い時間でなされ、ロット間（所定数の基板の洗浄毎）並びにブレークイン処理時に比較的長い時間でなされる。また、基板間のセルフクリーニングでは洗浄液として超純水が使用されることが多く、ロット間のセルフクリーニング並びにブレークイン処理時では洗浄液として薬液が使用される場合もある。
特開２００５－１２２３８号公報
　洗浄具のセルフクリーニングは基板の処理工程中ないし工程間に実行されるため、セルフクリーニングにかかる時間が長くなると、基板の処理全体の時間効率が低下してしまう。一方、セルフクリーニングを短時間にすることによって洗浄具のセルフクリーニング効果が低下すると、洗浄具に残った処理屑が基板を汚染する。
　セルフクリーニングの効果を高めるために、洗浄具の回転速度、又は洗浄液の温度などを調整することが考えられる。つまり、洗浄具の回転速度が大きいほど、洗浄具とセルフクリーニング部材との接触部の接触頻度が大きくなり、洗浄具のセルフクリーニング効果が高くなると考えられる。また、洗浄液の温度が高いほど、研磨屑が洗浄液に排出されやすくなり、洗浄具のセルフクリーニング効果が高くなると考えられる。
　また、セルフクリーニングの効果は、洗浄具とセルフクリーニングとの摩擦に影響される。洗浄具とセルフクリーニング部材との摩擦が不足すると、洗浄具から処理屑が排出されず十分なセルフクリーニング効果が得られない。一方、洗浄具とセルフクリーニング部材との摩擦が過度に大きいと、洗浄具の摩耗劣化の原因となり得る。そして、本発明者の研究により、洗浄具の押圧、回転速度、及び洗浄液の温度は、洗浄具とセルフクリーニング部材との摩擦に様々な形で影響することが判明した。
　本発明は上記課題の少なくとも一部に鑑みてなされたものであり、短時間で効果の高い洗浄具のセルフクリーニングを行うことができる基板洗浄装置または基板洗浄方法を提供することを目的の１つとする。また、本発明は、洗浄具を好適な押付力でセルフクリーニング部材に押し付けて洗浄具をセルフクリーニングすることができる基板洗浄装置または基板洗浄方法を提供することを目的の１つとする。
（形態１）形態１によれば、基板洗浄装置が提案され、前記基板洗浄装置は、基板の表面に接触して当該基板を洗浄するための洗浄具と、前記洗浄具に接触して当該洗浄具をセルフクリーニングするためのセルフクリーニング部材と、前記洗浄具を回転させるための洗浄具回転機構と、前記洗浄具を保持する洗浄具保持機構であって、前記洗浄具を前記基板に押し付けることができると共に、前記洗浄具を前記セルフクリーニング部材に押し付けることができる、洗浄具保持機構と、前記洗浄具が前記セルフクリーニング部材と接触しているときに前記洗浄具回転機構が前記洗浄具を回転させるトルクが、前記洗浄具が前記基板を洗浄するときに前記洗浄具回転機構が前記洗浄具を回転させる基板洗浄時トルク以上の所定トルクとなるように、前記洗浄具の前記セルフクリーニング部材への押付力を制御する制御部と、を備える。形態１によれば、洗浄具をセルフクリーニング部材に好適な押付力で押し付けて、洗浄具をセルフクリーニングすることができる。
（形態２）形態２によれば、基板洗浄装置が提案され、基板の表面に接触して当該基板を洗浄するための洗浄具と、前記洗浄具に接触して当該洗浄具をセルフクリーニングするためのセルフクリーニング部材と、前記洗浄具を回転させるための洗浄具回転機構と、前記洗浄具を保持する洗浄具保持機構であって、前記洗浄具を前記基板に押し付けることができると共に、前記洗浄具を前記セルフクリーニング部材に押し付けることができる、洗浄具保持機構と、前記洗浄具が前記セルフクリーニング部材と接触しているときに、前記洗浄具が第１回転速度で回転しているときには前記洗浄具が前記セルフクリーニング部材に第１押付力で押し付けられるように前記洗浄具保持機構を制御し、前記洗浄具が前記第１回転速度より大きい第２回転速度で回転しているときには前記洗浄具が前記セルフクリーニング部材に前記第１押付力より大きい第２押付力で押し付けられるように前記洗浄具保持機構を制御する制御部と、を備える。形態２は、洗浄具の回転速度が大きいほど、洗浄具とセルフクリーニング部材との摩擦が小さくなる傾向があるという発見に基づく。形態２によれば、洗浄具をセルフクリーニング部材に好適な押付力で押し付けて、洗浄具をセルフクリーニングすることができる。
（形態３）形態３によれば、基板洗浄装置が提案され、前記基板洗浄装置は、基板の表面に接触して当該基板を洗浄するための洗浄具と、前記洗浄具に接触して当該洗浄具をセルフクリーニングするためのセルフクリーニング部材と、前記洗浄具を回転させるための洗浄具回転機構と、前記洗浄具を保持する洗浄具保持機構であって、前記洗浄具を前記基板に押し付けることができると共に、前記洗浄具を前記セルフクリーニング部材に押し付けることができる、洗浄具保持機構と、液体中で又は液体の供給を伴って前記洗浄具が前記セルフクリーニング部材と接触しているときに、前記液体が第１温度であるときには前記洗浄具が前記セルフクリーニング部材に第１押付力で押し付けられるように前記洗浄具保持機構を制御し、前記液体が前記第１温度より高い第２温度であるときには前記洗浄具が前記セルフクリーニング部材に前記第１押付力より大きい第２押付力で押し付けられるように前記洗浄具保持機構を制御する制御部と、を備える。形態３は、セルフクリーニングに使用する液体の温度が高いほど、洗浄具とセルフクリーニング部材との摩擦が小さくなるという発見に基づく。形態３によれば、洗浄具をセルフクリーニング部材に好適な押付力で押し付けて、洗浄具をセルフクリーニングすることができる。
（形態４）形態４によれば、基板洗浄装置が提案され、前記基板洗浄装置は、基板の表面に接触して当該基板を洗浄するための洗浄具と、第１の材料で形成され、前記洗浄具に接触して当該洗浄具をセルフクリーニングするための第１のセルフクリーニング部材と、第２の材料で形成され、前記洗浄具に接触して当該洗浄具をセルフクリーニングするための第２のセルフクリーニング部材と、を備え、外部入力に基づいて前記第１のセルフクリーニング部材と前記第２のセルフクリーニング部材との一方を選択し、前記洗浄具を前記選択したセルフクリーニング部材と接触させることにより当該洗浄具をセルフクリーニングする。形態４によれば、外部入力に基づいてセルフクリーニング部材を選択して、洗浄具のセルフクリーニングを行うことができる。これにより、短時間で効果の高い洗浄具のセルフクリーニングを行うことができる。
（形態５）形態５によれば、基板洗浄装置が提案され、前記基板洗浄装置は、基板の表面に接触して当該基板を洗浄するための洗浄具と、第１の材料で形成され、前記洗浄具に接触して当該洗浄具をセルフクリーニングするための第１のセルフクリーニング部材と、第２の材料で形成され、前記洗浄具に接触して当該洗浄具をセルフクリーニングするための第２のセルフクリーニング部材と、を備え、前記洗浄具を前記第１のセルフクリーニング部材に接触させた後に当該洗浄具を前記第２のセルフクリーニング部材に接触させることにより当該洗浄具をセルフクリーニングする。形態５によれば、２つのセルフクリーニング部材を使用して、洗浄具のセルフクリーニングが行われる。これにより、洗浄具のセルフクリーニングの効果を高めることができる。
（形態６）形態６によれば、形態４又は５の基板洗浄装置において、前記第１の材料は、前記洗浄具をセルフクリーニングする際に、前記第２の材料に比して表面自由エネルギーの水素結合性成分が多く分散力成分が少ない材料である。形態６によれば、先ず第１のセルフクリーニング部材を使用して砥粒のように表面自由エネルギーの水素結合性成分が多い処理屑を洗浄具から取り除くことができ、続いて第２のセルフクリーニング部材を使用して有機錯体のように表面自由エネルギーの分散力成分が多い処理屑を洗浄具から取り除くことができる。
（形態７）形態７によれば、形態４から６の何れかの基板洗浄装置において、前記第１の材料は、無機酸化物系材料または分子構造内に極性基を有する第１の有機高分子系材料であり、前記第２の材料は、非極性の第２の有機高分子系材料である。
（形態８）形態８によれば、形態１から７の何れかの基板洗浄装置において、前記洗浄具のセルフクリーニングは、第１時間における短時間セルフクリーニングと、前記第１時間より長い第２時間における長時間セルフクリーニングとがあり、前記短時間セルフクリーニングにおいては超純水が使用され、前記長時間セルフクリーニングにおいては薬液を使用してもよく、薬液を使用した場合は超純水によるリンス処理が引き続いて行われる。いずれにおいても液温を上げて洗浄効果を高めることを行っても良い。なお、薬液を使用したのち超純水でリンスする場合に、その前後で洗浄トルクが変化することがあるが、その場合もウエハ洗浄時のトルクと同等以上になるよう押圧ないし回転数を加減する。
（形態９）形態９によれば、形態１から８の何れかの基板洗浄装置において、液体が貯められ、前記セルフクリーニング部材を収容する液槽と、前記液体に超音波振動を与える振動部と、を備える。
（形態１０）形態１０によれば、形態１から９の何れかの基板洗浄装置において、前記洗浄具をセルフクリーニングするときに当該洗浄具に向けて気体または液体を噴出する噴出部を更に備える。
（形態１１）形態１１によれば、基板洗浄方法が提案され、前記基板洗浄方法は、洗浄具を回転させると共に前記洗浄具を基板の表面に接触させて当該基板を洗浄する基板洗浄ステップと、前記洗浄具を回転させると共に前記洗浄具をセルフクリーニング部材に接触させて当該洗浄具をセルフクリーニングするセルフクリーニングステップと、を含み、前記セルフクリーニングステップでは、前記洗浄具を回転させるトルクが、前記基板洗浄ステップにおいて前記洗浄具を回転させる基板洗浄時トルク以上の所定トルクとなるように、前記洗浄具の前記セルフクリーニング部材への押付力を制御する。形態１１によれば、洗浄具をセルフクリーニング部材に好適な押付力で押し付けて、洗浄具をセルフクリーニングすることができる。
（形態１２）形態１２によれば、基板洗浄方法が提案され、前記基板洗浄方法は、洗浄具を回転させると共に前記洗浄具を基板の表面に接触させて当該基板を洗浄する基板洗浄ステップと、前記洗浄具を回転させると共に前記洗浄具をセルフクリーニング部材に接触させて当該洗浄具をセルフクリーニングするセルフクリーニングステップと、を含み、前記セルフクリーニングステップでは、前記洗浄具が第１回転速度で回転しているときには前記洗浄具を前記セルフクリーニング部材に第１押付力で押し付け、前記洗浄具が前記第１回転速度より大きい第２回転速度で回転しているときには前記洗浄具を前記セルフクリーニング部材に前記第１押付力より大きい第２押付力で押し付ける。形態１２によれば、洗浄具をセルフクリーニング部材に好適な押付力で押し付けて、洗浄具をセルフクリーニングすることができる。
（形態１３）形態１３によれば、基板洗浄方法が提案され、前記基板洗浄方法は、洗浄具を回転させると共に前記洗浄具を基板の表面に接触させて当該基板を洗浄する基板洗浄ステップと、前記洗浄具を回転させると共に液体中で又は液体の供給を伴って前記洗浄具を液槽内のセルフクリーニング部材に接触させて当該洗浄具をセルフクリーニングするセルフクリーニングステップと、を含み、前記セルフクリーニングステップでは、前記液体が第１温度であるときには前記洗浄具を前記セルフクリーニング部材に第１押付力で押し付け、前記液体が前記第１温度より高い第２温度であるときには前記洗浄具を前記セルフクリーニング部材に前記第１押付力より大きい第２押付力で押し付ける。形態１３によれば、洗浄具をセルフクリーニング部材に好適な押付力で押し付けて、洗浄具をセルフクリーニングすることができる。
（形態１４）形態１４によれば、基板洗浄方法が提案され、前記基板洗浄方法は、洗浄具を回転させると共に前記洗浄具を基板の表面に接触させて当該基板を洗浄する基板洗浄ステップと、外部入力に基づいて、第１の材料で形成された第１のセルフクリーニング部材と、第２の材料で形成された第２のセルフクリーニング部材との一方を選択する選択ステップと、前記洗浄具を回転させると共に前記洗浄具を前記選択ステップで選択されたセルフクリーニング部材に接触させて当該洗浄具をセルフクリーニングするセルフクリーニングステップと、を含む。形態１４によれば、外部入力に基づいてセルフクリーニング部材を選択して、洗浄具のセルフクリーニングを行うことができる。これにより、短時間で効果の高い洗浄具のセルフクリーニングを行うことができる。
（形態１５）形態１５によれば、基板洗浄方法が提案され、前記基板洗浄方法は、洗浄具を回転させると共に前記洗浄具を基板の表面に接触させて当該基板を洗浄する基板洗浄ステップと、前記洗浄具を回転させると共に前記洗浄具を第１の材料で形成された第１のセルフクリーニング部材に接触させて当該洗浄具をセルフクリーニングする第１のセルフクリーニングステップと、前記第１のセルフクリーニングステップの後に、前記洗浄具を回転させると共に前記洗浄具を第２の材料で形成された第２のセルフクリーニング部材に接触させて当該洗浄具をセルフクリーニングする第２のセルフクリーニングステップと、を含む。形態１５によれば、２つのセルフクリーニング部材を使用して、洗浄具のセルフクリーニングが行われる。これにより、洗浄具のセルフクリーニングの効果を高めることができる。
実施形態にかかる基板洗浄装置を含む基板処理装置の概略構成を示す平面図である。 実施形態にかかる基板洗浄装置の概略構成を示す斜視図である。 別の一例にかかる基板洗浄装置の概略構成を示す斜視図である。 ペン部材のセルフクリーニングを模式的に示す図である。 ロール部材のセルフクリーニングを模式的に示す図である。 第１実施形態の制御部により実行されるセルフクリーニング時目標押付力設定処理の一例を示すフローチャートである。 第２実施形態の制御部により実行されるセルフクリーニング時目標押付力設定処理の一例を示すフローチャートである。 回転数Ｎｓ及び温度Ｔｃと目標押付力Ｐｐ＊との関係の一例を示す図である。 第３実施形態における液槽とセルフクリーニング部材との一例を示す図である。 第３実施形態の制御部により実行されるセルフクリーニング部材選択処理の一例を示すフローチャートである。 第４実施形態の制御部により実行されるセルフクリーニング処理の一例を示すフローチャートである。
　以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。以下で説明する図面において、同一の又は相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。本実施形態の基板洗浄装置は、半導体ウエハ等の基板を処理する基板処理装置の一部として利用することができる。
（第１実施形態）
　図１は、実施形態にかかる基板洗浄装置を含む基板処理装置の概略構成を示す図である。図１に示すように、基板処理装置は１０、ハウジング１１０と、ハウジング１１０に隣接して配置されたロードポート１１２と、を有している。ロードポート１１２には、多数の基板Ｗｆ（図２等参照）をストックするためのオープンカセット、ＳＭＩＦ（Standard Manufacturing Interface）ポッド、又はＦＯＵＰ（Front Opening Unified Pod）を搭載することができる。ＳＭＩＦポッド及びＦＯＵＰは、内部に基板カセットを収納し、外部空間とは独立した環境を保つことができる密閉容器である。
　ハウジング１１０の内部には、複数（図１に示す態様では４つ）の研磨ユニット１１４ａ～１１４ｄと、研磨後の基板Ｗｆを洗浄する第１洗浄ユニット１１６及び第２洗浄ユニット１１８と、洗浄後の基板Ｗｆを乾燥させる乾燥ユニット１２０とが収容されている。図１に示す例では、研磨ユニット１１４ａ～１１４ｄが基板処理装置１０の長手方向に沿って配列され、洗浄ユニット１１６、１１８、及び乾燥ユニット１２０が研磨ユニット１１４ａ～１１４ｄと並列に配置されている。
　ロードポート１１２と、ロードポート１１２側に位置する研磨ユニット１１４ａ及び乾燥ユニット１２０との間には、第１搬送ロボット１２２が配置されている。また、研磨ユニット１１４ａ～１１４ｄと、洗浄ユニット１１６、１１８及び乾燥ユニット１２０との間に、搬送ユニット１２４が配置されている。第１搬送ロボット１２２は、研磨前の基板Ｗｆをロードポート１１２から受け取って搬送ユニット１２４に受け渡したり、乾燥ユニット１２０から取り出された乾燥後の基板Ｗｆを搬送ユニット１２４から受け取ったりする。
　研磨ユニット１１４ａ～１１４ｄは、基板Ｗｆの研磨（平坦化）が行われる領域である。研磨ユニット１１４ａ～１１４ｄについては、本発明の中核をなさないため詳細な説明を省略する。
　第１洗浄ユニット１１６と第２洗浄ユニット１１８との間に、これら第１洗浄ユニット１１６と第２洗浄ユニット１１８の間で基板Ｗｆの受け渡しを行う第２搬送ロボット１２６が配置されている。また、第２洗浄ユニット１１８と乾燥ユニット１２０との間に、これら第２洗浄ユニット１１８と乾燥ユニット１２０の間で基板Ｗｆの受け渡しを行う第３搬送ユニット１２８が配置されている。さらに、ハウジング１１０の内部には、基板処理装置１０の各機器の動きを制御する制御部５０が配置されている。本実施形態では、ハウジング１１０の内部に制御部５０が配置されている。ただし、こうした例に限られることはなく、ハウジング１１０の外部に制御部５０が配置されてもよい。本実施形態では、制御部５０は、外部入力を受け入れる入力部５２を有している。ここで、外部入力には、ユーザによる機械的な操作、並びに有線または無線による外部装置からの信号の入力が含まれ得る。
　本実施形態の洗浄ユニット１１６、１１８は、後述の洗浄具を自転させながら基板Ｗｆの表面に接触させることにより、基板Ｗｆを洗浄する。また、洗浄ユニット１１６、１１８は、洗浄具と合わせて、二流体ジェットにより基板Ｗｆの表面を洗浄する二流体ジェット洗浄装置を使用してもよい。
　乾燥ユニット１２０は、一例として、回転する基板Ｗｆに向けて、図示しないノズルからＩＰＡ蒸気を噴出することにより基板Ｗｆを乾燥させる。また乾燥ユニット１２０は、基板Ｗｆを高速で回転させて遠心力によって基板Ｗｆを乾燥させてもよい。
　図２は、実施形態にかかる基板洗浄装置の概略構成を示す斜視図であり、図３は、別の一例にかかる基板洗浄装置の概略構成を示す斜視図である。図示するように、基板洗浄装置２０（基板洗浄ユニット１１６、１１８）は、基板Ｗｆを保持して回転させる基板回転機構（本実施形態では後述する支持部材４０を参照）と、基板Ｗｆに洗浄液を供給する洗浄液供給部４２と、を有している。本実施の形態の洗浄液には、超純水（ＤＩＷ）等のリンス液と、アンモニア過酸化水素（ＳＣ１）、塩酸過酸化水素（ＳＣ２）、硫酸過酸化水素（ＳＰＭ）、硫酸加水、フッ酸等の薬液が含まれている。本実施の形態で特に断りのない限り、洗浄液は、リンス液又は薬液のいずれかを意味している。
　基板Ｗｆは、その中心軸（中心Ｏを通って基板Ｗｆの表面に垂直な軸）を回転軸として回転する。本実施形態では、主に、基板Ｗｆの表面が水平方向に沿って延在し、回転軸が鉛直方向に延びた態様を用いて説明するが、これに限られることはない。本実施形態の基板回転機構は、基板Ｗｆの外周を支持する４つの支持部材４０を有する。支持部材４０は例えばスピンドル、チャック等である。このスピンドル、チャック等の回転により、基板Ｗｆを回転させることができる。
　基板洗浄装置２０は、基板Ｗｆと接触して基板Ｗｆを洗浄する洗浄具１１、洗浄具１１を回転させる洗浄具回転機構３１、及び洗浄具１１を保持する洗浄具保持機構３２を備えている。洗浄具１１としては、基板Ｗｆの表面に対して略垂直な回転軸回りに自転するペン部材１１Ａ（図２参照）を用いることができる。また、洗浄具１１としては、基板Ｗｆの直径のほぼ全長にわたって直線状に延びるロール部材１１Ｂ（図２、図３参照）を用いることができる。
　洗浄具回転機構３１は、洗浄具１１としてペン部材１１Ａが用いられている場合には洗浄具１１を基板Ｗｆの表面に対して略垂直な回転軸回りに回転させる。また、洗浄具回転機構３１は、洗浄具１１としてロール部材１１Ｂが用いられている場合には洗浄具１１を基板Ｗｆの表面に平行な回転軸回りに回転させる。洗浄具回転機構３１としては、種々の機構を採用することができ、一例としてＤＣモータ及びリンク機構を採用することができる。
　洗浄具保持機構３２は、洗浄具１１及び洗浄具回転機構３１を基板Ｗｆの表面に対して垂直に移動させて、洗浄具１１を基板Ｗｆに押し付けたり基板Ｗｆから離間させたりすることができる。洗浄具保持機構３２としては、種々の機構を採用することができ、一例としてボールねじを用いたモータ駆動機構、又はエアシリンダ等を採用することができる。また、洗浄具保持機構３２は、洗浄具１１及び洗浄具回転機構３１を基板Ｗｆの表面に対して平行に移動させて、洗浄具１１と基板Ｗｆとの接触部を変更したり、洗浄具１１を図示しない待機位置へと移動させたりすることができる。
　なお、図２に示す例では、ペン部材１１Ａが、基板Ｗｆの上面（図２の上面）を洗浄し、ロール部材１１Ｂが基板Ｗｆの下面（図２の下面）を洗浄する。また、図３に示す例では、ロール部材１１Ｂが基板Ｗｆの表面および裏面を洗浄する。ただし、洗浄具１１が基板Ｗｆの表面に接触することにより基板Ｗｆが洗浄されればよく、基板洗浄装置２０は、図２または図３の例に限定されるものではない。
　洗浄具１１が交換される等、新規な洗浄具１１が使用される場合、洗浄具１１のブレークインが行われる。洗浄具１１は初期状態では乾燥している場合もあり、このまま洗浄処理に使用すると、基板Ｗｆを損傷させるおそれがある。また、湿潤状態で供される場合であっても、スポンジ自体に汚染の原因となるパーティクルが付着している場合がある。このため、水を浸みこませて揉み解したり、パーティクルを除去するように初期慣らし（ブレークイン）が行われる。このブレークインが行われた洗浄具１１を用いて洗浄処理が実行し、基板Ｗｆに対して洗浄後の逆汚染チェックが行われる。逆汚染とは、清浄な基板Ｗｆが洗浄具１１によって汚染されてしまうことである。逆汚染が生じる場合、以後の処理プロセスに重大な悪影響を与えるので、この逆汚染チェックは重要である。
　また、洗浄具１１で基板Ｗｆを洗浄するにつれて、基板Ｗｆの研磨の際の処理屑が洗浄具１１の表面および内部に蓄積される。このため、定期的に洗浄具１１のセルフクリーニングが行われる。このセルフクリーニングは、洗浄具１１をセルフクリーニング部材６０に接触させることによって行われる。洗浄具１１のセルフクリーニングは、基板間（１枚の基板の洗浄毎）に比較的短い時間（第１時間）でなされ、ロット間（所定数の基板の洗浄毎）に比較的長い時間（第２時間）でなされる。また、本実施形態では、基板間のセルフクリーニングでは、セルフクリーニングに使用する液体として純水（ＤＩＷ）等が使用される。一方、ロット間のセルフクリーニングでは、アンモニア過酸化水素（ＳＣ１）、塩酸過酸化水素（ＳＣ２）、硫酸過酸化水素（ＳＰＭ）、硫酸加水、フッ酸等の薬液が使用された後に、超純水が使用される。ただし、こうした例に限定されず、基板間のセルフクリーニングにおいて薬液が使用されてもよいし、ロット間のセルフクリーニングにおいて薬液が使用されなくてもよい。なお、以下では、「セルフクリーニング」は、「ブレークイン」を含むものとする。
　図４は、ペン部材１１Ａのセルフクリーニングを模式的に示す図であり、図５は、ロール部材１１Ｂのセルフクリーニングを模式的に示す図である。図４及び図５に示すように、セルフクリーニング部材６０が液槽６２内に配置されている。セルフクリーニング部材６０は、例えば石英板、サファイア板といった無機酸化物系材料、又はＰＴＦＥ，ＰＶＤＦ，ＰＦＡ，ＰＰＳ，ＰＥＥＫ，ＰＭＭＡといった耐薬品性、低溶出性の良好な有機高分子系材料により形成される。また、液槽６２には、超純水（ＤＩＷ）、又は、アンモニア過酸化水素（ＳＣ１）、塩酸過酸化水素（ＳＣ２）、硫酸過酸化水素（ＳＰＭ）、硫酸加水、若しくはフッ酸等の薬液といった液体６４が貯められている。液槽６２では、液体移送機構６５によって、清浄な液体が供給される、又は内部の液体が清浄されながら循環されることが好ましい。また、液槽６２に貯められる液体６４は、温度調節機構６６によって温度が調節できることが好ましい。温度調節機構６６としては、例えばヒータを用いることができる。さらに、基板洗浄装置２０は、洗浄具１１のセルフクリーニングの際に液槽６２内に超音波振動を与える振動部６７を備えるとよい。また、基板洗浄装置２０は、洗浄具１１のセルフクリーニングの際に洗浄具１１に向けて気体または液体を噴出する噴出部６８を備えるとよい。
　なお、図４及び図５に示す例では、セルフクリーニング部材６０が液槽６２内に配置されるものとした。しかし、こうした例に限定されず、液槽６２が備えられなくてもよい。ただし、液槽６２が備えられない場合であっても、液体移送機構６５による液体６４の供給を伴って、つまり例えば液体６４が連続的に掛け流されながら、洗浄具１１のセルフクリーニングが行われてもよい。また、こうした場合においても、温度調節機構６６によって液体６４の温度が調節できるとよい。
　図４に示すように、ペン部材１１Ａをセルフクリーニングするときには、洗浄具回転機構３１がペン部材１１Ａを回転させると共に、洗浄具保持機構３２がペン部材１１Ａをセルフクリーニング部材６０に押し付ける。なお、図４では、セルフクリーニング部材６０の表面がペン部材１１Ａの回転軸に対して垂直な例を示しているが、こうした例に限定されるものではない。また、図５に示すように、ロール部材１１Ｂをセルフクリーニングするときには、洗浄具回転機構３１がロール部材１１Ｂを回転させると共に、洗浄具保持機構３２がロール部材１１Ｂをセルフクリーニング部材６０に押し付ける。なお、図５に示す例では、セルフクリーニング部材６０の表面が鉛直方向に対して傾斜しており、ロール部材１１Ｂが鉛直方向に移動してセルフクリーニング部材に接触するものとしているが、こうした例に限定されるものではない。
　図６は、実施形態の制御部５０により実行されるセルフクリーニング時目標押付力設定処理の一例を示すフローチャートである。この処理は、洗浄具１１をセルフクリーニング部材６０と接触させるとき、つまり洗浄具１１をセルフクリーニングするときに所定時間毎（例えば、数十ｍｓｅｃ毎）に実行される。
　この処理が開始されると、まず制御部５０は、洗浄具回転機構３１の出力トルクＴｒを読み込む（Ｓ１２）。出力トルクＴｒは、洗浄具１１とセルフクリーニング部材６０とが接触しているときに洗浄具回転機構３１が洗浄具１１を回転させるトルクであり、例えば洗浄具回転機構３１の図示しないモータに流れる電流値に基づいて検出することができる。また、出力トルクＴｒは、制御部５０による洗浄具回転機構３１へのトルク指令を使用してもよい。
　続いて、制御部５０は、出力トルクＴｒと所定の目標トルクＴｒ＊とに基づいて、洗浄具１１をセルフクリーニング部材６０に押し付ける目標押付力Ｐｐ＊を設定して（Ｓ１４）、本処理を終了する。ここで、目標トルクＴｒ＊は、予め決められた所定トルクであり、洗浄具１１が基板Ｗｆを洗浄するときに洗浄具１１に作用するトルク（基板洗浄時トルク）以上のトルクである。目標トルクＴｒ＊は、外部入力によって設定可能としてもよい。また、目標押付力Ｐｐ＊の設定は、一例として、出力トルクＴｒと目標トルクＴｒ＊の差に基づいて、比例ゲインＧｐ、及び積分ゲインＧｉを用いたＰＩ演算、もしくは、比例ゲインＧｐ、積分ゲインＧｉ、及び微分ゲインＧｄを用いたＰＩＤ演算により行うことができる。本処理を終了すると、制御部５０は、洗浄具１１が目標押付力Ｐｐ＊でセルフクリーニング部材６０に押し付けられるように洗浄具保持機構３２を制御する。
　洗浄具１１とセルフクリーニング部材６０との摩擦は、洗浄具１１のセルフクリーニング部材６０への押付力Ｐｐのみならず、洗浄具１１の摩耗、洗浄具１１の回転速度（回転数Ｎｓ）、液体６４の種類および温度Ｔｃ、並びに、セルフクリーニング部材６０の材質および形状などの条件によって変化する。洗浄具１１とセルフクリーニング部材６０との摩擦が不足すると、洗浄具１１のセルフクリーニングにおいて十分な効果が得られなくなるおそれがある。こうした場合には、洗浄具１１のセルフクリーニング不足により基板Ｗｆの逆汚染が生じて以降の処理プロセスに悪影響を及ぼしたり、ブレークインのチェックにかかる時間およびコストが大きくなったりする。一方、洗浄具１１とセルフクリーニング部材６０との摩擦が過度に大きくなると、摩耗により洗浄具１１が劣化する原因となる。これに対して、本実施形態の基板洗浄装置２０では、洗浄具１１とセルフクリーニング部材６０とが接触しているときの洗浄具回転機構３１の出力トルクＴｒが、基板洗浄時トルク以上の所定トルクとなるように、洗浄具１１のセルフクリーニング部材６０への押付力が制御される。そして、この所定トルクとして洗浄具１１が劣化しないようなトルクが採用されることにより、洗浄具をセルフクリーニング部材６０に好適な押付力で押し付けて、洗浄具１１をセルフクリーニングすることができる。
　また、本実施形態の基板洗浄装置２０によれば、目標トルクＴｒ＊が基板洗浄時トルク以上のトルクとされている。つまり、目標トルクＴｒ＊は、洗浄具１１に処理屑が蓄積されるときに洗浄具１１に作用しているトルク以上のトルクである。こうした目標トルクＴｒ＊を用いることにより、短時間で洗浄具１１から処理屑を好適に取り除くことができる。
（第２実施形態）
　第２実施形態の基板処理装置１０は、第１実施形態の基板処理装置１０と同一の構成を備えており、重複する説明は省略する。第２実施形態の基板処理装置１０は、図６に示す処理に代えて、図７に示すセルフクリーニング時目標押付力設定処理を実行する点で、第１実施形態の基板処理装置１０と異なる。この図７に示す処理は、洗浄具１１をセルフクリーニング部材６０と接触させるとき、つまり洗浄具１１をセルフクリーニングするときに、制御部５０により所定時間毎（例えば、数十ｍｓｅｃ毎）に実行される。
　本処理が開始されると、制御部５０は、洗浄具１１の回転数Ｎｓ及び液体６４の温度Ｔｃを読み込む（Ｓ２２）。洗浄具１１の回転数Ｎｓは、洗浄具１１の回転数Ｎｓを検出する図示しないセンサによる検出値、又は洗浄具回転機構３１の回転数を検出する図示しないセンサによる検出値を使用することができる。また、洗浄具１１の回転数Ｎｓは、洗浄具回転機構３１への回転数指令を使用してもよい。液体６４の温度Ｔｃは、液槽６２に設けられた図示しない温度センサによる検出値を使用することができる。また、液体６４の温度は、温度調節機構６６による温度指令を使用してもよい。
　続いて、制御部５０は、回転数Ｎｓと温度Ｔｃとに基づいて、洗浄具１１をセルフクリーニング部材６０に押し付ける目標押付力Ｐｐ＊を設定して（Ｓ２４）、本処理を終了する。このＳ２４の処理では、回転数Ｎｓが大きいほど目標押付力Ｐｐ＊が大きくなる傾向に、且つ、液体６４の温度Ｔｃが高いほど目標押付力Ｐｐ＊が大きくなる傾向に、目標押付力Ｐｐ＊が設定される。図８は、回転数Ｎｓ及び温度Ｔｃと目標押付力Ｐｐ＊との関係の一例を示す図である。なお、図８では、回転数Ｎｓ又は温度Ｔｃが大きくなるほど目標押付力Ｐｐ＊が線形で大きくなる例が示されているが、この例に限定されない。例えば、回転数Ｎｓ又は温度Ｔｃが大きくなるほど目標押付力Ｐｐ＊が段階的に大きくなってもよいし、回転数Ｎｓ又は温度Ｔｃと目標押付力Ｐｐ＊との関係が曲線状に示されてもよい。Ｓ２４の処理は、一例として、回転数Ｎｓと温度Ｔｃと目標押付力Ｐｐ＊との関係を実験等により予めマップとして定めておき、このマップと読み込んだ回転数Ｎｓ及び温度Ｔｃとに基づいて行うことができる。ただし、こうした例に限定されず、制御部５０は、回転数Ｎｓと温度Ｔｃとに基づいて、種々の方法で目標押付力Ｐｐ＊を設定してもよい。本処理を終了すると、制御部５０は、洗浄具１１が目標押付力Ｐｐ＊でセルフクリーニング部材６０に押し付けられるように洗浄具保持機構３２を制御する。
　本発明者の研究により、洗浄具１１の回転数Ｎｓが大きいほど、洗浄具１１とセルフクリーニング部材６０との摩擦が小さくなる傾向があることが発見された。このため、第２実施形態の基板洗浄装置２０によれば、洗浄具１１が第１回転速度Ｎｓ１で回転しているときには、洗浄具１１がセルフクリーニング部材６０に第１押付力Ｐｐ１で押し付けられる。また、洗浄具１１が第１回転速度Ｎｓ１より大きい第２回転速度Ｎｓ２（Ｎｓ２＞Ｎｓ１）で回転しているときには、洗浄具１１がセルフクリーニング部材６０に第１押付力Ｐｐ１より大きい第２押付力Ｐｐ２（Ｐｐ２＞Ｐｐ１）で押し付けられる。これにより、洗浄具１１の回転数Ｎｓが大きいときに、洗浄具１１とセルフクリーニング部材６０との摩擦が不足して十分な効果が得られなくなることを抑制することができる。つまり、第２実施形態の基板洗浄装置２０によれば、洗浄具１１をセルフクリーニング部材６０に好適な押付力で押し付けて、洗浄具１１をセルフクリーニングすることができる。
　また、本発明者の研究により、液体６４の温度Ｔｃが高いほど、洗浄具１１とセルフクリーニング部材６０との摩擦が小さくなる傾向があることが発見された。このため、第２実施形態の基板洗浄装置２０によれば、液体６４の温度Ｔｃが第１温度Ｔｃ１であるときには、洗浄具１１がセルフクリーニング部材６０に第１押付力Ｐｐ１で押し付けられる。また、液体６４の温度Ｔｃが第１温度Ｔｃ１より高い第２温度Ｔｃ２（Ｔｃ２＞Ｔｃ１）であるときには、洗浄具１１がセルフクリーニング部材６０に第１押付力Ｐｐ１より大きい第２押付力Ｐｐ２（Ｐｐ２＞Ｐｐ１）で押し付けられる。これにより、液体６４大きいときに、洗浄具１１とセルフクリーニング部材６０との摩擦が不足して十分な効果が得られなくなることを抑制することができる。つまり、第２実施形態の基板洗浄装置２０によれば、洗浄具１１をセルフクリーニング部材６０に好適な押付力で押し付けて、洗浄具１１をセルフクリーニングすることができる。
　なお、第２実施形態の基板洗浄装置２０では、洗浄具１１の回転数Ｎｓと液体６４の温度Ｔｃとに基づいて目標押付力Ｐｐ＊が設定されるものとしたが、回転数Ｎｓと温度Ｔｃとの一方に基づいて目標押付力Ｐｐ＊が設定されてもよい。また、これらに代えて、または加えて、他のパラメータに基づいて、目標押付力Ｐｐ＊が設定されてもよい。一例として、洗浄具１１による基板Ｗｆの洗浄回数が多いほど大きくなるように目標押付力Ｐｐ＊が設定されてもよい。また、液体６４として界面活性剤入りの薬液が用いられているときには、液体６４として超純水が使用されているときよりも、目標押付力Ｐｐ＊が大きい値に設定されてもよい。また、セルフクリーニング部材６０の材質に基づいて目標押付力Ｐｐ＊が設定されてもよい。また、洗浄具１１とセルフクリーニング部材６０との接触時間が長いほど大きくなるように又は小さくなるように目標押付力Ｐｐ＊が設定されてもよい。
（第３実施形態）
　第３実施形態の基板洗浄装置２０は、セルフクリーニング部材６０として、第１の材料で形成された第１部材（第１のセルフクリーニング部材）６０Ａと、第２の材料で形成された第２部材（第２のセルフクリーニング部材）６０Ｂと、を有する点で第１実施形態の基板洗浄装置２０と異なり、その他の構成は第１実施形態の基板洗浄装置２０と同一である。ここで、第１の材料は、例えば、無機酸化物系材料、または分子構造内に極性基を有するがために表面自由エネルギーの水素結合性成分が相対的に大きい有機高分子系材料（第１の有機高分子系材料）である。また、第２の材料は、例えば、分子構造内に極性基を有さないため表面自由エネルギーの分散力成分が相対的に大きい有機高分子系材料（第２の有機高分子系材料）である。
　図９は、第３実施形態における液槽とセルフクリーニング部材との一例を示す図である。図示するように、第３実施形態では、液槽６２に第１部材６０Ａと第２部材６０Ｂとが配置されている。ただし、こうした例に限定されず、第１部材６０Ａと第２部材６０Ｂとは、別々の液槽６２に配置されてもよい。また、液槽６２が備えられなくてもよい。ただし、液槽６２が備えられない場合であっても、液体移送機構６５による液体６４の供給を伴って、つまり例えば液体６４が連続的に掛け流されながら、洗浄具１１のセルフクリーニングが行われてもよい。
　図１０は、第３実施形態の制御部５０により実行されるセルフクリーニング部材選択処理の一例を示すフローチャートである。この処理は、一例として、基板洗浄装置２０の起動時、または入力部５２に外部入力がなされたタイミングで実行される。本処理が実行されると、制御部５０は、外部入力によって第１部材６０Ａが選択されているか否かを判定する（Ｓ４２）。この処理は、一例として、制御部５０の図示しないメモリの所定領域を参照することにより行うことができる。そして、制御部５０は、第１部材６０Ａが選択されているときには（Ｓ４２：Ｙｅｓ）、第１部材６０Ａをセルフクリーニング部材として設定して本処理を終了する。一方、制御部５０は、第１部材６０Ａが選択されていないときには（Ｓ４２：Ｎｏ）、第２部材６０Ｂをセルフクリーニング部材として設定して本処理を終了する。そして、制御部５０は、本処理によって選択されたセルフクリーニング部材６０を使用して、洗浄具１１のセルフクリーニングを実行する。
　洗浄具１１をセルフクリーニングするセルフクリーニング部材６０は、洗浄具１１に蓄積された処理屑によって好適な素材が異なることが想定される。例えば、砥粒のように表面自由エネルギーの水素結合性成分が多い処理屑を対象とする場合には、無機酸化物系材料ないし分子構造内に極性基を有する有機高分子系材料で形成された第１部材６０Ａをセルフクリーニング部材６０として用いることが好ましいと考えられる。また、有機錯体のように表面自由エネルギーの分散力成分が多い処理屑を対象とする場合には、分子構造内に極性基を有さない有機高分子系材料で形成された第２部材６０Ｂをセルフクリーニング部材６０として用いることが好ましいと考えられる。これに対して、第３実施形態の基板洗浄装置２０によれば、外部入力に基づいてセルフクリーニング部材６０が選択されるため、好適なセルフクリーニング部材６０によって洗浄具１１のセルフクリーニングを実行することができる。これにより、短時間で効果の高い洗浄具のセルフクリーニングを行うことができる。
　なお、例えば石英のように、温度が上がるにつれて上記表面自由エネルギーの水素結合性成分が大きく減少する無機酸化物系材料も有る。このため、液体６４の加温を併用する場合は、例えばＰＭＭＡのように有機高分子系材料でありながらも分子構造内に極性基を有するため高温でも水素結合性成分が比較的大きい材料を、水素結合性成分が多い処理屑を対象とする洗浄具に適用すると良い。換言すると、第１部材６０Ａは、洗浄具１１をセルフクリーニングする際に、第２部材６０Ｂに比して、表面自由エネルギーの水素結合性成分が多く分散力成分が少ない材料で形成されるとよい。
（第４実施形態）
　第４実施形態の基板洗浄装置２０は、第３実施形態の基板洗浄装置２０と同一の構成を有する。第４実施形態の基板洗浄装置２０では、洗浄具１１を第１部材６０Ａと第２部材６０Ｂとの双方に接触させる点で、第３実施形態の基板洗浄装置２０と異なる。
　図１１は、第４実施形態の制御部５０により実行されるセルフクリーニング処理の一例を示すフローチャートである。この処理は、洗浄具１１をセルフクリーニングするときに実行される。セルフクリーニング処理が実行されると、制御部５０は、まず洗浄具１１を回転させながら第１部材６０Ａに接触させることにより、第１部材６０Ａによるセルフクリーニング処理を実行する（Ｓ５２）。続いて、制御部５０は、洗浄具１１を回転ながら第２部材６０Ｂに接触させることにより、第２部材６０Ｂによるセルフクリーニング処理を実行して（Ｓ５４）、本処理を終了する。
　第４実施形態によれば、洗浄具１１を回転させながら無機酸化物系材料ないし分子構造内に極性基を有する有機高分子系材料で形成された第１部材６０Ａに接触させ、その後に、洗浄具１１を回転させながら分子構造内に極性基を有さない有機高分子系材料で形成された第２部材６０Ｂに接触させることにより、洗浄具１１のセルフクリーニングが実行される。これにより、先ず、洗浄具１１から砥粒のように表面自由エネルギーの水素結合性成分が多い処理屑を取り除くことができ、続いて洗浄具１１から有機錯体のように表面自由エネルギーの分散力成分が多い処理屑を取り除くことができる。こうした方法により、短時間で効果の高い洗浄具のセルフクリーニングを行うことができる。
　以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその均等物が含まれることはもちろんである。また、上述した課題の少なくとも一部を解決できる範囲、または、効果の少なくとも一部を奏する範囲において、実施形態および変形例の任意の組み合わせが可能であり、特許請求の範囲および明細書に記載された各構成要素の任意の組み合わせ、または、省略が可能である。
　本願は、２０１８年３月１５日出願の日本特許出願番号第２０１８－０４８２１７号に基づく優先権を主張する。日本特許出願番号第２０１８－０４８２１７号の明細書、特許請求の範囲、図面及び要約書を含む全ての開示内容は、参照により全体として本願に援用される。特開２００５－０１２２３８号公報（特許文献１）の明細書、特許請求の範囲、図面及び要約書を含む全ての開示は、参照により全体として本願に援用される。
　　１０…基板処理装置
　　１１…洗浄具
　　１１Ａ…ペン部材
　　１１Ｂ…ロール部材
　　２０…基板洗浄装置
　　３１…洗浄具回転機構
　　３２…洗浄具保持機構
　　４０…支持部材
　　４２…洗浄液供給部
　　５０…制御部
　　５２…入力部
　　６０…セルフクリーニング部材
　　６０Ａ…第１部材（第１のセルフクリーニング部材）
　　６０Ｂ…第２部材（第２のセルフクリーニング部材）
　　６２…液槽
　　６４…液体
　　６５…液体移送機構
　　６６…温度調節機構
　　６７…振動部
　　６８…噴出部

Claims (15)

  1. 　基板の表面に接触して当該基板を洗浄するための洗浄具と、
    　前記洗浄具に接触して当該洗浄具をセルフクリーニングするためのセルフクリーニング部材と、
    　前記洗浄具を回転させるための洗浄具回転機構と、
    　前記洗浄具を保持する洗浄具保持機構であって、前記洗浄具を前記基板に押し付けることができると共に、前記洗浄具を前記セルフクリーニング部材に押し付けることができる、洗浄具保持機構と、
    　前記洗浄具が前記セルフクリーニング部材と接触しているときに前記洗浄具回転機構が前記洗浄具を回転させるトルクが、前記洗浄具が前記基板を洗浄するときに前記洗浄具回転機構が前記洗浄具を回転させる基板洗浄時トルク以上の所定トルクとなるように、前記洗浄具の前記セルフクリーニング部材への押付力を制御する制御部と、
    　を備える基板洗浄装置。
  2. 　基板の表面に接触して当該基板を洗浄するための洗浄具と、
    　前記洗浄具に接触して当該洗浄具をセルフクリーニングするためのセルフクリーニング部材と、
    　前記洗浄具を回転させるための洗浄具回転機構と、
    　前記洗浄具を保持する洗浄具保持機構であって、前記洗浄具を前記基板に押し付けることができると共に、前記洗浄具を前記セルフクリーニング部材に押し付けることができる、洗浄具保持機構と、
    　前記洗浄具が前記セルフクリーニング部材と接触しているときに、前記洗浄具が第１回転速度で回転しているときには前記洗浄具が前記セルフクリーニング部材に第１押付力で押し付けられるように前記洗浄具保持機構を制御し、前記洗浄具が前記第１回転速度より大きい第２回転速度で回転しているときには前記洗浄具が前記セルフクリーニング部材に前記第１押付力より大きい第２押付力で押し付けられるように前記洗浄具保持機構を制御する制御部と、
    　を備える基板洗浄装置。
  3. 　基板の表面に接触して当該基板を洗浄するための洗浄具と、
    　前記洗浄具に接触して当該洗浄具をセルフクリーニングするためのセルフクリーニング部材と、
    　前記洗浄具を回転させるための洗浄具回転機構と、
    　前記洗浄具を保持する洗浄具保持機構であって、前記洗浄具を前記基板に押し付けることができると共に、前記洗浄具を前記セルフクリーニング部材に押し付けることができる、洗浄具保持機構と、
    　液体中で又は液体の供給を伴って前記洗浄具が前記セルフクリーニング部材と接触しているときに、前記液体が第１温度であるときには前記洗浄具が前記セルフクリーニング部材に第１押付力で押し付けられるように前記洗浄具保持機構を制御し、前記液体が前記第１温度より高い第２温度であるときには前記洗浄具が前記セルフクリーニング部材に前記第１押付力より大きい第２押付力で押し付けられるように前記洗浄具保持機構を制御する制御部と、
    　を備える基板洗浄装置。
  4. 　基板の表面に接触して当該基板を洗浄するための洗浄具と、
    　第１の材料で形成され、前記洗浄具に接触して当該洗浄具をセルフクリーニングするための第１のセルフクリーニング部材と、
    　第２の材料で形成され、前記洗浄具に接触して当該洗浄具をセルフクリーニングするための第２のセルフクリーニング部材と、
    　を備え、
    　外部入力に基づいて前記第１のセルフクリーニング部材と前記第２のセルフクリーニング部材との一方を選択し、前記洗浄具を前記選択したセルフクリーニング部材と接触させることにより当該洗浄具をセルフクリーニングする、基板洗浄装置。
  5. 　基板の表面に接触して当該基板を洗浄するための洗浄具と、
    　第１の材料で形成され、前記洗浄具に接触して当該洗浄具をセルフクリーニングするための第１のセルフクリーニング部材と、
    　第２の材料で形成され、前記洗浄具に接触して当該洗浄具をセルフクリーニングするための第２のセルフクリーニング部材と、
    　を備え、
    　前記洗浄具を前記第１のセルフクリーニング部材に接触させた後に当該洗浄具を前記第２のセルフクリーニング部材に接触させることにより当該洗浄具をセルフクリーニングする、基板洗浄装置。
  6. 　前記第１の材料は、前記洗浄具をセルフクリーニングする際に、前記第２の材料に比して表面自由エネルギーの水素結合性成分が多く分散力成分が少ない材料である、請求項４又は５に記載の基板洗浄装置。
  7. 　前記第１の材料は、無機酸化物系材料または分子構造内に極性基を有する第１の有機高分子系材料であり、
    　前記第２の材料は、非極性の第２の有機高分子系材料である、
    　請求項４から６の何れか１項に記載の基板洗浄装置。
  8. 　前記洗浄具のセルフクリーニングは、第１時間における短時間セルフクリーニングと、前記第１時間より長い第２時間における長時間セルフクリーニングとがあり、
    　前記短時間セルフクリーニングにおいては超純水が使用され、前記長時間セルフクリーニングにおいては薬液処理ののち超純水リンスが使用されるか、あるいは、超純水処理のみが行われる
    　請求項１から７の何れか１項に記載の基板洗浄装置。
  9. 　液体が貯められ、前記セルフクリーニング部材を収容する液槽と、
    　前記液体に超音波振動を与える振動部と、
    　を備える請求項１から８の何れか１項に記載の基板洗浄装置。
  10. 　前記洗浄具をセルフクリーニングするときに当該洗浄具に向けて気体または液体を噴出する噴出部を更に備える、
    　請求項１から９の何れか１項に記載の基板洗浄装置。
  11. 　洗浄具を回転させると共に前記洗浄具を基板の表面に接触させて当該基板を洗浄する基板洗浄ステップと、
    　前記洗浄具を回転させると共に前記洗浄具をセルフクリーニング部材に接触させて当該洗浄具をセルフクリーニングするセルフクリーニングステップと、
    　を含み、
    　前記セルフクリーニングステップでは、前記洗浄具を回転させるトルクが、前記基板洗浄ステップにおいて前記洗浄具を回転させる基板洗浄時トルク以上の所定トルクとなるように、前記洗浄具の前記セルフクリーニング部材への押付力を制御する、
    　基板洗浄方法。
  12. 　洗浄具を回転させると共に前記洗浄具を基板の表面に接触させて当該基板を洗浄する基板洗浄ステップと、
    　前記洗浄具を回転させると共に前記洗浄具をセルフクリーニング部材に接触させて当該洗浄具をセルフクリーニングするセルフクリーニングステップと、
    　を含み、
    　前記セルフクリーニングステップでは、前記洗浄具が第１回転速度で回転しているときには前記洗浄具を前記セルフクリーニング部材に第１押付力で押し付け、前記洗浄具が前記第１回転速度より大きい第２回転速度で回転しているときには前記洗浄具を前記セルフクリーニング部材に前記第１押付力より大きい第２押付力で押し付ける、
    　基板洗浄方法。
  13. 　洗浄具を回転させると共に前記洗浄具を基板の表面に接触させて当該基板を洗浄する基板洗浄ステップと、
    　前記洗浄具を回転させると共に液体中で又は液体の供給を伴って前記洗浄具をセルフクリーニング部材に接触させて当該洗浄具をセルフクリーニングセルフクリーニングステップと、
    　を含み、
    　前記セルフクリーニングステップでは、前記液体が第１温度であるときには前記洗浄具を前記セルフクリーニング部材に第１押付力で押し付け、前記液体が前記第１温度より高い第２温度であるときには前記洗浄具を前記セルフクリーニング部材に前記第１押付力より大きい第２押付力で押し付ける、
    　基板洗浄方法。
  14. 　洗浄具を回転させると共に前記洗浄具を基板の表面に接触させて当該基板を洗浄する基板洗浄ステップと、
    　外部入力に基づいて、第１の材料で形成された第１のセルフクリーニング部材と、第２の材料で形成された第２のセルフクリーニング部材との一方を選択する選択ステップと、
    　前記洗浄具を回転させると共に前記洗浄具を前記選択ステップで選択されたセルフクリーニング部材に接触させて当該洗浄具をセルフクリーニングするセルフクリーニングステップと、
    　を含む基板洗浄方法。
  15. 　洗浄具を回転させると共に前記洗浄具を基板の表面に接触させて当該基板を洗浄する基板洗浄ステップと、
    　前記洗浄具を回転させると共に前記洗浄具を第１の材料で形成された第１のセルフクリーニング部材に接触させて当該洗浄具をセルフクリーニングする第１のセルフクリーニングステップと、
    　前記第１のセルフクリーニングステップの後に、前記洗浄具を回転させると共に前記洗浄具を第２の材料で形成された第２のセルフクリーニング部材に接触させて当該洗浄具をセルフクリーニングする第２のセルフクリーニングステップと、
    　を含む基板洗浄方法。
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