基板清洗装置及基板清洗方法与流程

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基板清洗装置及基板清洗方法与流程

技术领域

本发明涉及一种清洗半导体晶片等基板的基板清洗装置及基板清洗方法,特别涉及一种清洗头在基板的半径方向移动的同时清洗基板的表面的基板清洗装置及基板清洗方法。



背景技术:

近年来,随着半导体装置的细微化,进行具有细微结构的基板(形成了物性不同的各种材料膜的基板)的加工。例如,在将金属埋入形成于基板的配线沟的金属镶嵌配线形成工序中,形成金属镶嵌配线后,由基板研磨装置(CMP装置)研磨除去多余的金属,在基板表面形成物性不同的各种材料膜(金属膜、屏蔽膜、绝缘膜等)。在这种基板表面,存在有CMP研磨所使用的浆体残渣、金属研磨屑(Cu研磨屑等)。因此,在基板表面复杂而清洗困难的情况等无法充分进行基板表面的清洗的情况下,因残渣物等的影响导致泄漏、紧贴性不良,有成为可靠性降低的原因的担忧。因此,在进行半导体基板的研磨的CMP装置中,在研磨后进行清洗。清洗工序为例如进行笔擦洗清洗或双流体喷射清洗(例如参照专利文献1、2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2013-172019号公报

专利文献2:日本特开平11-40530号公报

发明要解决的课题

在以往的基板清洗装置中,在对基板表面进行笔擦洗清洗的情况下,使基板旋转,同时使由旋转的海绵所组成的清洗头在基板表面上沿基板的半径方向移动,来进行基板清洗。图12是表示位于基板的多个半径位置各自的清洗头的俯视图及主视图。图12表示位于基板S的中心附近的清洗头H1、位于基板的中心与边缘之间的清洗头H2以及位于基板S的边缘附近的清洗头H3。

当基板S在边缘被支承时,如图12的主视图所示,基板S的中央部因自体重量而下沉,基板整体会成为向下凸出的弯曲状。如此,在基板S的中心附近与边缘附近,基板S的表面高度不同,即基板S的中心附近的表面的高度比基板S的边缘附近的表面高度低。当清洗头位于中心附近时,也与位于边缘附近时将海绵保持在同样高度的话,即使清洗头的海绵在基板S的中心附近以适当的接触压接触基板S的表面,当清洗头越接近基板S的边缘接触压会越大。在基板越大型化时,如此接触压的不均匀会越显着。

图13A~图13C分别是图12的A-A'剖面图、B-B'剖面图及C-C'剖面图。在图13中,基板S向图的左方向移动。如图12及图13所示,清洗头的海绵因与基板之间的摩擦力,被基板拖曳而变形。清洗头在半径方向上移动的情况下,基板的旋转速度为恒定,与清洗头接触的基板S的表面的相对于清洗头的移动速度越到基板S的半径方向的外侧则会变得越快。因此,如图13A~图13B图所示,清洗头越位于基板半径方向的外侧,因被基板拖曳导致清洗头的变形变得越大。基板的半径越大,这样的变形则越明显。

当清洗头变形时,本来应以圆形的接触面滑接于基板表面的清洗头,如图12的俯视图所示被压扁,导致清洗性能降低。再者,当清洗头绕垂直于基板的轴进行自转时,因旋转的基板产生的摩擦力与清洗头自转的力矩复杂地施加于海绵,海棉被局部地施加大应力,结果海绵会有从其支架脱落的情况。



技术实现要素:

本发明是鉴于上述课题的完成的,其目的在于提供一种一边使清洗头在基板的半径方向上移动一边清洗基板的表面的创新的基板清洗装置及基板清洗方法。

用于解决课题的手段

本发明的一方式的基板清洗装置是清洗基板的基板清洗装置,具备:基板旋转支承部,该基板旋转支承部支承所述基板并使所述基板旋转;擦洗清洗部件,该擦洗清洗部件具有清洗面,该清洗面用于与通过所述基板旋转支承部而旋转的所述基板的被清洗面接触,来清洗所述被清洗面;移动机构,在使所述清洗面与所述被清洗面接触的状态下,该移动机构使所述擦洗清洗部件在所述基板的半径方向上移动;以及控制部,该控制部控制所述清洗面对所述被清洗面的接触压,与所述擦洗清洗部件位于所述基板的中心附近时相比,在所述擦洗清洗部件位于所述基板的边缘附近时,所述控制部使所述接触压更小。

通过此结构,控制部控制擦洗清洗部件的清洗面的接触压,所以即使是在因基板在边缘被支承而导致边缘附近的表面高度比中心附近的表面高度高的情况下,也可防止因其高低差导致不想要的接触压。另外,在被清洗面的移动速度快的边缘附近,接触压会比中心附近小,所以与基板的被清洗面接触的擦洗清洗部件的清洗面被因基板的旋转而移动的被清洗面拖曳,从而可减轻施加在擦洗清洗部件的应力,可减少擦洗清洗部件的变形、脱落的可能性。

在上述基板清洗装置中,所述控制部也可以进一步控制由所述移动机构进行的所述擦洗清洗部件的移动,也可以是,与所述擦洗清洗部件位于所述基板的中心附近时相比,在所述擦洗清洗部件位于所述基板的边缘附近时,所述控制部使所述擦洗清洗部件的移动速度更慢。

通过此结构,基板的被清洗面的移动速度快,在每单位面积与擦洗清洗部件的清洗面接触时间短的边缘附近,可使擦洗清洗部件的半径方向的移动速度比在中心附近慢,接触次数变多,可提升在边缘附近的清洗性。

上述基板清洗装置,也可以进一步具备:旋转机构,该旋转机构使所述擦洗清洗部件旋转,所述控制部也可以进一步控制由所述旋转机构进行的所述擦洗清洗部件的旋转,与所述擦洗清洗部件位于所述基板的中心附近时相比,在所述擦洗清洗部件位于所述基板的边缘附近时,所述控制部使所述擦洗清洗部件的旋转速度更快。

通过此结构,可以抑制因在基板的边缘附近基板的被清洗面与擦洗清洗部件的清洗面的接触压变小导致的清洗性降低。另外,即使在基板的边缘附近使擦洗清洗部件的移动速度降低的情况下,也可预见因擦洗清洗部件的旋转产生的清洗性的提升的效果,所以可抑制使这样的擦洗清洗部件的移动速度降低的程度,而可抑制随着擦洗清洗部件的移动速度降低的生产性降低。

在上述基板清洗装置中,所述控制部控制也可以由所述基板旋转支承部进行的所述基板的旋转,与所述擦洗清洗部件位于所述基板的中心附近时相比,在所述擦洗清洗部件位于所述基板的边缘附近时,所述控制部使所述基板的旋转速度更快。

在擦洗清洗部件以恒定的速度在基板的半径方向上移动的情况下,越靠近基板的边缘,与基板的接触次数越少,但如上述结构,与擦洗清洗部件位于基板的中心附近时相比,在擦洗清洗部件在基板的边缘附近时,使基板的旋转速度更快,则可降低或回避这样的接触次数减少。另外,为了降低使如上所述的接触次数的减少,即使在擦洗清洗部件位于基板的边缘附近时,比在擦洗清洗部件位于基板的中心附近时,擦洗清洗部件的移动速度更慢的情况下,如上述结构,当擦洗清洗部件位于基板的边缘附近时,比在擦洗清洗部件位于基板的中心附近时,使基板的旋转速度更快,则可抑制这样的速度的减少程度,可抑制生产性的降低。

上述基板清洗装置中,所述控制部也可以在所述清洗面与所述基板的中心接触期间,所述控制部使所述接触压变化。

通过此结构,即使在基板的中心附近,也可对应擦洗清洗部件在基板半径方向的位置来控制接触压。

在上述基板清洗装置中,所述移动机构也可以使所述擦洗清洗部件在含有所述清洗面到达所述基板的边缘位置的规定的移动轨迹上移动,也可以是,与所述清洗面未到达所述基板的边缘时相比,在所述清洗面到达所述基板的边缘时,所述控制部使所述接触压更小。

通过此结构,可以减轻因擦洗清洗部件以较高的接触压施加于基板的边缘导致擦洗清洗部件的劣化等问题。

本发明的其他方式的基板清洗装置是清洗基板的基板清洗装置,具备:基板旋转支承部,该基板旋转支承部支承所述基板并使所述基板旋转;擦洗清洗部件,该擦洗清洗部件具有清洗面,该清洗面用于与通过所述基板旋转支承部而旋转的所述基板的被清洗面接触,来清洗所述被清洗面;旋转机构,该旋转机构使所述擦洗清洗部件旋转;移动机构,在使所述清洗面与所述被清洗面接触的状态下,该移动机构使所述擦洗清洗部件在所述基板的半径方向上移动;以及控制部,该控制部控制所述清洗面对所述被清洗面的接触压,所述移动机构使所述擦洗清洗部件在含有所述清洗面到达所述基板的边缘位置的规定的移动轨迹上移动,与所述清洗面未到达所述基板的边缘时相比,在所述清洗面到达所述基板的边缘时,所述控制部使所述接触压更小。

通过此结构,可以减轻因擦洗清洗部件以较高的接触压施加于基板的边缘导致擦洗清洗部件的劣化等问题。

本发明的一方式的基板清洗方法是清洗基板的基板清洗方法,具有如下步骤:保持所述基板并使所述基板旋转,在使擦洗清洗部件的清洗面与所述基板的被清洗面接触的状态下,使所述擦洗清洗部件在所述基板的半径方向上移动,与所述擦洗清洗部件位于所述基板的中心附近时相比,在所述擦洗清洗部件位于所述基板的边缘附近时,使所述清洗面对所述被清洗面的接触压更小。

通过此步骤,擦洗清洗部件的清洗面的接触压被控制,所以即使在基板在边缘被支承,边缘附近的表面高度变得比中心附近的表面高度高的情况下,也可防止因其高低差导致不想要的接触压。另外,在被清洗面的移动速度快的边缘附近,接触压会比中心附近小,所以与基板的被清洗面接触的擦洗清洗部件的清洗面被因基板的旋转而移动的被清洗面拖曳,从而可减轻在擦洗清洗部件的应力,减少擦洗清洗部件的变形、脱落的可能性。

本发明的其他方式的基板清洗方法是清洗基板的基板清洗方法,具有步骤:保持所述基板并使所述基板旋转,在使擦洗清洗部件的清洗面与所述基板的被清洗面接触的状态下,在含有所述清洗面到达所述基板的边缘位置的规定的移动轨迹上,使所述擦洗清洗部件在所述基板的半径方向上移动,使所述擦洗清洗部件旋转,与所述清洗面未到达所述基板的边缘时相比,在所述清洗面到达所述基板的边缘时,使所述接触压更小。

通过此步骤,也可以减轻因擦洗清洗部件以较高的接触压施加于基板的边缘导致擦洗清洗部件的劣化等问题。

本发明的其他方式的基板清洗装置是清洗基板的基板清洗装置,具备:基板旋转支承部,该基板旋转支承部支承所述基板并使所述基板旋转;双流体喷嘴,该双流体喷嘴对通过所述基板旋转支承部而旋转的所述基板的被清洗面喷射液体与气体的混合物;移动机构,该移动机构使所述双流体喷嘴在所述基板的半径方向上移动;以及控制部,该控制部控制供给至所述双流体喷嘴的液体及/或气体的流量,与所述双流体喷嘴位于所述基板的中心附近时相比,在所述双流体喷嘴位于所述基板的边缘附近时,所述控制部使所述液体的流量及/或所述气体的流量更小。

因为在基板的边缘附近,基板相对于双流体喷嘴的速度变快,所以会有因双流体喷嘴的喷射使基板受到损伤的情况,但通过上述结构,与双流体喷嘴位于基板的中心附近时相比,在双流体喷嘴位于基板边缘附近时,液体的流量及/或气体的流量更小,所以与双流体喷嘴位于基板的中心附近时相比,在双流体喷嘴位于基板边缘附近时,喷射的液体的动能更小,可减轻或回避如上述的损伤。

附图说明

图1是具备本发明的实施方式的基板清洗装置的基板处理装置的俯视图。

图2是本发明的实施方式的基板清洗装置的立体图。

图3是本发明的实施方式的基板清洗装置的侧视图。

图4是本发明的实施方式的基板清洗装置的俯视图。

图5表示本发明的实施方式的基板清洗装置的控制系统的结构的方块图。

图6表示本发明的实施方式的海绵的移动轨迹的图。

图7是表示本发明的实施方式的海绵的中心的基板上的位置与基板的旋转速度、臂的移动速度、清洗头对基板的接触压以及清洗头的旋转速度的关系的图。

图8是表示本发明的实施方式的变形例的基板清洗装置的结构的俯视图。

图9A是表示本发明的实施方式的其他变形例的基板清洗装置的结构的俯视图。

图9B是表示本发明的实施方式的其他变形例的基板清洗装置的结构的侧视图。

图10A是表示本发明的实施方式的其他变形例的基板清洗装置的结构的俯视图。

图10B表示在本发明的实施方式的其他变形例的基板清洗装置的结构的侧视图。

图11A表示在本发明的实施方式的其他变形例的基板清洗装置的结构的俯视图。

图11B表示在本发明的实施方式的其他变形例的基板清洗装置的结构的侧视图。

图12表示以往的位于基板的多个半径位置各自的清洗头的俯视图及主视图。

图13A是图12的A-A'剖面图。

图13B是图12的B-B'剖面图。

图13C是图12的C-C'剖面图。

具体实施方式

以下,参照附图来说明关于本发明的实施方式的基板清洗装置。另外,以下说明的实施方式表示实施本发明的情况的一例,并非限定以下说明的本发明的具体结构。在实施本发明时,也可以适当采用对应实施方式的具体结构。在以下的实施方式中,例示用于进行半导体基板研磨的CMP装置等的基板清洗装置的情况。

图1是表示关于具备本发明的实施方式的基板清洗装置(清洗单元)的基板处理装置的整体结构的俯视图。如图1所示,基板处理装置具备:大致矩形的外壳10;以及装载埠12,载置有储存许多半导体晶片等基板的基板卡匣。装载端口12邻接于外壳10来配置。在装载埠12可搭载开放匣、SMIF(Standard Manufacturing Interface pod/机械标准接口晶片盒)、或者FOUP(Front Opening Unified pod/前开统一标准晶片盒)。SMIF、FOUP是在内部收纳基板匣,并被分离壁覆盖,从而可保持与外部空间隔绝的环境的密闭容器。

在外壳10的内部收容有:四个研磨单元14a~14d;清洗单元(第一清洗单元16及第二清洗单元18),清洗研磨后的基板;干燥单元20,使清洗后的基板干燥。清洗单元(第一清洗单元16及第二清洗单元18)也可以采用配置成上下两段的上下两段结构。研磨单元14a~14d沿着基板处理装置的长方向排列,清洗单元16、18及干燥单元20也沿着基板处理装置的长方向排列。本发明的实施方式的基板清洗装置可以适用于第一清洗单元16、第二清洗单元18。

在由装载埠12、位于该装载埠12侧的研磨单元14a及干燥单元20所包围的区域配置有第一基板搬送机器人22,并平行于研磨单元14a~14d配置有基板搬送单元24。第一基板搬送机器人22从装载埠12接收研磨前的基板,传递到基板搬送单元24,并从干燥单元20接受干燥后的基板,送回装载埠12。基板搬送单元24从第一基板搬送机器人22搬送接受到的基板,在与各研磨单元14a~14d之间进行基板传递。

在第一清洗单元16与第二清洗单元18之间配置有第二基板搬送机器人26,该第二基板搬送机器人26在这些各单元16、18之间进行基板传递。另外,在第二清洗单元18与干燥单元20之间配置有第三基板搬送机器人28,该第三基板搬送机器人28在这些各单元18、20之间进行基板传递。再者,在外壳10的内部配置有控制部30,该控制部30控制基板处理装置的各机器的动作。

图2是表示本实施方式的基板清洗装置(清洗单元)的结构的立体图。另外,图3是表示基板清洗装置(清洗单元)的结构的侧视图。图4是表示基板清洗装置(清洗单元)的结构的俯视图。如图2~图4所示,基板清洗装置50具备:支承基板S的外周的四个外周支承部件51。外周支承部件51例如由上下夹住基板S的边缘且可旋转的转轴构成。在本实施方式中,四个外周支承部件51位于同一水平面上,基板S的表面(被研磨面)向上,被这四个外周支承部件51水平地支承。四个外周支承部件51的一部分或全部被旋转驱动,由此被支承的基板S会旋转。不旋转驱动的外周支承部件51会随着基板S的旋转而旋转。外周支承部件51相当于本发明的基板旋转支承部。

基板清洗装置50具备:垂直地立设的臂支柱52;臂53,可升降且旋转地支承于臂支柱52;以及清洗头54,被支承于臂53的顶端下方。另外,在外周支承部件51所支承的基板S的侧方立设有喷嘴55,该喷嘴55供给清洗液(清洗液(药液)、浆体、纯水)至基板S的表面(上表面)。由臂支柱52与臂53所组成的结构相当于本发明的移动机构。

如图4所示,臂53以摆动中心OA为中心旋转,从而使安装于其顶端的清洗头54在基板S上以画圆弧的方式沿着基板S的表面摆动。臂53以使清洗头54通过基板S的中心的方式使清洗头54在基板S上沿基板S的半径方向移动。另外,臂53以使清洗头54到达基板S的边缘为止的方式使清洗头54在基板S上移动。也就是说,清洗头54的移动轨迹涵盖通过基板S的中心到基板S的边缘为止。

如图3所示,清洗头54具备:作为擦洗清洗部件的海绵541;支架542,保持海绵541;以及驱动部543,升降驱动且旋转驱动支架542。驱动部543设于臂53的内部。支架542是以垂直于基板S的状态被支承于驱动部543,驱动部543使驱动支架542绕与基板S垂直的旋转轴旋转。另外,驱动部543使支架542在垂直于基板S的方向上上升或下降。驱动部543相当于本发明的旋转机构。

海绵541固定于支架542的下端,与支架542一起旋转。海绵541为圆柱形,其圆形的底面(研磨面)与基板S接触。驱动部543通过使支架542下降,从而使海绵541接触基板S的表面。另外,在海绵541接触基板S的状态下,驱动部543通过使支架542升降,从而调整海绵541对基板S的表面的接触压。在此,本实施方式中,海绵541对基板S的表面的接触压即为海绵541对基板S的表面的每单位面积的按压负荷。

图5是表示本实施方式的基板清洗装置的控制系统的结构的方块图。基板清洗装置50具备控制部60,控制基板清洗装置50的清洗动作。此控制部60也可以是基板处理装置(参照图1)的控制部30,也可以与控制部30分别设置。控制部60是通过具备内存、运算处理电路的电子计算器执行本实施方式的清洗程序来实现的。基板清洗装置50除了控制部60之外,还具备:清洗方法存储部61、臂摆动驱动部62、基板旋转驱动部63、头旋转驱动部64以及头升降驱动部65。

在图5例示的基板清洗装置50中,控制部60根据清洗方法存储部61所存储的清洗配方(清洗方法)来控制各驱动部32~35。但是,控制部60也可以根据从基板清洗装置50所获得的某种传感数据,进行依据规定的算法的回馈控制。在清洗方法存储部61中,对应清洗步骤的进行(时间的经过)来存储对于各驱动部32~35的控制值(清洗配方)。

臂摆动驱动部62通过使臂53绕在摆动中心OA摆动驱动,从而使清洗头54在平行于基板S的表面的圆弧轨道上移动。基板旋转驱动部63通过使外周支承部件51旋转驱动,从而使基板S绕其中心轴旋转。头旋转驱动部64通过使驱动部543旋转驱动,从而使支架542及其所保持的海绵541绕支架542的中心轴旋转。头升降驱动部65通过使驱动部543升降驱动,从而使海绵541与基板S接触,或使接触基板S的海绵541从基板S分离,另外,调整海绵541对基板S的接触压。

另外,在本实施方式中,如上所述,驱动臂53也相对于臂支柱52被升降驱动,所以清洗头54的驱动部543也可以不具有使支架542升降的功能,在此情况下,使臂53相对于臂支柱52升降的驱动部也可以代替驱动部543或附加于驱动部543而成为头升降驱动部65。在本实施方式中,使海绵541接触基板S,或使与基板S接触的海绵541从基板S分离,另外调整海绵541对基板S的接触压是由驱动部543进行,而使臂53相对于臂支柱52升降的驱动部是用于在清洗头54离开基板S的状态下使清洗头54接近基板S或离开基板S。

接下来,对控制部60根据清洗方法存储部61所存储的清洗配方进行的清洗方法进行说明。图6是表示海绵的移动轨迹的图,图7是表示海绵的中心的基板上的位置与基板旋转速度、臂移动速度、清洗头对基板的接触压以及清洗头的旋转速度的关系的图。

臂53的移动速度AS是控制部60根据清洗配方来控制臂摆动驱动部62,从而对应清洗头54的位置如图7所示地变化,基板S的旋转速度SR是控制部60根据清洗配方控制基板旋转驱动部63,从而对应清洗头54的位置如图7所示地变化,清洗头54的旋转速度HR是控制部60根据清洗配方控制头旋转驱动部64,从而对应清洗头54的位置如图7所示地变化,清洗头54对基板S的接触压HP是控制部60根据清洗配方控制头升降驱动部65,从而对应清洗头54的位置如图7所示地变化。另外,以下的说明是说明清洗头54从基板S的中心附近向着边缘移动的情况。

如图6所示,将海绵541的半径设为Ra时,控制部60控制臂摆动驱动部62,使清洗头54从基板S的中心向着边缘移动。海绵541的中心从基板S的中心到达距离Rb(Rb≦Ra)的位置为止,控制部60分别控制臂摆动驱动部62、头升降驱动部65及基板旋转驱动部63,使得臂53的移动速度AS、清洗头54的对基板S的接触压HP以及基板S的旋转速度SR为恒定。

当海绵541的中心从基板S的中心到达距离Rb的位置时,即在海绵541完全通过基板S的中心前,控制部60控制臂摆动驱动部62及头升降驱动部65,使臂53的速度AS以及清洗头54对基板S的接触压HP开始减少。

之后,控制部60分别控制臂摆动驱动部62及头升降驱动部65,使得海绵541的中心越接近基板S的边缘(越向外侧移动),臂53的移动速度AS及清洗头54对基板S的接触压HP越小。此时,臂53的移动速度AS的减少率以及清洗头54对基板S的接触压HP的减少率随着海绵541的中心位置越靠近基板S的边缘(越向外侧移动)而减小,因此,这些曲线图如图7所示,成为向下凸的曲线。

当清洗头54靠近基板S的边缘,海绵541的中心位置从基板S的边缘到达刚好Rc(Rc≧Ra)之前的位置,即海绵541的外侧的缘到达基板S的边缘前,如图7所示,控制部60分别控制臂摆动驱动部62及头升降驱动部65,使臂53的移动速度AS及清洗头54对基板S的接触压HP开始急剧减少,在海绵541的中心到达基板S的边缘时,让这些数据成为0。

再者,海绵541的外侧的缘到达基板S的边缘前的例如在海绵541的外侧的缘与基板S的边缘的距离为0.5~1.0mm的位置,让臂53的移动速度AS成为零,也可以使臂53停止。使臂53停止后,海绵541的中心到达基板S的边缘的位置为止,重新移动臂53。

当海绵541的中心从基板S的中心到达距离Rb的位置时,即海绵541完全通过基板S的中心前,控制部60控制基板旋转驱动部63,使基板S的旋转速度SR开始增大。此时,控制部60可以如旋转速度SR1那样,以恒定的增大率使旋转速度增加,也可以如旋转速度SR2那样,以海绵541的中心越靠近基板S的边缘(越向外侧移动)则增大率越大的方式使旋转速度SR增大。如图7所示,旋转速度SR1的曲线图为直线,旋转速度SR2的曲线图为向下凸的曲线。

在海绵541的中心到达距基板S的中心的距离Rb的位置为止,控制部60控制头旋转驱动部64,使清洗头54的旋转速度HR成为恒定。当海绵541的中心从基板S的中心到达距离Rb的位置时,即海绵541完全通过基板S的中心前,控制部60控制头旋转驱动部64,使得海绵541的中心越靠近基板S的边缘(越向外侧移动),则清洗头54的旋转速度越大。

基板清洗装置50的清洗配方如上所述,以下说明此清洗配方的作用。基板S的旋转速度假设为恒定,则清洗头54越靠近基板S的边缘,基板S的表面相对于清洗头54的速度越快,所以海绵541与基板S的表面的每一次接触的接触时间会变短。但是,如上述本实施方式,控制部60控制臂摆动驱动部62,清洗头54越靠近基板S的边缘,则臂53的移动速度AS即清洗头54的基板S的半径方向的移动速度越减少,海绵541与基板S的表面的接触次数增加,可使整体接触时间变长。如此,清洗头54变得越接近基板S的边缘,则臂53的移动速度AS会越慢,从而相较于臂53的移送速度为恒定的基板清洗装置,可提升清洗性。

如此,在本实施方式中,清洗头54越靠近基板S的边缘,则使臂53的移动速度AS越小。这个情况反过来说,就是清洗头54越靠近基板S的中心,则臂53的移动速度越快。由于基板S的中心附近的相对于清洗头54的周向的移动速度比基板S的表面的相对于清洗头54的周向的移动速度慢,所以清洗性会变低,但臂53的移动速度,即清洗头54的径向的移动速度变快,从而减轻清洗性的降低。

如上所述,清洗头54越靠近基板S的边缘,则使臂53的移动速度AS越小,从而可以提升清洗头54的清洗性,但另一方面,清洗头54到达基板S的边缘为止所需时间,即清洗一片基板S所需时间会变长,会使得生产性降低。因此,在本实施方式中,如图7所示,控制部60控制头旋转驱动部64,当清洗头54越靠近基板S的边缘,使清洗头54的旋转速度HR越大,使每单位时间的清洗性提升。由此,可使臂53的移动速度AS的减少程度变少,可抑制生产性的降低。

另外,如上所述,当支承基板S的边缘时,基板S会因自体重量而向下凸地翘曲,若为450mm基板等大型基板,则该翘曲会变得明显。但是,在上述实施方式中,因为适当地控制海绵541对基板S的表面的接触压,随着基板S的表面的面内的高度的移位,实现在各处所设定的接触压,可回避因基板S的翘曲导致不想要的接触压增加或减少。

再者,如图13A~图13B所示,清洗头54越靠近基板S,则基板S的表面相对于清洗头54的移动速度会越快,所以海绵541对基板S的表面的接触压为恒定时,基板S的表面拖曳清洗头54的海绵541的底面(清洗面),海绵541会变形,但在本实施方式中,如图7所示,清洗头54越靠近基板S的边缘,则海绵541对基板S的表面的接触压越小,所以可减轻因此拖曳导致的变形。另外,虽然在图7中未显示,但在基板S的外周侧要求高清洗性时,也可以控制成清洗头54越靠近基板S的边缘,则海绵541对基板S的表面的接触压越大。

另外,在以外周支承部件51支承基板S的边缘并使基板S的边缘旋转的基板清洗装置中,海绵541的下表面(清洗面)可以因臂53的摆动而超出基板S的边缘,由此可清洗到基板S的边缘为止。但是,若海绵541对基板S的表面的压力为固定,则海绵541到达基板S的边缘时,海绵541与基板S的接触面积会变小,从而海绵541产生局部应力集中,另外,从基板S的边缘突出的海绵541的部分会摩擦基板S的边缘而劣化。对此,在本实施方式中,通过臂53的摆动,海绵541临近基板S的边缘前,使海绵541对基板S的表面的接触压变小。由此,可回避或减轻清洗头54到达基板S的边缘时的上述不良情况。

另外,对应上述清洗头54的基板S的半径方向位置的臂53的移动速度AS、基板S的旋转速度SR、清洗头54的旋转速度HR、清洗头54对基板S的接触压HP的控制,也可以只进行其中一部分。例如,清洗头54的旋转速度HR也可以为恒定,基板S的旋转速度SR也可以为恒定。

另外,在上述说明中,说明了清洗头54从基板S的中心移动到边缘时的各种控制,但清洗头54也可以从边缘移动到中心。在此情况下可控制成与上述一样。也就是说,清洗头54越靠近基板S的中心,则臂53的移动速度AS越快,越增大海绵541对基板S的表面的接触压,越减少基板S的旋转速度,越减少清洗头54的旋转速度。再者,通过臂53的动作,从而使清洗头54从基板S的一方的边缘向中心移动,也可以通过基板S的中心来向着相反侧的另一方的边缘移动。

以下说明基板清洗装置的构造的其他例。在上述实施方式中,通过在臂53的一端保持清洗头54,以臂53的另一端为中心旋转运动,从而使清洗头54摆动,并使清洗头54从基板S的中心向边缘移动,但即使采用以下说明的其他结构,也可以使清洗头54从基板S的中心移动到边缘。

图8表示变形例的基板清洗装置的结构的俯视图。如图8所示,基板清洗装置501通过四个外周支承部件51水平地保持基板S。在臂53的一端的下表面设有清洗头54,臂53的另一端在基板S侧方沿垂直方向延伸的轨道521,被保持成可沿着轨道521的长方向移动。由于臂53的另一端沿着轨道521移动,从而臂53平行移动,由此设于一端的清洗头54平行于轨道521且沿着基板S的表面移动。

图9A及图9B表示其他变形例的基板清洗装置的结构的俯视图及侧视图。在此例的基板清洗装置502中,基板S被三个外周支承部件51垂直地保持。下侧的两个外周支承部件51旋转驱动,上侧的一个外周支承部件51随着基板S旋转而旋转。在臂53的一端安装有清洗头54。臂53的另一端被支承成可旋转。另外,在此例的基板清洗装置502中,喷嘴55从斜上方向基板S的表面(被研磨面)供给药液等液体。

图10A及图10B表示其他变形例的基板清洗装置的结构的俯视图及侧视图。即使在此例的基板清洗装置503中,基板S被外周支承部件51垂直地保持。下侧的两个外周支承部件51旋转驱动,上侧的两个外周支承部件51随着基板S旋转而旋转。在臂53的一端安装有清洗头54。臂53的另一端在基板S下方沿水平方向延伸的轨道522,被支承成可在轨道522的长方向移动。臂53的另一端沿着轨道522移动,从而臂53在水平方向上平行移动,由此清洗头54沿着基板S的表面在水平方向上移动。

图11A及图11B表示其他变形例的基板清洗装置的结构的俯视图及侧视图。在此例的基板清洗装置504中,基板S倾斜地被保持。外周支承部件51、臂53、清洗头54、喷嘴55与图9A及图9B所示的基板清洗装置502是同样的结构,但所有组件被构成为倾斜地保持基板S并清洗基板S。

另外,在上述实施方式及其变形例中,清洗头54具备海绵541,使海绵541接触基板S的表面(被研磨面),来擦洗清洗基板S的表面,但清洗头54也可以通过双流体喷射,以非接触地方式清洗基板S的表面。双流体喷射的清洗头54将药液等液体与气体混合来喷射至基板S的表面,清洗基板S的表面。

在此情况下,可以控制流体量、喷射压,来代替在上述实施方式中说明的清洗头54的旋转速度、海绵541对基板S的表面的接触压的控制。具体来说,例如,清洗头54越靠近基板S的边缘,则流体量越增加,可将喷射到基板S的每单位面积的液体及气体的量维持恒定。

或者,因为基板S的边缘附近相对于清洗头54的基板的速度会变快,会有因双流体喷射的喷射导致基板(特别是low-k材料等)受到损伤的情况。在这样的情况下,为了使外周时的动能1/2MV2(M:喷射质量、V:喷射速度)比中心时更小,可以降低液体的流量(M下降)、降低气体的流量(V下降)或是两者皆下降。另外,关于基板的旋转速度、臂的移动速度等控制,可与上述实施方式同样适用,可获得相同的作用效果。

另外,在上述实施方式及其变形例中,为了使海绵541的清洗面与基板S的被清洗面的接触压变化,使海绵541相对于基板S上下移动,但反过来也可以通过升降驱动基板S使接触压变化。

另外,在上述实施方式中,基板的旋转速度SR、臂的移动速度AS、清洗头相对于基板的接触压HP以及清洗头的旋转速度HR从基板S的中心到边缘会连续地变化,但也可以阶段性地变化。

以上对目前想到的本发明的优选的实施方式进行了说明,但可以对本实施方式进行多种多样的变形,并且,权利要求的范围包含在本发明的真实的精神与范围内的这样的所有的变形。

产业利用性

本发明作为一边使清洗头在基板的半径方向上移动一边清洗基板的表面的基板清洗装置及基板清洗方法等是有用的。

符号说明

10 外壳

12 装载埠

14a~14d 研磨单元

16 第一清洗单元

18 第二清洗单元

20 干燥单元

22 第一基板搬送机器人

24 基板搬送单元

26 第二基板搬送机器人

28 第三基板搬送机器人

30 控制部

50 基板清洗装置

51 外周支承部件

52 臂支柱

53 臂

54 清洗头

541 海绵(擦洗清洗部件)

542 支架

543 驱动部

55 喷嘴

60 控制部

61 清洗方法存储部

62 臂摆动驱动部

63 基板旋转驱动部

64 头旋转驱动部

65 头升降驱动部

S 基板

再多了解一些
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