基板清洗辊、基板清洗装置及基板清洗方法与流程

本申请主张2014年10月31日在日本提出的专利申请编号2014-223728的利益，通过引用将该申请内容编入于此。

本发明涉及一种用于擦洗清洗基板表面的基板清洗辊、使用该基板清洗辊来清洗基板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，存在有在cmp研磨中使用的浆体残渣、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清洗的情况下，因残渣物等的影响导致泄漏、密接性不良，有成为信赖性下降的原因的担忧。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。

作为基板的清洗方法，已知除了使海绵等部件在与基板的表面垂直的轴周围旋转来擦洗清洗基板的表面的笔型清洗、将液体与气体混合并吹到基板的表面的双流体清洗之外，还有使圆筒形状的海绵等部件(基板清洗辊)在与基板的表面平行的轴周围旋转来擦洗清洗基板的表面的辊清洗。

在该基板清洗辊的表面形成有多个小圆柱状的突起(结)，通过基板清洗辊在平行于基板的表面的轴周围旋转，从而使结依序擦过基板的表面来清洗基板的表面(例如参照专利文献1)。

作为清洗对象的基板是圆板状，在其周缘具有：斜面部，向外侧突出成越向边缘厚度越薄。图4a表示所谓的直线型基板的斜面部的剖视图，图4b表示所谓的圆型基板的斜面部的剖视图。在图4a的基板s中，斜面部b由上侧倾斜部(上侧斜面部)p、下侧倾斜部(下侧斜面部)q以及侧部(顶部)r构成。在图4a的例中，侧部r是基板s的最边缘部，因此，最边缘部是面(剖面为线)。在图4b的基板s中，斜面部b是在外侧具有凸起的弯曲的剖面部分。在图4b的例中，在斜面部b的基板s的厚度方向的中央的点t是最边缘部，因此，最边缘部是线(剖面是点)。

基板清洗辊是具有平行于基板的表面的旋转轴的辊，所以基板清洗辊无法擦拭基板s的斜面部，斜面部会残留微粒。因此，在以往的辊清洗装置中，与基板清洗辊不同，设置具有垂直于基板的表面的旋转轴的侧面辊，将此侧面辊擦抵基板侧部，对基板清洗辊的端部形状进行改良，来清洗斜面部(例如参照专利文献2)。

图5表示专利文献2的基板清洗装置的整体结构的图。图6表示专利文献2的基板清洗装置的基板清洗辊与基板的侧视图。在此基板清洗装置1中，一对基板清洗辊2a、2b以从上下方向夹持基板s的方式配置成可接触、退避基板s的上侧表面(正面)及下侧表面(背面)。此基板清洗辊2a、2b是两端部形成为略粗。由此，如图6所示，在基板清洗辊2a、2b的两端部，基板清洗辊2a、2b沿着基板s的斜面部擦拭斜面部，清洗斜面部。

另外，基板清洗装置1具备设于与基板清洗辊2a、2b干涉的位置的侧面辊3。侧面辊3是圆柱状，擦拭并清洗基板清洗辊2a、2b的端部未达到的基板s的最边缘部。如此通过基板清洗辊2a、2b以及侧面辊3可清洗基板s的斜面部。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第98/020987号

专利文献2：日本特开2003-163196号公报

发明要解决的课题

然而，在专利文献2所记载的基板清洗装置1中，为了清洗包含基板s的最边缘部的基板斜面部整体，仅使用基板清洗辊2a、2b并不够，还需要另外的侧面辊3。这是因为用基板清洗辊2a、2b无法清洗基板s的最边缘部。

技术实现要素：

本发明是鉴于上述课题而完成的，其目的在于提供一种可清洗基板的最边缘部的基板清洗辊、使用该基板清洗辊的基板清洗装置及基板清洗方法。

解决课题的手段

本发明的一方式的基板清洗辊，具有圆柱形状，以长度方向与所述基板的表面平行的方式与基板接触，并绕所述长度方向的旋转轴旋转，从而用于擦洗清洗所述基板的表面，该基板清洗辊的特征在于：在所述长度方向的至少一端侧具备斜面清洗部，该斜面清洗部具有倾斜面，在所述基板清洗辊与所述基板接触而清洗所述基板表面时，所述倾斜面与所述基板的周缘的斜面部的最边缘部抵接触碰。通过此结构，基板的周缘的斜面部的最边缘部被基板清洗辊的斜面清洗部清洗。

在上述基板清洗辊中，也可以是，所述斜面清洗部的由包含所述旋转轴的假想平面剖切的剖面具有包含所述接触面的梯形形状。通过此结构，斜面清洗部可以变形成容易包覆基板的周缘的斜面部。

在上述基板清洗辊中，也可以是，在所述基板清洗辊形成有多个结，在清洗所述基板表面时，所述结与所述基板的表面接触，所述斜面清洗部的高度比所述结高。通过此结构，斜面清洗部也可以变形成容易包覆基板周缘的斜面部。

在上述基板清洗辊中，也可以是，所述倾斜面是表层被除去的结构。通过此结构，斜面清洗部也可以变形成容易包覆基板周缘的斜面部。

本发明的一方式的基板清洗装置，具备：基板保持构件，该基板保持构件对基板进行保持；基板清洗辊，该基板清洗辊具有圆柱形状，以长度方向与所述基板的表面平行的方式与所述基板接触，并绕所述长度方向的旋转轴旋转，从而用于擦洗清洗所述基板的表面；上下驱动机构，该上下驱动机构以所述长度方向与所述基板的表面成水平的方式，将所述基板清洗辊按压于所述基板保持构件所保持的所述基板的表面；以及旋转驱动机构，该旋转驱动机构使被所述上下驱动机构按压于所述基板的表面的所述基板清洗辊绕所述长度方向的旋转轴旋转，所述基板清洗辊在所述长度方向的至少一端侧具备斜面清洗部，该斜面清洗部具有倾斜面，在所述基板清洗辊与所述基板接触时，所述倾斜面与所述基板的周缘的斜面部的最边缘部抵接触碰。通过此结构，基板的周缘的斜面部的最边缘部也被基板清洗辊的斜面清洗部清洗。

在上述基板清洗装置中，也可以是，在所述基板周缘的所述斜面部具有两个倾斜部与该两个倾斜部之间的侧部的情况下，在所述基板清洗辊被所述上下驱动机构按压于所述基板保持构件所保持的所述基板时，所述倾斜面会变形，所述倾斜面与所述基板的一个所述倾斜部和所述侧部接触。通过此结构，当基板的斜面部是所谓的直线型时，基板清洗辊可清洗至基板的斜面部的侧部为止。

在上述基板清洗装置中，也可以是，在所述基板的周缘的所述斜面部具有向外侧凸出的弯曲剖面的情况下，在所述基板清洗辊被所述上下驱动机构按压于所述基板保持构件所保持的所述基板时，所述倾斜面会变形，所述倾斜面可以与所述基板的从所述表面到所述斜面部的最边缘部为止之间的部分接触。通过此结构，在基板的斜面部是所谓的圆型时，基板清洗辊可以清洗至基板的斜面部的最边缘部为止。

在上述基板清洗装置中，也可以是，具备两个所述基板清洗辊来作为分别清洗所述基板的两个表面的两个基板清洗辊。通过此结构，两个基板清洗辊的任一者的斜面清洗部与基板的周缘的斜面部的任意部分接触，能够无空隙地擦洗清洗斜面部。

本发明的一方式的基板清洗方法，保持基板并使基板旋转，使具有圆柱形状的基板清洗辊绕该基板清洗辊长度方向的旋转轴旋转，以所述长度方向与所述基板的表面平行的方式，使旋转的所述基板清洗辊与旋转的所述基板接触，从而擦洗清洗所述基板的表面，该基板清洗方法的特征在于：在所述基板清洗辊与所述基板接触时，所述基板清洗辊通过在所述长度方向的至少一端侧所形成的斜面清洗部的倾斜面，与所述基板的周缘的斜面部的最边缘部接触来清洗所述最边缘部。通过此结构，基板周缘的斜面部的最边缘部被基板清洗辊的斜面清洗部清洗。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式的清洗装置的概要的立体图。

图2是表示本发明的实施方式的基板清洗装置的上部基板清洗辊、下部基板清洗辊以及基板的侧视图。

图3a是放大表示本发明的实施方式的下部基板清洗辊(退避状态)的擦洗部件的一端的剖视图。

图3b是放大表示本发明的实施方式的下部基板清洗辊(清洗状态)的擦洗部件的一端的剖视图。

图4a是表示直线型的基板的斜面部的剖视图。

图4b是表示圆型的基板的斜面部的剖视图。

图5是表示以往的基板清洗装置的整体结构的图。

图6是表示以往的基板清洗装置的基板清洗辊与基板的侧视图。

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辊及基板清洗装置。另外，以下说明的实施方式，表示实施本发明的情况的一例，并非限定于以下说明的本发明的具体结构。在本发明的实施时，也可以适当采用对应实施方式的具体结构。

图1表示关于本发明的实施方式的基板清洗装置的概要的立体图。如图1所示，基板清洗装置10具备：在水平方向自由移动的多条(图1中有四条)主轴11(基板保持构件)，作为基板旋转机构，使表面成水平，支承基板s的周缘部并使基板s水平旋转；上部基板清洗辊(辊海绵)12，旋转自如地支承于图未显示的辊支架；以及下部基板清洗辊(辊海绵)13，旋转自如地支承于图未显示的辊支架。上部基板清洗辊12及下部基板清洗辊13具有圆柱形状，延伸成长条状。再者，上部基板清洗辊12通过其辊支架相对于基板s的上侧表面(正面)自由升降，下部基板清洗辊13通过其辊支架相对于基板s的下侧表面(背面)自由升降。

上部基板清洗辊12通过图未显示的驱动机构(旋转驱动手段)而如箭头f1所示地旋转，下部基板清洗辊13通过图未显示的驱动机构而如箭头f2所示地旋转。配置有两个清洗液供给喷嘴14、15，该两个清洗液供给喷嘴14、15位于通过主轴11支承并旋转的基板s的上方，并供给冲洗液至基板s表面。清洗液供给喷嘴14是供给冲洗液(例如超纯水)至基板s表面的喷嘴，清洗液供给喷嘴15是供给药液至基板s表面的喷嘴。

在基板清洗装置10中，通过使基板s的周缘部位于设于主轴11上部的转筒11a的外周侧部所形成的嵌合沟内，并向内方按压使转筒11a旋转(自转)，从而使基板s水平旋转。在此例中，四个转筒11a中的两个转筒11a施加旋转力至基板s，其他两个转筒11a接受基板s的旋转的轴承来运作。再者，所有的转筒11a也可以连接于驱动机构，对基板s赋予旋转力。

如此，在使基板s水平旋转的状态下，从清洗液供给喷嘴14供给冲洗液至基板s表面，且从清洗液供给喷嘴15供给药液至基板s表面，同时使上部基板清洗辊12旋转并通过图未显示的上下驱动机构使上部基板清洗辊12下降来接触旋转中的基板s的表面，使下部基板清洗辊13旋转并通过图未显示的上下驱动机构使下部基板清洗辊13上升来接触旋转中的基板s的背面，由此，在清洗液(冲洗液及药液)的存在下，通过上部基板清洗辊12擦洗清洗基板s表面。另外，上部基板清洗辊12与下部基板清洗辊13的各自的上下驱动机构也可以使上部基板清洗辊12与下部基板清洗辊13在垂直于基板s表面的方向上上下移动，也可以在相对于基板s表面的倾斜方向上上下移动，也可以以某点为起点进行枢转动作，也可以进行将这些动作组合的动作。

上部基板清洗辊12与下部基板清洗辊13的长度均设定为比基板s的直径略长。上部基板清洗辊12与下部基板清洗辊13被配置成其中心轴(旋转轴)o1及o2与基板s的中心轴(即旋转中心)os大致垂直(平行于基板s的表面)，且遍及基板s的直径的全长而延伸。由此，基板s的正反的整个表面被同时清洗。在本实施方式的基板清洗装置10中，上部基板清洗辊12与下部基板清洗辊13平行地夹着基板s，但上部基板清洗辊12与下部基板清洗辊13也可以平行于基板s表面且彼此成规定的角度。

另外，基板清洗装置10也可以清洗直径450mm的基板s，也可以清洗直径300mm的基板s，也可以清洗比这更小的直径的基板s，但上部基板清洗辊12及下部基板清洗辊13具有与作为基板清洗装置10的清洗对象的基板s直径相同程度的长度。

图2是表示基板清洗装置10的上部基板清洗辊12、下部基板清洗辊13及基板s的侧视图。上部基板清洗辊12及下部基板清洗辊13(以下仅统称为“基板清洗辊”)由圆柱形状的芯材121、131以及固定于芯材121、131的外周面的筒状的擦洗部件122、132所组成。擦洗部件122、132是由海绵、pva等所组成的多孔质部件。擦洗部件122、132具有多个结124、134从圆柱表面(基面123、133)突出的形状。

多个结124、134在与基板清洗辊的旋转轴方向(长度方向)a平行并列的多个直线上并列。这些直线在基板清洗辊的周向上等间隔地分离。在周向上邻接的结124、134彼此在旋转轴方向上偏离半个间距。因此，多个结124、134在周向上相隔等角度间隔地并列。另外，如此配置的多个结只不过是一例，也可以采用其他配置。

在上部基板清洗辊12的擦洗部件122的一端(图2的右侧端)及下部基板清洗辊13的擦洗部件132的一端(图2的左侧端)，在周向上交替形成有结124、134与作为斜面清洗部的边缘结125、135。在本实施方式中，虽然边缘结125、135在与结124、134相同的直线上包围擦洗部件122、132的端部的周围而形成，但边缘结125、135的周向位置及间隔也可以任意决定。另外，在本实施方式中，虽然边缘结125、135与结124、134交替形成，但也可以在两个或以上的结124、134之间形成一个边缘结125、135，相反地，也可以在两个或以上的边缘结125、135之间形成一个结124、134。

另外，设置于边缘结125、135之间的最外侧的结124、134形成于其表面与基板s的上侧表面的平面部的边缘(上侧表面与斜面部的分界)及基板s的下侧表面的平面部的边缘(下侧表面与斜面部的分界)接触的位置，边缘结125、135也形成于后述的基板侧倾斜面1351与基板s的上侧表面的平面部的边缘(上侧表面与斜面部的分界)及基板s的下侧表面的平面部的边缘(下侧表面与斜面部的分界)接触的位置。

图3a及图3b是放大表示下部基板清洗辊13的擦洗部件132的一端(图2的左侧端)，包含下部基板清洗辊13的旋转轴的假想平面的剖视图。另外，上部基板清洗辊12的一端(图2的右侧端)是与图3a及图3b所示的结构旋转对称，所以根据参照了图3a及图3b的下部基板清洗辊13的说明，省略上部基板清洗辊12的说明。

图3a表示基板s未接触下部基板清洗辊13的退避状态，图3b表示基板s接触下部基板清洗辊13的清洗状态。在图3a及图3b中，基板s被保持在多个转筒11a(参照图1)。另外，图3a及图3b表示基板s是所谓的直线型的例。下部基板清洗辊13从图3a的状态通过上下驱动机构上升，如图3b所示地接触基板s。在图3a及图3b中，箭头a表示下部基板清洗辊13的长度方向(旋转轴方向)。

如图3a所示，边缘结135的包含下部基板清洗辊13的旋转轴的假想平面的剖面具有梯形形状的形状。也就是说，边缘结135由基板侧倾斜面1351、顶面1352以及外侧倾斜面1353所构成。另外，边缘结135也可以是不具有顶面1352且剖面为三角形的形状，另外，顶面1352也可以是曲面。

边缘结135的高度比结134高。另外，边缘结135形成为基板侧倾斜面1351在基板s的径向上(下部基板清洗辊13的长度方向a)覆盖所有基板s的斜面部b的下侧倾斜部q的长度，且设于如此位置。因此，在基板s与下部基板清洗辊13的擦洗部件132接触时，基板s的最边缘部的侧部r与边缘结135的基板侧倾斜面1351接触。下部基板清洗辊13上升并与基板s接触时，最先与基板s接触的边缘结135的第一接触处c位于基板侧倾斜面1351，且比结134的顶面1341高的位置。

如图3a所示，基板侧倾斜面1351与基面133所成角度α和外侧倾斜面1353与基面133所成角度β均为锐角。另外，α与β处于α＜β的关系，也就是说，基板侧倾斜面1351的倾斜比外侧倾斜面1353更缓和。

在清洗时，由于基板清洗装置10的上下驱动机构，下部基板清洗辊13会上升。如图3b所示，下部基板清洗辊13在结134的顶面1341与基板s的表面接触后，会进一步上升至结134被基板s压扁为止。因此，边缘结135也在基板侧倾斜面1351的第一接触处c与基板s的斜面部b接触后，因下部基板清洗辊13的进一步上升，而使边缘结135变形。

如图3b所示，在清洗状态中，随着结134被基板s的表面压扁，边缘结135的基板侧倾斜面1351被基板s的斜面部b往下方压扁。由此，由于边缘结135的顶面1352及外侧倾斜面1353会稍微往内侧倾倒，且基板s的斜面部b会陷入基板侧倾斜面1351，从而基板侧倾斜面1351会接触基板s的整个下侧倾斜部q以及整个最边缘部的侧部r。也就是说，边缘结135会变形成为其基板侧倾斜面1351沿着基板s的下侧倾斜部q及侧部r。此时，基板侧倾斜面1351遍及基板s的整个径向而与下侧倾斜部q接触，遍及整个垂直方向而接触侧部r。

结134的高度为例如3.0～4.5mm，在清洗状态的基板s的结134的压进量(结134的溃缩量)为例如0.5～2.0mm。另外，边缘结135的高度为例如4.0mm～7.0mm，倾斜角α较佳为40～70度，倾斜角β较佳为80～90度。再者，擦洗部件132的设计并不受限于此。

如上述，虽然擦洗部件132为多孔质部件，但一般来说其表面形成有被称为表层的相对间隙较少的层。但是，在本实施方式的边缘结135中，至少在基板侧倾斜面1351、即与基板s接触的面中，除去此表层。因此，如图3b所示，容易实现变形成包围基板s的斜面部b。

另外，虽然图3b表示被压扁的边缘结135接触下侧斜面部q、侧部r以及上侧斜面部p的一部份的例，但边缘结135被斜面部b压扁的结果，也可以将边缘结135设计成边缘结135也接触包含上侧斜面部p的斜面部b整体。

以上，虽然说明了关于下部基板清洗辊13的边缘结135，但如上述，在上部基板清洗辊12也在一端形成同样的边缘结125，当上部基板清洗辊12通过上下驱动机构而向基板s下降，则基板s的斜面部b压扁边缘结125，并以包围斜面部b的上侧倾斜部p及侧部r的方式与这些边缘结125接触。此时，边缘结125的基板侧倾斜面遍及基板s的整个径向来接触上侧倾斜部p，遍及整个垂直方向来接触侧部r。

在清洗时，通过上下驱动机构使上部基板清洗辊12向上方退避，通过上下驱动机构使下部基板清洗辊13向下方退避。在此退避状态(清洗准备状态)下，通过多个主轴11的转筒11a来保持基板s，并旋转驱动主轴11，使基板s绕其中心水平旋转。另外，从清洗液供给喷嘴14、15分别供给冲洗液至基板s的表面。再者，通过旋转驱动机构，使上部基板清洗辊12绕其长度方向的旋转轴来旋转驱动上部基板清洗辊12，通过旋转驱动机构，使下部基板清洗辊13绕其长度方向的旋转轴来旋转驱动下部基板清洗辊13。

如上述，当清洗准备结束，通过上下驱动机构，使旋转的上部基板清洗辊12向着基板s，下降到结124被基板s压扁为止，使基板s的斜面部b陷入边缘结125的基板侧倾斜面，通过上下驱动机构，使旋转的下部基板清洗辊13向着基板s，上升到结134被基板s压扁为止，使基板s的斜面部b陷入边缘结135的基板侧倾斜面1351。由此，不仅是基板s的表面，也可以通过基板清洗辊来清洗基板s的斜面部b。

如图2所示，上部基板清洗辊12与下部基板清洗辊13在长度方向上彼此平行，各边缘结125、135彼此设置在相反侧。因此，即使在清洗状态下，上部基板清洗辊12的边缘结125与下部基板清洗辊13的边缘结135不会彼此干涉(接触)。

另外，在上部基板清洗辊12、下部基板清洗辊13中，仅在一端侧设有边缘结125、135的情况下，也可以设于如下跟随侧(图1左前侧)：与基板s接触的擦洗部件122、132的部分因上部基板清洗辊12、下部基板清洗辊13的旋转所移动的方向与和擦洗部件122、132的部分接触的基板s的表面部分因基板s的旋转所移动的方向一致，或者也可以设于相反的相反侧(图1的右内侧)。

另外，在上述实施方式，因为上部基板清洗辊12的边缘结125在垂直方向上接触整个侧部r，且下部基板清洗辊13的边缘结135在垂直方向上接触整个侧部r，所以侧部r整个面均与边缘结125及边缘结135接触而被擦拭。

在上部基板清洗辊12及下部基板清洗辊13均具有边缘结的情况下，边缘结125、135并非一定要遍及整个垂直方向来接触侧部r，若斜面部b的任意处被边缘结125及边缘结135的至少任一者擦拭，则可以清洗整个斜面部b。在边缘结125及边缘结135为相同形状的情况下，若边缘结125从至少基板s的厚度方向的上侧接触到中央为止(上侧倾斜部p与侧部r的上半部)，边缘结135从至少基板s的厚度方向的下侧接触到中央为止(下侧倾斜部q与侧部r的下半部)，则可清洗整个斜面部b。

另外，在基板s的斜面部b是如图4a所示的所谓圆型的情况下，通过边缘结125包围至少最边缘部t的上侧的斜面部b，边缘结135包围至少最边缘部t的下侧的斜面部b，从而可通过上部基板清洗辊12与下部基板清洗辊13的共同动作来整个清洗斜面部b。

另外，基板清洗装置10除了上述结构的上部基板清洗辊12及下部基板清洗辊13的外，也可以进一步具备以往的侧面辊(参照图5)。由此，强化斜面部b的特别是最边缘部及其周边的清洗。另外，在上述实施方式中，虽然基板清洗装置10在基板s的上下具有一对基板清洗辊，但也可以只设有上部基板清洗辊12及下部基板清洗辊13之一。另外，在上述实施方式中，虽然在上部基板清洗辊12及下部基板清洗辊13中，仅一端侧形成有边缘结125、135，但也可以在两端形成边缘结。另外，在上述实施方式中，上部基板清洗辊12与下部基板清洗辊13彼此平行地分别设于基板s的表侧与背侧，且上部基板清洗辊12的边缘结125与下部基板清洗辊13的边缘结135彼此形成于相反侧，但上部基板清洗辊12的边缘结125与下部基板清洗辊13的边缘结135也可以形成在同一侧。

另外，在上述实施方式中，遍及基板清洗辊的整周设有多个边缘结125、135，但它们也可以遍及整周而一体地形成。在此情况下，陷入基板s的斜面部b的擦洗部件122及擦洗部件132的部分成为斜面清洗部。此斜面清洗部的剖面形状也可以与如图3a及图3b所示的相同。

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

本发明具有基板的周缘的斜面部的最边缘部可被基板清洗辊的斜面清洗部清洗的效果，作为用来擦洗清洗基板的表面的基板清洗辊、使用基板清洗辊来清洗基板的基板清洗装置等是有用的。

符号说明

10基板清洗装置

11主轴(基板保持构件)

12上部基板清洗辊

13下部基板清洗辊

122、132擦洗部件

124、134结

125、135边缘结(斜面清洗部)