基板清洗装置及基板清洗方法与流程

本发明涉及一种基板清洗装置及基板清洗方法。

背景技术：

1、在半导体设备的制造工序中，在硅化物基板上形成有不同物性的各种膜，并通过对这些膜进行各种加工而形成微细的金属配线。例如，在大马士革布线形成工序中，在膜形成配线槽，在该配线槽中埋入cu等金属。之后，经由化学机械研磨(cmp)去除多余的金属而形成金属配线。一般而言，研磨基板的cmp装置(研磨装置)具备对被研磨的基板进行清洗的基板清洗装置。基板的清洗是通过一边使基板旋转，一边使辊型海绵或笔型海绵等清洁工具与基板接触而进行的。

2、随着用清洗工具清洗基板，在cmp中使用的磨粒或研磨屑(以下，统称为“处理屑”)积蓄在清洗工具的表面及内部。因此，为了从清洗工具中去除这样的处理屑，定期对清洗工具进行自我清洗。该清洗工具的自我清洗是通过一边使清洗工具旋转，一边使清洗工具与刷子或板之类的自我清洗部件接触而进行的。另外，在使用新更换的刷子来清洗研磨后的基板前，以对该刷子进行初始化为目的，也进行称为磨合的与上述自我清洗相同的处理。以下，将这些统称为自我清洗。

3、例如，在基板间(每一片基板的清洗)以较短的时间进行这样的清洗工具的自我清洗，在批次间(每批规定数量的基板的清洗)以及磨合处理时以较长的时间进行这样的清洗工具的自我清洗。另外，在基板间的自我清洗中，使用超纯水作为清洗液的情况较多，在批次间的自我清洗以及磨合处理时，也有使用药液作为清洗液的情况。

4、现有技术文献

5、专利文献

6、专利文献1：日本特开2005-12238号公报

7、发明所要解决的技术问题

8、由于在基板的处理工序中或者工序之间执行清洗工具的自我清洗，因此如果自我清洗所用的时间变长，则基板的整体处理的时间效率会降低。另一方面，若因使自我清洗在短时间内进行而导致清洗工具的自我清洗效果降低，则清洗工具中残留的处理屑会污染基板。

9、为了提高自我清洗的效果，考虑调整清洗工具的旋转速度或清洗液的温度等。即，清洗工具的旋转速度越大，则清洗工具与自我清洗部件的接触部的接触频率越高，清洗工具的自我清洗越高效。另外，清洗液的温度越高，则研磨屑越容易被排出到清洗液中，清洗工具的自我清洗越高效。

10、另外，自我清洗的效果受清洗工具和自我清洗部件之间的摩擦影响。如果清洗工具与自我清洗部件之间的摩擦不足，则无法从清洗工具排出处理屑，从而无法获得充分的自我清洗效果。另一方面，如果清洗工具与自我清洗部件之间的摩擦过大，可能成为导致清洗工具磨损劣化的原因。并且，根据本发明者的研究，明确了清洗工具的按压、旋转速度以及清洗液的温度以各种形式对清洗工具和自我清洗部件之间的摩擦产生影响。

技术实现思路

1、本发明鉴于上述问题的至少一部分而完成，其一个目的在于提供一种能够在短时间内进行高效的清洗工具的自我清洗的基板清洗装置或基板清洗方法。另外，本发明的一个目的在于提供一种通过适当的按压力将清洗工具按压于自我清洗部件，从而能够对清洗工具进行自我清洗的基板清洗装置或基板清洗方法。

2、用于解决技术问题的技术手段

3、(方式一)根据方式一，提出了如下的基板清洗装置，所述基板清洗装置具备：清洗工具，该清洗工具用于与基板的表面接触而对该基板进行清洗；自我清洗部件，该自我清洗部件用于与所述清洗工具接触而对该清洗工具进行自我清洗；清洗工具旋转机构，该清洗工具旋转机构用于使所述清洗工具旋转；清洗工具保持机构，该清洗工具保持机构对所述清洗工具进行保持，能够将所述清洗工具按压于所述基板，并且能够将所述清洗工具按压于所述自我清洗部件；以及控制部，该控制部以使得在所述清洗工具与所述自我清洗部件接触时所述清洗工具旋转机构使所述清洗工具旋转的转矩成为规定转矩的方式控制所述清洗工具向所述自我清洗部件的按压力，该规定转矩是在所述清洗工具对所述基板进行清洗时所述清洗工具旋转机构使所述清洗工具旋转的转矩以上的转矩。根据方式一，能够以适当的按压力将清洗工具按压于自我清洗部件，从而对清洗工具进行自我清洗。

4、(方式二)根据方式二，提出了如下的基板清洗装置，所述基板清洗装置具备：清洗工具，该清洗工具用于与基板的表面接触而对该基板进行清洗；自我清洗部件，该自我清洗部件用于与所述清洗工具接触而对该清洗工具进行自我清洗；清洗工具旋转机构，该清洗工具旋转机构用于使所述清洗工具旋转；清洗工具保持机构，该清洗工具保持机构对所述清洗工具进行保持，能够将所述清洗工具按压于所述基板，并且能够将所述清洗工具按压于所述自我清洗部件；以及控制部，当所述清洗工具与所述自我清洗部件接触时，该控制部控制所述清洗工具保持机构，以使在所述清洗工具以第一旋转速度进行旋转时，所述清洗工具以第一按压力被按压于所述自我清洗部件，该控制部控制所述清洗工具保持机构，以使在所述清洗工具以比所述第一旋转速度大的第二旋转速度进行旋转时，所述清洗工具以比所述第一按压力大的第二按压力被按压于所述自我清洗部件。方式二是基于如下的发现：有清洗工具的转速越大，则清洗工具与自我清洗部件之间的摩擦越小的倾向。根据方式二，能够以适当的按压力将清洗工具按压于自我清洗部件，从而对清洗工具进行自我清洗。

5、(方式三)根据方式三，提出了如下的基板清洗装置，所述基板清洗装置具备：清洗工具，该清洗工具用于与基板的表面接触而对该基板进行清洗；自我清洗部件，该自我清洗部件用于与所述清洗工具接触而对该清洗工具进行自我清洗；清洗工具旋转机构，该清洗工具旋转机构用于使所述清洗工具旋转；清洗工具保持机构，该清洗工具保持机构对所述清洗工具进行保持，能够将所述清洗工具按压于所述基板，并且能够将所述清洗工具按压于所述自我清洗部件；以及控制部，当在液体中或伴随着液体的供给，所述清洗工具与所述自我清洗部件接触时，该控制部控制所述清洗工具保持机构，以使在所述液体为第一温度时，所述清洗工具以第一按压力被按压于所述自我清洗部件，该控制部控制所述清洗工具保持机构，以使在所述液体为比所述第一温度高的第二温度时，所述清洗工具以比所述第一按压力大的第二按压力被按压于所述自我清洗部件。方式三是基于如下的发现：有在自我清洗中使用的液体的温度越高，则清洗工具与自我清洗部件之间的摩擦越小的倾向。根据方式三，能够以适当的按压力将清洗工具按压于自我清洗部件，从而对清洗工具进行自我清洗。

6、(方式四)根据方式四，提出了如下的基板清洗装置，所述基板清洗装置具备：清洗工具，该清洗工具用于与基板的表面接触而对该基板进行清洗；第一自我清洗部件，该第一自我清洗部件由第一材料形成，用于与所述清洗工具接触而对该清洗工具进行自我清洗；以及第二自我清洗部件，该第二自我清洗部件由第二材料形成，用于与所述清洗工具接触而对该清洗工具进行自我清洗，基于外部输入选择所述第一自我清洗部件和所述第二自我清洗部件中的一方，通过使所述清洗工具与被选择的所述自我清洗部件接触来对该清洗工具进行自我清洗。根据方式四，能够基于外部输入来选择自我清洗部件，从而执行清洗工具的自我清洗。由此，能够在短时间内进行高效的清洗工具的自我清洗。

7、(方式五)根据方式五，提出了如下的基板清洗装置，所述基板清洗装置具备：清洗工具，该清洗工具用于与基板的表面接触而对该基板进行清洗第一自我清洗部件，该第一自我清洗部件由第一材料形成，用于与所述清洗工具接触而对该清洗工具进行自我清洗；以及第二自我清洗部件，该第二自我清洗部件由第二材料形成，用于与所述清洗工具接触而对该清洗工具进行自我清洗，通过在使所述清洗工具与所述第一自我清洗部件接触后，使该清洗工具与所述第二自我清洗部件接触，从而对该清洗工具进行自我清洗。由此，能够改善清洗工具的自我清洗的效果。

8、(方式六)根据方式六，在方式四或五的基板清洗装置中，所述第一材料是在对所述清洗工具进行自我清洗时，与所述第二材料相比表面自由能的氢键性成分多而分散力成分少的材料。根据方式六，首先能够使用第一自我清洗部件而从清洗工具去除磨粒那样的表面自由能的氢键性成分多的处理屑，接着能够使用第二自我清洗部件而从清洗工具去除有机络合物那样的表面自由能的分散力成分多的处理屑。

9、(方式七)根据方式七，在方式四至六中任一项的基板清洗装置中，所述第一材料是无机氧化物系材料或在分子结构内具有极性基的第一有机高分子系材料，所述第二材料是非极性的第二有机高分子系材料。

10、(方式八)根据方式八，在方式一至七中任一项的基板清洗装置中，所述清洗工具的自我清洗有时间为第一时间的短时间自我清洗和时间为比所述第一时间长的第二时间的长时间自我清洗，在所述短时间自我清洗中使用超纯水，在所述长时间自我清洗中也可以使用药液，在使用药液的情况下接着进行使用超纯水的冲洗处理。在任一情况下都可以使液温提高而提高清洗效果。此外，在使用药液后使用超纯水进行冲洗的情况下，虽然有清洗转矩在冲洗前后变化的情况，但在该情况下，也调整按压或转速以使得转矩与晶体清洗时的转矩相等或更高。

11、(方式九)根据方式九，在方式一至八中任一项的基板清洗装置，具备：液槽，该液槽贮存液体，并且收容所述自我清洗部件；以及振动部，该振动部对所述液体施加超声波振动。

12、(方式十)根据方式十，在方式一至九中任一项的基板清洗装置，进一步具备喷出部，在对所述清洗工具进行自我清洗时，该喷出部朝向该清洗工具喷出气体或液体。

13、(方式十一)根据方式十一，提出了如下的基板清洗方法，所述基板清洗方法包括：基板清洗步骤，使清洗工具旋转，并使所述清洗工具与基板的表面接触，从而对该基板进行清洗；以及自我清洗步骤，使所述清洗工具旋转，并使所述清洗工具与自我清洗部件接触，从而对该清洗工具进行自我清洗，在所述自我清洗步骤中，以使得使所述清洗工具旋转的转矩成为规定转矩的方式控制所述清洗工具向所述自我清洗部件的按压力，该规定转矩是在所述基板清洗步骤中使所述清洗工具旋转的基板清洗时转矩以上的转矩。根据方式十一，能够以适当的按压力将清洗工具按压于自我清洗部件，从而对清洗工具进行自我清洗。

14、(方式十二)根据方式十二，提出了如下的基板清洗方法，所述基板清洗方法包括：基板清洗步骤，使清洗工具旋转，并使所述清洗工具与基板的表面接触，从而对该基板进行清洗；以及自我清洗步骤，使所述清洗工具旋转，并使所述清洗工具与自我清洗部件接触，从而对该清洗工具进行自我清洗，在所述自我清洗步骤中，在所述清洗工具以第一旋转速度进行旋转时，以第一按压力将所述清洗工具按压于所述自我清洗部件，在所述清洗工具以比所述第一旋转速度大的第二旋转速度进行旋转时，以比所述第一按压力大的第二按压力将所述清洗工具按压于所述自我清洗部件。根据方式十二，能够以适当的按压力将清洗工具按压于自我清洗部件，从而对清洗工具进行自我清洗。

15、(方式十三)根据方式十三，提出了如下的基板清洗方法，所述基板清洗方法包括：基板清洗步骤，使清洗工具旋转，并使所述清洗工具与基板的表面接触，从而对该基板进行清洗；以及自我清洗步骤，使所述清洗工具旋转，并在液体中或伴随着液体的供给而使所述清洗工具与自我清洗部件接触，从而对该清洗工具进行自我清洗，在所述自我清洗步骤中，在所述液体为第一温度时，以第一按压力将所述清洗工具按压于所述自我清洗部件，在所述液体为比所述第一温度高的第二温度时，以比所述第一按压力大的第二按压力将所述清洗工具按压于所述自我清洗部件。根据方式十三，能够以适当的按压力将清洗工具按压于自我清洗部件，从而对清洗工具进行自我清洗。

16、(方式十四)根据方式十四，提出了如下的基板清洗方法，所述基板清洗方法包括：基板清洗步骤，使清洗工具旋转，并使所述清洗工具与基板的表面接触，从而对该基板进行清洗；选择步骤，基于外部输入，选择由第一材料形成的第一自我清洗部件和由第二材料形成的第二自我清洗部件的一方；以及自我清洗步骤，使所述清洗工具旋转，并使所述清洗工具与在所述选择步骤中选择的自我清洗部件接触，从而对该清洗工具进行自我清洗。根据方式十四，能够基于外部输入选择自我清洗部件，从而执行清洗工具的自我清洗。由此，能够在短时间内进行高效的清洗工具的自我清洗。

17、(方式十五)根据方式十五，提出了如下的基板清洗方法，所述基板清洗方法包括：基板清洗步骤，使清洗工具旋转，并使所述清洗工具与基板的表面接触，从而对该基板进行清洗；第一自我清洗步骤，使所述清洗工具旋转，并使所述清洗工具与由第一材料形成的第一自我清洗部件接触，从而对该清洗工具进行自我清洗；以及第二自我清洗步骤，在所述第一自我清洗步骤之后，使所述清洗工具旋转，并使所述清洗工具与由第二材料形成的第二自我清洗部件接触，从而对该清洗工具进行自我清洗。根据方式十五，使用两种自我清洗部件来进行清洗工具的自我清洗。由此，能够提高清洗工具的自我清洗的效果。