TW202228869A - 清洗構件用清洗裝置、清洗構件之清洗方法及基板清洗方法 - Google Patents
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Abstract
本發明之清洗構件用清洗裝置具有：清洗係清洗基板W之清洗構件10的構件清洗部30；及測量經前述構件清洗部30清洗後之清洗構件10的淨化程度之測量部20。
Description
本發明係關於一種用於清洗清洗構件之清洗構件用清洗裝置及清洗構件之清洗方法、與具備清洗構件用清洗裝置之基板清洗方法。
過去習知有清洗晶圓等之基板的基板清洗裝置。在摩擦清洗等作業中，於清洗基板時係使用滾筒清洗構件及筆形清洗構件等清洗構件。而過去會清洗此種清洗構件，例如日本特開2020－136488號公報係揭示一種清洗構件用清洗裝置，係具備在供給清洗液並摩擦清洗基板之狀態下，除去附著於以軸心為中心而旋轉之圓柱狀的清洗構件之污染物，且除去單元具有：對清洗構件加壓而搾出污染物之壓搾機構；及吸引排出包含藉由壓搾機構而搾出之污染物的清洗液之吸引排出機構。
（發明所欲解決之問題）
如日本特開2020－136488號公報所記載，過去提出有進行清洗構件之清洗，不過並未確認是否實際清洗了清洗構件，而係從經驗法則等來看認為若進行指定時間以上的按壓清洗時，清洗構件應是經過清洗的。
本發明提供一種可確認是否進行了清洗構件之清洗的清洗構件用清洗裝置等。
（解決問題之手段）
本發明之清洗構件用清洗裝置亦可具備：
構件清洗部，其係清洗用於清洗基板之清洗構件；及
測量部，其係測量經前述構件清洗部清洗後之前述清洗構件的淨化程度。
本發明之清洗構件用清洗裝置中，
前述測量部亦可藉由測量前述清洗構件之吸附力，來測量前述清洗構件的淨化程度。
本發明之清洗構件用清洗裝置中，
前述測量部亦可使用AFM法或壓頭之測量法來測量前述清洗構件的吸附力。
本發明之清洗構件用清洗裝置中，
前述測量部亦可藉由將前述清洗構件按壓於第一構件，然後測量剝下時之剝下力，來測量前述清洗構件之吸附力。
本發明之清洗構件用清洗裝置中，
亦可具備控制部，其係藉由前述測量部測量之前述清洗構件的吸附力低於臨限值時，以前述構件清洗部再度清洗前述清洗構件之方式進行控制。
本發明之清洗構件用清洗裝置中，
亦可前述測量部在前述再度清洗結束後測量前述清洗構件之吸附力，
前述控制部以進行過n次前述再度清洗後藉由前述測量部所測量的吸附力低於臨限值時，督促更換該清洗構件之方式進行控制。
本發明之清洗構件用清洗裝置中，
亦可前述構件清洗部具有驅動部，其係使前述清洗構件旋轉，
在將前述清洗構件按壓於第二構件之狀態下，藉由前述測量部測量前述驅動部中之旋轉轉矩，來測量前述清洗構件之淨化程度。
本發明之清洗構件用清洗裝置中，
亦可具備控制部，其係以當藉由前述測量部測量之前述驅動部的前述旋轉轉矩低於臨限值時，前述構件清洗部再度清洗前述清洗構件之方式進行控制。
本發明之清洗構件用清洗裝置中，
亦可前述測量部在前述再度清洗結束後，在將前述清洗構件按壓於第二構件之狀態下測量前述驅動部之前述旋轉轉矩，
前述控制部係以進行過n次前述再度清洗後藉由前述測量部所測量的旋轉轉矩低於臨限值時，督促更換該清洗構件之方式進行控制。
本發明的清洗構件之清洗方法亦可具備以下工序：
使用清洗構件清洗基板；
清洗前述基板後，藉由構件清洗部清洗前述清洗構件；及
藉由測量部測量經前述構件清洗部清洗後之前述清洗構件的淨化程度。
本發明的清洗構件之清洗方法中，亦可具備以下工序：
藉由前述測量部測量之前述清洗構件的吸附力或是在將前述清洗構件按壓於第二構件狀態下之前述構件清洗部的驅動部之旋轉轉矩低於臨限值時，藉由前述構件清洗部再度清洗前述清洗構件；
前述再度清洗結束後，藉由前述測量部測量前述清洗構件之吸附力或是在將前述清洗構件按壓於前述第二構件狀態下之前述構件清洗部的前述驅動部之前述旋轉轉矩；及
進行n次前述再度清洗後，藉由前述測量部測量之前述吸附力或前述旋轉轉矩低於臨限值時，藉由通報部督促更換該清洗構件。
本發明之基板清洗裝置亦可具備：
旋轉保持機構，其係保持基板並使其旋轉；
基板清洗部，其係具有清洗構件，並使用前述清洗構件來清洗基板；
構件清洗部，其係清洗前述清洗構件；
測量部，其係測量經前述構件清洗部清洗後之前述清洗構件的淨化程度；及
控制部，其係以清洗1片或指定複數片之基板後，進行藉由前述構件清洗部清洗前述清洗構件、與藉由前述測量部進行該清洗構件之淨化程度的測量之方式進行控制。
本發明之基板清洗方法亦可具備以下工序：
藉由旋轉保持機構保持基板並使其旋轉；
藉由具有清洗構件之基板清洗部使用前述清洗構件清洗基板；
藉由構件清洗部清洗前述清洗構件；及
藉由測量部測量經前述構件清洗部清洗後之前述清洗構件的淨化程度；
在清洗1片或指定複數片之基板後，進行藉由前述構件清洗部清洗前述清洗構件、與藉由前述測量部測量該清洗構件之淨化程度。
（發明之效果）
本發明中，採用測量經構件清洗部清洗後之清洗構件的淨化程度之測量部的情況下，可確認清洗清洗構件後是否恢復指定之清洗能力。此外，亦可檢知清洗構件之壽命。
實施形態
《構成》
以下說明包含基板清洗裝置等之基板處理裝置的實施形態。本實施形態中，「或」含有「及」的概念，且「A或B」亦含有「A、B、以及A及B兩者」之任何一個樣態。
如圖1所示，本實施形態之基板處理裝置具有：概略矩形狀之機架310；及裝載存放了多數基板W之基板匣盒的裝載埠312。裝載埠312鄰接於機架310而配置。裝載埠312中可搭載開放式匣盒、SMIF（晶舟承載(Standard Mechanical Interface)）盒（Pod）、或FOUP（前開式晶圓傳送盒(Front Opening Unified Pod)）。SMIF盒、FOUP係在內部收納基板匣盒，並藉由以分隔壁覆蓋可保持與外部空間獨立之環境的密閉容器。基板W例如可舉出半導體晶圓等。
在機架310內部收容有：複數個（圖1所示之樣態係4個）研磨單元314a~314d；清洗研磨後之基板W的第一清洗單元316及第二清洗單元318；以及使清洗後之基板W乾燥的乾燥單元320。研磨單元314a~314d沿著基板處理裝置之長度方向排列，清洗單元316、318及乾燥單元320亦沿著基板處理裝置之長度方向排列。採用本實施形態之基板處理裝置時，可在直徑為300mm或450mm之半導體晶圓、平面板、CMOS（互補式金氧半導體）及CCD（電荷耦合元件）等之影像檢測器、MRAM（磁性隨機存取記憶體(Magnetoresistive Random Access Memory)）中之磁性膜的製造工序中，研磨處理各種基板W。另外，其他實施形態之基板處理裝置亦可為在機架310中不設研磨基板W之研磨單元，而進行基板W之清洗處理及乾燥處理的裝置。
在被裝載埠312、位於裝載埠312側之研磨單元314a及乾燥單元320所包圍的區域中配置有第一搬送機器人322。此外，與研磨單元314a~314d以及清洗單元316、318及乾燥單元320平行地配置有搬送單元324。第一搬送機器人322從裝載埠312接收研磨前之基板W而送交搬送單元324，或是從乾燥單元320取出乾燥後之基板W而送回裝載埠312。
在第一清洗單元316與第二清洗單元318之間配置在此等第一清洗單元316與第二清洗單元318之間進行基板W的交接之第二搬送機器人326，在第二清洗單元318與乾燥單元320之間配置有在此等第二清洗單元318與乾燥單元320之間進行基板W的交接之第三搬送機器人328。再者，在機架310內部配置有控制基板處理裝置之各設備的動作之整體控制部350。本實施形態係使用在機架310內部配置有整體控制部350的樣態作說明，不過不限於此，亦可在機架310外部配置整體控制部350，亦可遠距設置整體控制部350。
第一清洗單元316亦可使用在清洗液存在下，使在基板W之直徑的大致全長而直線狀延伸之滾筒清洗構件100（參照圖2）接觸，而在與基板W平行之中心軸周圍自轉，同時摩擦清洗基板W之表面的滾筒清洗裝置。此外，第二清洗單元318亦可使用在清洗液存在下，使在鉛直方向延伸之圓柱狀的筆形清洗構件150（參照圖3）之接觸面接觸，使筆形清洗構件150自轉並朝向一個方向移動，來摩擦清洗基板W之表面的筆形清洗裝置。此外，乾燥單元320亦可使用朝向水平保持並旋轉之基板W，從移動之噴射噴嘴噴出IPA蒸氣而使基板W乾燥，進一步使基板W高速旋轉而藉由離心力使基板W乾燥的自旋乾燥單元。
另外，第一清洗單元316亦可使用與第二清洗單元318同樣之筆形清洗裝置，或是藉由雙流體噴射來清洗基板W之表面的雙流體噴射清洗裝置，而並非滾筒清洗裝置。此外，第二清洗單元318亦可使用與第一清洗單元316同樣之滾筒清洗裝置，或是藉由雙流體噴射來清洗基板W之表面的雙流體噴射清洗裝置，而並非筆形清洗裝置。
本實施形態之清洗液包含：純水（DIW）等之沖洗液；及氨過氧化氫水（SC1）、鹽酸過氧化氫水（SC2）、硫酸過氧化氫水（SPM）、氟酸等之藥液。本實施形態只要沒有特別說明，則清洗液是指沖洗液、藥液、或是沖洗液及藥液兩者。
如圖2及圖3所示，基板清洗裝置具有：保持基板W並使其旋轉之旋轉保持機構；使清洗構件10旋轉之驅動部170；及對基板W供給清洗液之基板清洗液供給部520。圖2所示之樣態係由旋轉保持部510完成旋轉部與保持部兩者的功能，此時亦在基板清洗裝置中備有旋轉部與保持部兩者。另外，圖3所示之樣態係藉由保持部516保持基板W，並藉由旋轉部517旋轉該保持部516而旋轉基板W。
圖2所示之樣態係作為旋轉保持機構之旋轉保持部510具有：主軸511；及設於主軸511前端之擋塊512。圖3所示之樣態係在搖動臂551之前端側設有用於使筆形清洗構件150旋轉的旋轉軸553，並設有用於使該旋轉軸旋轉之驅動部170。
如圖10所示，本實施形態之清洗構件用清洗裝置亦可具有：清洗其清洗基板W之清洗構件10的構件清洗部30；及測量以構件清洗部30清洗後之清洗構件10的淨化程度之測量部20。淨化程度之測量方法如後述可舉例為測量吸附力之樣態；及在按壓清洗構件10於第二構件之狀態下測量構件清洗部30之驅動部170中的旋轉轉矩之樣態。測量部20之測量結果用於藉由裝置控制部50（參照圖10）控制清洗構件10，或是亦可由記憶部60記憶。清洗構件10之一例係如前述圖2所示之滾筒清洗構件100或圖3所示之筆形清洗構件150。以下，使用清洗構件10作為包含滾筒清洗構件100及筆形清洗構件150的概念。清洗構件10典型而言係用在CMP之後清洗。另外，圖10中之構件清洗部30的一例係指在後述之圖4及圖5所示的構件清洗部30。
圖2所示之滾筒清洗構件100可以旋轉軸為中心而旋轉。滾筒清洗構件100亦可具有拆卸自如或固定於滾筒安裝部105之滾筒本體部110，亦可在滾筒本體部110之表面設置複數個球粒115（參照圖7B）。
滾筒清洗構件100亦可由PVA（聚乙烯醇）海綿材料或使PVA反應之聚乙醇縮乙醛，例如PVFM（聚乙烯甲醛）、PVAc（聚乙烯乙酸酯）等構成。該PVA海綿材料可由聚乙烯乙酸酯的均聚物等作調整。滾筒清洗構件100之材料可使用尼龍、聚氨酯、或聚氨酯及PVA之組合、或是提供除去在基板表面不致造成刮傷，適合用於處理之材料的其他共聚物等其他可成形的材料。
筆形清洗構件150亦可由PVA海綿材料或是使PVA反應之PVFM（聚乙烯甲醛）構成。筆形清洗構件150之材料亦可使用尼龍、聚氨酯、或聚氨酯及PVA的組合。
由於隨著清洗而附著於半導體基板或玻璃基板等之基板W的污染物質會轉移到清洗構件10側，因此在此種狀態下反覆清洗基板W時，會產生刮痕等，清洗性能明顯降低。因而，亦可定期（例如每次清洗一批基板W結束後）清洗清洗構件10使其淨化。此時，如圖4及圖5所示，亦可將清洗構件10按壓於清洗用石英板等之清洗板31並旋轉，同時從在清洗構件10外部之外部供給部32將超純水或鹼系藥液等散佈在清洗構件10上或石英清洗板31上。此外，亦可從內部供給部33並從設於清洗構件10內部之清洗液供給口朝向清洗構件10的外部加壓供給。此外，亦可設置吸引從清洗構件10之外部供給至清洗構件10內的超純水或鹼系藥液之吸引部（無圖示）。結果，藉由反覆對清洗構件10吸引及擠出藥液，可將清洗構件10保留之污染物質向刷子外排出，然後，在避免對清洗構件10之清洗用藥液與對基板W的清洗用藥液之間產生污染的方式，以超純水進行沖洗。清洗板31、外部供給部32及內部供給部33係構件清洗部30之一例，亦可利用此等任何一個或複數個作為構件清洗部30。
測量部20亦可使用AFM法測量清洗構件10之吸附力。所謂AFM是指原子間力顯微鏡。如圖6及圖7所示，由於AFM21係以微細之探針21a掃描試料表面，使用依據范德瓦耳斯力之測量結果，因此不僅可立體（三次元）計測清洗構件10之奈米等級的凹凸形狀，亦可測量清洗構件10之吸附力。該AFM21係測量部20之一例。滾筒清洗構件100具有球粒115情況下，亦可設置複數個探針21a同時測量對複數個球粒115之吸附力，亦可使探針21a移動，而依序逐一測量對球粒115的吸附力。此外，亦可以探針21a測量1個球粒115之複數處的吸附力。藉由AFM21之探針21a，當探針21a吸附於清洗構件10表面（顯示超過第一臨限值之吸附力）情況下，裝置控制部50亦可判斷為清洗構件10已淨化。圖7C係顯示依序測量滾筒本體部110之球粒115的樣態。圖7D中實線顯示之樣態係發現吸附力，並可確認已淨化的樣態。另外，圖7D中以虛線顯示之樣態係並未發現吸附力，而可確認尚未淨化的樣態。探針21a之前端亦可尖銳，亦可形成平坦面或球面。另外，亦可使用接觸面積比AFM法寬或是藉由壓子29之測量法（參照圖15）。壓子29之形狀並無特別限定，從側方觀看時，亦可成為如圖15所示之形狀，亦可形成四角形狀，亦可成為圓弧形狀。使用壓子29情況下，可測量比AFM法大的區域。此時，亦是將壓子吸附於清洗構件10表面（顯示超過第三臨限值之吸附力）情況下，裝置控制部50亦可判斷為清洗構件10已淨化。探針21a之前端及壓子29之前端的接觸部分亦可為與刷子之污染物質相同成分，例如亦可使用研磨粒成分之二氧化矽、二氧化鈰、氧化鋁等，及研磨屑之晶圓及圖案成分（二氧化矽、銅、鈷、鎢、釕等）之氧化物或配位化合物等。探針21a之前端及壓子29之前端的加工方法為藉由濺射、蒸鍍、鍍覆等之前端被覆，及作為表面處理而藉由加熱等之氧化處理、事前藉由藥液浸漬之配位化處理等，此外，亦可將微小尺寸之金屬或經過適當處理之粒子黏合於探針前端。
亦可在球粒115之表面設置熱覆膜。而後，滾筒清洗構件100等待時，亦可在停止其旋轉的狀態下，在位於正上方之球粒115的熱覆膜表面，使探針21a以一定速度接近而接觸熱覆膜表面，再以一定之按壓力保持一定時間後，測量以一定速度從熱覆膜表面剝下針時產生之吸附力（參照圖7D）。
測量部20亦可將清洗構件10按壓於測試板等之第一構件210，然後藉由測量剝下時之剝下力，來測量清洗構件10之吸附力。此種情況下，例如亦可使用圖8及圖9所示之吸附力測量部25作為測量部20的一例。該樣態係在水等之液體中裝載測試板等的第一構件210，對該第一構件210按壓清洗構件10一定時間後，使用負載傳感器23等測量剝下時之吸附力。負載傳感器23亦可連接於放大器，經放大器增大之資料藉由記錄部而記憶於記憶部60。此外，記錄部亦可藉由裝置控制部50來控制。另外，圖8及圖9所示之樣態係設有使清洗構件10對第一構件210接近而按壓，或使清洗構件10從第一構件210離開之致動器的上下方向移動部550。此外，圖9之樣態係保持滾筒清洗構件100兩端之滾筒保持部560藉由上下方向移動部550而在上下方向移動，而對第一構件210接近並按壓滾筒清洗構件100，或是從第一構件210離開。
如圖6及圖7所示之AFM21以及如圖8及圖9所示之吸附力測量部25在不進行基板W之清洗時亦可設於定位清洗構件10的退開位置，亦可設於清洗清洗構件10之作為自清洗機構的構件清洗部30。滾筒清洗構件100具有球粒115情況下，亦可設置對應於複數個球粒115之複數個第一構件210，來測量從該第一構件210剝下時之力，亦可測量從第一構件210剝下選出之一個球粒115時之力。
亦可在退開位置設置清洗槽39（參照圖4及圖5），並供給氨等藥液來清洗清洗構件10。此外，構件清洗部30亦可具有超音波產生部35，並使用超音波來清洗清洗構件10。此時，亦可監視清洗構件10與由石英、PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯(Poly Methyl Methacrylate)）等構成之清洗板31接觸並旋轉時由馬達等構成的驅動部170之旋轉轉矩。而後，當旋轉轉矩低於一定值（第二臨限值）情況下，裝置控制部50亦可判斷為滾筒清洗構件100之表面處於藉由氨等容易釋放研磨粒的狀態。該樣態中，係使用清洗板31作為第二構件，不過不限於此，亦可設置用於測量與清洗板31不同之驅動部170的旋轉轉矩之第二構件。
此外，亦可對於清洗能力老化而判斷為不堪使用之清洗構件10藉由AFM21或吸附力測量部25測量吸附力及／或驅動部170之旋轉轉矩，並事先以記憶部60記憶，藉由將使用中之清洗構件的吸附力及／或驅動部與對於判斷為不堪使用之清洗構件10的吸附力及／或驅動部170之旋轉轉矩比較，裝置控制部50亦可判斷淨化程度、壽命、更換時期等。
藉由測量部20之測量結果，而裝置控制部50判斷為需要清洗清洗構件10情況下，亦可以一定時間供給藥液，並旋轉清洗清洗構件10。然後，亦可將供給液取代為超純水來進行沖洗。此時，亦可監視藉由清洗構件10與清洗板31之間的摩擦而產生之驅動部170的旋轉轉矩，若轉矩超過一定值，則判斷為清洗構件10之表面藉由水而結構化，變成容易吸附研磨粒之狀態。
如此，在驅動部170之旋轉轉矩超過一定值情況下，則完成清洗構件10的清洗，另外，在指定時間內，即使清洗清洗構件10而旋轉轉矩仍然未超過一定值情況下，裝置控制部50亦可判斷為清洗構件10之表面受到損傷而喪失研磨粒吸附力。此時，裝置控制部50亦可藉由通報部80督促更換清洗構件10。通報部80亦可藉由警告燈閃爍或亮燈、在個人電腦或輸入板等之顯示畫面上顯示督促更換的資訊、或藉由聲音等通報更換清洗構件10。
本實施形態係主要使用藉由裝置控制部50控制各構成元件之樣態作說明，不過不限於此，亦可由前述之整體控制部350來達成裝置控制部50的功能。
如上述藉由通報部80通報之前，裝置控制部50亦可以藉由測量部20測量清洗構件10之吸附力低於第一臨限值時，藉由構件清洗部30再度清洗清洗構件10之方式進行控制。
測量部20亦可在再度清洗結束後測量清洗構件10之吸附力。此時，裝置控制部50亦可於再度清洗後藉由測量部20之測量結果再度低於第一臨限值時，以督促更換該清洗構件10之方式控制通報部80。
按照本申請案之發明人所確認，而確認了當清洗構件10之清洗力充分時吸附力高，而清洗構件10經過使用而清洗力逐漸下降時，吸附力有降低的傾向。以下，作為一例而顯示在各種藥液中測量設於AFM21之懸臂前端（探針）21a的二氧化矽與由PVA構成的筆形清洗構件150之間作用的吸附力之結果。
在純水中增加對筆形清洗構件150之按壓力時吸附力會增加，不過在氨水中增加對筆形清洗構件150之按壓力情況下，與純水中比較時，可確認吸附力之增加小（參照圖11）。
此外，在純水中增加將AFM21之探針21a按壓於筆形清洗構件150狀態下維持的時間則吸附力增加，不過，在氨水中即使增加將AFM21之探針21a按壓於筆形清洗構件150狀態下維持的時間，可確認吸附力不太增加（參照圖12）。
顯示如此舉動者，使用如氨之形成氫結合的藥品時，在PVA表面附近之各個水分子的氫結合被攪亂，PVA表面分子之運動性高，研磨粒及基板污染物質等不吸附，例如推測為不吸附二氧化矽等。亦即，藉由清洗構件10之表面的運動性高，可推測為可促進附著於該表面之污染物的脫離。
如圖13所示，在純水中可確認清洗基板後之筆形清洗構件150對二氧化矽的吸附力明顯降低。另外，圖13中，實線係顯示使用在使用前之新品的筆形清洗構件150之結果者，點線係顯示使用清洗基板後之清洗能力降低的筆形清洗構件150之結果者。
因此，亦可事先測量新清洗構件10之吸附力，並依據該測量結果設定用於判斷是否淨化之臨限值。此時，亦可將對於新清洗構件10中之吸附力加上指定值者作為臨限值。而後，當超過此種臨限值時，則判斷為不需要更換清洗構件10，而低於臨限值時則判斷為需要更換清洗構件10。
從前述結果瞭解，由於在氨水中不易產生差異，因此亦可於清洗清洗構件10時在氨水中進行，且測試板等之第一構件210係放置在純水中，而並非氨水，並在純水中測量筆形清洗構件150及滾筒清洗構件100中的吸附力。使用AFM21頻估壽命、更換時期等時，亦可在純水中且施加1.5nN以上之按壓力，並將接觸時間設定為2秒以上，更宜為5秒以上。
測量吸附力時，壓入清洗構件10之時間愈長，試驗板等與對方構件適應後吸附力愈大。因而，壓入時間愈長愈容易影響表面老化。因此，宜在10秒以上，更宜在1分鐘以上，亦可藉由將清洗構件10壓入第一構件210等對方構件來測量吸附力。
將測量吸附力之機構安裝於基板清洗裝置情況下，成為壓入對象之第一構件210只要是平滑的板即可。清洗構件10由PVA構成情況下，從容易發揮吸附力之觀點而言，宜使用由PMMA構成之第一構件210，從與清洗板31共用之觀點（經濟性之觀點）而言，宜使用由石英構成之第一構件210。此種情況下，清洗板與第一構件亦可由相同構件構成，以清洗板清洗，且測量與該清洗板隔離時之吸附力。
裝置控制部50及整體控制部350亦可與測量部20、構件清洗部30中包含之各構成元件通信來控制此等（參照圖10）。裝置控制部50及整體控制部350具有人工智慧功能，並就是否在更換清洗構件10之時機進行使用吸附力之清洗構件10的淨化之判斷等進行機械學習。更具體而言，亦可將清洗構件10之類型、清洗構件10之材質及種類、清洗構件10清洗過之基板W數量、測量部20之吸附力等，與是否實際上需要更換的過去成效作為學習資料，藉由機械學習進行學習，裝置控制部50依據該學習結果，從成為對象之清洗構件10的類型、清洗構件10之材質及種類、清洗構件10清洗過之基板W數量、測量部20之吸附力等判斷是否需要更換為新的清洗構件10。
《方法》
主要使用圖14說明使用本實施形態之清洗構件的淨化度評估用裝置之清洗構件的淨化度評估方法之一例。另外，由於與上述重複因此僅簡單說明，不過可將在上述「構成」中所述之全部樣態在「方法」中適用。此外，反之，可將在「方法」中所述之全部樣態在「構成」中適用。此外，使本實施形態之方法實施用的程式亦可記錄於記錄媒體，亦可藉由電腦（無圖示）讀取該記錄媒體，而由包含清洗構件之淨化度評估用裝置的基板處理裝置實施本實施形態的方法。下述一連串工序之控制在各構件接受來自裝置控制部50及整體控制部350的指令後進行。
使用清洗構件10清洗基板W（基板清洗工序）。此時，基板清洗工序係藉由旋轉保持部510或保持部516而保持基板W（保持工序S1）。而後，藉由旋轉保持部510或旋轉部517旋轉藉由旋轉保持部510或保持部516而保持的基板W（旋轉工序S2）。在如此旋轉之基板W上供給清洗液或沖洗液，同時藉由清洗構件10進行基板W之摩擦清洗。
清洗1片或指定複數片之基板W後，藉由構件清洗部30清洗清洗構件10（構件清洗工序S11）。清洗之基板W片數亦可預定，並由記憶部60記憶。此外，該片數亦可由操作者從操作部90適切輸入。清洗過指定片數之基板W情況下進入構件清洗工序S11，不過僅清洗未達指定片數的基板W情況下，則反覆進行基板清洗工序。
構件清洗工序S11藉由清洗板31、外部供給部32、內部供給部33等之構件清洗部30進行。在構件清洗工序S11之最後，亦可以不致污染刷洗用藥液與基板清洗用藥液之方式而以超純水沖洗。
以構件清洗部30清洗後，藉由AFM21、吸附力測量部25等之測量部20測量清洗構件10的吸附力（測量工序S12）。藉由測量部20測量清洗構件10之吸附力低於第一臨限值情況下，藉由構件清洗部30再度清洗清洗構件10（再度清洗工序S21）。另外，藉由測量部20測量清洗構件10之吸附力超過第一臨限值情況下，判斷為進行了清洗構件10之清洗，並藉由清洗構件10再度開始清洗基板W。
藉由測量部20在再度清洗結束後測量清洗構件10之吸附力（再度測量工序S22）。再度清洗後藉由測量部20之測量結果再度低於第一臨限值情況下，藉由通報部80督促更換該清洗構件10（通報工序S31）。另外，藉由測量部20測量清洗構件10之吸附力超過第一臨限值情況下，判斷為進行了清洗構件10之清洗，並藉由清洗構件10再度開始清洗基板W。
上述係使用在再度測量工序中，於測量結果再度低於第一臨限值情況下進行通報工序的樣態，不過不限於此，在再度測量工序中，於測量結果再度低於第一臨限值情況下，亦可再度進行清洗工序。亦可進行n次（「n」係整數）該再度測量工序及再度清洗工序。次數「n」亦可預先作為方案而規定並以記憶部60記憶，亦可由利用者從操作部90輸入。
上述係使用清洗構件10之吸附力來測量清洗構件10之淨化度的樣態作說明，不過不限於此，即使使用驅動部170之旋轉轉矩時，仍可採用同樣之樣態（圖14所示之樣態）。
本實施形態之裝置控制部50、記錄部等亦可藉由一個單元（控制單元）來實現，亦可藉由不同之單元來實現。複數個「部」之功能亦可由一個單元（控制單元）整合來實現。此外，裝置控制部50、記錄部等亦可藉由電路構成來實現。
《效果》
其次，說明由上述構成之本實施形態的效果，且主要說明尚未說明者。即使並未在「構成」中記載時，本件發明中仍可採用在「效果」中說明之所有構成。
採用設有清洗由清洗基板W之滾筒清洗構件100及筆形清洗構件150等構成的清洗構件10之構件清洗部30、並設有測量經構件清洗部30清洗後之清洗構件10的淨化度之測量部20的樣態情況下，可判斷清洗構件10是否藉由構件清洗部30而淨化。
過去並未進行確認清洗構件10是否已淨化，而是在預估應該已淨化下考慮運轉裝置。此外，清洗構件10之更換時期亦按照經驗法則或公司內部規則等在清洗一定片數的基板W時、及經過一定期間時等考慮更換清洗構件10（另外，接觸清洗清洗構件10情況下，清洗構件10表面逐漸磨損老化，清洗性能會逐漸降低。）。如此不進行任何管理情況下，會發生即使已經磨損老化而仍繼續利用清洗構件10的問題。此外，採用提前更換的樣態情況下，則更換了還可利用的清洗構件10，因為提前更換清洗構件10而產生成本提高的問題。
相對而言，採用本實施形態之樣態情況下，可確認清洗構件10是否已淨化，進而確認是否可實現清洗構件10的淨化，或是藉由正確掌握清洗構件10之更換時期來降低構件成本。由於今後晶圓等之基板W中的配線愈來愈微細化，對清洗後之基板W的淨化度之要求有提高的傾向，因此就使用於清洗之如刷子的清洗構件10之淨化度及老化狀況，可依據科學根據進行管理方面，採用本樣態在今後會更加有益。另外，亦可藉由測量部20之測量結果，而由作業人員判斷清洗構件10是否藉由清洗而淨化，亦可由裝置控制部50自動判斷。
測量部20使用AFM法測量清洗構件10之吸附力的情況下（參照圖6至圖7B），可以高精度測量清洗構件10之吸附力，並可更確實地判斷是否已淨化。
藉由攪亂清洗構件10表面之水分子的氫結合，提高清洗構件10表面之PVA等的分子鏈之運動性，從促進從基板W轉移至清洗構件10表面之污染物的剝離之觀點而言，清洗構件10之清洗藥液宜使用形成氨‧胺等之水與氫結合的物質。此時，氨或胺濃度宜至少為0.1wt%，更宜為0.5wt%以上。氨或胺濃度之上限值亦可為0.8wt%，即使為如此低濃度仍可期待作為清洗構件10之清洗藥液的效果。因此，由於不使用高濃度之氨或胺即可有效進行清洗構件10的清洗，因此在營運成本方面具有優越性。
此外，如本實施形態藉由使氨或胺之濃度變化，並使用AFM法測量剝下力，確認能否實現清洗構件10之淨化，亦可確認淨化清洗構件10需要之氨或胺的濃度。因而，可確定有益於淨化之最小限度的氨或胺濃度，並可期待降低營運成本。
此外，宜將超純水或鹼係藥液等從清洗構件10外部散佈在清洗構件10上或石英清洗板等之第一構件210上，或是從設於清洗構件10內部之清洗液供給口朝向清洗構件10外部加壓供給（參照圖4及圖5）。此時，結果藉由清洗構件10反覆吸引、擠出超純水或鹼係藥液等，可將清洗構件10保有之污染物質排出清洗構件10外。此外，從不致造成刷子清洗用藥液與基板清洗用藥液污染之觀點而言，宜在以超純水沖洗之淨化處理後，測量刷子的污染物質吸附力。
由於可清洗除去清洗構件10表面之污染即可，因此亦可採用使供給之藥液含有氣泡（微型氣泡），並使藥液成分作用於清洗構件10之各個表面的樣態。此種情況下，可謀求節約藥液，並可降低成本。此種情況下係設置氣泡生成部36（參照圖4及圖5）。
用於清洗清洗構件10之藥液與用於清洗基板W之藥液例如為酸與鹼之組合而極端干擾情況下，宜以用於清洗清洗構件10之藥液不致殘留於清洗構件10內部的方式，而從清洗構件10內部朝向外部加壓供給超純水。
清洗清洗構件10時亦可使用50～60℃以下加溫之超純水及藥液。藉由採用此種樣態，可期待提高清洗效果。另外，由於使用過於高溫之超純水及藥液情況下，有可能對清洗構件10造成不良影響，因此溫度之上限值為前述之50～60℃。使用形成如氨之氫結合的藥品時，由於設想攪亂PVA表面附近之各水分子的氫結合，而PVA表面分子之運動性提高，因此，因為提高超純水及藥液之溫度可活化其運動，所以成為有益的手段。
此外，清洗清洗構件10時採用供給超音波之樣態時，基於同樣之理由，亦可提高清洗效果。
藉由將清洗構件10按壓於第一構件210，然後測量剝下時之剝下力，而測量部20測量清洗構件10之淨化度情況下，藉由簡單之構成可判斷清洗構件10是否已淨化。此外，藉由測量驅動部170之旋轉轉矩，而測量部20測量清洗構件10之淨化度時，亦可藉由簡單之構成判斷清洗構件10是否已淨化。
裝置控制部50以藉由測量部20測量清洗構件10之吸附力或是驅動部170之旋轉轉矩低於臨限值時，藉由構件清洗部30再度清洗清洗構件10之方式進行控制情況下（參照圖8及圖9），當清洗構件10之吸附力及驅動部170之旋轉轉矩低於臨限值而成為低值時，可自動再度進行清洗構件10之清洗。因而，即使清洗構件10之清洗不足時，藉由再度清洗亦可更確實地進行淨化。
測量部20於再度清洗結束後測量清洗構件10之吸附力或驅動部170的旋轉轉矩，再度清洗後測量部20之測量結果再度低於臨限值時，裝置控制部50以督促更換該清洗構件10之方式控制通報部80情況下，即使藉由再度清洗而仍未達到淨化，且清洗構件10之老化嚴重時，可督促更換清洗構件10。
再度清洗之次數不限於1次，亦可為2次以上。而後，即使進行預定之記憶部60所記憶的n次（「n」係1以上之整數）之再度清洗，而清洗構件10仍然未達到淨化時，亦可以裝置控制部50督促更換該清洗構件10之方式來控制通報部80。該「n」亦可藉由係清洗構件10之滾筒清洗構件100或是筆形清洗構件150的清洗構件10類型、清洗構件10之材質及種類等而預定，並由記憶部60記憶。採用此種樣態情況下，每個清洗構件10可規定須再度清洗次數，可更適切掌握須更換之時機。亦可將再度清洗次數、清洗構件10之類型、清洗構件10之材質及種類、清洗構件10清洗過之基板W片數等，與是否實際上需要更換的過去成效作為學習資料，藉由機械學習進行學習，裝置控制部50依據該學習結果，將成為對象之清洗構件10的類型、清洗構件10之材質及種類、清洗構件10清洗過之基板W的片數等作為輸入資料，導出再度清洗須進行的次數。
上述實施形態之記載及圖式的揭示不過是用於說明記載於申請專利範圍之發明的一例，並非藉由上述實施形態之記載或圖式的揭示來限定記載於申請專利範圍之發明。此外，提出申請時之請求項的記載不過是一例，亦可依據說明書、圖式等之記載來適切變更請求項的記載。
10:清洗構件
20:測量部
21:AFM
21a:探針
23:負載傳感器
25:吸附力測量部
29:壓子
30:構件清洗部
31:清洗板
32:外部供給部
33:內部供給部
35:超音波產生部
36:氣泡生成部
39:清洗槽
50:裝置控制部(控制部)
60:記憶部
80:通報部
90:操作部
100:滾筒清洗構件
105:滾筒安裝部
110:滾筒本體部
115:球粒
150:筆形清洗構件
170:驅動部
210:第一構件
310:機架
312:裝載埠
314a~314d:研磨單元
316,318:清洗單元
320:乾燥單元
322:第一搬送機器人
324:搬送單元
326:第二搬送機器人
328:第三搬送機器人
350:整體控制部
510:旋轉保持部
511:主軸
512:擋塊
516:保持部
517:旋轉部
520:基板清洗液供給部
550:上下方向移動部
551:搖動臂
553:旋轉軸
560:滾筒保持部
W:基板
圖1係顯示本發明之實施形態使用的基板處理裝置之一例的概略圖。
圖2係顯示使用滾筒清洗構件之基板清洗裝置的一例之立體圖。
圖3係顯示使用筆形清洗構件之基板清洗裝置的一例之立體圖。
圖4係顯示使用筆形清洗構件之清洗構件用清洗裝置的一例之側視圖。
圖5係顯示使用滾筒清洗構件之清洗構件用清洗裝置的一例之側視圖。
圖6係顯示藉由AFM測量筆形清洗構件之吸附程度的樣態之側視圖。
圖7A係顯示藉由AFM測量滾筒清洗構件之吸附程度的樣態之側視圖。
圖7B係顯示藉由AFM測量具有球粒（Nodule）之滾筒清洗構件的吸附程度之樣態的側視圖。
圖7C係顯示藉由AFM測量具有球粒之滾筒清洗構件的吸附程度之樣態的概略立體圖。
圖7D係顯示藉由AFM測量具有球粒之滾筒清洗構件的吸附程度時吸附力之差的曲線圖。
圖8係藉由剝下來測量筆形清洗構件之吸附程度的吸附力測量裝置之側視圖。
圖9係藉由剝下來測量滾筒清洗構件之吸附程度的吸附力測量裝置之側視圖。
圖10係顯示本實施形態使用之基板清洗裝置的構成之方塊圖。
圖11係顯示關於PVA刷子，在純水及氨水中AFM探針之壓入力與刷子－探針間之吸附力的關係之曲線圖。
圖12係顯示關於PVA刷子，在按壓純水及濃度不同之氨水中的AFM探針狀態下維持之時間（按壓時間）與刷子－探針間之吸附力的關係之曲線圖。
圖13係顯示關於新品的PVA刷子及處理過1000片程度後之PVA刷子，在按壓純水中之AFM探針狀態下維持的時間（按壓時間）與刷子－探針間之吸附力的關係之曲線圖。
圖14係顯示本發明之實施形態中從清洗基板至清洗清洗構件的流程之一例圖。
圖15係藉由剝下來測量滾筒清洗構件之吸附程度的吸附力測量裝置之側視圖。
10:清洗構件
31:清洗板
32:外部供給部
33:內部供給部
35:超音波產生部
36:氣泡生成部
39:清洗槽
150:筆形清洗構件
Claims (13)
- 一種清洗構件用清洗裝置，係具備： 構件清洗部，其係清洗用於清洗基板之清洗構件；及 測量部，其係測量經前述構件清洗部清洗後之前述清洗構件的淨化程度。
- 如請求項1之清洗構件用清洗裝置，其中前述測量部係藉由測量前述清洗構件之吸附力，來測量前述清洗構件的淨化程度。
- 如請求項2之清洗構件用清洗裝置，其中前述測量部係使用AFM法或壓頭之測量法來測量前述清洗構件的吸附力。
- 如請求項2或3之清洗構件用清洗裝置，其中前述測量部係藉由將前述清洗構件按壓於第一構件，然後測量剝下時之剝下力，來測量前述清洗構件之吸附力。
- 如請求項2或3之清洗構件用清洗裝置，其中具備控制部，其係當藉由前述測量部測量之前述清洗構件的吸附力低於臨限值時，以前述構件清洗部再度清洗前述清洗構件之方式進行控制。
- 如請求項5之清洗構件用清洗裝置，其中前述測量部在前述再度清洗結束後測量前述清洗構件之吸附力， 前述控制部以進行過n次前述再度清洗後藉由前述測量部所測量的吸附力低於臨限值時，督促更換該清洗構件之方式進行控制。
- 如請求項1或2之清洗構件用清洗裝置，其中前述構件清洗部具有驅動部，其係使前述清洗構件旋轉， 在將前述清洗構件按壓於第二構件之狀態下，藉由前述測量部測量前述驅動部中之旋轉轉矩，來測量前述清洗構件之淨化程度。
- 如請求項7之清洗構件用清洗裝置，其中具備控制部，其係當藉由前述測量部測量之前述驅動部的前述旋轉轉矩低於臨限值時，以前述構件清洗部再度清洗前述清洗構件之方式進行控制。
- 如請求項8之清洗構件用清洗裝置，其中前述測量部在前述再度清洗結束後，在將前述清洗構件按壓於第二構件之狀態下測量前述驅動部之前述旋轉轉矩， 前述控制部係當進行過n次前述再度清洗後藉由前述測量部所測量的旋轉轉矩低於臨限值時，以督促更換該清洗構件之方式進行控制。
- 一種清洗構件之清洗方法，係具備以下工序： 使用清洗構件清洗基板； 清洗前述基板後，藉由構件清洗部清洗前述清洗構件；及 藉由測量部測量經前述構件清洗部清洗後之前述清洗構件的淨化程度。
- 如請求項10的清洗構件之清洗方法，其中具備以下工序： 當藉由前述測量部測量之前述清洗構件的吸附力或是在將前述清洗構件按壓於第二構件狀態下之前述構件清洗部的驅動部之旋轉轉矩低於臨限值時，藉由前述構件清洗部再度清洗前述清洗構件； 於前述再度清洗結束後，藉由前述測量部測量前述清洗構件之吸附力或是在將前述清洗構件按壓於前述第二構件狀態下之前述構件清洗部的前述驅動部之前述旋轉轉矩；及 於進行n次前述再度清洗後，當藉由前述測量部測量之前述吸附力或前述旋轉轉矩低於臨限值時，藉由通報部督促更換該清洗構件。
- 一種基板清洗裝置，係具備： 旋轉保持機構，其係保持基板並使其旋轉； 基板清洗部，其係具有清洗構件，並使用前述清洗構件來清洗基板； 構件清洗部，其係清洗前述清洗構件； 測量部，其係測量經前述構件清洗部清洗後之前述清洗構件的淨化程度；及 控制部，其係以清洗一片或指定複數片之基板後，進行藉由前述構件清洗部清洗前述清洗構件、與藉由前述測量部進行該清洗構件之淨化程度的測量之方式進行控制。
- 一種基板清洗方法，係具備以下工序： 藉由旋轉保持機構保持基板並使其旋轉； 藉由具有清洗構件之基板清洗部使用前述清洗構件清洗基板； 藉由構件清洗部清洗前述清洗構件；及 藉由測量部測量經前述構件清洗部清洗後之前述清洗構件的淨化程度； 在清洗一片或指定複數片之基板後，進行藉由前述構件清洗部清洗前述清洗構件、與藉由前述測量部測量該清洗構件之淨化程度。
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