專利名稱：基板清潔方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基板清潔方法，該方法通過在保持輥清潔構(gòu)件與具有清潔液的基板的表面相接觸的同時旋轉(zhuǎn)基板，并且利用長圓柱形輥清潔構(gòu)件清理基板的表面，諸如半導(dǎo)體晶片的基板。本發(fā)明的基板清潔方法能夠被應(yīng)用于在加工LCD (液晶顯示)裝置 、POP(等離子顯示面板，CMOS圖像傳感器)等時清潔半導(dǎo)體晶片的表面，或者清潔基板的表面。
背景技術(shù)：
在用于通過將金屬填充到基板表面的絕緣膜中形成的互連槽中而在基板表面中形成互連的大馬士革互連形成過程中，在大馬士革互連形成之后基板表面上的額外金屬通過進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)而被拋光掉。CMP使用之后殘留的漿液、金屬拋光的殘渣等在CMP后存在基板的表面上。因此，在CMP之后殘留在基板表面的這些殘留物需要被清理掉。作為在CMP之后清潔基板表面的清潔方法，已知一種擦洗清潔方法，該方法包括在保持輥清潔構(gòu)件與其上存在清潔液體的基板表面接觸的同時旋轉(zhuǎn)基板和輥清潔構(gòu)件，并利用長圓柱形輥清潔構(gòu)件(輥海綿或者輥刷)擦洗基板的表面(見日本專利平開公報No. H10-308374)。用在這種擦洗清潔的輥清潔構(gòu)件的長度稍微大于基板的直徑，并且被設(shè)置在基板的旋轉(zhuǎn)軸垂直的位置上，在作為接觸清潔表面的清潔區(qū)域中?；宓谋砻婺軌蚶缤ㄟ^在保持輥清潔構(gòu)件與基板的表面在直徑方向的整個長度上接觸的同時在旋轉(zhuǎn)軸上旋轉(zhuǎn)基板，并利用輥清潔構(gòu)件擦洗基板表面而得以被清潔。

發(fā)明內(nèi)容
如圖I所示，現(xiàn)在考慮以下一種情況保持輥清潔構(gòu)件R與表面存在清潔液的基板W的直徑Dw的整個長度上接觸的同時，以旋轉(zhuǎn)速度Nw在具有Dw直徑的基板W的旋轉(zhuǎn)軸Ow上旋轉(zhuǎn)基板W，并且以旋轉(zhuǎn)速度Nk在具有Dk直徑的輥清潔構(gòu)件R的旋轉(zhuǎn)軸Ok上旋轉(zhuǎn)輥清潔構(gòu)件R。在這種情況下，利用輥清潔構(gòu)件R，在沿著基板W表面的線型延伸清潔區(qū)域(接觸區(qū)域)C的位置進(jìn)行基板W的擦洗清潔。在清潔區(qū)域C的基板W的表面上且在以旋轉(zhuǎn)軸Ow為中心的直徑為DO的圓環(huán)中的點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)速度Vw從旋轉(zhuǎn)軸Ow與半徑(D0/2)成比例，如下Vff= (D0/2) · ωΙ=( 0/2) · 2 π Nff輥清潔構(gòu)件R的外周表面的旋轉(zhuǎn)速度Vk沿著清潔區(qū)域C的長度方向是恒定的，而無論從旋轉(zhuǎn)軸Ow的半徑(D0/2)，如下Ve= (De/2) · ω E= (DE/2) · 2 Ji Ne基板W的旋轉(zhuǎn)速度Vw等于輥清潔構(gòu)件R的旋轉(zhuǎn)速度Vk (Vw=Ve)當(dāng)DO=Dk · (NE/Nff)。因而，當(dāng)基板W和輥清潔構(gòu)件R在清潔區(qū)域中的點(diǎn)上在相同的方向上旋轉(zhuǎn)時，它們之間的相對速度為零。例如，以150rpm的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)基板W并且以200rpm的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)輥清潔構(gòu)件R(清潔條件A)的同時，利用輥清潔構(gòu)件R擦洗清潔具有300mm直徑的基板表面時，在基板W表面上且以旋轉(zhuǎn)軸Ow為中心的圓環(huán)的直徑DO為80mm(D0=80mm)，其中該旋轉(zhuǎn)軸Ow經(jīng)過清潔區(qū)域中的特定點(diǎn)，在該點(diǎn)上基板W的旋轉(zhuǎn)速度Vw和輥清潔構(gòu)件R的旋轉(zhuǎn)速度Vk之間的相對速度為零。如果在相同的條件下，300mm直徑的基板(晶片)的旋轉(zhuǎn)速度下降為55rpm (清潔條件B)，在基板W的表面上且以旋轉(zhuǎn)軸Ow為中心的圓環(huán)的直徑DO為218mm(D0=218mm)，其中該旋轉(zhuǎn)軸Ow經(jīng)過清潔區(qū)域中的特定點(diǎn)，在該點(diǎn)上基板W的旋轉(zhuǎn)速度Vw和輥清潔構(gòu)件R的旋轉(zhuǎn)速度Vr之間的相對速度為零。 當(dāng)在上述清潔條件A下清潔基板表面時，清潔效果較差，并且微粒(污物)可能殘留在沿著基板表面上的直徑80mm (D0=80mm)的圓環(huán)的區(qū)域中，如圖2A所示。當(dāng)在上述清潔條件B下清潔基板表面時，清潔效果較差，并且微粒(污物)可能殘留在沿著基板表面上的直徑218mm (D0=218mm)的圓環(huán)的區(qū)域中，如圖2B所示。應(yīng)該考慮，將會降低清潔效果的污染將會發(fā)生在位于該點(diǎn)和在清潔區(qū)域C中其的 附近的輥清潔構(gòu)件R的區(qū)域(污染區(qū)域PO)，其中在該點(diǎn)上基板W的旋轉(zhuǎn)速度Vw和輥清潔構(gòu)件R的旋轉(zhuǎn)速度Vk之間的相對速度為零。同樣應(yīng)該考慮，當(dāng)從基板W拆卸輥清潔構(gòu)件R時，將會發(fā)生污染區(qū)域PO使得基板W受到反污染的情況。當(dāng)具有300mm或者450mm的直徑、且以5至200rpm速度旋轉(zhuǎn)的基板(晶片)表面受到直徑大約為30至80mm且以10至200rpm的速度旋轉(zhuǎn)的輥清潔構(gòu)件的擦洗，例如，點(diǎn)(區(qū)域)存在在基板表面的清潔區(qū)域中，在該點(diǎn)上基板的旋轉(zhuǎn)速度和輥清潔構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)速度之間的相對速度為零。以下的對策能夠避免點(diǎn)(區(qū)域)出現(xiàn)在基板表面的清潔區(qū)域中，在該點(diǎn)上基板的旋轉(zhuǎn)速度和輥清潔構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)速度之間的相對速度為零。在利用具有60mm的輥清潔構(gòu)件擦洗清潔具有300mm直徑的基板的情況下，(I)輥清潔構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)速度Nk至少大于基板的旋轉(zhuǎn)速度Nw的五倍，或者(2)當(dāng)輥清潔構(gòu)件以正常速度旋轉(zhuǎn)時，例如，150rpm,基板以低速旋轉(zhuǎn)時，例如，不大于30rpm。如果輥清潔構(gòu)件以至少大于基板的旋轉(zhuǎn)速度Nw五倍的旋轉(zhuǎn)速度Nk在很長周期中被連續(xù)使用時，由于熱量的產(chǎn)生，輥清潔構(gòu)件受到損壞。另一方面，如果基板以不大于30rpm的低速旋轉(zhuǎn)，供應(yīng)到基板表面的清潔液不會沿著基板表面順暢地流動，微粒等可能被重新附著到基板表面上，從而導(dǎo)致清潔效果下降。鑒于上述情形，作出本發(fā)明。因此，本發(fā)明的目的在于提供一種基板清潔方法，即使在基板表面的清潔區(qū)域中存在基板的旋轉(zhuǎn)速度和輥清潔構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)速度之間的相對速度為零的點(diǎn)(區(qū)域)時，該基板清潔方法能夠利用輥清潔構(gòu)件在整個表面上更均勻地清潔基板表面。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種基板清潔方法，該基板清潔方法通過在保持輥清潔構(gòu)件與基板表面接觸的同時旋轉(zhuǎn)基板和輥清潔構(gòu)件，并利用沿著基板的直徑方向延伸的輥清潔構(gòu)件擦洗基板表面。這種方法包括在擦洗清潔基板表面期間，改變基板和輥清潔構(gòu)件中至少一個的旋轉(zhuǎn)速度或者基板的旋轉(zhuǎn)方向。通過在摩擦清潔基板表面期間改變沿基板表面的直徑延伸的清潔區(qū)域中的、且基板的旋轉(zhuǎn)速度和輥清潔構(gòu)件之間的相對速度為零的點(diǎn)(區(qū)域)的位置，基板和輥清潔構(gòu)件中的至少一個的旋轉(zhuǎn)速度或者基板的旋轉(zhuǎn)方向。這樣就會降低輥清潔構(gòu)件的特定區(qū)域的污染物集中程度，從而降低基板受到輥清潔構(gòu)件的反污染，能夠在整個表面上更均勻地清潔基板表面。在本發(fā)明的優(yōu)選方面，在對基板表面的擦洗清潔就要結(jié)束之前，可以立即改變基板和輥清潔構(gòu)件中的至少一個的旋轉(zhuǎn)速度或者基板的旋轉(zhuǎn)方向。
這里的表述“擦洗清潔基板就要結(jié)束之前的時刻”指的是例如，經(jīng)過摩擦清潔基板表面所需的處理時間的90%的時間點(diǎn)。通過在緊接著摩擦清潔基板表面結(jié)束之前改變基板和輥清潔構(gòu)件的至少一個的旋轉(zhuǎn)速度或者基板的旋轉(zhuǎn)方向，就能夠長時間在最佳清潔條件下擦洗和清潔基板表面，并且能夠降低由于輥清潔構(gòu)件的特定區(qū)域中的污染物集中所引起的污染物轉(zhuǎn)移到基板的情況。通常，由于輥清潔構(gòu)件和基板表面之間的接觸不充分是的清潔效果下降，而且當(dāng)輥清潔構(gòu)件從基板表面升起的時刻最容易發(fā)生污染物從輥清潔構(gòu)件轉(zhuǎn)移到基板表面。 在本發(fā)明的優(yōu)選方面中，基板和輥清潔構(gòu)件中的至少一個的旋轉(zhuǎn)速度被分步地改變或者連續(xù)地改變。通過分步地改變基板和輥清潔構(gòu)件中的至少其中一個的旋轉(zhuǎn)速度，能夠容易地設(shè)定清潔條件，并且能夠容易地控制基板和輥清潔構(gòu)件的至少其中一個的旋轉(zhuǎn)速度。通過改變基板和輥清潔構(gòu)件中的至少其中一個的旋轉(zhuǎn)速度，另一方面，能夠更均勻地分配輥清潔構(gòu)件中的污染區(qū)域。在本發(fā)明的優(yōu)選方面，在擦洗清潔基板表面的同時改變基板的旋轉(zhuǎn)速度和輥清潔構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)速度。可以根據(jù)清潔條件選擇基板的旋轉(zhuǎn)速度和輥清潔構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)速度的最優(yōu)組合，以便維持最佳的清潔效果。本發(fā)明提供一種基板清潔方法，該清潔方法通過在保持輥清潔構(gòu)件與基板表面接觸的同時旋轉(zhuǎn)基板和輥清潔構(gòu)件，并利用沿著基板的直徑方向延伸的輥清潔構(gòu)件擦洗基板表面。該方法包括在向前的方向上旋轉(zhuǎn)基板的同時擦洗基板表面的前向清潔步驟，和以與前向清潔步驟相同的旋轉(zhuǎn)速度在與前向方向相反的方向上旋轉(zhuǎn)基板的同時擦洗另一個基板表面的反向清潔步驟。前向清潔步驟和反向清潔步驟以交替地方式進(jìn)行，并且對于每任意數(shù)量個接連的基板可以重復(fù)地進(jìn)行前向清潔步驟和反向清潔步驟。前向清潔步驟和反向清潔步驟利用相同的基板旋轉(zhuǎn)速度，雖然它們在基板的旋轉(zhuǎn)方向上是不同的。基板旋轉(zhuǎn)方向的差異不會引起清潔效果的任何差異。因此，通過對于每個任意數(shù)量的連續(xù)基板，交替重復(fù)地進(jìn)行前向清潔步驟和反向清潔步驟，能夠在維持所有基板的一定清潔效果的同時減低輥清潔構(gòu)件的特定區(qū)域的污染物集中。每任意數(shù)量個接連的基板可以是每個基板、每批接連的基板，或者每預(yù)定數(shù)量個接連的基板。通過對于每個基板，交替重復(fù)地進(jìn)行前向清潔步驟和反向清潔步驟，能夠在維持所有基板的一定清潔效果的同時減低輥清潔構(gòu)件的特定區(qū)域的污染物集中。通過對于每一個-多個連續(xù)基板交替重復(fù)地進(jìn)行前向清潔步驟和反向清潔步驟，能夠簡化控制軟件。在對于每個預(yù)定數(shù)量的連續(xù)基板進(jìn)行前向清潔步驟和反向清潔步驟的情況下，例如，能夠根據(jù)輥清潔構(gòu)件的污染，確定用于前向或者反向清潔步驟連續(xù)重復(fù)地進(jìn)行的基板的數(shù)量。因而，能夠提高清潔方法的靈活性。根據(jù)本發(fā)明的基板清潔方法，在擦洗清潔基板表面的同時，能夠改變基板表面的直徑延伸的清潔區(qū)域上的點(diǎn)(區(qū)域)的位置，在該點(diǎn)上基板的旋轉(zhuǎn)速度和輥清潔構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)速度之間的相對速度為零。這樣能夠降低輥清潔構(gòu)件的特定區(qū)域中的污染物集中程度，從而降低基板受到輥清潔構(gòu)件的反污染，和在整個表面上更均勻地清潔基板表面。


圖I是顯示基板和擦洗清潔設(shè)備中的輥清潔構(gòu)件之間的相對位置關(guān)系的平面圖；圖2A和2B是顯示在不同清潔條件下進(jìn)行的擦洗清潔之后殘留在基板表面的微粒(污物)的分布示意圖；圖3是用在根據(jù)本發(fā)明的基板清潔方法中的示意性的擦洗清潔設(shè)備的示意圖；圖4是顯示在清潔條件I下進(jìn)行擦洗清潔時基板和輥清潔構(gòu)件之間的關(guān)系的平面圖；
圖5是顯示在清潔條件2下進(jìn)行擦洗清潔時基板和輥清潔構(gòu)件之間的關(guān)系的平面圖；圖6是顯示在清潔條件3下進(jìn)行擦洗清潔時基板和輥清潔構(gòu)件之間的關(guān)系的平面圖；圖7是顯示在清潔條件4下進(jìn)行擦洗清潔時基板和輥清潔構(gòu)件之間的關(guān)系的平面圖；和圖8是在實(shí)例I和2，和比較例I和2中的每一個中清潔之后殘留在樣本表面上的微粒(污物)的數(shù)量，以及樣本表面上的微粒(污物)的分布的圖表示意圖。
具體實(shí)施例方式以下參考附圖，說明本發(fā)明的實(shí)施例。圖3是用在根據(jù)本發(fā)明的基板清潔方法中的示意性的擦洗清潔設(shè)備的示意圖。如圖3所示，擦洗清潔設(shè)備包括多個(例如，四個)可水平移動的錠子(spindle) 10，該錠子10用于支撐例如半導(dǎo)體晶片的基板W的外周，使基板W的前表面向上并且水平地旋轉(zhuǎn)基板W ;可豎直移動的上輥保持器12，該上輥保持器12被設(shè)置在由錠子10支撐和旋轉(zhuǎn)的基板W的上方；和可豎直移動的下輥保持器14，該下輥保持器14被設(shè)置在由錠子10支撐和旋轉(zhuǎn)的基板W的下方。例如由PVA制成的長圓柱形上輥清潔構(gòu)件(輥海綿)16被上輥保持器12可旋轉(zhuǎn)地支撐。例如由PVA支撐的長圓柱形下輥清潔構(gòu)件(輥海綿)18被下輥保持器14可旋轉(zhuǎn)地支撐。代替例如由PVA支撐的輥海綿，能夠利用輥刷作為輥清潔構(gòu)件16、18，每個輥刷具有表面刷。上輥保持器12被聯(lián)接到未顯示的驅(qū)動機(jī)構(gòu)，如箭頭F1所示的方向，該驅(qū)動機(jī)構(gòu)用于豎直地移動上輥保持器12并且旋轉(zhuǎn)上輥清潔構(gòu)件16，上輥清潔構(gòu)件16被上輥保持器12可旋轉(zhuǎn)地支撐。下輥保持器14被聯(lián)接到未顯示的驅(qū)動機(jī)構(gòu)，如箭頭F2所示的方向，該驅(qū)動機(jī)構(gòu)用于豎直地移動下輥保持器14并且旋轉(zhuǎn)下輥清潔構(gòu)件18，下輥清潔構(gòu)件18被下輥保持器14可旋轉(zhuǎn)地支撐。用于將清潔液供應(yīng)到基板W的前表面(上表面)的上清潔液供應(yīng)噴嘴20被設(shè)置在由錠子10支撐的基板W的上方，同時用于將清潔液供應(yīng)到基板W的后表面(下表面)的下清潔液供應(yīng)噴嘴22被設(shè)置在由錠子10支撐的基板W的下方。基板W的外周部分位于接合槽24a中，該接合槽24a形成在設(shè)置與每個錠子10的頂部上的自旋頂部(spinning top)24的圓周表面上,旋轉(zhuǎn)自旋頂部24的同時,將自旋頂部24向內(nèi)按壓抵靠的基板W的外周，使基板W在箭頭E所示的方向上(或者在相反的方向上)在旋轉(zhuǎn)軸Ow上水平旋轉(zhuǎn)。在該實(shí)施例中，四個自旋頂部24中的其中兩個將旋轉(zhuǎn)力作用于基板W上，同時另外兩個自旋頂部24中的每個都起軸承的作用，并且接受基板W的旋轉(zhuǎn)。同樣能夠?qū)⑺械淖孕敳?4聯(lián)接到驅(qū)動機(jī)構(gòu)，從而它們都對基板W施加旋轉(zhuǎn)力。在水平地旋轉(zhuǎn)基板W并且將清潔液(液體化學(xué)品)從上清潔液供應(yīng)噴嘴20供應(yīng)到基板W的前表面(上表面)的同時，上輥清潔構(gòu)件16旋轉(zhuǎn)并且下降以與旋轉(zhuǎn)的基板W的前表面接觸，從而利用具有清潔液的上輥清潔構(gòu)件16擦洗基板W的前表面以清潔基板W的前表面。上輥清潔構(gòu)件16的長度被設(shè)為稍微大于基板W的直徑。上輥清潔構(gòu)件16被設(shè)置在某一位置上，從而其的中心軸Ok (旋轉(zhuǎn)軸)基本垂直于基板W的旋轉(zhuǎn)軸0W，并且其在基板W的整個直徑長度上延伸。這樣就能夠同時清潔基板W的整個前表面。 在對基板W的前表面進(jìn)行上述擦洗清潔的同時，以下述方式對基板W的后表面進(jìn)行擦洗清潔。當(dāng)水平地旋轉(zhuǎn)基板W并且將清潔液(液體化學(xué)品)從下清潔液供應(yīng)噴嘴22供應(yīng)到基板W的后表面(下表面)時，下輥清潔構(gòu)件18旋轉(zhuǎn)并且上升以與旋轉(zhuǎn)的基板W的后表面接觸，從而利用具有清潔液的下輥清潔構(gòu)件18擦洗基板W的后表面以清潔基板W的后表面。下輥清潔構(gòu)件18的長度被設(shè)為稍微大于基板W的直徑。正如基板的前表面的上述清潔，能夠同時清潔基板W的整個后表面。當(dāng)以上述方式利用上輥清潔構(gòu)件(以下，簡稱“輥清潔構(gòu)件”)清潔基板W的前表面時，基板W和輥清潔構(gòu)件16在清潔區(qū)域30中互相接觸，基板W的表面在清潔表面30中被擦洗和清潔，該清潔區(qū)域30的長度為L，并且其在基板W在直徑方向的整個長度上沿著輥清潔構(gòu)件16的軸向線型延伸。當(dāng)在以旋轉(zhuǎn)速度Nwi (角速度ω )旋轉(zhuǎn)基板W并且以旋轉(zhuǎn)速度Nki (角速度ωκ1)旋轉(zhuǎn)輥清潔構(gòu)件16的同時，利用具有直徑Dk的輥清潔構(gòu)件16擦洗和清潔具有直徑Dw的基板W的前表面時，如圖4所示，這種清潔條件被稱為“清潔條件I”。清潔區(qū)域30的長度L基本等于基板W的直徑Dw。在清潔條件I下進(jìn)行基板W表面的擦洗清潔時，在清潔區(qū)域30中存在特定點(diǎn)，在該特定點(diǎn)上基板W的旋轉(zhuǎn)速度等于輥清潔構(gòu)件16的旋轉(zhuǎn)速度，基板W和輥清潔構(gòu)件16在相同的方向上旋轉(zhuǎn)，即，在該點(diǎn)上它們之間的相對速度為零。繞著作為中心的基板的旋轉(zhuǎn)軸Ow且經(jīng)過特定點(diǎn)的基板表面上的圓環(huán)的直徑為Dp污染物將部分地存在在污染區(qū)域P1中的輥清潔構(gòu)件16中，和清潔區(qū)域30中的污染區(qū)域P1的附近，該污染區(qū)域P1位于對應(yīng)于特定點(diǎn)的位置上且在該污染區(qū)域中相對速度為零。當(dāng)以高于清潔條件I的旋轉(zhuǎn)速度Nwi (角速度W1)的旋轉(zhuǎn)速度Nw2 ONffl)(角速度ω ff2(>ω ))旋轉(zhuǎn)基板W的同時清潔基板W表面，和/或者以低于清潔條件I的旋轉(zhuǎn)速度Nki(角速度Nki)的旋轉(zhuǎn)速度Nk2 (<NK1)(角速度ωΚ2 (<ωκ1))旋轉(zhuǎn)基板W的同時清潔基板W表面，如圖5所示，在其余方面與清潔條件I的條件相同時，這種清潔條件被稱為“清潔條件2”。在清潔條件2下進(jìn)行基板W表面的擦洗清潔時，在清潔區(qū)域30中存在特定點(diǎn)，在該特定點(diǎn)上基板W的旋轉(zhuǎn)速度等于輥清潔構(gòu)件16的旋轉(zhuǎn)速度，基板W和輥清潔構(gòu)件16在相同的方向上旋轉(zhuǎn)，即，在該點(diǎn)上它們之間的相對速度為零。當(dāng)繞著作為中心的基板的旋轉(zhuǎn)軸Ow且經(jīng)過特定點(diǎn)的基板表面上的圓環(huán)的直徑為D2，直徑D2小于經(jīng)過在清潔條件I下其相對速度為零的具體點(diǎn)的上述圓環(huán)的直徑D1 (D2O1X污染物將部分地存在在污染區(qū)域P2中的輥清潔構(gòu)件16中，和清潔區(qū)域30中的污染區(qū)域P1的附近，該污染區(qū)域P2位于對應(yīng)于特定點(diǎn)的位置上且在該污染區(qū)域中相對速度為零。污染區(qū)域P2位于上述在清潔條件I下觀察到的污染區(qū)域？1的內(nèi)側(cè)(更靠近基板W的旋轉(zhuǎn)軸0W)。當(dāng)以低于清潔條件I的旋轉(zhuǎn)速度Nwi (角速度ω )的旋轉(zhuǎn)速度Nw3 (<Nffl)(角速度ω W3) (〈 ω W1))旋轉(zhuǎn)基板W的同時清潔基板W表面時，和/或者以高于清潔條件I的旋轉(zhuǎn)速度Nk3 (角速度Nki)的旋轉(zhuǎn)速度Nk3 ONei)(角速度ωΚ2 (>ωκ1))旋轉(zhuǎn)基板W的同時清潔基板W表面時，如圖6所示，在其余方面與清潔條件I的條件相同時，這種清潔條件被稱為“清潔條件3”。在清潔條件3下進(jìn)行基板W表面的擦洗清潔時，在清潔區(qū)域30中存在特定點(diǎn)，在該特定點(diǎn)上基板W的旋轉(zhuǎn)速度等于輥清潔構(gòu)件16的旋轉(zhuǎn)速度，基板W和輥清潔構(gòu)件16在 相同的方向上旋轉(zhuǎn)，即，在該點(diǎn)上它們之間的相對速度為零。當(dāng)繞著作為中心的基板的旋轉(zhuǎn)軸Ow且經(jīng)過特定點(diǎn)的基板表面上的圓環(huán)的直徑為D3，直徑D3小于經(jīng)過在清潔條件I下其相對速度為零的具體點(diǎn)的上述圓環(huán)的直徑D1 (D3)D1X污染物將部分地存在在污染區(qū)域P3中的輥清潔構(gòu)件16中，和清潔區(qū)域30中的污染區(qū)域P3的附近，該污染區(qū)域P3位于對應(yīng)于特定點(diǎn)的位置上且在該污染區(qū)域中相對速度為零。污染區(qū)域P3位于上述在清潔條件I下觀察到的污染區(qū)域P1的外側(cè)(更靠近基板W的外周)。當(dāng)以等于清潔條件I的旋轉(zhuǎn)速度Nwi (角速度ω )的旋轉(zhuǎn)速度N4(=Nwi)(角速度ω (=cowi))旋轉(zhuǎn)基板W的同時清潔基板W的表面時，而在相反的方向上，如圖7所不，在其余方面與清潔條件I的條件相同時，這種清潔條件被稱為“清潔條件4”。在清潔條件4下進(jìn)行基板W表面的擦洗清潔時，在清潔區(qū)域30中存在特定點(diǎn)，在該特定點(diǎn)上基板W的旋轉(zhuǎn)速度等于輥清潔構(gòu)件16的旋轉(zhuǎn)速度，基板W和輥清潔構(gòu)件16在相同的方向上旋轉(zhuǎn)，即，它們之間的相對速度為零。當(dāng)繞著作為中心的基板W的旋轉(zhuǎn)軸Ow且經(jīng)過特定點(diǎn)的基板表面上的圓環(huán)的直徑為D4，直徑D4等于經(jīng)過在清潔條件I下其相對速度為零的具體點(diǎn)的上述圓環(huán)的直徑D1 (D4=D1X污染物將部分地存在在污染區(qū)域P4中的輥清潔構(gòu)件16中，和清潔區(qū)域30中的污染區(qū)域P4的附近，該污染區(qū)域P4位于對應(yīng)于特定點(diǎn)的位置上且在該污染區(qū)域中相對速度為零。污染區(qū)域P4位于相對于基板W的旋轉(zhuǎn)軸Ow與上述清潔條件I下觀察到的污染區(qū)域P1的位置對稱的位置上。以下將說明利用圖3所示的擦洗清潔設(shè)備進(jìn)行根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的基板
清潔方法。首先，在清潔條件I (基板旋轉(zhuǎn)速度Nwi，輥清潔構(gòu)件旋轉(zhuǎn)速度Nki )下旋轉(zhuǎn)基板W和輥清潔構(gòu)件16的同時，利用具有清洗液的輥清潔構(gòu)件16擦洗和清潔基板W的表面。在擦洗清潔期間，基板W和輥清潔構(gòu)件16的至少其中一個的旋轉(zhuǎn)速度被改變，從而將清潔條件I改變?yōu)榍鍧崡l件2 (基板旋轉(zhuǎn)速度Nw2，輥清潔構(gòu)件旋轉(zhuǎn)速度Nk2 )，或者將清潔條件I改變?yōu)榍鍧崡l件3(基板旋轉(zhuǎn)速度NW3，輥清潔構(gòu)件旋轉(zhuǎn)速度NK3)。可選地，在擦洗清潔期間，基板W的旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)變?yōu)榉聪?，而不改變基板W的旋轉(zhuǎn)速度，從而將清潔條件I改變?yōu)榍鍧崡l件4。
當(dāng)清潔條件I被改變?yōu)榍鍧崡l件2時，輥清潔構(gòu)件16的污染區(qū)域P2出現(xiàn)在污染區(qū)域P1的內(nèi)側(cè)的位置上，其中在清潔條件I下清潔基板表面期間就存在有該污染區(qū)域P1，如圖
4和5所示。當(dāng)清潔條件I被改變?yōu)榍鍧崡l件3時，輥清潔構(gòu)件16的污染區(qū)域P3出現(xiàn)在污染區(qū)域P1的外側(cè)的位置(更靠近基板W的外周)上，其中在清潔條件I下清潔基板表面期間就存在有該污染區(qū)域P1，如圖4和6所示。這樣就會降低輥清潔構(gòu)件16的特定區(qū)域的污染物集中程度，從而降低基板W受到輥清潔構(gòu)件16的反污染，能夠在整個表面上更均勻地清潔基板W的表面。當(dāng)清潔條件I被改變 為清潔條件4時，輥清潔構(gòu)件16的污染區(qū)域P4出現(xiàn)在某個位置上，該位置相對于基板W的旋轉(zhuǎn)軸Ow與污染區(qū)域P1對稱的位置上，其中在清潔條件I下清潔基板表面期間就存在該污染區(qū)域P1，如圖4和7所示。這樣能夠降低輥清潔構(gòu)件16的特定區(qū)域中的污染物集中程度。清潔條件I和清潔條件4的區(qū)別只是在于基板W的旋轉(zhuǎn)方向，其他方面都相同。因此，清潔條件I和4的清潔效果相同。因而，從清潔條件I至清潔條件4的改變能夠防止清潔效果下降。雖然在擦洗清潔基板W期間的任何時刻，可以改變基板W和輥清潔構(gòu)件16中至少其中一個的旋轉(zhuǎn)速度，或者改變基板W的旋轉(zhuǎn)方向，但是這種改變優(yōu)選地應(yīng)該發(fā)生在擦洗清潔基板W就要結(jié)束之前的時刻。這里表達(dá)“擦洗清潔基板W就要結(jié)束之前的時刻”指的是例如，摩擦清潔基板表面所需的處理時間中經(jīng)過了 90%的時間點(diǎn)。因而，例如，當(dāng)清潔基板表面需要30秒時，這個時間點(diǎn)是從開始清潔經(jīng)過大約27秒的時間。通過在摩擦清潔基板表面就要結(jié)束之前改變基板W和輥清潔構(gòu)件16的至少一個的旋轉(zhuǎn)速度或者基板W的旋轉(zhuǎn)方向，就能夠長時間在最佳清潔條件下擦洗和清潔基板W的表面，并且能夠降低輥清潔構(gòu)件16的特定區(qū)域中的污染集中。當(dāng)基板W和輥清潔構(gòu)件中至少一個旋轉(zhuǎn)速度改變時，這種改變可以是分步地或者連續(xù)地。通過分布地改變基板W和輥清潔構(gòu)件16中的至少其中一個的旋轉(zhuǎn)速度，能夠容易地設(shè)定清潔條件，并且能夠容易地控制基板W和輥清潔構(gòu)件16的旋轉(zhuǎn)速度。通過改變基板W和輥清潔構(gòu)件16中的至少其中一個的旋轉(zhuǎn)速度，另一方面，能夠更均勻地分配輥清潔構(gòu)件16中的污染區(qū)域。在擦洗清潔基板表面期間，可以同時改變基板W的旋轉(zhuǎn)速度和輥清潔構(gòu)件16的旋轉(zhuǎn)速度?？梢愿鶕?jù)清潔條件選擇基板W的旋轉(zhuǎn)速度和輥清潔構(gòu)件16的旋轉(zhuǎn)速度的最優(yōu)組合，以便維持最佳的清潔效果。以下將說明利用圖3所示的擦洗清潔設(shè)備，進(jìn)行根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的基板清潔方法。在該實(shí)施例中，上述清潔條件I被用作清潔基板表面的前向清潔步驟，上述清潔條件4被用于清潔基板表面的反向清潔步驟。在該實(shí)施例中，對于每任意數(shù)量個連續(xù)基板，例如每個基板，交替重復(fù)地進(jìn)行在清潔條件I下的前向清潔步驟和在清潔條件4下的反向清潔步驟。特別地，帶入擦洗清潔設(shè)備內(nèi)的基板受到前向清潔步驟(清潔條件1)，以便清理基板表面。清潔之后的基板被帶出輥清潔設(shè)備，同時下一個基板被帶入輥清潔設(shè)備中并且受到反向清潔步驟(清潔條件4)，以便清潔基板表面。以這種方式，對于每個帶入基板清潔設(shè)備內(nèi)的基板，交替重復(fù)地進(jìn)行前向清潔步驟(清潔條件I)和反向清潔步驟(清潔條件4)。如上所述，清潔條件I和清潔條件4的唯一區(qū)別在于基板W的旋轉(zhuǎn)方向，其余方面都完全相同。因此，在清潔條件I和4中清潔效果是相同的。因此，例如，對于每一個基板，通過交替重復(fù)進(jìn)行前向清潔步驟(清潔條件I)和反向清潔步驟(清潔條件4)，就能夠降低輥清潔構(gòu)件16的特定區(qū)域中的污染物集中，同時維持所有基板恒定地清潔效果。對于每一個-多個連續(xù)基板，可以交替重復(fù)地進(jìn)行前向清潔步驟(清潔條件I)和反向清潔步驟(清潔條件4)。這樣能夠簡化控制軟件。對于每個預(yù)定數(shù)量的連續(xù)基板，可以交替重復(fù)地進(jìn)行前向清潔步驟(清潔條件I)和反向清潔步驟(清潔條件4)。例如，根據(jù)輥清潔蓋構(gòu)件16的污染情況，能夠確定基板的前向或者反向清潔步驟的數(shù)量。[實(shí)例I 和 2]直徑300mm且膜厚IOOOnm的TEOS控片(blanket wafer)(基板)的表面被拋光 60秒以制備樣本。利用圖3所示的包含直徑60mm的輥清潔構(gòu)件16的擦洗清潔設(shè)備，在以下條件下清潔樣本表面28秒，以下條件為樣本的旋轉(zhuǎn)速度150rpm ;輥清潔構(gòu)件16的旋轉(zhuǎn)速度200rpm ;樣本和輥清潔表面16之間的接觸壓力為4N。之后，僅僅輥清潔構(gòu)件16的旋轉(zhuǎn)速度從200rpm改變?yōu)?0rpm,在其余方面都相同的條件下進(jìn)一步對樣本的表面清潔2秒，隨后離心干燥該樣本。檢測干燥之后的樣本表面上殘留的尺寸不小于IOOnm的微粒(污物)的數(shù)量。如圖8顯示檢測的結(jié)果以及樣本表面上的微粒(污物)分布(實(shí)例I)。另外，通過利用相同的晶片樣本重復(fù)進(jìn)行相同的實(shí)驗(yàn)(實(shí)例2)。[比較例I和2]在以下條件下，利用相同的擦洗清潔設(shè)備清潔相同的樣本30秒，以下條件為樣本的旋轉(zhuǎn)速度150rpm ;棍清潔構(gòu)件16的旋轉(zhuǎn)速度200rpm ;樣本和棍清潔表面16之間的接觸壓力為4N，隨后離心干燥該樣本。如實(shí)例I和2，干燥后的樣本經(jīng)受相同的檢測。圖8顯示檢測的結(jié)果意見基板表面上的微粒(污物)的分布(比較例I)。另外，通過利用相同的晶片樣本重復(fù)進(jìn)行相同的實(shí)驗(yàn)(比較例2)。從實(shí)例和比較例之間的數(shù)據(jù)對比來理解，本發(fā)明的清潔方法能夠顯著地減低清潔后基板表面上殘留的微粒(污物)的數(shù)量。因而，對比數(shù)據(jù)說明了本發(fā)明所實(shí)現(xiàn)的清潔效果的顯著提高。雖然參考優(yōu)選實(shí)施例說明了本發(fā)明，但是應(yīng)該理解，本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，而能夠在這里所述的發(fā)明構(gòu)思的范圍內(nèi)進(jìn)行各種改變和修改。
權(quán)利要求
1.一種基板清潔方法，所述基板清潔方法通過在保持輥清潔構(gòu)件與基板表面接觸的同時旋轉(zhuǎn)所述基板和所述輥清潔構(gòu)件，并利用沿著所述基板的直徑方向延伸的所述輥清潔構(gòu)件擦洗所述基板表面，其特征在于，所述方法包括 在擦洗清潔所述基板表面期間，改變所述基板和所述輥清潔構(gòu)件中至少一個的旋轉(zhuǎn)速度或者所述基板的旋轉(zhuǎn)方向。
2.如權(quán)利要求I所述的基板清潔方法，其特征在于，在對所述基板表面的擦洗清潔就要結(jié)束之前，改變所述基板和所述輥清潔構(gòu)件中的至少一個的所述旋轉(zhuǎn)速度或者所述基板的所述旋轉(zhuǎn)方向。
3.如權(quán)利要求I所述的基板清潔方法，其特征在于，所述基板和所述輥清潔構(gòu)件中的至少一個的所述旋轉(zhuǎn)速度被分步地改變或者連續(xù)地改變。
4.如權(quán)利要求2所述的基板清潔方法，其特征在于，所述基板和所述輥清潔構(gòu)件中的至少一個的旋轉(zhuǎn)速度被分步地改變或者連續(xù)地改變。
5.如權(quán)利要求I所述的基板清潔方法，其特征在于，在擦洗清潔所述基板表面的同時改變所述基板的所述旋轉(zhuǎn)速度和所述輥清潔構(gòu)件的所述旋轉(zhuǎn)速度。
6.一種基板清潔方法，所述基板清潔方法通過在保持輥清潔構(gòu)件與基板表面接觸的同時旋轉(zhuǎn)所述基板和所述輥清潔構(gòu)件，并利用沿著所述基板的直徑方向延伸的所述輥清潔構(gòu)件擦洗所述基板表面，其特征在于，所述方法包括 前向清潔步驟，該前向清潔步驟用于在前向上旋轉(zhuǎn)所述基板的同時擦洗所述基板表面；和 反向清潔步驟，所述反向清潔步驟以與所述前向清潔步驟相同的旋轉(zhuǎn)速度沿著與所述前向相反的方向上旋轉(zhuǎn)所述基板的同時擦洗另一個基板的表面；其中 所述前向清潔步驟和所述反向清潔步驟以交替地方式進(jìn)行，并且對于每任意數(shù)量個接連的基板重復(fù)地進(jìn)行所述前向清潔步驟和反向清潔步驟中的每一個。
7.如權(quán)利要求6所述的基板清潔方法，其特征在于，所述每任意數(shù)量個接連的基板是每個基板、每批接連的基板，或者每預(yù)定數(shù)量個接連的基板。
全文摘要
提供一種基板清潔方法，即使在基板表面的清潔區(qū)域中存在基板的旋轉(zhuǎn)速度和輥清潔構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)速度之間的相對速度為零的點(diǎn)(區(qū)域)時，該基板清潔方法能夠利用輥清潔構(gòu)件在整個表面上更均勻地清潔基板表面?；迩鍧嵎椒ㄍㄟ^在保持輥清潔構(gòu)件與基板表面接觸的同時旋轉(zhuǎn)基板和輥清潔構(gòu)件，并利用沿著基板的直徑方向延伸的輥清潔構(gòu)件擦洗基板表面，基板清潔方法包括在擦洗清潔基板表面期間，改變基板和輥清潔構(gòu)件中至少一個的旋轉(zhuǎn)速度或者基板的旋轉(zhuǎn)方向。
文檔編號H01L21/02GK102847688SQ20121021990
公開日2013年1月2日 申請日期2012年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月30日
發(fā)明者松下邦政, 王新明, 及川文利 申請人:株式會社荏原制作所