JP2018182116A - 基板洗浄装置及び基板洗浄方法 - Google Patents

Abstract

【課題】金属層を有する基板を洗浄する場合であって、異なる種類の洗浄液を用いるときであっても、金属層にダメージが入ってしまう可能性を低減する。
【解決手段】基板洗浄装置は、金属層９０を有する基板Ｗを洗浄する基板洗浄装置であって、薬液を供給する薬液供給部６０と、リンス液を供給するリンス液供給部７０と、前記薬液中の前記金属層９０の電極電位と前記リンス液中の前記金属層９０の電極電位との間の電極電位を前記金属層９０に発生させる中間液を供給する中間液供給部７５と、前記薬液を前記基板Ｗに供給し、その後で前記中間液を前記基板Ｗに供給し、その後で前記リンス液を前記基板Ｗに供給させる制御部５０と、を有する。
【選択図】 図７

Description

本発明は、表面に金属層を有する基板を洗浄する基板洗浄装置及び基板洗浄方法に関する。

従来から、半導体ウェハ等の基板の表面を洗浄する基板洗浄装置が知られている。一例としては、基板を保持する保持部と、保持部によって保持された基板を回転させる回転機構とを有した基板洗浄装置が知られている。このような基板洗浄装置では、基板に対して複数種の薬液やリンス液を提供することが提案されている（特許文献１）。

また、表面に銅等の金属層を有する基板を洗浄することも従来から知られている。このような基板を洗浄する場合に異なる種類の洗浄液を用いる場合（典型的には薬液で洗浄した後でリンス液で洗浄する場合）、金属層に発生する電極電位が洗浄液毎に異なる結果、疑似的な電池が形成される（図１９参照）。このような疑似的な電池が形成されると、金属層にダメージが入ってしまう（ガルバニック腐食等が発生する）可能性がある。

特開２０１６−４２５１８号公報

本発明は、このような点を鑑みてなされたものであり、金属層を有する基板を洗浄する場合であって、異なる種類の洗浄液、とりわけ薬液とリンス液を用いるときであっても、金属層にダメージが入ってしまう可能性を低減できる基板洗浄装置及び基板洗浄方法を提供する。

本発明の一態様による基板洗浄装置は、
表面に金属層を有する基板を洗浄する基板洗浄装置であって、
薬液を供給する薬液供給部と、
リンス液を供給するリンス液供給部と、
前記薬液中の金属層の電極電位と前記リンス液中の金属層の電極電位との間の電極電位を前記金属層に発生させる中間液を供給する中間液供給部と、
前記薬液、前記リンス液及び前記中間液を前記基板に供給する供給体と、
前記供給体によって、前記薬液を前記基板に供給し、その後で前記中間液を前記基板に供給し、その後で前記リンス液を前記基板に供給するように制御する制御部と、
を備えてもよい。

本発明の一態様による基板洗浄装置において、
前記中間液は前記薬液及び前記リンス液を混合した混合液であってもよい。

本発明の一態様による基板洗浄装置は、
前記薬液供給部から供給された前記薬液と前記リンス液供給部から供給された前記リンス液を混合して前記混合液を生成するための混合部を備えてもよい。

本発明の一態様による基板洗浄装置において、
前記混合部は、前記薬液及び前記リンス液を貯留しながら混合して前記混合液を生成するための混合槽であってもよい。

本発明の一態様による基板洗浄装置において、
前記混合槽の下方部に前記薬液供給部から前記薬液が供給され、前記混合槽の下方部に前記リンス液供給部から前記リンス液が供給され、前記薬液及び前記リンス液を混合した前記混合液が前記混合槽の上方部から前記供給体に供給されてもよい。

本発明の一態様による基板洗浄装置において、
前記混合部は、流れる前記薬液及び前記リンス液を混合するための混合管であってもよい。

本発明の一態様による基板洗浄装置において、
前記混合管は、流れる前記薬液と前記リンス液を混合するためのスクリュー混合部を有してもよい。

本発明の一態様による基板洗浄装置において、
前記供給体は、前記薬液を供給するための薬液供給部材と、前記リンス液を供給するためのリンス液供給部材と、前記混合液を供給するための混合液供給部材と、を有してもよい。

本発明の一態様による基板洗浄装置において、
前記制御部は、前記リンス液供給部から供給される前記リンス液の量を連続的に増加させ、かつ、前記薬液供給部から供給される前記薬液の量を連続的に減少させることで前記混合液を生成する、又は、前記リンス液供給部から供給される前記リンス液の量を断続的に増加させ、かつ、前記薬液供給部から供給される前記薬液の量を断続的に減少させることで前記混合液を生成してもよい。

本発明の一態様による基板洗浄装置において、
前記制御部は、前記リンス液供給部から供給される前記リンス液の単位時間当たりの量及び前記薬液供給部から供給される前記薬液の単位時間当たりの量と比較して、供給される前記薬液と前記中間液の総量又は前記リンス液と前記中間液の総量の単位時間当たりの量が多くなる時間帯があるように制御してもよい。

本発明の一態様による基板洗浄方法において、
表面に金属層を有する基板を洗浄する基板洗浄方法であって、
薬液を前記基板に供給することと、
リンス液を前記基板に供給することと、
前記薬液中の金属層の電極電位と前記リンス液中の金属層の電極電位との間の電極電位を前記金属層に発生させる中間液を前記基板に供給することと、
を備え、
前記中間液を前記基板に供給することは、前記薬液を前記基板に供給することと、前記リンス液を前記基板に供給することとの間に行われてもよい。

本発明の効果

本発明において、薬液を基板に供給し、その後で中間液を基板に供給し、その後でリンス液を基板に供給する態様を採用した場合には、基板の金属層に発生する電位差の変化を小さくすることができ、その結果、金属層にダメージが入ってしまう等の悪影響が発生することを防止できる。

図１は、本発明の第１の実施の形態による基板洗浄装置を含む基板処理装置の全体構成を示す平面図である。 図２は、本発明の実施の形態において、基板のおもて面を洗浄する基板洗浄装置の側方断面図である。 図３は、本発明の実施の形態において、基板のおもて面及び裏面を洗浄する基板洗浄装置の側方断面図である。 図４は、本発明の実施の形態において、複数の揺動部と供給部材を用いる態様を示した平面図である。 図５は、本発明の実施の形態において、一つの揺動部と複数の供給部材を用いる態様を示した平面図である。 図６は、本発明の実施の形態において、独立した中間液供給部が設けられた態様を示した概略図である。 図７は、本発明の実施の形態において、薬液供給部及びリンス液供給部に連結された中間液供給部が設けられた態様を示した概略図である。 図８は、本発明の実施の形態において、一つの供給部材を用いる態様の一例を示した概略図である。 図９は、本発明の実施の形態において、混合槽内で薬液とリンス液が混合される態様を示した側方断面図である。 図１０は、図９の態様において、ミキシング部を採用した態様を示した側方断面図である。 図１１は、本発明の実施の形態において、混合管内で薬液とリンス液が混合される態様を示した概略図である。 図１２は、図１１の態様において、混合管がスクリュー混合部を有する態様を示した概略図である。 図１３は、混合管がスクリュー混合部を有する態様であって、図１２とは異なる態様を示した概略図である。 図１４は、本発明の実施の形態において、回転カップと固定カップを有する態様であって、供給部材が固定された位置に設けられている態様を示した側方断面図である。 図１５は、本発明の実施の形態で用いられる基板の一例を示した側方断面図である。 図１６は、本発明の実施の形態において、薬液、リンス液及び混合液の供給量の時間変化の一例を示したグラフである。 図１７は、本発明の実施の形態において、薬液、リンス液及び混合液の供給量の時間変化の別の例を示したグラフである。 図１８は、本発明の実施の形態において、混合管が迂回路を有する態様を示した概略図である。 図１９は、薬液中の金属層の電極電位とリンス液中の金属層の電極電位が異なる値となる結果、疑似的な電池が形成される態様を模式的に示した概略図である。 図２０は、図８に示す態様の変形例を示す図面である。 図２１は、図１３に示す態様の変形例を示す図面である。 図２２は、図１１に示す態様において、一つの供給部材を用いる態様の一例を示した概略図である。 図２３は、図２２に示す態様の変形例を示す図面である。

実施の形態
《構成》
以下、本発明に係る基板洗浄装置を有する基板処理装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。

図１に示すように、基板処理装置は、略矩形状のハウジング１１０と、多数の基板Ｗをストックする基板カセットが載置されるロードポート１１２と、を有している。ロードポート１１２は、ハウジング１１０に隣接して配置されている。ロードポート１１２には、オープンカセット、ＳＭＩＦ（Standard Mechanical Interface）ポッド、又はＦＯＵＰ（Front Opening Unified Pod）を搭載することができる。ＳＭＩＦポッド、ＦＯＵＰは、内部に基板カセットを収納し、隔壁で覆うことにより、外部空間とは独立した環境を保つことができる密閉容器である。基板Ｗとしては、例えばおもて面又は裏面に金属層９０を有する半導体ウェハ等を挙げることができる（図１５参照）。

ハウジング１１０の内部には、複数（図１に示す態様では４つ）の研磨ユニット１１４ａ〜１１４ｄと、研磨後の基板Ｗを洗浄する第１洗浄ユニット１１６及び第２洗浄ユニット１１８と、洗浄後の基板Ｗを乾燥させる乾燥ユニット１２０とが収容されている。研磨ユニット１１４ａ〜１１４ｄは、基板処理装置の長手方向に沿って配列され、洗浄ユニット１１６、１１８及び乾燥ユニット１２０も基板処理装置の長手方向に沿って配列されている。本実施の形態の基板処理装置によれば、直径３００ｍｍ又は４５０ｍｍの半導体ウェハ、フラットパネル、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）やＣＣＤ（Charge Coupled Device）等のイメージセンサ、ＭＲＡＭ（Magnetoresistive Random Access Memory）における磁性膜の製造工程において、種々の基板Ｗを、研磨処理することができる。

ロードポート１１２、ロードポート１１２側に位置する研磨ユニット１１４ａ及び乾燥ユニット１２０に囲まれた領域には、第１搬送ロボット１２２が配置されている。また、研磨ユニット１１４ａ〜１１４ｄ並びに洗浄ユニット１１６、１１８及び乾燥ユニット１２０と平行に、搬送ユニット１２４が配置されている。第１搬送ロボット１２２は、研磨前の基板Ｗをロードポート１１２から受け取って搬送ユニット１２４に受け渡したり、乾燥ユニット１２０から取り出された乾燥後の基板Ｗを搬送ユニット１２４から受け取ったりする。

第１洗浄ユニット１１６と第２洗浄ユニット１１８との間に、これら第１洗浄ユニット１１６と第２洗浄ユニット１１８の間で基板Ｗの受け渡しを行う第２搬送ロボット１２６が配置され、第２洗浄ユニット１１８と乾燥ユニット１２０との間に、これら第２洗浄ユニット１１８と乾燥ユニット１２０の間で基板Ｗの受け渡しを行う第３搬送ロボット１２８が配置されている。さらに、ハウジング１１０の内部には、基板処理装置の各機器の動きを制御する制御部５０が配置されている。本実施の形態では、ハウジング１１０の内部に制御部５０が配置されている態様を用いて説明するが、これに限られることはなく、ハウジング１１０の外部に制御部５０が配置されてもよい。

第１洗浄ユニット１１６として、洗浄液の存在下で、基板Ｗの直径のほぼ全長にわたって直線状に延びるロール洗浄部材を接触させ、基板Ｗに平行な中心軸周りに自転させながら基板Ｗの表面をスクラブ洗浄するロール洗浄装置が使用されてもよい。また、第２洗浄ユニット１１８として、洗浄液の存在下で、鉛直方向に延びる円柱状のペンシル洗浄部材の下端接触面を接触させ、ペンシル洗浄部材を自転させながら一方向に向けて移動させて、基板Ｗの表面をスクラブ洗浄するペンシル洗浄装置が使用されてもよい。また、乾燥ユニット１２０として、水平に回転する基板Ｗに向けて、移動する噴射ノズルからＩＰＡ蒸気を噴出して基板Ｗを乾燥させ、さらに基板Ｗを高速で回転させて遠心力によって基板Ｗを乾燥させるスピン乾燥ユニットが使用されてもよい。なお、本実施の形態において「表面」とは、後述する「おもて面」又は「裏面」のいずれかを意味する。

第１洗浄ユニット１１６としてロール洗浄装置ではなく、第２洗浄ユニット１１８と同様のペンシル洗浄装置を使用したり、二流体ジェットにより基板Ｗの表面を洗浄する二流体ジェット洗浄装置を使用したりしてもよい。また、第２洗浄ユニット１１８としてペンシル洗浄装置ではなく、第１洗浄ユニット１１６と同様のロール洗浄装置を使用したり、二流体ジェットにより基板Ｗの表面を洗浄する二流体ジェット洗浄装置を使用したりしてもよい。後述する本実施の形態の基板洗浄装置は、第１洗浄ユニット１１６にも第２洗浄ユニット１１８にも適用でき、図２以降の図面では図示していないが、ロール洗浄装置、ペンシル洗浄装置、及び／又は、二流体ジェット洗浄装置とともに用いることもできる。また、本実施の形態で説明する基板洗浄装置は、ロール洗浄装置、ペンシル洗浄装置、二流体ジェット洗浄装置等の洗浄が終了した後の仕上げ洗浄（最終洗浄）に用いられてもよい。

本実施の形態の洗浄液には、超純水等のリンス液と、ＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）、アンモニア過酸化水素（ＳＣ１）、塩酸過酸化水素（ＳＣ２）、硫酸過酸化水素（ＳＰＭ）、硫酸加水、フッ酸等の洗浄に用いられる薬液類が含まれている。本実施の形態で特に断りのない限り、洗浄液は、リンス液及び薬液並びに後述する中間液のいずれかを意味している。

図２に示すように、本発明の実施の形態による基板洗浄装置は、枚葉式の基板洗浄装置であってもよく、筐体５（図１４参照）と、一つの基板Ｗを支持（保持）するチャック等の支持部４０と、支持部４０によって支持された基板Ｗを回転させる回転部６０とを有してもよい。そして、これら支持部４０及び回転部６０によって基板回転機構が構成されてもよい。図２に示す態様では、支持部４０が２つだけ示されているが、上方から見たときに、本実施の形態では４つの支持部４０が均等に（回転中心を中心として９０°の角度で）配置されてもよい。なお、支持部４０の数は、基板Ｗを安定的に支持できればよく、例えば３つとしてもよい。基板Ｗを支持する支持部４０としては、スピンドル等も用いることができる。このようなスピンドルを用いた場合には、基板Ｗは回転されつつ支持されることになり、スピンドルが回転部としての機能も果たすことになる。図２では、水平方向で延在するように基板Ｗを支持した例を示したが、これに限定されず、例えば、縦方向（鉛直方向）で延在するように基板Ｗを支持する構成としてもよいし、水平方向に対して傾斜する方向で延在するように基板Ｗを支持する構成としてもよい。

支持部４０は、基板Ｗを保持していない場合には開状態となっており、基板Ｗを保持する場合には閉状態となってもよい。制御部５０からの指令に基づいて支持部４０の開閉を制御してもよいし、基板Ｗを載置する力で（一定以上の力が加わることで）支持部４０が閉状態となり、基板Ｗを取り除く力で（一定以上の力が加わることで）開状態となるようにしてもよい。

本実施の形態の基板洗浄装置は、図１５に示すように銅、タングステン、コバルト等からなる金属層９０を表面に有する基板Ｗを洗浄してもよい。金属層９０はパターニングされていてもよい。一例として、銅からなる金属層９０は回路がパターニングされたものとなってもよい。金属層９０は複数の金属から構成されてもよく、例えば、回路等は銅で構成され、その他の部分はタングステン及び／又はコバルトから構成されてもよい。

図６に示すように、基板洗浄装置は、薬液を貯留し、当該薬液を供給する薬液供給部６０と、リンス液を貯留し、当該リンス液を供給するリンス液供給部７０と、中間液を貯留し、当該中間液を供給する中間液供給部７５と、薬液、リンス液及び中間液を基板Ｗに供給する供給体２０と、を有してもよい。なお、後述するように中間液として混合液等を用いる場合には、中間液供給部７５が設けられていなくてもよい。中間液は、薬液中の金属層９０の電極電位と、リンス液中の金属層９０の電極電位との間の電極電位（以下「中間電極電位」ともいう。）を金属層９０に発生させてもよい（金属層９０に対して有してもよい）。前述した制御部５０は、基板洗浄装置に含まれる部分を様々な態様で制御する。この制御部５０は、供給体２０によって、第一洗浄液を基板Ｗに供給し、その後で中間液を基板Ｗに供給し、その後で第二洗浄液を基板Ｗに供給するように制御を行ってもよい。

本実施の形態では、第一洗浄液として薬液を用い、第二洗浄液としてリンス液を用いて説明し、第一洗浄液供給部として薬液供給部６０を用い、第二洗浄液供給部としてリンス液供給部７０を用いて説明する。しかしながら、これに限られることはなく、第一洗浄液として第一薬液を用い、第二洗浄液として第一薬液とは異なる第二薬液を用いてもよい。

中間液として、薬液及びリンス液を混合した混合液を用いてもよい。また、このような混合液ではなく、中間電極電位を金属層９０に発生させる液体が別途準備され、当該液体が中間液として利用されてもよい。

また、中間液は薬液とリンス液とを混合した混合液であるものの、薬液とリンス液とが供給される過程で混合されるのではなく、予め別途混合されたものであってもよい。一例としては、図７に示すように、中間液供給部７５は、三方バルブ等の切替部８２を介して薬液供給部６０及びリンス液供給部７０に連結され、中間液供給部７５内で薬液供給部６０から供給される薬液とリンス液供給部７０から供給されるリンス液とが混合されて混合液が生成されてもよい。この場合には、中間液供給部７５が、薬液供給部６０から供給された薬液とリンス液供給部７０から供給されたリンス液を混合して混合液を生成するための混合部７６としても機能することになる。また、この場合には、薬液供給部６０から後述する薬液供給部材２１ａに薬液を供給する薬液管２２ａと、リンス液供給部７０から後述するリンス液供給部材２１ｃにリンス液を供給するリンス液管２２ｃと、中間液供給部７５から後述する中間液供給部材２１ｂに混合液を供給する中間液管２２ｂが設けられてもよい。

図８に示すように、供給体２０が１つの供給部材２１を有し、薬液、リンス液及び混合液は同じ供給部材２１によって基板Ｗに供給されてもよい。

図２に示すように、揺動軸を中心に揺動可能な揺動部２６が設けられ、この揺動部２６の先端側に供給部材２１が設けられてもよい。

図３に示すように、供給体２０は、基板Ｗの第１表面（図３では上面）と第１表面の反対側の第２表面（図３では下面）の両面を洗浄するように構成されてもよい。本実施の形態では、「第１表面」を「おもて面」と呼び、「第２表面」を「裏面」と呼ぶ。供給体２０は、基板Ｗのおもて面だけを洗浄するように構成されてもよいし、基板Ｗの裏面だけを洗浄するように構成されてもよい。供給体２０が基板Ｗのおもて面を洗浄する場合には、揺動部２６は基板Ｗのおもて面を横切るようにして揺動してもよく、供給体２０が基板Ｗの裏面を洗浄する場合には、揺動部２６は裏面を横切るように揺動してもよい。

また、供給体２０の１つの供給部材２１から薬液、リンス液及び混合液の各々が供給される態様とは異なり、図４及び図５に示すように、供給体２０は、薬液を供給するための薬液供給部材２１ａと、リンス液を供給するためのリンス液供給部材２１ｃと、混合液等からなる中間液を供給するための中間液供給部材２１ｂと、を有してもよい。この場合には、図４に示すように、揺動部２６は、薬液揺動部２６ａと、リンス液揺動部２６ｃと、中間液揺動部２６ｂとを有してもよい。そして、薬液揺動部２６ａの先端側に薬液供給部材２１ａが設けられ、リンス液揺動部２６ｃの先端側にリンス液供給部材２１ｃが設けられ、中間液揺動部２６ｂの先端側に中間液供給部材２１ｂが設けられてもよい。また、このような態様とは異なり、図５に示すように、一つの揺動部２６の先端側に、薬液供給部材２１ａ、リンス液供給部材２１ｃ及び中間液供給部材２１ｂが設けられてもよい。

図１４に示すように、揺動部２６は設けられず、固定された位置にある供給部材２１（薬液供給部材２１ａ、リンス液供給部材２１ｃ及び中間液供給部材２１ｂ）から薬液、リンス液及び混合液が基板Ｗに対して供給されてもよい。

混合部７６は、薬液及びリンス液を貯留しながら混合して混合液を生成するための混合槽７７であってもよい。一例としては、図９に示すように、混合槽７７の下方部に薬液供給部６０から薬液が供給され、混合槽７７の下方部にリンス液供給部７０からリンス液が供給されてもよい。そして、薬液及びリンス液を混合した混合液が混合槽７７の上方部から供給部材２１に供給されてもよい。ここで下方部とは高さ方向で三等分したときの最も下方に位置する箇所を意味し、上方部とは高さ方向で三等分したときの最も上方に位置する箇所を意味する。混合槽に薬液及び／又はリンス液が供給される箇所が下方部に位置せず、中央部に位置してもよい。但し、より確実に混合するという観点からは、薬液及びリンス液が供給される箇所は混合槽の下方部に位置することが有益である。

また、薬液供給部６０と混合槽７７との連結箇所と、リンス液供給部７０と混合槽７７との連結箇所とは、平面図において（図９の上方から見た場合に）点対称に配置されてもよい。このような態様を採用した場合には、混合槽７７内における薬液とリンス液の混合を促すことができる点で有益である。

また、図１０に示すように、混合槽７７にミキシング部８１が設けられ、薬液とリンス液とがミキシング部８１によって混合されてもよい。ミキシング部８１は、図１０に示すように混合槽７７の底面に設けられてもよい。ミキシング部８１の回転数は制御部５０で適宜調整されてもよい。このようなミキシング部８１を設けることで、薬液とリンス液との混合をより確実に行うことができる。

また、薬液供給部６０と混合槽７７との連結箇所と、リンス液供給部７０と混合槽７７との連結箇所とが平面図において点対称に配置されている場合には、当該点対称の中心位置にミキシング部８１が配置されてもよい。このような位置にミキシング部８１を配置することで、さらにより確実に薬液とリンス液を混合させることを期待できる。

図１１に示すように、混合部７６は流れる薬液及びリンス液を混合するための混合管７８であってもよい。混合を促進するために、混合管７８の直径は、薬液管２２ａ及びリンス液管２２ｃの直径よりも大きくなっていてもよい。また、混合管７８の下流側に中間液管２２ｂが設けられてもよく、この場合には混合管７８の直径は中間液管２２ｂの直径よりも大きくなっていてもよい。

混合管７８は、図１２に示すように、流れる薬液とリンス液を混合するためのスクリュー混合部７８ａを有してもよい。スクリュー混合部７８ａの内面は、例えば渦巻き形状となっており、薬液とリンス液とが渦を巻いて混ざるような構成となってもよい。スクリュー混合部７８ａは長手方向における混合管７８の中央部を含むようにして設けられてもよい。スクリュー混合部７８ａは混合管７８の全体の長さのうちの７０％以上を占めるようにして設けられてもよい。このように長い距離でスクリュー混合部７８ａを設けることで、薬液とリンス液との混合をより確実なものにすることを期待できる。

また、図８、図１３及び図２２に示すように、薬液、リンス液及び中間液を供給する供給部材２１が一つだけ用いられてもよい。この場合には、図８、図１３及び図２２に示すように、薬液、リンス液及び中間液は先端側では同じ管を通過してもよい。つまり、薬液管２２ａ、リンス液管２２ｃ及び混合管７８が先端側で同じ管に連結されてもよい。また、図８に示す態様とは異なり、図２０に示すように、薬液管２２ａ及びリンス液管２２ｃは混合部７６までしか設けられていなくてもよい。同様に、図２１及び図２３に示すように、薬液管２２ａ及びリンス液管２２ｃは混合管７８までしか設けられていなくてもよい。なお、図２０、図２１及び図２３で示されている切替部８２は開閉弁となっている。

図１８に示すように、混合管７８は混合するための距離を設けるために迂回する迂回路を有してもよい。一例としては、混合管７８は、第一方向（例えば先端側）に向かう第一管７８ａと、第一管７８ａの先端に設けられて第一方向と反対側（例えば基端側）の方向である第二方向に向かう第二管７８ｂと、第二管７８ｂの先端に設けられて第一方向に向かう第三管７８ｃとを有し、第三管７８ｃの先端に供給体２０が設けられてもよい。このような混合管７８は揺動部２６内に設けられてもよい。このように混合管７８の距離を長く設けた場合には、薬液とリンス液との混合をより確実に行うことができる点で有益である。

リンス液供給部７０から供給されるリンス液の量を連続的に増加させ、かつ、薬液供給部６０から供給される薬液の量を連続的に減少させることで混合液を生成してもよい（図１６参照）。また、リンス液供給部７０から供給されるリンス液の量を断続的に増加させ、かつ、薬液供給部６０から供給される薬液の量を断続的に減少させることで混合液を生成してもよい（図１７参照）。また、このような態様に限られることはなく、リンス液供給部７０から供給されるリンス液の量を連続的に増加させ、かつ、薬液供給部６０から供給される薬液の量を断続的に減少させることで混合液を生成してもよい。また、リンス液供給部７０から供給されるリンス液の量を断続的に増加させ、かつ、薬液供給部６０から供給される薬液の量を連続的に減少させることで混合液を生成してもよい。このような混合液の生成は制御部５０によって制御されてもよい。増加するリンス液の量と減少する薬液の量とが実質的に合致し、混合液の量が実質的に一定になるようにしてもよい（図１６及び図１７参照）。ここで「実質的に一定になる」とは、各時間におけるリンス液、薬液及び混合液の総量（すなわち洗浄液の総量）が±５％の範囲内で変化することを意味している。

制御部５０は、リンス液供給部７０から供給されるリンス液の単位時間当たりの量及び薬液供給部６０から供給される薬液の単位時間当たりの量と比較して、供給される薬液と中間液の総量又はリンス液と中間液の総量の単位時間当たりの量が多くなる時間帯があるように制御してもよい。中間液として混合液を採用する場合には、「薬液と中間液の総量」及び「リンス液と中間液の総量」の各々は「混合液の総量」を意味することになる。

図１４に示すように、支持部４０に連結され、支持部４０で支持された基板Ｗとともに回転する回転カップ４５が設けられてもよい。

回転カップ４５の周縁外方には、固定カップ４６が設けられてもよい。このような固定カップ４６を採用することで、回転カップ４５によって生じる気流の乱れを抑制できる点では有益である。

回転カップ４５には、回転カップ４５で受けた洗浄液を排出するための１つ又は複数の図示しない排出部が設けられてもよい。排出部から排出された洗浄液は、ドレインに導かれ、排液処理がされてもよい。複数の排出部を設ける場合には、円周方向において均等に排出部を設けてもよい。また、図１４に示すように、固定カップ４６と回転カップ４５との間には、間隙が設けられており、固定カップ４６で受けた洗浄液は、固定カップ４６の内壁を伝ってドレインに導かれ、排液処理がされてもよい。

《方法》
本実施の形態の基板洗浄装置を用いた基板Ｗの洗浄方法（基板洗浄方法）の一例は、以下のようになる。なお、上記と重複することになるので簡単に説明するに留めるが、上記「構成」で述べた全ての態様を「方法」において適用することができる。また、逆に、「方法」において述べた全ての態様を「構成」において適用することができる。また、本実施の形態の方法を実施させるためのプログラムは記録媒体に記録されてもよく、この記録媒体をコンピュータ（図示せず）で読み取ることで、本実施の形態の方法が基板処理装置で実施されてもよい。

まず、基板Ｗがチャック等の支持部４０によって支持（保持）される。

次に、薬液供給部６０から供給体２０を介して基板Ｗの金属層９０に対して薬液が供給される。

次に、供給体２０を介して基板Ｗの金属層９０に対して中間液が供給される。この中間液は薬液及びリンス液を混合した混合液であってもよいし、別途準備されたものであってもよい。

中間液として混合液を採用する場合には、混合槽７７で薬液とリンス液とが混合されて混合液が生成されもよい（図９及び図１０参照）。また、混合管７８を薬液とリンス液とが流れている間に混合液が生成されてもよい（図１１乃至図１３参照）。

中間液として混合液を採用する場合には、リンス液供給部７０から供給されるリンス液の量を増加させ、かつ、薬液供給部６０から供給される薬液の量を減少させることで混合液を生成してもよい（図１６及び図１７参照）。また、増加するリンス液の量と減少する薬液の量とが実質的に合致してもよい。

また、このような態様とは異なり、リンス液供給部７０から供給されるリンス液の単位時間当たりの量及び薬液供給部６０から供給される薬液の単位時間当たりの量と比較して、供給される薬液と中間液の総量又はリンス液と中間液の総量の単位時間当たりの量が多くなる時間帯があってもよい。

なお、供給体２０を介して基板Ｗの金属層９０に対して中間液が供給される時間は、例えば数秒程度（３〜５秒）であってもよい。そして、この中間液が供給される時間の間の少なくとも最初又は全てにわたって、リンス液供給部７０から供給されるリンス液の単位時間当たりの量及び薬液供給部６０から供給される薬液の単位時間当たりの量と比較して、供給される薬液と中間液の総量又はリンス液と中間液の総量の単位時間当たりの量が多くなってもよい。

リンス液供給部７０から供給されるリンス液の単位時間当たりの量と薬液供給部６０から供給される薬液の単位時間当たりの量とは同じ量であってもよいが、同じ量でなくてもよい。リンス液の単位時間当たりの量が薬液の単位時間当たりの量よりもかなり大きくなることもあるし、逆に、薬液の単位時間当たりの量がリンス液の単位時間当たりの量よりもかなり大きくなることもある。

供給体２０を介して基板Ｗの金属層９０に対して中間液を供給した後で、供給体２０を介して基板Ｗの金属層９０に対してリンス液が供給される。

リンス液の供給が終了すると、支持部４０で支持された基板Ｗが比較的早い速度で回転されることで乾燥されてもよい。

《作用・効果》
次に、上述した構成からなる本実施の形態による作用・効果であって、未だ説明していないものを中心に説明する。「構成」で記載されていない場合であっても、「作用・効果」で説明するあらゆる構成を本件発明において採用することができる。

本実施の形態において、第一洗浄液（例えば薬液）を基板Ｗに供給し、その後で中間液を基板Ｗに供給し、その後で第二洗浄液（例えばリンス液）を基板Ｗに供給する態様を採用した場合には、基板Ｗの金属層９０に発生する電位差の変化を小さくすることができ、その結果、金属層９０に悪影響が発生することを防止できる。つまり、金属層９０の上で、薬液とリンス液とが共存する場合には、薬液中における金属層９０の電極電位とリンス液中における金属層９０の電極電位が異なる値となることから、疑似的な電池が形成される（図１９参照）。なお、基板Ｗが回転されている場合には洗浄液に遠心力が付与されることから、後で供給される第二洗浄液（例えばリンス液）は基板Ｗの中心側に位置し、先に供給される第一洗浄液（例えば薬液）は基板の周縁側に位置することになり、図１９に示すような薬液とリンス液の分離がより鮮明に発生することになる。この結果、基板Ｗの表面に設けられ、銅、タングステン、コバルト等からなる金属層９０にダメージが入ってしまう（ガルバニック腐食等が発生する）可能性があり、悪影響が発生する可能性がある。この点、金属層９０に対して中間電極電位を発生させる中間液を、薬液とリンス液との間で供給することで、薬液中の金属層９０の電極電位と中間電極電位との差に起因する疑似的な電池と、中間電極電位とリンス液中の金属層９０の電極電位との差に起因する疑似的な電池を考慮すればよくなり、その電位差を小さくすることができる。この結果、銅、タングステン、コバルト等からなる金属層９０にダメージが入ってしまう可能性を低減でき、金属層９０に悪影響が発生する可能性を低減できる。

また、このような態様を採用することで、金属層９０のガルバニック腐食を防止するための保護剤の含有されていない薬液を利用することもでき、薬液のコストを下げることも期待できる。また、保護剤は金属毎に効果が変わることから、ある保護剤は例えば銅に対しては効果が高いもののタングステンに対しては効果が低いというような事態は生じえる。これに対して、本実施の形態のような中間液を用いた場合には、各金属に対して確実な効果を有する点で有益である。

なお、リンス液には薬液による基板Ｗの洗浄を停止させる効果がある。このため、一般的には、薬液の直後にリンス液が供給される。この点、本実施の形態では、薬液による基板Ｗの洗浄を停止させる効果を一定程度犠牲にしながらも、金属層９０に悪影響が発生することを防止する効果を得ることに着目したものである。

本実施の形態の態様は、ロール洗浄やペンシル洗浄等が終了した後の仕上げ洗浄に用いられてもよい。仕上げ洗浄では洗浄精度の高さが要求されるが、本実施の形態のように電位差による悪影響まで考慮する態様は、高い洗浄精度に応えることができる点で有益である。また、研磨剤が含まれていない薬液とリンス液との間では、研磨剤というような余分な成分が含まれていないことからガルバニック腐食等による悪影響が大きくなる可能性がある。この点、本実施の形態における中間液を利用することで、研磨剤というような余分な成分が含まれていない態様においてもガルバニック腐食等による悪影響を抑制できる点でも有益である。

中間液として、薬液及びリンス液を混合した混合液を採用した場合には、簡易な手段で中間液を生成することができる点で有益である。

薬液供給部６０から供給された薬液とリンス液供給部７０から供給されたリンス液を混合して混合液を生成するための混合部７６を設ける態様を採用した場合には、より確実に薬液とリンス液とを混合することができ、薬液とリンス液との混合が不十分な結果、金属層９０にダメージが入ってしまう可能性を低減できる。

図８、図１３及び図２０乃至図２３に示すように、薬液、リンス液及び混合液が同じ供給部材２１によって基板Ｗに供給される態様を採用した場合には、一つの供給部材２１によって薬液、リンス液及び混合液の各々を基板Ｗに供給できる点で簡便な構造とすることができ、また設備としても小型化ができる点で有益である。

図９及び図１０に示すように、混合槽７７の下方部に薬液供給部６０から薬液が供給され、混合槽７７の下方部にリンス液供給部７０からリンス液が供給され、薬液及びリンス液を混合した混合液が混合槽７７の上方部から供給部材２１に供給される態様を採用した場合には、下方部に供給された薬液とリンス液とが上方部から排出される前に混合槽７７内で自然に混合される。このため、簡易な手段によって、確実に薬液とリンス液とを混合することができる。

図１１乃至図１３及び図２１乃至図２３に示すように、混合部７６として、薬液及びリンス液を混合するための混合管７８を採用した場合には、別途混合槽７７を設けることなく、混合液を生成できる点で有益である。

また、図１２、図１３及び図２１に示すように、混合管７８がスクリュー混合部７８ａを有する態様を採用した場合には、スクリュー混合部７８ａを流れる間に、薬液とリンス液とを十分に混合することができる点で有益である。

図６、図７、図１１及び図１２に示すように、供給体２０が、薬液を供給するための薬液供給部材２１ａと、リンス液を供給するためのリンス液供給部材２１ｃと、混合液を供給するための中間液供給部材２１ｂとを有している態様を採用する場合には、リンス液に薬液が混ざってしまうことを防止でき、リンス液による洗浄をより確実に行うことができ、また同様に、薬液にリンス液が混ざってしまうことを防止でき、薬液による洗浄をより確実に行うことができる点で有益である。

また、図６、図７、図１１及び図１２で示すように、薬液管２２ａとリンス液管２２ｃが、中間液管２２ｂ及び混合管７８と別途設けられている態様を採用する場合にも、リンス液に薬液が混ざってしまうことを防止でき、また同様に、薬液にリンス液が混ざってしまうことを防止できる点で有益である。

リンス液供給部７０から供給されるリンス液の量を連続的に増加させ、かつ、薬液供給部６０から供給される薬液の量を連続的に減少させるか、または、リンス液供給部７０から供給されるリンス液の量を断続的に増加させ、かつ、薬液供給部６０から供給される薬液の量を断続的に減少させることで混合液を生成する態様を採用した場合は、洗浄液（薬液、リンス液及び混合液）の総量を大きく変えることなく基板Ｗの洗浄を継続できる点で有益である（図１６及び図１７参照）。とりわけ、増加するリンス液の量と減少する薬液の量とが実質的に合致し、混合液の量が実質的に一定になる態様を採用した場合には、概ね一定の総量の洗浄液で基板Ｗを洗浄できる点で有益である。洗浄液の総量が少なくなりすぎると、基板Ｗの表面で洗浄液が十分に供給されていない箇所が発生する可能性がある点で好ましくない。他方、洗浄液の総量が多くなりすぎると、基板Ｗの表面で洗浄液が溜まりすぎる箇所が発生する可能性がある点で好ましくないことがある。また、洗浄液の総量が大幅に変化すると基板Ｗに対する洗浄液の濡れ性が変わってしまうこともある点で好ましくないこともある。

これに限ることなく、リンス液供給部７０から供給されるリンス液の単位時間当たりの量及び薬液供給部６０から供給される薬液の単位時間当たりの量と比較して、供給される薬液と中間液の総量又はリンス液と中間液の総量の単位時間当たりの量が多くなる時間帯がある態様を採用することもできる。このような態様を採用した場合には、酸素に起因して金属層９０に悪影響が発生することを防止できる。前述したように、薬液中の金属層９０の電極電位とリンス液中の金属層９０の電極電位との間に発生する電極電位の差によって金属層９０にダメージが入ってしまうことがあるが、酸素が多く存在する場合には、金属層９０へのダメージが大きくなる可能性がある。この点、電極電位の差が発生しない薬液だけが供給されている場合及びリンス液だけが供給されている場合と比較して、薬液と中間液及び中間液とリンス液が供給されている場合における洗浄液の総量を多くすることで、酸素が洗浄液内に入り込むことを防止でき、その結果、金属層９０にダメージが発生することをより確実に防止することを期待できる。中間液を供給する全ての時間において、薬液だけが供給されている場合及びリンス液だけが供給されている場合と比較して、洗浄液の総量を多くする態様を採用した場合には、さらにより確実に金属層９０にダメージが発生することを防止することを期待できる。他方、最初のタイミングに酸素が入りやすいことからすると、基板Ｗに対して中間液を供給する最初のタイミング（例えば１秒〜２秒の間）だけ、薬液だけが供給されている場合及びリンス液だけが供給されている場合と比較して、洗浄液の総量を多くし、それ以降は、洗浄液の総量が実質的に一定になるように制御されてもよい。

なお、図１６に示すように、連続的に流量を変化させる場合には、より緩やかに電極電位の差を変化させることができる点で有益である。他方、図１７に示すように、断続的に流量を変化させる場合には、制御が容易になることもある。

上述した実施の形態の記載及び図面の開示は、特許請求の範囲に記載された発明を説明するための一例に過ぎず、上述した実施の形態の記載又は図面の開示によって特許請求の範囲に記載された発明が限定されることはない。また、出願当初の請求項の記載はあくまでも一例であり、明細書、図面等の記載に基づき、請求項の記載を適宜変更することもできる。

２０ 供給体
２１ 供給部材
２１ａ 薬液供給部材
２１ｂ 中間液供給部材
２１ｃ リンス液供給部材
５０ 制御部
６０ 薬液供給部
７０ リンス液供給部
７５ 中間液供給部
７６ 混合部
７７ 混合槽
７８ 混合管
７８ａ スクリュー混合部
９０ 金属層
Ｗ 基板

Claims (11)

1. 表面に金属層を有する基板を洗浄する基板洗浄装置において、
   薬液を供給する薬液供給部と、
   リンス液を供給するリンス液供給部と、
   前記薬液中の前記金属層の電極電位と前記リンス液中の前記金属層の電極電位との間の電極電位を前記金属層に発生させる中間液を供給する中間液供給部と、
   前記薬液、前記リンス液及び前記中間液を前記基板に供給する供給体と、
   前記供給体によって、前記薬液を前記基板に供給し、その後で前記中間液を前記基板に供給し、その後で前記リンス液を前記基板に供給するように制御する制御部と、
   を備えたことを特徴とする基板洗浄装置。
2. 前記中間液は前記薬液及び前記リンス液を混合した混合液であることを特徴とする請求項１に記載の基板洗浄装置。
3. 前記薬液供給部から供給された前記薬液と前記リンス液供給部から供給された前記リンス液を混合して前記混合液を生成するための混合部を備えたことを特徴とする請求項２に記載の基板洗浄装置。
4. 前記混合部は、前記薬液及び前記リンス液を貯留しながら混合して前記混合液を生成するための混合槽であることを特徴とする請求項３に記載の基板洗浄装置。
5. 前記混合槽の下方部に前記薬液供給部から前記薬液が供給され、前記混合槽の下方部に前記リンス液供給部から前記リンス液が供給され、前記薬液及び前記リンス液を混合した前記混合液が前記混合槽の上方部から前記供給体に供給されることを特徴とする請求項４に記載の基板洗浄装置。
6. 前記混合部は、流れる前記薬液及び前記リンス液を混合するための混合管であることを特徴とする請求項３に記載の基板洗浄装置。
7. 前記混合管は、流れる前記薬液と前記リンス液を混合するためのスクリュー混合部を有することを特徴とする請求項６に記載の基板洗浄装置。
8. 前記供給体は、前記薬液を供給するための薬液供給部材と、前記リンス液を供給するためのリンス液供給部材と、前記混合液を供給するための混合液供給部材と、を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の基板洗浄装置。
9. 前記制御部は、前記リンス液供給部から供給される前記リンス液の量を連続的に増加させ、かつ、前記薬液供給部から供給される前記薬液の量を連続的に減少させることで前記混合液を生成する、又は、前記リンス液供給部から供給される前記リンス液の量を断続的に増加させ、かつ、前記薬液供給部から供給される前記薬液の量を断続的に減少させることで前記混合液を生成することを特徴とする請求項２乃至８のいずれか１項に記載の基板洗浄装置。
10. 前記制御部は、前記リンス液供給部から供給される前記リンス液の単位時間当たりの量及び前記薬液供給部から供給される前記薬液の単位時間当たりの量と比較して、供給される前記薬液と前記中間液の総量又は前記リンス液と前記中間液の総量の単位時間当たりの量が多くなる時間帯があるように制御することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の基板洗浄装置。
11. 表面に金属層を有する基板を洗浄する基板洗浄方法において、
    薬液を前記基板に供給することと、
    リンス液を前記基板に供給することと、
    前記薬液中の前記金属層の電極電位と前記リンス液中の前記金属層の電極電位との間の電極電位を前記金属層に発生させる中間液を前記基板に供給することと、
    を備え、
    前記中間液を前記基板に供給することは、前記薬液を前記基板に供給することと、前記リンス液を前記基板に供給することとの間に行われることを特徴とする基板洗浄方法。