JP6212253B2

JP6212253B2 - 基板洗浄装置及び基板洗浄方法

Info

Publication number: JP6212253B2
Application number: JP2012250960A
Authority: JP
Inventors: 富士彦豊増; 丸山　徹; 徹丸山; 三教小松
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2012-11-15
Filing date: 2012-11-15
Publication date: 2017-10-11
Anticipated expiration: 2032-11-15
Also published as: JP2017216483A; US20140216505A1; TW201433372A; KR102065957B1; TWI637793B; CN103817103B; TW201900291A; JP6475801B2; JP2014099530A; US10373845B2; CN103817103A; TWI696502B; KR20140063436A

Description

本発明は、半導体ウエハ等の基板の表面を洗浄する基板洗浄装置及び基板洗浄方法に関し、特にＣＭＰ等の研磨後の基板表面を洗浄する基板洗浄工程で使用される基板洗浄装置及び基板洗浄方法に関する。本発明の基板洗浄装置及び基板洗浄方法は、例えば、フラットパネル製造、ＣＭＯＳやＣＣＤなどのイメージセンサー製造及びＭＲＡＭの磁性膜製造などの洗浄工程にも適用される。

例えば、基板表面の絶縁膜内に形成した配線溝を金属で埋めて配線を形成するダマシン配線形成工程においては、ダマシン配線形成後に化学機械的研磨（ＣＭＰ）で基板表面の余分な金属を研磨除去するようにしており、ＣＭＰ後の基板表面には、ＣＭＰに使用されたスラリの残渣（スラリ残渣）や金属研磨屑などが存在する。このため、ＣＭＰ後の基板表面に残る残渣物（パーティクル）を洗浄除去したり、基板表面に形成される金属不純物を除去する必要がある。

ＣＭＰ後の基板表面を洗浄する基板洗浄方法として、純水にアンモニア水と過酸化水素水を混合して、アンモニア水と過酸化水素水を所定の濃度に純水で希釈した洗浄液（ＳＣ−１洗浄液）を基板表面に供給して洗浄する、主にパーティクルの除去を目的としたＳＣ−１洗浄（Standard Clean １）や、純水に塩酸と過酸化水素水を混合して、塩酸と過酸化水素水を所定の濃度に純水で希釈した洗浄液（ＳＣ−２洗浄液）を基板表面に供給して洗浄する、主に金属不純物除去を目的としたＳＣ−２洗浄（Standard Clean ２）が知られている。

例えば基板のＳＣ−１洗浄を行う場合、純水、アンモニア水及び過酸化水素水を所定の比率でタンク内に溜め、このタンク内に溜めた洗浄液を、純水、アンモニア水及び過酸化水素水が均一に混合するようにポンプや攪拌板で攪拌しながら、ポンプまたは圧送により基板に供給することが広く行われている。

しかし、このように、洗浄液を溜めるタンクを備える、いわゆるタンク式を採用すると、一般に容積が大きなタンクの設置スペースが必要となるばかりでなく、タンクと各種処理液供給源とを結ぶ配管や処理液を圧送するポンプ等が別途必要となって、装置の大型化・複雑化に繋がってしまう。

タンクを備えることなく、いわゆるインライン式を採用したものとして、基板に複数の処理液（ＮＨ_４ＯＨ，Ｈ_２Ｏ_２，純水）を混合した混合液（洗浄液）を供給して処理するに当たって、基板に与えるダメージの少ない、純水、Ｈ_２Ｏ_２，ＮＨ_４ＯＨの順に基板に処理液を供給するようにしたもの（特許文献１参照）や、アンモニア水または塩酸と過酸化水素水との混合液を純水で希釈しつつ、この純水で希釈した混合液（洗浄液）を基板に直接供給するようにしたもの（特許文献２参照）が提案されている。

特開２００１−３３８９０３号公報特開２００８−２７７５７６号公報

例えば、アンモニア水と過酸化水素水を純水で所定の濃度に希釈した洗浄液（ＳＣ−１洗浄液）を基板表面に供給して洗浄する場合、純水、アンモニア水及び過酸化水素水の比率が一定で、均一に混合した洗浄液を、洗浄を開始する時点から継続的に基板に供給することが、処理（洗浄）の均一化を図る上で好ましい。つまり、処理液中の、例えば過酸化水素水の濃度に濃度差があると、反応斑が生じてしまう。

しかし、アンモニア水と過酸化水素水を純水で所定の濃度に希釈したＳＣ−１洗浄液等の洗浄液を、タンク式を採用することなく、インライン式を採用して、純水、アンモニア水及び過酸化水素水の比率を一定にして均一に混合した状態で、洗浄を開始する時点から継続的に基板に供給することは一般に困難であった。このことは、特許文献１，２に記載の発明にあっても同様であると考えられる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、純水及び複数の薬液が一定の比率で均一に混ざった洗浄液を、インライン式を採用して、洗浄を開始する時点から継続的に基板に供給して基板を洗浄できるようにした基板洗浄装置及び基板洗浄方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の基板洗浄装置は、流量を制御する流量計と供給バルブを介装した純水供給ラインと、流量を制御する流量計と供給バルブを介装した第１薬液供給ラインと、流量を制御する流量計と供給バルブを介装した第２薬液供給ラインと、前記純水供給ラインを流れる純水と、前記第１薬液供給ラインを流れる第１薬液と、前記第２薬液供給ラインを流れる第２薬液とが合流する合流点を内部に有し、該合流点において純水、第１薬液、及び第２薬液を混ぜ合わせて洗浄液を生成する四方弁と、前記洗浄液を基板に供給する洗浄液供給ラインと、前記純水供給ラインに介装された流量計及び供給バルブ、前記第１薬液供給ラインに介装された流量計及び供給バルブ、及び前記第２薬液供給ラインに介装された流量計及び供給バルブを制御する制御部を備え、前記第１薬液供給ラインに介装された供給バルブと前記合流点との距離は、前記第２薬液供給ラインに介装された供給バルブと前記合流点との距離よりも長く、前記制御部は、前記純水供給ラインに介装された流量計を制御しながら、前記純水供給ラインに介装された供給バルブを開いて純水を前記四方弁に流入させ、前記純水供給ラインに介装された供給バルブを開いてから第１のオープンディレイタイム後に、前記第１薬液供給ラインに介装された流量計を制御しながら、前記第１薬液供給ラインに介装された供給バルブを開いて第１薬液を前記四方弁に流入させ、前記純水供給ラインに介装された供給バルブを開いてから第２のオープンディレイタイム後に、前記第２薬液供給ラインに介装された流量計を制御しながら、前記第２薬液供給ラインに介装された供給バルブを開いて第２薬液を前記四方弁に流入させ、前記第２薬液供給ラインに介装された供給バルブを開いた後に、前記純水供給ラインに介装された供給バルブ、前記第１薬液供給ラインに介装された供給バルブ、及び前記第２薬液供給ラインに介装された供給バルブを閉じるように構成され、前記第２のオープンディレイタイムは前記第１のオープンディレイタイムよりも長く、前記第１のオープンディレイタイム及び前記第２のオープンディレイタイムは、前記洗浄液での基板の洗浄を開始する時点から、前記純水、前記第１薬液、及び前記第２薬液の比率が一定となるように設定されている。

このように、純水供給ラインに介装した流量計及び供給バルブ、並びに複数の薬液供給ラインにそれぞれ介装した流量計及び供給バルブを、純水及び複数種の薬液が合流する合流点で、純水及び複数種の薬液の比率が所定の値となるように制御部でそれぞれ制御することで、純水及び複数種の薬液の比率を、洗浄液供給ラインに沿って洗浄液を流して洗浄を開始する時点から一定にすることができる。そして、合流した洗浄液に含まれる純水と複数の薬液は、洗浄液が洗浄液供給ラインに沿って流れる過程で均一に混合される。

本発明の好ましい一態様において、前記第１薬液はアンモニア水であり、前記第２薬液は過酸化水素水である。
これにより、アンモニア水と過酸化水素水を純水で所定の濃度に希釈したＳＣ−１洗浄液が生成される。

本発明の好ましい一態様において、前記四方弁は３つの流体流入口と１つの流体流出口を有し、前記純水供給ライン、前記第１薬液供給ライン及び前記第２薬液供給ラインは、前記四方弁の３つの流体流入口にそれぞれ接続され、前記洗浄液供給ラインは、前記四方弁の流体流出口に接続されている。
これにより、純水、アンモニア水及び過酸化水素水を四方弁の内部の合流点で合流させ、この合流後の洗浄液を洗浄液供給ラインにスムーズに導くことができる。

本発明の好ましい一態様において、前記洗浄液供給ラインには、該洗浄液供給ラインに沿って流れる洗浄液を混合するラインミキサが介装されている。
これにより、例えば、洗浄液供給ラインの長さが短い場合に、洗浄液供給ラインに沿って流れる洗浄液に含まれる純水と複数の薬液をラインミキサで強制的に混合することができる。

本発明の基板洗浄方法は、純水供給ラインに介装された供給バルブを開き、前記純水供給ラインに介装された流量計で純水の流量を制御しながら純水を四方弁に流入させ、前記純水供給ラインに介装された供給バルブを開いてから第１のオープンディレイタイム後に、第１薬液供給ラインに介装された供給バルブを開き、前記第１薬液供給ラインに介装された流量計で第１薬液の流量を制御しながら第１薬液を前記四方弁に流入させ、前記純水供給ラインに介装された供給バルブを開いてから第２のオープンディレイタイム後に、第２薬液供給ラインに介装された供給バルブを開き、前記第２薬液供給ラインに介装された流量計で第２薬液の流量を制御しながら第２薬液を前記四方弁に流入させ、前記四方弁内の合流点で、前記純水、前記第１薬液、及び前記第２薬液を混ぜ合わせて洗浄液を生成し、前記洗浄液を基板に供給して該基板を洗浄し、前記第２薬液供給ラインに介装された供給バルブを開いた後に、前記純水供給ラインに介装された供給バルブ、前記第１薬液供給ラインに介装された供給バルブ、及び前記第２薬液供給ラインに介装された供給バルブを閉じる工程を含み、前記第１薬液供給ラインに介装された供給バルブと前記合流点との距離は、前記第２薬液供給ラインに介装された供給バルブと前記合流点との距離よりも長く、前記第２のオープンディレイタイムは前記第１のオープンディレイタイムよりも長く、前記第１のオープンディレイタイム及び前記第２のオープンディレイタイムは、前記洗浄液での基板の洗浄を開始する時点から、前記純水、前記第１薬液、及び前記第２薬液の比率が一定となるように設定される。

本発明によれば、純水及び複数種の薬液の比率を、洗浄液供給ラインに沿って洗浄液を流して洗浄を開始する時点から一定となし、洗浄液に含まれる純水と複数の薬液を、洗浄液が純水供給ラインに沿って流れる過程で均一に混合して、基板に供給することができる。これによって、タンク式をインライン式に代えて、装置の小型化及び簡略化を図りながら、純水及び複数の薬液が一定の比率で均一に混ざった洗浄液を、洗浄を開始する時点から継続的に基板に供給して基板を洗浄することができる。

本発明の実施形態の基板洗浄装置を備えた研磨装置の全体構成を示す平面図である。図１に示す研磨装置に備えられている、本発明の実施形態の基板装置を構成する第１洗浄ユニットの概要を示す斜視図である。図２に示す第１洗浄ユニットに備えられている洗浄ノズルに供給される。研磨装置を自動運転する時の制御の一例を示すタイムチャートである。（ａ）は、アンモニア水供給ラインの供給バルブのオープンディレイタイムを０．３秒に、過酸化水素水供給ラインの供給バルブのオープンディレイタイムを０．６秒にそれぞれ設定した時の、図３に示す地点Ｐ１における、純水（ＤＩＷ）、アンモニア水（ＮＨ_４ＯＨ）及び過酸化水素水（Ｈ_２Ｏ_２）の流量と時間の関係を示すグラフで、（ｂ）は、同じく、アンモニア水及び過酸化水素水の流量と時間との関係、並びにアンモニア水及び過酸化水素水の濃度と時間との関係を示すグラフである。（ａ）は、アンモニア水供給ラインの供給バルブのオープンディレイタイムを０．３秒に、過酸化水素水供給ラインの供給バルブのオープンディレイタイムを０．６秒にそれぞれ設定した時の、図３に示す地点Ｐ２における、純水（ＤＩＷ）、アンモニア水（ＮＨ_４ＯＨ）及び過酸化水素水（Ｈ_２Ｏ_２）の流量と時間の関係を示すグラフで、（ｂ）は、同じく、アンモニア水及び過酸化水素水の流量と時間との関係、並びにアンモニア水及び過酸化水素水の濃度と時間との関係を示すグラフである。（ａ）は、アンモニア水供給ラインの供給バルブのオープンディレイタイムを１．２秒に、過酸化水素水供給ラインの供給バルブのオープンディレイタイムを１．２秒にそれぞれ設定した時の、図３に示す地点Ｐ１における、純水（ＤＩＷ）、アンモニア水（ＮＨ_４ＯＨ）及び過酸化水素水（Ｈ_２Ｏ_２）の流量と時間の関係を示すグラフで、（ｂ）は、同じく、アンモニア水及び過酸化水素水の流量と時間との関係、並びにアンモニア水及び過酸化水素水の濃度と時間との関係を示すグラフである。（ａ）は、アンモニア水供給ラインの供給バルブのオープンディレイタイムを１．２秒に、過酸化水素水供給ラインの供給バルブのオープンディレイタイムを１．２秒にそれぞれ設定した時の、図３に示す地点Ｐ２における、純水（ＤＩＷ）、アンモニア水（ＮＨ_４ＯＨ）及び過酸化水素水（Ｈ_２Ｏ_２）の流量と時間の関係を示すグラフで、（ｂ）は、同じく、アンモニア水及び過酸化水素水の流量と時間との関係、並びにアンモニア水及び過酸化水素水の濃度と時間との関係を示すグラフである。（ａ）は、アンモニア水供給ラインの供給バルブのオープンディレイタイムを３秒に、過酸化水素水供給ラインの供給バルブのオープンディレイタイムを３秒にそれぞれ設定した時の、図３に示す地点Ｐ１における、純水（ＤＩＷ）、アンモニア水（ＮＨ_４ＯＨ）及び過酸化水素水（Ｈ_２Ｏ_２）の流量と時間の関係を示すグラフで、（ｂ）は、同じく、アンモニア水及び過酸化水素水の流量と時間との関係、並びにアンモニア水及び過酸化水素水の濃度と時間との関係を示すグラフである。（ａ）は、アンモニア水供給ラインの供給バルブのオープンディレイタイムを３秒に、過酸化水素水供給ラインの供給バルブのオープンディレイタイムを３秒にそれぞれ設定した時の、図３に示す地点Ｐ２における、純水（ＤＩＷ）、アンモニア水（ＮＨ_４ＯＨ）及び過酸化水素水（Ｈ_２Ｏ_２）の流量と時間の関係を示すグラフで、（ｂ）は、同じく、アンモニア水及び過酸化水素水の流量と時間との関係、並びにアンモニア水及び過酸化水素水の濃度と時間との関係を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の基板洗浄装置が使用される研磨装置の全体構成を示す平面図である。図１に示すように、研磨装置は、略矩形状のハウジング１０と、多数の半導体ウエハ等の基板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１２を備えている。ロードポート１２は、ハウジング１０に隣接して配置されている。ロードポート１２には、オープンカセット、ＳＭＩＦ（Standard Manufacturing Interface）ポッド、またはＦＯＵＰ（Front Opening Unified Pod）を搭載することができる。ＳＭＩＦ、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。

ハウジング１０の内部には、複数（この例では４つ）の研磨ユニット１４ａ〜１４ｄと、研磨後の基板を洗浄する、本発明の実施形態の基板洗浄装置を構成する基板の一次洗浄（粗洗浄）を行う第１洗浄ユニット１６と、基板の二次洗浄（仕上げ洗浄）を行う第２洗浄ユニット１８と、洗浄後の基板を乾燥させる乾燥ユニット２０が収容されている。研磨ユニット１４ａ〜１４ｄは、研摩装置の長手方向に沿って配列され、洗浄ユニット１６，１８及び乾燥ユニット２０も研摩装置の長手方向に沿って配列されている。

ロートポート１２、該ロートポート１２側に位置する研磨ユニット１４ａ及び乾燥ユニット２０に囲まれた領域には、第１基板搬送ロボット２２が配置され、また研磨ユニット１４ａ〜１４ｄと平行に、基板搬送ユニット２４が配置されている。第１基板搬送ロボット２２は、研磨前の基板をロートポート１２から受け取って基板搬送ユニット２４に受け渡すとともに、乾燥後の基板を乾燥ユニット２０から受け取ってロートポート１２に戻す。基板搬送ユニット２４は、第１基板搬送ロボット２２から受け取った基板を搬送して、各研磨ユニット１４ａ〜１４ｄとの間で基板の受け渡しを行う。

第１洗浄ユニット１６と第２洗浄ユニット１８の間に位置して、これらの各洗浄ユニット１６，１８との間で基板の受け渡しを行う第２基板搬送ロボット２６が配置され、第２洗浄ユニット１８と乾燥ユニット２０との間に位置して、これらの各ユニット１８，２０との間で基板の受け渡しを行う第３基板搬送ロボット２８が配置されている。

更に、ハウジング１０の内部に位置して、研摩装置の各機器の動きを制御する制御部３０が配置されている。この制御部３０は、下記のように、流量計５６ａ〜５６ｃ及び供給バルブ５８ａ〜５８ｃを制御する制御部としての役割を果たす。

図２は、本発明の実施形態の基板洗浄装置を構成する第１洗浄ユニット１６を示す斜視図である。図２に示すように、第１洗浄ユニット（基板洗浄装置）１６は、表面を上向きにして基板Ｗを水平に保持して回転させる４つのローラ３２と、４つのローラ３２で保持されて回転している基板Ｗの表面（上面）に洗浄液及びリンス液を供給する上部洗浄液供給ノズル３４及び上部リンス液供給ノズル３６と、４つのローラ３２で保持されて回転している基板Ｗの裏面（下面）に洗浄液及びリンス液を供給する下部洗浄液供給ノズル３８及び下部リンス液供給ノズル４０とを備えている。ローラ３２は、図示しない駆動機構（例えば、エアシリンダ）によって、互いに近接および離間する方向に移動可能となっている。上部洗浄液供給ノズル３４は、上部洗浄液供給ライン４２に接続され、下部洗浄液供給ライン３８は、下部洗浄液供給ライン４４に接続されている。

各ローラ３２は、保持部３２ａと肩部（支持部）３２ｂの２段構成となっている。肩部３２ｂの直径は、保持部３２ａの直径よりも大きく、肩部３２ｂの上に保持部３２ａが形成されている。基板Ｗは、まず肩部３２ｂ上に水平に載置され、その後ローラ３２が基板Ｗに向かって移動することにより、保持部３２ａに保持される。４つのローラ３２のうちの少なくとも１つは、図示しない回転機構によって回転駆動されるように構成され、これにより、基板Ｗは、その外周部がローラ３２に保持された状態で回転する。肩部３２ｂは下方に傾斜したテーパ面となっており、保持部３２ａによって保持されている間、基板Ｗは、肩部３２ｂと非接触に保たれる。

第１洗浄ユニット１６による基板Ｗの表面及び裏面の洗浄は、次のように行なわれる。まず、表面を上向きにして基板Ｗをローラ３２で水平に保持して回転させる。次いで、洗浄液供給ノズル３４，３８から、基板Ｗの表面及び裏面に、この例ではアンモニア水と過酸化水素水を所定の濃度に純水で希釈した洗浄液（ＳＣ−１洗浄液）を供給し、これによって、基板Ｗの表面及び裏面を洗浄液（ＳＣ−１洗浄液）で洗浄する。洗浄後、リンス液供給ノズル３６，４０から基板Ｗの表面及び裏面にリンス液（純水）を供給してリンス洗浄し、これによって、基板Ｗの表面及び裏面に残る洗浄液（薬液）をリンス液で洗い流す。

この例では、第２洗浄ユニット１８として、基板表面に向けてＮ_２ガス等のキャリアガスと炭酸水の２流体を高速で噴出させて基板表面を洗浄する２流体ジェット洗浄で仕上げ洗浄する洗浄ユニットが使用されている。また、乾燥ユニット２０として、基板を水平に保持し、移動するノズルからＩＰＡ蒸気を噴出して基板を乾燥させ、更に高速で回転させ遠心力によって基板を乾燥させるスピン乾燥ユニットが使用されている。

図３は、複数種の薬液を純水で希釈した洗浄液を生成して洗浄液供給ノズル３４，３８に供給する洗浄液供給装置の概要図である。この例では、複数種の薬液として、アンモニア水（ＮＨ_４ＯＨ）と過酸化水素水（Ｈ_２Ｏ_２）を使用し、アンモニア水と過酸化水素水と純水（ＤＩＷ）で希釈したＳＣ−１洗浄液を生成して、洗浄液供給ノズル３４，３８に供給するようにしている。なお、複数種の薬液として、塩酸と過酸化水素水を使用し、塩酸と過酸化水素水と純水で希釈したＳＣ−２洗浄液を生成したり、任意の２種類以上の薬液を純水で希釈した任意の洗浄液を生成したりしてもよいことは勿論である。

図３に示すように、洗浄液供給装置は、純水を供給する純水供給ライン５０と、この例では２９％のアンモニア水（第１薬液）を供給するアンモニア水供給ライン５２と、この例では３０％の過酸化水素水（第２薬液）を供給する過酸化水素水供給ライン５４とを有している。

純水供給ライン５０には、内部を流れる純水の流量を、例えば４００〜２０００ｍｌ／ｍｉｎの範囲で閉ループ制御する、例えばマスフローコントローラからなる流量計５６ａが介装され、この流量計５６ａの下流側に供給バルブ５８ａが設置されている。アンモニア水供給ライン５２には、内部を流れるアンモニア水の流量を、例えば２０〜１００ｍｌ／ｍｉｎの範囲で閉ループ制御する、例えばマスフローコントローラからなる流量計５６ｂが介装され、この流量計５６ｂの上流側に元バルブ６０ａが、下流側に供給バルブ５８ｂがそれぞれ設置されている。過酸化水素水供給ライン５４には、内部を流れる過酸化水素水の流量を、例えば２０〜１００ｍｌ／ｍｉｎの範囲で閉ループ制御する、例えばマスフローコントローラからなる流量計５６ｃが介装され、この流量計５６ｃの上流側に元バルブ６０ｂが、下流側に供給バルブ５８ｃがそれぞれ設置されている。

この例では、３つの流体流入口６２ａ，６２ｂ，６２ｃと１つの流体流出口６４を有する四方弁６６が備えられ、純水供給ライン５０は流体流入口６２ａに、アンモニア水供給ライン５２は流体流入口６２ｂに、過酸化水素水供給ライン５４は流体流入口６２ｃにそれぞれ接続されている。四方弁６６の流体流出口６４には、洗浄液供給ライン６８が接続されている。

これにより、純水供給ライン５０の供給バルブ５８ａを開くと、流量計５６ａで流量を制御された純水が四方弁６６の内部に流入し、元バルブ６０ａを予め開いたアンモニア水供給ライン５２の供給バルブ５８ｂを開くと、流量計５６ｂで流量を制御されたアンモニア水が四方弁６６の内部に流入する。更に、元バルブ６０ｂを予め開いた過酸化水素水供給ライン５４の供給バルブ５８ｃを開くと、流量計５６ｃで流量を制御された過酸化水素水が四方弁６６の内部に流入する。そして、四方弁６６の内部に流入した純水、アンモニア水及び過酸化水素水は、四方弁６６の内部の合流点Ｍで合流して混じり合い、この純水、アンモニア水及び過酸化水素水が混じり合った洗浄液が洗浄液供給ライン６８に沿って流れる。洗浄液に含まれる純水、アンモニア水及び過酸化水素水は、洗浄液が洗浄液供給ライン６８に沿って流れる過程で均一に混合される。

洗浄液供給ライン６８は、上部洗浄液供給ライン４２と下部洗浄液供給ライン４４に分岐し、この上部洗浄液供給ライン４２と下部洗浄液供給ライン４４に開閉バルブ７０ａ，７０ｂがそれぞれ設置されている。上部洗浄液供給ノズル３４は、洗浄液供給ライン６８から分岐した上部洗浄液供給ライン４２に接続され、下部洗浄液供給ノズル３８は、洗浄液供給ライン６８から分岐した下部洗浄液供給ライン４４に接続されている。

この例において、洗浄液供給ライン６８と上部洗浄液供給ライン４２または下部洗浄液供給ライン４４の合計の長さＬは、３７００ｍｍである。

洗浄液供給ライン６８には、該洗浄液供給ライン６８に沿って流れる洗浄液を混合するラインミキサ７２が介装されている。これにより、例えば、洗浄液供給ライン６８の長さが短く、洗浄液供給ライン６８に沿って流れる洗浄液に含まれる、純水、アンモニア水及び過酸化水素水が均一に混合するのに十分な長さを有していない場合であっても、洗浄液供給ライン６８に沿って流れる洗浄液に含まれる、純水、アンモニア水及び過酸化水素水を、ラインミキサ７２を介して、均一に混合することができる。

純水供給ライン５０の流量計５６ａと供給バルブ５８ａ、アンモニア水供給ライン５２の流量計５６ｂと供給バルブ５８ｂ、並びに過酸化水素水供給ライン５４の流量計５６ｃと供給バルブ５８ｃは、純水、アンモニア水及び過酸化水素水が合流する四方弁６６の内部の合流点Ｍで、純水、アンモニア水及び過酸化水素水の比率が所定の値、この例では、純水：アンモニア水：過酸化水素水が、容積比で１９６０：２０：２０となるように制御部３０からの信号で制御される。この場合、アンモニア水の目標濃度は、０．２９vol％で、過酸化水素水の目標濃度は、０．３vol％である。なお、元バルブ６０ａ，６０ｂや開閉バルブ７０ａ，７０ｂも制御部３０からの信号で制御される。

図４は、研磨装置を自動運転する時の制御の一例を示すタイムチャートである。図４において、純水をＤＩＷで、アンモニア水をＮＨ_４ＯＨで、過酸化水素水をＨ_２Ｏ_２でそれぞれ現している。このことは、以下の図５乃至図１０にあっても同様である。

図４に示すように、自動運転を開始する前から、供給バルブ５８ａ，５８ｂ，５８ｃは、スタンバイＯＮの状態にある。そして、自動運転が開始されると、流量計５６ａにより、純水供給ライン５０に沿って流れる純水の流量が、例えば１９６０ｍｌ／ｓｅｃに、流量計５６ｂにより、アンモニア水供給ライン５２に沿って流れるアンモニア水の流量が、例えば２０ｍｌ／ｓｅｃに、流量計５６ｃにより、過酸化水素水供給ライン５４に沿って流れる過酸化水素水の流量が、例えば２０ｍｌ／ｓｅｃに設定される。また、自動運転が開始されると元バルブ６０ａ，６０ｂが開かれる。

そして、純水供給ライン５０にあっては、希釈混合動作開始と同時に、供給バルブ５８ａが開かれ、これによって、純水供給ライン５０に沿って流れる純水が四方弁６６の内部に流入する。供給バルブ５８ａは、所定のスタンバイディレイタイムＡ１、例えば０．５秒（Ａ１＝０．５秒）後、スタンバイＯＦＦとなる。

アンモニア水供給ライン５２にあっては、希釈混合動作開始から所定のオープンディレイタイムＴ１、この例では０．２秒（Ｔ１＝０．２秒）後に供給バルブ５８ｂが開かれ、これによって、アンモニア水供給ライン５２に沿って流れるアンモニア水が四方弁６６の内部に流入する。供給バルブ５８ｂは、所定のスタンバイディレイタイムＡ２、例えば０．５秒（Ａ２＝０．５秒）後、スタンバイＯＦＦとなる。

過酸化水素水供給ライン５４にあっては、希釈混合動作開始から所定のオープンディレイタイムＴ２、この例では０．６秒（Ｔ２＝０．６秒）後に供給バルブ５８ｃが開かれ、これによって、過酸化水素水供給ライン５４に沿って流れる過酸化水素水が四方弁６６の内部に流入する。供給バルブ５８ｃは、所定のスタンバイディレイタイムＡ３、例えば０．５秒（Ａ２＝０．５秒）後、スタンバイＯＦＦとなる。

そして、希釈混合動作終了時に、全ての供給バルブ５８ａ〜５８ｃは閉じられて、スタンバイＯＮの状態となる。

この例では、前述のように、希釈混合動作開始と同時に純水供給ライン５０の供給バルブ５８ａを開き、希釈混合動作開始から０．２秒のオープンディレイタイム後にアンモニア水供給ライン５２の供給バルブ５８ｂを開き、希釈混合動作開始から０．６秒のオープンディレイタイム後に過酸化水素水供給ライン５４の供給バルブ５８ｃを開くことで、純水、アンモニア水及び過酸化水素水が合流する四方弁６６の内部の合流点Ｍで、純水、アンモニア水及び過酸化水素水の比率が所定の値、つまり、純水：アンモニア水：過酸化水素水が、容積比で１９６０：２０：２０となるようすることができる。これを、図５乃至図１０を参照して説明する。

図５（ａ）は、前述のように、アンモニア水供給ライン５２の供給バルブ５８ｂのオープンディレイタイムＴ１を０．２秒（Ｔ１＝０．２秒）に、過酸化水素水供給ライン５４の供給バルブ５８ｃのオープンディレイタイムＴ２を０．６秒（Ｔ２＝０．６秒）にそれぞれ設定した時の、図３に示す四方弁６６の出口付近の地点Ｐ１における、純水、アンモニア水及び過酸化水素水の流量と時間の関係を示し、図５（ｂ）は、同じく、アンモニア水及び過酸化水素水の流量と時間との関係、並びにアンモニア水及び過酸化水素水の濃度と時間との関係を示す。

図６（ａ）は、アンモニア水供給ライン５２の供給バルブ５８ｂのオープンディレイタイムＴ１を０．２秒（Ｔ１＝０．２秒）に、過酸化水素水供給ライン５４の供給バルブ５８ｃのオープンディレイタイムＴ２を０．６秒（Ｔ２＝０．６秒）にそれぞれ設定した時の、図３に示す上部洗浄液供給ノズル３４の入口付近の地点Ｐ２における、純水、アンモニア水及び過酸化水素水の流量と時間の関係を示し、図５（ｂ）は、同じく、アンモニア水及び過酸化水素水の流量と時間との関係、並びにアンモニア水及び過酸化水素水の濃度と時間との関係を示す。

この図５及び図６から、純水、アンモニア水及び過酸化水素水の比率が、希釈混合動作開始からほぼ一定となり、しかもアンモニア水及び過酸化水素水の濃度は、地点Ｐ１で一時的に上昇するものの、次第に安定することが判る。

図７（ａ）は、アンモニア水供給ライン５２の供給バルブ５８ｂのオープンディレイタイムＴ１を１．２秒（Ｔ１＝１．２秒）に、過酸化水素水供給ライン５４の供給バルブ５８ｃのオープンディレイタイムＴ２を１．２秒（Ｔ２＝１．２秒）にそれぞれ設定した時の、図３に示す四方弁６６の出口付近の地点Ｐ１における、純水、アンモニア水及び過酸化水素水の流量と時間の関係を示し、図７（ｂ）は、同じく、アンモニア水及び過酸化水素水の流量と時間との関係、並びにアンモニア水及び過酸化水素水の濃度と時間との関係を示す。

図８（ａ）は、アンモニア水供給ライン５２の供給バルブ５８ｂのオープンディレイタイムＴ１を１．２秒（Ｔ１＝１．２秒）に、過酸化水素水供給ライン５４の供給バルブ５８ｃのオープンディレイタイムＴ２を１．２秒（Ｔ２＝１．２秒）にそれぞれ設定した時の、図３に示す上部洗浄液供給ノズル３４の入口付近の地点Ｐ２における、純水、アンモニア水及び過酸化水素水の流量と時間の関係を示し、図８（ｂ）は、同じく、アンモニア水及び過酸化水素水の流量と時間との関係、並びにアンモニア水及び過酸化水素水の濃度と時間との関係を示す。

この図７及び図８から、純水、アンモニア水及び過酸化水素水の比率が、希釈混合動作開始直後にかなり変動し、しかもアンモニア水及び過酸化水素水の濃度が時間の経過と共に上昇することが判る。

図９（ａ）は、アンモニア水供給ライン５２の供給バルブ５８ｂのオープンディレイタイムＴ１を３秒（Ｔ１＝３秒）に、過酸化水素水供給ライン５４の供給バルブ５８ｃのオープンディレイタイムＴ２を３秒（Ｔ２＝３秒）にそれぞれ設定した時の、図３に示す四方弁６６の出口付近の地点Ｐ１における、純水、アンモニア水及び過酸化水素水の流量と時間の関係を示し、図９（ｂ）は、同じく、アンモニア水及び過酸化水素水の流量と時間との関係、並びにアンモニア水及び過酸化水素水の濃度と時間との関係を示す。

図１０（ａ）は、アンモニア水供給ライン５２の供給バルブ５８ｂのオープンディレイタイムＴ１を３秒（Ｔ１＝３秒）に、過酸化水素水供給ライン５４の供給バルブ５８ｃのオープンディレイタイムＴ２を３秒（Ｔ２＝３秒）にそれぞれ設定した時の、図３に示す上部洗浄液供給ノズル３４の入口付近の地点Ｐ２における、純水、アンモニア水及び過酸化水素水の流量と時間の関係を示し、図１０（ｂ）は、同じく、アンモニア水及び過酸化水素水の流量と時間との関係、並びにアンモニア水及び過酸化水素水の濃度と時間との関係を示す。

この図９及び図１０から、純水、アンモニア水及び過酸化水素水の比率が、希釈混合動作開始直後にかなり変動し、しかもアンモニア水及び過酸化水素水の濃度が時間の経過と共にかなり変動することが判る。

図１に示す研磨装置にあっては、まず、ロードポート１２内の基板カセットから取り出した基板の表面を、研磨ユニット１４ａ〜１４ｄのいずれかに搬送して研磨する。そして、研磨後の基板を第１洗浄ユニット１６に搬送する。

第１洗浄ユニット１６では、前述のように、表面を上向きにして基板Ｗを水平回転させながら、基板Ｗの表面及び裏面に洗浄液（ＳＣ−１洗浄液）を供給して、基板Ｗの表面及び裏面の一次洗浄（粗洗浄）を行う。そして、基板Ｗの表面及び裏面にリンス液（純水）を供給してリンス洗浄して、基板Ｗの表面及び裏面に残る洗浄液（薬液）をリンス液で洗い流す。

そして、一次洗浄後の基板Ｗを第１洗浄ユニット１６から第２洗浄ユニット１８に搬送する。第２洗浄ユニット１８では、例えば表面を上向きにして水平回転している基板の表面に向けて、Ｎ_２ガス等のキャリアガスと炭酸水を２流体ノズルから高速で噴出させ、これによって、基板の表面の２流体ジェット洗浄による二次洗浄（仕上げ洗浄）を行う。そして、基板Ｗの表面にリンス液を供給して、基板Ｗの表面に残る炭酸水をリンス液で洗い流す。

そして、最終洗浄後の基板を第２洗浄ユニット１８から乾燥ユニット２０に搬送し、乾燥ユニット２０でスピン乾燥させた後、乾燥後の基板をロードポート１２の基板カセット内に戻す。

これまで本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。

１４ａ〜１４ｄ研磨ユニット
１６第１洗浄ユニット（基板洗浄装置）
１８第２洗浄ユニット
２０乾燥ユニット
３０制御部
３２ローラ
３４，３８洗浄液供給ノズル
３６，４０リンス液供給ノズル
４２，４４，６８洗浄液供給ライン
４４下部洗浄液供給ライン
５０純水供給ライン
５２アンモニア水供給ライン
５４過酸化水素水供給ライン
５６ａ，５６ｂ，５６ｃ流量計
５８ａ，５８ｂ，５８ｃ供給バルブ
６６四方弁
７２ラインミキサ

Claims

複数種の薬液を純水で希釈した洗浄液を基板に供給して基板を洗浄する基板洗浄装置において、
流量を制御する流量計と供給バルブを介装した純水供給ラインと、
流量を制御する流量計と供給バルブを介装した第１薬液供給ラインと、
流量を制御する流量計と供給バルブを介装した第２薬液供給ラインと、
前記純水供給ラインを流れる純水と、前記第１薬液供給ラインを流れる第１薬液と、前記第２薬液供給ラインを流れる第２薬液とが合流する合流点を内部に有し、該合流点において純水、第１薬液、及び第２薬液を混ぜ合わせて洗浄液を生成する四方弁と、
前記洗浄液を基板に供給する洗浄液供給ラインと、
前記純水供給ラインに介装された流量計及び供給バルブ、前記第１薬液供給ラインに介装された流量計及び供給バルブ、及び前記第２薬液供給ラインに介装された流量計及び供給バルブを制御する制御部を備え、
前記第１薬液供給ラインに介装された供給バルブと前記合流点との距離は、前記第２薬液供給ラインに介装された供給バルブと前記合流点との距離よりも長く、
前記制御部は、
前記純水供給ラインに介装された流量計を制御しながら、前記純水供給ラインに介装された供給バルブを開いて純水を前記四方弁に流入させ、
前記純水供給ラインに介装された供給バルブを開いてから第１のオープンディレイタイム後に、前記第１薬液供給ラインに介装された流量計を制御しながら、前記第１薬液供給ラインに介装された供給バルブを開いて第１薬液を前記四方弁に流入させ、
前記純水供給ラインに介装された供給バルブを開いてから第２のオープンディレイタイム後に、前記第２薬液供給ラインに介装された流量計を制御しながら、前記第２薬液供給ラインに介装された供給バルブを開いて第２薬液を前記四方弁に流入させ、
前記第２薬液供給ラインに介装された供給バルブを開いた後に、前記純水供給ラインに介装された供給バルブ、前記第１薬液供給ラインに介装された供給バルブ、及び前記第２薬液供給ラインに介装された供給バルブを閉じるように構成され、
前記第２のオープンディレイタイムは前記第１のオープンディレイタイムよりも長く、前記第１のオープンディレイタイム及び前記第２のオープンディレイタイムは、前記洗浄液での基板の洗浄を開始する時点から、前記純水、前記第１薬液、及び前記第２薬液の比率が一定となるように設定されていることを特徴とする基板洗浄装置。
前記第１薬液はアンモニア水であり、前記第２薬液は過酸化水素水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。
前記四方弁は３つの流体流入口と１つの流体流出口を有し、前記純水供給ライン、前記第１薬液供給ライン及び前記第２薬液供給ラインは、前記四方弁の３つの流体流入口にそれぞれ接続され、前記洗浄液供給ラインは、前記四方弁の流体流出口に接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載の基板洗浄装置。
前記洗浄液供給ラインには、該洗浄液供給ラインに沿って流れる洗浄液を混合するラインミキサが介装されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の基板洗浄装置。
複数種の薬液を純水で希釈した洗浄液を基板に供給して基板を洗浄する基板洗浄方法において、
純水供給ラインに介装された供給バルブを開き、前記純水供給ラインに介装された流量計で純水の流量を制御しながら純水を四方弁に流入させ、
前記純水供給ラインに介装された供給バルブを開いてから第１のオープンディレイタイム後に、第１薬液供給ラインに介装された供給バルブを開き、前記第１薬液供給ラインに介装された流量計で第１薬液の流量を制御しながら第１薬液を前記四方弁に流入させ、
前記純水供給ラインに介装された供給バルブを開いてから第２のオープンディレイタイム後に、第２薬液供給ラインに介装された供給バルブを開き、前記第２薬液供給ラインに介装された流量計で第２薬液の流量を制御しながら第２薬液を前記四方弁に流入させ、
前記四方弁内の合流点で、前記純水、前記第１薬液、及び前記第２薬液を混ぜ合わせて洗浄液を生成し、
前記洗浄液を基板に供給して該基板を洗浄し、
前記第２薬液供給ラインに介装された供給バルブを開いた後に、前記純水供給ラインに介装された供給バルブ、前記第１薬液供給ラインに介装された供給バルブ、及び前記第２薬液供給ラインに介装された供給バルブを閉じる工程を含み、
前記第１薬液供給ラインに介装された供給バルブと前記合流点との距離は、前記第２薬液供給ラインに介装された供給バルブと前記合流点との距離よりも長く、
前記第２のオープンディレイタイムは前記第１のオープンディレイタイムよりも長く、前記第１のオープンディレイタイム及び前記第２のオープンディレイタイムは、前記洗浄液での基板の洗浄を開始する時点から、前記純水、前記第１薬液、及び前記第２薬液の比率が一定となるように設定されることを特徴とする基板洗浄方法。
前記第１薬液はアンモニア水であり、前記第２薬液は過酸化水素水であることを特徴とする請求項５に記載の基板洗浄方法。
前記四方弁は３つの流体流入口と１つの流体流出口を有し、前記純水、前記第１薬液及び前記第２薬液を、前記３つの流体流入口から前記四方弁の内部に流入させて合流させ、この合流後の洗浄液を前記四方弁の前記流体流出口から流出させることを特徴とする請求項６に記載の基板洗浄方法。
前記合流後の洗浄液を搬送する過程でラインミキサで混合することを特徴とする請求項５乃至７のいずれか一項に記載の基板洗浄方法。