(57)【要約】  【課題】基板に設けられた金属層の溶出を検出又は溶出による形状変化を予測するための技術を提供する。  【解決手段】基板洗浄装置は、金属層３３０を有する基板Ｗを保持する保持部６０と、前記保持部６０を回転させる回転部３０と、前記基板Ｗに洗浄液を供給する供給部９０と、液体内の前記金属層３３０の表面電位を測定する電位測定部２００と、を有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属層を有する基板を保持する保持部と、
前記保持部を回転させる回転部と、
前記基板に洗浄液を供給する供給部と、
液体内の前記金属層の表面電位を測定する電位測定部と、
を備えたことを特徴とする基板洗浄装置。
【請求項２】
前記電位測定部は、前記基板の面内方向に沿って移動可能な移動測定部を有することを特徴とする請求項１に記載の基板洗浄装置。
【請求項３】
前記電位測定部は、前記保持部とともに回転する移動測定部を有することを特徴とする請求項２に記載の基板洗浄装置。
【請求項４】
前記移動測定部を支持する支持部と、
前記支持部を前記保持部に固定する固定部と、
をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載の基板洗浄装置。
【請求項５】
複数の保持部が設けられ、
前記固定部は、２つの保持部に固定される固定部材と、前記固定部材から前記基板の法線方向に沿って延在する固定延在部と、を有し、
前記支持部は、前記固定延在部の間で延在する支持延在部を有することを特徴とする請求項４に記載の基板洗浄装置。
【請求項６】
前記移動測定部を前記基板の面内方向に沿って移動させる面内方向移動部と、
前記移動測定部を前記基板の法線方向に沿って移動させる法線方向移動部と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項２乃至５のいずれか１項に記載の基板洗浄装置。
【請求項７】
前記移動測定部は、前記保持部とともに回転しないことを特徴とする請求項２に記載の基板洗浄装置。
【請求項８】
前記電位測定部は、振動可能な探針電極を有するカンチレバーと、前記カンチレバーの変位を光を用いて検出する光検出部と、前記基板と前記探針電極の間に電圧を印加する交流電源と、を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の基板洗浄装置。
【請求項９】
前記電位測定部で測定される前記表面電位から前記金属層で局所的な溶出が生じているかを判断する制御部をさらに備えたことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の基板洗浄装置。
【請求項１０】
前記洗浄液は前記金属層の溶出を促進する促進剤を含有し、
前記電位測定部で測定される前記表面電位から前記促進剤による前記金属層の溶出が適切に行われているかを判断する制御部をさらに備えた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。
【請求項１１】
前記洗浄液は前記金属層の溶出を抑制する保護剤を含有し、
前記電位測定部で測定される前記表面電位から前記保護剤による前記金属層の溶出抑制が適切に行われているかを判断する制御部をさらに備えたことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の基板洗浄装置。
【請求項１２】
前記電位測定部による測定結果に応じて、当該基板に対する洗浄制御を行う制御部をさらに備えた特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の基板洗浄装置。
【請求項１３】
前記電位測定部による測定結果に応じて、次回以降に洗浄する基板に対する洗浄制御を行う制御部をさらに備えたことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の基板洗浄装置。
【請求項１４】
前記洗浄制御は、前記洗浄液の成分、前記洗浄液を供給する時間、前記洗浄液の供給量及び前記基板に供給される熱のいずれか１つ以上を調整することを特徴とする請求項１２又は１３のいずれかに記載の基板洗浄装置。
【請求項１５】
金属層を有する基板を保持する保持部と、前記保持部を回転させる回転部と、前記基板に洗浄液を供給する供給部と、を有する基板洗浄装置を用いた基板洗浄方法であって、
電位測定部によって液体内の前記金属層の表面電位を測定する工程を備えたことを特徴とする基板洗浄方法。
【請求項１６】
前記電位測定部で測定される前記表面電位から前記金属層で局所的な溶出が生じているかを判断する工程をさらに備えたことを特徴とする請求項１５に記載の基板洗浄方法。
【請求項１７】
前記洗浄液は前記金属層の溶出を促進する促進剤を含有し、
前記電位測定部で測定される前記表面電位から前記促進剤による前記金属層の溶出が適切に行われているかを判断する工程をさらに備えたことを特徴とする請求項１５又は１６のいずれかに記載の基板洗浄方法。
【請求項１８】
前記洗浄液は前記金属層の溶出を抑制する保護剤を含有し、
前記電位測定部で測定される前記表面電位から前記保護剤による前記金属層の溶出抑制が適切に行われているかを判断する工程をさらに備えたことを特徴とする請求項１５乃至１７のいずれか１項に記載の基板洗浄方法。
【請求項１９】
前記電位測定部による測定結果に応じて、当該基板に対する洗浄制御を行う特徴とする請求項１５乃至１８のいずれか１項に記載の基板洗浄方法。
【請求項２０】
前記電位測定部による測定結果に応じて、次回以降に洗浄する基板に対する洗浄制御を行うことを特徴とする請求項１５乃至１９のいずれか１項に記載の基板洗浄方法。
【請求項２１】
前記洗浄制御は、前記洗浄液の成分、前記洗浄液を供給する時間、前記洗浄液の供給量及び前記基板に供給される熱のいずれか１つ以上を調整することを特徴とする請求項１９又は２０のいずれかに記載の基板洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェハ等の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。
【背景技術】
【０００２】
近年の半導体装置は、高性能化および小型化のために集積度が高くなってきており、配線サイズはナノメートルサイズに達するまで微細化されている。この配線パターンを形成するために、予め、アルミナやシリカ等の微粒子を含むスラリーを用いて半導体ウェハの表面を研磨するＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）工程がある。
【０００３】
このＣＭＰ工程の後、使用されたスラリーや、研磨により発生したウェハからの研磨カス等の不純物がウェハ上に残留する。これらの不純物がウェハ上に残留したままでは、配線間の短絡等の不良を引き起こし製造歩留り低下の原因となるため、不純物を除去する必要がある。配線の微細化に伴って、除去されるべき不純物のサイズもより小さくなる。これらの不純物を洗い流すために、種々の洗浄液が用いられている。
【０００４】
一方で、不純物を除去できたとしても、洗浄液によって、平坦化されたウェハ表面に露出された銅等の金属配線が溶出により局所的に形状変化する腐食は避けなければならない。すなわち、洗浄液には、洗浄性能のみならず、配線に対する防食性能も要求される。
【０００５】
このような課題を解決するために、金属層に用いられる金属又はその酸化物に由来する金属イオンを洗浄液に供給することが提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１７−１７０９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
金属層の溶出や局所的な溶出である腐食に対処するために様々な技術が提案されているが、金属層の溶出を検出又は予測するための技術としては十分なものが提案されていない。本発明は、このような点を鑑みてなされたものであり、基板に設けられた金属層の溶出を検出又は予測するための技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による基板洗浄装置は、
金属層を有する基板を保持する保持部と、
前記保持部を回転させる回転部と、
前記基板に洗浄液を供給する供給部と、
液体内の前記金属層の表面電位を測定する電位測定部と、
を備えたことを特徴とする基板洗浄装置。
【０００９】
本発明による基板洗浄装置において、
前記電位測定部は、前記基板の面内方向に沿って移動可能な移動測定部を有してもよい。
【００１０】
本発明による基板洗浄装置において、
前記電位測定部は、前記保持部とともに回転する移動測定部を有してもよい。
【００１１】
本発明による基板洗浄装置は、
前記移動測定部を支持する支持部と、
前記支持部を前記保持部に固定する固定部と、
をさらに備えてもよい。
【００１２】
本発明による基板洗浄装置において、
複数の保持部が設けられ、
前記固定部は、２つの保持部に固定される固定部材と、前記固定部材から前記基板の法線方向に沿って延在する固定延在部と、を有し、
前記支持部は、前記固定延在部の間で延在する支持延在部を有してもよい。
【００１３】
本発明による基板洗浄装置は、
前記移動測定部を前記基板の面内方向に沿って移動させる面内方向移動部と、
前記移動測定部を前記基板の法線方向に沿って移動させる法線方向移動部と、
をさらに備えてもよい。
【００１４】
本発明による基板洗浄装置において、
前記移動測定部は、前記保持部とともに回転しなくてもよい。
【００１５】
本発明による基板洗浄装置において、
前記電位測定部は、振動可能な探針電極を有するカンチレバーと、前記カンチレバーの変位を光を用いて検出する光検出部と、前記基板と前記探針電極の間に電圧を印加する交流電源と、を有してもよい。
【００１６】
本発明による基板洗浄装置は、
前記電位測定部で測定される前記表面電位から前記金属層で局所的な溶出が生じているかを判断する制御部をさらに備えてもよい。
【００１７】
本発明による基板洗浄装置において、
前記洗浄液は前記金属層の溶出を促進する促進剤を含有し、
基板洗浄装置は、前記電位測定部で測定される前記表面電位から前記促進剤による前記金属層の溶出が適切に行われているかを判断する制御部をさらに備えてもよい。
【００１８】
本発明による基板洗浄装置において、
前記洗浄液は前記金属層の溶出を抑制する保護剤を含有し、
基板洗浄装置は、前記電位測定部で測定される前記表面電位から前記保護剤による前記金属層の溶出抑制が適切に行われているかを判断する制御部をさらに備えてもよい。
【００１９】
本発明による基板洗浄装置は、
前記電位測定部による測定結果に応じて、当該基板に対する洗浄制御を行う制御部をさらに備えてもよい。
【００２０】
本発明による基板洗浄装置は、
前記電位測定部による測定結果に応じて、次回以降に洗浄する基板に対する洗浄制御を行う制御部をさらに備えてもよい。
【００２１】
本発明による基板洗浄装置において、
前記洗浄制御は、前記洗浄液の成分、前記洗浄液を供給する時間、前記洗浄液の供給量及び前記基板に供給される熱のいずれか１つ以上を調整してもよい。
【００２２】
本発明による基板洗浄方法は、
金属層を有する基板を保持する保持部と、前記保持部を回転させる回転部と、前記基板に洗浄液を供給する供給部と、を有する基板洗浄装置を用いた基板洗浄方法であって、
電位測定部によって液体内の前記金属層の表面電位を測定する工程を備えてもよい。
【００２３】
本発明による基板洗浄方法は、
前記電位測定部で測定される前記表面電位から前記金属層で局所的な溶出が生じているかを判断する工程をさらに備えてもよい。
【００２４】
本発明による基板洗浄方法において、
前記洗浄液は前記金属層の溶出を促進する促進剤を含有し、
基板洗浄方法は、前記電位測定部で測定される前記表面電位から前記促進剤による前記金属層の溶出が適切に行われているかを判断する工程をさらに備えてもよい。
【００２５】
本発明による基板洗浄方法において、
前記洗浄液は前記金属層の溶出を抑制する保護剤を含有し、
基板洗浄方法は、前記電位測定部で測定される前記表面電位から前記保護剤による前記金属層の溶出抑制が適切に行われているかを判断する工程をさらに備えてもよい。
【００２６】
本発明による基板洗浄方法において、
前記電位測定部による測定結果に応じて、当該基板に対する洗浄制御を行ってもよい。
【００２７】
本発明による基板洗浄方法において、
前記電位測定部による測定結果に応じて、次回以降に洗浄する基板に対する洗浄制御を行ってもよい。
【００２８】
本発明による基板洗浄方法において、
前記洗浄制御は、前記洗浄液の成分、前記洗浄液を供給する時間、前記洗浄液の供給量及び前記基板に供給される熱のいずれか１つ以上を調整してもよい。
【本発明の効果】
【００２９】
本発明の一態様のように表面電位を用いて基板の金属層の溶出を検出する態様を採用することで、サブナノレベルの溶出がナノレベルの領域で発生するのを検出することができる。このため、金属層の溶出による局所的な形状変化を検出又は予測することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態で用いられう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】図２は、本発明の第１の実施の形態で用いられうる基板洗浄装置の側方断面図である。
【図３】図３は、本発明の第１の実施の形態で用いられうる電位測定部の構成を示した図である。
【図４】図４は、本発明の第１の実施の形態で用いられうる基板洗浄装置で洗浄された基板の様子を説明するための縦断面図である。
【図５】図５は、本発明の第２の実施の形態で用いられうる電位測定部の構成を示した側方断面図である。
【図６】図６は、本発明の第３の実施の形態で用いられうる電位測定部の構成を示した側方断面図である。
【図７】図７は、本発明の第４の実施の形態で用いられう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８】図８は、本発明の第５の実施の形態で用いられうる電位測定部の構成を示した側方断面図である。
【図９】図９は、本発明の第６の実施の形態で用いられうる基板洗浄装置の側方断面図である。
【図１０】図１０は、本発明の第６の実施の形態で用いられうる電位測定部の構成を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
第１の実施の形態
《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第１の実施の形態について、図面を参照して説明する。本実施の形態において、「基板のおもて面側」は図２の上方側を意味し、「基板の裏面側」は図２の下方側を意味し、基板の法線方向を「第一方向」と呼び、基板の面内方向を「面内方向」と呼ぶ。なお、「基板のおもて面側」を「一方側」とも呼び、「基板の裏面側」を「他方側」とも呼ぶ。また、本実施の形態において「又は」は「及び」の意味も含んでいる。つまり、本実施の形態において「Ａ又はＢ」とは、Ａ、Ｂ、並びに、Ａ及びＢの両方のいずれかを意味している。
【００３２】
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（図２参照）としては、例えば半導体ウェハ等を挙げることができる。
【００３３】
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ＣＣ
Ｄ（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。
【００３４】
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と並んで、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から乾燥後の基板Ｗを受け取ったりする。
【００３５】
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し、遠隔地から遠隔操作できるようになってもよい。また、制御部５０は複数の装置から構成されてもよく、制御部５０が複数の装置から構成される場合には、制御部５０を構成する装置は異なる部屋又は異なる場所に設置されてもよく、制御部５０の一部と制御部５０の残部が遠隔地に配置されてもよい。また、本実施の形態の洗浄部は、後述する、ロール洗浄部材、ペンシル洗浄部材１１及び流体ジェット洗浄部材１２を有している。
【００３６】
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（ひょうめん）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１１（図２参照）の下端接触面を接触させ、ペンシル洗浄部材１１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。基板Ｗの表面には基板Ｗの「おもて面」と「裏面」の両方が含まれている。
【００３７】
なお、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。本発明の態様は、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、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。
【００３８】
なお、二流体ジェットでは、Ｎ2ガス等のキャリアガスを供給するキャリアガス供給ラインと、純水又は超純水にＣＯ2ガスを溶解させた炭酸水を供給する炭酸水供給ラインが設けられ、二流体ノズルの内部に供給されたＮ2ガス等のキャリアガスと炭酸水を二流体ノズルから高速で噴出させることで、キャリアガス中に炭酸水が微小液滴（ミスト）として存在する二流体ジェット流が生成されてもよい。このような二流体ジェット流を回転中の基板Ｗの表面に向けて噴出させて衝突させることで、微小液滴の基板Ｗの表面への衝突で発生した衝撃波を利用した基板Ｗの表面のパーティクル等を除去（洗浄）を行うことができる。
【００３９】
本実施の形態の洗浄液には、液体であるリンス液と薬液が含まれている。本実施の形態で特に断りのない限り、洗浄液は、リンス液又は薬液のいずれかを意味している。リンス液には、純水（ＤＩＷ）、ガス濃度調整水、ｐＨ調整水等が含まれている。薬液には、スラリー（砥粒）を含む研磨液が含まれている。薬液としては、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、フッ酸等を利用してもよい。薬液には、後述する促進剤、保護剤等が含まれてもよく、界面活性剤が含まれてもよい。
【００４０】
図２に示すように、本実施の形態による基板洗浄装置は、基板Ｗを支持（保持）するチャック等の保持部６０と、保持部６０によって支持された基板Ｗを回転させる回転部３０とを有している。そして、これら保持部６０及び回転部３０によって基板回転機構が構成されている。図２に示す態様では、保持部６０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つの保持部６０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、保持部６０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。なお、基板Ｗを支持する保持部６０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。つまり、特許請求の範囲に記載された「保持部」と「回転部」は別体である必要はなく、一体となってもよく、一つの部材がこれら「保持部」と「回転部」を兼ねてもよい。なお、図２では、水平方向に基板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）に基板Ｗを支持する構成としてもよい。基板Ｗの回転方向や回転数は制御部５０に制御される。基板Ｗの回転数は一定でもよいし可変であってもよい。
【００４１】
洗浄液が飛散するのを防止するために、保持部６０の外側にあって基板Ｗの周囲を覆い、基板Ｗとともに回転する回転カップ４０を設けてもよい。回転しない固定カップ４５が設けられてもよい。また、回転カップ４０と固定カップ４５の両方が設けられてもよく、この場合には、回転カップ４０の周縁外方に固定カップ４５が設けられてもよい。
【００４２】
図２に示すように、洗浄部１０は、揺動軸１６を中心として揺動するアーム１５と、アーム１５の先端側に設けられて基板Ｗ側に向かって延びた洗浄部材１１，１２と、を有してもよい。図２に示す態様では、洗浄部材１１，１２が、流体ジェット洗浄部材１２及びペンシル洗浄部材１１を有している。図示しない第１移動部として例えばアクチュエータ等が設けられ、流体ジェット洗浄部材１２及びペンシル洗浄部材１１の各々が第１移動部によって、基板Ｗのおもて面に向かって近接させられたり、おもて面から離れる方向に向かって離隔させられたりしてもよい。また、第１アーム１５自体が、基板Ｗのおもて面に向かって近接させられたりおもて面から離れる方向に向かって離隔させられたりしてもよい。
【００４３】
また、洗浄液を供給する供給部９０は、基板Ｗのおもて面に対して、薬液を供給する薬液供給ノズル９１ａと、リンス液を供給するリンス液供給ノズル９１ｂとを有してもよい。
【００４４】
ペンシル洗浄部材１１は、アーム１５の先端部で回転可能に設けられ、図示しない駆動機構によってその中心軸を回転軸として回転（自転）してもよい。この回転軸は例えば基板Ｗの法線方向に沿った軸である。ペンシル洗浄部材１１の先端は、例えばＰＶＡからなってもよい。アーム１５が揺動軸１６を中心として揺動されると、アーム１５の先端部に取り付けられたペンシル洗浄部材１１は、円弧状の軌跡を描いて基板Ｗの上を移動してもよい。ペンシル洗浄部材１１は、基板Ｗの中心を通過してもよい。また、ペンシル洗浄部材１１は、基板Ｗの外周まで移動させられてもよい。また、アーム１５が揺動することによるペンシル洗浄部材１１の移動軌跡は、アーム１５の長さを半径とする円弧状となり、その移動範囲は、基板Ｗの外周から基板Ｗの中心を過ぎたところまでとなってもよい。
【００４５】
前述した制御部５０で制御されることで、本実施の形態の基板洗浄装置は基板Ｗの洗浄を行う。基板洗浄装置で洗浄される基板Ｗは金属層３３０（図４参照）を有してもよい。金属層３３０の一例としてはパターニングされた銅等の金属層３３０を挙げることができる。本実施の形態の基板洗浄装置は、例えば、制御部５０が記憶部５５（図１参照）に記憶されたレシピを読み出すことで、基板Ｗの洗浄を行ってもよい。図４では、スラリー３５０を用いた研磨工程を示しているが、これに限られることはなく、本実施の形態の基板洗浄装置は研磨工程の後の最終工程（スラリー３５０は利用されない。）で用いられてもよい。
【００４６】
本実施の形態の基板洗浄装置は、洗浄液内の金属層３３０（図４参照）の表面電位を測定する図３に示すような電位測定部２００を有してもよい。電位測定部２００としては、後述するように、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）の機能の一部を応用したものを利用でき、例えばオープンループ電位顕微鏡（ＯＬ−ＥＰＭ）等を利用することもできる。基板Ｗは、図４に示すように、酸化珪素等からなる絶縁層３１０と、絶縁層３１０に設けられたバリア層３２０と、バリア層３２０に設けられた銅等からなる金属層３３０とを有してもよい。なお、図３では一つの電位測定部２００が基板Ｗのおもて面に適用される態様が示されているが、これに限られることはなく、基板Ｗのおもて面に対して複数の電位測定部２００が用いられてもよいし、基板Ｗの裏面に対して複数の電位測定部２００が用いられてもよい。
【００４７】
図３に示すように、電位測定部２００は、振動可能な先端部に探針電極２０６を有するカンチレバー２０５と、カンチレバー２０５の先端部の変位を光を用いて検出する光検出部２１１−２１３と、基板Ｗと探針電極２０６の間に電圧を印加する交流電源２４０と、を有してもよい。交流電源２４０は、一端が基板Ｗの金属層３３０からなるパッドに電気的に接続され、他端がカンチレバー２０５に電気的に接続されてもよい。光検出部２１１−２１３は、レーザダイオード等からなる光源２１１と、フォトダイオード等からなる受光部２１２と、カンチレバー２０５の先端部で反射された光源２１１からの光を反射させる偏向ビームスプリッタ等の反射部２１３とを有してもよい。
【００４８】
電位測定部２００は、光検出部２１１−２１３による検知結果に基づいて電圧変化量を算出するプリアンプ２５１と、電圧変化量に含まれる特定周波数成分を検出するロックインアンプ２５２と、ロックインアンプ２５２からの情報を受けて電位演算を行う電位演算部２５５と、電位演算部２５５からの情報を受けて画像解析を行う画像解析部２５６と、を有してもよい。電位測定部２００は、特定周波数成分の信号がゼロになるように電圧を調整してもよく、この電圧の値から金属層３３０の表面電位を測定してもよい。なお、前述したＯＬ−ＥＰＭを採用した場合には、カンチレバー２０５の先端部の物理的な変化が測定され、基板Ｗに対しては電圧が加わらないことになる。このような態様を採用することで、基板Ｗに対して影響が出てしまうことを防止できる点で有益である。
【００４９】
交流電源２４０は、カンチレバー２０５の探針電極２０６と基板Ｗとの間に、ＡＣバイアス電圧を印加する。このＡＣバイアス電圧により、探針電極２０６と基板Ｗとの間に電界が発生する。ＡＣバイアス電圧の変調周波数ωmは例えば１０ｋＨｚ以上でもよい。
【００５０】
探針電極２０６と基板Ｗとの間に生じる静電気力により、カンチレバー２０５の先端が第一方向に変位する。光検出部２１１−２１３は、この変位を、レーザダイオード等からなる光源２１１と、フォトダイオード等からなる受光部２１２を用いて計測する。具体的には、光源２１１からカンチレバー２０５の先端に照射した光の反射光を受光部２１２で受光する。カンチレバー２０５の先端部の第一方向の変位に応じて、受光部２１２による受光位置が変化する。光検出部２１１−２１３は、この変化をプリアンプ２５１を介して電圧変化量として取り出す。さらに、信号検出部であるロックインアンプ２５２により、電圧変化量に含まれる特定周波数成分を検出し、電位演算部２５５を用いて基板Ｗの局所的な表面電位を測定する。また、画像解析部２５６を用いることで、基板Ｗの表面画像と表面電位とを対応させることができる。このように画像解析部２５６を利用することで、銅等からなる金属層３３０の粒界面及び結晶の配向面を確認でき、また溶出が起こりそうな場所又は溶出が起こっている場所が一般的に溶出の起こりやすい金属層３３０とバリア層３２０の界面であるのか、金属層３３０によって形成される配線の端部であるのか等も確認できる点で有益である。なお、近年は金属層３３０によって形成される配線は微細化されておりナノレベルのオーダーになってきている。この点、本実施の形態の画像解析部２５６を採用することで、ナノレベルの分解能で画像を検出できる点でも有益である。
【００５１】
基板Ｗを洗浄する場合には、洗浄液が供給され、また基板Ｗが回転されることから、光検出部２１１−２１３による検出が洗浄液の供給量、洗浄液の種類、基板Ｗの回転速度等によって影響を受けることがある。このため、洗浄液の供給量、洗浄液の種類、基板Ｗの回転速度等と金属層３３０の溶出の結果とを予め測定しておき、予め測定されている測定結果を用いて金属層３３０の溶出に関する判断を制御部５０が行うようにしてもよい。なお、測定結果と金属層３３０の溶出の態様とは記憶部５５に記憶されてもよい。
【００５２】
制御部５０は、人工知能機能を有してもよい。このような人工知能機能を有する場合には、金属層３３０の表面電位と、洗浄液の供給量、洗浄液の種類、基板Ｗの回転速度等の条件と、実際の金属層３３０の溶出の結果に基づき、機械的学習を行うようにしてもよい。このような態様によれば、電位測定部２００による測定結果と金属層３３０の実際の溶出との関係を精度よく分析することを期待できる点で有益である。
【００５３】
電位測定部２００は、移動可能な移動測定部２１０を有してもよい。移動測定部２１０は、移動本体部２０９を有してもよい。移動本体部２０９の他方側の面にカンチレバー２０５が設けられ、移動本体部２０９内に光検出部２１１−２１３が設けられてもよい。電位測定部２００は、光検出部２１１−２１３による測定結果に基づいて解析等の処理を行う測定処理部２５０を有してもよい。測定処理部２５０は、前述した、プリアンプ２５１、ロックインアンプ２５２、電位演算部２５５、画像解析部２５６及び交流電源２４０を有してもよい。また、測定処理部２５０は、光源２１１から光を照射させるためのＬＤ駆動回路等の光駆動部２１５を有してもよい。制御部５０が光駆動部２１５を制御することで光源２１１から光が照射されることになる。
【００５４】
移動測定部２１０は保持部６０とともに回転するようになってもよい。電位測定部２００は、例えば、移動測定部２１０を支持する支持部と、支持部を保持部６０に固定する固定部とを有してもよい。より具体的には、固定部は、保持部６０に固定される固定部材２２９と、固定部材２２９から基板Ｗの法線方向（第一方向）に沿って延在する固定延在部２２５と、を有してもよい。支持部は固定延在部２２５の間において面内方向で延在する支持延在部２３５を有してもよい。保持部６０は固定部材２２９を位置決めするための凹部のような位置決め部６０ａを有してもよい。固定部材２２９としては、保持部６０を挟持して固定する態様を採用することができる。
【００５５】
移動測定部２１０を基板Ｗの面内方向に沿って移動（走査）させる面内方向移動部２３１と、移動測定部２１０の基板Ｗの面内方向に沿った位置を位置決めする面内方向位置決め部２３２が設けられてもよい。また、移動測定部２１０を基板Ｗの法線方向に沿って移動させるアクチュエータ等からなる法線方向移動部２２１と、移動測定部２１０の基板Ｗの法線方向に沿った位置で位置決めする法線方向位置決め部２２２が設けられてもよい。
【００５６】
移動測定部２１０は面内方向移動部２３１によって支持延在部２３５に沿って移動可能となってもよい。このように移動させる場合には、２つの固定部材２２９が設けられ、各固定部材２２９から一方側に延びた固定延在部２２５が設けられ、固定延在部２２５を連結するようにして支持延在部２３５が設けられてもよい（図３参照）。また、移動測定部２１０が基板Ｗの面内方向の中心についての測定も行えるように、移動測定部２１０が基板Ｗの面内方向の中心の一方側に位置づけ可能となってもよい。例えば、均等な間隔（９０度間隔）で４つの保持部６０が設けられ、基板Ｗの面内方向中心を跨いで対向する保持部６０に対応して固定部材２２９が設けられてもよい。
【００５７】
このような態様に限らず、保持部６０の各々に対して固定部材２２９が設けられ、各固定部材２２９から一方側に延びた固定延在部２２５が設けられ、例えば４つの固定延在部２２５を連結するようにして支持延在部２３５が設けられてもよい。この場合にも、移動測定部２１０は支持延在部２３５に沿って例えば十字方向で移動可能となってもよい。
【００５８】
制御部５０は、電位測定部２００で測定される表面電位から金属層３３０で局所的な溶出が生じているかを判断してもよい。局所的な溶出とは例えばサブナノレベルの形状の変化である。
【００５９】
洗浄液は金属層３３０の溶出を促進する促進剤を含有してもよい。この場合、制御部５０は、電位測定部２００で測定される表面電位から促進剤による金属層３３０の溶出が適切に行われているかを判断するようにしてもよい。促進剤としては、例えばアミノ酸を利用することができ、グリシン、アラニン、アルギニン、アシパラギン、アスパラギン酸、システイン、グルタミン、グルタミン酸、グリシン、イソロイシン、ロイシン、リシン、メチオニン、フェニルアラニン、セリン、トレオニン、チロシン、バリン等を利用することができる。これらの中でもグリシン及びアラニンは金属の溶出を促進する効果が高い。促進剤は金属層３３０と金属錯体３４０ａ（図４（ａ）−（ｃ）参照）を形成してもよい。このように金属錯体３４０ａが形成されると、金属層３３０の表面が均一になって電位差がなくなる。この結果、電位測定部２００によって電位差が測定されないことになる。なお、金属錯体３４０ａ，３４０ｂが形成されない場合には、金属層３３０の界面や結晶構造によって、電位の分布が形成されることになる。
【００６０】
洗浄液は金属層３３０の溶出を抑制する保護剤を含有してもよい。この場合、制御部５０は、電位測定部２００で測定される表面電位から保護剤による金属層３３０の溶出抑制が適切に行われているかを判断するようにしてもよい。保護剤としては、例えば、ベンゾトリアゾール（1,2,3-benzotriazole,BTA）、トルトライアゾール（4又は5-Methyl-1H-benzotriazolemTolyltriazole,TTA）、カルボキシベンゾトリアゾール、2-メルカプトベンゾチアゾール(2-mercaptobenzothiazole,MBT)、2,5-ジメルカプトチアジアゾール(2,5-dimercaptothiadiazole,DMTDA)、ベンズイミダゾール(Benzimidazole,BIA)、ベンズイミダゾールチオール(2-benzimidazolthiolまたは2-mercaptobenzimidazole,BIT)、1,2,4-トリアゾール、1,2,3-トリアゾール、キナルジン酸、キノリン酸、キヌレン酸、ピコリン酸、ニコチン酸、アンモニア等を利用することができる。保護剤は金属層３３０と金属錯体３４０ｂ（図４（ｄ）（ｅ）参照）を形成してもよい。前述したように、このように金属錯体３４０ｂが形成されると、金属層３３０の表面が均一になって電位差がなくなる。この結果、電位測定部２００によって電位差が測定されないことになる。
【００６１】
上記では、スラリー３５０を含有する研磨プロセスで用いられる促進剤及び保護剤を示したが、スラリー３５０を用いない洗浄工程において用いられる促進剤及び保護剤としては、一例として、以下のものを挙げることができる。すなわち、促進剤としては、例えば、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）、ビス（２−ヒドロキシエチル）ジメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＥＡＨ）、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、トリメチル（ヒドロキシエチル）アンモニウムヒドロキシド（通称：コリン）、トリエチル（ヒドロキシエチル）アンモニウムヒドロキシド等を用いることもできる。また、保護剤としては、例えば、イミダゾール、Ｎ−メチルイミダゾール、２−メチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール、２−フェニル−４−メチルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール、トリアゾール、ピラゾール、チアゾール、オキサゾール、ピロール等を挙げることができる。
【００６２】
制御部５０は、局所的な溶出が生じているか否か、促進剤による金属層３３０の溶出が適切に行われているか否か、及び、保護剤による金属層３３０の溶出抑制が適切に行われているか否かのいずれか１つ以上に基づいて、基板Ｗに対する洗浄制御を行うようにしてもよい。この洗浄制御はリアルタイムに行われてもよく、制御部５０は、金属層３３０の溶出の検出結果に応じて、当該基板Ｗに対する洗浄制御を行うようにしてもよい。
【００６３】
制御部５０は、検出結果をフィードバックして洗浄制御を行うようにしてもよい。この場合には、制御部５０は、金属層３３０の表面電位に関する測定結果と金属層３３０の実際の溶出結果に応じて、次回以降に洗浄する基板Ｗに対する洗浄制御を行うようにしてもよい。
【００６４】
洗浄制御は、洗浄液の成分、洗浄液を供給する時間、洗浄液の供給量及び基板Ｗに供給される熱のいずれか１つ以上を調整することで行われてもよい。洗浄液の成分の調整には、薬液の混合比、薬液とリンス液の混合比、スラリーの濃度、洗浄液のｐＨ、洗浄液に含まれるガス濃度等が含まれている。熱の調整には、パッド等からなるペンシル洗浄部材１１の温度を冷却水、温水、冷風、温風等によって調整する態様、洗浄液の温度を調整する態様等が含まれている。
【００６５】
《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（基板処理方法）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。
【００６６】
まず、ロードポート１１２内の基板カセットから取り出した基板Ｗの表面を、研磨ユニット１１４ａ〜１１４ｄのいずれかに搬送し、当該研磨ユニット１１４ａ〜１１４ｄで研磨する（図１参照）。そして、研磨後の基板Ｗを第１洗浄ユニット１１６に搬送する。なお、この態様では、第１洗浄ユニット１１６でロール洗浄が行われ、第２洗浄ユニット１１８でペンシル洗浄及び二流体ジェット洗浄が行われることになる。
【００６７】
第１洗浄ユニット１１６では、薬液を供給しながら基板Ｗを回転させ、ロール洗浄部材をその軸心周りに回転させて基板Ｗに摺接させることによって、基板Ｗをロール洗浄による一次洗浄を行う。その後、基板Ｗにリンス液を供給してリンス洗浄して、基板Ｗに残る薬液をリンス液で洗い流す。
【００６８】
次に、一次洗浄後の基板Ｗを第１洗浄ユニット１１６から第２洗浄ユニット１１８に搬送する。
【００６９】
第２洗浄ユニット１１８でも、薬液を供給しながら基板Ｗを回転させ、回転中のペンシル洗浄部材１１を、回転中の基板Ｗの表面に所定の押圧力で接触させながらペンシル洗浄部材１１を揺動させ、基板Ｗの表面のペンシル洗浄による洗浄を行う。そして、基板Ｗにリンス液を供給して、基板Ｗに残る薬液をリンス液で洗い流す。
【００７０】
次に、基板Ｗに向けて、Ｎ2ガス等のキャリアガスと炭酸水を二流体ノズルから高速で噴出させ、これによって、基板Ｗの表面の二流体ジェット洗浄による仕上げ洗浄を行う。その後、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。
【００７１】
そして、最終洗浄後の基板Ｗを第２洗浄ユニット１１８から乾燥ユニット１２０に搬送し、乾燥ユニット１２０でスピン乾燥させた後、乾燥後の基板Ｗをロードポート１１２の基板カセット内に戻す。
【００７２】
次に基板Ｗの表面での洗浄の様子を説明するために図４を用いて説明する。前述した方法によって図４に示すような洗浄工程が行われてもよいし、それ以外の方法によって図４に示すような洗浄工程が行われてもよい。
【００７３】
まず、図４（ａ）（ｂ）に示すようにして基板Ｗの金属層３３０がスラリー３５０を用いて研磨される。この際、促進剤によって金属錯体３４０ａが形成されてもよい。当該薬液による洗浄が終了するとリンス液で薬液が流される（図４（ｃ）参照）。
【００７４】
次に、図４（ｄ）（ｅ）に示すようにして絶縁層３１０に設けられたバリア層３２０がスラリー３５０を用いて研磨される。この際、保護剤によって金属錯体３４０ｂが形成されてもよい。当該薬液による洗浄が終了するとリンス液で薬液が流される（図４（ｆ）参照）。
【００７５】
前述のように基板Ｗの洗浄が行われている間、基板Ｗのおもて面に対して、電位測定部２００によって洗浄液内の金属層３３０の表面電位を測定してもよい。ロール洗浄、ペンシル洗浄又は二流体ジェット洗浄を行う場合には、回転する移動測定部２１０及び支持部がロール洗浄部材、ペンシル洗浄部材１１又は流体ジェット洗浄部材１２による洗浄の邪魔になることがあり得る。このため、これらロール洗浄、ペンシル洗浄又は二流体ジェット洗浄の間であっても、ロール洗浄部材、ペンシル洗浄部材１１及び流体ジェット洗浄部材１２を使用していない間に移動測定部２１０による金属層３３０の表面電位の測定を行うようにしてもよい。
【００７６】
電位測定部２００で測定される表面電位から金属層３３０で局所的な溶出が生じているかを判断してもよい。この判断は制御部５０で行われてもよいし、電位測定部２００の測定結果から操作者が判断してもよい。
【００７７】
洗浄液が金属層３３０の溶出を促進する促進剤を含有する場合には、電位測定部２００で測定される表面電位から促進剤による金属層３３０の溶出が適切に行われているかを判断してもよい。この判断は制御部５０で行われてもよいし、電位測定部２００の測定結果から操作者が判断してもよい。
【００７８】
洗浄液が金属層３３０の溶出を抑制する保護剤を含有する場合には、電位測定部２００で測定される表面電位から保護剤による金属層３３０の溶出抑制が適切に行われているかを判断してもよい。この判断は制御部５０で行われてもよいし、電位測定部２００の測定結果から操作者が判断してもよい。
【００７９】
制御部５０で判断が行われる場合には、記憶部５５に記憶されている情報と電位測定部２００によって得られた情報とを比較することで制御部５０が、局所的な溶出が生じているか、促進剤による金属層３３０の溶出が適切に行われているか、保護剤による金属層３３０の溶出抑制が適切に行われているか等を判断してもよい。
【００８０】
電位測定部２００による測定結果に応じて、リアルタイムで当該基板Ｗに対する洗浄制御を行ってもよい。また、電位測定部２００による測定結果と金属層３３０の溶出結果に応じて、次回以降に洗浄する基板Ｗに対する洗浄制御を行ってもよい。また、これらの両方が行われ、電位測定部２００による測定結果に応じて当該基板Ｗに対する洗浄制御をリアルタイムで行いつつ、電位測定部２００による測定結果と金属層３３０の溶出結果に応じて、次回以降に洗浄する基板Ｗに対する洗浄制御を行ってもよい。
【００８１】
《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。なお、「作用・効果」で記載された態様を、上記「構成」において適用することもできる。
【００８２】
本実施の形態のように表面電位を用いて基板Ｗの溶出を検出する態様を採用することで、サブナノレベルの溶出あるいは溶出による形状変化がナノレベルの領域で発生するのを検出することができる。特に半導体ウェハを処理するプロセスでは、ナノレベルの領域で溶出が発生することを検出し、洗浄制御を行うことが望まれることから半導体ウェハの処理に利用することは非常に有益である。なお、パターンの施されたウェハでは配線が微細であることから、この意味からしてもナノレベルの領域で検出できることは有益である。ちなみに、電極パッドに繋がる配線では局所的な溶出が起きやすいことから、このような箇所に移動測定部２１０を位置付けて測定するようにしてもよい。なお、表面電位がプラス側に変化すると溶出が進むことになる。
【００８３】
金属層３３０で何かしらの変化が起こった場合には、ナノ秒レベルで電位変化が生じ、ミリ秒レベルで溶出又は保護膜の形成といった化学変化が起こり始め、数十秒以上掛けで溶出によるサブナノメートルレベルの形状変化が起こる。このため、本実施の形態のように金属層３３０の電位変化を測定することで、実際に化学変化や形状変化や局所的な形状変化である腐食が生じる前にその変化を検出できる点で有益である。
【００８４】
また制御部５０が電位測定部２００で測定される表面電位から金属層３３０で局所的な溶出が生じているかを判断する態様を採用した場合には、局所的な溶出あるいは溶出による形状変化が生じているか否かの情報に基づいて例えば洗浄制御できる点で有益である。
【００８５】
また、本実施の形態のように表面電位を用いて基板Ｗの溶出を検出する態様によれば、溶出反応に先立ってリアルタイムに発生する電位変化を検出でき、直後に発生する溶出反応を予測できる。このため、制御部５０が、電位測定部２００による測定結果に応じて当該基板Ｗに対する洗浄制御を行う態様を採用した場合には、この予想に従って洗浄制御を行うことができる点で有益である。なお、基板Ｗを処理する環境は洗浄の各工程で様々に変わり、洗浄液の環境の変化に伴い瞬時に表面反応が進行することから、腐食等の不都合が生じることを予測することは非常に困難であると考えられてきた。これに対して、本実施の形態では、表面電位の変化に基づいて生じ得る現象を予想し、この困難な課題を解決した点で非常に有益である。
【００８６】
また、制御部５０が、電位測定部２００で測定される表面電位と金属層３３０の実際の溶出結果に基づいて、次回以降に洗浄する基板Ｗに対する洗浄制御を行う態様を採用した場合には、電位測定部２００による測定結果と実際の基板Ｗの洗浄結果を比較して洗浄制御を行えるようになる点で有益である。
【００８７】
前述したように、リアルタイムの制御と次回以降に洗浄する基板Ｗに対する洗浄制御の両方が行われてもよい。この場合には、制御部５０は、基板Ｗを洗浄している間のデータに基づき洗浄制御を行いつつ、当該基板Ｗの洗浄が終了した後で、洗浄された基板Ｗの状態等から当該基板Ｗに施した制御の適切性を判断するようにしてもよい。この判断は制御部５０で行われてもよいし、操作者が行ってもよい。
【００８８】
制御部５０が電位測定部２００で測定される表面電位から促進剤による金属層３３０の溶出が適切に行われているかを判断する態様を採用した場合には、促進剤による効果が適切に果たされているかを判断でき、その結果に基づき洗浄制御を行うこともできる点で有益である。
【００８９】
金属層３３０の溶出が局所的に生じてしまう現象が腐食である。このため、金属層３３０の溶出が測定される領域で万遍なく行われている場合（表面電位が第一閾値以下である場合）には、金属層３３０の溶出が適切に行われていると制御部５０が判断し、金属層３３０の溶出が部分的に多く行われている場合（表面電位が第二閾値以上である場合。）には、金属層３３０の腐食が発生している又は発生しようとしていると制御部５０が判断してもよい。なお、一般的には第一閾値≦第二閾値となる。
【００９０】
制御部５０が電位測定部２００で測定される表面電位から保護剤による金属層３３０の溶出抑制が適切に行われているかを判断する態様を採用した場合には、保護剤による効果が適切に果たされているかを判断でき、その結果に基づき洗浄制御を行うこともできる点で有益である。保護剤は基板Ｗの表面に保護膜を形成するが、この保護膜を用いることで金属の溶出、研磨、薬液による性能を制御できる。このため、保護膜が正常に形成されているかを判断できることは、基板Ｗの洗浄を精度よく行う点では非常に有益である。
【００９１】
また本実施の形態の電位測定部２００として図３に示すような態様を採用し、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）の機能の一部を応用したものを利用した場合には、基板Ｗの表面の形状を検出することもできる。このため、保護剤によって保護膜が形成されているかを測定することもできる点で有益である。
【００９２】
前述したように、促進剤又は保護剤は金属層３３０と金属錯体３４０（３４０ａ，３４０ｂ）を形成してもよく、このように金属錯体３４０が形成されると、金属層３３０の表面が均一になって電位差がなくなる。他方、金属層３３０が露出している場合には、金属層３３０の界面や結晶構造によって、電位の分布が形成されることになる。したがって、制御部５０は、電位測定部２００の測定結果によって電位の分布が存在しない場合又は一定の閾値以下の電位分布しか存在しない場合には促進剤又は保護剤が金属層３３０の表面に適切に付着していると判断し、電位測定部２００の測定結果によって電位の分布が存在する場合には促進剤又は保護剤が金属層３３０の表面に適切に付着していないと判断してもよい。なお、促進剤によって形成される金属錯体３４０ａは金属層３３０が研磨等されると金属層３３０とともに基板Ｗから剥離されるが、新しい金属層３３０が表面に露出すると新たな金属錯体３４０ａを形成するようになっている。
【００９３】
保護剤と促進剤は金属層３３０、バリア層３２０等の対象によって異なり、金属層３３０の溶出を促進する促進剤とバリア層３２０の溶出を促進する促進剤は異なり、金属層３３０の溶出を抑制する保護剤とバリア層３２０の溶出を抑制する保護剤とは異なってもよい。また、保護剤と促進剤とは混合されてもよく、溶出を抑制する際には保護剤が促進剤よりも数桁多い濃度で入れられ、溶出を促進する際には促進剤が保護剤よりも数桁多い濃度で入れられてもよい。
【００９４】
移動測定部２１０が保持部６０とともに回転する態様を採用した場合には、基板Ｗが高速で回転することを考慮することなく金属層３３０の表面電位を検出できる点で有益である。この一例としては、電位測定部２００を支持する支持部と、支持部を保持部６０に固定する固定部を採用することができ、この場合には、回転する保持部６０に対して支持部及び固定部によって電位測定部２００を支持することができる。
【００９５】
移動測定部２１０を基板Ｗの面内方向に沿って移動させる面内方向移動部２３１（図３参照）が設けられる場合には、基板Ｗに対する測定箇所を適宜変えることができ、様々な場所を測定できる点で有益である。
【００９６】
移動測定部２１０を基板Ｗの法線方向に沿って移動させる法線方向移動部２２１が設けられる場合には、移動測定部２１０の基板Ｗの法線方向に沿った位置を調整することができ、カンチレバー２０５の第一方向に沿った位置を調整できることから、より適切な測定を行うことができる。また、移動測定部２１０による測定を行わない場合には、移動測定部２１０を基板Ｗから第一方向に沿って離間させることができる点でも有益である。なお、カンチレバー２０５の第一方向に沿った細かな位置調整は、法線方向位置決め部２２２によって行われてもよい。
【００９７】
２つの固定部材２２９が設けられ、各固定部材２２９から一方側に延びた固定延在部２２５が設けられ、固定延在部２２５を連結するようにして支持延在部２３５が設けられる態様を採用した場合には、例えば支持延在部２３５に沿って移動測定部２１０を移動させることができる点で有益である。
【００９８】
均等な間隔（９０度間隔）で４つの保持部６０が設けられ、基板Ｗの面内方向中心を跨いで対向する２つの保持部６０に対応して固定部材２２９が設けられる態様を採用する場合には、移動測定部２１０が基板Ｗの面内方向の中心の一方側に位置づけ可能となり、円形状からなるウェハ等の基板Ｗの面内方向に沿って最も長い距離で表面電位の検出を行える点で有益である。
【００９９】
固定部材２２９は保持部６０のいずれの場所にも取り付けることができるようになってもよい。例えば隣接する保持部６０の間で移動測定部２１０を移動可能とでき、このような態様によれば基板Ｗの面内方向の中心を通過しない周縁側の場所でも表面電位の測定を行える点で有益である。
【０１００】
また、各保持部６０に固定部材２２９が設けられ、各固定部材２２９に設けられた固定延在部２２５の間に支持延在部２３５が設けられ、支持延在部２３５に沿って移動測定部２１０が移動可能になってもよい。この態様を採用した場合には、移動測定部２１０は支持延在部２３５に沿って自在に移動でき、４つの保持部６０が設けられている場合には４方向（十字方向）で移動可能となり、３つの保持部６０が設けられている場合には３方向に沿って移動可能となり、基板Ｗの面内方向の広い範囲で表面電位を測定できる点で有益である。
【０１０１】
第２の実施の形態
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。
【０１０２】
第１の実施の形態では、移動測定部２１０が支持延在部２３５に沿って移動可能となる態様を一例として挙げたが、本実施の形態では、図５に示すように、法線方向位置決め部２２２を介して保持部６０に固定された測定揺動軸２６２と、測定揺動軸２６２から面内方向に沿って延びた測定揺動延在部２６３とを有する測定揺動部２６０が設けられている。そして、測定揺動延在部２６３の先端部に移動測定部２１０が設けられている。その他の構成については、第１の実施の形態と同様であり、第１の実施の形態で説明したあらゆる態様を採用することができる。第１の実施の形態で説明した部材については同じ符号を用いて説明する。
【０１０３】
本実施の形態の測定揺動部２６０は、測定揺動延在部２６３が測定揺動軸２６２に沿って揺動することで基板Ｗに対する移動測定部２１０の位置を変更できる。図３に示す態様では直線状に移動測定部２１０が移動することが想定されていたが、本実施の形態では、円弧に沿って移動測定部２１０を移動させることができる。
【０１０４】
また、本実施の形態のように測定揺動軸２６２は保持部６０のいずれかに固定されることで、移動測定部２１０を保持部６０とともに回転させることができ、基板Ｗが高速で回転することを考慮することなく金属層３３０の表面電位を検出できる点で有益である。
【０１０５】
第３の実施の形態
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。
【０１０６】
上記各実施の形態では移動測定部２１０が保持部６０とともに回転する態様となっていたが、本実施の形態では、移動測定部２１０が保持部６０とともに回転しない態様となっている。本実施の形態では、上記各実施の形態で説明したあらゆる態様を採用することができる。上記各実施の形態で説明した部材については同じ符号を用いて説明する。
【０１０７】
本実施の形態では、第２の実施の形態と同様に、測定揺動軸２６２と、測定揺動軸２６２から面内方向に沿って延びた測定揺動延在部２６３とを有する測定揺動部２６０が設けられている。そして、測定揺動延在部２６３の先端部に移動測定部２１０が設けられている。但し、第２の実施の形態とは異なり、測定揺動軸２６２は保持部６０とともに回転する態様とはなっていない。本実施の形態の法線方向移動部２２１は例えば測定揺動軸２６２に設けられ、測定揺動軸２６２を第一方向に移動させることで移動測定部２１０を第一方向に移動させる。測定揺動軸２６２は例えば回転カップ４０及び固定カップ４５の周縁外方に設けられてもよい。
【０１０８】
本実施の形態のように移動測定部２１０が保持部６０とともに回転しない態様を採用した場合には、ロール洗浄部材、ペンシル洗浄部材１１又は流体ジェット洗浄部材１２と干渉しないようにして、移動測定部２１０及び測定揺動延在部２６３を位置付けることもできる。このため、ロール洗浄、ペンシル洗浄又は二流体ジェット洗浄の間であっても移動測定部２１０による金属層３３０の表面電位の測定を行うことができる。なお、ロール洗浄の場合には、ロール洗浄部材が移動測定部２１０及び測定揺動延在部２６３と干渉する可能性があるので、ロール洗浄を行う際には移動測定部２１０による金属層３３０の表面電位の測定を行わないようにしてもよい。また、ロール洗浄の間であっても、ロール洗浄部材を使用していない間に移動測定部２１０による金属層３３０の表面電位の測定を行うようにしてもよい。
【０１０９】
本実施の形態では、基板Ｗとともに移動測定部２１０が回転しないことから、基板Ｗの回転が問題とはなり得る。しかしながら、移動測定部２１０による測定を基板Ｗの回転に対して早く行うことができる場合には、金属層３３０の表面電位の測定に関して基板Ｗの回転は特段問題とはならない。例えば、移動測定部２１０による検知速度としては交流電源２４０の周波数の約１０倍で測定することができるので、この検知速度と比較して基板Ｗの回転速度が遅い場合には、金属層３３０の表面電位の測定に関して基板Ｗの回転は特段問題とはならない。
【０１１０】
また、移動測定部２１０による測定を行うことができるよう、基板Ｗの回転速度を遅くするように制御部５０が回転部３０を制御してもよい。一例として、移動測定部２１０による測定を行う際の第一回転速度を、移動測定部２１０による測定を行わないときの第二回転速度よりも遅くするように制御部５０が制御してもよい。
【０１１１】
また、基板Ｗの回転中心は回転しないことから、基板Ｗの回転中心に関する金属層３３０の表面電位の測定を行うのであれば、移動測定部２１０による測定速度と基板Ｗの回転速度との関係は問題にならない。このため、移動測定部２１０は基板Ｗの回転中心のみを測定するようにしてもよい。また、移動測定部２１０によって基板Ｗの回転中心以外の測定を行う際の第一回転速度を、移動測定部２１０による測定を行わないとき及び基板Ｗの回転中心の測定を行うときの第二回転速度よりも遅くするように制御部５０が回転部３０を制御してもよい。
【０１１２】
第４の実施の形態
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。
【０１１３】
本実施の形態では、図７に示すように、基板Ｗを洗浄する前又は洗浄した後で基板Ｗを待機させる基板待機ユニット１３０が設けられている。基板待機ユニット１３０に電位測定部２００が設けられ、基板待機ユニット１３０で金属層３３０の表面電位が電位測定部２００によって測定されるようになっている。本実施の形態では、上記各実施の形態で説明したあらゆる態様を採用することができる。上記各実施の形態で説明した部材については同じ符号を用いて説明する。
【０１１４】
基板待機ユニット１３０内においても基板Ｗは液体に浸されるが、この液体は基板Ｗが汚れないようにするために利用されることから、本実施の形態の「洗浄液」に含まれている。
【０１１５】
複数ある基板Ｗの洗浄工程の間に設けられた基板待機ユニット１３０に電位測定部２００が設けられ、当該電位測定部２００で基板Ｗの表面電位が測定される場合には、次の洗浄工程における洗浄条件を制御できる（フィードフォーワード制御できる）点で有益である。
【０１１６】
また、このような基板待機ユニット１３０であれば、ロール洗浄部材、ペンシル洗浄部材１１及び流体ジェット洗浄部材１２を使用しないことから、これらの部材と電位測定部２００が干渉することがない。また、基板待機ユニット１３０では基板Ｗを回転させる必要もないことから、より安定した状態で基板Ｗの金属層３３０の状態を測定できる点で有益である。
【０１１７】
図７に示す態様では、第１洗浄ユニット１１６での洗浄の後であって第２洗浄ユニット１１８での洗浄の前に基板Ｗを待機させる位置に基板待機ユニット１３０が設けられ、この基板待機ユニット１３０に上記各実施の形態で説明した電位測定部２００が設けられている。したがって、基板待機ユニット１３０に設けられた電位測定部２００による基板Ｗの表面電位の測定結果に基づいて、第２洗浄ユニット１１８での基板Ｗの洗浄制御を行うことができる。
【０１１８】
なお、基板待機ユニットは複数設けられてもよい。この場合には、基板待機ユニットの一部にのみ電位測定部２００が設けられてもよいし、基板待機ユニットの全てに電位測定部２００が設けられてもよい。
【０１１９】
第５の実施の形態
次に、本発明の第５の実施の形態について説明する。
【０１２０】
本実施の形態では、図８に示すようにペンシル洗浄部材１１が基板Ｗとともに回転する態様となっている。本実施の形態では、上記各実施の形態で説明したあらゆる態様を採用することができる。上記各実施の形態で説明した部材については同じ符号を用いて説明する。
【０１２１】
本実施の形態では、保持部６０に揺動軸１６が設けられ、洗浄部材１１，１２が保持部６０とともに回転可能となり、また洗浄部材１１，１２が揺動軸１６を中心に揺動可能となっている。このため、ペンシル洗浄部材１１及び流体ジェット洗浄部材１２と干渉しないようにして、移動測定部２１０及び測定揺動延在部２６３を位置付けることもできる。このため、ペンシル洗浄及び二流ジェット洗浄を行っている間であっても移動測定部２１０による金属層３３０の表面電位の測定を行うことができる点で有益である。
【０１２２】
第６の実施の形態
次に、本発明の第６の実施の形態について説明する。
【０１２３】
上記各実施の形態では基板Ｗのおもて面の表面電位を測定する態様を用いて説明した。本実施の形態では、図９に示すように基板Ｗのおもて面及び裏面の洗浄を行い、これら基板Ｗのおもて面及び裏面の表面電位を測定する態様となっている（図１０参照）。本実施の形態では、上記各実施の形態で説明したあらゆる態様を採用することができる。上記各実施の形態で説明した部材については同じ符号を用いて説明する。基板Ｗの裏面を洗浄する機構は、上記各実施の形態において基板Ｗのおもて面を洗浄する機構と同様である（図９参照）。
【０１２４】
図１０に示すように、移動測定部２１０は、基板Ｗのおもて面の表面電位を測定する第一移動測定部２１０ａと、基板Ｗの裏面の表面電位を測定する第二移動測定部２１０ｂとを有している。第一移動測定部２１０ａ及び第二移動測定部２１０ｂの各々は、上記各実施の形態の移動測定部２１０と同様の構成であり、同様の機能を果たす。
【０１２５】
第一移動測定部２１０ａは、第一移動本体部２０９ａと、第一カンチレバー２０５ａと、第一光検出部２１１ａ−２１３ａとを有している。第二移動測定部２１０ｂは、第二移動本体部２０９ｂと、第二カンチレバー２０５ｂと、第二光検出部２１１ｂ−２１３ｂとを有している。
【０１２６】
測定処理部２５０は、第一移動測定部２１０ａに電気的に接続された第一測定処理部２５０ａと、第二移動測定部２１０ｂに電気的に接続された第二測定処理部２５０ｂとを有している。第一測定処理部２５０ａ及び第二測定処理部２５０ｂの各々は、上記各実施の形態の測定処理部２５０と同様の構成であり、同様の機能を果たす。
【０１２７】
第一測定処理部２５０ａは、第一プリアンプ２５１ａと、第一ロックインアンプ２５２ａと、第一電位演算部２５５ａと、第一画像解析部２５６ａと、第一交流電源２４０ａと、第一光駆動部２１５ａとを有している。第二測定処理部２５０ｂは、第二プリアンプ２５１ｂと、第二ロックインアンプ２５２ｂと、第二電位演算部２５５ｂと、第二画像解析部２５６ｂと、第二交流電源２４０ｂと、第二光駆動部２１５ｂとを有している。
【０１２８】
本実施の形態の態様は、基板Ｗのおもて面だけではなく基板Ｗの裏面も洗浄する場合に利用される。本実施の形態によれば、基板Ｗのおもて面の表面電位を測定するだけではなく、基板Ｗの裏面の表面電位を測定することができ、ひいては、基板Ｗのおもて面及び裏面の洗浄制御の精度を上げることができる点で有益である。
【０１２９】
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。
【符号の説明】
【０１３０】
３０        回転部
４０        回転カップ
５０        制御部
６０        保持部
９０        供給部
２００      電位測定部
２０５      カンチレバー
２０６      探針電極
２１０      移動測定部
２１１−２１３  光検出部
２２１      法線方向移動部
２２５      固定延在部
２２９      固定部材
２３１      面内方向移動部
２３５      支持延在部
２４０      交流電源
３３０      金属層
Ｗ          基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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