JP7470785B2 - 洗浄装置および洗浄方法 - Google Patents
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Description
本開示は、洗浄装置および洗浄方法に関する。
半導体デバイスの製造工程においては、半導体ウェハ等の基板の表面に成膜、エッチング、研磨などの各種処理が施される。これら各種処理の前後には、基板の表面を清浄に保つ必要があるため、基板の洗浄処理が行われる。たとえば、基板上に形成された金属等の膜を研磨する研磨工程の後には、研磨屑や研磨剤に含まれる砥粒などの微小パーティクル（ディフェクト）を除去するための洗浄が行われる。この洗浄工程では、基板上に洗浄液を供給することで、洗浄効果を促進させる（たとえば特開２０１５－２０１６２７号公報参照）。
しかしながら、洗浄液を供給するノズルの種類や洗浄液の流量、基板上での洗浄液の吐出位置、基板の回転速度によっては、基板全面において効果的に洗浄液が供給されないため、半導体製造効率の低下や研磨後の基板上に残存する微小パーティクル（ディフェクト）の除去効果の低下につながり得る。
微細化の進展に伴い、基板に付着する微小パーティクル汚染の除去品質に向けられる要求はますます高まっている。枚葉式で基板を洗浄する際になされる一連の洗浄プロセスにおいて、例えば比較的粒径が大きいパーティクル汚染を除去するスクラブ洗浄を行った直後に、比較的粒径が小さいパーティクル汚染を除去する非接触洗浄を行うといった一連の洗浄工程からなるプロセスを実施することがあるが、その際、異なる種類の洗浄プロセス（異なる種類の洗浄工程）を連続的に実施することになるため、トータルでみたときに洗浄時間を要していた。しかし、スループットを向上させるために単純に処理時間を短縮させると、かえってパーティクル汚染の除去率を低下させる懸念もあった。
また、例えば、セリアなどの微細な研磨スラリーを使用して研磨工程を実施した後の基板上には、比較的除去しにくい微細な研磨屑などの異物が残留しており、また、処理対象の基板自体の表面も必ずしも一様な性状のものが使用されるとは限らなくなってきたため、基板研磨後の洗浄技術にも、従来よりも高度な洗浄技術の適用が求められてきている。
しかも、洗浄工程全体の処理工程が複雑化する中で、所定の洗浄品質を達成するためにトータルで要する洗浄処理の時間は長くなることが懸念されるが、これは、スループットの観点からは好ましくない。
微細化の進展に伴い、基板に付着する微小パーティクル汚染の除去品質に向けられる要求はますます高まっている。枚葉式で基板を洗浄する際になされる一連の洗浄プロセスにおいて、例えば比較的粒径が大きいパーティクル汚染を除去するスクラブ洗浄を行った直後に、比較的粒径が小さいパーティクル汚染を除去する非接触洗浄を行うといった一連の洗浄工程からなるプロセスを実施することがあるが、その際、異なる種類の洗浄プロセス（異なる種類の洗浄工程）を連続的に実施することになるため、トータルでみたときに洗浄時間を要していた。しかし、スループットを向上させるために単純に処理時間を短縮させると、かえってパーティクル汚染の除去率を低下させる懸念もあった。
また、例えば、セリアなどの微細な研磨スラリーを使用して研磨工程を実施した後の基板上には、比較的除去しにくい微細な研磨屑などの異物が残留しており、また、処理対象の基板自体の表面も必ずしも一様な性状のものが使用されるとは限らなくなってきたため、基板研磨後の洗浄技術にも、従来よりも高度な洗浄技術の適用が求められてきている。
しかも、洗浄工程全体の処理工程が複雑化する中で、所定の洗浄品質を達成するためにトータルで要する洗浄処理の時間は長くなることが懸念されるが、これは、スループットの観点からは好ましくない。
基板上での洗浄液の置換効率を向上できる洗浄装置および洗浄方法を提供することが望まれる。また、基板洗浄プロセスを実施する際に、スループットを高めつつも従来よりも改善されたパーティクル汚染除去性能を達成しうる洗浄工程を実現しうる洗浄装置および洗浄方法を提供することが望まれる。また、基板表面全体において微小パーティクル等の除去能力を改善した洗浄装置および洗浄方法を提供することが望まれる。
本開示の一態様に係る洗浄装置は、
基板を保持して前記基板の中心軸を回転軸として前記基板を回転させる基板回転機構と、
前記基板回転機構に保持された前記基板の上面に向けて第１の洗浄液を吐出する第１の単管ノズルと、
前記第１の単管ノズルとは別に前記基板回転機構に保持された前記基板の上面に向けて第２の洗浄液を吐出する第２の単管ノズルと、
を備え、
前記第２の単管ノズルは前記第１の洗浄液の着水位置より前記基板の中心から離れた位置において前記基板の回転方向の順方向に向けて前記第２の洗浄液を吐出して、前記第１の洗浄液の着水後の前記基板の上面における液流と前記第２の洗浄液の着水後の前記基板の上面における液流とが合わさる部分が生じるように、前記第１の単管ノズルおよび前記第２の単管ノズルとは互いに配置されている。
基板を保持して前記基板の中心軸を回転軸として前記基板を回転させる基板回転機構と、
前記基板回転機構に保持された前記基板の上面に向けて第１の洗浄液を吐出する第１の単管ノズルと、
前記第１の単管ノズルとは別に前記基板回転機構に保持された前記基板の上面に向けて第２の洗浄液を吐出する第２の単管ノズルと、
を備え、
前記第２の単管ノズルは前記第１の洗浄液の着水位置より前記基板の中心から離れた位置において前記基板の回転方向の順方向に向けて前記第２の洗浄液を吐出して、前記第１の洗浄液の着水後の前記基板の上面における液流と前記第２の洗浄液の着水後の前記基板の上面における液流とが合わさる部分が生じるように、前記第１の単管ノズルおよび前記第２の単管ノズルとは互いに配置されている。
本発明の一態様に係る洗浄方法は、
基板の中心軸を回転軸として前記基板を回転させるステップと、
前記基板の上面に向けて第１の単管ノズルから第１の洗浄液を吐出するステップと、
前記基板の上面に向けて前記第１の単管ノズルとは別に第２の単管ノズルから第２の洗浄液を吐出するステップと、
を含み、
前記第２の洗浄液を吐出するステップでは、前記第２の単管ノズルは、前記第１の洗浄液の着水後の前記基板の上面における液流と前記第２の洗浄液の着水後の前記基板の上面における液流とが合わさる部分が生じるように、前記第１の洗浄液の着水位置より前記基板の中心から離れた位置において前記基板の回転方向の順方向に向けて前記第２の洗浄液を吐出する。
基板の中心軸を回転軸として前記基板を回転させるステップと、
前記基板の上面に向けて第１の単管ノズルから第１の洗浄液を吐出するステップと、
前記基板の上面に向けて前記第１の単管ノズルとは別に第２の単管ノズルから第２の洗浄液を吐出するステップと、
を含み、
前記第２の洗浄液を吐出するステップでは、前記第２の単管ノズルは、前記第１の洗浄液の着水後の前記基板の上面における液流と前記第２の洗浄液の着水後の前記基板の上面における液流とが合わさる部分が生じるように、前記第１の洗浄液の着水位置より前記基板の中心から離れた位置において前記基板の回転方向の順方向に向けて前記第２の洗浄液を吐出する。
実施形態の第１の態様に係る洗浄装置は、
基板を保持して前記基板の中心軸を回転軸として前記基板を回転させる基板回転機構と、
前記基板回転機構に保持された前記基板の上面に向けて第１の洗浄液を吐出する第１の単管ノズルと、
前記第１の単管ノズルとは別に前記基板回転機構に保持された前記基板の上面に向けて第２の洗浄液を吐出する第２の単管ノズルと、
を備え、
前記第２の単管ノズルは前記第１の洗浄液の着水位置より前記基板の中心から離れた位置において前記基板の回転方向の順方向に向けて前記第２の洗浄液を吐出して、前記第１の洗浄液の着水後の前記基板の上面における液流と前記第２の洗浄液の着水後の前記基板の上面における液流とが合わさる部分が生じるように、前記第１の単管ノズルおよび前記第２の単管ノズルとは互いに配置されている。
基板を保持して前記基板の中心軸を回転軸として前記基板を回転させる基板回転機構と、
前記基板回転機構に保持された前記基板の上面に向けて第１の洗浄液を吐出する第１の単管ノズルと、
前記第１の単管ノズルとは別に前記基板回転機構に保持された前記基板の上面に向けて第２の洗浄液を吐出する第２の単管ノズルと、
を備え、
前記第２の単管ノズルは前記第１の洗浄液の着水位置より前記基板の中心から離れた位置において前記基板の回転方向の順方向に向けて前記第２の洗浄液を吐出して、前記第１の洗浄液の着水後の前記基板の上面における液流と前記第２の洗浄液の着水後の前記基板の上面における液流とが合わさる部分が生じるように、前記第１の単管ノズルおよび前記第２の単管ノズルとは互いに配置されている。
本件発明者らの実際の検証によれば、このような態様によって、他の種類のノズルを使用する場合に比べて、基板の回転速度に関わらず、基板上での洗浄液の置換効率を向上できる。これにより、従来のノズルを用いたリンス洗浄に比べて、基板上面への液供給効率と基板表面のパーティクル除去率をともに向上でき、基板洗浄工程における洗浄性向上とスループット向上の両方を達成できる。
実施形態の第２の態様に係る洗浄装置は、第１の態様に係る洗浄装置であって、
前記第１の単管ノズルから吐出される前記第１の洗浄液の流量は、前記第２の単管ノズルから吐出される前記第２の洗浄液の流量より大きい。
前記第１の単管ノズルから吐出される前記第１の洗浄液の流量は、前記第２の単管ノズルから吐出される前記第２の洗浄液の流量より大きい。
本件発明者らの実際の検証によれば、このような態様によって、基板上での洗浄液の置換効率をさらに向上できる。
実施形態の第３の態様に係る洗浄装置は、第２の態様に係る洗浄装置であって、
前記第１の単管ノズルの直径は、前記第２の単管ノズルの直径より大きい。
前記第１の単管ノズルの直径は、前記第２の単管ノズルの直径より大きい。
実施形態の第４の態様に係る洗浄装置は、第１～３のいずれかの態様に係る洗浄装置であって、
前記第１の単管ノズルによる前記第１の洗浄液の吐出と前記第２の単管ノズルによる前記第２の洗浄液の吐出とを同時に行う。
前記第１の単管ノズルによる前記第１の洗浄液の吐出と前記第２の単管ノズルによる前記第２の洗浄液の吐出とを同時に行う。
実施形態の第５の態様に係る洗浄装置は、第１～４のいずれかの態様に係る洗浄装置であって、
前記第１の洗浄液および前記第２の洗浄液は、水または薬液である。
前記第１の洗浄液および前記第２の洗浄液は、水または薬液である。
実施形態の第６の態様に係る洗浄装置は、第１～５のいずれかの態様に係る洗浄装置であって、
前記第１の単管ノズルは、前記第１の洗浄液が前記基板の中心より手前に着水して、着水後の前記第１の洗浄液の前記基板の上面における液流が前記基板の中心を通過するように前記第１の洗浄液を吐出する。
前記第１の単管ノズルは、前記第１の洗浄液が前記基板の中心より手前に着水して、着水後の前記第１の洗浄液の前記基板の上面における液流が前記基板の中心を通過するように前記第１の洗浄液を吐出する。
実施形態の第７の態様に係る洗浄装置は、第１～６のいずれかの態様に係る洗浄装置であって、
前記基板の中心から前記第２の洗浄液の着水位置までの距離は、前記基板の半径の４分の１より長い。
前記基板の中心から前記第２の洗浄液の着水位置までの距離は、前記基板の半径の４分の１より長い。
実施形態の第８の態様に係る洗浄装置は、第７の態様に係る洗浄装置であって、
前記基板の中心から前記第２の洗浄液の着水位置までの距離は、前記基板の半径の３分の１より長い。
前記基板の中心から前記第２の洗浄液の着水位置までの距離は、前記基板の半径の３分の１より長い。
実施形態の第９の態様に係る洗浄装置は、第１～８のいずれかの態様に係る洗浄装置であって、
前記第１の単管ノズルから吐出されて前記基板の上面に着水するまでの液流と前記基板の上面との間の角度は、１５°～７５°である。
前記第１の単管ノズルから吐出されて前記基板の上面に着水するまでの液流と前記基板の上面との間の角度は、１５°～７５°である。
実施形態の第１０の態様に係る洗浄装置は、第１～９のいずれかの態様に係る洗浄装置であって、
前記第２の単管ノズルから吐出されて前記基板の上面に着水するまでの液流と前記基板の上面との間の角度は、１５°～７５°である。
前記第２の単管ノズルから吐出されて前記基板の上面に着水するまでの液流と前記基板の上面との間の角度は、１５°～７５°である。
実施形態の第１１の態様に係る洗浄装置は、第１～１０のいずれかの態様に係る洗浄装置であって、
前記第２の単管ノズルの数は２以上である。
前記第２の単管ノズルの数は２以上である。
実施形態の第１２の態様に係る洗浄方法は、
基板の中心軸を回転軸として前記基板を回転させるステップと、
前記基板の上面に向けて第１の単管ノズルから第１の洗浄液を吐出するステップと、
前記基板の上面に向けて前記第１の単管ノズルとは別に第２の単管ノズルから第２の洗浄液を吐出するステップと、
を含み、
前記第２の洗浄液を吐出するステップでは、前記第２の単管ノズルは、前記第１の洗浄液の着水後の前記基板の上面における液流と前記第２の洗浄液の着水後の前記基板の上面における液流とが合わさる部分が生じるように、前記第１の洗浄液の着水位置より前記基板の中心から離れた位置において前記基板の回転方向の順方向に向けて前記第２の洗浄液を吐出する。
基板の中心軸を回転軸として前記基板を回転させるステップと、
前記基板の上面に向けて第１の単管ノズルから第１の洗浄液を吐出するステップと、
前記基板の上面に向けて前記第１の単管ノズルとは別に第２の単管ノズルから第２の洗浄液を吐出するステップと、
を含み、
前記第２の洗浄液を吐出するステップでは、前記第２の単管ノズルは、前記第１の洗浄液の着水後の前記基板の上面における液流と前記第２の洗浄液の着水後の前記基板の上面における液流とが合わさる部分が生じるように、前記第１の洗浄液の着水位置より前記基板の中心から離れた位置において前記基板の回転方向の順方向に向けて前記第２の洗浄液を吐出する。
以下に、添付の図面を参照して、実施の形態の具体例を詳細に説明する。なお、以下の説明および以下の説明で用いる図面では、同一に構成され得る部分について、同一の符号を用いるとともに、重複する説明を省略する。また、特に説明がない限り、「上」とは基板を起点として洗浄ノズル等の洗浄具が存在する方向を意味し、「下」とはその反対方向を意味する。なお、基板の両面に対して洗浄ノズル等の洗浄具が存在する場合は、特定の洗浄ノズル等が存在する方向を「上」とし、「下」とはその反対方向を意味する。また、洗浄ノズルやこれを構成する構成物に関し、「上面」や「表面」とは特定の洗浄ノズルが基板に液を供給する側の面を意味する。
図１は、一実施の形態に係る洗浄装置を備えた基板処理装置（研磨装置ともいう）１の全体構成を示す平面図である。
図１に示すように、基板処理装置１は、略矩形状のハウジング１０と、複数のウェハＷ（図２等参照）をストックする基板カセット（図示せず）が載置されるロードポート１２と、を有している。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ポッドおよびＦＯＵＰは、内部に基板カセットを収容し、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。ウェハＷとしては、たとえば半導体ウェハなどを挙げることができる。
ハウジング１０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１４ａ～１４ｄと、研磨後のウェハＷを洗浄する第１洗浄ユニット１６および第２洗浄ユニット１８と、洗浄後のウェハＷを乾燥させる乾燥ユニット２０とが収容されている。研磨ユニット１４ａ～１４ｄは、ハウジング１０の長手方向に沿って配列されており、洗浄ユニット１６、１８および乾燥ユニット２０も、ハウジング１０の長手方向に沿って配列されている。
ロードポート１２と、ロードポート１２側に位置する研磨ユニット１４ａと、乾燥ユニット２０とにより囲まれた領域には、第１搬送ロボット２２が配置されている。また、研磨ユニット１４ａ～１４ｄが配列された領域と、洗浄ユニット１６、１８および乾燥ユニット２０が配列された領域との間には、ハウジング１０の長手方向と平行に、搬送ユニット２４が配置されている。第１搬送ロボット２２は、研磨前のウェハＷをロードポート１２から受け取って搬送ユニット２４に受け渡したり、乾燥ユニット２０から取り出された乾燥後のウェハＷを搬送ユニット２４から受け取ったりする。
第１洗浄ユニット１６と第２洗浄ユニット１８との間には、第１洗浄ユニット１６と第２洗浄ユニット１８との間でウェハＷの受け渡しを行う第２搬送ロボット２６が配置されている。また、第２洗浄ユニット１８と乾燥ユニット２０との間には、第２洗浄ユニット１８と乾燥ユニット２０との間でウェハＷの受け渡しを行う第３搬送ロボット２８が配置されている。
さらに、基板処理装置１には、各機器１４ａ～１４ｄ、１６、１８、２２、２４、２６、２８の動きを制御する制御装置３０が設けられている。制御装置３０としては、たとえば、プログラマブル・ロジック・コントローラ（ＰＬＣ）が用いられる。図１に示す態様では、制御装置３０がハウジング１０の内部に配置されているが、これに限られることはなく、制御装置３０がハウジング１０の外部に配置されていてもよい。
図１に示す例では、第１洗浄ユニット１６として、洗浄液の存在下で、水平方向に延びるロール洗浄部材をウェハＷの表面に接触させ、ロール洗浄部材を自転させながらウェハ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おり、第２洗浄ユニット１８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をウェハＷの表面に接触させ、ペンシル洗浄部材を自転させながらウェハＷの表面と平行な一方向に向けて移動させて、ウェハ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いる。また、乾燥ユニット２０として、回転するウェハＷに向けて、ウェハＷの表面と平行な一方向に移動する噴射ノズルからイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）蒸気を噴出してウェハＷを乾燥させ、さらにウェハＷを高速で回転させて遠心力によってウェハＷを乾燥させるスピン乾燥装置が使用されている。
なお、この例では、第１洗浄ユニット１６としてロール洗浄装置が使用されているが、第１洗浄ユニット１６として第２洗浄ユニット１８と同様のペンシル洗浄装置が使用されてもよいし、洗浄液の存在下で、鉛直方向に延びる回転軸線を有するバフ洗浄研磨部材をウェハＷの表面に接触させ、バフ洗浄研磨部材を自転させながらウェハＷの表面と平行な一方向に向けて移動させて、ウェハＷの表面をスクラブ洗浄研磨するバフ研磨洗浄装置が使用されてもよいし、二流体ジェットによりウェハＷの表面を洗浄する二流体ジェット洗浄装置が使用されてもよい。また、この例では、第２洗浄ユニット１８としてペンシル洗浄装置が使用されているが、第２洗浄ユニット１８として第１洗浄ユニット１６と同様のロール洗浄装置が使用されてもよいし、バフ研磨洗浄装置が使用されてもよいし、二流体ジェット洗浄装置が使用されてもよい。
洗浄液には、純水（ＤＩＷ）などのリンス液と、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、フッ酸などの薬液とが含まれる。本実施の形態で特に断りのない限り、洗浄液は、リンス液または薬液のいずれかを意味している。
一実施の形態に係る洗浄装置４０（図２参照）は、第１洗浄ユニット１６にも第２洗浄ユニット１８にも適用でき、ロール洗浄装置にも、ペンシル洗浄装置にも、バフ研磨洗浄装置にも、二流体ジェット洗浄装置にも適用できる。
以下、一実施の形態に係る洗浄装置４０の具体的な適用例として、第１洗浄ユニット１６および第２洗浄ユニット１８における濯ぎ洗浄に適用した態様を説明する。濯ぎ洗浄の際には、第１洗浄ユニット１６におけるロール洗浄部材および第２洗浄ユニット１８におけるペンシル洗浄部材は、基板の上方から退避される。これは、ロール洗浄部材やペンシル洗浄部材などの部材に付着したパーティクルや薬液が、濯ぎ洗浄時に基板上に落下して基板を汚染しないようにするためである。
図２は、一実施の形態に係る洗浄装置４０における基板Ｗと第１の単管ノズル４１および第２の単管ノズル４２との位置関係を示す平面図である。なお、本明細書において「噴霧ノズル」とは、多数の供給口を有し、洗浄液が空間的に広がるように吐出されるノズルをいい、「単管ノズル」とは、噴霧ノズルとは異なり、単一の供給口を有し、洗浄液が比較的直線的に供給口から射出されるノズルをいう。
図２に示すように、洗浄装置４０は、基板回転機構７０（図１３参照）と、基板回転機構７０に保持された基板Ｗの上面に向けて第１の洗浄液を吐出する第１の単管ノズル４１と、第１の単管ノズル４１とは別に基板回転機構７０に保持された基板Ｗの上面に向けて第２の洗浄液を吐出する第２の単管ノズル４２と、を備えている。
図１３は、基板回転機構７０の構成を示す側面図である。図１３に示すように、基板回転機構７０は、基板Ｗを水平に保持する基板保持機構７１と、基板保持機構７１を介して基板Ｗをその中心軸周りに回転させるモータ（回転機構）７２とを有している。なお、軸中心を含む直線に対して左右対称となるように配置され真空源に連通した複数の真空チャック孔を有する図示しない基板プレートを、基板保持機構７０として採用してもよい。
基板Ｗは、表面を上にして、基板保持機構７１に保持される。基板保持機構７１が基板Ｗを保持して回転すると、基板Ｗはその中心軸（中心Ｏを通って基板Ｗの表面に垂直な軸）を回転軸として回転する。図２に示す例では、基板Ｗは、上方から見て時計回りに回転されるが、基板Ｗの回転方向はこれに限定されるものではなく、上方から見て反時計回りに回転されてもよい。
図２に示すように、第１の単管ノズル４１および第２の単管ノズル４２は、基板Ｗの上方であって基板Ｗの上部空間の外側から基板Ｗの表面（上面）に向けて洗浄液を吐出する。すなわち、第１の単管ノズル４１および第２の単管ノズル４２は、基板Ｗの上面に対して斜め上から洗浄液を供給する。第１の単管ノズル４１による第１の洗浄液の吐出と、第２の単管ノズル４２による第２の洗浄液の吐出とは同時に行われてもよい。
一実施形態においては、第１の単管ノズル４１から吐出される第１の洗浄液の流量は、第２の単管ノズル４２から吐出される第２の洗浄液の流量より大きくすることができる。そのため、図１４に示すように、第１の洗浄液の薬液供給源５１と第１の単管ノズル４１とを結ぶ配管上に、開度調整が可能な第１の弁５１ａと第１の流量計５１ｂが設置されるとともに、第２の洗浄液の薬液供給源５２と第２の単管ノズル４２とを結ぶ配管上に、開度調整が可能な第２の弁５２ａと第２の流量計５２ｂが設置される。そのうえで、制御部３０が、第１の流量計５１ｂおよび第２の流量計５１ｂからの流量信号を受信し、予め設定された流量範囲となるように、開度調整信号を第１の弁５１ａおよび第２の弁５２ａに対してそれぞれ洗浄処理のオペレーション中に送信することにより、第１の弁５１ａおよび第２の弁５２ａの開度をフィードバック制御する。この結果、第１の単管ノズル４１から吐出される第１の洗浄液の流量は、第２の単管ノズル４２から吐出される第２の洗浄液の流量より大きくすることができる。
第１の単管ノズル４１の位置、吐出方向、口径、および流速は、第１の単管ノズル４１から吐出された第１の洗浄液が以下の条件を満たすように設計される。まず、図１に示すように、第１の単管ノズル４１から吐出された第１の洗浄液の基板Ｗの上面への着水位置Ａは、基板Ｗの中心Ｏではなく、基板Ｗの中心Ｏから距離Ｒａだけ離れた位置とされる。平面視にて第１の単管ノズル４１と着水位置Ａとを結ぶ線上に基板Ｗの中心Ｏがあるように第１の単管ノズル４１の向きが決定される。すなわち、平面視にて第１の単管ノズル４１は、基板Ｗの中心Ｏに向けて第１の洗浄液を吐出するが、その着水位置Ａは、基板Ｗの中心Ｏから距離Ｒａだけ手前の位置とする。
図３は、基板Ｗと第１の単管ノズル４１との位置関係を示す側面図である。図３は、第１の単管ノズル４１から吐出されて基板Ｗの上面に着水するまでの第１の洗浄液の液流が含まれる鉛直面を示している。図３に示すように、第１の単管ノズル４１から吐出されて基板Ｗの上面に着水するまでの第１の洗浄液の液流と基板Ｗの上面との間の角度（入射角）αは、１５°～７５°に設定され、望ましくは３０～６０°に設定される。このように、第１の単管ノズル４１は、基板Ｗの上面に対して斜め上から第１の洗浄液を供給するので、第１の洗浄液の液流は、基板Ｗの平面方向に沿った方向の流れ、具体的には基板Ｗの中心Ｏに向く方向の流れをもって基板Ｗの上面に着水することになる。そうすると、第１の洗浄液は、この液流の基板Ｗの中心Ｏに向く方向の流れの慣性によって、着水した後にも基板Ｗの中心Ｏに向く方向に流れる。
上述のように基板Ｗは回転しているので、基板Ｗの表面に着水した第１の洗浄液は、この回転による遠心力を受けて基板Ｗの外側に向かって流れることになるが、図２および図３に示すように、本実施の形態では、基板Ｗの中心Ｏの付近に着水するので、このような中心Ｏに近い位置では大きな遠心力が働かず、また、着水前にすでに中心Ｏに向かう流れがあるので、この慣性によって、第１の洗浄液は平面視で第１の単管ノズル４１の供給方向と一致する方向に直線状に進む液束を形成して基板Ｗの表面を流れる。この結果、基板Ｗの上面に着水した第１の洗浄液は基板Ｗの中心Ｏを通過することになる。第１の洗浄液は、基板Ｗの中心Ｏを通過すると、第１の単管ノズル４１の供給方向の慣性力が徐々に弱まり、外周に向かうに従って遠心力が大きくなるので、外周に向けて徐々に幅が広がるように、基板Ｗの回転方向にカーブを描いて外周部に向かって流れる液流となり、最終的には基板Ｗの外周部から排出される。
上記のような第１の洗浄液の基板Ｗの表面上での挙動につき、着水位置が基板Ｗの中心Ｏから離れているほど液流の基板Ｗの表面に平行な成分が大きい方が望ましく、このために入射角αを小さくすることが望ましい。また、基板Ｗの回転速度が速すぎると、液流における慣性力が遠心力に負けて液流が基板Ｗの中心Ｏを通過しなくなるので、基板Ｗを過度に高速回転することは望ましくなく、回転速度は１５００ｒｐｍ以下とするのが望ましく、１０００ｒｐｍ以下とするのがより望ましい。
また、第１の単管ノズル４１の口径が１～５ｍｍであるときに、流量は５００～２０００ｍｌ／ｍｉｎであることが望ましい。第１の単管ノズル４１の口径が５～１０ｍｍであるときに、流量は２０００ｍｌ／ｍｉｎ以上とすることが望ましい。また、着水位置Ａの基板Ｗの中心Ｏからの距離Ｒａは大きすぎると、上述のように着水後の液流が慣性力によって基板Ｗの中心を通過するようにするためにその流速を大きくしなければならないため、半径Ｒの３分の１以下とするのが望ましい。
以上のように、第１の単管ノズル４１から第１の洗浄液を基板Ｗの上面に供給するが、基板Ｗの上方から基板Ｗの中心Ｏに大きい入射角（たとえば９０°）で吐出するのではなく、斜め上方向から比較的低い入射角で、平面視で中心Ｏ方向に向けて、中心Ｏの手前に着水するように吐出し、着水した第１の洗浄液は、基板Ｗの中心Ｏを通過するように流れるので、遠心力が小さい基板Ｗの中心Ｏにおいても速やかな液置換がされ、基板Ｗの中心部に第１の洗浄液が淀むことが防止される。また、基板Ｗの表面が銅などの柔らかい材料の層である場合にも、入射角が大きい場合と比較して表面が受けるダメージを低減できる。
第２の単管ノズル４２の位置、吐出方向、口径、および流速は、第２の単管ノズル４１から吐出された第２の洗浄液が以下の条件を満たすように設計される。まず、図１に示すように、第２の単管ノズル４２から吐出された第２の洗浄液の基板Ｗの上面への着水位置Ｂは、第１の洗浄液の着水位置Ａより基板Ｗの中心Ｏから離れた位置とされる。すなわち、第２の洗浄液の着水位置Ｂの基板Ｗの中心Ｏからの距離Ｒｂは、第１の洗浄液の着水位置Ａの基板Ｗの中心Ｏからの距離Ｒａより長く設定される。基板Ｗの中心Ｏから第２の洗浄液の着水位置Ｂまでの距離Ｒｂは、基板の半径Ｒの４分の１より長いのが望ましく、基板の半径Ｒの３分の１より長いのがより望ましい。
図１２に示すように、第１の単管ノズル４１の供給方向と、基板Ｗの中心Ｏを通ってそれに直交する方向とで基板Ｗの平面図上に座標系を作ったときに、第２の単管ノズル４２から吐出される第２の洗浄液の着水位置は、第１ノズルの供給方向の基板Ｗの中心Ｏからの延長線に対して、基板回転方向の上流側９０°の領域（図１２においてハッチングが付された領域）内であってもよい。
さらに、図１に示すように、第２の単管ノズル４２は、第１の洗浄液の着水後の基板Ｗの上面における液流と第２の洗浄液の着水後の基板Ｗの上面における液流とが合わさる部分（符号Ｃを付した一点鎖線で囲まれた部分）が形成されるように、第１の洗浄液の着水位置Ａより基板Ｗの中心Ｏから離れた位置において基板Ｗの回転方向の順方向に向けて第２の洗浄液を吐出する。すなわち、前記第２の単管ノズルは第１の洗浄液の着水位置より基板Ｗの中心Ｏから離れた位置において基板Ｗの回転方向の順方向に向けて第２の洗浄液を吐出して、第１の洗浄液の着水後の基板Ｗの上面における液流と第２の洗浄液の着水後の基板Ｗの上面における液流とが合わさる部分が生じるように、第１の単管ノズル４１および第２の単管ノズル４２とは互いに配置されている。これにより、第２の単管ノズル４２から吐出された第２の洗浄液は、基板Ｗの上面に着水してから、第１の洗浄液の液流と一部混ざり合いながら、基板Ｗの表面を外周に向かって広がって流れる。ここで、従来のように中心のみに液を供給する場合、基板全面に液を行き渡らせるべく洗浄時間を短縮化するために基板回転速度を高めると基板上で厚みを有する液層が形成されずに洗浄効果が十分得られない恐れがあったのに対して、本実施例では、第２の単管ノズルは第１の洗浄液の着水位置より基板の中心から離れた位置において基板の回転方向の順方向に向けて第２の洗浄液を吐出して、さらに、第１の洗浄液の着水後の基板の上面における液流と第２の洗浄液の着水後の前記基板の上面における液流とが合わさる部分を生じさせているので、第１ノズルから供給される液流れに対して、第２ノズルからの基板の回転方向に沿った液流れがぶつかって基板の水平面内における液の流れ（液膜領域の水平方向への移動）や、厚みを有する液層中の液の上下方向の流れが期待でき、これらによって洗浄効果を高めつつも、基板全面に洗浄液を行き渡らせることが期待できる。
なお、第２の単管ノズル４２から吐出される第２の洗浄液については、着水後に基板Ｗの表面を直線状に流動する必要はない。よって、第２の単管ノズル４３から吐出される第２の洗浄液については、回転する基板上において、着液直後に働く遠心力によって外周に向けて流れるように、その口径、流速などの条件が設定されればよい。ただし、入射角が大きいと基板Ｗの表面がダメージを受ける点については、第１の単管ノズル４１の場合と同じであるから、第２の単管ノズル４２についても、その入射角は小さくすることが望ましい。
図４は、基板Ｗと第２の単管ノズル４２との位置関係を示す側面図である。図４は、第２の単管ノズル４２から吐出されて基板Ｗの上面に着水するまでの第２の洗浄液の液流が含まれる鉛直面を示している。図４に示すように、第２の単管ノズル４２から吐出されて基板Ｗの上面に着水するまでの第２の洗浄液の液流と基板Ｗの上面との間の角度（入射角）αは、１５°～７５°に設定され、望ましくは３０°～６０°に設定される。
本件発明者らによる実際の検証によれば、本実施の形態のように、第２の単管ノズル４２が、第１の洗浄液の着水後の基板Ｗの上面における液流と第２の洗浄液の着水後の基板Ｗの上面における液流とが合わさる部分が生じるように、第１の洗浄液の着水位置Ａより基板Ｗの中心Ｏから離れた位置において基板Ｗの回転方向の順方向に向けて第２の洗浄液を吐出することで、他の種類のノズルを使用する場合に比べて、基板Ｗの回転速度に関わらず、基板Ｗの上面における洗浄液の置換効率が向上することが明らかになっている。洗浄液の置換効率が向上することで、基板上面に迅速に洗浄液を供給できたり、基板上にある液体や微小パーティクルを効果的に押し流したりする効果が得られ、洗浄工程に要する時間を短縮することが可能となる。
第１の単管ノズル４１から吐出される第１の洗浄液の流量は、第２の単管ノズル４２から吐出される第２の洗浄液の流量より大きいことが望ましい。第１の単管ノズル４１から吐出される第１の洗浄液の流量を、第２の単管ノズル４２から吐出される第２の洗浄液の流量より大きくするために、第１の単管ノズル４１の直径を、第２の単管ノズル４２の直径より大きくしてもよいし、流量制御器を用いて第１の単管ノズル４１および第２の単管ノズル４２に供給される洗浄液の流量をそれぞれ調整してもよい。
本件発明者らによる実施の検証によれば、本実施の形態のように、第１の単管ノズル４１から吐出される第１の洗浄液の流量を、第２の単管ノズル４２から吐出される第２の洗浄液の流量より大きくすることで、基板Ｗの上面における洗浄液の置換効率がさらに向上することが明らかとなっている。
次に、本実施の形態に係る具体的な実施例について説明する。
（実施例１）
本実施の形態に係る実施例１として、まず、基板の中心軸を回転軸として基板を回転させながら、基板の上面を蛍光塗料で満たしたのち、基板の上面に光を照射し、その反射光（すなわち基板の上面の輝度値分布）のハイスピードカメラによる撮影を開始した。次いで、基板の上面の中心の手前に着水するように第１の単管ノズル（Φ１．０ｍｍ）から純水（ＤＩＷ）を吐出するとともに、基板の上面の中心から基板の半径の２分の１だけ離れた位置に着水するように基板の回転方向の順方向に向けて第１の単管ノズルとは別に第２の単管ノズル（Φ１．０ｍｍ）からも純水（ＤＩＷ）を吐出し、基板の上面の蛍光塗料を純水（ＤＩＷ）により洗い流して除去した。ここで、第１の単管ノズルおよび第２の単管ノズルから吐出される純水（ＤＩＷ）の合計流量は１０００ｍｌ／ｍｉｎであり、第１の単管ノズルと第２の単管ノズルの流量比は１：１であった。そして、基板の上面の輝度値分布の時間変化に基づいて、基板上の蛍光塗料の純水（ＤＩＷ）による置換効率を算出した。具体的には、基板の上面の輝度値分布から輝度値が２５未満の領域の面積Ｓ１を計算し、基板の面積Ｓ０に対する、輝度値が２５未満の領域の面積Ｓ１の割合を、置換効率として算出した（置換効率＝Ｓ１／Ｓ０×１００）。
本実施の形態に係る実施例１として、まず、基板の中心軸を回転軸として基板を回転させながら、基板の上面を蛍光塗料で満たしたのち、基板の上面に光を照射し、その反射光（すなわち基板の上面の輝度値分布）のハイスピードカメラによる撮影を開始した。次いで、基板の上面の中心の手前に着水するように第１の単管ノズル（Φ１．０ｍｍ）から純水（ＤＩＷ）を吐出するとともに、基板の上面の中心から基板の半径の２分の１だけ離れた位置に着水するように基板の回転方向の順方向に向けて第１の単管ノズルとは別に第２の単管ノズル（Φ１．０ｍｍ）からも純水（ＤＩＷ）を吐出し、基板の上面の蛍光塗料を純水（ＤＩＷ）により洗い流して除去した。ここで、第１の単管ノズルおよび第２の単管ノズルから吐出される純水（ＤＩＷ）の合計流量は１０００ｍｌ／ｍｉｎであり、第１の単管ノズルと第２の単管ノズルの流量比は１：１であった。そして、基板の上面の輝度値分布の時間変化に基づいて、基板上の蛍光塗料の純水（ＤＩＷ）による置換効率を算出した。具体的には、基板の上面の輝度値分布から輝度値が２５未満の領域の面積Ｓ１を計算し、基板の面積Ｓ０に対する、輝度値が２５未満の領域の面積Ｓ１の割合を、置換効率として算出した（置換効率＝Ｓ１／Ｓ０×１００）。
（比較例１）
比較例１として、まず、実施例１と同様に、基板の中心軸を回転軸として基板を回転させながら、基板の上面を蛍光塗料で満たしたのち、基板の上面に光を照射し、その反射光（すなわち基板の上面の輝度値分布）のハイスピードカメラによる撮影を開始した。次いで、基板の上面に２つのコーンノズル（円形状の吐出口から円錐状に液体を噴霧するノズル）から純水（ＤＩＷ）を吐出し、基板の上面の蛍光塗料を純水（ＤＩＷ）により洗い流して除去した。ここで、２つのコーンノズルから吐出される純水（ＤＩＷ）の合計流量は１０００ｍｌ／ｍｉｎであった。そして、実施例１と同様に、基板の上面の輝度値分布の時間変化に基づいて、基板上の蛍光塗料の純水（ＤＩＷ）による置換効率を算出した。すなわち、比較例１は、２つのコーンノズルから純水（ＤＩＷ）を吐出する点が、実施例１と異なっている。
比較例１として、まず、実施例１と同様に、基板の中心軸を回転軸として基板を回転させながら、基板の上面を蛍光塗料で満たしたのち、基板の上面に光を照射し、その反射光（すなわち基板の上面の輝度値分布）のハイスピードカメラによる撮影を開始した。次いで、基板の上面に２つのコーンノズル（円形状の吐出口から円錐状に液体を噴霧するノズル）から純水（ＤＩＷ）を吐出し、基板の上面の蛍光塗料を純水（ＤＩＷ）により洗い流して除去した。ここで、２つのコーンノズルから吐出される純水（ＤＩＷ）の合計流量は１０００ｍｌ／ｍｉｎであった。そして、実施例１と同様に、基板の上面の輝度値分布の時間変化に基づいて、基板上の蛍光塗料の純水（ＤＩＷ）による置換効率を算出した。すなわち、比較例１は、２つのコーンノズルから純水（ＤＩＷ）を吐出する点が、実施例１と異なっている。
（比較例２）
比較例２として、まず、実施例１と同様に、基板の中心軸を回転軸として基板を回転させながら、基板の上面を蛍光塗料で満たしたのち、基板の上面に光を照射し、その反射光（すなわち基板の上面の輝度値分布）のハイスピードカメラによる撮影を開始した。次いで、基板の上面の中心の手前に着水するように１つの単管ノズル（Φ３．０ｍｍ）から純水（ＤＩＷ）を吐出し、基板の上面の蛍光塗料を純水（ＤＩＷ）により洗い流して除去した。ここで、１つの単管ノズルから吐出される純水（ＤＩＷ）の流量は１０００ｍｌ／ｍｉｎであった。そして、実施例１と同様に、基板の上面の輝度値分布の時間変化に基づいて、基板上の蛍光塗料の純水（ＤＩＷ）による置換効率を算出した。すなわち、比較例２は、１つの単管ノズルから純水（ＤＩＷ）を吐出する点が、実施例１と異なっている。
比較例２として、まず、実施例１と同様に、基板の中心軸を回転軸として基板を回転させながら、基板の上面を蛍光塗料で満たしたのち、基板の上面に光を照射し、その反射光（すなわち基板の上面の輝度値分布）のハイスピードカメラによる撮影を開始した。次いで、基板の上面の中心の手前に着水するように１つの単管ノズル（Φ３．０ｍｍ）から純水（ＤＩＷ）を吐出し、基板の上面の蛍光塗料を純水（ＤＩＷ）により洗い流して除去した。ここで、１つの単管ノズルから吐出される純水（ＤＩＷ）の流量は１０００ｍｌ／ｍｉｎであった。そして、実施例１と同様に、基板の上面の輝度値分布の時間変化に基づいて、基板上の蛍光塗料の純水（ＤＩＷ）による置換効率を算出した。すなわち、比較例２は、１つの単管ノズルから純水（ＤＩＷ）を吐出する点が、実施例１と異なっている。
（比較例３）
比較例３として、まず、実施例１と同様に、基板の中心軸を回転軸として基板を回転させながら、基板の上面を蛍光塗料で満たしたのち、基板の上面に光を照射し、その反射光（すなわち基板の上面の輝度値分布）のハイスピードカメラによる撮影を開始した。次いで、基板の上面の中心の手前に着水するように１つの単管ノズル（Φ１．０ｍｍ）から純水（ＤＩＷ）を吐出するとともに、基板の上面の中心から外周に亘って着水するように基板の回転方向の順方向に向けて１つのフラットノズル（スリット状の吐出口から扇状に液体を噴霧するノズル）からも純水（ＤＩＷ）を吐出し、基板の上面の蛍光塗料を純水（ＤＩＷ）により洗い流して除去した。ここで、１つの単管ノズルおよび１つのフラットノズルから吐出される純水（ＤＩＷ）の合計流量は１０００ｍｌ／ｍｉｎであった。そして、実施例１と同様に、基板の上面の輝度値分布の時間変化に基づいて、基板上の蛍光塗料の純水（ＤＩＷ）による置換効率を算出した。すなわち、比較例２は、１つの単管ノズルと１つのフラットノズルから純水（ＤＩＷ）を吐出する点が、実施例１と異なっている。
比較例３として、まず、実施例１と同様に、基板の中心軸を回転軸として基板を回転させながら、基板の上面を蛍光塗料で満たしたのち、基板の上面に光を照射し、その反射光（すなわち基板の上面の輝度値分布）のハイスピードカメラによる撮影を開始した。次いで、基板の上面の中心の手前に着水するように１つの単管ノズル（Φ１．０ｍｍ）から純水（ＤＩＷ）を吐出するとともに、基板の上面の中心から外周に亘って着水するように基板の回転方向の順方向に向けて１つのフラットノズル（スリット状の吐出口から扇状に液体を噴霧するノズル）からも純水（ＤＩＷ）を吐出し、基板の上面の蛍光塗料を純水（ＤＩＷ）により洗い流して除去した。ここで、１つの単管ノズルおよび１つのフラットノズルから吐出される純水（ＤＩＷ）の合計流量は１０００ｍｌ／ｍｉｎであった。そして、実施例１と同様に、基板の上面の輝度値分布の時間変化に基づいて、基板上の蛍光塗料の純水（ＤＩＷ）による置換効率を算出した。すなわち、比較例２は、１つの単管ノズルと１つのフラットノズルから純水（ＤＩＷ）を吐出する点が、実施例１と異なっている。
図５は、実施例１および比較例１～３の低回転速度での検証結果として、基板を１５０ｒｐｍで回転させた場合の、純水（ＤＩＷ）の吐出を開始してから０．５秒後および１．０秒後の輝度値分布を示している。また、図６は、実施例１および比較例１～３の低回転速度での検証結果として、基板を１５０ｒｐｍで回転させた場合の、純水（ＤＩＷ）の吐出を開始してから０．５秒後および１．０秒後の置換効率を示している。
図７は、実施例１および比較例１～３の高回転速度での検証結果として、基板を４００ｒｐｍで回転させた場合の、純水（ＤＩＷ）の吐出を開始してから０．５秒後および１．０秒後の輝度値分布を示している。また、図８は、実施例１および比較例１～３の高回転速度での検証結果として、基板を４００ｒｐｍで回転させた場合の、純水（ＤＩＷ）の吐出を開始してから０．５秒後および１．０秒後の置換効率を示している。
図５～図７に示すように、実施例１では、基板の回転速度が１５０ｒｐｍの場合と４００ｒｐｍの場合のいずれにおいても、高い置換効率が得られた。したがって、第２の単管ノズルが、第１の洗浄液の着水後の基板の上面における液流と第２の洗浄液の着水後の基板の上面における液流とが合わさる部分が生じるように、第１の洗浄液の着水位置より基板の中心から離れた位置において基板の回転方向の順方向に向けて第２の洗浄液を吐出することで、他の種類のノズルを使用する場合に比べて、基板の回転速度に関わらず、基板Ｗの上面における洗浄液の置換効率が向上することが分かった。なお、本実施形態における「第１の液流と第２の液流とが合わさる部分が生じる」と、第１の液体の液膜の厚みを維持しながら液膜全体として液流の移動の流れを維持しながら基板表面上を流れる第1の液膜が形成された状態で、第２の液体の液膜の厚みを維持しながら液膜全体として液流の移動の方向を維持しつつ基板表面上を流れる第２の液膜が形成された状態となり、しかもこれらの液膜がすくなくとも一部で重複した状態が形成されている状態であると考えられる。
（実施例２）
本実施の形態に係る実施例２として、まず、実施例１と同様に、基板の中心軸を回転軸として基板を回転させながら、基板の上面を蛍光塗料で満たしたのち、基板の上面に光を照射し、その反射光（すなわち基板の上面の輝度値分布）のハイスピードカメラによる撮影を開始した。次いで、基板の上面の中心の手前に着水するように第１の単管ノズル（Φ１．９ｍｍ）から純水（ＤＩＷ）を吐出するとともに、基板の上面の中心から基板の半径の２分の１だけ離れた位置に着水するように基板の回転方向の順方向に向けて第１の単管ノズルとは別に第２の単管ノズル（Φ１．０ｍｍ）からも純水（ＤＩＷ）を吐出し、基板の上面の蛍光塗料を純水（ＤＩＷ）により洗い流して除去した。ここで、第１の単管ノズルおよび第２の単管ノズルから吐出される純水（ＤＩＷ）の合計流量は１０００ｍｌ／ｍｉｎであり、第１の単管ノズルと第２の単管ノズルの流量比は約８：２であった。そして、実施例１と同様に、基板の上面の輝度値分布の時間変化に基づいて、基板上の蛍光塗料の純水（ＤＩＷ）による置換効率を算出した。すなわち、実施例２は、第１の単管ノズルの流量が第２の単管ノズルの流量より大きい点が、実施例１と異なっている。
本実施の形態に係る実施例２として、まず、実施例１と同様に、基板の中心軸を回転軸として基板を回転させながら、基板の上面を蛍光塗料で満たしたのち、基板の上面に光を照射し、その反射光（すなわち基板の上面の輝度値分布）のハイスピードカメラによる撮影を開始した。次いで、基板の上面の中心の手前に着水するように第１の単管ノズル（Φ１．９ｍｍ）から純水（ＤＩＷ）を吐出するとともに、基板の上面の中心から基板の半径の２分の１だけ離れた位置に着水するように基板の回転方向の順方向に向けて第１の単管ノズルとは別に第２の単管ノズル（Φ１．０ｍｍ）からも純水（ＤＩＷ）を吐出し、基板の上面の蛍光塗料を純水（ＤＩＷ）により洗い流して除去した。ここで、第１の単管ノズルおよび第２の単管ノズルから吐出される純水（ＤＩＷ）の合計流量は１０００ｍｌ／ｍｉｎであり、第１の単管ノズルと第２の単管ノズルの流量比は約８：２であった。そして、実施例１と同様に、基板の上面の輝度値分布の時間変化に基づいて、基板上の蛍光塗料の純水（ＤＩＷ）による置換効率を算出した。すなわち、実施例２は、第１の単管ノズルの流量が第２の単管ノズルの流量より大きい点が、実施例１と異なっている。
（比較例４）
比較例４として、まず、実施例１と同様に、基板の中心軸を回転軸として基板を回転させながら、基板の上面を蛍光塗料で満たしたのち、基板の上面に光を照射し、その反射光（すなわち基板の上面の輝度値分布）のハイスピードカメラによる撮影を開始した。次いで、基板の上面の中心の手前に着水するように第１の単管ノズル（Φ１．０ｍｍ）および第２の単管ノズル（Φ１．０ｍｍ）から純水（ＤＩＷ）を吐出し、基板の上面の蛍光塗料を純水（ＤＩＷ）により洗い流して除去した。ここで、第１の単管ノズルおよび第２の単管ノズルから吐出される純水（ＤＩＷ）の合計流量は１０００ｍｌ／ｍｉｎであり、第１の単管ノズルと第２の単管ノズルの流量比は１：１であった。そして、実施例１と同様に、基板の上面の輝度値分布の時間変化に基づいて、基板上の蛍光塗料の純水（ＤＩＷ）による置換効率を算出した。すなわち、比較例４は、第２の単管ノズルも第１の単管ノズルと同様に基板の中心に向けて純水（ＤＩＷ）を吐出する点が、実施例１と異なっている。
比較例４として、まず、実施例１と同様に、基板の中心軸を回転軸として基板を回転させながら、基板の上面を蛍光塗料で満たしたのち、基板の上面に光を照射し、その反射光（すなわち基板の上面の輝度値分布）のハイスピードカメラによる撮影を開始した。次いで、基板の上面の中心の手前に着水するように第１の単管ノズル（Φ１．０ｍｍ）および第２の単管ノズル（Φ１．０ｍｍ）から純水（ＤＩＷ）を吐出し、基板の上面の蛍光塗料を純水（ＤＩＷ）により洗い流して除去した。ここで、第１の単管ノズルおよび第２の単管ノズルから吐出される純水（ＤＩＷ）の合計流量は１０００ｍｌ／ｍｉｎであり、第１の単管ノズルと第２の単管ノズルの流量比は１：１であった。そして、実施例１と同様に、基板の上面の輝度値分布の時間変化に基づいて、基板上の蛍光塗料の純水（ＤＩＷ）による置換効率を算出した。すなわち、比較例４は、第２の単管ノズルも第１の単管ノズルと同様に基板の中心に向けて純水（ＤＩＷ）を吐出する点が、実施例１と異なっている。
（比較例５）
比較例５として、まず、実施例１と同様に、基板の中心軸を回転軸として基板を回転させながら、基板の上面を蛍光塗料で満たしたのち、基板の上面に光を照射し、その反射光（すなわち基板の上面の輝度値分布）のハイスピードカメラによる撮影を開始した。次いで、基板の上面の中心の手前に着水するように第１の単管ノズル（Φ１．０ｍｍ）から純水（ＤＩＷ）を吐出するとともに、基板の上面の中心から基板の半径の２分の１だけ離れた位置に着水するように基板の回転方向の逆方向に向けて第１の単管ノズルとは別に第２の単管ノズル（Φ１．０ｍｍ）からも純水（ＤＩＷ）を吐出し、基板の上面の蛍光塗料を純水（ＤＩＷ）により洗い流して除去した。ここで、第１の単管ノズルおよび第２の単管ノズルから吐出される純水（ＤＩＷ）の合計流量は１０００ｍｌ／ｍｉｎであり、第１の単管ノズルと第２の単管ノズルの流量比は１：１であった。そして、実施例１と同様に、基板の上面の輝度値分布の時間変化に基づいて、基板上の蛍光塗料の純水（ＤＩＷ）による置換効率を算出した。すなわち、比較例５は、第２の単管ノズルが基板の回転方向の逆方向に向けて純水（ＤＩＷ）を吐出する点が、実施例１と異なっている。
比較例５として、まず、実施例１と同様に、基板の中心軸を回転軸として基板を回転させながら、基板の上面を蛍光塗料で満たしたのち、基板の上面に光を照射し、その反射光（すなわち基板の上面の輝度値分布）のハイスピードカメラによる撮影を開始した。次いで、基板の上面の中心の手前に着水するように第１の単管ノズル（Φ１．０ｍｍ）から純水（ＤＩＷ）を吐出するとともに、基板の上面の中心から基板の半径の２分の１だけ離れた位置に着水するように基板の回転方向の逆方向に向けて第１の単管ノズルとは別に第２の単管ノズル（Φ１．０ｍｍ）からも純水（ＤＩＷ）を吐出し、基板の上面の蛍光塗料を純水（ＤＩＷ）により洗い流して除去した。ここで、第１の単管ノズルおよび第２の単管ノズルから吐出される純水（ＤＩＷ）の合計流量は１０００ｍｌ／ｍｉｎであり、第１の単管ノズルと第２の単管ノズルの流量比は１：１であった。そして、実施例１と同様に、基板の上面の輝度値分布の時間変化に基づいて、基板上の蛍光塗料の純水（ＤＩＷ）による置換効率を算出した。すなわち、比較例５は、第２の単管ノズルが基板の回転方向の逆方向に向けて純水（ＤＩＷ）を吐出する点が、実施例１と異なっている。
図９は、実施例１～２および比較例４～５の検証結果として、基板を１５０ｒｐｍで回転させた場合の、純水（ＤＩＷ）の吐出を開始してから０．５秒後および１．０秒後の輝度値分布を示している。また、図１０は、実施例１～２および比較例４の検証結果として、基板を１５０ｒｐｍで回転させた場合の、純水（ＤＩＷ）の吐出を開始してから０．５秒後および１．０秒後の置換効率を示している。
図９および図１０に示すように、実施例２では、実施例１よりも、高い置換効率が得られた。したがって、第１の単管ノズルから吐出される第１の洗浄液の流量を、第２の単管ノズルから吐出される第２の洗浄液の流量より大きくすることで、基板Ｗの上面における洗浄液の置換効率がさらに向上することが分かった。
なお、図２に示す実施の形態では、第２の単管ノズル４２の数が１つであったが、これに限定されるものではなく、図１１に示すように、第２の単管ノズル４２ａ、４２ｂの数が２つ以上であってもよい。この場合、洗浄液の置換効率をさらに高めるために、基板の中心Ｏに近い位置に向けて吐出される洗浄液ほど流量が大きいことが望ましい。すなわち、第１の単管ノズル４１から吐出される第１の洗浄液の流量は、中心側の第２の単管ノズル４２ａから吐出される第２の洗浄液の流量より大きく、かつ外周側の第２の単管ノズル４２ｂから吐出される第２の洗浄液の流量より大きいことが望ましい。また、中心側の第２の単管ノズル４２ａから吐出される第２の洗浄液の流量は、外周側の第２の単管ノズル４２ｂから吐出される第２の洗浄液の流量より大きいことが望ましい。
上記では、基板上の蛍光塗料を基板上に残存している液（パーティクル等を含む汚染された液、あるいは薬液成分を含む液）と見立て、種々のノズル形態で純水を供給することにより純水への置換効率を実験により確かめた。しかし、上記実施形態のノズルを用いて、基板上に薬液等を供給した場合でも、従来よりも短時間で基板表面全体に効率的に洗浄液を行き渡らせることができると言える。これにより、基板表面全体において残存する微小パーティクルの除去効果（または除去能力と言い換えられる）を、改善ないし向上させることができる。
以上、実施の形態および変形例を例示により説明したが、本技術の範囲はこれらに限定されるものではなく、請求項に記載された範囲内において目的に応じて変更・変形することが可能である。また、各実施の形態および変形例は、処理内容を矛盾させない範囲で適宜組み合わせることが可能である。
Claims (11)
- 基板を保持して前記基板の中心軸を回転軸として前記基板を回転させる基板回転機構と、
前記基板回転機構に保持された前記基板の上面に向けて第１の洗浄液を吐出する第１の単管ノズルと、
前記第１の単管ノズルとは別に前記基板回転機構に保持された前記基板の上面に向けて第２の洗浄液を吐出する第２の単管ノズルと、
を備え、
前記第１の単管ノズルは、前記第１の洗浄液が前記基板の中心より手前に着水して、着水後の前記第１の洗浄液の前記基板の上面における液流が前記基板の中心を通過するように前記第１の洗浄液を吐出し、
前記第２の単管ノズルは前記第１の洗浄液の着水位置より前記基板の中心から離れた位置において前記基板の回転方向の順方向に向けて前記第２の洗浄液を吐出して、前記第１の洗浄液の着水後の前記基板の上面における液流と前記第２の洗浄液の着水後の前記基板の上面における液流とが合わさる部分が生じるように、前記第１の単管ノズルおよび前記第２の単管ノズルとは互いに配置され、
前記第１の単管ノズルの供給方向と、前記基板の中心を通って前記第１の単管ノズルの供給方向に対して直交する方向とで前記基板の平面図上に座標系を作ったときに、前記第２の単管ノズルから吐出される前記第２の洗浄液の着水位置は、前記第１の単管ノズルの供給方向の前記基板の中心からの延長線に対して、前記基板の回転方向の上流側９０°の領域内である
ことを特徴とする洗浄装置。 - 前記第１の単管ノズルから吐出される前記第１の洗浄液の流量は、前記第２の単管ノズルから吐出される前記第２の洗浄液の流量より大きい
ことを特徴とする請求項１に記載の洗浄装置。 - 前記第１の単管ノズルの直径は、前記第２の単管ノズルの直径より大きい
ことを特徴とする請求項２に記載の洗浄装置。 - 前記第１の単管ノズルによる前記第１の洗浄液の吐出と前記第２の単管ノズルによる前記第２の洗浄液の吐出とを同時に行う
ことを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の洗浄装置。 - 前記第１の洗浄液および前記第２の洗浄液は、水または薬液である
ことを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の洗浄装置。 - 前記基板の中心から前記第２の洗浄液の着水位置までの距離は、前記基板の半径の４分の１より長い
ことを特徴とする請求項１～５のいずれかに記載の洗浄装置。 - 前記基板の中心から前記第２の洗浄液の着水位置までの距離は、前記基板の半径の３分の１より長い
ことを特徴とする請求項６に記載の洗浄装置。 - 前記第１の単管ノズルから吐出されて前記基板の上面に着水するまでの液流と前記基板の上面との間の角度は、１５°～７５°である
ことを特徴とする請求項１～７のいずれかに記載の洗浄装置。 - 前記第２の単管ノズルから吐出されて前記基板の上面に着水するまでの液流と前記基板の上面との間の角度は、１５°～７５°である
ことを特徴とする請求項１～８のいずれかに記載の洗浄装置。 - 前記第２の単管ノズルの数は２以上である
ことを特徴とする請求項１～９のいずれかに記載の洗浄装置。 - 基板の中心軸を回転軸として前記基板を回転させるステップと、
前記基板の上面に向けて第１の単管ノズルから第１の洗浄液を吐出するステップと、
前記基板の上面に向けて前記第１の単管ノズルとは別に第２の単管ノズルから第２の洗浄液を吐出するステップと、
を含み、
前記第１の洗浄液を吐出するステップでは、前記第１の単管ノズルは、前記第１の洗浄液が前記基板の中心より手前に着水して、着水後の前記第１の洗浄液の前記基板の上面における液流が前記基板の中心を通過するように前記第１の洗浄液を吐出し、
前記第２の洗浄液を吐出するステップでは、前記第２の単管ノズルは、前記第１の洗浄液の着水後の前記基板の上面における液流と前記第２の洗浄液の着水後の前記基板の上面における液流とが合わさる部分が生じるように、前記第１の洗浄液の着水位置より前記基板の中心から離れた位置において前記基板の回転方向の順方向に向けて前記第２の洗浄液を吐出し、前記第１の単管ノズルの供給方向と、前記基板の中心を通って前記第１の単管ノズルの供給方向に対して直交する方向とで前記基板の平面図上に座標系を作ったときに、前記第２の単管ノズルから吐出される前記第２の洗浄液の着水位置は、前記第１の単管ノズルの供給方向の前記基板の中心からの延長線に対して、前記基板の回転方向の上流側９０°の領域内である
ことを特徴とする洗浄方法。
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