CN111589752B - 清洗装置 - Google Patents

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    • H01L21/02057—Cleaning during device manufacture

Abstract

一边向旋转的半导体晶片等衬底的表面提供清洗液一边清洗衬底的清洗装置中，通过使清洗液在衬底的整个半径流动而使清洗度提高。清洗装置具有：保持衬底(W)并将衬底(W)的中心轴作为旋转轴而使衬底(W)旋转的多根主轴(51)；朝向衬底(W)的上表面排出清洗液(L)的单管喷嘴(41)，单管喷嘴(41)以清洗液(L)着落于衬底W的中心(O)的近前，着落的清洗液(L)在衬底(W)的上表面朝向衬底(W)的中心流动的方式排出清洗液(L)。从单管喷嘴(41)排出的清洗液(L)着落后在衬底(W)的上表面的液流通过衬底(W)的中心(O)。

Description

清洗装置
本申请是申请号为201510151490.X的名称为“清洗装置及清洗方法”的发明专利申请的分案申请，原申请的申请日是2015年04月01日。
技术领域
本发明涉及一边向旋转的半导体晶片等衬底的表面提供清洗液一边清洗衬底的清洗装置以及清洗方法。
背景技术
在半导体晶片等衬底的制造过程中，包含对形成于衬底上的金属等的膜进行研磨的研磨工序，在该研磨工序之后，进行用于除去作为研磨屑的微小颗粒物的清洗。例如，在用金属填埋形成于衬底表面的绝缘膜内的布线槽而形成布线的镶嵌(damascene)布线形成工序中，在形成镶嵌布线后通过化学机械研磨(CMP:Chemical Mechanical Polishing)而除去衬底表面的多余的金属。在CMP后的衬底表面上，由于存在CMP所使用的浆料的残渣(浆料残渣)和金属研磨屑等的颗粒物(缺陷(defect))，所以需要通过清洗除去它们。
若由于衬底表面的清洗不充分而在衬底表面残留了残渣物，则会从衬底表面的残留有残渣物的部分产生泄露(leak)、成为紧贴性不良的原因等在可靠性方面成为问题。因此，需要以较高清洗度清洗露出了金属膜、阻挡膜、及绝缘膜等的衬底表面。近年来，伴随着半导体器件的精细化，应当除去的颗粒物的直径变小，所以对清洗的要求也变得严格。
作为CMP装置内的研磨后的清洗方式，已知有使用了滚动清洗部件的清洗、使用了笔形(pencil)清洗部件的清洗、使用了双流体喷嘴的清洗等。在这些清洗中，使衬底绕其中心轴旋转，同时对衬底的表面(上表面)提供药液和冲洗液(以下，将药液及冲洗(rinse)液统括地称为“清洗液”。)。另外，在这些清洗中，在进行使滚动清洗部件、笔形清洗部件、双流体喷嘴发挥作用而进行的清洗(药液清洗)后，作为清洗液至少提供冲洗液，进行在不使滚动清洗部件、笔形清洗部件、双流体喷嘴发挥作用下进行的清洗(冲洗清洗)。
作为对衬底的表面提供清洗液的方法，已知有从单管喷嘴排出清洗液而使清洗液着落于衬底表面的方法、从喷雾式喷嘴喷出雾状的清洗液而使清洗液着落于衬底表面的方法、从多孔管喷嘴(棒(bar)式喷嘴)排出清洗液而使清洗液着落于衬底表面的方法等。提供至衬底的表面的清洗液受到由衬底旋转所产生的离心力，而朝向衬底的外周流动。此外，着落于衬底之后的清洗液的流动不仅受该离心力的影响，而且在衬底的表面着落之前清洗液向与衬底的表面平行的方向在衬底的表面流动的情况下受其流动的惯性的影响，在衬底的表面倾斜的情况下，受重力的影响，另外，清洗液与衬底的表面的接触角也成为决定清洗液的流动的重要因素。
当与是药液清洗还是冲洗清洗无关，在衬底的一部分上具有清洗液的流动较少的部位或清洗液沉淀的部位时，浆料残渣和/或金属研磨屑等颗粒物等残留在该部分中，从而清洗变得不充分。因此，希望清洗液在衬底的整个半径均匀地流动。
此外，作为与本发明相关的现有技术，存在以下的现有技术文献。
现有技术文献
专利文献
专利文献1日本专利第4007766号公报
专利文献2日本特开平11-47665号公报
发明内容
伴随着近年来的半导体器件的精细化，对清洗装置中的清洗度的要求也变高。然而，在现有的清洗装置中，微小的颗粒物(例如，65nm以下的颗粒物)的除去极其困难。尤其是，当衬底的直径为现在主流的300mm至将来的450mm时，衬底的一部分中这样的不充分的清洗变得显著。
将使水平平置的衬底旋转而对衬底表面进行冲洗清洗的情况作为例子说明不容易除去微小颗粒物的问题。在除去残留颗粒物及残留药液的冲洗清洗中，当采用从单管喷嘴排出冲洗液而使冲洗液着落于衬底表面的方法而使从单管喷嘴排出的冲洗液着落于衬底的中心附近时，在中心附近得到较高的清洗度，但颗粒物残留在衬底的中心附近的外侧。另一方面，当使从单管喷嘴排出的冲洗液着落在衬底半径的一半时，虽然在着落位置得到较高的清洗度，但颗粒物残留在其以外的部位。即，在使用单管喷嘴提供冲洗液的情况下，虽然在着落位置的周边良好地进行冲洗清洗，但基于液体向衬底上的其他部位漫延的冲洗效果较小。
另外，当从单管喷嘴排出的冲洗液以高角度着落于衬底表面时，衬底表面为铜布线或low-k膜那样的脆弱的表面的情况下，受到因从单管喷嘴排出的冲洗液的着落而导致的损伤，在着落位置(例如，中心附近)产生缺陷。
另一方面，在从衬底外侧上方的喷雾式喷嘴喷出雾状的清洗液而使清洗液着落于衬底表面的方法或/和从多孔管喷嘴(棒式喷嘴)排出冲洗液而使冲洗液着落于衬底表面的方法中，由于是基于平置旋转机构进行的排出，所以通过离心力而朝向衬底外周排出除去的颗粒物和/或残留药液，但由于着落区域在从中心到外周的范围内较宽广，所以在该着落区域着落的冲洗液妨碍除去的颗粒物或/和残留药液的基于离心力而产生的朝向外周的移动，并向内侧推回。
另外，在中心部，由于清洗液通过离心力迅速地向外周移动，所以与中心附近以外的通过旋转而清洗液漫延的区域相比较，冲洗效率变低。而且，关于基于喷雾式喷嘴或多孔管喷嘴的区域着落，到着落之前，冲洗液所接触的空气的量变多，提高了原本以较低的氧浓度(例如，≤10ppb)从工厂提供至CMP装置内的冲洗液(例如，超纯水)的氧浓度(例如，4.0ppm＝4000ppb)，导致衬底的表面的铜等氧化。
以上的问题并不局限于上述的例子中说明的冲洗清洗，在药液清洗中也能同样产生。
本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于，在一边对旋转的半导体晶片等衬底的表面提供清洗液一边清洗衬底的清洗装置中，通过使清洗液在衬底的整个半径中流动而使清洗度提高。
本发明的清洗装置具有如下结构：具有：保持衬底并使上述衬底的中心轴作为旋转轴而使上述衬底旋转的衬底旋转机构；朝向保持于上述衬底旋转机构的上述衬底的上表面排出第1清洗液的第1单管喷嘴，上述第1单管喷嘴以上述第1清洗液着落于上述衬底的中心的近前，着落的上述第1清洗液在上述衬底的上表面朝向上述衬底的中心流动的方式排出上述第1清洗液，从上述第1单管喷嘴排出的上述第1清洗液着落后在上述衬底的上表面的液流通过上述衬底的中心。通过该结构，由于在衬底的中心部，通过从第1单管喷嘴排出的清洗液的在与衬底水平方向上的流动的惯性力使清洗液流动，在衬底的中心部的外侧，通过基于衬底的旋转的离心力，使清洗液朝向衬底的外周流动，所以能够使清洗液在衬底的整个半径流动。
在上述清洗装置中，可以是，上述第1单管喷嘴的排出方向相对于上述衬底的上表面的入射角为45度以下。通过该结构，能够充分地得到从第1单管喷嘴排出的清洗液的在与衬底水平方向上的流动的惯性力。
在上述清洗装置中，可以是，从上述第1清洗液的向上述衬底的着落位置至上述衬底的中心的距离比上述衬底的半径的三分之一小。通过该结构，着落后的衬底的上表面的液流能够可靠地通过衬底的中心。
在上述清洗装置中，可以是，还具有朝向保持于上述衬底旋转机构的上述衬底的上表面喷雾第2清洗液的喷雾式喷嘴，可以同时进行基于上述第1单管喷嘴的上述第1清洗液的排出和基于上述喷雾式喷嘴的上述第2清洗液的喷雾。通过该结构，能够更可靠地使清洗液在衬底的整个半径流动。
在上述清洗装置中，可以是，上述第2清洗液的着落位置与上述第1清洗液的着落位置相比位于上述衬底的旋转方向的上游侧。通过该结构，基于喷雾式喷嘴的清洗液的着落位置位于通过了衬底的中心的第1清洗液的下游，第1清洗液通过离心力从衬底的外周排出，在第1清洗液变少的位置，能够通过喷雾式喷嘴提供第2清洗液。
在上述清洗装置中，可以是，上述喷雾式喷嘴中喷雾量为最大的喷雾量最大方向从喷雾中心偏移而靠近上述衬底的中心。通过该结构，能够通过喷雾式喷嘴向靠近衬底中心的位置提供更多的第2清洗液。
在上述清洗装置中，可以是，上述喷雾式喷嘴在上述衬底的半径的大致全长范围内喷雾上述第2清洗液，上述喷雾量最大方向可以朝向上述衬底的中心或者中心附近。通过该结构，防止或减少如下情况：基于喷雾的第2清洗液朝向衬底的中心的流动与在衬底的中心部第2清洗液基于离心力而朝向衬底的外周的流动碰撞，导致第2清洗液在衬底的中心部沉淀这样的情况，从而第2清洗液从衬底的中心部朝向外周流动。
在上述清洗装置中，可以是，还具有朝向保持于上述衬底旋转机构的上述衬底的上表面排出第3清洗液的第2单管喷嘴，上述第2单管喷嘴可以以上述第3清洗液超过上述衬底的中心着落，并从着落位置朝向上述衬底的外周流动的方式排出上述第3清洗液，从上述第3清洗液的着落位置至上述衬底的中心的距离比从上述第1清洗液的着落位置至上述衬底的中心的距离大，上述第3清洗液的着落位置也可以从上述第1清洗液的着落位置位于上述衬底的旋转方向的下游侧。通过该结构，能够以不妨碍第1清洗液的衬底的表面上的流动的方式，用第2单管喷嘴向衬底上提供第3清洗液。
可以是，上述清洗装置还具有在上述衬底的直径的大致全长范围内直线状地延伸，一边绕与上述衬底平行的中心轴自转一边与上述衬底的上表面滑动接触的滚动清洗部件，可以是，上述第1单管喷嘴使上述第1清洗液着落于上述滚动清洗部件的滚动卷入侧区域。通过该结构，能够使在滚动清洗中需要的清洗液在衬底的整个半径流动。
在上述清洗装置中，可以是，上述第1单管喷嘴的排出方向与上述滚动清洗部件的延伸方向所成的角度在俯视下为90度±30度。通过该结构，第1清洗液进入滚动清洗部件之下并进入滚动推出侧区域，通过衬底旋转而被提供至反向清洗区域，所以能够提高反向提供区域的基于清洗液的清洗性。
可以是，上述清洗装置还具有向位于上述滚动清洗部件的滚动推出侧区域的上述滚动清洗部件的表面直接提供第4清洗液的喷嘴。通过该结构，由于第4清洗液直接提供至滚动清洗部件，所以滚动清洗部件以含浸第4清洗液的状态在清洗区域与衬底滑动，能够提高基于清洗液的清洗性。
可以是，上述清洗装置还具有笔形清洗部件，其支承于臂的前端部，绕与上述衬底垂直的中心轴自转并且通过上述臂的转动从上述衬底的中心至外周范围，一边与上述衬底的上表面滑动接触一边移动，可以是，上述第1单管喷嘴使上述第1清洗液着落于与上述笔形清洗部件的移动轨迹相比的上述衬底的旋转方向的上游侧。通过该结构，能够使在笔形清洗中需要的清洗液在衬底的整个半径流动。
可以是，上述清洗装置还具有：笔形清洗部件或双流体喷射喷嘴，其支承于臂的前端部，通过上述臂的转动从上述衬底的中心到外周范围内移动；臂上清洗液提供喷嘴，其设于上述臂上，在上述笔形清洗部件或上述双流体喷射喷嘴的附近向上述衬底的上表面提供清洗液。通过该结构，能够向清洗部位提供新鲜的清洗液。
在上述清洗装置中，可以是，上述臂上清洗液提供喷嘴以朝向基于上述笔形清洗部件或上述双流体喷射喷嘴的上述衬底的清洗部位提供清洗液的方式倾斜。通过该结构，清洗液能够向朝向清洗部位的方向流动，向清洗部位提供清洗液。
在上述清洗装置中，可以是，在上述臂的前端部支承有上述笔形清洗部件的情况下，上述臂上清洗液提供喷嘴相对于上述笔形清洗部件设于上述衬底的旋转方向的上游侧。通过该结构，提供至衬底的上表面的清洗液通过衬底的旋转被输送，提供至衬底与笔形清洗部件滑动接触的清洗部位。
在上述的清洗装置中，可以是，在上述臂的前端部支承有上述双流体喷射喷嘴的情况下，上述臂上清洗液提供喷嘴相对于上述双流体喷射喷嘴设于上述衬底的旋转方向的下游侧。通过该结构，由于提供至衬底的上表面的清洗液通过衬底的旋转，向从来自双流体喷射喷嘴的喷射流与衬底的上表面碰撞的清洗部位远离的方向输送，所以在清洗部位中清洗液不形成较厚的层，能够减少基于垫层效果的清洗力的降低。
在上述清洗装置中，可以是，上述臂上清洗液提供喷嘴与基于上述笔形清洗部件或上述双流体喷射喷嘴的上述衬底的清洗部位相比设于靠近上述衬底的中心的位置。通过该结构，从臂上清洗液提供喷嘴提供的清洗液通过基于衬底的旋转的离心力，在朝向清洗部位或清洗部位的附近后，顺畅地朝向衬底的半径方向的外侧流动，从衬底的外缘排出。
本发明的其它方式的清洗装置具有如下结构：具有：衬底旋转机构，其保持衬底并将上述衬底的中心轴作为旋转轴而使上述衬底旋转；喷雾式喷嘴，其朝向保持于上述衬底旋转机构的上述衬底的上表面扇状地喷雾第2清洗液，在上述喷雾式喷嘴中喷雾量成为最大的喷雾量最大方向从喷雾中心偏移而靠近上述衬底的中心。通过该结构，能够通过喷雾式喷嘴而向靠近衬底的中心的位置提供更多的第2清洗液，在与衬底的中心部相比的外侧，通过衬底的离心力使第2清洗液朝向衬底的外周流动，所以第2清洗液能够从衬底的中心部向外周部流动。
本发明的又一方式的清洗装置具有如下结构：具有：衬底旋转机构，其保持衬底并将上述衬底的中心轴作为旋转轴而使上述衬底旋转；第1单管喷嘴，其朝向保持于上述衬底旋转机构的上述衬底的上表面排出第1清洗液；喷雾式喷嘴，其朝向保持于上述衬底旋转机构的上述衬底的上表面喷雾第2清洗液，同时进行基于上述第1单管喷嘴的上述第1清洗液的排出与基于上述喷雾式喷嘴的上述第2清洗液的喷雾。通过该结构，由于同时进行基于单管喷嘴的清洗液的排出与基于喷雾式喷嘴的清洗液的喷雾，所以能够提高在衬底的整个半径的清洗液的流动性，能够实现较高的清洗度。
本发明的清洗方法是将衬底的中心轴作为旋转轴而使上述衬底旋转，朝向上述衬底的上表面排出第1清洗液的清洗方法，具有如下构成：上述第1清洗液着落于上述衬底的中心的近前，着落后的上述衬底的上表面的液流通过上述衬底的中心。通过该构成，在衬底的中心部中，清洗液通过从第1单管喷嘴排出的清洗液的在与衬底水平方向上的流动的惯性力而流动，在衬底的中心部的外侧，清洗液通过基于衬底的旋转的离心力而朝向衬底的外周流动，所以能够使清洗液在衬底的整个半径流动。
发明效果
根据本发明，在衬底的中心部，通过从第1单管喷嘴排出的清洗液的在与衬底水平方向上的流动的惯性力而使清洗液流动，在衬底的中心部的外侧，通过基于衬底的旋转的离心力而使清洗液朝向衬底的外周流动，所以能够使清洗液在衬底的整个半径流动。
附图说明
图1是表示具有本发明的实施方式中的清洗装置的衬底处理装置的整体构成的俯视图。
图2的(a)是表示本发明的第1实施方式的清洗装置中的衬底和单管喷嘴的位置关系的俯视图，图2的(b)是图2的(a)的主视图。
图3的(a)是表示本发明的第2实施方式的清洗装置中的衬底和单管喷嘴以及喷雾式喷嘴的位置关系的俯视图，图3的(b)是图3的(a)的主视图。
图4的(a)是表示本发明的第3实施方式的清洗装置中的衬底与两个单管喷嘴的位置关系的俯视图，图4的(b)是图4的(a)的主视图。
图5是图4的(a)中的衬底的中心附近的放大图。
图6的(a)是表示本发明的第4实施方式的清洗装置中的衬底和喷雾式喷嘴的位置关系的俯视图，图6的(b)是图6的(a)的主视图。
图7是表示喷雾式喷嘴中的扇状地漫延的冲洗液的位置和流量的关系的图。
图8是表示本发明的第4实施方式的变形例的清洗装置中的衬底和喷雾式喷嘴的位置关系的俯视图。
图9是表示本发明的实施方式中的滚动清洗装置的概要的立体图。
图10是本发明的第5实施方式中的清洗装置的俯视图。
图11是用于说明衬底上的各个区域的俯视图。
图12是现有的滚动清洗装置的俯视图。
图13是图12的A-A′剖视图。
图14是图13的局部放大图。
图15是图12的B-B′剖视图。
图16是表示本发明的第6实施方式中的清洗装置的俯视图。
图17的(a)是表示本发明的第6实施方式中从单管喷嘴63排出的药液在衬底W的表面上的变动的俯视图，图17的(b)是图17的(a)的主视图。
图18是本发明的第7实施方式中的滚动清洗装置的俯视图。
图19是图18的A-A′剖视图。
图20是图19的局部放大图。
图21是图18的B-B′剖视图。
图22是本发明的第7实施方式中的滚动清洗装置的俯视图。
图23是图22的A-A′剖视图。
图24是表示本发明的实施方式中的笔形清洗装置的概要的立体图。
图25是本发明的第9实施方式中的清洗装置的俯视图。
图26是本发明的第10实施方式中的清洗装置的俯视图。
图27是本发明的第11实施方式中的清洗装置的俯视图。
图28是从侧面观察本发明的第11实施方式中的清洗装置的臂的长度方向的图。
图29是表示本发明的第11实施方式中的基于喷雾式喷嘴的喷雾的着落区域的图。
图30是本发明的第12实施方式中的清洗装置的俯视图。
图31是本发明的第12实施方式中的清洗装置的局部放大图。
图32是从侧面观察本发明的第12实施方式中的清洗装置的臂的长度方向的图。
图33是本发明的第12实施方式的变形例中的清洗装置的俯视图。
图34是本发明的第13实施方式中的清洗装置的俯视图。
图35是本发明的第13实施方式中的清洗装置的局部放大图。
图36是从侧面观察本发明的第13实施方式中的清洗装置的臂的长度方向的图。
图37是本发明的第13实施方式的变形例中的清洗装置的俯视图。
图38是本发明的第14实施方式中的清洗装置的俯视图。
图39是本发明的第14实施方式的变形例中的清洗装置的俯视图。
图40是本发明的第15实施方式中的清洗装置的侧视图。
图41是本发明的第16实施方式的清洗装置的立体图。
具体实施方式
以下，关于本发明的实施方式的清洗装置，参照附图进行说明。此外，以下说明的实施方式表示实施本发明的情况的一个例子，不将本发明限定于以下说明的具体的结构。在实施本发明时，可以适当地采用与实施方式相应的具体的结构。
图1是表示具有本发明的实施方式中的清洗装置的衬底处理装置的整体结构的俯视图。如图1所示那样，衬底处理装置具有：大致矩形的壳体10；和载置用于储存多个半导体晶片等衬底的衬底盒的装载口12。装载口12与壳体10相邻地配置。能够在装载口12上搭载开口盒、SMIF(Standard Manufacturing Interface:标准机械接口)盒或FOUP(FrontOpening Unified Pod:前端开启式晶片传送盒)。SMIF盒、FOUP为将衬底盒收纳于内部且用隔板覆盖而能够保持与外部空间相独立的环境的密闭容器。
在壳体10的内部收纳有：多个(该例中为四个)研磨单元14a～14d；对研磨后的衬底进行清洗的第1清洗单元16及第2清洗单元18；和使清洗后的衬底干燥的干燥单元20。研磨单元14a～14d沿衬底处理装置的长度方向排列，清洗单元16、18及干燥单元20也沿衬底处理装置的长度方向排列。
在被装载口12、位于该装载口12侧的研磨单元14a及干燥单元20包围的区域内配置有第1输送机械手22，与研磨单元14a～14d平行地配置有输送单元24。第1输送机械手22从装载口12接收研磨前的衬底并交接到输送单元24，并且输送从干燥单元20接收的干燥后的衬底，并在与各研磨单元14a～14d之间进行衬底的交接。
在第1清洗单元16与第2清洗单元18之间配置有在这些第1清洗单元16与第2清洗单元18之间进行衬底的交接的第2输送机械手26，在第2清洗单元18与干燥单元20之间配置有在这些第2清洗单元18与干燥单元20之间进行衬底的交接的第3输送单元28。而且，在壳体10的内部配置有控制衬底处理装置的各机器的动作的控制部30。
在该例中，使用滚动清洗装置作为第1清洗单元16，其在清洗液的存在下，在衬底的直径的大致全长范围内使直线状地延伸的滚动清洗部件与衬底接触，一边绕与衬底平行的中心轴自转一边对衬底表面进行擦刷(scrub)清洗，使用笔形清洗装置作为第2清洗单元18，其在清洗液的存在下，使沿铅垂方向延伸的圆柱状的笔形清洗部件的下端接触面与衬底接触，一边使笔形清洗部件自转一边朝单向移动而对衬底表面进行擦刷清洗。另外，使用旋转(spin)干燥单元作为干燥单元20，其朝向沿水平旋转的衬底，从移动的喷雾式喷嘴喷出IPA蒸气而使衬底干燥，进而使衬底以高速旋转，通过离心力使衬底干燥。
此外，在该例中，使用滚动清洗装置作为第1清洗单元16，也可以使用与第2清洗单元18相同的笔形清洗装置作为第1清洗单元16，或使用通过双流体喷射(jet)来清洗衬底表面的双流体喷射清洗装置。另外，在该例中，虽然使用了笔形清洗装置作为第2清洗单元18，但也可以使用与第1清洗单元16相同的滚动清洗装置作为第2清洗单元18，或使用通过双流体喷射来清洗衬底表面的双流体喷射清洗装置。本发明的实施方式的清洗装置既能够用于第1清洗单元16、第2清洗单元18，也能够用于滚动清洗装置、笔形清洗装置、双流体喷射清洗装置。
以下，作为本发明的清洗装置的实施方式说明具体的应用例。首先，作为第1实施方式～第4实施方式，说明第1清洗单元16或第2清洗单元18中的冲洗清洗中的本发明的适用。在冲洗清洗时，由于在第1清洗单元16中的滚动清洗部件及第2清洗单元中的笔形清洗部件不发生作用，所以从衬底的上方被完全除去。这是为了避免附着于滚动清洗部件和笔形清洗部件等部件的颗粒物和药液在冲洗清洗时落到衬底上而污染衬底。
衬底W以表面作为上而被保持于未图示的衬底旋转机构。当衬底旋转机构保持衬底W而进行旋转时，衬底W将其中心轴(通过中心O并与衬底W的表面垂直的轴)作为旋转轴而进行旋转。
(第1实施方式)
图2的(a)是表示第1实施方式的清洗装置中的衬底与单管喷嘴的位置关系的俯视图，图2的(b)是图2的(a)的主视图。图2的(a)及(b)表示基于单管喷嘴的向平置衬底表面的清洗液提供。作为清洗液提供喷嘴的单管喷嘴41在衬底W的上方，从衬底W的上部空间的外侧朝向衬底W的表面(上表面)排出冲洗液L。即，单管喷嘴41对衬底W的表面从斜上方提供冲洗液L。冲洗液L可以是超纯水(DIW)，也可以是氢水等功能水。
单管喷嘴41的位置、排出方向、口径、及流速设计为从单管喷嘴41排出的冲洗液L满足以下条件。首先，如图2的(a)所示，从单管喷嘴41排出的冲洗液的向衬底W的表面的着落位置A不设为衬底W的中心O，而是设为从衬底W的中心O仅离开距离Ra的位置。在俯视下，以使衬底W的中心O位于将单管喷嘴41与着落位置A连结起来的线上的方式决定单管喷嘴41的朝向。即，在俯视下，单管喷嘴41朝向衬底W的中心O排出冲洗液L，但其着落位置A为从衬底W的中心O仅离开距离Ra的近前的位置。
如图2的(b)所示，在主视中，从单管喷嘴41排出而着落于衬底W的表面的液流La与衬底W的表面之间的角度(入射角)α设定为约30度。该入射角α不限于30度，但优选45度以下。像这样，由于单管喷嘴41从斜上方对衬底W的表面提供冲洗液，所以冲洗液L的液流La具有沿着衬底W的平面方向的方向的流动，具体地说具有朝向衬底W的中心O方向的流动地着落于衬底W的表面。当像这样时，冲洗液L通过该液流La的朝向衬底W的中心O方向的流动的惯性，在着落后也沿朝向衬底W的中心O的方向流动。
由于如上述那样衬底W进行旋转，所以着落于衬底W的表面的冲洗液L受到由该旋转产生的离心力而朝向衬底W的外侧流动，如图2所示那样，在本实施方式中，由于着落于衬底W的中心O的附近，所以在这样的靠近中心O的位置，不会产生较大的离心力，另外，由于在着落前已经存在朝向中心O流动，所以通过该惯性，冲洗液L形成在俯视下向与单管喷嘴41的提供方向一致的方向直线状地前进的液束(液线)Lb而在衬底W的表面流动。其结果是，着落于衬底W的表面的冲洗液L通过衬底W的中心O。当冲洗液L通过衬底W的中心O后，单管喷嘴41的提供方向的惯性力逐渐变弱，随着朝向外周而离心力变大，所以以朝向外周而宽度逐渐扩大的方式沿衬底的旋转方向描绘曲线地成为朝向外周部流动的液流Lc，最终从衬底W的外周部排出。
上述那样的冲洗液L在衬底W的表面上的变动除了基于单管喷嘴41的位置、排出方向、口径、流速(口径×流速为流量)、着落位置以外，还基于衬底W的表面特性(亲水性或疏水性)、旋转速度(离心力的大小)。优选着落位置越从衬底W的中心O离开，液流La的与衬底W的表面平行的成分越大，因此优选缩小入射角α。另外，当衬底W的旋转速度过快时，液流Lb中的惯性力小于离心力而导致液流Lb不通过衬底的中心O，所以不优选过度快速地旋转衬底W，优选旋转速度为1500rpm，更优选为1000rpm以下。
另外，在衬底W的表面为疏水性的情况下，优选使着落位置靠近中心O(缩小Ra)，并将入射角度减小。衬底W的表面的亲水度被设置为使接触角为0～70度。另外，当单管喷嘴41的口径为1～5mm时，流量设为500～2000ml/min，当单管喷嘴41的口径为5～10mm时，流量设为2000ml/min以上。另外，当着落位置A距衬底W的中心O的距离Ra过大时，如上述那样，为了使着落后的液流由于惯性力通过衬底W的中心O就必须增大其流速，所以优选将Ra设为半径R的三分之一以下。
如以上那样，根据本实施方式的清洗装置，从单管喷嘴41向衬底W的表面提供冲洗液L，但不是从衬底W的上方以较大的入射角(例如90度)向衬底W的中心O排出，而是从斜上方以较小的入射角，在俯视下朝向中心O方向，以着落于中心O的近前的方式排出，着落后的冲洗液L以通过衬底W的中心O的方式流动，所以在离心力较小的衬底W的中心O也进行迅速的液体置换，防止了冲洗液L沉积在衬底W的中心部。另外，在衬底W的表面为铜等柔软的材料层的情况下，与入射角较大的情况相比较，还能够减少表面所受的损伤。
(第2实施方式)
图3的(a)是表示第2实施方式的清洗装置中的衬底与单管喷嘴和喷雾式喷嘴的位置关系的俯视图，图3的(b)是图3的(a)的主视图。图3的(a)及(b)表示基于单管喷嘴及喷雾式喷嘴的向平置衬底表面的清洗液提供。作为清洗液提供喷嘴的单管喷嘴41是与第1实施方式相同的结构。在本实施方式中，对第1实施方式进一步追加有喷雾式喷嘴42来作为清洗液提供喷嘴。基于单管喷嘴41进行的冲洗液L1的排出与基于喷雾式喷嘴42进行的冲洗液L2的喷雾同时进行。
如图3的(b)所示那样，喷雾式喷嘴42在衬底W的上方，从衬底W的上部空间的外侧朝向衬底W的表面(上表面)喷雾冲洗液L2。即，喷雾式喷嘴42从斜上方向衬底W的表面提供冲洗液L2。因此，从喷雾式喷嘴42喷雾的冲洗液La2呈以喷雾式喷嘴42为顶点的圆锥状扩开地被喷雾，在衬底W的表面，着落于椭圆形的着落区域Lb2。
该着落区域Lb2从衬底W的外周扩展至中心O，并且与单管喷嘴41所排出的冲洗液L1的着落位置相比位于衬底W的旋转方向的上游。另外在此，将某个基准位置作为基准，衬底W的旋转方向的上游/下游是指从基准位置沿衬底W的旋转方向的反向/正向旋转180度之前的位置，在图3的例子的情况下，由于作为基准位置的冲洗液L1的着落位置位于衬底W的中心O之右，所以图3的(a)的衬底W的上半部分是从作为基准位置的冲洗液L1的着落位置来看的上游，图3的(a)的衬底W的下半部分是从作为基准位置的冲洗液L1的着落位置来看的下游。
如图3的(a)所示，喷雾式喷嘴42的喷雾方向(从喷雾式喷嘴42喷雾并着落于衬底W之前的圆锥状的冲洗液La2的中心线的方向)121在俯视下大致朝向衬底W的中心O。如图3的(b)所示，该喷雾方向121在主视下与衬底W的表面所成的角度(入射角)β比单管喷嘴41的入射角α大，约为45度。由于被喷雾的冲洗液La2的颗粒微小且较轻，所以当入射角相对于高速旋转的衬底W的表面较低时，冲洗液La2在衬底W的表面或表面附近被弹开，导致着落率降低且提供效率下降，所以优选喷雾方向121较大，也可以是90度。
如本实施方式那样，从实验得以明确的是，在清洗装置的冲洗清洗中，当同时进行基于单管喷嘴41的冲洗液L1的提供和基于喷雾式喷嘴42的冲洗液L2的提供时，清洗度提高。即，关于衬底W的中心部通过在第1实施方式中说明的基于单管喷嘴41的冲洗液L1的作用，关于与衬底W的中心部相比靠外侧的周边部通过基于喷雾式喷嘴42的冲洗液L2的作用，在衬底W的表面的中心部及周边部均促进冲洗液的流动，从而提高清洗度。因此，喷雾式喷嘴42的着落区域La2不必到达至衬底W的中心O。此外，喷雾式喷嘴42不限于圆锥状地喷雾冲洗液，也可以是扇状地喷雾冲洗液。
(第3实施方式)
图4的(a)是表示第3实施方式的清洗装置中的衬底与两个单管喷嘴的位置关系的俯视图，图4的(b)是图4的(a)的主视图。图4的(a)及(b)表示基于两个单管喷嘴的向平置衬底表面的清洗液提供。第1单管喷嘴41与第1实施方式相同地构成。在本实施方式中，相对于第1实施方式还追加有第2单管喷嘴43。基于单管喷嘴41的冲洗液L1的排出与基于单管喷嘴43的冲洗液L3的排出同时进行。如图4的(b)所示，单管喷嘴43在衬底W的上方，从衬底W的上部空间的外侧朝向衬底W的表面(上表面)排出冲洗液L3。即，单管喷嘴43从斜上方向衬底W的表面提供冲洗液L3。
单管喷嘴43的位置、排出方向、口径、及流速以从单管喷嘴43排出的冲洗液L3满足以下条件的方式设计。如图4的(a)所示，单管喷嘴43在俯视下，相对于单管喷嘴41设于衬底W的中心的相反侧。从单管喷嘴43排出的冲洗液向衬底W的表面的着落位置B设定在单管喷嘴41的着落位置A的下游。由此，如图4的(a)所示，从单管喷嘴43排出的冲洗液L3着落于衬底W的表面后，不与单管喷嘴41的冲洗液L1混合，而在着落位置A的下游侧作为液流Lb3在衬底W的表面朝向外周漫延地流动。
图5是图4的(a)中的衬底W的中心O的附近的放大图。如图4的(a)及图5所示，着落位置B从单管喷嘴43来看，位于超过了衬底W的中心O的位置，为从衬底W的中心O仅离开距离Rb的位置。着落位置B(的中心)距衬底W的中心O的距离Rb设定得比着落位置A(的中心)距衬底W的中心O的距离Ra长。但是，当距离Rb变长时，能够通过来自单管喷嘴43的冲洗液L3清洗的范围变窄，所以距离Rb设为衬底W的半径R的四分之一以下。
此外，关于从单管喷嘴43排出的冲洗液L3，不需要在着落后在衬底W的表面直线状地流动。因此，关于从单管喷嘴43排出的冲洗液L3，以在着落之后紧接着通过离心力朝向外周流动的方式设定其口径、流速等条件即可。但是，关于当入射角较大时衬底W的表面受到损伤的点，与单管喷嘴41的情况相同，所以关于单管喷嘴43，也希望其入射角较小。在图4的例子中，单管喷嘴43的入射角也与单管喷嘴41相同地设为大约30度。
如本实施方式那样，从实验得以明确的是，在清洗装置的冲洗清洗中，当同时进行基于两个单管喷嘴41、单管喷嘴43的冲洗液L1、L3的提供时，清洗度提高。即，关于衬底W的中心部通过在第1实施方式中说明的基于单管喷嘴41的冲洗液L1的作用，关于与衬底W的中心部相比靠外侧的周边部通过基于单管喷嘴43的冲洗液L3的作用，在衬底W的表面的中心部及周边部均促进冲洗液的流动，从而清洗度提高。
(第4实施方式)
图6的(a)是表示第4实施方式的清洗装置中的衬底与喷雾式喷嘴的位置关系的俯视图，图6的(b)是图6的(a)的主视图。图6的(a)及(b)表示基于喷雾式喷嘴的向平置衬底表面的清洗液提供。如图6的(a)及(b)所示那样，喷雾式喷嘴44在衬底W的上方，从衬底W的上部空间的外侧朝向衬底W的表面(上表面)喷雾冲洗液L4。即，喷雾式喷嘴44相对于衬底W的表面从斜上方提供冲洗液L4。冲洗液La4从本实施方式的喷雾式喷嘴44呈扇状扩开地被喷雾，喷雾式喷嘴44是不对称扇状喷雾式喷嘴，该被喷雾的冲洗液La4中流量(喷雾量)成为最大的方向从被喷雾的冲洗液La4的中心偏移。
图7是表示喷雾式喷嘴44中的扇状地扩开的冲洗液La4的位置与流量的关系的图。通常的喷雾式喷嘴44为在扇状地扩开的冲洗液的中心位置流量最多，越向两缘流量越少的左右对称的分布，但从本实施方式的喷雾式喷嘴44喷雾的冲洗液L4如图7所示，在扇状地扩开的冲洗液La4的边缘侧流量为最大，越向相反侧的边缘流量越少的不均衡的扇分布。
在本实施方式中，流量为最大的方向(喷雾量最大的方向)141在俯视下靠近衬底W的中心O的方向，并且以着落区域Lb4从衬底W的中心直到外周的方式设定喷雾式喷嘴44的位置及角度。具体地说，喷雾量最大的方向141在俯视下朝向衬底W的中心O。另外，如图6的(a)所示，在着落区域Lb4中包含有衬底W的中心O。其结果是，在着落区域Lb4，衬底W的中心O流量(着落量)最多，越向衬底W的边缘流量(着落量)越少。此外，关于在图6的(a)及(b)中着落于衬底W的表面后的冲洗液L4省略图示。
若假设喷雾量最大的方向141在俯视下朝向衬底W的中心O但着落区域Lb4距衬底W的中心O过远，则如在上述的背景技术中说明那样，在着落后要通过惯性力朝向衬底W的中心O流动的冲洗液L4与从衬底W的中心O附近要通过离心力向外周流动的冲洗液L4碰撞，在该部分冲洗液L4的流动性变低。与此相对的，关于本实施方式的喷雾式喷嘴44，不仅将喷雾量最大的方向141在俯视下朝向衬底W的中心O，而且如上述那样，相对于衬底W的表面从斜上方以着落区域Lb4中包含衬底W的中心O的方式喷射，所以在衬底W的中心O附近着落的冲洗液L4直接通过惯性力向从中心O离开的方向流动，在从中心O离开后通过离心力朝向外周流动，从而不会产生上述那样的冲洗液L4的碰撞，流动性也不降低。
图8是表示第4实施方式的变形例的清洗装置中的衬底与喷雾式喷嘴的位置关系的俯视图。在该例中，设置有两个上述那样的不对称扇状喷雾式喷嘴。即，清洗装置除了上述的喷雾式喷嘴44以外，还具有相同结构的喷雾式喷嘴45，同时利用这两个喷雾式喷嘴44、45。两个喷雾式喷嘴44、45设定为喷雾量最大的方向141、151在俯视下呈大约90度。通过该变形例，各个喷雾式喷嘴44、45与图6的喷雾式喷嘴44相同地发挥作用，能够得到与上述相同的效果。此外，喷雾式喷嘴44、45的喷雾量最大的方向141、151之间的角度不限定于90度。
此外，在上述第1～4实施方式中，将在冲洗清洗中提供冲洗液的情况作为例子说明了本发明的实施方式，关于第1实施方式、第2实施方式、第4实施方式及其变形例，也能够将这样的清洗液的提供用于滚动清洗和笔形清洗等药液清洗。即，至少向衬底提供药液并且(也有同时提供冲洗液的情况)在使用滚动清洗部件和/或笔形清洗部件擦刷清洗衬底的情况下，如在第1实施方式、第2实施方式、第4实施方式及其变形例中说明的那样，也提供药液(及冲洗液)。
以下，作为第5～第7实施方式，说明在滚动清洗装置中适用本发明的例子，在各实施方式的说明之前，说明滚动清洗装置的一般的结构。
图9是表示本发明的实施方式中的滚动清洗装置的概要的立体图。如图9所示，滚动清洗装置50具有：作为衬底旋转机构的多根(在图9中是4根)旋转轴51，其能够沿水平方向移动自如，并以使衬底的表面作为上的方式支承衬底W的周缘部而使衬底W水平旋转；以能够旋转自如的方式被支承于未图示的滚动支架上的上部滚动清洗部件(滚动海绵)52；以能够旋转自如的方式被支承于未图示的滚动支架上的下部滚动清洗部件(滚动海绵)53。上部滚动清洗部件52及下部滚动清洗部件53为圆柱状且长条状地延伸，由例如PVA构成。此外，上部滚动清洗部件52通过该滚动支架相对于衬底W的表面升降自如，下部滚动清洗部件53通过该滚动支架相对于衬底W的背面升降自如。
上部滚动清洗部件52通过未图示的驱动机构，如箭头F1所示那样旋转，下部滚动清洗部件53通过未图示的驱动机构，如箭头F2所示那样旋转。配置有两个清洗液提供喷嘴54、55，其位于通过旋转轴51支承而旋转的衬底W的上方，向衬底W的表面提供清洗液。清洗液提供喷嘴54是向衬底W的表面提供冲洗液(例如，超纯水)的喷嘴，清洗液提供喷嘴55是向衬底W的表面提供药液的喷嘴。
滚动清洗装置50使衬底W的周缘部位于在设于主轴51的上部的挡块51a的外周侧面形成的嵌合槽内并向内侧推压而使挡块51a旋转(自转)，从而使衬底W水平地旋转。在该例中，四个挡块51a中的两个挡块51a对衬底W赋予旋转力，其他两个挡块51a进行承受衬底W的旋转的轴承的动作。此外，也可以将所有挡块51a与驱动机构连结而对衬底W赋予旋转力。
在像这样使衬底W水平地旋转的状态下，从清洗液提供喷嘴54向衬底W的表面提供冲洗液，并且从清洗液提供喷嘴55向衬底W的表面提供药液，同时使上部滚动清洗部件52一边旋转一边下降而与旋转中的衬底W的表面接触，由此，在存在清洗液(冲洗液及药液)的情况下，用上部滚动清洗部件52擦刷清洗衬底W的表面。上部滚动清洗部件52的长度设定得比衬底W的直径稍长。然后，上部滚动清洗部件52配置为，其中心轴(旋转轴)OR与衬底W的中心轴(即旋转中心)OW大致正交，并且在衬底W的直径的全长范围内延伸。由此，同时地清洗衬底W的整个表面。
以下，说明第5～第7的实施方式，这些实施方式与上述清洗液提供喷嘴的结构各不相同。
(第5实施方式)
图10是本发明的第5实施方式的清洗装置的俯视图。在图10中，主轴省略了图示。在清洗装置中，具有排出作为清洗液的冲洗液的单管喷嘴61和排出作为清洗液的药液的单管喷嘴63。单管喷嘴61、63在衬底W的上方，从衬底W的上部空间的外侧朝向衬底W的表面(上表面)排出清洗液。即，单管喷嘴61、63从斜上方对衬底W的表面提供清洗液。冲洗液可以是超纯水(DIW)，也可以是氢水等功能水。在药液中使用除了电解液(pH7附近的溶液)以外的溶液(酸性药液或弱碱性药液)。作为酸性药液，使用例如柠檬酸或草酸等有机酸，作为弱碱性药液，使用例如有机碱。
单管喷嘴61、63以分别与关于第1实施方式的单管喷嘴41说明的条件相同的条件设定其位置、排出方向、口径、及流速。此外，清洗液以着落于上部滚动清洗部件52与衬底W相接触的清洗区域(擦刷区域)521的近前的方式从单管喷嘴61、63排出。单管喷嘴61、63均向后述的衬底W的滚动卷入侧区域(如图10所示的衬底W的右半部分的区域)提供清洗液。单管喷嘴61、63的排出方向611、631之间的角度γ在俯视下设为大约90度，该角度γ不限定于90度。
在清洗装置中，还设有喷雾作为清洗液的冲洗液的喷雾式喷嘴62和喷雾作为清洗液的药液的喷雾式喷嘴64。这两个喷雾式喷嘴62、64也向衬底W的滚动卷入侧区域提供清洗液。喷雾式喷嘴62、64在俯视下各自位于与单管喷嘴61、63大致相同的位置，但与如图3的(b)所示相同地，喷雾式喷嘴62、64的入射角比单管喷嘴61、63的入射角大，喷雾式喷嘴62、64从更上方喷雾清洗液。
这两个喷雾式喷嘴62、64均为在第4实施方式中说明的不对称扇状喷雾式喷嘴，其位置、喷射方向等与在第4实施方式的变形例(图8)中说明的喷雾式喷嘴44、45相同。即，其喷雾量最大的方向621、641在俯视下朝向衬底W的中心O。该喷雾量最大的方向621、641之间的角度也设为约90度，但并不限定于此。喷雾式喷嘴62、64的着落区域是从衬底W的中心O附近的清洗区域521到衬底W的外周的范围。
提供冲洗液的单管喷嘴61及喷雾式喷嘴62与提供药液的单管喷嘴63及喷雾式喷嘴64相比向衬底W的旋转方向的上游侧提供清洗液。该冲洗液与药液均被提供至衬底W的滚动卷入侧区域，从而在移动到清洗区域521的下半部分的区域的衬底W的表面上，成为药液与冲洗液混合的状态。
(第6实施方式)
在说明第6实施方式之前，说明用第6实施方式的清洗装置解决的现有技术的问题。图11是用于说明衬底上的各区域的俯视图。如图11所示，将通过衬底W的旋转中心OW并与上部滚动清洗部件52的旋转轴OR正交的直线设为X轴，将沿着上部滚动清洗部件52的旋转轴OR的直线设为Y轴。上部滚动清洗部件52在主视下沿顺时针方向旋转(自转)，衬底W在俯视下沿顺时针方向旋转。
夹着上部滚动清洗部件52，即夹着Y轴而将衬底W的表面向左右分为两个区域RI、RO。在上部滚动清洗部件52顺时针地旋转的图11中，将右侧的单侧区域定义为滚动卷入侧区域RI，将左侧的单侧区域定义为滚动推出侧区域RO。即，滚动卷入侧区域RI是通过上部滚动清洗部件52的旋转而将清洗液卷入的单侧区域(图11中是右侧)，滚动推出侧区域RO是通过上部滚动清洗部件52的旋转而将清洗液推出的单侧区域(在图11中是左侧)。
而且，将滚动卷入侧区域RI与滚动推出侧区域RO分别以X轴作为边界，相对于衬底W的旋转方向分为上游侧区域WU和下游侧区域WD。在滚动卷入侧区域RI中，将X轴上方的上游侧区域WI定义为滚动卷入上游侧区域RI-WU，将X轴下方的下游侧区域WD定义为滚动卷入下游侧区域RI-WD。相同地，在滚动推出侧区域RO中，将X轴下方的上游侧区域WU定义为滚动推出上游侧区域RO-WU，将X轴上方的下游侧区域WD定义为滚动推出下游侧区域RO-WD。
图12是现有的滚动清洗装置的俯视图，图13是图12的A-A′剖视图，图14是图13的局部放大图，图15是图12的B-B′剖视图。此外，在图13、14中，省略喷雾式喷嘴71、74的图示。如图12所示，滚动清洗装置具有四个喷雾式喷嘴71～74。喷雾式喷嘴71～74均为圆锥状地喷雾清洗液的喷嘴。
另外，喷雾式喷嘴71～74均向衬底W的滚动卷入侧区域提供清洗液。喷雾式喷嘴71、74喷雾作为清洗液的冲洗液，喷雾式喷嘴72、73喷雾作为清洗液的药液。从喷雾式喷嘴71、74喷雾的冲洗液的着落区域各自到达至上部滚动清洗部件52，一部分冲洗液直接雾状喷到上部滚动部件52。
如图12及图13所示，在反向(counter)清洗区域521c中，由于上部滚动清洗部件52与衬底W的移动方向为相反方向，所以两者的相对移动速度(滑动速度)较大。因此，反向清洗区域521c的物理清洗性变高。
另一方面，作为非液体提供侧区域的滚动推出下游侧区域RO-WD的药液是在半旋转前在清洗区域521的下侧的前(forward)清洗区域521f在基于上部滚动清洗部件52的擦刷清洗中所使用的药液，并且，由于在前清洗区域521f在基于上部滚动清洗部件52的擦刷清洗中所使用的药液大多向衬底W的外周排出，所以在反向清洗区域521c变得非常少。另外，在作为液体提供侧区域的滚动卷入上游侧区域RI-WU，提供到反向清洗区域521c附近的清洗液通过衬底W的旋转而向远离反向清洗区域521c的方向输送，而不提供给反向清洗区域521c。
而且，在上部滚动清洗部件52的表面形成有多个较小的突起(在图14中，仅示出了三个突起522a～522c)，上部滚动清洗部件52的滚动卷入侧区域RI侧的突起522a如上述那样，被直接提供冲洗液，被冲洗液浸渍，或者被从上部滚动清洗部件52的内部提供冲洗液，被冲洗液浸渍。当该冲洗液所浸渍的突起522a通过上部滚动清洗部件52的自转，到达反向清洗区域521c时，如突起522b那样，被衬底W压溃，浸渍的冲洗液向滚动卷入侧区域RI及滚动推出侧区域RO漏出。
像这样，从滚动推出下游侧区域RO-WD通过衬底W的旋转而被输送并要进入反向清洗区域521c的少量的清洗液也通过该漏出的冲洗液而被挤出，从而难以提供至反向清洗区域521c。因此，不向反向清洗区域521c提供足够的量的新鲜的清洗液，药液清洗性变低。
另一方面，如图15所示，在正向清洗区域521f中，由于上部滚动清洗部件52与衬底W的移动方向成为顺向，所以两者的相对移动速度(滑动速度)变小。因此，正向清洗区域521f的物理清洗性变低。另一方面，在作为液体提供侧区域的滚动卷入下游侧区域RI-WD中，通过喷雾式喷嘴73而向正向清洗区域521f附近充分地提供新鲜的清洗液，另外，提供至正向清洗区域521f附近的清洗液通过衬底W的旋转被提供至正向清洗区域521f。因此，正向清洗区域521c的药液清洗性变高。
如以上那样，在现有的滚动清洗装置中，反向清洗区域521c的物理清洗性较高，但药液清洗性较低，正向清洗区域521f的药液清洗性较高，但物理清洗性较低。因此，在本实施方式中的目的在于，使反向清洗区域521c中的药液清洗性提高。
图16是表示本发明的第6实施方式中的清洗装置的俯视图。在本实施方式中，仅单管喷嘴63的配置与第5实施方式不同，其它的结构与第5实施方式相同。排出药液的单管喷嘴63与上述第5实施方式相同地向衬底W的滚动卷入侧区域提供药液，单管喷嘴63的排出方向631与上部滚动清洗部件52的延伸方向(旋转轴)所成的角度在俯视下为90度。该角度不限定于90度，优选在90度±30度的范围内。即，在本实施方式中，排出药液的单管喷嘴63的排出方向与喷雾药液的喷雾式喷嘴64的喷雾量最大的方向641在俯视下不为大致相同的方向。
图17的(a)是表示本实施方式中从单管喷嘴63排出的药液在衬底W的表面上的变动的俯视图，图17的(b)是图17的(a)的主视图。如图17所示，衬底W的滚动卷入侧区域RI是通过单管喷嘴61、63，以及喷雾式喷嘴62、64提供清洗液的液体提供侧区域，衬底W的滚动推出侧区域RO是没有提供清洗液的非液体提供侧区域。
单管喷嘴63以相对于衬底W的表面以较低的入射角着落于衬底W的中心O附近的方式提供药液。着落于衬底W的表面的药液具有向与衬底W的表面平行的方向的流动，另外，由于离心力在衬底W的中心O的附近也较弱，所以药液进入上部滚动清洗部件52之下并从其下穿过，而进入到非液体提供侧区域，然后，通过衬底W的旋转，从非液体提供侧区域提供至反向清洗区域521c。由此，成为对现有技术中没有提供足够的量的新鲜(未污染)的药液的反向清洗区域521c提供足够的量的新鲜的药液。为了实现这样的药液的进入，如上述那样，单管喷嘴63的排出方向631与上部滚动清洗部件52的延伸方向(旋转轴)所成的角度最优选为90度，至少优选在90度±30度的范围内。
(第7实施方式)
本发明的第7实施方式的目的也在于解决与第6实施方式相同的课题。图18是本发明的第7实施方式中的滚动清洗装置的俯视图，图19是图18的A-A′剖视图，图20是图19的局部放大图，图21是图18的B-B′剖视图。如图18所示，滚动清洗装置具有四个喷雾式喷嘴71～74。喷雾式喷嘴71～74均为圆锥状地喷雾清洗液的喷嘴。喷雾式喷嘴71～74均向衬底W的滚动卷入侧区域提供清洗液。喷雾式喷嘴71、74喷雾作为清洗液的冲洗液，喷雾式喷嘴72、73喷雾作为清洗液的药液。从喷雾式喷嘴71、74喷雾的冲洗液的着落区域各自到达至上部滚动清洗部件52，一部分冲洗液被直接喷雾至上部滚动部件52。此外，作为喷雾式喷嘴71～74，也能够替代圆锥状地喷雾清洗液的喷嘴，而采用扇状地喷雾冲洗液的喷嘴或流量(喷雾量)为最大的方向从被喷雾的冲洗液的中心偏移的不对称扇状喷雾式喷嘴。
本实施方式的清洗装置还具有从衬底W的滚动推出侧向上部滚动清洗部件52的滚动推出侧直接喷雾药液的喷雾式喷嘴66、67。喷雾式喷嘴66、67是扇状喷雾式喷嘴。如图18所示那样，喷雾式喷嘴66在滚动推出下游侧区域RO-WD中，向上部滚动清洗部件52的滚动推出侧喷雾药液，喷雾式喷嘴67在滚动推出上游侧区域RO-WU中，向上部滚动清洗部件52的滚动推出侧喷雾药液。如图19、21所示那样，喷雾式喷嘴66、67分别向上部滚动部件52的高度方向的中段位置喷雾药液。此外，向上部滚动清洗部件52的滚动推出侧直接提供药液的喷嘴不限于喷雾式喷嘴，也可以是多孔喷嘴或狭缝喷嘴。
上述也如图19所示那样，从喷雾式喷嘴72提供至滚动卷入侧上游区域RI-WU的药液没有通过衬底W的旋转而到达反向清洗区域521c，而是以从反向清洗区域521c远离的方式流动。
另外，如上述那样，在现有的清洗装置中，向到达反向清洗区域521c的滚动清洗部件52的突起预先浸渍冲洗液，该突起在反向清洗区域521c中被压溃，浸渍的冲洗液从突起排出，所以来自作为非液提供区域的滚动推出下游侧区域RO-WD的清洗液难以进入到反向清洗区域521c。
根据本实施方式的清洗装置，在反向清洗区域521c中被压溃的突起通过旋转被释放而形状鼓起，成为容易吸收液体的状态。然后，如图19所示那样，通过喷雾式喷嘴66向那样的状态的突起提供新鲜的药液，该药液浸渍于突起中。当通过旋转，上部滚动清洗部件52中浸渍有药液的突起到达反向清洗区域521c时，如图20所示那样，在此处突起被压溃而向反向清洗区域521c提供新鲜的药液。另外，由于在上部滚动清洗部件52的多个突起之间也保持有通过喷雾式喷嘴66提供的新鲜的药液，所以该新鲜的药液也被提供至反向清洗区域521c。
进而，如图19所示那样，在通过喷雾式喷嘴66朝向上部滚动清洗部件52喷雾的药液中，未被上部滚动清洗部件52吸收或保持的药液从该处向衬底W的表面落下。该落下的药液通过衬底W的旋转而输送至反向清洗区域521c。因此，也通过该落下的药液而向反向清洗区域521c提供来自喷雾式喷嘴66的新鲜的药液。
此外，如图21所示那样，在正向清洗区域521f中，从喷雾式喷嘴67喷雾的药液直接喷雾至上部滚动清洗部件52的滚动推出侧，被上部滚动清洗部件52吸收或保持的药液通过上部滚动清洗部件52的旋转而从滚动卷入侧提供至正向清洗区域521f。另一方面，从喷雾式喷嘴67喷雾但没有被上部滚动清洗部件52吸收或保持而向衬底W的表面落下的药液通过衬底W的旋转被输送至反向清洗区域521c。
如以上那样，根据本实施方式的清洗装置，能够向反向清洗区域521c提供足够的量的新鲜的药液，并能够提高反向清洗区域521c中的药液清洗性。
此外，在第7实施方式中，通过喷雾式喷嘴66直接向上部滚动清洗部件52提供药液，但本发明并不局限于此，也可以通过多孔喷嘴或狭缝喷嘴向上部滚动清洗部件52直接提供药液。
(第8实施方式)
本发明的第8实施方式也将解决与第7实施方式相同的课题作为目的。图22是本发明的第8实施方式中的滚动清洗装置的俯视图，图23是图22的A-A′剖视图。如图22所示那样，滚动清洗装置具有两个喷雾式喷嘴62、64。喷雾式喷嘴62、64向衬底W的滚动卷入侧区域喷雾药液。喷雾式喷嘴62、64均为在第4实施方式中说明的不对称扇状喷雾式喷嘴。它们的喷雾量最大的方向621、641在俯视中均为朝向衬底W的中心O。该喷雾量最大的方向621、641之间的角度为约90度，但并不限定于此。
喷雾式喷嘴62的着落区域是从衬底W的中心O沿反向清洗区域521c到衬底W的外周的范围。喷雾式喷嘴64的着落区域是从衬底W的中心O沿正向清洗区域521f到衬底W的外周的范围。喷雾式喷嘴62、64的着落区域均与上部滚动清洗部件52重合，即，如图23所示那样，从喷雾式喷嘴62、64喷雾的药液的至少一部分或全部直接到达上部滚动部件52的滚动卷入上游侧(右侧部分)。
像这样，通过在本实施方式中也使用不对称扇状喷雾式喷嘴而增多朝向衬底W的中心O的药液的流量，由此，提供至衬底W的中心O的附近的药液直接通过惯性力向从中心O离开的方向流动，在从中心O离开后通过离心力朝向外周流动，所以不产生从与中心O附近相比靠外侧朝向中心O流动的药液与从中心O附近通过离心力朝向外周流动的药液的相互碰撞，流动性不降低。
此外，在本实施方式中，由于将来自喷雾式喷嘴62的至少一部分或全部药液直接向上部滚动部件52的滚动卷入上游侧喷雾，所以能够向该部分的突起之间充分地提供新鲜的药液，参照图14，能够解决在上述中说明的问题。
以下，作为第9及第10实施方式，说明在笔形清洗装置中适用本发明的例子，在各实施方式的说明之前，说明笔形清洗装置的一般的结构。
图24是表示本发明的实施方式中的笔形清洗装置的概要的立体图。如图24所示那样，笔形清洗装置80具有：作为衬底旋转机构多根(在图中是4根)主轴51，与使用图9说明的滚动清洗装置50的相同；能够升降的沿铅垂方向延伸的支柱56；一端能够旋转地安装于支柱56的前端，并沿水平方向延伸的臂57；能够旋转地安装于臂57的另一端的下表面的圆柱状的笔形清洗部件58(圆柱状海绵)。另外，配置有两个清洗液提供喷嘴54、55，其位于通过主轴51支承并旋转的衬底W的上方，并向衬底W的表面提供清洗液。清洗液提供喷嘴54是向衬底W的表面提供冲洗液(例如，超纯水)的喷嘴，清洗液提供喷嘴55是向衬底W的表面提供药液的喷嘴。
笔形清洗部件58保持于未图示的保持部件，并能够旋转地设于臂57的前端部的下表面，通过未图示的驱动机构将其中心轴作为旋转轴而旋转(自转)。该旋转轴是与衬底W垂直的轴。笔形清洗部件58由例如PVA构成。当臂57绕支柱56旋转时，安装于臂57的前端部的笔形清洗部件58描绘圆弧状的轨迹而在衬底W上移动。由于臂57的前端部延伸至衬底W的中心O，所以笔形清洗部件58的移动轨迹通过衬底W的中心O。另外，笔形清洗部件58移动至衬底W的外周。因此，基于臂57的旋转而产生的笔形清洗部件58的移动轨迹成为将臂57的长度作为半径的圆弧状，其移动范围是从衬底W的外周至超过衬底W的中心O。
在通过衬底旋转机构使衬底W水平地旋转的状态下，通过从清洗液提供喷嘴54向衬底W的表面提供冲洗液，并且从清洗液提供喷嘴55向衬底W的表面提供药液，同时一边使笔形清洗部件58旋转(自转)，一边使臂57旋转而使笔形清洗部件58公转，与旋转中的衬底W的表面接触，由此，在清洗液(冲洗液及药液)的存在下，用笔形清洗部件58擦刷清洗衬底W的表面。
以下，说明第9及第10实施方式，这些实施方式的上述清洗液提供喷嘴的结构各自不同。
(第9实施方式)
图25是本发明的第9实施方式中的清洗装置的俯视图。在图25中，主轴51、支柱56、及臂57省略图示。另外，如上述那样笔形清洗部件58的移动轨迹成为将臂57作为半径的圆弧状，但在臂57充分长的情况下，笔形清洗部件58的轨迹能够大致视作直线状，所以在图25中，用直线表示笔形清洗部件58的移动轨迹。另外，在图25中，衬底W逆时针地旋转。
在清洗装置中，具有：排出作为清洗液的冲洗液的单管喷嘴81；排出作为清洗液的药液的单管喷嘴83。单管喷嘴81、83在衬底W的上方，从衬底W的上部空间的外侧朝向衬底W的表面(上表面)排出清洗液。即，单管喷嘴81、83相对于衬底W的表面从斜上方提供清洗液。冲洗液既可以是超纯水(DIW)，也可以是氢水等功能水。在药液中使用除了电解液(pH7附近的溶液)以外的溶液(酸性药液或弱碱性药液)。作为酸性药液，使用例如柠檬酸或草酸等有机酸，作为弱碱性药液，使用例如有机碱。
单管喷嘴81、83各自以与关于第1实施方式的单管喷嘴41说明的条件相同的条件设定其位置、排出方向、口径、及流速。此外，单管喷嘴81以其排出方向在俯视下朝向衬底W的中心O、着落位置成为衬底W的中心O的近前的方式设定，单管喷嘴81、83与笔形清洗部件58的移动轨迹相比均向衬底W的旋转方向的上游侧提供冲洗液。即，单管喷嘴81、83以着落位置成为笔形清洗部件58的轨迹的上游侧的方式排出冲洗液。单管喷嘴81、83的排出方向811、831之间的角度σ在俯视下为约30度，但该角度σ不限定于30度。
在清洗装置中还设有喷雾作为清洗液的冲洗液的喷雾式喷嘴82和喷雾作为清洗液的药液的喷雾式喷嘴84。这些喷雾式喷嘴82、84也与笔形清洗部件58的移动轨迹相比向衬底W的旋转方向的上游侧提供药液。喷雾式喷嘴82、84各自在俯视下位于与单管喷嘴81、83大致相同的位置，与如图3的(b)所示相同地，喷雾式喷嘴82、84的入射角比单管喷嘴81、83的入射角大，喷雾式喷嘴82、84从更上方喷雾清洗液。
这两个喷雾式喷嘴82、84均为在第4实施方式中说明的不对称扇状喷雾式喷嘴，其位置、喷射方向等与在第4实施方式的变形例(图8)中说明的喷雾式喷嘴44、45是相同的。即，其喷雾量最大的方向821、841在俯视下朝向衬底W的中心O。该喷雾量最大的方向821、841之间的角度也约为30度。喷雾式喷嘴82、84的着落区域是从衬底W的中心O附近的清洗区域521到衬底W的外周的范围。
提供冲洗液的单管喷嘴81及喷雾式喷嘴82与提供药液的单管喷嘴83及喷雾式喷嘴84相比向衬底W的旋转方向的上游侧提供清洗液。尤其是，喷雾药液的喷雾式喷嘴84的着落区域设为沿笔形清洗部件58的移动轨迹，且在该移动轨迹的紧前(上游)的位置。通过该冲洗液与药液均提供至衬底W的表面，在通过笔形清洗部件58的移动轨迹的衬底W的表面上，成为药液与冲洗液混合的状态。此外，在与笔形清洗部件58的移动轨迹相比的衬底W的旋转方向的下游侧，通过了笔形清洗部件58的移动轨迹的清洗液通过基于衬底W的旋转的离心力，从衬底W的外周排出。
根据本实施方式的清洗装置，能够向通过笔形清洗部件58进行擦刷清洗的部位提供足够的量的新鲜的清洗液。
(第10实施方式)
图26是本发明的第10实施方式中的清洗装置的俯视图。在本实施方式中，单管喷嘴81、83及喷雾式喷嘴82仅在俯视下的配置与第9实施方式不同，其它的结构与第9实施方式相同。在本实施方式中，单管喷嘴81、83与喷雾式喷嘴82、84相比设于衬底W的旋转方向的上游侧。单管喷嘴81、83与第9实施方式相同，其排出方向811、831在俯视下朝向衬底W的中心O。另外，喷雾式喷嘴82的喷雾量最大的方向821在俯视下朝向衬底W的中心O。
在本实施方式中，当与第9实施方式比较时，单管喷嘴81、83的排出方向811、831之间的角度，及喷雾式喷嘴82、84的喷雾量最大的方向821、841之间的角度各自比第9实施方式的情况小。因此，能够避免或减少从单管喷嘴81、83排出的清洗液在衬底W的表面相对而妨碍清洗液的流动，相同地能够避免或减少从喷雾式喷嘴82、84喷雾的清洗液在衬底W的表面相对而妨碍清洗液的流动。
此外，在第9及第10实施方式中，向与笔形清洗部件58相比的衬底W的旋转方向的上游侧提供清洗液，但并不局限于此，也可以向与笔形清洗部件58相比的衬底W的旋转方向的下游侧提供清洗液。
(第11实施方式)
图27是本发明的第11实施方式中的清洗装置的俯视图，图28是从侧面观察臂57的长度方向的图。在本实施方式的清洗装置中，笔形清洗部件58支承于臂57的前端部。笔形清洗部件58绕与衬底W垂直的中心轴自转，并且通过臂57的转动从衬底W的中心至外周的范围内一边与衬底W的上表面滑动接触一边移动，由此清洗衬底W的上表面。在衬底W的外周的外侧上，以与第9实施方式(参照图25)相同的配置设置有以下部件：排出作为清洗液的冲洗液的单管喷嘴81；喷雾作为清洗液的冲洗液的喷雾式喷嘴82；喷雾作为清洗液的药液的喷雾式喷嘴84。
在本实施方式中，还在臂57上设有用于喷雾作为清洗液的药液的喷雾式喷嘴85。像这样，将固定于臂57，通过臂57的转动而摆动的清洗液提供喷嘴称为臂上(On Arm)清洗液提供喷嘴。臂上喷雾式喷嘴85设于笔形清洗部件58的附近。具体地说，喷雾式喷嘴85相对于笔形清洗部件58在衬底W的旋转的上游侧与笔形清洗部件58相邻地设置。
如图28所示那样，喷雾式喷嘴85的喷雾方向朝向笔形清洗部件58稍微倾斜。图29是表示基于喷雾式喷嘴85喷雾的着落区域的图。如图29所示那样，喷雾式喷嘴85是扇形状地喷雾清洗液的喷嘴，并且如上述那样，由于其喷雾方向朝向笔形清洗部件58稍微倾斜，所以从喷雾式喷嘴85喷雾的清洗液沿笔形清洗部件58的半径方向扩开，并着落于喷雾式喷嘴85与笔形清洗部件58之间。
作为臂上清洗液提供喷嘴，也可以采用单管喷嘴，但在单管喷嘴的情况下，在朝向笔形清洗部件58排出清洗液的情况下，清洗液成为块，相对于笔形清洗部件58局部地提供。当像这样时，清洗液被笔形清洗部件58弹开，导致提供至作为清洗部位的笔形清洗部件58的下表面(清洗面)的清洗液变少。与此相比，在使用喷雾式喷嘴85作为在笔形清洗部件58的附近向朝向笔形清洗部件58的方向倾斜地设置的清洗液提供喷嘴的情况下，由于清洗液被提供至笔形清洗部件58的周围的较广的范围内，所以这样的问题减轻。
另外，在本实施方式中，相对于笔形清洗部件58而将臂上喷雾式喷嘴85设于衬底W的旋转方向的上游侧，朝向笔形清洗部件58喷雾清洗液，所以能够将被喷雾而刚着落的新鲜的清洗液提供至笔形清洗部件58与衬底W的滑动接触部位(清洗部位)。
此外，在本实施方式中，不仅从臂上清洗液提供喷嘴，也从衬底W的外侧向包含衬底W的中心的区域提供清洗液，这是为了防止以下情况：当笔形清洗部件58及与其一体地移动的喷雾式喷嘴85位于衬底W的外周侧时，仅通过臂上喷雾式喷嘴85，清洗液不被提供到衬底W的中心部而会导致衬底W的上表面干燥。因此，在笔形清洗部件58上设置臂上清洗喷嘴的情况下，若通过固定设置的至少一个清洗喷嘴始终向衬底W的中心部提供清洗液，则能够对衬底W的整面防止干燥，因此是优选的。
此外，既可以如上述的实施方式那样从臂上清洗液提供喷嘴提供药液，从衬底W的外侧提供冲洗液及/或药液，也可以从臂上清洗喷嘴提供冲洗液，从衬底W的外侧提供药液及/或冲洗液。另外，来自衬底W的外侧的清洗液的提供可以基于喷雾式喷嘴，也可以基于单管喷嘴，还可以如上述实施方式那样是其双方。
此外，优选笔形清洗部件58以通过臂上清洗液提供喷嘴提供清洗液的一侧(衬底W的旋转方向的上游侧)朝向衬底的半径方向的外侧移动的方式旋转，即，在俯视下沿与衬底W相同的朝向(图28的情况是逆时针)旋转。当为该旋转方向时，在通过喷雾式喷嘴85从笔形清洗部件58的上游侧朝向笔形清洗部件58提供的药液中，在笔形清洗部件58的侧面被弹开的清洗液容易通过笔形清洗部件58的旋转朝向衬底W外周排出。
(第12实施方式)
图30是本发明的第12实施方式中的清洗装置的俯视图，图31是图30的局部放大图，图32是从侧面观察臂57的长度方向的图。在本实施方式的清洗装置中，在臂57的前端部支承有双流体喷射(2FJ)喷嘴59。另外，在本实施方式中也设有向臂57喷雾作为清洗液的药液的臂上喷雾式喷嘴86。
另外，在衬底W的外侧设有排出作为清洗液的冲洗液的单管喷嘴81。单管喷嘴81与上述实施方式相同地，以冲洗液着落于衬底W的中心的近前，着落的冲洗液朝向衬底W的中心流动的方式排出冲洗液。
如图31明确所示那样，喷雾式喷嘴86设于2FJ喷嘴59的附近，与2FJ喷嘴59相比靠近衬底W的中心，并且与2FJ喷嘴59相比设于衬底W的旋转方向的上游侧。喷雾式喷嘴86是锥形喷雾式(cone spray)喷嘴，圆锥状地喷雾药液。从喷雾式喷嘴86喷射的药液相对于2FJ喷嘴59的正下方的位置着落(着液)于相对于衬底W的旋转的上游侧。
如图32所示那样，喷雾式喷嘴86朝向2FJ喷嘴59稍微倾斜地设置。如上述那样，由于喷雾式喷嘴86相对于2FJ喷嘴59设于衬底W的中心侧并且设于相对于衬底W的旋转的上游侧，所以从喷雾式喷嘴86朝向衬底W的外侧，并且相对于衬底W的旋转的下游侧喷雾药液。
关于在2FJ喷嘴59的附近设置喷雾式喷嘴86而提供药液的意义进行说明。一个意义为：通过向来自2FJ喷嘴59的喷射流与衬底W碰撞的部位的附近始终提供新鲜的药液，从而通过喷射流的流动迅速地除去通过药液从衬底W的表面升起(lift up)的颗粒物，或者通过喷射流的物理作用，使从衬底W表面脱离的颗粒物不会通过药液的作用而再次附着于衬底W地除去。还有一个意义为防止衬底W带电的效果。通过在2FJ喷嘴59中将液体与气体混合而生成喷射流，并向衬底W的表面吹送而清洗衬底W的表面，但若此时作为液体而使用超纯水(DIW)，则喷射流与衬底W的表面碰撞而导致衬底W的表面带电。因此，为了避免这样的带电，现有技术中作为用于生成喷射流的液体而使用了二氧化碳水。然而，该二氧化碳水与超纯水相比，成本高。
在本实施方式中，在2FJ喷嘴59的附近设置喷雾式喷嘴86，向喷射流与衬底表面碰撞的清洗部位的附近提供药液。药液其本身具有导电性，当采用这样的药液时，即使从2FJ喷嘴59喷射的液体不采用二氧化碳水而采用例如成本比较便宜的超纯水(DIW)，也能够减少或防止(由于药液具有导电性)衬底W的带电。
另外，在本实施方式中，由于与第11实施方式相同地将臂上喷雾式喷嘴86向朝向基于2FJ喷嘴59的清洗部位的方向稍微倾斜地进行喷雾，所以也能够向喷射流与衬底W碰撞的清洗部位充分地提供药液。另外，在本实施方式中，由于喷雾式喷嘴86也朝向衬底W的半径方向的外侧倾斜，所以能够将从喷雾式喷嘴86喷雾的药液通过基于衬底W的旋转的离心力朝向衬底W的外缘顺畅地排出。
图33是第12实施方式的变形例中的清洗装置的俯视图。在该变形例中，在衬底W的外侧没有设置单管喷嘴，而设置有喷雾式喷嘴71。该喷雾式喷嘴71朝向衬底W的中心喷雾冲洗液，并且着落区域设为从衬底W的中心的近前至中心，着落的冲洗液朝向衬底W的中心流动。
此外，在上述实施方式中，在衬底W的外侧设置单管喷嘴81，在该变形例中，在衬底W的外侧设置了喷雾式喷嘴71，但由于从2FJ喷嘴59喷射的液体从喷射位置朝向整个方向扩开，所以在2FJ喷嘴59向衬底W的外缘移动时从2FJ喷嘴59喷射的液体也到达衬底W的中心的情况下，即使不在衬底W的外侧设置清洗液提供喷嘴也能够防止衬底W的中央附近的干燥。因此，在这种情况下，也可以采用在臂上喷雾式喷嘴86之外不另行在衬底W的外周的外侧设置清洗液提供喷嘴的结构。
(第13实施方式)
图34是本发明的第13实施方式中的清洗装置的俯视图，图35是图34的局部放大图，图36是从侧面观察臂57的长度方向的图。在本实施方式的清洗装置中，也与第12实施方式相同地，在臂57的前端部设有2FJ喷嘴59。另外，在本实施方式中，也与第12实施方式相同地，在臂57上设有喷雾作为清洗液的药液的臂上喷雾式喷嘴87。
另外，在衬底W的外侧设有排出作为清洗液的冲洗液的单管喷嘴81。单管喷嘴81与上述实施方式相同地，以冲洗液着落于衬底W的中心的近前，着落的冲洗液朝向衬底W的中心流动的方式排出冲洗液。
如图35明确所示那样，喷雾式喷嘴87设于2FJ喷嘴59的附近，与2FJ喷嘴59相比靠近衬底W的中心，并且与2FJ喷嘴59相比设于衬底W的旋转方向的下游侧。喷雾式喷嘴87是锥形喷雾式喷嘴，圆锥状地喷雾药液。从喷雾式喷嘴87喷射的药液相对于2FJ喷嘴50的正下方的位置着落(着液)于相对于衬底W的旋转的下游侧。
如图36所示那样，喷雾式喷嘴87朝向2FJ喷嘴59稍微倾斜地设置。如上述那样，由于喷雾式喷嘴87相对于2FJ喷嘴59设于衬底W的中心侧，并且设于相对于衬底W的旋转的下游侧，所以从喷雾式喷嘴87朝向衬底W的外侧，并且相对于衬底W的旋转的上游侧喷雾药液。
通过在2FJ喷嘴59的附近设置喷雾式喷嘴87来提供药液，在作为从2FJ喷嘴59与气体共同喷射的液体使用了超纯水(DIW)的情况下也能够减少或防止衬底W的带电，这与第12实施方式相同。在本实施方式中，进一步地，通过将喷雾式喷嘴87与2FJ喷嘴59相比设于衬底W的旋转方向的下游侧，而得到以下有利的效果。
如上述那样，喷雾式喷嘴87设于2FJ喷嘴59的附近，向从2FJ喷嘴59喷射的气体与液体的喷射流与衬底W的上表面碰撞的清洗部位的附近，从喷雾式喷嘴87提供药液，但若在清洗部位从喷雾式喷嘴87提供的药液层变得过厚，则药液层成为垫层(cushion)，有时会导致基于喷射流进行的衬底W的上表面的清洗变得不充分。
因此，在本实施方式中，基于喷雾式喷嘴87的着落区域与基于2FJ喷嘴59的喷射流的清洗部位相比配置于衬底W的旋转方向的下游侧。由此，从喷雾式喷嘴87提供至衬底W的上表面的药液通过衬底W的旋转而被从清洗部位向远离的方向输送。因此，在清洗部位，药液层不会变得过厚，也能够减少或避免基于药液层的垫层效果所导致的不充分的清洗。
另外，在本实施方式中，也与第12实施方式相同地，由于喷雾式喷嘴87朝向衬底W的半径方向的外侧倾斜，所以能够通过基于衬底W的旋转的离心力而将从喷雾式喷嘴87喷雾的药液朝向衬底W的外缘顺畅地排出。此外，在第12、第13实施方式中，在臂57上设置有喷雾作为清洗液的药液的臂上喷雾式喷嘴86或87，但也可以代替喷雾式喷嘴而设置提供药液的单管喷嘴。
图37是第13实施方式的变形例中的清洗装置的俯视图。在该变形例中，在衬底W的外侧没有设置单管喷嘴，而是设置有喷雾式喷嘴71。该喷雾式喷嘴71设置成：朝向衬底W的中心喷雾冲洗液，并且着落区域从衬底W的中心的近前至中心，着落的冲洗液朝向衬底W的中心流动。其它的结构与上述相同。
此外，在本实施方式中，也与第12实施方式相同地，可以设为如下结构：在从2FJ喷嘴59喷射的液体到达至衬底W的中心的情况下，在臂上喷雾式喷嘴87之外不另行在衬底W的外侧设置清洗液提供喷嘴。
(第14实施方式)
图38是本发明的第14实施方式中的清洗装置的俯视图。在本实施方式的清洗装置中，在臂57的前端部设有2FJ喷嘴59，但未设置臂上清洗喷嘴。在衬底W的外侧设有排出作为清洗液的药液的单管喷嘴83。该单管喷嘴83与上述实施方式相同，以药液着落于衬底W的中心的近前，着落的药液朝向衬底W的中心流动的方式排出药液。因此，在衬底W的中心附近形成药液的液流，在衬底W的中心附近药液不沉淀。
图39是本发明的第14实施方式的变形例中的清洗装置的俯视图。在该变形例中，代替单管喷嘴83而使用喷雾作为清洗液的药液的喷雾式喷嘴73。该喷雾式喷嘴73设置为：朝向衬底W的中心喷雾药液，并且着落区域从衬底W的中心的近前至中心，着落的药液朝向衬底W的中心流动。在使用了这样的喷雾式喷嘴73的情况下，也防止了在衬底W的中心附近药液沉淀。
(第15实施方式)
图40是本发明的第15实施方式中的清洗装置的侧视图。在本实施方式中，在一端能够旋转地支承于支柱56的臂57的另一端侧(前端部)设有2FJ喷嘴59′。该2FJ喷嘴59′不是上述实施方式那样朝向铅垂方向，而是朝向衬底W的半径方向的外侧倾斜设置。
根据本实施方式的清洗装置，由于喷射流所包含的液体具有衬底W的半径方向外侧的流动并与衬底W碰撞，所以与衬底W的上表面碰撞后的液体朝向衬底W的外缘流动，还与基于衬底W的旋转的离心力相互作用，顺畅地从衬底W的外缘排出。
此外，也可以与第12或第13实施方式相同地，与上述构成的2FJ喷嘴59′一同设置臂上清洗喷嘴。另外，在上述中，说明了在使用2FJ喷嘴并且设置臂上清洗喷嘴的情况下，并不一定需要设置从衬底W的外侧朝向衬底W的中心提供清洗液的喷嘴，但如本实施方式那样，在2FJ喷嘴59′朝向衬底W的半径方向的外侧倾斜的情况下，由于从2FJ喷嘴59′喷射的液体朝向衬底W的中心的流动变弱，所以与上述实施方式相同地，希望在衬底W的外侧设置一个以上喷雾式喷嘴81及/或单管喷嘴71。
(第16实施方式)
图41是本发明的第16实施方式的清洗装置的立体图。本实施方式的笔形清洗装置80′与参照图24说明的笔形清洗装置80相同地，具有：作为衬底旋转机构的4根主轴51；能够升降的沿铅垂方向延伸的支柱56；一端能够旋转地安装于支柱56的前端部，并沿水平方向延伸的臂57；能够旋转地安装于臂57的另一端的下表面的圆柱状的笔形清洗部件58。
本实施方式的笔形清洗装置80′配置有位于通过主轴51支承而使其旋转的衬底W的上方，并向衬底W的表面提供清洗液的一个清洗液提供喷嘴88，该清洗液提供喷嘴88的提供口成为上下两级。本实施方式的清洗液提供喷嘴88的两个提供口5411、5412均为扇形状地喷雾清洗液的喷雾式喷嘴。
如图41所示那样，从上级提供口5412提供的清洗液沿笔形清洗部件58的扫描区域SA着落于扫描区域SA的上游侧。从下级提供口5411提供的清洗液着落于与上级提供口5412的着落区域相比位于上游并且沿衬底W的半径方向延伸的区域。该下级提供口5411的着落区域不到达衬底W的中心，而是到达衬底W的周缘。
在上述几个实施方式中，说明了两个清洗液提供喷嘴相邻地设置的例子，当如这些例子那样相邻地设置一个清洗液提供喷嘴时，彼此的清洗液在着落于衬底W的上表面之前容易发送干涉，用于避免该干扰的调整不容易。与此相对的，如本实施方式那样，通过使用具有上下两级提供口的一个清洗液提供喷嘴，能够避免像这样的调整的困难度，以相互不干扰的方式从两处向衬底W的上表面提供清洗液。
此外，在本实施方式中，清洗液提供喷嘴88的两个提供口5411、5412均作为扇形状地喷雾清洗液的喷雾式喷嘴发挥作用，但并不局限于此，既可以一个为单管喷嘴另一个为喷雾式喷嘴，也可以两个都是单管喷嘴。上述的臂上清洗液提供喷嘴均设于臂57的下表面，但臂上清洗液提供喷嘴也可以外置于臂的侧面或前端侧的面。另外，清洗液提供喷嘴88也可以是具有三个以上的提供口的3级以上的多级喷嘴。另外，既可以从清洗液提供喷嘴88的多个提供口分别提供相同的清洗液，也可以提供互不相同的清洗液(例如，药液和冲洗液)。
另外，在第1～第16实施方式中，说明了在CMP工序中进行清洗的清洗装置，但本发明的清洗装置也适用于例如平板式面板制造工序、CMOS或CCD等图像传感器制造工序、MRAM磁性膜制造工序等。
而且，在第1～第16实施方式中，使衬底W沿水平方向保持并旋转，但本发明的清洗装置并不局限于此，衬底W的表面也可以从水平方向倾斜地保持并旋转。另外，衬底旋转机构也并不局限于基于多根主轴构成，也可以是具有多个保持衬底的外周部的卡盘部件，这些卡盘部件以衬底的中心轴作为旋转轴旋转的结构，还可以是具有载置衬底W的保持台(table)，保持台以衬底的中心轴作为旋转轴旋转的结构。
工业实用性
本发明在衬底的中心部，通过从第1单管喷嘴排出的清洗液向与衬底水平的方向流动的惯性力使清洗液流动，在衬底的中心部的外侧，通过基于衬底的旋转的离心力使清洗液朝向衬底的外周流动，所以具有能够使清洗液在衬底的整个半径流动的效果，作为一边向旋转的半导体晶片等衬底的表面提供清洗液一边清洗衬底的清洗装置等是有用的。
附图标记说明
10：壳体；12：装载口；14a～14d：研磨单元；16：第1清洗单元；18：第2清洗单元；20：干燥单元；22：第1输送机械手；24：输送单元；26：第2输送机械手；41、43：单管喷嘴；42、44、45：喷雾式喷嘴；50：滚动清洗装置；51：主轴；51a：挡块；52：上部滚动清洗部件(滚动海绵)；53：下部滚动清洗部件(滚动海绵)；54、55：清洗液提供喷嘴；56：支柱；57：臂；58：笔形清洗部件；59、59′：双流体喷射喷嘴；61、63：单管喷嘴；62、64：喷雾式喷嘴；66、67：喷雾式喷嘴；71～74：喷雾式喷嘴；80、80′：笔形清洗装置；81、83：单管喷嘴；82、84：喷雾式喷嘴；85、86、87：喷雾式喷嘴(臂上)；88：清洗液提供喷嘴(两级)

Claims (3)

1.一种清洗装置，其特征在于，
具有：保持衬底并以所述衬底的中心轴为旋转轴而使所述衬底旋转的衬底旋转机构；朝向被所述衬底旋转机构保持的所述衬底的上表面扇状地喷雾第2清洗液的喷雾式喷嘴，
所述喷雾式喷嘴以使所述第2清洗液着落于所述衬底的着落区域包含所述衬底的中心的方式喷雾所述第2清洗液，
在所述喷雾式喷嘴中喷雾量为最大的喷雾量最大方向从喷雾中心偏移而靠近所述衬底的中心。
2.根据权利要求1所述的清洗装置，其特征在于，
具有两个所述喷雾式喷嘴，两个所述喷雾式喷嘴同时喷雾所述第2清洗液。
3.根据权利要求1所述的清洗装置，其特征在于，具有：
滚动清洗部件，所述滚动清洗部件在所述衬底的直径的大致全长范围内直线状地延伸，一边绕与所述衬底平行的中心轴自转一边与所述衬底的上表面滑动接触；
第1单管喷嘴，所述第1单管喷嘴向所述衬底上提供第1清洗液；和
第2喷雾式喷嘴，所述第2喷雾式喷嘴朝向所述滚动清洗部件扇状地喷雾第3清洗液。
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