WO2023219118A1 - 基板洗浄装置、基板処理装置、基板洗浄方法および基板処理方法 - Google Patents

基板洗浄装置、基板処理装置、基板洗浄方法および基板処理方法 Download PDF

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敬之 梶川
直廉 半田
智也 西
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Ebara Corp
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Definitions

  • the present invention relates to a substrate cleaning apparatus, a substrate processing apparatus, a substrate cleaning method, and a substrate processing method.
  • Patent Documents 1 to 5 disclose substrate cleaning apparatuses that clean the upper surface of a substrate.
  • An object of the present invention is to make it possible to clean the lower surface of the substrate.
  • a first scrub cleaning member that scrubs the bottom surface of the substrate to be cleaned; a first single pipe nozzle that supplies a cleaning liquid near the center of the lower surface of the substrate;
  • a substrate cleaning apparatus including a first spray nozzle that supplies a cleaning liquid to a lower surface of the substrate.
  • the cleaning liquid applied from the first spray nozzle cover a region from near the center of the substrate to near the edges of the substrate.
  • a cleaning liquid supply area from the first single-tube nozzle is arranged in a position symmetrical to the first single-tube nozzle with respect to the center of the substrate when viewed from vertically above, and is near the center of the lower surface of the substrate.
  • a second single pipe nozzle that supplies cleaning liquid to a different area from the second single pipe nozzle;
  • a second spray nozzle that is arranged at a position point-symmetrical to the first spray nozzle with respect to the center of the substrate when viewed from vertically above, and supplies a cleaning liquid to the lower surface of the substrate; desirable.
  • a first scrub cleaning member that scrubs the bottom surface of the substrate to be cleaned
  • a first single pipe nozzle that supplies a cleaning liquid near the center of the lower surface of the substrate
  • a substrate cleaning apparatus includes a second single tube nozzle that supplies cleaning liquid to a region different from the vicinity of the center of the lower surface of the substrate.
  • a cleaning liquid supply area from the first single-tube nozzle is arranged in a position symmetrical to the first single-tube nozzle with respect to the center of the substrate when viewed from vertically above, and is near the center of the lower surface of the substrate.
  • a third single pipe nozzle that supplies cleaning liquid to a different area from the a fourth single tube that is arranged in a position symmetrical with the second single tube nozzle with respect to the center of the substrate when viewed from vertically above, and supplies cleaning liquid to a region different from the vicinity of the center of the lower surface of the substrate; It is desirable to have at least one of these.
  • a second scrub cleaning member that scrubs the top surface of the substrate; a third single pipe nozzle that supplies cleaning liquid near the center of the upper surface of the substrate; It is preferable to include a fourth single pipe nozzle that supplies the cleaning liquid to a region different from the vicinity of the center of the upper surface of the substrate.
  • a first nozzle that is a single tube nozzle that supplies pure water near the center of the bottom surface of the substrate to be cleaned
  • a substrate cleaning apparatus is provided that includes a second nozzle that is a spray nozzle that supplies pure water to the lower surface of the substrate.
  • a third nozzle that is a single pipe nozzle that supplies pure water to the area;
  • At least one of a fourth nozzle, which is a spray nozzle, is arranged at a position symmetrical to the second nozzle with respect to the center of the substrate when viewed from vertically above, and supplies pure water to the lower surface of the substrate. It is desirable to have the following.
  • a first nozzle that is a single tube nozzle that supplies pure water near the center of the bottom surface of the substrate to be cleaned
  • a substrate cleaning device is provided that includes a second nozzle that is a single tube nozzle that supplies pure water to a region different from the center of the lower surface of the substrate.
  • a third nozzle that is a single pipe nozzle that supplies pure water to the area;
  • a first nozzle which is a single pipe nozzle, is disposed at a point symmetrical with the second nozzle with respect to the center of the substrate when viewed from vertically above, and supplies pure water to an area different from the vicinity of the center of the lower surface of the substrate. It is desirable to have at least one of the four nozzles.
  • the substrate cleaning apparatus comprising a substrate rotation mechanism configured to rotate the substrate,
  • the supply direction of the pure water supplied from the first nozzle and the tangential direction of the rotation direction of the substrate in the landing area of the pure water supplied from the second nozzle may be opposite directions.
  • the angle between the substrate and the supply direction of the pure water supplied from the first nozzle is 10 to 60 degrees.
  • a substrate polishing device that polishes a substrate using a polishing liquid
  • a first substrate cleaning device that is the substrate cleaning device according to any one of [1] to [6] above, which scrubs the substrate polished by the substrate polishing device using a cleaning liquid
  • a second substrate cleaning device which is the substrate cleaning device according to any one of [7] to [13] above, which cleans the substrate after cleaning by the first substrate cleaning device using pure water.
  • Equipment is provided.
  • a cleaning process comprising supplying a cleaning liquid from a single tube nozzle to the vicinity of the center of the bottom surface of the substrate while scrubbing the bottom surface of the substrate to be cleaned, and supplying the cleaning liquid from a spray nozzle to the bottom surface of the substrate.
  • a cleaning method is provided.
  • a substrate cleaning method includes a cleaning step of supplying cleaning liquid from two single-pipe nozzles.
  • a substrate cleaning method includes a cleaning step of supplying pure water from a single pipe nozzle to the vicinity of the center of the lower surface of a substrate to be cleaned, and supplying pure water to the lower surface of the substrate from a spray nozzle.
  • a cleaning step in which pure water is supplied from a first single tube nozzle to the vicinity of the center of the lower surface of the substrate to be cleaned, and deionized water is supplied from a second single tube nozzle to an area different from the vicinity of the center of the lower surface of the substrate.
  • a method for cleaning a substrate is provided.
  • the cleaning step is performed after cleaning the substrate using a cleaning liquid to remove the cleaning liquid from the lower surface of the substrate.
  • a substrate polishing step of polishing the substrate using a polishing liquid After the substrate polishing step, the polishing liquid is removed from the lower surface of the substrate by cleaning the polished substrate using a cleaning liquid by the substrate cleaning method according to any one of [15] to [17] above.
  • a first substrate cleaning step After the first substrate cleaning step, a second step of removing the cleaning liquid from the lower surface of the substrate by cleaning the substrate after cleaning by the substrate cleaning method according to any one of claims [18] to [20].
  • a substrate processing method is provided, including a substrate cleaning step.
  • the bottom surface of the board can be cleaned.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a substrate processing apparatus 100.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of a substrate cleaning apparatus 2 according to a first embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a cleaning liquid supply area from cleaning liquid supply nozzles 51 and 52.
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing a cleaning process when the rotation direction of the substrate W in the liquid landing area and the supply direction of the cleaning liquid match.
  • FIG. 3 is a diagram schematically showing a cleaning process when the rotational direction of the substrate W in the liquid landing area and the supply direction of the cleaning liquid do not match.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a substrate processing apparatus 100.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of a substrate cleaning apparatus 2 according to a first embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a cleaning liquid supply area from cleaning liquid supply nozzles 51 and 52.
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing a cleaning process when the rotation direction of the substrate
  • FIG. 3 is a diagram showing the results of an experiment in which the cleaning performance on the lower surface of the substrate W was compared between the substrate cleaning apparatus 2 according to the first embodiment and a substrate cleaning apparatus as a comparative example.
  • 3 is a schematic perspective view of a substrate cleaning device 2 that is a modification of the substrate cleaning device 2 in FIG. 2.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating cleaning liquid supply areas from cleaning liquid supply nozzles 51, 52, 51', and 52'.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a cleaning liquid supply area from single tube nozzles 51 and 53.
  • FIG. 7 is a diagram showing the results of an experiment in which the cleaning performance on the lower surface of the substrate W was compared between the substrate cleaning apparatus 2' according to the second embodiment and the substrate cleaning apparatus as a comparative example.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating cleaning liquid supply areas from single tube nozzles 51, 53, 51', and 53'.
  • FIG. 3 is a schematic perspective view of a substrate cleaning apparatus 3 according to a third embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram schematically showing a cleaning process when the rotational direction of the substrate W in the liquid landing area and the supply direction of the cleaning liquid do not match.
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing a cleaning process when the rotation direction of the substrate W in the liquid landing area and the supply direction of the cleaning liquid match.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a desirable pure water supply area from a single pipe nozzle 81.
  • FIG. 2 is a diagram experimentally showing the relationship between the area where pure water lands and cleaning power.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a desirable pure water supply area from a spray nozzle 82.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a desirable arrangement of pure water supply nozzles 81 and 82 when viewed from vertically above.
  • FIG. 7 is a diagram showing the results of an experiment in which the cleaning performance on the lower surface of the substrate W was compared between the substrate cleaning apparatus 3 according to the third embodiment and the substrate cleaning apparatus as a comparative example.
  • 11 is a schematic perspective view of a substrate cleaning device 3 that is a modification of the substrate cleaning device 3 of FIG. 10.
  • FIG. . FIG. 7 is a diagram showing the results of an experiment in which the cleaning performance on the lower surface of the substrate W was compared between the substrate cleaning apparatus 3 according to the fourth embodiment and the substrate cleaning apparatus as a comparative example.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a substrate processing apparatus 100.
  • the substrate processing apparatus 100 includes a substrate polishing apparatus 1 and substrate cleaning apparatuses 2 and 3.
  • the type, shape, and size of the substrate to be processed are not particularly limited, and may be, for example, a circular semiconductor wafer with a diameter of 300 mm.
  • the substrate polishing apparatus 1 polishes the surface and/or bevel of the substrate using a polishing liquid. Defects such as polishing liquid and polishing debris are attached to the upper surface (front surface) and lower surface (back surface) of the substrate after polishing. Since a known device may be used as the substrate polishing device 1, a description thereof will be omitted.
  • the substrate cleaning device 2 scrubs and cleans the top and bottom surfaces of the substrate polished by the substrate polishing device 1 using a cleaning liquid to remove dust.
  • the cleaning liquid may be a chemical solution or deionized water (DIW). Cleaning liquid remains on the top and bottom surfaces of the substrate after cleaning.
  • DIW deionized water
  • the substrate cleaning device 3 uses pure water to clean the top and bottom surfaces of the substrate cleaned by the substrate cleaning device 2, and replaces the remaining cleaning liquid with pure water.
  • the configuration of the substrate cleaning apparatus 3 will be described in the third and fourth embodiments.
  • the substrate processing apparatus 100 includes a transport device that transports the substrate to be processed from a load port (not shown) to the substrate polishing device 1, and a substrate cleaning device 2 that transports the substrate polished by the substrate polishing device 1. and a transport device that transports the substrate cleaned by the substrate cleaning device 2 to the substrate cleaning device 3. Further, the substrate processing apparatus 100 may include a substrate drying device that dries the substrate after cleaning.
  • FIG. 2 is a schematic perspective view of the substrate cleaning apparatus 2 according to the first embodiment.
  • the substrate cleaning apparatus 2 includes substrate rotation mechanisms 11 to 14, scrub cleaning members 21 and 22, rotation mechanisms 31 and 32, a guide rail 33, a lifting drive mechanism 34, and cleaning liquid supply nozzles 41 and 42 for the upper surface. , cleaning liquid supply nozzles 51 and 52 for the lower surface.
  • the substrate rotation mechanisms 11 to 14 hold and rotate the substrate W.
  • the substrate rotation mechanisms 11 to 14 hold the substrate W in a horizontal direction and rotate it within a horizontal plane.
  • the rotation speed is, for example, 50 to 500 rpm.
  • the substrate rotation mechanism 11 is a roller composed of a holding part 11a and a shoulder part (supporting part) 11b.
  • the diameter of the shoulder portion 11b is larger than the diameter of the holding portion 11a, and the holding portion 11a is provided on the shoulder portion 11b.
  • the substrate rotation mechanisms 12 to 14 also have the same configuration as the substrate rotation mechanism 11.
  • the substrate rotation mechanisms 11 to 14 can be moved toward and away from each other by a drive mechanism (for example, an air cylinder) not shown. Since the substrate rotation mechanisms 11 to 14 are close to each other, the holding parts 11a to 14a can hold the substrate W substantially horizontally. Further, at least one of the substrate rotation mechanisms 11 to 14 is configured to be rotationally driven by a rotation mechanism (not shown), and thereby the substrate W can be rotated within a horizontal plane.
  • the surface of the substrate facing upward in the vertical direction when held by the substrate rotation mechanisms 11 to 14 is referred to as the upper surface of the substrate W
  • the surface of the substrate facing downward in the vertical direction is referred to as the lower surface of the substrate W.
  • devices are formed on the upper surface of the substrate W.
  • the scrub cleaning member 21 contacts the top surface of the substrate W and scrubs the top surface of the substrate W.
  • the scrub cleaning member 21 is a roll type made of sponge or the like, and is arranged so as to extend horizontally from the edge of the substrate W through the center to the opposite edge.
  • the scrub cleaning member 21 is rotated by the rotation mechanism 31 with the longitudinal direction of the scrub cleaning member 21 as an axis. Further, the rotation mechanism 31 is attached to a guide rail 33 that guides its vertical movement, and is supported by an elevating drive mechanism 34. The rotation mechanism 31 and the scrub cleaning member 21 are moved in the vertical direction along the guide rail 33 by the elevating drive mechanism 34 .
  • the scrub cleaning member 22 is arranged below the scrub cleaning member 21, contacts the lower surface of the substrate W, and scrubs the lower surface of the substrate W.
  • the scrubbing member 22 is a roll type made of sponge or the like, and is arranged so as to extend horizontally from the edge of the substrate W through the center to the opposite edge.
  • the scrub cleaning member 22 is rotated by the rotation mechanism 32 with the longitudinal direction of the scrub cleaning member 22 as an axis.
  • illustration of an elevating drive mechanism and the like is omitted, like the scrub cleaning member 21, the rotation mechanism 32 and the scrub cleaning member 22 also move in the vertical direction.
  • the cleaning liquid supply nozzles 41 and 42 are arranged above the substrate W and supply the cleaning liquid to the upper surface of the substrate W.
  • the cleaning liquid supply nozzle 41 is a single pipe nozzle, and supplies the cleaning liquid to the vicinity of the center of the upper surface of the substrate W.
  • the cleaning liquid supply nozzle 42 is also a single pipe nozzle, and supplies the cleaning liquid to a position different from the vicinity of the center of the upper surface of the substrate W (for example, between the center and the edge).
  • the tip diameter of the cleaning liquid supply nozzles 41 and 42 may be 1.0 mm in diameter. However, there are no restrictions on the type or number of cleaning liquid supply nozzles 41 and 42, and they may be omitted depending on the case.
  • the cleaning liquid supply nozzles 51 and 52 are arranged below the substrate W and supply the cleaning liquid to the lower surface of the substrate W.
  • the cleaning liquid supply nozzle 51 is a single tube nozzle (hereinafter sometimes referred to as "single tube nozzle 51").
  • the radius of the single tube nozzle 51 is, for example, 0.5 to 3 mm.
  • the cleaning liquid supply nozzle 52 is a spray nozzle (hereinafter sometimes referred to as "spray nozzle 52").
  • the spread angle is, for example, 50 to 150 degrees.
  • the single-tube nozzle 51 continuously supplies large droplets to a narrow area on the lower surface of the substrate W, so the hitting force is strong.
  • the spray nozzle 52 supplies small droplets discontinuously and dispersed to a wide area on the lower surface of the substrate W, the striking force is weak.
  • the cleaning liquid used in the present substrate cleaning apparatus 2 may be a chemical solution or pure water.
  • the chemical solution may be an organic solvent or a heated one, and the pure water may be ultrasonic water or contain microbubbles.
  • the cleaning liquid from one nozzle may be a chemical liquid, and the cleaning liquid from another nozzle may be pure water.
  • the cleaning liquid from all nozzles may be a chemical liquid, or the cleaning liquid from all nozzles may be pure water.
  • the flow rate balance of the cleaning liquid supplied from the cleaning liquid supply nozzles 51 and 52 is arbitrary, for example, both are 500 ml/min.
  • the total flow rate of the cleaning liquid supplied from the cleaning liquid supply nozzles 51 and 52 is, for example, 500 to 4000 ml/min.
  • the cleaning liquid supply nozzles 51 and 52 may be arranged horizontally shifted or vertically shifted.
  • the center of the held substrate W is the origin
  • the direction in which the scrub cleaning members 21 and 22 extend is the y direction (the side where the rotation mechanism 31 is provided is the negative direction)
  • the y direction in the horizontal plane is the direction perpendicular to the direction
  • the x direction the side where the cleaning liquid supply nozzles 51 and 52 are provided is positive
  • the vertical direction is the z direction (the upward direction is positive).
  • the cleaning liquid supply nozzles 51 and 52 are arranged in a region where x>0 and z ⁇ 0.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating the cleaning liquid supply area from the cleaning liquid supply nozzles 51 and 52.
  • FIG. 3(a) corresponds to a view of the substrate W viewed from below in the +z direction, and FIG. This corresponds to a view seen from the side in the +y direction (however, the scrubbing member 22 is omitted).
  • the cleaning liquid from the single tube nozzle 51 is applied to a narrow liquid landing area that includes the vicinity of the center of the substrate W ("near the center” preferably includes the center, but does not have to include the center).
  • A1 is supplied.
  • the area A1 where the cleaning liquid from the single pipe nozzle 51 lands can be said to be near the origin.
  • the cleaning liquid from the spray nozzle 52 is supplied from near the center of the substrate W to a wide liquid landing area A2 covering the edge while spreading in a fan shape or a cone shape.
  • the area A2 where the cleaning liquid from the spray nozzle 52 lands is an area where x ⁇ 0 and y ⁇ 0.
  • the direction from the spray nozzle 52 toward the longitudinal center of the liquid-receiving area A2 is referred to as the cleaning liquid supply direction of the spray nozzle 52. This cleaning liquid supply direction is approximately the -x direction.
  • FIG. 4A is a diagram schematically showing the state of cleaning when the rotation direction of the substrate W in the liquid landing area and the supply direction of the cleaning liquid match, and FIG. (b) corresponds to a view when the substrate W is viewed from the side in the +y direction.
  • the substrate W is rotating clockwise when viewed from below.
  • the tangential direction of the rotational direction of the substrate W in the area where the cleaning liquid from the spray nozzle 52 lands is the ⁇ x direction.
  • the cleaning liquid supply direction from the cleaning liquid supply nozzles 51 and 52 is also in the ⁇ x direction. In this way, the tangential direction of the rotational direction of the substrate W in the liquid landing area and the cleaning liquid supply direction match (both in the -x direction).
  • the rotation direction of the scrub cleaning member 21 is counterclockwise when viewed from the side in the +y direction, and the rotation direction of the scrub cleaning member 22 is clockwise (that is, the direction of rotation of the scrub cleaning member 22 is clockwise when viewed from the side in the +y direction).
  • the tangential direction of the rotation direction of the scrub cleaning members 21, 22 and the tangential direction of the rotation direction of the substrate W are opposite to each other. ), but reverse rotation is also possible.
  • cleaning liquid layers 91 and 92 are formed on the upper and lower surfaces of the substrate W, respectively, and flow in the same direction as the tangential direction of the rotation direction of the substrate W (that is, the -x direction).
  • the flow of the cleaning liquid existing at a distance of about 10 ⁇ m or less from the substrate W is particularly slow at about 20 mm/s (estimated value). It is called the viscous low layer.
  • dust such as polishing liquid and polishing debris is attached to the upper and lower surfaces of the substrate W. This dust is scraped off from the upper and lower surfaces of the substrate W by scrubbing members 21 and 22.
  • FIG. 4B is a diagram schematically showing how cleaning is performed when the rotation direction of the substrate W in the liquid landing area and the supply direction of the cleaning liquid do not match, and FIG. 4(a) shows the substrate W from below in +z direction. (b) corresponds to a view when the substrate W is viewed from the side in the +y direction.
  • the substrate W is rotating counterclockwise when viewed from below.
  • the tangential direction of the rotational direction of the substrate W in the area where the cleaning liquid from the spray nozzle 52 lands is the + direction.
  • the cleaning liquid supply direction from the cleaning liquid supply nozzles 51 and 52 is the ⁇ x direction. In this way, the tangential direction of the rotational direction of the substrate W in the liquid landing area does not match the cleaning liquid supply direction.
  • the rotation direction of the scrub cleaning member 21 is counterclockwise when viewed from the side in the +y direction
  • the rotation direction of the scrub cleaning member 22 is clockwise (that is, the direction of rotation of the scrub cleaning member 22 is clockwise when viewed from the side in the +y direction).
  • the tangential direction of the rotation direction of the scrub cleaning members 21 and 22 and the tangential direction of the rotation direction of the substrate W are in the same direction. ), but reverse rotation is also possible.
  • the flow of the cleaning liquid layer 92 is in the +x direction, and the rotation direction of the scrub cleaning member 22 is also clockwise, so most of the scraped dirt 95 is flowed in the +x direction.
  • the cleaning liquid supply direction from the spray nozzle 52 is the -x direction, which is opposite to the flow of the cleaning liquid layer 92 (+x direction). Since the cleaning liquid from the spray nozzle 52 has a weak striking force and has fine droplets, it is repelled by the cleaning liquid layer 92 and falls downward. At this time, since the cleaning liquid falls together with the dust 95, the dust 95 can be efficiently discharged downward.
  • FIG. 5 is a diagram showing the results of an experiment in which the cleaning performance on the lower surface of the substrate W was compared between the substrate cleaning apparatus 2 according to the first embodiment and a substrate cleaning apparatus as a comparative example.
  • a substrate cleaning apparatus as a comparative example is obtained by replacing the cleaning liquid supply nozzles 51 and 52 of the substrate cleaning apparatus 2 according to the first embodiment with comb-shaped nozzles.
  • the comb-shaped nozzle is a rod-shaped tube that extends parallel to the scrub cleaning member 22 and has about 10 to 15 holes, and the cleaning liquid is supplied to the entire lower surface of the substrate W from each hole.
  • the substrate cleaning apparatus 2 according to the first embodiment and the substrate cleaning apparatus of the comparative example were made to have the same conditions such as the amount of cleaning liquid supplied per unit time, the rotation speed and rotation direction of the substrate W. .
  • the vertical axis in FIG. 5 is the number of defects normalized in the comparative example after cleaning for a certain period of time.
  • the substrate cleaning apparatus 2 according to the present embodiment that uses a single pipe nozzle 51 and a spray nozzle 52 instead of a comb-shaped nozzle, whether the cleaning liquid is an alkaline chemical or pure water, the substrate W We were able to reduce the number of debris remaining on the back side of the paper by approximately 40%.
  • scrub cleaning is performed while supplying cleaning liquid to the lower surface of the substrate W from the single pipe nozzle 51 and the spray nozzle 52. Thereby, dust such as polishing liquid attached during substrate polishing can be efficiently removed from the lower surface of the substrate W.
  • FIG. 6A is a schematic perspective view of a substrate cleaning apparatus 2 that is a modification of the substrate cleaning apparatus 2 of FIG. 51' and spray nozzle 52' may be omitted).
  • FIG. 6B is a diagram illustrating the cleaning liquid supply areas from the cleaning liquid supply nozzles 51, 52, 51', and 52' in that case, and corresponds to a diagram when the substrate W is viewed from below in the +z direction (however, (The scrub cleaning member 22 is omitted).
  • the single-tube nozzle 51' is located below the substrate W, and is arranged at a position symmetrical to the single-tube nozzle 51 with respect to the center of the substrate W when viewed from vertically above. It is desirable that the single tube nozzle 51 and the single tube nozzle 51' be on the same plane.
  • the spray nozzle 52' is arranged below the substrate W, and at a position that is point symmetrical to the spray nozzle 52 with respect to the center of the substrate W when viewed from vertically above.
  • spray nozzle 52 and spray nozzle 52' are coplanar.
  • the cleaning liquid from the single tube nozzle 51 is supplied to the liquid landing area A1 near the center of the substrate W.
  • the cleaning liquid from the single tube nozzle 51' is supplied to the liquid landing area A1' near the center of the substrate W. It is desirable that the liquid landing area A1 and the liquid landing area A1' be at different positions. However, it is desirable that any of them include the vicinity of the center of the substrate W.
  • the cleaning liquid from the spray nozzle 52 is supplied from the center of the substrate W to the liquid landing area A2 covering the edge.
  • the liquid landing area A2 is an area where x ⁇ 0 and y ⁇ 0.
  • the cleaning liquid from the spray nozzle 52' is supplied to the liquid landing area A2' covering the edge of the substrate W from the center thereof. It is desirable that the liquid landing area A2' be an area where x ⁇ 0 and y>0.
  • the second embodiment is a modification of the substrate cleaning apparatus 2 described in the first embodiment.
  • differences from the first embodiment will be mainly explained.
  • a substrate cleaning apparatus 2' according to the second embodiment is obtained by replacing the spray nozzle 52 in the substrate cleaning apparatus 2 according to the first embodiment with a single tube nozzle 53.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating the cleaning liquid supply area from the single tube nozzles 51 and 53. FIG. This corresponds to a view seen from the side in the +y direction.
  • the cleaning liquid from the single tube nozzle 51 is supplied to a narrow liquid landing area A1 that includes (or is near the center of) the center of the substrate W.
  • the cleaning liquid from the single tube nozzle 53 is supplied to a narrow liquid landing area A3 between the center and the edge of the substrate W near the scrub cleaning member 22 (omitted in FIG. 7).
  • the cleaning liquid supply direction from the single pipe nozzle 53 may be perpendicular to the scrub cleaning member 22.
  • FIG. 8 is a diagram showing the results of an experiment in which the cleaning performance on the lower surface of the substrate W was compared between the substrate cleaning apparatus 2' according to the second embodiment and a substrate cleaning apparatus as a comparative example.
  • the comparison method was the same as that shown in FIG. 7, and a comb-shaped nozzle was used in the comparative example.
  • the cleaning liquid is a chemical or pure water, the cleaning liquid remains on the back surface of the substrate W. We were able to reduce the amount of garbage produced by approximately 50%.
  • the comb-shaped nozzle supplies cleaning liquid from 10 to 15 holes, when the amount of cleaning liquid supplied per unit time is equal, the single pipe nozzles 51 and 53 have a stronger cleaning liquid impact, and the cleaning liquid layer has a stronger impact force ( horizontal propulsion) is high. Therefore, the force for discharging dust in the horizontal direction increases.
  • the single tube nozzle 51 can supply the cleaning liquid more intensively to the center of the substrate W. Therefore, when the single tube nozzle 51 is used, it is possible to suppress a decrease in cleaning power near the center of the substrate W, where the effect of rotation becomes smaller.
  • the effect of dropping dirt downward is relatively small, but the cleaning effect is higher than in the comparative example using a comb-shaped nozzle.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating the cleaning liquid supply area from the single pipe nozzles 51, 53, 51', and 53' in that case, and corresponds to the diagram when the substrate W is viewed from below in the +z direction (however, the scrub cleaning (The member 22 is omitted).
  • the single-tube nozzle 51' is located below the substrate W, and is arranged at a position symmetrical to the single-tube nozzle 51 with respect to the center of the substrate W when viewed from vertically above.
  • the single tube nozzle 51 and the single tube nozzle 51' may be on the same plane.
  • the single-tube nozzle 53' is located below the substrate W, and is located at a point symmetrical to the single-tube nozzle 53 with respect to the center of the substrate W when viewed from vertically above.
  • the single tube nozzle 53 and the single tube nozzle 53' may be on the same plane.
  • the cleaning liquid from the single tube nozzle 51 is supplied to the liquid landing area A1 near the center of the substrate W.
  • the cleaning liquid from the single tube nozzle 51' is supplied to the liquid landing area A1' near the center of the substrate W. It is desirable that the liquid landing area A1' and the liquid landing area A1' are different areas. However, it is desirable that one of them includes the center of the substrate W.
  • the cleaning liquid from the single tube nozzle 53 is supplied to the liquid landing area A3 between the center and the edge of the substrate W.
  • the cleaning liquid from the single tube nozzle 53' is supplied to the liquid landing area A3' between the center and the edge of the substrate W.
  • the substrate cleaning apparatus 3 of FIG. 1 replaces the cleaning liquid remaining on the surface of the substrate W, which was used in the cleaning in the substrate cleaning device 2, with pure water.
  • FIG. 10 is a schematic perspective view of the substrate cleaning apparatus 3 according to the third embodiment.
  • This substrate cleaning apparatus 4 includes substrate rotation mechanisms 61 to 64, deionized water supply nozzles 71 and 72 for the upper surface, and deionized water supply nozzles 81 and 82 for the lower surface. Note that, compared to the substrate cleaning apparatus 2 shown in FIG. 2, the scrub cleaning members 21 and 22, the rotation mechanisms 31 and 32 related thereto, the guide rail 33, and the elevation drive mechanism 34 are not necessary. The rest is the same as the substrate cleaning apparatus 2 shown in FIG.
  • the pure water supply nozzle 81 for the lower surface is a single pipe nozzle (hereinafter sometimes referred to as “single pipe nozzle 81"), and the pure water supply nozzle 82 is a spray nozzle (hereinafter referred to as “single pipe nozzle 81"). (Sometimes referred to as “spray nozzle 82.”)
  • the contact areas of the pure water supplied from these nozzles are similar to those shown in FIG.
  • FIG. 11A is a diagram schematically showing how cleaning is performed when the rotational direction of the substrate W in the liquid landing area and the supply direction of the cleaning liquid do not match, and FIG. (b) corresponds to a view when the substrate W is viewed from the side in the +y direction.
  • the substrate W is rotating counterclockwise when viewed from below.
  • the tangential direction of the rotational direction of the substrate W in the landing area of the cleaning liquid from the spray nozzle 82 (the area where x ⁇ 0 and y ⁇ 0) is the + direction.
  • the pure water supply direction from the pure water supply nozzles 81 and 82 is the ⁇ x direction. In this way, the tangential direction of the rotational direction of the substrate W in the liquid landing area does not match the direction of pure water supply.
  • the flow of the cleaning liquid layer 97 is in the +x direction.
  • the pure water supply direction from the spray nozzle 82 is the ⁇ x direction, which is opposite to the flow of the cleaning liquid layer 97 (+x direction).
  • the pure water from the spray nozzle 82 collides over a wide range while dispersing small droplets discontinuously, and the momentum (mass) of the droplets is small. Therefore, the flow velocity in the horizontal direction after the droplets collide with the cleaning liquid layer 97 is low, and the droplets are repelled by the cleaning liquid layer 97 and fall downward. At this time, since the pure water falls together with the cleaning liquid layer 97, the cleaning liquid layer 97 can be efficiently discharged downward.
  • the spray nozzle 82 is more desirable.
  • the pure water that has landed on the substrate W falls due to gravity before it can sufficiently spread. Therefore, the cleaning liquid layer 97 cannot be removed efficiently in areas of the substrate W that are away from the liquid landing area.
  • the spray nozzle 82 can supply pure water to a wide area, and the liquid landing area itself can be widened, so the cleaning liquid can be spread over a wide area without falling due to gravity before the pure water has spread sufficiently. The layer 97 can be removed efficiently.
  • the striking force of the pure water is strong, so the pure water tends to flow backward along the substrate W on the bottom surface of the substrate W, causing stagnation of the liquid and removing the pure water from the cleaning liquid layer 97. Difficult to replace with water.
  • the spray nozzle 82 supplies pure water with a weak striking force, the water does not flow backward along the substrate W, but is easily repelled and falls downward. Thereby, the cleaning liquid layer 97 can be efficiently removed downward.
  • the reason why not only the spray nozzle 82 but also the single pipe nozzle 81 is provided is as follows. Since the cleaning liquid from the spray nozzle 82 lands on a wide area, less cleaning liquid is supplied to the center of the substrate W. Since the rotational speed at the center of the substrate W is relatively low, the liquid flow is poor, and if the amount of cleaning liquid is small, the cleaning power may not be sufficient. Therefore, in order to supply sufficient cleaning liquid to the center of the substrate W, the cleaning liquid is supplied toward the center of the substrate W from the single tube nozzle 81.
  • FIG. 11B is a diagram schematically showing the state of cleaning when the rotation direction of the substrate W in the liquid landing area and the supply direction of the cleaning liquid match, and FIG. (b) corresponds to a view when the substrate W is viewed from the side in the +y direction.
  • the substrate W is rotating clockwise when viewed from below.
  • the tangential direction of the rotational direction of the substrate W in the area where the cleaning liquid from the spray nozzle 82 lands is the ⁇ x direction.
  • the pure water supply direction from the pure water supply nozzles 81 and 82 is also in the ⁇ x direction.
  • the cleaning liquid layer 97 is removed horizontally by the rotation of the substrate W, and the cleaning liquid layer 97 is removed downward by the pure water from the pure water supply nozzles 81 and 82.
  • the cleaning liquid layer 97 can be replaced with pure water more efficiently.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a desirable pure water supply area from the single tube nozzle 81.
  • FIG. 12(a) corresponds to a view of the substrate W viewed from below, and
  • FIG. Corresponds to the diagram seen.
  • the single tube nozzle 81 supplies pure water so that the liquid landing area falls within a region B1 of 0 ⁇ x ⁇ D, which is in front of the center of the substrate W (single tube nozzle 81 side). It is desirable to do so. This is because if the liquid landing area is in the area where x ⁇ 0, the cleaning power at the center of the substrate W where the rotation speed is low will be insufficient. Also, if the liquid landing area is too close to the edge of the substrate W (an area where x is too large) and the single tube nozzle 81 needs to be directed upward, the ability to discharge the cleaning liquid layer 97 formed on the lower surface of the substrate W is also provided. This is because the amount decreases.
  • FIG. 13 is a diagram experimentally showing the relationship between the area where pure water lands and the cleaning power.
  • the position indicated as "nozzle position" is the arrangement position of the single tube nozzle 81, and six small circles indicate the liquid landing area.
  • the numerical value indicates the pH after pure water is supplied to each liquid landing area under certain conditions on the lower surface of the substrate W on which a layer of alkaline cleaning liquid is formed.
  • the pH after pure water is supplied is 7.4, and the alkaline cleaning liquid has not been sufficiently removed.
  • the pH after supplying pure water is 7.8 or 8.0, and the alkaline cleaning liquid is not sufficiently removed.
  • the pH after supplying pure water is 7.0, and the alkaline cleaning liquid has been sufficiently removed.
  • D is preferably 50 mm or less, more preferably 30 mm or less. Generally, it is desirable that D be 16% or less of the diameter of the substrate W.
  • the angle ⁇ between the substrate W and the direction of supply of pure water (hereinafter referred to as "vertical angle") is preferably 10 degrees to 60 degrees, more preferably 20 degrees to 40 degrees, and 30 degrees to 35 degrees. degree is even more desirable. This is because if the vertical angle ⁇ is too large (close to 90 degrees), the ability to discharge the cleaning liquid layer 97 in the horizontal direction will be reduced. Further, if the vertical angle ⁇ is too small (less than 10 degrees), the ability to discharge the cleaning liquid layer 97 downward will be reduced.
  • FIG. 14 is a diagram experimentally showing the relationship between vertical angle and cleaning power. It shows the change over time in the residual rate of the cleaning liquid layer remaining on the lower surface of the substrate W when the vertical angle is 20 degrees, 30 degrees, 40 degrees, and 60 degrees. This is particularly noticeable between 1 and 1.25 seconds, but it can be seen that it is desirable that the vertical angle is between 20 degrees and 40 degrees, and more preferably 30 degrees.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating a desirable pure water supply area from the spray nozzle 82, and corresponds to a diagram when the substrate W is viewed from below.
  • the landing area A3 of pure water supplied from the spray nozzle 82 at least partially overlaps the landing area A4 of pure water supplied from the single tube nozzle 81. Furthermore, the liquid landing area A3 reaches the edge of the substrate W. This is because if the pure water does not reach the edge, the efficiency of replacing the cleaning liquid layer 97 at the edge with pure water decreases.
  • the angle (vertical angle) between the substrate W and the direction of supply of pure water from the spray nozzle 82 is preferably 15 degrees to 60 degrees, more preferably 20 degrees to 40 degrees, similarly to the single tube nozzle 81. , more preferably 30 to 35 degrees.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating a desirable arrangement of the pure water supply nozzles 81 and 82 when viewed from vertically above.
  • the distance between the line L connecting the single tube nozzle 81 and the spray nozzle 82 and the center of the substrate W is preferably 300 mm or less.
  • the angle ⁇ between the reference line M and the line connecting the single tube nozzle 81 and the center of the substrate W is The angle is preferably 0 degrees to 75 degrees, more preferably 15 degrees to 45 degrees.
  • the angle ⁇ between the reference line M and the line connecting the spray nozzle 82 and the center of the substrate W is preferably between 0 degrees and -75 degrees, and preferably between -15 degrees and -45 degrees. More desirable. This is because the pure water from the single pipe nozzle 81 and the pure water from the spray nozzle 82 are mixed, and the cleaning liquid layer 97 near the center of the substrate W is efficiently discharged in the horizontal direction.
  • the single tube nozzle 81 preferably has the above-mentioned angle ⁇ of a certain degree.
  • cleaning is performed by supplying pure water to the lower surface of the substrate W from the single tube nozzle 81 and the spray nozzle 82. Thereby, cleaning liquid remaining during substrate cleaning by the substrate cleaning apparatus 2 can be efficiently removed from the lower surface of the substrate W.
  • FIG. 17 is a diagram showing the results of an experiment in which the cleaning performance on the lower surface of the substrate W was compared between the substrate cleaning apparatus 3 according to the third embodiment and a substrate cleaning apparatus as a comparative example.
  • the vertical axis represents the time required to remove the cleaning liquid layer remaining on the lower surface of the substrate W, normalized to the comparative example.
  • the comparison method was the same as that in FIG. 7, and a comb-shaped nozzle was used as a comparative example.
  • the substrate cleaning apparatus 3 of this embodiment which uses a single pipe nozzle 81 and a spray nozzle 82 instead of a comb-shaped nozzle, was able to reduce the time required to remove the cleaning liquid to less than 20%.
  • the substrate cleaning apparatus 3 may have an additional single tube nozzle 81' and a spray nozzle 82' (see FIG. 18. However, one of the single tube nozzle 81' and the spray nozzle 82' may be omitted).
  • the fourth embodiment is a modification of the substrate cleaning apparatus 3 described in the third embodiment.
  • differences from the third embodiment will be mainly explained.
  • a substrate cleaning apparatus 3' according to the fourth embodiment is obtained by replacing the spray nozzle 82 in the substrate cleaning apparatus 3 according to the third embodiment with a single tube nozzle.
  • the pure water landing area in this case is similar to that shown in FIG.
  • FIG. 19 shows the results of an experiment on cleaning performance in this case.
  • the vertical axis represents the time required to remove the cleaning liquid layer remaining on the lower surface of the substrate W, normalized to the comparative example.
  • the comparison method is the same as in FIG. As shown in the figure, even when the spray nozzle was replaced with a single pipe nozzle, the time required to remove the cleaning liquid could be reduced by about 70% compared to a comb-shaped nozzle. Note that, similarly to FIG. 9, an additional single tube nozzle may be provided (however, one of the single tube nozzles 51' and 53' in FIG. 9 may be omitted).
  • the substrate cleaning device 2 and the substrate cleaning device 3 are separate devices.
  • the cleaning liquid used in the substrate cleaning device 2 is pure water
  • the substrate cleaning devices 2 and 3 may be integrated.
  • pure water is supplied to the upper and lower surfaces of the substrate to remove dust generated during polishing.
  • pure water is supplied to the upper and lower surfaces of the substrate to remove the purified water remaining on the upper and lower surfaces of the substrate. Remove.
  • Substrate processing apparatus 1 Substrate polishing apparatus 2, 3 Substrate cleaning apparatus 11 to 14, 61 to 64 Substrate rotation mechanism 21, 22 Scrub cleaning member 31, 32 Rotation mechanism 33 Guide rail 34 Lifting drive mechanism 41, 42, 71, 72 Cleaning liquid Supply nozzles 51, 51', 53, 53', 81, 81' Single tube nozzles 52, 52', 82 Spray nozzles 91, 92, 96, 97 Cleaning liquid layer 93-95 Dust

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Abstract

基板の下面を洗浄できるようにする。 洗浄対象となる基板の下面をスクラブ洗浄する第１スクラブ洗浄部材と、前記基板の下面の中心近傍に洗浄液を供給する第１単管ノズルと、前記基板の下面に洗浄液を供給する第１スプレーノズルと、を備える基板洗浄装置が提供される。

Description

基板洗浄装置、基板処理装置、基板洗浄方法および基板処理方法
　本発明は、基板洗浄装置、基板処理装置、基板洗浄方法および基板処理方法に関する。
　特許文献１～５には基板の上面を洗浄する基板洗浄装置が開示されている。
特許第６６００４７０号公報 特許第６７１０１２９号公報 特許第６８７７２２１号公報 特許第６９６４７４５号公報 国際公開第２０２１／２３０３４４号
　本発明の課題は、基板の下面を洗浄できるようにすることである。
　本発明の一態様によれば、
［１］
　洗浄対象となる基板の下面をスクラブ洗浄する第１スクラブ洗浄部材と、
　前記基板の下面の中心近傍に洗浄液を供給する第１単管ノズルと、
　前記基板の下面に洗浄液を供給する第１スプレーノズルと、を備える基板洗浄装置が提供される。
［２］
　上記［１］に記載の基板洗浄装置において、
　前記第１スプレーノズルから供給される洗浄液の着液領域は、前記基板の中心近傍から前記基板のエッジ近傍をカバーするのが望ましい。
［３］
　上記［１］または［２］に記載の基板洗浄装置において、
　鉛直上方から見て前記基板の中心に対して前記第１単管ノズルと点対称となる位置に配置され、前記基板の下面の中心近傍であって、前記第１単管ノズルからの洗浄液供給領域とは異なる領域に洗浄液を供給する第２単管ノズルと、
　鉛直上方から見て前記基板の中心に対して前記第１スプレーノズルと点対称となる位置に配置され、前記基板の下面に洗浄液を供給する第２スプレーノズルと、のうち少なくとも一方を備えるのが望ましい。
　本発明の一態様によれば、
［４］
　洗浄対象となる基板の下面をスクラブ洗浄する第１スクラブ洗浄部材と、
　前記基板の下面の中心近傍に洗浄液を供給する第１単管ノズルと、
　前記基板の下面の中心近傍とは異なる領域に洗浄液を供給する第２単管ノズルと、を備える基板洗浄装置が提供される。
［５］
　上記［４］に記載の基板洗浄装置において、
　鉛直上方から見て前記基板の中心に対して前記第１単管ノズルと点対称となる位置に配置され、前記基板の下面の中心近傍であって、前記第１単管ノズルからの洗浄液供給領域とは異なる領域に洗浄液を供給する第３単管ノズルと、
　鉛直上方から見て前記基板の中心に対して前記第２単管ノズルと点対称となる位置に配置され、前記基板の下面の中心近傍とは異なる領域に洗浄液を供給する第４単管と、のうち少なくとも一方を備えるのが望ましい。
［６］
　上記［１］乃至［５］のいずれかに記載の基板洗浄装置において、
　前記基板の上面をスクラブ洗浄する第２スクラブ洗浄部材と、
　前記基板の上面の中心近傍に洗浄液を供給する第３単管ノズルと、
　前記基板の上面の中心近傍とは異なる領域に洗浄液を供給する第４単管ノズルと、を備えるのが望ましい。
　本発明の一態様によれば、
［７］
　洗浄対象となる基板の下面の中心近傍に純水を供給する、単管ノズルである第１ノズルと、
　前記基板の下面に純水を供給する、スプレーノズルである第２ノズルと、を備える基板洗浄装置が提供される。
［８］
　上記［７］に記載の基板洗浄装置において、
　鉛直上方から見て前記基板の中心に対して前記第１ノズルと点対称となる位置に配置され、前記基板の下面の中心近傍であって、前記第１ノズルからの純水供給領域とは異なる領域に純水を供給する、単管ノズルである第３ノズルと、
　鉛直上方から見て前記基板の中心に対して前記第２ノズルと点対称となる位置に配置され、前記基板の下面に純水を供給する、スプレーノズルである第４ノズルと、のうち少なくとも一方を備えるのが望ましい。
　本発明の一態様によれば、
［９］
　洗浄対象となる基板の下面の中心近傍に純水を供給する、単管ノズルである第１ノズルと、
　前記基板の下面の中心近傍とは異なる領域に純水を供給する、単管ノズルである第２ノズルと、を備える基板洗浄装置が提供される。
［１０］
　上記［９］に記載の基板洗浄装置において、
　鉛直上方から見て前記基板の中心に対して前記第１ノズルと点対称となる位置に配置され、前記基板の下面の中心近傍であって、前記第１ノズルからの純水供給領域とは異なる領域に純水を供給する、単管ノズルである第３ノズルと、
　鉛直上方から見て前記基板の中心に対して前記第２ノズルと点対称となる位置に配置され、前記基板の下面の中心近傍とは異なる領域に純水を供給する、単管ノズルである第４ノズルと、のうち少なくとも一方を備えるのが望ましい。
［１１］
　上記［７］乃至［１０］のいずれかに記載の基板洗浄装置において、
　前記基板を回転するように構成された基板回転機構を備え、
　前記第１ノズルから供給される純水の供給方向と、前記第２ノズルから供給される純水の着液領域における前記基板の回転方向の接線方向は、逆方向であってよい。
［１２］
　上記［７］乃至［１０］のいずれかに記載の基板洗浄装置において、
　前記基板を回転するように構成された基板回転機構を備え、
　前記第１ノズルから供給される純水の供給方向と、前記第２ノズルから供給される純水の着液領域における前記基板の回転方向の接線方向は、同方向であってよい。
［１３］
　上記［１２］に記載の基板洗浄装置において、
　前記基板と、前記第１ノズルから供給される純水の供給方向と、がなす角は、１０～６０度であるのが望ましい。
　本発明の一態様によれば、
［１４］
　研磨液を用いて基板を研磨する基板研磨装置と、
　前記基板研磨装置による研磨後の基板を洗浄液を用いてスクラブ洗浄する、上記［１］乃至［６］のいずれかに記載の基板洗浄装置である第１基板洗浄装置と、
　前記第１基板洗浄装置による洗浄後の基板を純水を用いて洗浄する、上記［７］乃至［１３］のいずれかに記載の基板洗浄装置である第２基板洗浄装置と、を備える基板処理装置が提供される。
　本発明の一態様によれば、
［１５］
　洗浄対象となる基板の下面をスクラブ洗浄しつつ、前記基板の下面の中心近傍に単管ノズルから洗浄液を供給し、かつ、前記基板の下面にスプレーノズルから洗浄液を供給する洗浄工程を含む、基板洗浄方法が提供される。
　本発明の一態様によれば、
［１６］洗浄対象となる基板の下面をスクラブ洗浄しつつ、前記基板の下面の中心近傍に第１単管ノズルから洗浄液を供給し、かつ、前記基板の下面の中心近傍とは異なる領域に第２単管ノズルから洗浄液を供給する洗浄工程を含む、基板洗浄方法が提供される。
［１７］
　上記［１５］または［１６］に記載の基板洗浄方法において、
　研磨液を用いて基板を研磨した後に前記洗浄工程を行って、前記研磨液を前記基板の下面から除去するのが望ましい。
　本発明の一態様によれば、
［１８］
　洗浄対象となる基板の下面の中心近傍に単管ノズルから純水を供給し、かつ、前記基板の下面にスプレーノズルから純水を供給する洗浄工程を含む、基板洗浄方法が提供される。
　本発明の一態様によれば、
［１９］
　洗浄対象となる基板の下面の中心近傍に第１単管ノズルから純水を供給し、かつ、前記基板の下面の中心近傍とは異なる領域に第２単管ノズルから純水を供給する洗浄工程を含む、基板洗浄方法が提供される。
［２０］
　上記［１８］または［１９］に記載の基板洗浄方法において、
　洗浄液を用いて基板を洗浄した後に前記洗浄工程を行って、前記洗浄液を前記基板の下面から除去するのが望ましい。
　本発明の一態様によれば、
［２１］
　研磨液を用いて基板を研磨する基板研磨工程と、
　前記基板研磨工程の後に、洗浄液を用いて研磨後の基板を上記［１５］乃至［１７］のいずれかに記載の基板洗浄方法にて洗浄することにより、前記研磨液を前記基板の下面から除去する第１基板洗浄工程と、
　前記第１基板洗浄工程の後に、洗浄後の基板を請求項［１８］乃至［２０］のいずれかに記載の基板洗浄方法によって洗浄することにより、前記洗浄液を前記基板の下面から除去する第２基板洗浄工程と、を含む、基板処理方法が提供される。
　基板の下面を洗浄できる。
基板処理装置１００の概略構成を示すブロック図。 第１実施形態に係る基板洗浄装置２の概略斜視図。 洗浄液供給ノズル５１，５２からの洗浄液供給領域を説明する図。 着液領域における基板Ｗの回転方向と、洗浄液の供給方向とが一致する場合の洗浄の様子を模式的に示す図。 着液領域における基板Ｗの回転方向と、洗浄液の供給方向とが一致しない場合の洗浄の様子を模式的に示す図。 基板Ｗの下面における洗浄性を、第１実施形態に係る基板洗浄装置２と、比較例である基板洗浄装置とで比較した実験結果を示す図。 図２の基板洗浄装置２の変形例である基板洗浄装置２の概略斜視図。 洗浄液供給ノズル５１，５２，５１’，５２’からの洗浄液供給領域を説明する図。 単管ノズル５１，５３からの洗浄液供給領域を説明する図。 基板Ｗの下面における洗浄性を、第２実施形態に係る基板洗浄装置２’と、比較例である基板洗浄装置とで比較した実験結果を示す図。 単管ノズル５１，５３，５１’，５３’からの洗浄液供給領域を説明する図。 第３実施形態に係る基板洗浄装置３の概略斜視図。 着液領域における基板Ｗの回転方向と、洗浄液の供給方向とが一致しない場合の洗浄の様子を模式的に示す図。 着液領域における基板Ｗの回転方向と、洗浄液の供給方向とが一致する場合の洗浄の様子を模式的に示す図。 単管ノズル８１からの望ましい純水供給領域を説明する図。 純水の着液領域と、洗浄力との関係を実験的に示した図。 垂直角度と、洗浄力との関係を実験的に示した図。 スプレーノズル８２からの望ましい純水供給領域を説明する図。 鉛直上方から見た場合の純水供給ノズル８１，８２の望ましい配置を説明する図。 基板Ｗの下面における洗浄性を、第３実施形態に係る基板洗浄装置３と、比較例である基板洗浄装置とで比較した実験結果を示す図。 図１０の基板洗浄装置３の変形例である基板洗浄装置３の概略斜視図。 。基板Ｗの下面における洗浄性を、第４実施形態に係る基板洗浄装置３と、比較例である基板洗浄装置とで比較した実験結果を示す図。
　以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。
　図１は、基板処理装置１００の概略構成を示すブロック図である。基板処理装置１００は、基板研磨装置１と、基板洗浄装置２，３とを備えている。なお、処理対象となる基板の種類、形状、大きさに特に制限はなく、例えば直径３００ｍｍの円形である半導体ウエハであってよい。
　基板研磨装置１は研磨液を用いて基板の表面および／またはベベルを研磨する。研磨後の基板の上面（表面）および下面（裏面）には研磨液や研磨屑といったゴミ（defect）が付着している。基板研磨装置１は公知のものを適用すればよいため、その説明は省略する。
　基板洗浄装置２は、基板研磨装置１によって研磨された後の基板の上面および下面をスクラブ洗浄しつつ洗浄液を用いて洗浄し、ゴミを除去する。洗浄液は、薬液であってもよいし、純水（Deionized Water：DIW）であってもよい。洗浄後の基板の上面および下面には、洗浄液が残存している。基板洗浄装置２の構成は第１および第２実施形態で述べる。
　基板洗浄装置３は、基板洗浄装置２によって洗浄された基板の上面および下面を純水を用いて洗浄し、残存している洗浄液を純水に置換する。基板洗浄装置３の構成は第３および第４実施形態で述べる。
　なお、図示していないが、基板処理装置１００は、処理対象の基板をロードポート（不図示）から基板研磨装置１に搬送する搬送装置、基板研磨装置１によって研磨された基板を基板洗浄装置２へ搬送する搬送装置、基板洗浄装置２によって洗浄された基板を基板洗浄装置３へ搬送する搬送装置を含んでいる。また、基板処理装置１００は洗浄後の基板を乾燥させる基板乾燥装置を含んでいてもよい。
　（第１実施形態）
　第１実施形態では、基板洗浄装置２について詳しく述べる。
　図２は、第１実施形態に係る基板洗浄装置２の概略斜視図である。基板洗浄装置２は、基板回転機構１１～１４と、スクラブ洗浄部材２１，２２と、回転機構３１，３２と、ガイドレール３３と、昇降駆動機構３４と、上面用の洗浄液供給ノズル４１，４２と、下面用の洗浄液供給ノズル５１，５２とを有する。
　基板回転機構１１～１４は基板Ｗを保持して回転させる。本実施形態では、基板回転機構１１～１４は、基板Ｗを水平方向に保持し、水平平面内において回転させる。回転速度は、例えば５０～５００ｒｐｍである。
　具体的には、基板回転機構１１は、保持部１１ａおよび肩部（支持部）１１ｂから構成されるローラである。肩部１１ｂの直径は保持部１１ａの直径よりも大きく、肩部１１ｂの上に保持部１１ａが設けられている。基板回転機構１２～１４も基板回転機構１１と同様の構成を有している。基板回転機構１１～１４は不図示の駆動機構（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。基板回転機構１１～１４が互いに近接することで、保持部１１ａ～１４ａは基板Ｗをほぼ水平に保持することができる。また、基板回転機構１１～１４のうちの少なくとも１つは不図示の回転機構によって回転駆動される構成となっており、これにより基板Ｗを水平面内で回転させることができる。
　なお、基板回転機構１１～１４によって保持された際に鉛直方向上向きとなっている基板面を基板Ｗの上面と呼び、同鉛直方向下向きとなっている基板面を基板Ｗの下面と呼ぶ。通常、基板Ｗの上面にデバイスが形成されている。
　スクラブ洗浄部材２１は基板Ｗの上面に接触して基板Ｗの上面をスクラブ洗浄する。本実施形態では、スクラブ洗浄部材２１はスポンジ等で形成されたロール型であり、基板Ｗのエッジから中心を通って反対側のエッジまで水平方向に延びるように配置される。
　そして、スクラブ洗浄部材２１は回転機構３１によってスクラブ洗浄部材２１の長手方向を軸として回転される。また、回転機構３１は、その上下方向の動きをガイドするガイドレール３３に取り付けられ、かつ、昇降駆動機構３４に支持されている。昇降駆動機構３４により、回転機構３１およびスクラブ洗浄部材２１はガイドレール３３に沿って上下方向に移動する。
　スクラブ洗浄部材２２はスクラブ洗浄部材２１の下方に配置され、基板Ｗの下面に接触して基板Ｗの下面をスクラブ洗浄する。本実施形態では、スクラブ洗浄部材２２はスポンジ等で形成されたロール型であり、基板Ｗのエッジから中心を通って反対側のエッジまで水平方向に延びるように配置される。
　そして、スクラブ洗浄部材２２は回転機構３２によってスクラブ洗浄部材２２の長手方向を軸として回転される。昇降駆動機構などの図示を省略しているが、スクラブ洗浄部材２１と同様、回転機構３２およびスクラブ洗浄部材２２も上下方向に移動する。
　洗浄液供給ノズル４１，４２は基板Ｗの上方に配置され、基板Ｗの上面に洗浄液を供給する。一例として、洗浄液供給ノズル４１は単管ノズルであり、基板Ｗの上面の中心近傍に洗浄液を供給する。洗浄液供給ノズル４２も単管ノズルであり、基板Ｗの上面の中心近傍とは異なる位置（例えば中心とエッジとの間）に洗浄液を供給する。具体例として、洗浄液供給ノズル４１，４２の先端径を直径１．０ｍｍのものとすることができる。ただし、洗浄液供給ノズル４１，４２の種類や数に制限はなく、場合によっては省略してもよい。
　洗浄液供給ノズル５１，５２は基板Ｗの下方に配置され、基板Ｗの下面に洗浄液を供給する。本実施形態の１つの特徴として、洗浄液供給ノズル５１を単管ノズル（以下「単管ノズル５１」ということがある。）とする。単管ノズル５１の半径は、例えば０．５～３ｍｍである。一方、洗浄液供給ノズル５２をスプレーノズル（以下「スプレーノズル５２」ということがある。）とする。その拡がり角は、例えば５０～１５０度である。
　両ノズルを比較すると、単管ノズル５１からは、連続的に大きな液滴が基板Ｗの下面における狭い領域に供給されるため、打力が強い。一方、スプレーノズル５２からは、非連続的に小さな液滴が分散しながら基板Ｗの下面における広い領域に供給されるため、打力が弱い。
　なお、本基板洗浄装置２で用いられる洗浄液は薬液でもよいし純水でもよい。薬液は、例えば有機溶媒であってもよいし、加温されたものでもよい、純水は、超音波水であってもよいし、微小気泡を含んでいてもよい。あるノズルからの洗浄液が薬液で、他のノズルからの洗浄液が純水でもよい。あるいは、全てのノズルからの洗浄液が薬液でもよいし、全てのノズルからの洗浄液が純水でもよい。
　また、洗浄液供給ノズル５１，５２から同時に洗浄液の供給を開始し、同時に停止するのが望ましい。洗浄液供給ノズル５１，５２から供給される洗浄液の流量バランスは任意であるが、例えば両方とも５００ｍｌ／分である。そして、洗浄液供給ノズル５１，５２から供給される洗浄液の流量の合計は、例えば５００～４０００ｍｌ／分である。
　また、洗浄液供給ノズル５１，５２は、水平方向にずれて配置されてもよいし、鉛直方向にずれて配置されてもよい。
　以下の説明の都合上、保持された基板Ｗの中心を原点とし、スクラブ洗浄部材２１，２２が延びる方向をｙ方向（回転機構３１が設けられた側を負とする）、水平面内においてｙ方向と直交する方向をｘ方向（洗浄液供給ノズル５１，５２が設けられた側を正とする）、鉛直方向をｚ方向（上向きを正とする）とする。例えば、図２では、洗浄液供給ノズル５１，５２はｘ＞０かつｚ＜０の領域に配置される。
　図３は、洗浄液供給ノズル５１，５２からの洗浄液供給領域を説明する図であり、同図（ａ）は基板Ｗを下方から＋ｚ方向に見た図に対応し、（ｂ）は基板Ｗを側方から＋ｙ方向に見た図に対応する（ただし、スクラブ洗浄部材２２を省略している）。
　図示のように、単管ノズル５１からの洗浄液は基板Ｗの中心近傍（「中心近傍」とは、中心を含んでいるのが望ましいが、中心を含まなくてもよい）を含む狭い着液領域Ａ１に供給される。単管ノズル５１からの洗浄液の着液領域Ａ１は原点近傍とも言える。
　一方、スプレーノズル５２からの洗浄液は扇型状あるいは円錐状に拡がりながら、基板Ｗの中心近傍からエッジをカバーする広い着液領域Ａ２に供給される。スプレーノズル５２からの洗浄液の着液領域Ａ２はｘ≒０かつｙ＜０の領域となる。なお、スプレーノズル５２から着液領域Ａ２の長手方向中心へ向かう方向を、スプレーノズル５２の洗浄液供給方向と呼ぶ。この洗浄液供給方向はほぼ－ｘ方向である。
　図４Ａは、着液領域における基板Ｗの回転方向と、洗浄液の供給方向とが一致する場合の洗浄の様子を模式的に示す図であり、同図（ａ）は基板Ｗを下方から＋ｚ方向に見た図に対応し、（ｂ）は基板Ｗを側方から＋ｙ方向に見た図に対応する。
　図４Ａ（ａ）に示すように、基板Ｗは下方から見ると時計方向に回転している。スプレーノズル５２からの洗浄液の着液領域（ｘ≒０かつｙ＜０の領域）における基板Ｗの回転方向の接線方向は－ｘ方向である。また、洗浄液供給ノズル５１，５２からの洗浄液供給方向も－ｘ方向である。このように、着液領域における基板Ｗの回転方向の接線方向と、洗浄液の供給方向とが一致している（いずれも－ｘ方向）。
　なお、図４Ａ（ｂ）に示すように、スクラブ洗浄部材２１の回転方向は側方から＋ｙ方向に見て反時計回り、スクラブ洗浄部材２２の回転方向は同時計回りである（つまり、スプレーノズル５２から洗浄液が供給される領域において、スクラブ洗浄部材２１，２２が基板Ｗと接触する位置では、スクラブ洗浄部材２１，２２の回転方向の接線方向と、基板Ｗの回転方向の接線方向が逆方向である）例を示すが、逆回転であってもよい。
　図示のように、基板Ｗの上面および下面には洗浄液層９１，９２がそれぞれ形成され、基板Ｗの回転方向の接線方向と同じ方向（つまり－ｘ方向）に流れている。そして、洗浄液層９１，９２のうち基板Ｗに近い部分に存在する洗浄液ほど流れが遅い。例えば、基板Ｗを１００ｒｐｍで回転させ、洗浄液を１Ｌ／ｍｉｎで供給した場合、基板Ｗからの距離が約１０μｍ以下の部分に存在する洗浄液は流れが約２０ｍｍ／ｓ（推測値）と特に遅く、粘性低層と呼ばれる。
　また、基板Ｗの上面および下面には研磨液や研磨屑といったゴミが付着している。このゴミはスクラブ洗浄部材２１，２２によって基板Ｗの上面および下面から掻き出される。
　基板Ｗの下面においては、掻き出された一部のゴミ９３は、洗浄液層９２の流れに乗って－ｘ方向へ流され、かつ、単管ノズル５１からの洗浄液は打力が大きいため、基板Ｗのエッジまで導かれ効率よく水平方向に排出される。
　また、掻き出された一部のゴミ９４は、スクラブ洗浄部材２２の回転により、＋ｘ方向へ流される。この際、スプレーノズル５２からの洗浄液は、非連続的に液滴が衝突しており、液滴は運動量（質量）が小さいため、容易に洗浄液層９２の流れにはじかれ、粘着低層までは入り込まない。その結果、洗浄液層９２の流動が大きくなり、効率的に付着物を除去できる。
　このように、着液領域における洗浄液の供給方向と基板Ｗの回転方向の接線方向が一致する場合、基板Ｗの下面において、単管ノズル５１およびスプレーノズル５２からの洗浄液供給が有効に作用して、ゴミ９４を効率よく除去できる。
　図４Ｂは、着液領域における基板Ｗの回転方向と、洗浄液の供給方向とが一致しない場合の洗浄の様子を模式的に示す図であり、同図（ａ）は基板Ｗを下方から＋ｚ方向に見た図に対応し、（ｂ）は基板Ｗを側方から＋ｙ方向に見た図に対応する。
　図４Ｂ（ａ）に示すように、基板Ｗは下方から見ると反時計方向に回転している。スプレーノズル５２からの洗浄液の着液領域（ｘ≒０かつｙ＜０の領域）における基板Ｗの回転方向の接線方向は＋方向である。これに対し、洗浄液供給ノズル５１，５２からの洗浄液供給方向は－ｘ方向である。このように、着液領域における基板Ｗの回転方向の接線方向と、洗浄液の供給方向とが一致していない。
　なお、図４Ｂ（ｂ）に示すように、スクラブ洗浄部材２１の回転方向は側方から＋ｙ方向に見て反時計回り、スクラブ洗浄部材２２の回転方向は同時計回りである（つまり、スプレーノズル５２から洗浄液が供給される領域において、スクラブ洗浄部材２１，２２が基板Ｗと接触する位置では、スクラブ洗浄部材２１，２２の回転方向の接線方向と、基板Ｗの回転方向の接線方向が同方向である）例を示すが、逆回転であってもよい。
　基板Ｗの下面においては、洗浄液層９２の流れは＋ｘ方向であり、かつ、スクラブ洗浄部材２２の回転方向も時計回りであるから、掻き出されたほとんどのゴミ９５は＋ｘ方向へ流される。
　一方、スプレーノズル５２からの洗浄液供給方向は－ｘ方向であって、洗浄液層９２の流れ（＋ｘ方向）と反対向きである。そして、スプレーノズル５２からの洗浄液は、打力が弱く、かつ、液滴が細かいため、洗浄液層９２によってはじかれ下方に落下する。この際、ゴミ９５とともに洗浄液が落下するため、ゴミ９５を下方に効率よく排出できる。
　このように、着液領域における洗浄液の供給方向と基板Ｗの回転方向が一致しない場合も、基板Ｗの下面において、スプレーノズル５２からの洗浄液供給が特に有効に作用して、ゴミを効率よく除去できる。
　図５は、基板Ｗの下面における洗浄性を、第１実施形態に係る基板洗浄装置２と、比較例である基板洗浄装置とで比較した実験結果を示す図である。
　比較例である基板洗浄装置は、第１実施形態に係る基板洗浄装置２の洗浄液供給ノズル５１，５２をいずれも櫛型ノズルに代えたものである。櫛型ノズルはスクラブ洗浄部材２２と平行に延びる棒状の管に１０～１５個程度の穴が設けられたものであり、各穴から基板Ｗの下面の全面に洗浄液が供給される。
　そして、第１実施形態に係る基板洗浄装置２と、比較例である基板洗浄装置と、で、単位時間当たりの洗浄液供給量、基板Ｗの回転数・回転方向といった条件は同一になるようにした。
　図５の縦軸は、一定時間洗浄を行った後のゴミ（defect）の数を比較例で正規化したものである。図示のように、櫛型ノズルではなく単管ノズル５１およびスプレーノズル５２を用いた本実施形態に係る基板洗浄装置２では、洗浄液がアルカリ性の薬液である場合も純水である場合も、基板Ｗの裏面に残存するゴミの数を約４割程度に減らすことができた。
　以上説明したように、第１実施形態では、基板Ｗの下面に単管ノズル５１およびスプレーノズル５２から洗浄液を供給しながらスクラブ洗浄を行う。これにより、基板研磨の際に付着した研磨液等のゴミを基板Ｗの下面から効率よく除去できる。
　図６Ａは、図２の基板洗浄装置２の変形例である基板洗浄装置２の概略斜視図であり、追加の単管ノズル５１’およびスプレーノズル５２’が設けられている（ただし、単管ノズル５１’およびスプレーノズル５２’の一方を省略してもよい）。また、図６Ｂは、その場合の洗浄液供給ノズル５１，５２，５１’，５２’からの洗浄液供給領域を説明する図であり、基板Ｗを下方から＋ｚ方向に見た図に対応する（ただし、スクラブ洗浄部材２２を省略している）。
　単管ノズル５１’は基板Ｗの下方であって、鉛直上方から見ると基板Ｗの中心に対して単管ノズル５１と点対称となる位置に配置される。単管ノズル５１と単管ノズル５１’は同一平面上にあるのが望ましい。
　スプレーノズル５２’は基板Ｗの下方であって、鉛直上方から見ると基板Ｗの中心に対してスプレーノズル５２と点対称となる位置に配置される。スプレーノズル５２とスプレーノズル５２’は同一平面上にあるのが望ましい。
　図６Ｂに示すように、単管ノズル５１からの洗浄液は基板Ｗの中心近傍の着液領域Ａ１に供給される。単管ノズル５１’からの洗浄液は基板Ｗの中心近傍の着液領域Ａ１’に供給される。着液領域Ａ１と着液領域Ａ１’は異なる位置であるのが望ましい。ただし、そのいずれかは基板Ｗの中心付近を含むのが望ましい。
　スプレーノズル５２からの洗浄液は基板Ｗの中心からエッジをカバーする着液領域Ａ２に供給される。着液領域Ａ２はｘ≒０かつｙ＜０の領域となる。スプレーノズル５２’からの洗浄液は基板Ｗの中心からエッジをカバーする着液領域Ａ２’に供給される。着液領域Ａ２’はｘ≒０かつｙ＞０の領域となるのが望ましい。
（第２実施形態）
　第２実施形態は、第１実施形態で説明した基板洗浄装置２の変形例である。以下、第１実施形態との相違点を主に説明する。
　第２実施形態に係る基板洗浄装置２’は、第１実施形態に係る基板洗浄装置２におけるスプレーノズル５２を単管ノズル５３に置き換えたものである。
　図７は、単管ノズル５１，５３からの洗浄液供給領域を説明する図であり、同図（ａ）は基板Ｗを下方から＋ｚ方向に見た図に対応し、（ｂ）は基板Ｗを側方から＋ｙ方向に見た図に対応する。
　図示のように、単管ノズル５１からの洗浄液は基板Ｗの中心を含む（あるいは中心近傍の）狭い着液領域Ａ１に供給される。単管ノズル５３からの洗浄液は、スクラブ洗浄部材２２（図７では省略）の近傍であって、基板Ｗの中心とエッジとの間における狭い着液領域Ａ３に供給される。単管ノズル５３からの洗浄液の着液領域Ａ３はｘ＝０かつｙ＜０の領域と言える。単管ノズル５３からの洗浄液供給方向はスクラブ洗浄部材２２と直交する方向であってもよい。
　図８は、基板Ｗの下面における洗浄性を、第２実施形態に係る基板洗浄装置２’と、比較例である基板洗浄装置とで比較した実験結果を示す図である。比較方法は図７と同様で、比較例では櫛型ノズルを用いた。図示のように、櫛型ノズルではなく単管ノズル５１，５３を用いた本実施形態の基板洗浄装置２’では、洗浄液が薬液である場合も純水である場合も、基板Ｗの裏面に残存するゴミの数を約５割程度に減らすことができた。
　櫛型ノズルより単管ノズル５１，５３を用いた方が効率よくゴミを除去できる理由は以下の理由による。
　櫛型ノズルは１０～１５個の穴から洗浄液を供給するため、単位時間当たりの洗浄液供給量が等しい場合、単管ノズル５１，５３の方が洗浄液の打力が強く、洗浄液層の打力（水平方向の推進力）が高い。そのため、ゴミを水平方向に排出する力が大きくなるのである。
　しかも、櫛型ノズルの場合は広い領域に洗浄液を供給することになるため、単管ノズル５１からの方が基板Ｗの中心部分へ集中的に洗浄液を供給できる。よって、単管ノズル５１を用いた場合の方が、回転の効果が小さくなる基板Ｗの中心近傍での洗浄力低下を抑えられる。
　本実施形態では、スプレーノズル５２を用いる第１実施形態と比較すると、ゴミを下方に落下させる作用は相対的に小さくなるが、櫛型ノズルを用いる比較例よりは洗浄効果が高くなる。
　なお、図６Ａと同様に、追加の単管ノズル５１’，５３’を設けてもよい（ただし、単管ノズル５１’，５３’の一方を省略してもよい）。図９は、その場合の単管ノズル５１，５３，５１’，５３’からの洗浄液供給領域を説明する図であり、基板Ｗを下方から＋ｚ方向に見た図に対応する（ただし、スクラブ洗浄部材２２を省略している）。
　単管ノズル５１’は基板Ｗの下方であって、鉛直上方から見ると基板Ｗの中心に対して単管ノズル５１と点対称となる位置に配置される。単管ノズル５１と単管ノズル５１’は同一平面上にあってもよい。
　単管ノズル５３’は基板Ｗの下方であって、鉛直上方から見ると基板Ｗの中心に対して単管ノズル５３と点対称となる位置に配置される。単管ノズル５３と単管ノズル５３’は同一平面上にあってもよい。
　単管ノズル５１からの洗浄液は基板Ｗの中心近傍の着液領域Ａ１に供給される。単管ノズル５１’からの洗浄液は基板Ｗの中心近傍の着液領域Ａ１’に供給される。着液領域Ａ１’と着液領域Ａ１’は異なる領域であるのが望ましい。ただし、そのいずれかは基板Ｗの中心を含むのが望ましい。
　単管ノズル５３からの洗浄液は、基板Ｗの中心とエッジとの間における着液領域Ａ３に供給される。単管ノズル５３からの洗浄液の着液領域Ａ３はｘ＝０かつｙ＜０の領域となる。単管ノズル５３’からの洗浄液は、基板Ｗの中心とエッジとの間における着液領域Ａ３’に供給される。単管ノズル５３’からの洗浄液の着液領域Ａ３’はｘ＝０かつｙ＞０の領域となる。
（第３実施形態）
　第３実施形態では、図１の基板洗浄装置３について詳しく述べる。本基板洗浄装置３は、基板洗浄装置２での洗浄で用いられて基板Ｗの表面に残存している洗浄液を純水に置換するものである。
　図１０は、第３実施形態に係る基板洗浄装置３の概略斜視図である。この基板洗浄装置４は、基板回転機構６１～６４と、上面用の純水供給ノズル７１，７２と、下面用の純水供給ノズル８１，８２とを有する。なお、図２に示す基板洗浄装置２と比較すると、スクラブ洗浄部材２１，２２およびそれに関連する回転機構３１，３２と、ガイドレール３３と、昇降駆動機構３４がなくてよい。その他は図２に示す基板洗浄装置２と同様である。
　また、本実施形態の１つの特徴として、下面用の純水供給ノズル８１を単管ノズル（以下「単管ノズル８１」ということがある。）とし、純水供給ノズル８２をスプレーノズル（以下「スプレーノズル８２」ということがある。）とする。これらのノズルから供給される純水の着液領域は図３に示すものと同様である。
　図１１Ａは、着液領域における基板Ｗの回転方向と、洗浄液の供給方向とが一致しない場合の洗浄の様子を模式的に示す図であり、同図（ａ）は基板Ｗを下方から＋ｚ方向に見た図に対応し、（ｂ）は基板Ｗを側方から＋ｙ方向に見た図に対応する。
　図１１Ａ（ａ）に示すように、基板Ｗは下方から見ると反時計方向に回転している。スプレーノズル８２からの洗浄液の着液領域（ｘ≒０かつｙ＜０の領域）における基板Ｗの回転方向の接線方向は＋方向である。これに対し、純水供給ノズル８１，８２からの純水供給方向は－ｘ方向である。このように、着液領域における基板Ｗの回転方向の接線方向と、純水の供給方向とが一致していない。
　そして、基板Ｗの上面および下面には、基板洗浄装置２で用いられた洗浄液の層９６，９７がそれぞれ残存している。
　基板Ｗの下面においては、洗浄液層９７の流れは＋ｘ方向である。一方、スプレーノズル８２からの純水供給方向は－ｘ方向であって、洗浄液層９７の流れ（＋ｘ方向）と反対向きである。スプレーノズル８２からの純水は、非連続的に小さな液滴が分散しながら広範囲に衝突しており、液滴の運動量（質量）が小さい。そのため、液滴が洗浄液層９７に衝突した後の水平方向の流速が小さく、洗浄液層９７によってはじかれ下方に落下する。この際、洗浄液層９７とともに純水が落下するため、洗浄液層９７を下方に効率よく排出できる。
　なお、仮にスプレーノズル８２が単管ノズルであっても一定の効果を奏するが、スプレーノズル８２の方がより望ましい。単管ノズルから純水を供給すると、基板Ｗに着液した純水が十分に拡がる前に重力によって落下してしまう。そのため、基板Ｗにおける着液領域から離れた領域では、洗浄液層９７を効率よく除去できない。これに対し、スプレーノズル８２は広い領域に純水を供給でき、着液領域自体を広くすることができるため、純水が十分に拡がる前に重力によって落下してしまうことなく、広い領域において洗浄液層９７を効率よく除去できる。
　また、単管ノズルから純水を供給すると、純水の打力が強いため、基板Ｗの下面では基板Ｗに沿って純水が逆流しやすくなり、液のよどみが生じて洗浄液層９７から純水への置換が行われづらい。これに対し、スプレーノズル８２は弱い打力で純水を供給するため、基板Ｗに沿って逆流することはなく、容易にはじかれて下方に落下する。これにより、洗浄液層９７を下方に効率よく除去できる。
　なお、スプレーノズル８２のみならず、単管ノズル８１を設けるのは以下の理由による。スプレーノズル８２からの洗浄液は広い領域に着液するため、基板Ｗの中心に供給される洗浄液は少なくなる。基板Ｗの中心は回転速度が相対的に小さいため液流れが悪く、洗浄液が少ないと洗浄力が十分でないことがある。そのため、基板Ｗの中心に十分な洗浄液を供給すべく、単管ノズル８１から基板Ｗの中心に向かって洗浄液を供給するのである。
　図１１Ｂは、着液領域における基板Ｗの回転方向と、洗浄液の供給方向とが一致する場合の洗浄の様子を模式的に示す図であり、同図（ａ）は基板Ｗを下方から＋ｚ方向に見た図に対応し、（ｂ）は基板Ｗを側方から＋ｙ方向に見た図に対応する。
　図１１Ｂ（ａ）に示すように、基板Ｗは下方から見ると時計方向に回転している。スプレーノズル８２からの洗浄液の着液領域（ｘ≒０かつｙ＜０の領域）における基板Ｗの回転方向の接線方向は－ｘ方向である。また、純水供給ノズル８１，８２からの純水供給方向も－ｘ方向である。このように、着液領域における基板Ｗの回転方向の接線方向と、洗浄液の供給方向とが一致している。この場合、基板Ｗの回転によって洗浄液層９７が水平方向に除去されるとともに、純水供給ノズル８１，８２からの純水によって洗浄液層９７が下方に除去される。特に以下に述べる所定の条件を満たす場合にはより効率よく洗浄液層９７を純水に置換できる。
　図１２は、単管ノズル８１からの望ましい純水供給領域を説明する図であり、同図（ａ）は基板Ｗを下方から見た図に対応し、（ｂ）は基板Ｗを側方から見た図に対応する。
　図１２（ａ）に示すように、単管ノズル８１は、基板Ｗの中心より手前（単管ノズル８１側）である０＜ｘ＜Ｄの領域Ｂ１に着液領域が収まるよう純水を供給するのが望ましい。着液領域がｘ＜０の領域にあると、回転速度が低い基板Ｗの中心における洗浄力が不十分となるためである。また、着液領域が基板Ｗのエッジに近すぎて（ｘが大きすぎる領域）単管ノズル８１を上向きにする必要がある場合、基板Ｗの下面に形成されている洗浄液層９７を排出する能力が低下してしまうためである。
　図１３は、純水の着液領域と、洗浄力との関係を実験的に示した図である。「ノズル位置」と示された位置が単管ノズル８１の配置位置であり、６個の小さな丸印が着液領域を示している。アルカリ性の洗浄液の層が形成された基板Ｗの下面に対して一定条件で各着液領域に純水を供給した後のｐＨを数値で示している。
　ｘ＜０の領域に着液領域がある場合、純水供給後のｐＨが７．４であり、アルカリ性の洗浄液が十分には除去されていない。また、５３ｍｍ＜ｘの領域に着液領域がある場合、純水供給後のｐＨが７．８あるいは８．０であり、アルカリ性の洗浄液が十分には除去されていない。これに対し、０＜ｘ＜Ｄ＝５３ｍｍの領域に着液領域が収まっている場合、純水供給後のｐＨは７．０であり、アルカリ性の洗浄液が十分に除去されている。
　以上のことから、基板Ｗの直径が３００ｍｍである場合、Ｄは５０ｍｍ以下であるのが望ましく、３０ｍｍ以下であるのがより望ましい。一般的には、Ｄは基板Ｗの直径の１６％以下であるのが望ましい。
　図１２に戻り、基板Ｗと、純水の供給方向とがなす角（以下「垂直角度」という。）αは１０度～６０度が望ましく、２０度～４０度がより望ましく、３０度～３５度がさらに望ましい。垂直角度αが大きすぎる（９０度に近い）場合、水平方向へ洗浄液層９７を排出する能力が低下してしまうためである。また、垂直角度αが小さすぎる（１０度未満）場合、下方へ洗浄液層９７を排出する能力が低下してしまうためである。
　図１４は、垂直角度と、洗浄力との関係を実験的に示した図である。垂直角度が２０度、３０度、４０度、６０度である場合の、基板Ｗの下面に残存している洗浄液層の残留率の時間変化を示している。１～１．２５秒で特に顕著であるが、垂直角度が２０度～４０度であるのが望ましく、３０度がより望ましいことが分かる。
　図１５は、スプレーノズル８２からの望ましい純水供給領域を説明する図であり、基板Ｗを下方から見た図に対応する。
　図示のように、単管ノズル８１と基板Ｗの中心とを結ぶ線よりスプレーノズル８２側にスプレーノズル８２から純水を供給するのが望ましい。詳細には、スプレーノズル８２から供給される純水の着液領域Ａ３は、単管ノズル８１から供給される純水の着液領域Ａ４と少なくとも一部が重複している。また、着液領域Ａ３は基板Ｗのエッジにまで達している。エッジに純水が到達しない場合、エッジにおける洗浄液層９７を純水に置換する効率が低下するためである。
　なお、基板Ｗと、スプレーノズル８２からの純水供給方向と、のなす角（垂直角度）は、単管ノズル８１と同様に、１５度～６０度が望ましく、２０度～４０度がより望ましく、３０度～３５度がさらに望ましい。
　図１６は、鉛直上方から見た場合の純水供給ノズル８１，８２の望ましい配置を説明する図である。単管ノズル８１とスプレーノズル８２とを結ぶ線Ｌと、基板Ｗの中心との距離は、３００ｍｍ以下であるのが望ましい。また、基板Ｗの中心と線Ｌの中心Ｌｃとを結ぶ線を基準線Ｍとしたとき、基準線Ｍと、単管ノズル８１と基板Ｗの中心とを結ぶ線と、がなす角βは、０度～７５度であるのが望ましく、１５度～４５度であるのがより望ましい。また、基準線Ｍと、スプレーノズル８２と基板Ｗの中心とを結ぶ線と、がなす角γは、０度～－７５度であるのが望ましく、－１５度～－４５度であるのがより望ましい。単管ノズル８１からの純水と、スプレーノズル８２からの純水とが混合され、基板Ｗの中心付近の洗浄液層９７が効率的に水平方向に排出されるためである。特に、単管ノズル８１は水平方向へ効率よく洗浄液層９７を排出すべく、上記の角度βが一定程度あるのがよい。
　以上説明したように、第３実施形態では、基板Ｗの下面に単管ノズル８１およびスプレーノズル８２から純水を供給して洗浄を行う。これにより、基板洗浄装置２による基板洗浄の際に残存した洗浄液を基板Ｗの下面から効率よく除去できる。
　図１７は、基板Ｗの下面における洗浄性を、第３実施形態に係る基板洗浄装置３と、比較例である基板洗浄装置とで比較した実験結果を示す図である。縦軸は、基板Ｗの下面に残存する洗浄液の層を除去するのに要した時間を比較例で正規化したものである。比較方法は図７と同様で、比較例としては櫛型ノズルを用いた。図示のように、櫛型ノズルではなく単管ノズル８１およびスプレーノズル８２を用いた本実施形態の基板洗浄装置３では、洗浄液を除去するのに要する時間を２割以下に減らすことができた。
　なお、図６Ａと同様、基板洗浄装置３は追加の単管ノズル８１’およびスプレーノズル８２’を有していてもよい（図１８参照。ただし、単管ノズル８１’およびスプレーノズル８２’の一方を省略してもよい）。
（第４実施形態）
　第４実施形態は、第３実施形態で説明した基板洗浄装置３の変形例である。以下、第３実施形態との相違点を主に説明する。
　第４実施形態に係る基板洗浄装置３’は、第３実施形態に係る基板洗浄装置３におけるスプレーノズル８２を単管ノズルに置き換えたものである。この場合の純水の着液領域は図７に示すものと同様である。
　この場合の洗浄性を実験した結果を図１９に示す。縦軸は、基板Ｗの下面に残存する洗浄液の層を除去するのに要した時間を比較例で正規化したものである。比較方法は図１７と同様である。図示のように、スプレーノズルを単管ノズルに代えた場合でも、櫛型ノズルと比べると、洗浄液を除去するのに要する時間を７割程度に減らすことができた。
　なお、図９と同様に、追加の単管ノズルを設けてもよい（ただし、図９における単管ノズル５１’，５３’に相当するものの一方を省略してもよい）。
　以上説明した実施形態では、基板洗浄装置２と基板洗浄装置３を別個の装置とした。しかし、基板洗浄装置２で用いられる洗浄液が純水である場合、基板洗浄装置２，３を一体化してもよい。この場合、研磨後の基板をスクラブ洗浄部材２１，２２でスクラブ洗浄しながら純水を基板の上面および下面に供給し、研磨で発生したゴミを除去する。次いで、スクラブ洗浄部材２１を上方に移動させ、スクラブ洗浄部材２２を下方に移動させた状態で、純水を基板の上面および下面に供給し、基板の上面および下面に残存していた純水を除去する。
上記の記載に基づいて、当業者であれば、本発明の追加の効果や種々の変形例を想到できるかもしれないが、本発明の態様は、上述した個々の実施形態には限定されるものではない。特許請求の範囲に規定された内容およびその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更および部分的削除が可能である。
例えば、本明細書において１台の装置（あるいは部材、以下同じ）として説明されるもの（図面において１台の装置として描かれているものを含む）を複数の装置によって実現してもよい。逆に、本明細書において複数の装置として説明されるもの（図面において複数の装置として描かれているものを含む）を１台の装置によって実現してもよい。あるいは、ある装置に含まれるとした手段や機能の一部または全部が、他の装置に含まれるようにしてもよい。
　また、本明細書に記載された事項の全てが必須の要件というわけではない。特に、本明細書に記載され、特許請求の範囲に記載されていない事項は任意の付加的事項ということができる。
　なお、本出願人は本明細書の「先行技術文献」欄の文献に記載された文献公知発明を知っているにすぎず、本発明は必ずしも同文献公知発明における課題を解決することを目的とするものではないことにも留意されたい。本発明が解決しようとする課題は本明細書全体を考慮して認定されるべきものである。例えば、本明細書において、特定の構成によって所定の効果を奏する旨の記載がある場合、当該所定の効果の裏返しとなる課題が解決されるということもできる。ただし、必ずしもそのような特定の構成を必須の要件とする趣旨ではない。
１００　基板処理装置
１　基板研磨装置
２，３　基板洗浄装置
１１～１４，６１～６４　基板回転機構
２１，２２　スクラブ洗浄部材
３１，３２　回転機構
３３　ガイドレール
３４　昇降駆動機構
４１，４２，７１，７２　洗浄液供給ノズル
５１，５１’，５３，５３’，８１，８１’　単管ノズル
５２，５２’，８２　スプレーノズル
９１，９２，９６，９７　洗浄液層
９３～９５　ゴミ

Claims (21)

  1. 　洗浄対象となる基板の下面をスクラブ洗浄する第１スクラブ洗浄部材と、
    　前記基板の下面の中心近傍に洗浄液を供給する第１単管ノズルと、
    　前記基板の下面に洗浄液を供給する第１スプレーノズルと、を備える基板洗浄装置。
  2. 　前記第１スプレーノズルから供給される洗浄液の着液領域は、前記基板の中心近傍から前記基板のエッジ近傍をカバーする、請求項１に記載の基板洗浄装置。
  3. 　鉛直上方から見て前記基板の中心に対して前記第１単管ノズルと点対称となる位置に配置され、前記基板の下面の中心近傍であって、前記第１単管ノズルからの洗浄液供給領域とは異なる領域に洗浄液を供給する第２単管ノズルと、
    　鉛直上方から見て前記基板の中心に対して前記第１スプレーノズルと点対称となる位置に配置され、前記基板の下面に洗浄液を供給する第２スプレーノズルと、のうち少なくとも一方を備える、請求項１または２に記載の基板洗浄装置。
  4. 　洗浄対象となる基板の下面をスクラブ洗浄する第１スクラブ洗浄部材と、
    　前記基板の下面の中心近傍に洗浄液を供給する第１単管ノズルと、
    　前記基板の下面の中心近傍とは異なる領域に洗浄液を供給する第２単管ノズルと、を備える基板洗浄装置。
  5. 　鉛直上方から見て前記基板の中心に対して前記第１単管ノズルと点対称となる位置に配置され、前記基板の下面の中心近傍であって、前記第１単管ノズルからの洗浄液供給領域とは異なる領域に洗浄液を供給する第３単管ノズルと、
    　鉛直上方から見て前記基板の中心に対して前記第２単管ノズルと点対称となる位置に配置され、前記基板の下面の中心近傍とは異なる領域に洗浄液を供給する第４単管と、のうち少なくとも一方を備える、請求項４に記載の基板洗浄装置。
  6. 　前記基板の上面をスクラブ洗浄する第２スクラブ洗浄部材と、
    　前記基板の上面の中心近傍に洗浄液を供給する第５単管ノズルと、
    　前記基板の上面の中心近傍とは異なる領域に洗浄液を供給する第６単管ノズルと、を備える、請求項１または４に記載の基板洗浄装置。
  7. 　洗浄対象となる基板の下面の中心近傍に純水を供給する、単管ノズルである第１ノズルと、
    　前記基板の下面に純水を供給する、スプレーノズルである第２ノズルと、を備える基板洗浄装置。
  8. 　鉛直上方から見て前記基板の中心に対して前記第１ノズルと点対称となる位置に配置され、前記基板の下面の中心近傍であって、前記第１ノズルからの純水供給領域とは異なる領域に純水を供給する、単管ノズルである第３ノズルと、
    　鉛直上方から見て前記基板の中心に対して前記第２ノズルと点対称となる位置に配置され、前記基板の下面に純水を供給する、スプレーノズルである第４ノズルと、のうち少なくとも一方を備える、請求項７に記載の基板洗浄装置。
  9. 　洗浄対象となる基板の下面の中心近傍に純水を供給する、単管ノズルである第１ノズルと、
    　前記基板の下面の中心近傍とは異なる領域に純水を供給する、単管ノズルである第２ノズルと、を備える基板洗浄装置。
  10. 　鉛直上方から見て前記基板の中心に対して前記第１ノズルと点対称となる位置に配置され、前記基板の下面の中心近傍であって、前記第１ノズルからの純水供給領域とは異なる領域に純水を供給する、単管ノズルである第３ノズルと、
    　鉛直上方から見て前記基板の中心に対して前記第２ノズルと点対称となる位置に配置され、前記基板の下面の中心近傍とは異なる領域に純水を供給する、単管ノズルである第４ノズルと、のうち少なくとも一方を備える、請求項９に記載の基板洗浄装置。
  11. 　前記基板を回転するように構成された基板回転機構を備え、
    　前記第１ノズルから供給される純水の供給方向と、前記第２ノズルから供給される純水の着液領域における前記基板の回転方向の接線方向は、逆方向である、請求項７または９に記載の基板洗浄装置。
  12. 　前記基板を回転するように構成された基板回転機構を備え、
    　前記第１ノズルから供給される純水の供給方向と、前記第２ノズルから供給される純水の着液領域における前記基板の回転方向の接線方向は、同方向である、請求項７または９に記載の基板洗浄装置。
  13. 　前記基板と、前記第１ノズルから供給される純水の供給方向と、がなす角は、１０～６０度である、請求項１２に記載の基板洗浄装置。
  14. 　研磨液を用いて基板を研磨する基板研磨装置と、
    　前記基板研磨装置による研磨後の基板を洗浄液を用いてスクラブ洗浄する、請求項１または４に記載の基板洗浄装置である第１基板洗浄装置と、
    　前記第１基板洗浄装置による洗浄後の基板を純水を用いて洗浄する、請求項７または９に記載の基板洗浄装置である第２基板洗浄装置と、を備える基板処理装置。
  15. 　洗浄対象となる基板の下面をスクラブ洗浄しつつ、前記基板の下面の中心近傍に単管ノズルから洗浄液を供給し、かつ、前記基板の下面にスプレーノズルから洗浄液を供給する洗浄工程を含む、基板洗浄方法。
  16. 　洗浄対象となる基板の下面をスクラブ洗浄しつつ、前記基板の下面の中心近傍に第１単管ノズルから洗浄液を供給し、かつ、前記基板の下面の中心近傍とは異なる領域に第２単管ノズルから洗浄液を供給する洗浄工程を含む、基板洗浄方法。
  17. 　研磨液を用いて基板を研磨した後に前記洗浄工程を行って、前記研磨液を前記基板の下面から除去する、請求項１５または１６に記載の基板洗浄方法。
  18. 　洗浄対象となる基板の下面の中心近傍に単管ノズルから純水を供給し、かつ、前記基板の下面にスプレーノズルから純水を供給する洗浄工程を含む、基板洗浄方法。
  19. 　洗浄対象となる基板の下面の中心近傍に第１単管ノズルから純水を供給し、かつ、前記基板の下面の中心近傍とは異なる領域に第２単管ノズルから純水を供給する洗浄工程を含む、基板洗浄方法。
  20. 　洗浄液を用いて基板を洗浄した後に前記洗浄工程を行って、前記洗浄液を前記基板の下面から除去する、請求項１８または１９に記載の基板洗浄方法。
  21. 　研磨液を用いて基板を研磨する基板研磨工程と、
    　前記基板研磨工程の後に、洗浄液を用いて研磨後の基板を請求項１５または１６に記載の基板洗浄方法にて洗浄することにより、前記研磨液を前記基板の下面から除去する第１基板洗浄工程と、
    　前記第１基板洗浄工程の後に、洗浄後の基板を請求項１８または１９に記載の基板洗浄方法によって洗浄することにより、前記洗浄液を前記基板の下面から除去する第２基板洗浄工程と、を含む、基板処理方法。
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