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JP2009021409A - Freezing processor, freezing processing method, and substrate processing device - Google Patents

Freezing processor, freezing processing method, and substrate processing device Download PDF

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Publication number
JP2009021409A
JP2009021409A JP2007183081A JP2007183081A JP2009021409A JP 2009021409 A JP2009021409 A JP 2009021409A JP 2007183081 A JP2007183081 A JP 2007183081A JP 2007183081 A JP2007183081 A JP 2007183081A JP 2009021409 A JP2009021409 A JP 2009021409A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
freezing
liquid film
liquid
cooling
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2007183081A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Naozumi Fujiwara
直澄 藤原
Katsuhiko Miya
勝彦 宮
Akira Izumi
昭 泉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd filed Critical Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
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Publication of JP2009021409A publication Critical patent/JP2009021409A/en
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To efficiently freeze a liquid membrane formed on a surface of a substrate to be processed while suppressing stress concentration. <P>SOLUTION: Cooling gas having temperature lower than the coagulating point of DIW forming liquid membranes 11f and 11b is supplied toward a reverse surface of the substrate W to freeze the liquid membranes 11f and 11b. Further, the cooling gas is discharged locally to a reverse-surface center part of the substrate W to make cooling capability higher for the reverse-surface center part than for reverse-surface circumferential edges of the substrate W. Consequently, liquid membrane parts out of the whole liquid membranes 11f and 11b corresponding to the substrate center part are first frozen and then the liquid membrane freezing advances toward the substrate edges. Therefore, liquid membrane parts corresponding to the edges of the substrate W are frozen lastly. Consequently, part of stress due to volume expansion is released in an outer circumferential direction at the parts frozen lastly, i.e. edges of the liquid membranes to suppress the stress concentration. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

この発明は、半導体ウエハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、プラズマ表示用ガラス基板、FED(Field Emission Display)用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板などの各種基板(以下、単に「基板」という)の被処理面に形成された液膜を凍結させる凍結処理装置、該凍結処理装置を備えた基板処理装置および凍結処理方法に関するものである。   The present invention relates to a semiconductor wafer, a glass substrate for photomask, a glass substrate for liquid crystal display, a glass substrate for plasma display, a substrate for FED (Field Emission Display), an optical disk substrate, a magnetic disk substrate, a magneto-optical disk substrate, etc. The present invention relates to a freezing processing apparatus that freezes a liquid film formed on a surface to be processed of various substrates (hereinafter simply referred to as “substrate”), a substrate processing apparatus including the freezing processing apparatus, and a freezing processing method.

従来より、基板に対する処理のひとつとして基板表面に液膜を付着させた状態で基板を冷却することにより液膜を凍結させる技術が用いられている。特に、このような凍結技術は基板に対する洗浄処理の一環として用いられている。すなわち、半導体装置に代表されるデバイスの微細化、高機能化、高精度化に伴って基板表面に形成されたパターンを倒壊させずに基板表面に付着しているパーティクル等の微小な汚染物質を除去することが益々困難になっている。そこで、上記した凍結技術を用いて次のようにして基板表面に付着しているパーティクルを除去している。   Conventionally, a technique of freezing a liquid film by cooling the substrate with the liquid film attached to the surface of the substrate is used as one of the processes for the substrate. In particular, such a freezing technique is used as part of a cleaning process for a substrate. In other words, fine contaminants such as particles adhering to the substrate surface without collapsing the pattern formed on the substrate surface with the miniaturization, higher functionality, and higher accuracy of devices typified by semiconductor devices. It has become increasingly difficult to remove. Therefore, particles adhering to the substrate surface are removed using the above-described freezing technique as follows.

先ず、基板表面に液体を供給して基板表面に液膜を形成する。続いて、基板を冷却することにより液膜を凍結させる。これにより、パーティクルが付着している基板表面に凍結膜が生成される。そして、最後に基板表面から凍結膜を除去することにより基板表面からパーティクルを凍結膜とともに除去している。   First, a liquid is supplied to the substrate surface to form a liquid film on the substrate surface. Subsequently, the liquid film is frozen by cooling the substrate. As a result, a frozen film is generated on the substrate surface to which the particles are attached. Finally, the frozen film is removed from the substrate surface, thereby removing the particles from the substrate surface together with the frozen film.

ここで、基板表面に形成された液膜を凍結させる液膜凍結技術としては次のようなものがある。例えば特許文献1に記載の装置は、基板を零下に冷却して凍結膜を形成するために冷却プレートが設けられている。この冷却プレートは、アルミ等の金属材料から構成され、チャンバー内底部に配設されている。また、冷却プレートの上面には、複数の突起が形成されており、それらの突起によって基板が冷却プレートの上面から僅かに離間しながら支持する。また、冷却プレートの内部には、冷却媒体を流し込むための管体が蛇行状に埋め込まれている。このため、冷却媒体の供給により冷却プレートに保持された基板は冷却されて凍結膜が形成される。   Here, as the liquid film freezing technique for freezing the liquid film formed on the substrate surface, there are the following. For example, the apparatus described in Patent Document 1 is provided with a cooling plate for cooling the substrate below zero to form a frozen film. The cooling plate is made of a metal material such as aluminum, and is disposed at the bottom of the chamber. In addition, a plurality of protrusions are formed on the upper surface of the cooling plate, and the substrate supports the protrusions while being slightly separated from the upper surface of the cooling plate. In addition, a tube for pouring a cooling medium is embedded in a serpentine shape inside the cooling plate. For this reason, the substrate held on the cooling plate by the supply of the cooling medium is cooled to form a frozen film.

特許第3343013号公報(図1)Japanese Patent No. 3343013 (FIG. 1)

ところで、上記した凍結方式を採用した装置では、次のような問題が発生することがあった。すなわち、上記装置では、冷却プレートにより基板下面全体が同時に冷却されて該基板に形成された液膜の凍結も全体的に、かつ同時に開始される。そして、液膜各部で凍結が進行していく。このとき、凍結による体積膨張に伴い、最終的に凍結が完了する位置において比較的大きな応力が発生することがある。例えば液膜の周縁部から凍結が進行して中央部が最終的に凍結するような場合、最終凍結部位はその周囲から応力を集中的に受けながら凍結することとなる。その結果、最終凍結部位で基板に応力集中が発生し、基板に形成されたパターンや回路などに悪影響を及ぼす可能性があった。   By the way, in the apparatus employing the above-described freezing method, the following problems may occur. That is, in the above apparatus, the entire lower surface of the substrate is simultaneously cooled by the cooling plate, and the freezing of the liquid film formed on the substrate is started overall and simultaneously. Then, freezing proceeds in each part of the liquid film. At this time, with the volume expansion due to freezing, a relatively large stress may be generated at the position where the freezing is finally completed. For example, when freezing progresses from the peripheral part of the liquid film and the central part is finally frozen, the final frozen part freezes while receiving stress intensively from the periphery. As a result, stress concentration occurs on the substrate at the final frozen site, which may adversely affect the patterns and circuits formed on the substrate.

また、基板表面のうち冷却プレートと対向する面、つまり基板の下面に液膜を形成する場合には、基板と冷却プレートとの距離を十分にとる必要がある。なんとなれば、基板と冷却プレートを近接配置した状態で液膜凍結を行うと、凍結膜を介して基板と冷却プレートとが強固に接着されてしまうからである。また、基板の上面のみに液膜を形成する場合にも同様の配慮が必要である。それは、液膜を構成する液体が基板の下面に回り込んでいる可能性があるためである。したがって、冷却プレートを用いて液膜を凍結させる際には、基板と冷却プレートの間での液体凍結を防止するのに十分な距離を設ける必要がある。その結果、基板−冷却プレート間の距離が広がり、冷却プレートからの冷熱が基板に到達し難く、効率的な凍結処理を行うことが困難であった。   In addition, when a liquid film is formed on the surface of the substrate facing the cooling plate, that is, the lower surface of the substrate, it is necessary to provide a sufficient distance between the substrate and the cooling plate. This is because if the liquid film is frozen in a state where the substrate and the cooling plate are arranged close to each other, the substrate and the cooling plate are firmly bonded via the frozen film. Similar considerations are necessary when a liquid film is formed only on the upper surface of the substrate. This is because there is a possibility that the liquid constituting the liquid film has sneak around the lower surface of the substrate. Therefore, when the liquid film is frozen using the cooling plate, it is necessary to provide a sufficient distance to prevent the liquid freezing between the substrate and the cooling plate. As a result, the distance between the substrate and the cooling plate is widened, the cooling heat from the cooling plate hardly reaches the substrate, and it is difficult to perform an efficient freezing process.

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、応力集中が発生するのを抑制しながら基板の被処理面に形成された液膜を効率的に凍結させることができる凍結処理装置、該凍結処理装置を備えた基板処理装置および凍結処理方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and a freezing processing apparatus capable of efficiently freezing a liquid film formed on a processing surface of a substrate while suppressing the occurrence of stress concentration, and the freezing processing It is an object of the present invention to provide a substrate processing apparatus and a freezing method provided with the apparatus.

この発明にかかる凍結処理装置は、基板の被処理面に形成された液膜を凍結する凍結処理装置であって、上記目的を達成するため、基板を水平姿勢で保持する基板保持手段と、液膜を構成する液体の凝固点より低い温度を有する冷却ガスを、基板保持手段に保持された基板の下面に向けて供給して液膜を凍結させる下方冷却手段とを備え、下方冷却手段は冷却ガスを基板の下面中央部に向けて局部的に吐出して下面中央部に対する冷却能力を基板の下面周縁部よりも高めた状態で基板全体を冷却することを特徴としている。   A freezing processing apparatus according to the present invention is a freezing processing apparatus for freezing a liquid film formed on a surface to be processed of a substrate, and in order to achieve the above object, a substrate holding means for holding the substrate in a horizontal posture, and a liquid A lower cooling means for supplying a cooling gas having a temperature lower than the freezing point of the liquid constituting the film toward the lower surface of the substrate held by the substrate holding means to freeze the liquid film, the lower cooling means being a cooling gas The substrate is discharged locally toward the lower surface center portion of the substrate, and the entire substrate is cooled in a state where the cooling capacity for the lower surface center portion is higher than that of the lower surface peripheral edge portion of the substrate.

また、この発明にかかる凍結処理方法は、基板の被処理面に形成された液膜を凍結する凍結処理方法であって、上記目的を達成するため、基板を水平姿勢で保持する基板保持工程と、基板の下面に向けて液膜を構成する液体の凝固点より低い温度を有する冷却ガスを供給して液膜を凍結させる液膜凍結工程とを備え、液膜凍結工程では、基板の下面中央部に向けて冷却ガスを局部的に吐出することによって該下面中央部に対する冷却能力を基板の下面周縁部に対する冷却能力よりも高めて液膜の凍結を基板中央部から基板周縁部に向けて進行させることを特徴としている。   A freezing method according to the present invention is a freezing method for freezing a liquid film formed on a surface to be processed of a substrate, and in order to achieve the above object, a substrate holding step for holding the substrate in a horizontal posture, And a liquid film freezing step for freezing the liquid film by supplying a cooling gas having a temperature lower than the freezing point of the liquid constituting the liquid film toward the lower surface of the substrate. By locally discharging the cooling gas toward the substrate, the cooling capacity for the lower surface central portion is made higher than the cooling capacity for the lower surface peripheral portion of the substrate, and the freezing of the liquid film proceeds from the substrate central portion toward the substrate peripheral portion. It is characterized by that.

このように構成された発明(凍結処理装置および方法)では、被処理面に液膜が形成された基板の下面に向けて、液膜を構成する液体の凝固点より低い温度を有する冷却ガスが供給されて液膜が凍結される。つまり、基板上面のみが被処理面となっており、該基板上面に液膜が形成されている場合には、基板下面に直接冷却ガスの冷熱が与えられ、また基板下面が被処理面となっており、該基板下面に液膜が形成されている場合には液膜を介して冷却ガスによる冷熱が与えられる。したがって、基板の位置を問わず、冷熱によって基板および液膜が冷却されて液膜が効率よく凍結される。   In the invention configured as described above (freezing apparatus and method), a cooling gas having a temperature lower than the freezing point of the liquid constituting the liquid film is supplied toward the lower surface of the substrate on which the liquid film is formed on the surface to be processed. Then, the liquid film is frozen. In other words, when only the upper surface of the substrate is the surface to be processed and a liquid film is formed on the upper surface of the substrate, the cooling heat of the cooling gas is directly applied to the lower surface of the substrate, and the lower surface of the substrate is the processed surface. In the case where a liquid film is formed on the lower surface of the substrate, cold heat from the cooling gas is applied through the liquid film. Therefore, regardless of the position of the substrate, the substrate and the liquid film are cooled by cold heat, and the liquid film is efficiently frozen.

また、本発明では、冷却ガスが基板の下面中央部に向けて局部的に吐出されるため、該下面中央部に対する冷却能力は基板の下面周縁部に対する冷却能力よりも高くなっている。このため、液膜全体のうち基板中央部に対応する液膜部分がまず凍結し、さらなる液膜凍結が基板周縁部に向けて進行する。したがって、基板の周縁部に対応する液膜部分が最終的に凍結することとなり、応力集中の発生が抑制される。また、基板の周縁分にはパターンや回路などは形成されないため、この点からも液膜の周縁部分が最終凍結部位となるように凍結処理をコントロールすることはパターン等への応力集中を防止する上で効果的である。   In the present invention, since the cooling gas is locally discharged toward the lower surface center portion of the substrate, the cooling capacity for the lower surface center portion is higher than the cooling capability for the lower surface peripheral portion of the substrate. For this reason, the liquid film portion corresponding to the central portion of the substrate in the entire liquid film is first frozen, and further freezing of the liquid film proceeds toward the peripheral portion of the substrate. Therefore, the liquid film portion corresponding to the peripheral portion of the substrate is finally frozen, and the occurrence of stress concentration is suppressed. In addition, since no pattern or circuit is formed on the periphery of the substrate, controlling the freezing process so that the periphery of the liquid film becomes the final freezing part also prevents stress concentration on the pattern. Effective above.

ここで、基板保持手段を、基板の下面よりも低い位置で基板下面に対向して設けられたベースプレートと、ベースプレートの上面に設けられて基板を支持する支持部材とで構成するとともに、下方冷却手段をベースプレートの中央部に設けられた開口部を介して基板の下面中央部に向けて冷却ガスを吐出する下方ガス吐出部で構成してもよい。このような構成を採用した場合には、基板の下面中央部に向けて局部的に吐出された冷却ガスはさらにベースプレートと基板下面との間に挟まれた空間に通って基板の径方向に移動していく。したがって、冷却ガスが基板から離散しまうのを防止することができ、高い冷却効率で液膜凍結処理を実行することができる。また、上記のように供給された冷却ガスは基板とベースプレートに案内されて下面中央部を中心として放射状に広がっていく。このため、液膜の凍結を基板中央部から基板周縁部に向けて確実に進行させることができる。このように冷却ガスを基板の径方向に広げていくために、基板の下面中央部に向けて吐出された冷却ガスを基板の下面周縁部に案内する案内部材をさらに設けてもよい。   Here, the substrate holding means is composed of a base plate provided facing the lower surface of the substrate at a position lower than the lower surface of the substrate, and a support member provided on the upper surface of the base plate and supporting the substrate, and a lower cooling means. May be constituted by a lower gas discharge portion that discharges cooling gas toward the lower surface central portion of the substrate through an opening provided in the central portion of the base plate. When such a configuration is adopted, the cooling gas locally discharged toward the central portion of the lower surface of the substrate further moves in the radial direction of the substrate through a space sandwiched between the base plate and the lower surface of the substrate. I will do it. Therefore, the cooling gas can be prevented from being separated from the substrate, and the liquid film freezing process can be executed with high cooling efficiency. Further, the cooling gas supplied as described above is guided by the substrate and the base plate and spreads radially around the center of the lower surface. For this reason, the freezing of the liquid film can surely proceed from the center of the substrate toward the periphery of the substrate. In order to spread the cooling gas in the radial direction of the substrate in this way, a guide member that guides the cooling gas discharged toward the central portion of the lower surface of the substrate to the peripheral portion of the lower surface of the substrate may be further provided.

また、基板下面に向けて冷却ガスを供給するのみならず、基板の下面に冷却ガスを供給した状態で基板上面に向けても冷却ガスを供給するように構成してもよい。これによって、液膜凍結をさらに短時間で行うことができる。このガス供給態様のひとつとして、例えばノズルから冷却ガスを回転中心回りに回転している基板の上面に向けて局部的に吐出しつつ、該ノズルを基板の上面中央部から上面周縁部に向けて相対移動させて基板の上面全体に冷却ガスを供給してもよい。この冷却ガス供給によって、中央部から周縁部への液膜凍結を一層確実なものとすることができる。   Further, the cooling gas may be supplied not only to the lower surface of the substrate but also to the upper surface of the substrate in a state where the cooling gas is supplied to the lower surface of the substrate. As a result, the liquid film can be frozen in a shorter time. As one of the gas supply modes, for example, while the cooling gas is locally discharged from the nozzle toward the upper surface of the substrate rotating around the rotation center, the nozzle is directed from the center of the upper surface of the substrate toward the peripheral edge of the upper surface. The cooling gas may be supplied to the entire upper surface of the substrate by relative movement. By this cooling gas supply, liquid film freezing from the central part to the peripheral part can be further ensured.

さらに、この発明にかかる基板処理装置は、上記目的を達成するため、被処理面に液膜が形成された基板を水平姿勢で保持する基板保持手段と、液膜を構成する液体の凝固点より低い温度を有する冷却ガスを、基板保持手段に保持された基板の下面に向けて供給して液膜を凍結させる下方冷却手段と、凍結後の液膜に後処理液を供給して該液膜を基板の被処理面から除去する膜除去手段とを備え、下方冷却手段は冷却ガスを基板の下面中央部に向けて局部的に吐出して下面中央部に対する冷却能力を基板の下面周縁部よりも高めることを特徴としている。   Further, in order to achieve the above object, the substrate processing apparatus according to the present invention has a substrate holding means for holding the substrate having the liquid film formed on the surface to be processed in a horizontal posture and a freezing point of the liquid constituting the liquid film. A cooling gas having a temperature is supplied toward the lower surface of the substrate held by the substrate holding means to freeze the liquid film, and a post-treatment liquid is supplied to the liquid film after freezing to form the liquid film. A film removing means for removing from the surface to be processed of the substrate, and the lower cooling means locally discharges a cooling gas toward the lower surface central portion of the substrate so that the cooling ability for the lower surface central portion is higher than that of the lower peripheral edge portion of the substrate. It is characterized by enhancing.

このように構成された基板処理装置では、上記した発明(凍結処理装置および方法)と同様に、被処理面に液膜が形成された基板の下面に向けて、液膜を構成する液体の凝固点より低い温度を有する冷却ガスが供給されて液膜が凍結されるため、液膜が効率よく凍結される。また、冷却ガスが基板の下面中央部に向けて局部的に吐出されるため、該下面中央部に対する冷却能力は基板の下面周縁部に対する冷却能力よりも高くなっているため、基板に与えられる応力集中は抑制される。そして、このようにして凍結された液膜に後処理液が供給されて該液膜が基板の被処理面から除去される。したがって、基板の被処理面に対してダメージを与えることなく、該被処理面に対して所望の表面処理を施すことができる。   In the substrate processing apparatus configured as described above, as in the above-described invention (freezing processing apparatus and method), the freezing point of the liquid constituting the liquid film is directed toward the lower surface of the substrate on which the liquid film is formed on the surface to be processed. Since the liquid film is frozen by supplying the cooling gas having a lower temperature, the liquid film is efficiently frozen. In addition, since the cooling gas is locally discharged toward the central portion of the lower surface of the substrate, the cooling capacity for the central portion of the lower surface is higher than that for the peripheral edge of the lower surface of the substrate. Concentration is suppressed. Then, the post-processing liquid is supplied to the liquid film frozen in this manner, and the liquid film is removed from the surface to be processed of the substrate. Therefore, a desired surface treatment can be performed on the surface to be processed without damaging the surface to be processed of the substrate.

この発明によれば、被処理面に液膜が形成された基板の下面に向けて、液膜を構成する液体の凝固点より低い温度を有する冷却ガスを供給して液膜を凍結するため、液膜が効率よく凍結することができる。しかも、その冷却ガスは基板の下面中央部に向けて局部的に吐出されるため、該下面中央部に対する冷却能力は基板の下面周縁部に対する冷却能力よりも高くなっており、液膜凍結が中央部から周縁部に向けて進行し、液膜の周縁部分が最終凍結部分となる。その結果、体積膨張による応力の一部を外周方向に解放することができ、基板に与えられる応力を抑制することができる。   According to the present invention, the liquid film is frozen by supplying the cooling gas having a temperature lower than the freezing point of the liquid constituting the liquid film toward the lower surface of the substrate on which the liquid film is formed on the processing surface. The membrane can be frozen efficiently. In addition, since the cooling gas is locally discharged toward the central portion of the lower surface of the substrate, the cooling capacity for the lower central portion is higher than that for the peripheral edge of the lower surface of the substrate, and the liquid film freezing is central. It progresses from the part toward the peripheral part, and the peripheral part of the liquid film becomes the final frozen part. As a result, part of the stress due to volume expansion can be released in the outer peripheral direction, and the stress applied to the substrate can be suppressed.

図1はこの発明にかかる基板処理装置の一実施形態を示す図である。また、図2は図1の基板処理装置の制御構成を示すブロック図である。この基板処理装置は半導体ウエハ等の基板Wの表面Wfおよび裏面Wbに付着しているパーティクル等の汚染物質を除去するための洗浄処理に用いられる枚葉式の基板処理装置である。より具体的には、基板表面Wfおよび裏面Wbに液膜を形成した後、該液膜を凍結させてから凍結後の液膜(凍結膜)を基板表面Wfおよび裏面Wbから除去することにより、基板Wに対して一連の洗浄処理(液膜形成+液膜凍結+膜除去)を施す装置である。   FIG. 1 is a view showing an embodiment of a substrate processing apparatus according to the present invention. FIG. 2 is a block diagram showing a control configuration of the substrate processing apparatus of FIG. This substrate processing apparatus is a single-wafer type substrate processing apparatus used for a cleaning process for removing contaminants such as particles adhering to the front surface Wf and back surface Wb of a substrate W such as a semiconductor wafer. More specifically, by forming a liquid film on the substrate surface Wf and the back surface Wb, freezing the liquid film and then removing the frozen liquid film (frozen film) from the substrate surface Wf and the back surface Wb, This is an apparatus for performing a series of cleaning processes (liquid film formation + liquid film freezing + film removal) on the substrate W.

この基板処理装置は、基板Wに対して洗浄処理を施す処理空間をその内部に有する処理チャンバー1を備え、処理チャンバー1内に基板表面Wfを上方に向けた状態で基板Wを略水平姿勢に保持して回転させるスピンチャック2(本発明の「基板保持手段」に相当)と、スピンチャック2に保持された基板Wの表面Wfに向けて液膜を凍結させるための冷却ガスを吐出する冷却ガス吐出ノズル3と、基板表面Wfに処理液の液滴を供給する二流体ノズル5と、スピンチャック2に保持された基板Wの表面Wfに向けて薬液を吐出する薬液吐出ノズル6と、スピンチャック2に保持された基板Wの表面Wfに対向配置された遮断部材9が設けられている。処理液としては、薬液または純水やDIW(脱イオン水:deionized Water)等のリンス液などが用いられる。   The substrate processing apparatus includes a processing chamber 1 having a processing space for cleaning the substrate W therein, and the substrate W is placed in a substantially horizontal posture with the substrate surface Wf facing upward in the processing chamber 1. Cooling that discharges a cooling gas for freezing the liquid film toward the surface Wf of the substrate W held by the spin chuck 2 (corresponding to the “substrate holding means” of the present invention) that is held and rotated and the spin chuck 2 A gas discharge nozzle 3, a two-fluid nozzle 5 for supplying a droplet of a processing liquid to the substrate surface Wf, a chemical discharge nozzle 6 for discharging a chemical toward the surface Wf of the substrate W held by the spin chuck 2, and a spin A blocking member 9 is provided so as to face the surface Wf of the substrate W held by the chuck 2. As the treatment liquid, a chemical liquid or a rinse liquid such as pure water or DIW (deionized water) is used.

このように、本実施形態では、スピンチャック2は微細パターンが形成された基板表面Wfを上方に向けた水平姿勢で基板Wを保持しているため、基板表面Wfが本発明の「基板の上面」に相当し、基板裏面Wbが本発明の「基板の下面」に相当する。もちろん、基板裏面Wbを上方に向けて保持した場合には、該裏面Wbが本発明の「基板の上面」に相当し、基板表面Wfが本発明の「基板の下面」に相当する。また、この実施形態では、表面Wfおよび裏面Wbの両面を被処理面とし、以下に説明する一連の洗浄処理(液膜形成+液膜凍結+膜除去)が実行される。   Thus, in this embodiment, since the spin chuck 2 holds the substrate W in a horizontal posture with the substrate surface Wf on which the fine pattern is formed facing upward, the substrate surface Wf is the “upper surface of the substrate” of the present invention. The back surface Wb of the substrate corresponds to the “lower surface of the substrate” of the present invention. Of course, when the substrate back surface Wb is held upward, the back surface Wb corresponds to the “upper surface of the substrate” of the present invention, and the substrate surface Wf corresponds to the “lower surface of the substrate” of the present invention. In this embodiment, both the front surface Wf and the back surface Wb are treated surfaces, and a series of cleaning processes (liquid film formation + liquid film freezing + film removal) described below are executed.

スピンチャック2は、回転支軸21がモータを含むチャック回転機構22の回転軸に連結されており、チャック回転機構22の駆動により回転中心A0を中心に回転可能となっている。回転支軸21の上端部には、円盤状のスピンベース23が一体的にネジなどの締結部品によって連結されている。したがって、装置全体を制御する制御ユニット4(図2)からの動作指令に応じてチャック回転機構22を駆動させることによりスピンベース23が回転中心A0を中心に回転する。このように、この実施形態では、チャック回転機構22が本発明の「回転駆動手段」として機能する。   The spin chuck 2 has a rotation support shaft 21 connected to a rotation shaft of a chuck rotation mechanism 22 including a motor, and can rotate around a rotation center A0 by driving the chuck rotation mechanism 22. A disc-shaped spin base 23 is integrally connected to the upper end portion of the rotation spindle 21 by a fastening component such as a screw. Therefore, the spin base 23 rotates around the rotation center A0 by driving the chuck rotation mechanism 22 in accordance with an operation command from the control unit 4 (FIG. 2) that controls the entire apparatus. Thus, in this embodiment, the chuck rotation mechanism 22 functions as the “rotation drive unit” of the present invention.

スピンベース23の周縁部付近には、基板Wの周縁部を把持するための複数個のチャックピン24が立設されている。チャックピン24は、円形の基板Wを確実に保持するために3個以上設けてあればよく、スピンベース23の周縁部に沿って等角度間隔で配置されている。チャックピン24のそれぞれは、基板Wの周縁部を下方から支持する基板支持部と、基板支持部に支持された基板Wの外周端面を押圧して基板Wを保持する基板保持部とを備えている。各チャックピン24は、基板保持部が基板Wの外周端面を押圧する押圧状態と、基板保持部が基板Wの外周端面から離れる解放状態との間を切り替え可能に構成されている。   Near the periphery of the spin base 23, a plurality of chuck pins 24 for holding the periphery of the substrate W are provided upright. Three or more chuck pins 24 may be provided to securely hold the circular substrate W, and are arranged at equiangular intervals along the peripheral edge of the spin base 23. Each of the chuck pins 24 includes a substrate support portion that supports the peripheral portion of the substrate W from below, and a substrate holding portion that holds the substrate W by pressing the outer peripheral end surface of the substrate W supported by the substrate support portion. Yes. Each chuck pin 24 is configured to be switchable between a pressing state in which the substrate holding portion presses the outer peripheral end surface of the substrate W and a released state in which the substrate holding portion is separated from the outer peripheral end surface of the substrate W.

そして、スピンベース23に対して基板Wが受渡しされる際には、複数個のチャックピン24を解放状態とし、基板Wに対して洗浄処理を行う際には、複数個のチャックピン24を押圧状態とする。押圧状態とすることによって、複数個のチャックピン24は基板Wの周縁部を把持してその基板Wをスピンベース23から所定間隔を隔てて略水平姿勢に保持することができる。これにより、基板Wはその表面(パターン形成面)Wfを上方に向け、裏面Wbを下方に向けた状態で保持される。このように、本実施形態では、スピンベース23およびチャックピン24がそれぞれ本発明の「ベースプレート」および「支持部材」として機能している。   When the substrate W is delivered to the spin base 23, the plurality of chuck pins 24 are released, and when the substrate W is cleaned, the plurality of chuck pins 24 are pressed. State. By setting the pressed state, the plurality of chuck pins 24 can grip the peripheral edge of the substrate W and hold the substrate W in a substantially horizontal posture at a predetermined interval from the spin base 23. As a result, the substrate W is held with the front surface (pattern forming surface) Wf facing upward and the back surface Wb facing downward. Thus, in this embodiment, the spin base 23 and the chuck pin 24 function as the “base plate” and “support member” of the present invention, respectively.

スピンチャック2の外方には、第1の回動モータ31が設けられている。第1の回動モータ31には、第1の回動軸33が接続されている。また、第1の回動軸33には、第1のアーム35が水平方向に延びるように連結され、第1のアーム35の先端に冷却ガス吐出ノズル3が取り付けられている。そして、制御ユニット4からの動作指令に応じて第1の回動モータ31が駆動されることで、第1のアーム35を第1の回動軸33回りに揺動させることができる。   A first rotation motor 31 is provided outside the spin chuck 2. A first rotation shaft 33 is connected to the first rotation motor 31. A first arm 35 is connected to the first rotation shaft 33 so as to extend in the horizontal direction, and a cooling gas discharge nozzle 3 is attached to the tip of the first arm 35. Then, the first rotation motor 31 is driven according to the operation command from the control unit 4, so that the first arm 35 can be swung around the first rotation shaft 33.

図3は図1の基板処理装置に装備された冷却ガス吐出ノズルの動作を示す図である。ここで、同図(a)は側面図、同図(b)は平面図である。第1の回動モータ31を駆動して第1のアーム35を揺動させると、冷却ガス吐出ノズル3は基板表面Wfに対向しながら同図(b)の移動軌跡T、つまり基板Wの回転中心位置Pcから基板Wの端縁位置Peに向かう軌跡Tに沿って移動する。ここで、回転中心位置Pcは基板表面Wfと対向しながら基板Wの回転中心A0上に位置する。また、冷却ガス吐出ノズル3は基板Wの側方に退避した待機位置Psに移動可能となっている。   FIG. 3 is a view showing the operation of the cooling gas discharge nozzle provided in the substrate processing apparatus of FIG. Here, FIG. 4A is a side view and FIG. 4B is a plan view. When the first rotation motor 31 is driven to swing the first arm 35, the cooling gas discharge nozzle 3 faces the substrate surface Wf while moving the trajectory T in FIG. It moves along a locus T from the center position Pc toward the edge position Pe of the substrate W. Here, the rotation center position Pc is located on the rotation center A0 of the substrate W while facing the substrate surface Wf. Further, the cooling gas discharge nozzle 3 is movable to a standby position Ps retracted to the side of the substrate W.

冷却ガス吐出ノズル3は冷却ガス供給部64(図2)と接続されており、制御ユニット4からの動作指令に応じて冷却ガス供給部64から冷却ガスを冷却ガス吐出ノズル3に供給する。このため、冷却ガス吐出ノズル3が基板表面Wfに対向配置されると、冷却ガス吐出ノズル3から基板表面Wfに向けて局部的に冷却ガスが吐出される。したがって、冷却ガス吐出ノズル3から冷却ガスを吐出させた状態で、制御ユニット4が基板Wを回転させながら該冷却ガス吐出ノズル3を移動軌跡Tに沿って移動させることで、冷却ガスを基板表面Wfの全面にわたって供給できる。これにより、後述するように基板Wに液膜11f、11bが形成されていると、該液膜11f、11bの全体を凍結させて基板表面Wfの全面に凍結膜13fを生成するとともに基板裏面Wbの全面に凍結膜13bを生成することが可能となっている。   The cooling gas discharge nozzle 3 is connected to a cooling gas supply unit 64 (FIG. 2), and supplies the cooling gas from the cooling gas supply unit 64 to the cooling gas discharge nozzle 3 in accordance with an operation command from the control unit 4. For this reason, when the cooling gas discharge nozzle 3 is disposed opposite to the substrate surface Wf, the cooling gas is locally discharged from the cooling gas discharge nozzle 3 toward the substrate surface Wf. Therefore, in the state where the cooling gas is discharged from the cooling gas discharge nozzle 3, the control unit 4 moves the cooling gas discharge nozzle 3 along the movement trajectory T while rotating the substrate W. It can be supplied over the entire surface of Wf. As a result, when the liquid films 11f and 11b are formed on the substrate W as will be described later, the entire liquid films 11f and 11b are frozen to generate a frozen film 13f on the entire surface of the substrate surface Wf and the substrate back surface Wb. It is possible to generate the frozen film 13b on the entire surface.

基板表面Wfからの冷却ガス吐出ノズル3の高さは、冷却ガスの供給量によっても異なるが、例えば50mm以下、好ましくは数mm程度に設定される。このような基板表面Wfからの冷却ガス吐出ノズル3の高さおよび冷却ガスの供給量は、(1)冷却ガスが有する冷熱を液膜11fに効率的に付与する観点、(2)冷却ガスにより液膜の液面が乱れることがないように液膜を安定して凍結する観点から実験的に定められる。   The height of the cooling gas discharge nozzle 3 from the substrate surface Wf varies depending on the supply amount of the cooling gas, but is set to, for example, 50 mm or less, preferably about several mm. The height of the cooling gas discharge nozzle 3 from the substrate surface Wf and the supply amount of the cooling gas are as follows: (1) From the viewpoint of efficiently applying the cooling heat of the cooling gas to the liquid film 11f; It is determined experimentally from the viewpoint of stably freezing the liquid film so that the liquid surface of the liquid film is not disturbed.

冷却ガスとしては、基板Wに形成された液膜11f、11bを構成する液体の凝固点より低い温度を有するガス、例えば窒素ガス、酸素ガスおよび清浄なエア等が用いられる。このような冷却ガスによれば、基板Wへのガス供給前にフィルタ等を用いて冷却ガスに含まれる汚染物質を除去することが容易である。したがって、液膜11f、11bを凍結させる際に基板Wが汚染されるのを防止できる。この実施形態では、後述するように基板表面WfにDIWによる液膜11fが形成されるとともに基板裏面WbにDIWによる液膜11bが形成された状態で冷却ガス吐出ノズル3から基板表面Wfに向けて冷却ガスを吐出することで、液膜11f、11bを凍結させる。したがって、冷却ガスは液膜11fを構成するDIWの凝固点(氷点)よりも低い温度に調整されたものが用いられる。   As the cooling gas, a gas having a temperature lower than the freezing point of the liquid constituting the liquid films 11f and 11b formed on the substrate W, such as nitrogen gas, oxygen gas, and clean air, is used. According to such a cooling gas, it is easy to remove contaminants contained in the cooling gas using a filter or the like before supplying the gas to the substrate W. Therefore, it is possible to prevent the substrate W from being contaminated when the liquid films 11f and 11b are frozen. In this embodiment, as will be described later, a liquid film 11f made of DIW is formed on the substrate surface Wf and a liquid film 11b made of DIW is formed on the back surface Wb of the substrate from the cooling gas discharge nozzle 3 toward the substrate surface Wf. The liquid films 11f and 11b are frozen by discharging the cooling gas. Therefore, the cooling gas used is adjusted to a temperature lower than the freezing point (freezing point) of DIW constituting the liquid film 11f.

このように、この実施形態では、ノズル3と、ノズル3を基板表面Wfに沿って基板Wに対して相対移動させる第1の回動モータ31とによって本発明の「上方冷却手段」が構成されており、回動モータ31が本発明の「相対移動機構」に相当する。なお、この実施形態では、上方冷却手段のほかに、基板裏面Wbに向けて上記と同じ冷却ガスを供給して液膜11f、11bの凍結を行う「下方冷却手段」が設けられている。その構成および動作については後で詳述する。   Thus, in this embodiment, the “upper cooling means” of the present invention is configured by the nozzle 3 and the first rotation motor 31 that moves the nozzle 3 relative to the substrate W along the substrate surface Wf. The rotation motor 31 corresponds to the “relative movement mechanism” of the present invention. In this embodiment, in addition to the upper cooling means, a “lower cooling means” for supplying the same cooling gas as described above toward the substrate rear surface Wb to freeze the liquid films 11f and 11b is provided. The configuration and operation will be described in detail later.

また、スピンチャック2の外方に第2の回動モータ51が設けられている。第2の回動モータ51には、第2の回動軸53が接続され、第2の回動軸53には、第2のアーム55が連結されている。また、第2のアーム55の先端に二流体ノズル5が取り付けられている。そして、制御ユニット4からの動作指令に応じて第2の回動モータ51が駆動されることで、二流体ノズル5を第2の回動軸53回りに揺動させることができる。二流体ノズル5は、基板表面Wfを洗浄するために処理液と気体とを混合して生成した処理液の液滴を吐出する。   A second rotation motor 51 is provided outside the spin chuck 2. A second rotation shaft 53 is connected to the second rotation motor 51, and a second arm 55 is connected to the second rotation shaft 53. A two-fluid nozzle 5 is attached to the tip of the second arm 55. The two-fluid nozzle 5 can be swung around the second rotation shaft 53 by driving the second rotation motor 51 in accordance with an operation command from the control unit 4. The two-fluid nozzle 5 discharges droplets of the processing liquid generated by mixing the processing liquid and gas in order to clean the substrate surface Wf.

図4は二流体ノズルの構成を示す図である。この二流体ノズルは、処理液としてDIWと窒素ガス(N2)とを空中(ノズル外部)で衝突させてDIWの液滴を生成する、いわゆる外部混合型の二流体ノズルである。二流体ノズル5は、胴部501の内部に処理液吐出口521を有する処理液吐出ノズル502が挿通される。この処理液吐出口521は、二流体ノズル5の傘部511の上面部512に配置されている。このため、DIWが処理液吐出ノズル502に供給されると、DIWが処理液吐出口521から基板Wに向けて吐出される。   FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the two-fluid nozzle. This two-fluid nozzle is a so-called external mixing type two-fluid nozzle that generates DIW droplets by colliding DIW and nitrogen gas (N2) as processing liquid in the air (outside the nozzle). The two-fluid nozzle 5 is inserted with a processing liquid discharge nozzle 502 having a processing liquid discharge port 521 inside the body 501. The processing liquid discharge port 521 is disposed on the upper surface portion 512 of the umbrella portion 511 of the two-fluid nozzle 5. For this reason, when DIW is supplied to the processing liquid discharge nozzle 502, DIW is discharged toward the substrate W from the processing liquid discharge port 521.

また、ガス吐出ノズル503が処理液吐出ノズル502に近接して設けられており、該処理液吐出ノズル502を囲んだリング状のガス通路を規定している。ガス吐出ノズル503の先端部は先細りにテーパ状とされており、このノズル開口は基板Wの表面に対向している。このため、ガス吐出ノズル503に窒素ガスが供給されると、窒素ガスがガス吐出ノズル503のガス吐出口531から基板Wに向けて吐出される。   A gas discharge nozzle 503 is provided in the vicinity of the processing liquid discharge nozzle 502 and defines a ring-shaped gas passage surrounding the processing liquid discharge nozzle 502. The front end of the gas discharge nozzle 503 is tapered and this nozzle opening faces the surface of the substrate W. For this reason, when nitrogen gas is supplied to the gas discharge nozzle 503, the nitrogen gas is discharged toward the substrate W from the gas discharge port 531 of the gas discharge nozzle 503.

このように吐出される窒素ガスの吐出軌跡は、処理液吐出口521からのDIWの吐出軌跡に交わっている。すなわち、処理液吐出口521からの液体(DIW)流は、混合領域内の衝突部位Gにおいて気体(窒素ガス)流と衝突する。気体流はこの衝突部位Gに収束するように吐出される。この混合領域は、胴部501の下端部の空間である。このため、処理液吐出口521からのDIWの吐出方向の直近においてDIWはそれに衝突する窒素ガスによって速やかに液滴化される。こうして、洗浄用液滴が生成される。   The discharge trajectory of nitrogen gas discharged in this way intersects the DIW discharge trajectory from the processing liquid discharge port 521. That is, the liquid (DIW) flow from the processing liquid discharge port 521 collides with the gas (nitrogen gas) flow at the collision site G in the mixing region. The gas flow is discharged so as to converge at the collision site G. This mixed region is a space at the lower end of the body 501. For this reason, the DIW is quickly formed into droplets by the nitrogen gas colliding with it in the immediate vicinity of the DIW discharge direction from the processing liquid discharge port 521. In this way, cleaning droplets are generated.

図5は下方冷却手段の構成および動作を模式的に示す図である。スピンチャック2の回転支軸21は中空軸からなる。そして、図1および図5に示すように、回転支軸21の内部には、基板Wの裏面Wbに処理液を供給するための処理液供給管25が挿通されている。処理液供給管25はスピンベース23の中央部に設けられた開口部231を通過してスピンチャック2に保持された基板Wの下面(裏面Wb)に近接する位置まで延びている。また、処理液供給管25の先端には、基板Wの下面中央部に向けて処理液を吐出する処理液ノズル27が設けられている。処理液供給管25は薬液供給部61およびリンス液供給部62と接続されており、薬液供給部61からSC1溶液(アンモニア水と過酸化水素水との混合水溶液)等の薬液が、リンス液供給部62からDIW等のリンス液が選択的に供給される。   FIG. 5 is a diagram schematically showing the configuration and operation of the lower cooling means. The rotation support shaft 21 of the spin chuck 2 is a hollow shaft. As shown in FIGS. 1 and 5, a processing liquid supply pipe 25 for supplying a processing liquid to the back surface Wb of the substrate W is inserted into the rotation support shaft 21. The processing liquid supply tube 25 passes through an opening 231 provided at the center of the spin base 23 and extends to a position close to the lower surface (back surface Wb) of the substrate W held by the spin chuck 2. Further, a processing liquid nozzle 27 that discharges the processing liquid toward the center of the lower surface of the substrate W is provided at the tip of the processing liquid supply pipe 25. The treatment liquid supply pipe 25 is connected to the chemical liquid supply unit 61 and the rinsing liquid supply unit 62, and chemical liquid such as SC1 solution (mixed aqueous solution of ammonia water and hydrogen peroxide solution) is supplied from the chemical liquid supply unit 61 to the rinse liquid supply. A rinse liquid such as DIW is selectively supplied from the unit 62.

回転支軸21の内壁面と処理液供給管25の外壁面の隙間は、円筒状のガス供給路29を形成している。このガス供給路29は冷却ガス供給部64と乾燥ガス供給部65に接続されており、基板裏面Wbの中央部(下面中央部)に向けて冷却ガスと乾燥ガスとを選択的に供給可能となっている。   A gap between the inner wall surface of the rotation spindle 21 and the outer wall surface of the processing liquid supply pipe 25 forms a cylindrical gas supply path 29. The gas supply path 29 is connected to the cooling gas supply unit 64 and the dry gas supply unit 65, and can selectively supply the cooling gas and the dry gas toward the central portion (lower surface central portion) of the substrate back surface Wb. It has become.

この実施形態では、後述するように液膜凍結処理を実行する際には、ガス供給路29を介して基板裏面Wbの中央部に向けて冷却ガスが吐出される。このように中空状の回転支軸21が本発明の「下方ガス吐出部」として機能しており、開口部231を介して基板Wの下面中央部に向けて冷却ガスを吐出する。こうして基板Wの下面中央部に与えられた冷却ガスはさらに基板裏面Wbとスピンベース23とに挟まれた空間を通じて基板Wの径方向に流通される。このため、下方からの冷却ガス供給により基板Wおよび液膜11f、11bが冷却されて液膜の凍結が行われる。しかも、その冷却能力(つまり、基板Wおよび液膜11f、11bを凍結させる能力)に着目すると、次の特徴を有している。すなわち、図5の最上部グラフに示すように、基板中央部に対応する冷却能力が基板周縁部よりも高くなっている。なお、この実施形態では、ガス供給路29に冷却ガスを流通させているため、ガス供給路29に対して断熱構造を採用するのが望ましい。   In this embodiment, when the liquid film freezing process is executed as described later, the cooling gas is discharged toward the center of the substrate back surface Wb through the gas supply path 29. Thus, the hollow rotating support shaft 21 functions as the “lower gas discharge portion” of the present invention, and discharges the cooling gas toward the center of the lower surface of the substrate W through the opening 231. Thus, the cooling gas applied to the central portion of the lower surface of the substrate W is further circulated in the radial direction of the substrate W through a space sandwiched between the substrate back surface Wb and the spin base 23. For this reason, the substrate W and the liquid films 11f and 11b are cooled by the cooling gas supply from below, and the liquid film is frozen. Moreover, focusing on its cooling capacity (that is, the ability to freeze the substrate W and the liquid films 11f and 11b), it has the following characteristics. That is, as shown in the uppermost graph of FIG. 5, the cooling capacity corresponding to the central portion of the substrate is higher than that of the peripheral portion of the substrate. In this embodiment, since the cooling gas is circulated through the gas supply path 29, it is desirable to employ a heat insulating structure for the gas supply path 29.

一方、後述するように乾燥処理を実行する際には、ガス供給路29を介して基板裏面Wbの中央部に向けて窒素ガスは乾燥ガスとして吐出される。そして、この窒素(乾燥)ガスは、冷却ガスと同様に、スピンベース23と基板裏面Wbとの間に形成される空間に供給される。なお、この実施形態では、乾燥ガス供給部65から乾燥ガスとして窒素ガスを供給しているが、空気や他の不活性ガスなどを吐出してもよい。   On the other hand, when performing the drying process as will be described later, the nitrogen gas is discharged as a drying gas toward the center of the substrate back surface Wb through the gas supply path 29. The nitrogen (dry) gas is supplied to a space formed between the spin base 23 and the substrate back surface Wb, similarly to the cooling gas. In this embodiment, nitrogen gas is supplied as the dry gas from the dry gas supply unit 65, but air or other inert gas may be discharged.

図1に戻って説明を続ける。スピンチャック2の外方には、第3の回動モータ67が設けられている。第3の回動モータ67には、第3の回動軸68が接続されている。また、第3の回動軸68には、第3のアーム69が水平方向に延びるように連結され、第3のアーム69の先端に薬液吐出ノズル6が取り付けられている。そして、制御ユニット4からの動作指令に応じて第3の回動モータ67が駆動されることで、薬液吐出ノズル6を基板Wの回転中心A0の上方の吐出位置と吐出位置から側方に退避した待機位置との間で往復移動させることができる。薬液吐出ノズル6は薬液供給部61と接続されており、制御ユニット4からの動作指令に応じてSC1溶液等の薬液が薬液吐出ノズル6に圧送される。   Returning to FIG. 1, the description will be continued. A third rotation motor 67 is provided outside the spin chuck 2. A third rotation shaft 68 is connected to the third rotation motor 67. A third arm 69 is connected to the third rotation shaft 68 so as to extend in the horizontal direction, and a chemical liquid discharge nozzle 6 is attached to the tip of the third arm 69. Then, the third rotation motor 67 is driven in accordance with an operation command from the control unit 4 so that the chemical solution discharge nozzle 6 is retracted laterally from the discharge position and the discharge position above the rotation center A0 of the substrate W. It is possible to reciprocate between the standby position. The chemical solution discharge nozzle 6 is connected to the chemical solution supply unit 61, and a chemical solution such as an SC1 solution is pumped to the chemical solution discharge nozzle 6 in accordance with an operation command from the control unit 4.

また、スピンチャック2の上方には、中心部に開口を有する円盤状の遮断部材9が設けられている。遮断部材9は、その下面(底面)が基板表面Wfと略平行に対向する基板対向面となっており、その平面サイズは基板Wの直径と同等以上の大きさに形成されている。遮断部材9は略円筒形状を有する支持軸91の下端部に略水平に取り付けられ、支持軸91は水平方向に延びるアーム92により基板Wの中心を通る鉛直軸回りに回転可能に保持されている。また、アーム92には、遮断部材回転機構93と遮断部材昇降機構94が接続されている。   A disc-shaped blocking member 9 having an opening at the center is provided above the spin chuck 2. The blocking member 9 has a lower surface (bottom surface) that faces the substrate surface Wf and is substantially parallel to the substrate surface Wf. The planar size of the blocking member 9 is equal to or greater than the diameter of the substrate W. The blocking member 9 is attached substantially horizontally to a lower end portion of a support shaft 91 having a substantially cylindrical shape, and the support shaft 91 is rotatably held around a vertical axis passing through the center of the substrate W by an arm 92 extending in the horizontal direction. . The arm 92 is connected to a blocking member rotating mechanism 93 and a blocking member lifting mechanism 94.

遮断部材回転機構93は、制御ユニット4からの動作指令に応じて支持軸91を基板Wの中心を通る鉛直軸回りに回転させる。また、遮断部材回転機構93は、スピンチャック2に保持された基板Wの回転に応じて基板Wと同じ回転方向でかつ略同じ回転速度で遮断部材9を回転させるように構成されている。   The blocking member rotating mechanism 93 rotates the support shaft 91 around the vertical axis passing through the center of the substrate W in accordance with an operation command from the control unit 4. The blocking member rotating mechanism 93 is configured to rotate the blocking member 9 in the same rotational direction as the substrate W and at substantially the same rotational speed in accordance with the rotation of the substrate W held by the spin chuck 2.

また、遮断部材昇降機構94は、制御ユニット4からの動作指令に応じて、遮断部材9をスピンベース23に近接して対向させたり、逆に離間させることが可能となっている。具体的には、制御ユニット4は遮断部材昇降機構94を作動させることで、基板処理装置に対して基板Wを搬入出させる際には、スピンチャック2の上方の離間位置(図1に示す位置)に遮断部材9を上昇させる。その一方で、基板Wに対して所定の処理を施す際には、スピンチャック2に保持された基板Wの表面Wfのごく近傍に設定された対向位置まで遮断部材9を下降させる。   Further, the blocking member elevating mechanism 94 can cause the blocking member 9 to face the spin base 23 in the vicinity of the spin base 23 according to an operation command from the control unit 4, or to separate the blocking member 9. Specifically, the control unit 4 operates the blocking member elevating mechanism 94 so that when the substrate W is carried into and out of the substrate processing apparatus, the separation position above the spin chuck 2 (the position shown in FIG. 1). ) To raise the blocking member 9. On the other hand, when a predetermined process is performed on the substrate W, the blocking member 9 is lowered to a facing position set very close to the surface Wf of the substrate W held by the spin chuck 2.

支持軸91は中空に仕上げられ、その内部に遮断部材9の開口に連通したガス供給路95が挿通されている。ガス供給路95は、乾燥ガス供給部65と接続されており、乾燥ガス供給部65から窒素ガスが供給される。この実施形態では、基板Wに対する洗浄処理後の乾燥処理時に、ガス供給路95から遮断部材9と基板表面Wfとの間に形成される空間に窒素ガスを供給する。また、ガス供給路95の内部には、遮断部材9の開口に連通した液供給管96が挿通されており、液供給管96の下端にノズル97が結合されている。液供給管96はリンス液供給部62に接続されており、リンス液供給部62よりリンス液が供給されることで、ノズル97からリンス液を基板表面Wfに向けて吐出可能となっている。   The support shaft 91 is finished in a hollow shape, and a gas supply path 95 communicating with the opening of the blocking member 9 is inserted into the support shaft 91. The gas supply path 95 is connected to the dry gas supply unit 65, and nitrogen gas is supplied from the dry gas supply unit 65. In this embodiment, nitrogen gas is supplied from the gas supply path 95 to the space formed between the blocking member 9 and the substrate surface Wf during the drying process after the cleaning process for the substrate W. A liquid supply pipe 96 communicating with the opening of the blocking member 9 is inserted into the gas supply path 95, and a nozzle 97 is coupled to the lower end of the liquid supply pipe 96. The liquid supply pipe 96 is connected to the rinse liquid supply unit 62, and the rinse liquid is supplied from the rinse liquid supply unit 62, so that the rinse liquid can be discharged from the nozzle 97 toward the substrate surface Wf.

次に、上記のように構成された基板処理装置における洗浄処理動作について図6および図7を参照しつつ説明する。図6は図1の基板処理装置の動作を示すフローチャートである。また、図7は図1の基板処理装置の動作を示す模式図である。この装置では、未処理の基板Wが装置内に搬入されると、制御ユニット4が装置各部を制御して該基板Wに対して一連の洗浄処理(液膜形成+液膜凍結+膜除去)が実行される。ここで、基板表面Wfに微細パターンが形成されることがある。つまり、基板表面Wfがパターン形成面になっている。そこで、この実施形態では、基板表面Wfを上方に向けた状態で基板Wが処理チャンバー1内に搬入され、スピンチャック2に保持される(ステップS1;基板保持工程)。なお、このとき、遮断部材9は離間位置にあり、基板Wとの干渉を防止している。   Next, the cleaning processing operation in the substrate processing apparatus configured as described above will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the substrate processing apparatus of FIG. FIG. 7 is a schematic diagram showing the operation of the substrate processing apparatus of FIG. In this apparatus, when an unprocessed substrate W is carried into the apparatus, the control unit 4 controls each part of the apparatus to perform a series of cleaning processes on the substrate W (liquid film formation + liquid film freezing + film removal). Is executed. Here, a fine pattern may be formed on the substrate surface Wf. That is, the substrate surface Wf is a pattern formation surface. Therefore, in this embodiment, the substrate W is carried into the processing chamber 1 with the substrate surface Wf facing upward and is held by the spin chuck 2 (step S1; substrate holding step). At this time, the blocking member 9 is in a separated position to prevent interference with the substrate W.

スピンチャック2に未処理の基板Wが保持されると、遮断部材9が対向位置まで降下され、基板表面Wfに近接配置される。これにより、基板表面Wfが遮断部材9の基板対向面に近接した状態で覆われ、基板Wの周辺雰囲気から遮断される。そして、制御ユニット4はチャック回転機構22を駆動させてスピンチャック2を回転させるとともに、ノズル27、97からDIWを基板Wに供給する。基板Wに供給されたDIWには、基板Wの回転に伴う遠心力が作用し、基板Wの径方向外向きに均一に広げられ、その一部が基板外に振り切られる。これによって、図7(a)に示すように、基板表面Wfおよび裏面Wbの全面にわたって液膜の厚みを均一にコントロールしながら、基板表面Wfおよび裏面Wbの全体に所定の厚みを有する液膜(水膜)を形成することができる(ステップS2;液膜形成工程)。なお、液膜形成に際して、上記のように基板Wに供給されたDIWの一部を振り切ることは必須の要件ではない。例えば、基板Wを比較的低速で回転させた状態で基板WからDIWを振り切ることなく基板Wに液膜を形成してもよい。このように本実施形態では、ノズル27、97が本発明の「液膜形成手段」として機能している。   When the unprocessed substrate W is held on the spin chuck 2, the blocking member 9 is lowered to the facing position and is disposed close to the substrate surface Wf. As a result, the substrate surface Wf is covered in the state of being close to the substrate facing surface of the blocking member 9 and is blocked from the ambient atmosphere of the substrate W. The control unit 4 drives the chuck rotation mechanism 22 to rotate the spin chuck 2 and supplies DIW to the substrate W from the nozzles 27 and 97. Centrifugal force accompanying the rotation of the substrate W acts on the DIW supplied to the substrate W, and the DIW is uniformly spread outward in the radial direction of the substrate W, and a part thereof is shaken off the substrate. As a result, as shown in FIG. 7 (a), a liquid film having a predetermined thickness on the entire substrate surface Wf and the back surface Wb while uniformly controlling the thickness of the liquid film over the entire surface of the substrate surface Wf and the back surface Wb. Water film) can be formed (step S2; liquid film forming step). In forming the liquid film, it is not an essential requirement to shake off a part of the DIW supplied to the substrate W as described above. For example, the liquid film may be formed on the substrate W without shaking the DIW from the substrate W while the substrate W is rotated at a relatively low speed. Thus, in this embodiment, the nozzles 27 and 97 function as “liquid film forming means” of the present invention.

こうして、液膜形成工程が終了すると、制御ユニット4は遮断部材9を離間位置に配置させる。そして、制御ユニット4はノズル27からのDIWの供給を停止させるとともに、ガス供給路29を介して冷却ガスを基板裏面Wbの中央部に吐出する。これにより、該冷却ガスによる冷熱が液膜の中央部および基板Wの中央部に与えられて液膜11f、11bの中央部が最先に冷却され、基板中央部に対応する冷却能力が基板周縁部よりも高くなっている。また、この実施形態では、基板裏面Wbに冷却ガスを供給した状態で、制御ユニット4は次のように冷却ガス吐出ノズル3を作動させて基板の上方からも冷却ガスを供給する。すなわち、制御ユニット4は冷却ガス吐出ノズル3を待機位置Psから冷却ガス供給開始位置、つまり回転中心位置Pcに移動させる。そして、回転する基板Wの表面Wfに向けて冷却ガス吐出ノズル3から冷却ガスを吐出する。このように本実施形態では、基板Wの下方側からの冷却ガスと、上方側からの冷却ガスとを基板中央部に供給しているため、図7(a)に示すように、液膜11f、11b全体のうち基板中央部に対応する液膜部分がまず凍結されて凍結膜13f、13bが形成される。こうして、液膜凍結処理が開始される(ステップS3)。   Thus, when the liquid film forming step is completed, the control unit 4 places the blocking member 9 in the separated position. Then, the control unit 4 stops the supply of DIW from the nozzle 27 and discharges the cooling gas to the central portion of the substrate back surface Wb through the gas supply path 29. Thereby, the cooling heat by the cooling gas is given to the central portion of the liquid film and the central portion of the substrate W, and the central portions of the liquid films 11f and 11b are cooled first, and the cooling capability corresponding to the central portion of the substrate is It is higher than the department. In this embodiment, the control unit 4 also supplies the cooling gas from above the substrate by operating the cooling gas discharge nozzle 3 as follows in a state where the cooling gas is supplied to the substrate back surface Wb. That is, the control unit 4 moves the cooling gas discharge nozzle 3 from the standby position Ps to the cooling gas supply start position, that is, the rotation center position Pc. Then, the cooling gas is discharged from the cooling gas discharge nozzle 3 toward the surface Wf of the rotating substrate W. As described above, in the present embodiment, the cooling gas from the lower side of the substrate W and the cooling gas from the upper side are supplied to the central portion of the substrate. Therefore, as shown in FIG. , 11b, the liquid film portion corresponding to the central portion of the substrate is first frozen to form frozen films 13f and 13b. Thus, the liquid film freezing process is started (step S3).

そして、ガス供給路29からの冷却ガスを基板裏面Wbの中央部に供給し続けた状態のまま、制御ユニット4は冷却ガス吐出ノズル3を徐々に基板Wの端縁位置Peに向けて移動させていく。このように本実施形態では、基板Wの下方側からの冷却ガスによる冷却能力が図5(a)に示す分布を有するとともに、ノズル3の移動により液膜11f、11bが凍結した領域(凍結領域)が基板中央部から周縁部へと広げられ、基板表面Wfおよび裏面Wbの全面に凍結膜が生成される(ステップS3;液膜凍結工程)。なお、冷却ガス吐出ノズル3を移動させながら基板Wを回転させることによって、液膜の厚み分布に偏りが生じるのを抑制しつつ、基板表面Wfおよび裏面Wbの全面に凍結膜を生成させることができるが、基板Wを高速回転させた場合、基板Wの回転によって生じる気流により、冷却ガスが拡散してしまい、液膜の凍結の効率が悪くなる場合がある。したがって、液膜凍結工程時の基板Wの回転速度は、例えば1〜300rpmに設定することができる。また、冷却ガス吐出ノズル3の移動速度、吐出ガスの温度および流量、液膜の厚みも考慮して基板Wの回転速度は設定される。   The control unit 4 gradually moves the cooling gas discharge nozzle 3 toward the edge position Pe of the substrate W while continuing to supply the cooling gas from the gas supply path 29 to the central portion of the substrate back surface Wb. To go. As described above, in this embodiment, the cooling capacity by the cooling gas from the lower side of the substrate W has the distribution shown in FIG. 5A, and the liquid films 11f and 11b are frozen by the movement of the nozzle 3 (frozen area). ) Is spread from the center of the substrate to the peripheral portion, and a frozen film is generated on the entire surface of the substrate front surface Wf and the back surface Wb (step S3; liquid film freezing step). In addition, by rotating the substrate W while moving the cooling gas discharge nozzle 3, it is possible to generate a frozen film on the entire surface of the substrate surface Wf and the back surface Wb while suppressing the occurrence of bias in the thickness distribution of the liquid film. However, when the substrate W is rotated at a high speed, the cooling gas diffuses due to the airflow generated by the rotation of the substrate W, and the efficiency of freezing the liquid film may deteriorate. Therefore, the rotation speed of the substrate W during the liquid film freezing step can be set to 1 to 300 rpm, for example. Further, the rotational speed of the substrate W is set in consideration of the moving speed of the cooling gas discharge nozzle 3, the temperature and flow rate of the discharge gas, and the thickness of the liquid film.

このようにして液膜凍結工程を実行すると、基板Wとパーティクルの間に入り込んだ液膜の体積が増加(摂氏0℃の水が摂氏0℃の氷になると、その体積はおよそ1.1倍に増加する)し、パーティクルが微小距離だけ基板Wから離れる。その結果、基板Wとパーティクルとの間の付着力が低減され、さらにはパーティクルが基板Wから脱離することとなる。このとき、基板表面Wfに微細パターンが形成されている場合であっても、液膜の体積膨張によってパターンに加わる圧力はあらゆる方向に等しく、つまりパターンに加えられる力が相殺される。そのため、パターンを剥離あるいは倒壊させることなく、パーティクルのみを選択的に優先して、基板表面Wfから除去できる。   When the liquid film freezing step is executed in this way, the volume of the liquid film that has entered between the substrate W and the particles increases (when water at 0 ° C. becomes ice at 0 ° C., the volume is about 1.1 times as large. Particles are separated from the substrate W by a minute distance. As a result, the adhesion force between the substrate W and the particles is reduced, and further, the particles are detached from the substrate W. At this time, even if a fine pattern is formed on the substrate surface Wf, the pressure applied to the pattern by the volume expansion of the liquid film is equal in all directions, that is, the force applied to the pattern is canceled out. Therefore, only the particles can be selectively prioritized and removed from the substrate surface Wf without peeling or collapsing the pattern.

液膜の凍結が完了すると、制御ユニット4は冷却ガス吐出ノズル3を待機位置Psに移動させるとともに遮断部材9を対向位置に配置させる。また、制御ユニット4はガス供給路29からの冷却ガスの供給を停止する。そして、凍結膜13f、13bが融解しないうちにノズル97および処理液ノズル27からリンス液としてDIWをそれぞれ基板Wの表裏面Wf,Wbに供給する。これにより、基板Wの凍結膜13f、13bがDIWによって解凍される。また、凍結膜13f、13bと基板Wに供給されたDIWとに基板Wの回転による遠心力が作用する。その結果、基板Wからパーティクルを含む凍結膜13f、13bが除去され、基板外に排出される(ステップS4;膜除去工程)。このように、この実施形態では、ノズル97および処理液ノズル27が本発明の「膜除去手段」としても機能している。なお、この膜除去工程では、基板Wの回転とともに遮断部材9を回転させるのが好ましい。これにより、遮断部材9に付着する液体成分が振り切られるとともに、遮断部材9と基板表面Wfとの間に形成される空間に基板周辺からミスト状の処理液が侵入するのを防止することができる。   When the freezing of the liquid film is completed, the control unit 4 moves the cooling gas discharge nozzle 3 to the standby position Ps and arranges the blocking member 9 at the facing position. Further, the control unit 4 stops the supply of the cooling gas from the gas supply path 29. Then, DIW is supplied from the nozzle 97 and the processing liquid nozzle 27 to the front and back surfaces Wf and Wb of the substrate W as the rinse liquid before the frozen films 13f and 13b are melted. Thereby, the frozen films 13f and 13b of the substrate W are thawed by DIW. Further, the centrifugal force due to the rotation of the substrate W acts on the frozen films 13 f and 13 b and the DIW supplied to the substrate W. As a result, the frozen films 13f and 13b containing particles are removed from the substrate W and discharged out of the substrate (step S4; film removal step). Thus, in this embodiment, the nozzle 97 and the treatment liquid nozzle 27 also function as the “film removing unit” of the present invention. In this film removal step, it is preferable to rotate the blocking member 9 together with the rotation of the substrate W. Thereby, the liquid component adhering to the blocking member 9 is shaken off, and it is possible to prevent the mist-like processing liquid from entering the space formed between the blocking member 9 and the substrate surface Wf from the periphery of the substrate. .

また、膜除去工程では、次のようにして上方側の凍結膜13fを解凍除去してもよい。すなわち、液膜の凍結後、制御ユニット4は遮断部材9を離間位置に配置した状態で二流体ノズル5を基板Wの上方で揺動させながらDIWの液滴を基板表面Wfに供給する。これにより、液滴が基板表面Wfに付着するパーティクルに衝突して、液滴が有する運動エネルギーによってパーティクルが物理的に除去(物理洗浄)される。したがって、基板表面Wfからのパーティクル除去を容易にして、基板表面Wfを良好に洗浄することができる。この場合、二流体ノズル5が本発明の「膜除去手段」として機能する。   In the film removal step, the upper frozen film 13f may be thawed and removed as follows. That is, after the liquid film is frozen, the control unit 4 supplies the DIW droplets to the substrate surface Wf while swinging the two-fluid nozzle 5 above the substrate W in a state where the blocking member 9 is disposed at the separated position. Thereby, the droplet collides with the particle adhering to the substrate surface Wf, and the particle is physically removed (physical cleaning) by the kinetic energy of the droplet. Therefore, it is possible to easily remove particles from the substrate surface Wf and to clean the substrate surface Wf satisfactorily. In this case, the two-fluid nozzle 5 functions as the “film removing means” of the present invention.

こうして、膜除去工程が終了して基板Wの洗浄処理(液膜形成+液膜凍結+膜除去)が完了すれば(ステップS5でYES)、続いて基板Wの乾燥処理が実行される。その一方で、被処理面である基板表面Wfおよび裏面Wbの表面状態あるいは除去対象であるパーティクルの粒径、種類によっては、一度の洗浄処理では基板Wから十分にパーティクルを除去しきれない場合がある。この場合(ステップS5でNO)には、膜除去工程が終了した後に液膜凍結工程と膜除去工程とが繰り返し実行される。すなわち、膜除去工程後には基板Wにリンス液(DIW)が残留付着している。このため、新たに基板Wに液膜を形成しなくとも、リンス液による液膜で基板Wが覆われている。したがって、膜除去工程後に液膜凍結工程が実行されると、リンス液で構成された凍結膜が生成される。そして、膜除去工程において凍結膜が除去されることによって基板表面Wfに付着するパーティクルが凍結膜とともに基板表面Wfから除去される。こうして、膜除去工程と液膜凍結工程とが所定回数だけ繰り返し実行されることにより、基板表面Wfからパーティクルが除去されていく。なお、このような繰り返し実行回数を予め処理レシピとして規定しておき、適宜選択した処理レシピで規定される実行回数だけ膜除去工程と液膜凍結工程とを繰り返すようにしてもよい。   Thus, when the film removal process is completed and the cleaning process of the substrate W (liquid film formation + liquid film freezing + film removal) is completed (YES in step S5), the drying process of the substrate W is subsequently executed. On the other hand, depending on the surface state of the substrate front surface Wf and the back surface Wb that are the surfaces to be processed, or the particle size and type of the particles to be removed, the particles may not be sufficiently removed from the substrate W by a single cleaning process. is there. In this case (NO in step S5), the liquid film freezing process and the film removing process are repeatedly executed after the film removing process is completed. That is, the rinse liquid (DIW) remains on the substrate W after the film removal process. For this reason, even if a liquid film is not newly formed on the substrate W, the substrate W is covered with the liquid film of the rinse liquid. Therefore, when the liquid film freezing step is executed after the membrane removing step, a frozen membrane composed of the rinse liquid is generated. Then, by removing the frozen film in the film removing step, particles adhering to the substrate surface Wf are removed from the substrate surface Wf together with the frozen film. In this way, the film removal process and the liquid film freezing process are repeatedly performed a predetermined number of times, whereby particles are removed from the substrate surface Wf. It should be noted that the number of repeated executions may be defined in advance as a process recipe, and the film removal process and the liquid film freezing process may be repeated for the number of executions defined by an appropriately selected process recipe.

基板Wの洗浄が完了すると、制御ユニット4はチャック回転機構22および遮断部材回転機構93のモータの回転速度を高めて基板Wおよび遮断部材9を高速回転させる。これにより、基板Wの乾燥処理(スピンドライ)が実行される(ステップS6)。さらに、この乾燥処理においては、ガス供給路95,29から窒素ガスを供給することで、遮断部材9と基板表面Wfとの間に挟まれた空間およびスピンベース23と基板裏面Wbとの間に挟まれた空間が窒素ガス雰囲気とされる。これにより、基板Wの乾燥が促進され、乾燥時間を短縮することができる。乾燥処理後は基板Wの回転が停止され、処理チャンバー1から処理済の基板Wが搬出される(ステップS7)。   When the cleaning of the substrate W is completed, the control unit 4 increases the rotational speeds of the motors of the chuck rotating mechanism 22 and the blocking member rotating mechanism 93 to rotate the substrate W and the blocking member 9 at high speed. Thereby, the drying process (spin drying) of the substrate W is executed (step S6). Further, in this drying process, by supplying nitrogen gas from the gas supply paths 95 and 29, a space sandwiched between the blocking member 9 and the substrate surface Wf and between the spin base 23 and the substrate back surface Wb are provided. The sandwiched space is a nitrogen gas atmosphere. Thereby, the drying of the substrate W is promoted, and the drying time can be shortened. After the drying process, the rotation of the substrate W is stopped, and the processed substrate W is unloaded from the processing chamber 1 (step S7).

以上のように、この実施形態によれば、基板Wに形成された液膜11f、11bを凍結させるために下方冷却手段が設けられている。すなわち、基板Wの下面(この実施形態では基板裏面Wb)に向けて、液膜11f、11bを構成する液体(DIW)の凝固点より低い温度を有する冷却ガスを供給することによって液膜11f、11bの凍結を行っている。したがって、基板Wがスピンベース23に近接して位置決めされている場合はもちろんのこと、比較的離して位置決めされている場合にも、冷却ガスによる冷熱によって基板Wおよび液膜11f、11bを確実に冷却することができ、液膜11f、11bを効率よく凍結させることができる。   As described above, according to this embodiment, the lower cooling means is provided to freeze the liquid films 11f and 11b formed on the substrate W. That is, by supplying a cooling gas having a temperature lower than the freezing point of the liquid (DIW) constituting the liquid films 11f and 11b toward the lower surface of the substrate W (substrate back surface Wb in this embodiment), the liquid films 11f and 11b. Is freezing. Therefore, not only when the substrate W is positioned close to the spin base 23, but also when the substrate W is positioned relatively far away, the substrate W and the liquid films 11 f and 11 b are surely secured by the cooling heat from the cooling gas. The liquid films 11f and 11b can be efficiently frozen.

また、この実施形態では、冷却ガスを基板Wの下面中央部に向けて局部的に吐出しているため、図5(a)のグラフに示すように、該下面中央部に対する冷却能力が基板Wの下面周縁部に対する冷却能力よりも高くなっている。このため、液膜11f、11b全体のうち基板中央部に対応する液膜部分(図7(b)における凍結膜13f、13bに相当する部分)がまず凍結し、それに続いて、液膜凍結が基板周縁部に向けて進行する。したがって、基板Wの周縁部に対応する液膜部分が最終的に凍結することとなる。その結果、最終的に凍結する部分、つまり液膜の周縁部分では、体積膨張による応力の一部は外周方向に解放されて応力集中が抑制される。また、基板Wの周縁分にはパターンや回路などは形成されないため、この点からも液膜11f、11bの周縁部分を最終凍結部位にコントロールすることはパターン等の形成位置で応力集中が発生するのを効果的に防止することができる。   In this embodiment, since the cooling gas is locally discharged toward the center of the lower surface of the substrate W, as shown in the graph of FIG. It is higher than the cooling capacity with respect to the peripheral edge of the lower surface. For this reason, the liquid film portion corresponding to the central part of the substrate (the portion corresponding to the frozen films 13f and 13b in FIG. 7B) of the entire liquid films 11f and 11b is first frozen, and subsequently, the liquid film is frozen. Progress toward the peripheral edge of the substrate. Accordingly, the liquid film portion corresponding to the peripheral portion of the substrate W is finally frozen. As a result, a part of the stress due to volume expansion is released in the outer peripheral direction at the part that is finally frozen, that is, the peripheral part of the liquid film, and the stress concentration is suppressed. Further, since no pattern or circuit is formed on the periphery of the substrate W, controlling the periphery of the liquid films 11f and 11b to the final frozen portion also causes stress concentration at the position where the pattern is formed. Can be effectively prevented.

また、基板Wの下面(この実施形態では基板裏面Wb)よりも低い位置で基板下面に対向してスピンベース23が設けられており、該スピンベース23から上方に離間した状態で基板Wが保持されている。そして、スピンベース23の開口部231を介して冷却ガスが基板下面に供給されるため、該冷却ガスは基板Wの下面中央部を冷却した後、スピンベース23と基板下面との間に挟まれた空間に通って基板Wの径方向に移動していく。したがって、冷却ガスが基板Wから離散しまうのを防止することができ、高い冷却効率で凍結処理を実行することができる。しかも、上記空間を移動する冷却ガスは下面中央部を中心として放射状に広がっていくため、液膜11f、11bの凍結を基板中央部から基板周縁部に向けて確実に進行させることができる。   In addition, a spin base 23 is provided facing the lower surface of the substrate at a position lower than the lower surface of the substrate W (substrate back surface Wb in this embodiment), and the substrate W is held in a state of being spaced upward from the spin base 23. Has been. Then, since the cooling gas is supplied to the lower surface of the substrate through the opening 231 of the spin base 23, the cooling gas cools the central portion of the lower surface of the substrate W and is then sandwiched between the spin base 23 and the lower surface of the substrate. The substrate W moves in the radial direction through the space. Therefore, the cooling gas can be prevented from being separated from the substrate W, and the freezing process can be executed with high cooling efficiency. In addition, since the cooling gas that moves in the space spreads radially around the central portion of the lower surface, the freezing of the liquid films 11f and 11b can be reliably advanced from the central portion of the substrate toward the peripheral portion of the substrate.

また、この実施形態では、下方冷却手段のみならず、基板上面に向けて冷却ガスを供給する上方冷却手段をさらに設け、両者によって液膜凍結処理を行うように構成しているので、液膜凍結処理に要する時間を短縮することができる。しかも、この実施形態では、ノズル3から冷却ガスを基板Wの上面(この実施液体では基板表面Wf)に向けて局部的に吐出しつつ、該ノズル3を回転している基板Wの上面中央部から上面周縁部に向けて相対移動させて基板Wの上面全体に冷却ガスを供給しているため、基板中央部から周縁部への液膜凍結を一層確実なものとすることができる。   In this embodiment, not only the lower cooling means but also the upper cooling means for supplying the cooling gas toward the upper surface of the substrate is provided, and the liquid film freezing process is performed by both. The time required for processing can be shortened. In addition, in this embodiment, the cooling gas is locally discharged from the nozzle 3 toward the upper surface of the substrate W (the substrate surface Wf in this embodiment liquid), and the central portion of the upper surface of the substrate W rotating the nozzle 3. Since the cooling gas is supplied to the entire upper surface of the substrate W by being relatively moved from the upper surface to the peripheral portion of the upper surface, the liquid film freezing from the central portion of the substrate to the peripheral portion can be further ensured.

さらに、この実施形態では、上記のようにして凍結された液膜、つまり凍結膜13f、13bに後処理液としてDIWが供給されて該凍結膜13f、13bが基板Wから除去される。したがって、基板Wに対してダメージを与えることなく、基板Wに対して洗浄処理を施すことができる。なお、この実施形態では、後処理液としてDIWを用いているが、図8に示すように、基板Wに対して化学洗浄を施して凍結膜を除去してもよい。すなわち、液膜11f、11bを凍結させた後、制御ユニット4は薬液吐出ノズル6を吐出位置に配置するとともに、SC1溶液を薬液吐出ノズル6に圧送する。これにより、薬液吐出ノズル6からSC1溶液が基板表面Wfに供給される。ここで、SC1溶液中の固体表面のゼータ電位(界面動電電位)は比較的大きな値を有することから、基板表面Wfと該基板表面Wf上のパーティクルとの間がSC1溶液で満たされることにより、基板表面Wfとパーティクルとの間に大きな反発力が作用する。したがって、基板表面Wfからのパーティクルの脱離をさらに容易にして、基板表面Wfからパーティクルを効果的に除去することができる。また、基板表面WfへのSC1溶液の供給と同時に基板裏面Wbにも処理液ノズル27からSC1溶液を供給する。これにより、SC1溶液の化学洗浄作用により汚染物質を基板Wから効果的に除去することができる。なお、SC1溶液による洗浄後、基板Wの表裏面Wf,WbにDIWが供給され、DIWによるリンス処理が行われる。   Further, in this embodiment, DIW is supplied as a post-treatment liquid to the liquid film frozen as described above, that is, the frozen films 13f and 13b, and the frozen films 13f and 13b are removed from the substrate W. Therefore, the substrate W can be cleaned without damaging the substrate W. In this embodiment, DIW is used as the post-treatment liquid, but the frozen film may be removed by performing chemical cleaning on the substrate W as shown in FIG. That is, after freezing the liquid films 11f and 11b, the control unit 4 arranges the chemical solution discharge nozzle 6 at the discharge position and pumps the SC1 solution to the chemical solution discharge nozzle 6. Accordingly, the SC1 solution is supplied from the chemical solution discharge nozzle 6 to the substrate surface Wf. Here, since the zeta potential (electrokinetic potential) of the solid surface in the SC1 solution has a relatively large value, the space between the substrate surface Wf and the particles on the substrate surface Wf is filled with the SC1 solution. A large repulsive force acts between the substrate surface Wf and the particles. Therefore, the detachment of particles from the substrate surface Wf can be further facilitated, and the particles can be effectively removed from the substrate surface Wf. Further, simultaneously with the supply of the SC1 solution to the substrate surface Wf, the SC1 solution is also supplied from the treatment liquid nozzle 27 to the substrate back surface Wb. Thereby, the contaminant can be effectively removed from the substrate W by the chemical cleaning action of the SC1 solution. After cleaning with the SC1 solution, DIW is supplied to the front and back surfaces Wf and Wb of the substrate W, and a rinsing process using DIW is performed.

ところで、上記実施形態では、基板下面に対してリンス液などの処理液を処理液ノズル27から吐出しているため、処理液がガス供給路29に落下することがある。そして、落下した処理液が凍結されてガス供給路29を塞ぐ可能性がある。そこで、例えば図9(a)に示すように、ガス供給路29と同一またはそれ以上の外径を有するフランジ部271をノズル27の先端部に取り付けてもよい。これによりフランジ部271がガス供給路29を上方から覆うこととなり、ガス供給路29への処理液の進入を防止することができる。また、フランジ部271の代わりに、同図(b)に示すように傘部272を設けてもよい。すなわち、この傘部272はノズル27の先端から斜め下方向に傘状に展開してガス供給路29を上方から覆っている。これにより、フランジ部271と同様の作用効果が得られる。なお、フランジ部271および傘部272のいずれを採用した場合にも、フランジ部271および傘部272の外周端は回転支軸21やスピンベース23と離間しており、ガス供給路29から供給されるガスはフランジ部271などの下面側から回り込んで基板Wの下面中央部に供給される。   By the way, in the said embodiment, since process liquids, such as a rinse liquid, are discharged from the process liquid nozzle 27 with respect to the substrate lower surface, a process liquid may fall to the gas supply path 29. FIG. Then, the dropped processing liquid may be frozen and block the gas supply path 29. Therefore, for example, as shown in FIG. 9A, a flange portion 271 having an outer diameter equal to or larger than that of the gas supply path 29 may be attached to the tip portion of the nozzle 27. Accordingly, the flange portion 271 covers the gas supply path 29 from above, and the processing liquid can be prevented from entering the gas supply path 29. Further, instead of the flange portion 271, an umbrella portion 272 may be provided as shown in FIG. That is, the umbrella portion 272 extends in an umbrella shape obliquely downward from the tip of the nozzle 27 and covers the gas supply path 29 from above. Thereby, the same effect as the flange part 271 is obtained. Note that, when either the flange portion 271 or the umbrella portion 272 is adopted, the outer peripheral ends of the flange portion 271 and the umbrella portion 272 are separated from the rotation support shaft 21 and the spin base 23 and are supplied from the gas supply path 29. The gas flowing around from the lower surface side such as the flange portion 271 is supplied to the lower surface central portion of the substrate W.

また、ガス供給路29を介して供給される冷却ガスにより基板W全体を効率的に冷却するためには、下面中央部を冷却ガスで集中的に冷却するのみならず、冷却ガスを基板Wの外周縁側にも均等に送り込む必要がある。そこで、例えば図10に示すように、ノズル27の先端部に対して4枚の案内部材273を90゜間隔で取り付けて基板Wの下面中央部に吐出された冷却ガスを基板Wの下面周縁部に案内するように構成してもよい。このように案内部材273に設けることで冷却ガスが基板Wの外周縁部の全周に渡って、しかも均一に広がっていく。その結果、基板W全体を効率的に、しかも均一に冷却することができ、均一な凍結膜13f、13bを形成することができる。なお、この実施形態では4枚の案内部材273をプロペラ状にノズル27の先端部に取り付けているが、案内部材273の枚数や配置関係などについては任意である。   In addition, in order to efficiently cool the entire substrate W with the cooling gas supplied through the gas supply path 29, not only the central portion of the lower surface is intensively cooled with the cooling gas but also the cooling gas is supplied to the substrate W. It is necessary to feed evenly to the outer peripheral edge. Therefore, for example, as shown in FIG. 10, four guide members 273 are attached to the tip of the nozzle 27 at 90 ° intervals, and the cooling gas discharged to the center of the lower surface of the substrate W is transferred to the lower peripheral edge of the substrate W. You may comprise so that it may guide. By providing the guide member 273 in this way, the cooling gas spreads uniformly over the entire circumference of the outer peripheral edge of the substrate W. As a result, the entire substrate W can be efficiently and uniformly cooled, and uniform frozen films 13f and 13b can be formed. In this embodiment, four guide members 273 are attached to the tip of the nozzle 27 in a propeller shape, but the number of guide members 273 and the arrangement relationship thereof are arbitrary.

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば上記実施形態では、下方冷却手段に加えて上方冷却手段を設けているが、上方冷却手段の構成は上記実施形態に限定されるものではなく、スピンチャック2に保持された基板Wの上面に向けて冷却ガスを供給するものを用いることができる。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications other than those described above can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above embodiment, the upper cooling means is provided in addition to the lower cooling means. However, the configuration of the upper cooling means is not limited to the above embodiment, and the upper cooling means is formed on the upper surface of the substrate W held by the spin chuck 2. What supplies a cooling gas toward can be used.

また、上記実施形態では、下方冷却手段と上方冷却手段を組み合わせて基板Wに形成された液膜11f、11bを凍結させているが、上記下方冷却手段のみを用いて液膜凍結処理を実行するようにしてもよい。この場合にも、上記した作用効果が得られる。ただし、上下面に液膜を形成する場合や凍結に要する時間を短縮したい場合などにおいては、下方冷却手段に上方冷却手段を組み合わせるのが望ましい。   In the above embodiment, the liquid films 11f and 11b formed on the substrate W are frozen by combining the lower cooling means and the upper cooling means. However, the liquid film freezing process is executed using only the lower cooling means. You may do it. Also in this case, the above-described effects can be obtained. However, when a liquid film is formed on the upper and lower surfaces or when it is desired to shorten the time required for freezing, it is desirable to combine the upper cooling means with the lower cooling means.

また、上記実施形態では、基板Wの上面および下面に対して一連の洗浄処理を施しているが、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではなく、いずれか一方面にのみ洗浄処理(液膜形成+液膜凍結+膜除去)を施す装置に対しても本発明を適用することができる。   Moreover, in the said embodiment, although a series of washing | cleaning processes are performed with respect to the upper surface and lower surface of the board | substrate W, the application range of this invention is not limited to this, Cleaning process (only one surface ( The present invention can also be applied to an apparatus that performs (liquid film formation + liquid film freezing + membrane removal).

また、上記実施形態では、処理チャンバー1内で基板Wの被処理面に液体(DIW)を供給して基板Wの被処理面に液膜を形成しているが、予め基板Wの被処理面に液膜が形成された基板Wを処理チャンバー1に搬入してもよい。   In the above-described embodiment, liquid (DIW) is supplied to the processing surface of the substrate W in the processing chamber 1 to form a liquid film on the processing surface of the substrate W. The substrate W on which the liquid film is formed may be carried into the processing chamber 1.

また、上記実施形態ではDIWにより基板Wに液膜を形成しているが、他のリンス液により液膜を形成してもよい。例えば、炭酸水、水素水、希薄濃度(例えば1ppm程度)のアンモニア水、希薄濃度の塩酸などを用いて液膜を形成してもよい。さらに、リンス液の他、薬液を用いて液膜を形成してもよい。例えば、液膜凍結工程と薬液を用いた膜除去工程とを繰り返し実行する際には、膜除去工程において基板Wに残留付着する薬液により構成された液膜が、液膜凍結工程において凍結される。   In the above embodiment, the liquid film is formed on the substrate W by DIW. However, the liquid film may be formed by another rinse liquid. For example, the liquid film may be formed using carbonated water, hydrogen water, dilute ammonia water (for example, about 1 ppm), dilute hydrochloric acid, or the like. Furthermore, a liquid film may be formed using a chemical solution in addition to the rinse solution. For example, when the liquid film freezing step and the film removing step using the chemical solution are repeatedly performed, the liquid film composed of the chemical solution remaining on the substrate W in the film removing step is frozen in the liquid film freezing step. .

また、上記実施形態では液膜の凍結完了後、直ちに膜除去工程に移行しているが、膜除去工程への移行タイミングを後側にずらしてタクトタイムを調整してもよい。この場合、凍結膜が形成された状態のまま基板Wが装置内部で待機することになるが、凍結膜が保護膜として機能する。その結果、基板Wの被処理面が汚染されるのを確実に防止できる。   Further, in the above-described embodiment, the transition to the film removal process is immediately performed after the completion of the freezing of the liquid film. However, the tact time may be adjusted by shifting the transition timing to the film removal process to the rear side. In this case, the substrate W stands by inside the apparatus while the frozen film is formed, but the frozen film functions as a protective film. As a result, it is possible to reliably prevent the surface to be processed of the substrate W from being contaminated.

また、上記実施形態では基板表面Wfに対して主に化学的な洗浄作用を有する化学洗浄としてSC1溶液による洗浄(SC1洗浄)を実行しているが、本発明で実行される化学洗浄としては、SC1洗浄に限定されない。例えば、化学洗浄としてSC1溶液以外のアルカリ性溶液、酸性溶液、有機溶剤、界面活性剤などを処理液として、またはそれらを適宜に組み合わせたものを処理液として使用する湿式洗浄が挙げられる。   In the above embodiment, cleaning with the SC1 solution (SC1 cleaning) is performed as the chemical cleaning mainly having a chemical cleaning action on the substrate surface Wf, but as the chemical cleaning performed in the present invention, It is not limited to SC1 cleaning. For example, wet cleaning using chemical solutions such as an alkaline solution other than the SC1 solution, an acidic solution, an organic solvent, a surfactant, or the like as a treatment liquid, or a combination of them as an appropriate treatment liquid can be used.

また、上記実施形態では、基板表面Wfに対して主に物理的な洗浄作用を有する物理洗浄として二流体ノズルを用いた液滴による洗浄(液滴洗浄)を実行しているが、本発明で実行される物理洗浄としては、液滴洗浄に限定されない。例えば、物理洗浄として基板表面Wfに対してブラシやスポンジ等を接触させることで基板Wを洗浄するスクラブ洗浄、超音波振動によって基板表面Wfに付着するパーティクルを振動させて脱離させたり、処理液中に発生したキャビテーションや気泡を基板表面Wfに作用させて基板Wを洗浄する超音波洗浄などが挙げられる。さらに、基板表面Wfに対して物理洗浄と化学洗浄とを必要に応じて組み合わせた洗浄を施して基板表面Wfから凍結後の液膜を除去してもよい。   In the above embodiment, cleaning with droplets (droplet cleaning) using a two-fluid nozzle is performed as physical cleaning mainly having a physical cleaning action on the substrate surface Wf. The physical cleaning performed is not limited to droplet cleaning. For example, scrub cleaning for cleaning the substrate W by bringing a brush, sponge, or the like into contact with the substrate surface Wf as physical cleaning, particles adhering to the substrate surface Wf are vibrated and detached by ultrasonic vibration, or processing liquid Examples thereof include cavitation generated inside and ultrasonic cleaning for cleaning the substrate W by causing bubbles to act on the substrate surface Wf. Furthermore, the frozen liquid film may be removed from the substrate surface Wf by performing cleaning that combines physical cleaning and chemical cleaning as necessary on the substrate surface Wf.

また、上記実施形態では、二流体ノズルからの液滴吐出による物理洗浄を行う際に、いわゆる外部混合型の二流体ノズルを用いて液滴洗浄を実行しているが、これに限定されず、いわゆる内部混合型の二流体ノズルを用いて液滴洗浄を実行してもよい。すなわち、二流体ノズルの内部で処理液とガスとを混合させて洗浄用液滴を生成するとともにノズル吐出口から基板Wに向けて吐出してもよい。   In the above embodiment, when performing physical cleaning by discharging liquid droplets from a two-fluid nozzle, droplet cleaning is performed using a so-called external mixing type two-fluid nozzle. The droplet cleaning may be performed using a so-called internal mixing type two-fluid nozzle. That is, the processing liquid and the gas may be mixed inside the two-fluid nozzle to generate cleaning droplets and discharged from the nozzle discharge port toward the substrate W.

また、上記実施形態では、基板の被処理面に形成された液膜を凍結させる凍結処理装置を基板処理装置に適用して基板Wの被処理面に付着するパーティクル等の汚染物質を除去する場合について説明したが、本発明の適用はこれに限定されない。例えば、本発明にかかる凍結処理装置および方法を用いて凍結させた液膜(凍結膜)を基板表面保護用の保護膜として利用してもよい。すなわち、基板Wの被処理面に液膜を形成し、該液膜を凍結させることで凍結膜が基板Wの被処理面に対する保護膜として作用して基板Wの被処理面を周囲雰囲気からの汚染より保護することができる。したがって、凍結膜を保護膜として基板Wの被処理面の汚染を防止しつつ基板Wを保存したり待機させておくことができる。   In the above embodiment, when a freezing apparatus that freezes the liquid film formed on the surface to be processed of the substrate is applied to the substrate processing apparatus to remove contaminants such as particles adhering to the surface to be processed of the substrate W. However, the application of the present invention is not limited to this. For example, a liquid film (frozen film) frozen using the freezing apparatus and method according to the present invention may be used as a protective film for protecting the substrate surface. That is, by forming a liquid film on the surface to be processed of the substrate W and freezing the liquid film, the frozen film acts as a protective film for the surface to be processed of the substrate W, so that the surface to be processed of the substrate W is removed from the ambient atmosphere. Can protect against contamination. Accordingly, the substrate W can be stored or kept on standby while preventing the surface to be processed of the substrate W from being contaminated by using the frozen film as a protective film.

この発明は、半導体ウエハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、プラズマ表示用ガラス基板、FED(Field Emission Display)用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板などを含む基板全般の被処理面に形成された液膜を凍結させる凍結処理装置、凍結処理方法および該凍結処理装置を装備した基板処理装置に適用することができる。   The present invention relates to a semiconductor wafer, a glass substrate for photomask, a glass substrate for liquid crystal display, a glass substrate for plasma display, a substrate for FED (Field Emission Display), a substrate for optical disk, a substrate for magnetic disk, a substrate for magneto-optical disk, etc. The present invention can be applied to a freezing processing apparatus, a freezing processing method, and a substrate processing apparatus equipped with the freezing processing apparatus for freezing a liquid film formed on the surface to be processed of the entire substrate including the substrate.

この発明にかかる基板処理装置の一実施形態を示す図である。It is a figure showing one embodiment of a substrate processing device concerning this invention. 図1の基板処理装置の制御構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the control structure of the substrate processing apparatus of FIG. 図1の基板処理装置に装備された冷却ガス吐出ノズルの動作を示す図である。It is a figure which shows operation | movement of the cooling gas discharge nozzle with which the substrate processing apparatus of FIG. 1 was equipped. 二流体ノズルの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a two-fluid nozzle. 図1の基板処理装置に装備された下方冷却手段の構成および動作を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structure and operation | movement of the downward cooling means with which the substrate processing apparatus of FIG. 1 was equipped. 図1の基板処理装置の洗浄処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the cleaning process of the substrate processing apparatus of FIG. 図1の基板処理装置の洗浄処理の動作を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows operation | movement of the cleaning process of the substrate processing apparatus of FIG. 図1の基板処理装置の膜除去処理の動作を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the operation | movement of the film | membrane removal process of the substrate processing apparatus of FIG. この発明にかかる基板処理装置の他の実施形態を示す図である。It is a figure which shows other embodiment of the substrate processing apparatus concerning this invention. この発明にかかる基板処理装置の別の実施形態を示す図である。It is a figure which shows another embodiment of the substrate processing apparatus concerning this invention.

符号の説明Explanation of symbols

2…スピンチャック(基板保持手段)
3…冷却ガス吐出ノズル(上方冷却手段)
5…二流体ノズル(膜除去手段)
11b、11f…液膜
13b、13f…凍結膜
21…回転支軸(下方ガス吐出部)
22…チャック回転機構(回転駆動手段)
23…スピンベース(ベースプレート)
24…チャックピン(支持部材)
27、97…ノズル(液膜形成手段、膜除去手段)
29…ガス供給路
31…回動モータ(上方冷却手段、相対移動機構)
231…(スピンベースの)開口部
273…案内部材
Wf…基板表面
Wb…基板裏面
W…基板
2 ... Spin chuck (substrate holding means)
3 ... Cooling gas discharge nozzle (upward cooling means)
5 ... Two-fluid nozzle (membrane removal means)
11b, 11f ... Liquid film 13b, 13f ... Frozen film 21 ... Rotating spindle (lower gas discharge part)
22 ... Chuck rotation mechanism (rotation drive means)
23 ... Spin base (base plate)
24 ... Chuck pin (support member)
27, 97 ... Nozzle (liquid film forming means, film removing means)
29 ... Gas supply path 31 ... Rotating motor (upper cooling means, relative movement mechanism)
231 ... Opening (of spin base) 273 ... Guide member Wf ... Substrate surface Wb ... Substrate back surface W ... Substrate

Claims (11)

基板の被処理面に形成された液膜を凍結する凍結処理装置において、
基板を水平姿勢で保持する基板保持手段と、
前記液膜を構成する液体の凝固点より低い温度を有する冷却ガスを、前記基板保持手段に保持された前記基板の下面に向けて供給して前記液膜を凍結させる下方冷却手段とを備え、
前記下方冷却手段は前記冷却ガスを前記基板の下面中央部に向けて局部的に吐出して前記下面中央部に対する冷却能力を前記基板の下面周縁部よりも高めた状態で前記基板全体を冷却することを特徴とする凍結処理装置。
In the freezing apparatus that freezes the liquid film formed on the surface to be processed of the substrate,
A substrate holding means for holding the substrate in a horizontal position;
Cooling gas having a temperature lower than the freezing point of the liquid constituting the liquid film is supplied to the lower surface of the substrate held by the substrate holding means, and includes a lower cooling means for freezing the liquid film,
The lower cooling means locally discharges the cooling gas toward the lower surface center portion of the substrate to cool the entire substrate in a state where the cooling capacity for the lower surface center portion is higher than that of the lower surface peripheral portion of the substrate. The freezing processing apparatus characterized by the above-mentioned.
前記基板保持手段は、前記基板の下面よりも低い位置で前記基板下面に対向して設けられたベースプレートと、前記ベースプレートの上面に設けられて前記基板を支持する支持部材とを有し、
前記下方冷却手段は、前記ベースプレートの中央部に設けられた開口部を介して前記基板の下面中央部に向けて前記冷却ガスを吐出する下方ガス吐出部を有している請求項1記載の凍結処理装置。
The substrate holding means has a base plate provided facing the lower surface of the substrate at a position lower than the lower surface of the substrate, and a support member provided on the upper surface of the base plate and supporting the substrate,
2. The freezing according to claim 1, wherein the lower cooling means includes a lower gas discharge portion that discharges the cooling gas toward a lower surface central portion of the substrate through an opening provided in a central portion of the base plate. Processing equipment.
前記基板の下面中央部に向けて吐出された前記冷却ガスを前記基板の下面周縁部に案内する案内部材をさらに備えている請求項2記載の凍結処理装置。   The freezing processing apparatus according to claim 2, further comprising a guide member that guides the cooling gas discharged toward the central portion of the lower surface of the substrate to a peripheral portion of the lower surface of the substrate. 前記基板保持手段に保持された前記基板の上面に向けて前記冷却ガスを供給して前記液膜を凍結させる上方冷却手段をさらに備えている請求項1ないし3のいずれかに記載の凍結処理装置。   The freezing apparatus according to any one of claims 1 to 3, further comprising an upper cooling means for supplying the cooling gas toward the upper surface of the substrate held by the substrate holding means to freeze the liquid film. . 前記基板保持手段に保持された基板を鉛直方向に伸びる回転中心回りに回転する回転駆動手段をさらに備え、
前記上方冷却手段は、前記冷却ガスを前記基板保持手段に保持された前記基板の上面に向けて局部的に吐出するノズルと、前記ノズルを前記基板上面に沿って前記基板に対して相対移動させる相対移動機構とを有し、
前記相対移動機構は、前記下方冷却手段により前記基板の下面に前記冷却ガスが供給された状態で、前記基板の上面中央部から上面周縁部に向けて前記ノズルを相対移動させる請求項4記載の凍結処理装置。
A rotation driving means for rotating the substrate held by the substrate holding means around a rotation center extending in a vertical direction;
The upper cooling means locally discharges the cooling gas toward the upper surface of the substrate held by the substrate holding means, and moves the nozzle relative to the substrate along the upper surface of the substrate. A relative movement mechanism,
5. The relative movement mechanism relatively moves the nozzle from the center of the upper surface of the substrate toward the periphery of the upper surface in a state where the cooling gas is supplied to the lower surface of the substrate by the lower cooling means. Freezing processing equipment.
基板の被処理面に形成された液膜を凍結する凍結処理方法であって、
基板を水平姿勢で保持する基板保持工程と、
前記基板の下面に向けて前記液膜を構成する液体の凝固点より低い温度を有する冷却ガスを供給して前記液膜を凍結させる液膜凍結工程とを備え、
前記液膜凍結工程では、前記基板の下面中央部に向けて前記冷却ガスを局部的に吐出することによって該下面中央部に対する冷却能力を前記基板の下面周縁部に対する冷却能力よりも高めて前記液膜の凍結を基板中央部から基板周縁部に向けて進行させることを特徴とする凍結処理方法。
A freezing method for freezing a liquid film formed on a surface to be processed of a substrate,
A substrate holding step for holding the substrate in a horizontal position;
A liquid film freezing step of freezing the liquid film by supplying a cooling gas having a temperature lower than the freezing point of the liquid constituting the liquid film toward the lower surface of the substrate;
In the liquid film freezing step, the cooling gas is locally discharged toward the central portion of the lower surface of the substrate, so that the cooling capability for the central portion of the lower surface is made higher than the cooling capability for the peripheral portion of the lower surface of the substrate. A freezing method characterized in that freezing of a film proceeds from the center of the substrate toward the peripheral edge of the substrate.
前記液膜凍結工程では、前記基板の下面に前記冷却ガスを供給した状態で、前記冷却ガスを前記基板の上面に供給して前記液膜を凍結させる請求項6記載の凍結処理方法。   The freezing treatment method according to claim 6, wherein in the liquid film freezing step, the liquid film is frozen by supplying the cooling gas to the upper surface of the substrate while the cooling gas is supplied to the lower surface of the substrate. 前記液膜凍結工程では、前記基板保持手段に保持された基板を鉛直方向に伸びる回転中心回りに回転しながら、前記冷却ガスを前記基板の上面に向けて局部的に吐出するノズルを前記基板の上面中央部から上面周縁部に向けて相対移動させて前記基板の上面全体に前記冷却ガスを供給する請求項7記載の凍結処理方法。   In the liquid film freezing step, a nozzle that locally discharges the cooling gas toward the upper surface of the substrate while rotating the substrate held by the substrate holding means around a rotation center extending in a vertical direction is provided on the substrate. The freezing method according to claim 7, wherein the cooling gas is supplied to the entire upper surface of the substrate by being relatively moved from a central portion of the upper surface toward a peripheral portion of the upper surface. 被処理面に液膜が形成された基板を水平姿勢で保持する基板保持手段と、
前記液膜を構成する液体の凝固点より低い温度を有する冷却ガスを、前記基板保持手段に保持された前記基板の下面に向けて供給して前記液膜を凍結させる下方冷却手段と、
凍結後の液膜に後処理液を供給して該液膜を前記基板の被処理面から除去する膜除去手段とを備え、
前記下方冷却手段は前記冷却ガスを前記基板の下面中央部に向けて局部的に吐出して前記下面中央部に対する冷却能力を前記基板の下面周縁部よりも高めることを特徴とする基板処理装置。
Substrate holding means for holding the substrate on which the liquid film is formed on the processing surface in a horizontal posture;
A lower cooling means for supplying a cooling gas having a temperature lower than the freezing point of the liquid constituting the liquid film toward the lower surface of the substrate held by the substrate holding means to freeze the liquid film;
A film removing means for supplying a post-treatment liquid to the liquid film after freezing and removing the liquid film from the treated surface of the substrate;
The substrate processing apparatus, wherein the lower cooling means locally discharges the cooling gas toward the lower surface central portion of the substrate to enhance the cooling capacity for the lower surface central portion than the lower surface peripheral portion of the substrate.
前記基板保持手段に保持された前記基板の上面に向けて前記冷却ガスを供給して前記液膜を凍結させる上方冷却手段をさらに備えた請求項9記載の基板処理装置。   The substrate processing apparatus according to claim 9, further comprising an upper cooling unit that supplies the cooling gas toward an upper surface of the substrate held by the substrate holding unit to freeze the liquid film. 前記基板保持手段に保持された基板に前記液体を供給して液膜を形成する液膜形成手段をさらに備えた請求項9または10記載の基板処理装置。   The substrate processing apparatus according to claim 9, further comprising a liquid film forming unit configured to supply the liquid to the substrate held by the substrate holding unit to form a liquid film.
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