JP2013206984A - Substrate processing method and substrate processing apparatus - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a substrate processing method and a substrate processing apparatus which allows for combination of reduction in chemical consumption and in-plane uniformity of substrate processing.SOLUTION: The substrate processing method includes a substrate holding step for holding a substrate W horizontally, a frozen ring arrangement step for arranging frozen rings 47 of liquid, at the peripheral part on the upper surface of the substrate W held horizontally, over the whole circumference of the substrate W continuously, and a liquid filling step for filling a chemical on the upper surface of the substrate W by supplying the chemical to the inside of the frozen ring 47.

Description

この発明は、薬液で基板を処理する基板処理装置および基板処理方法に関する。処理の対象となる基板には、たとえば、半導体ウエハ、液晶表示装置用基板、プラズマディスプレイ用基板、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、フォトマスク用基板、セラミック基板、太陽電池用基板などが含まれる。   The present invention relates to a substrate processing apparatus and a substrate processing method for processing a substrate with a chemical solution. Examples of substrates to be processed include semiconductor wafers, liquid crystal display substrates, plasma display substrates, FED (Field Emission Display) substrates, optical disk substrates, magnetic disk substrates, magneto-optical disk substrates, photo Mask substrates, ceramic substrates, solar cell substrates and the like are included.

半導体ウエハ等の基板を一枚ずつ処理する枚葉型の基板処理装置は、基板を保持して回転するスピンチャックと、スピンチャックに保持された基板に薬液を供給する薬液ノズルと、スピンチャックに保持された基板にリンス液を供給するリンス液ノズルとを含む。このような構成により、スピンチャックを回転させながら、スピンチャックに保持された基板に薬液を供給する薬液工程、スピンチャックに保持された基板にリンス液を供給するリンス工程、およびスピンチャックを高速回転させて基板表面の液を振り切るスピンドライ工程が順に行われる。   A single-wafer type substrate processing apparatus that processes a substrate such as a semiconductor wafer one by one includes a spin chuck that rotates while holding the substrate, a chemical nozzle that supplies a chemical to the substrate held by the spin chuck, and a spin chuck. A rinsing liquid nozzle for supplying a rinsing liquid to the held substrate. With such a configuration, while rotating the spin chuck, a chemical solution process for supplying a chemical solution to the substrate held by the spin chuck, a rinsing process for supplying a rinse solution to the substrate held by the spin chuck, and the spin chuck rotating at high speed Then, a spin dry process of shaking off the liquid on the substrate surface is sequentially performed.

薬液工程では、基板全域において処理を均一に進行させるために、薬液の供給が続けられ、基板表面の全域が薬液で覆われた状態とされる。しかし、大口径の基板の全域を薬液で覆っておくためには、大流量で薬液を吐出し、かつスピンチャックを高速回転させておく必要がある。そのため、薬液の消費量が多く、ランニングコストが高くつく。
薬液の使用量を低減するために、液盛り処理（パドル処理）が行われる場合がある。具体的には、スピンチャックを低速回転させながら、基板上面の回転中心に向けて小流量で薬液が供給される。基板の上面に達した薬液は遠心力を受けて基板の周縁部へと拡がり、基板上面の全域を覆う液膜を形成する。この液膜が形成された状態を所定時間だけ保持することによって、基板の上面全域に対して薬液による処理を行うことができ、薬液の消費量を低減できる。 In the chemical liquid process, the chemical liquid is continuously supplied in order to uniformly advance the processing over the entire area of the substrate, and the entire area of the substrate surface is covered with the chemical liquid. However, in order to cover the entire area of the large-diameter substrate with the chemical solution, it is necessary to discharge the chemical solution at a large flow rate and to rotate the spin chuck at a high speed. Therefore, the consumption of the chemical solution is large and the running cost is high.
In order to reduce the amount of the chemical used, a liquid accumulation process (paddle process) may be performed. Specifically, the chemical solution is supplied at a small flow rate toward the center of rotation of the upper surface of the substrate while rotating the spin chuck at a low speed. The chemical solution that has reached the upper surface of the substrate receives centrifugal force and spreads to the peripheral edge of the substrate, forming a liquid film covering the entire area of the upper surface of the substrate. By maintaining the state in which the liquid film is formed for a predetermined time, the entire upper surface of the substrate can be treated with the chemical solution, and the consumption of the chemical solution can be reduced.

ところが、スピンチャックを低速回転させた状態で小流量の薬液が基板上面の回転中心に供給されるので、薬液が基板の周縁部に達するまでに長い時間がかかるから、液膜が基板上面全域を覆うまでの時間が長い。そのため、基板の中心付近と基板の周縁部とで薬液処理開始の時間差が大きく、それに応じて、基板処理の均一性が損なわれるおそれがある。   However, since a small amount of chemical solution is supplied to the center of rotation of the substrate upper surface while the spin chuck is rotated at a low speed, it takes a long time for the chemical solution to reach the peripheral edge of the substrate. Long time to cover. For this reason, the time difference between the start of the chemical processing is large between the vicinity of the center of the substrate and the peripheral portion of the substrate, and accordingly, the uniformity of the substrate processing may be impaired.

特開２００８−２７９３１号公報JP 2008-27931 A

そこで、この発明の目的は、薬液消費量の低減と基板処理の面内均一性とを両立できる基板処理方法および基板処理装置を提供することである。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a substrate processing method and a substrate processing apparatus that can achieve both reduction in chemical solution consumption and in-plane uniformity of substrate processing.

上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、基板を水平に保持する基板保持工程と、前記基板保持工程において水平に保持されている基板の上面の周縁部に、当該基板の全周に渡って連続し、液体を凍結させた凍結リングを配置する凍結リング配置工程と、前記凍結リングの内側に薬液を供給して前記基板の上面に前記薬液を液盛りする液盛り工程とを含む基板処理方法である。   In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 includes a substrate holding step for holding the substrate horizontally, and a peripheral portion of the upper surface of the substrate held horizontally in the substrate holding step. A freezing ring disposing step of disposing a freezing ring which is continuously frozen over the circumference and a liquid is frozen; and a liquid filling step of supplying the chemical liquid to the inside of the freezing ring and depositing the chemical liquid on the upper surface of the substrate. A substrate processing method is included.

この発明によれば、水平に保持された基板の上面の周縁部に、液体を凍結させた凍結リングが配置される。凍結リングは、基板の全周に渡って連続していて、基板の上面の周縁部に無端状の堰を形成する。そこで、凍結リングの内側に薬液を供給すると、基板の上面を覆う薬液の液膜を形成することができる。したがって、基板の上面の全域を薬液で処理することができる。基板の周縁部に凍結リングが配置されているので、薬液を大流量で供給しても薬液が基板からこぼれ落ちることを抑制または防止することができる。そのため、薬液を大量に消費することなく、基板の上面の全域を覆う薬液の液膜を速やかに形成することができる。その結果、基板の上面の各部がほぼ同時に薬液に接し、この薬液による処理が基板上面の全域においてほぼ同時に開始される。これにより、薬液消費量の低減と基板処理の面内均一性とを両立した基板処理を実現することができる。   According to this invention, the freezing ring which frozen the liquid is arrange | positioned in the peripheral part of the upper surface of the board | substrate hold | maintained horizontally. The freezing ring is continuous over the entire circumference of the substrate and forms an endless weir at the peripheral edge of the upper surface of the substrate. Accordingly, when a chemical solution is supplied to the inside of the freezing ring, a chemical solution film covering the upper surface of the substrate can be formed. Therefore, the entire upper surface of the substrate can be treated with the chemical solution. Since the freezing ring is arranged at the peripheral edge of the substrate, it is possible to suppress or prevent the chemical solution from spilling from the substrate even when the chemical solution is supplied at a large flow rate. Therefore, a liquid film of a chemical solution that covers the entire upper surface of the substrate can be quickly formed without consuming a large amount of the chemical solution. As a result, each part on the upper surface of the substrate comes into contact with the chemical solution almost simultaneously, and the treatment with the chemical solution is started almost simultaneously in the entire area of the upper surface of the substrate. As a result, it is possible to realize substrate processing that achieves both reduction in chemical solution consumption and in-plane uniformity of substrate processing.

さらに、凍結リングは、その後に供給される薬液によって基板を処理している間に溶けるので、リングの移動や洗浄が必要にならない。そのため、処理工程を複雑にすることなく、薬液を基板表面に確実に液盛りできる。
請求項２記載の発明は、前記凍結リングを配置する工程が、前記基板の周縁部に液体を供給する工程と、前記基板の周縁部に供給された液体を冷却して凍結させる冷却工程とを含む、請求項１に記載の基板処理方法である。 Furthermore, since the freezing ring melts while the substrate is processed by the chemical solution supplied thereafter, it is not necessary to move or clean the ring. Therefore, the liquid chemical can be reliably deposited on the substrate surface without complicating the processing steps.
According to a second aspect of the present invention, the step of disposing the freezing ring includes a step of supplying a liquid to the peripheral portion of the substrate, and a cooling step of cooling and freezing the liquid supplied to the peripheral portion of the substrate. It is a substrate processing method of Claim 1 containing.

この方法では、基板の周縁部に液体を供給し、その液体を冷却して凍結させることによって、基板の周縁部の全周に渡って連続する凍結リングを基板上に配置することができる。したがって、基板の周縁部に正確に位置合わせした凍結リングを形成できるので、基板の上面に対する処理を、その全域に渡って良好に施すことができる。たとえば、基板の上面において素子が形成されるデバイス形成領域が、基板の上面の周縁部の所定幅（たとえば３mm幅程度）の領域を除く内側の中央領域である場合に、デバイス形成領域の周囲に正確に配置された凍結リングを形成することができる。よって、デバイス形成領域全体に対して薬液を液盛りして処理できる。   In this method, by supplying a liquid to the peripheral edge of the substrate and cooling and freezing the liquid, a freezing ring that is continuous over the entire periphery of the peripheral edge of the substrate can be disposed on the substrate. Therefore, since the freezing ring accurately aligned with the peripheral edge portion of the substrate can be formed, the processing on the upper surface of the substrate can be satisfactorily performed over the entire region. For example, when the device formation region in which the element is formed on the upper surface of the substrate is an inner central region excluding a region having a predetermined width (for example, about 3 mm width) on the peripheral portion of the upper surface of the substrate, Precisely placed freezing rings can be formed. Therefore, it is possible to process the chemical liquid over the entire device formation region.

請求項３記載の発明は、前記冷却工程が、前記基板の周縁部を冷却する工程を含む、請求項２に記載の基板処理方法である。この方法によれば、基板の周縁部が冷却されることにより、基板の周縁部に供給された液体が凍結し、それによって、基板の周縁部に凍結リングを形成することができる。よって、凍結リングを形成するための液体の供給位置を精密に制御する必要がなく、それによって、凍結リングを正確に位置合わせして基板上面の周縁部に配置することができる。   The invention according to claim 3 is the substrate processing method according to claim 2, wherein the cooling step includes a step of cooling a peripheral portion of the substrate. According to this method, the peripheral edge of the substrate is cooled, so that the liquid supplied to the peripheral edge of the substrate is frozen, thereby forming a freezing ring on the peripheral edge of the substrate. Therefore, it is not necessary to precisely control the supply position of the liquid for forming the freezing ring, so that the freezing ring can be accurately aligned and disposed on the peripheral portion of the upper surface of the substrate.

請求項４記載の発明は、前記冷却工程が、前記基板の周縁部に向けて冷却流体を供給する冷却流体供給工程を含む、請求項２または３に記載の基板処理方法である。この方法では、基板の周縁部に冷却流体を供給することにより、基板の周縁部に供給された液体を冷却したり、基板の周縁部を冷却したりすることができる。したがって、簡単な構成で、必要な箇所を冷却して、凍結リングを基板上に形成することができる。   A fourth aspect of the present invention is the substrate processing method according to the second or third aspect, wherein the cooling step includes a cooling fluid supply step of supplying a cooling fluid toward a peripheral portion of the substrate. In this method, by supplying a cooling fluid to the peripheral portion of the substrate, the liquid supplied to the peripheral portion of the substrate can be cooled, or the peripheral portion of the substrate can be cooled. Therefore, with a simple configuration, a necessary portion can be cooled and a freezing ring can be formed on the substrate.

請求項５記載の発明は、前記基板の周縁部に液体を供給するノズルと、前記冷却流体を基板の周縁部に向けて供給する冷却流体ノズルとを、共通の支持部材で支持する工程をさらに含む、請求項４に記載の基板処理方法である。この方法によれば、凍結リングを形成する液体を供給するノズルと、冷却流体を供給する冷却流体ノズルとが共通の支持部材で支持されている。そのため、液体供給位置と冷却流体供給位置との相対的な位置関係を正確に規定することができる。それによって、基板上面の周縁部に良好な位置精度で凍結リングを配置することができる。   The invention according to claim 5 further includes a step of supporting a nozzle for supplying a liquid to the peripheral portion of the substrate and a cooling fluid nozzle for supplying the cooling fluid toward the peripheral portion of the substrate with a common support member. It is a substrate processing method of Claim 4 containing. According to this method, the nozzle that supplies the liquid forming the freezing ring and the cooling fluid nozzle that supplies the cooling fluid are supported by the common support member. Therefore, the relative positional relationship between the liquid supply position and the cooling fluid supply position can be accurately defined. As a result, the freezing ring can be arranged with good positional accuracy at the peripheral edge of the upper surface of the substrate.

請求項６記載の発明は、前記凍結リングが、純水を凍結させて形成される、請求項１〜５のいずれか一項に記載の基板処理方法である。この方法では、純水を凍結して凍結リングが形成されるので、凍結リングが溶け出したときに、基板に悪影響を与えることを回避できる。よって、薬液による処理を阻害することなく凍結リングを形成して、薬液消費量の低減と基板処理の面内均一性とを両立した基板処理方法を提供できる。   A sixth aspect of the present invention is the substrate processing method according to any one of the first to fifth aspects, wherein the freezing ring is formed by freezing pure water. In this method, since the frozen ring is formed by freezing pure water, it is possible to avoid adversely affecting the substrate when the frozen ring is melted. Therefore, it is possible to provide a substrate processing method in which a freezing ring is formed without hindering the processing with the chemical solution, and both the reduction of the chemical solution consumption and the in-plane uniformity of the substrate processing are compatible.

請求項７記載の発明は、前記凍結リングが、前記液盛り工程で供給される薬液と同種の薬液を凍結させて形成される、請求項１〜５のいずれか一項に記載の基板処理方法である。この方法では、基板の上面に液盛りされる薬液と同種の薬液を凍結させて凍結リングが形成される。そのため、凍結リングが溶け出しても、基板に対する悪影響がない。そのうえ、凍結リングから溶け出した薬液によって、基板の周縁領域を処理することができる。それによって、基板の中央から周縁領域に至るすべての領域において、基板の上面をほぼ均一に処理することができる。   The invention according to claim 7 is the substrate processing method according to any one of claims 1 to 5, wherein the freezing ring is formed by freezing a chemical liquid of the same type as the chemical liquid supplied in the liquid filling step. It is. In this method, a freezing ring is formed by freezing a chemical solution of the same type as the chemical solution deposited on the upper surface of the substrate. Therefore, even if the freezing ring melts, there is no adverse effect on the substrate. In addition, the peripheral region of the substrate can be treated with the chemical solution dissolved from the freezing ring. Thereby, the upper surface of the substrate can be processed almost uniformly in all regions from the center of the substrate to the peripheral region.

請求項８記載の発明は、前記液盛り工程が、前記基板保持工程によって水平に保持されている基板を鉛直な回転軸線まわりに回転させる基板回転工程と、薬液ノズルを前記凍結リングの近くから前記回転軸線に向かって移動させながら、前記薬液ノズルから前記薬液を吐出させるスキャン吐出工程とを含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の基板処理方法である。   According to an eighth aspect of the present invention, in the liquid filling step, the substrate rotating step of rotating the substrate held horizontally by the substrate holding step around a vertical rotation axis, and the chemical nozzle from the vicinity of the freezing ring The substrate processing method according to claim 1, further comprising a scan discharge step of discharging the chemical liquid from the chemical liquid nozzle while being moved toward the rotation axis.

この方法では、基板を鉛直な回転軸線まわりに回転させながら、薬液ノズルを凍結リングの近くから回転軸線に向かって移動させ、その過程で薬液ノズルから薬液を吐出させる。したがって、回転半径方向外方側から内側に向かって薬液の着液位置が移動していく。これにより、凍結リングに近い外周部付近における薬液処理が先行し、その後に基板の回転中心付近に薬液が供給されることになる。これにより、薬液による基板処理の面内均一性を一層向上することができる。しかも、供給された薬液は凍結リングによって堰止められるので、薬液ノズルから大流量で薬液を吐出させても液膜を速やかに形成でき、また、基板の回転速度が速くても確実に液膜を形成できる。さらにまた、薬液ノズルの移動速度を速くしても液膜の形成に支障がない。そのため、薬液ノズルから吐出される薬液の基板上における薬液着液位置は、凍結リングの近くから回転中心まで速やかに移動させることができる。これにより、薬液による処理開始タイミングの時間差が少なくなるので、薬液による基板処理の面内均一性を一層向上することができる。   In this method, the chemical nozzle is moved from the vicinity of the freezing ring toward the rotational axis while rotating the substrate around the vertical rotation axis, and the chemical liquid is discharged from the chemical nozzle in the process. Therefore, the liquid landing position of the chemical liquid moves from the outer side in the rotational radius direction toward the inner side. As a result, the chemical treatment in the vicinity of the outer peripheral portion near the freezing ring precedes, and then the chemical solution is supplied near the rotation center of the substrate. Thereby, the in-plane uniformity of the substrate processing with the chemical solution can be further improved. In addition, since the supplied chemical solution is blocked by a freezing ring, a liquid film can be quickly formed even if the chemical solution is discharged from the chemical nozzle at a large flow rate, and the liquid film can be reliably formed even if the rotation speed of the substrate is high. Can be formed. Furthermore, even if the moving speed of the chemical nozzle is increased, there is no problem in forming the liquid film. Therefore, the position of the chemical liquid landing liquid on the substrate of the chemical liquid discharged from the chemical liquid nozzle can be quickly moved from the vicinity of the freezing ring to the rotation center. Thereby, since the time difference of the process start timing by a chemical | medical solution becomes small, the in-plane uniformity of the board | substrate process by a chemical | medical solution can be improved further.

請求項９記載の発明は、前記液盛り工程が、前記基板保持工程によって水平に保持されている基板を鉛直な回転軸線まわりに回転させる基板回転工程と、薬液ノズルから前記薬液を吐出させる工程と、前記薬液ノズルから薬液の吐出を開始するときよりも前記薬液ノズルからの薬液の吐出を開始した後の方が前記基板の回転が低速になるように、前記基板回転工程における基板の回転速度を変更する回転速度変更工程とを含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の基板処理方法である。   According to a ninth aspect of the present invention, in the liquid filling step, a substrate rotating step of rotating a substrate held horizontally by the substrate holding step around a vertical rotation axis, a step of discharging the chemical solution from a chemical nozzle, The rotation speed of the substrate in the substrate rotation step is set so that the rotation of the substrate is slower after starting the discharge of the chemical solution from the chemical solution nozzle than when the discharge of the chemical solution is started from the chemical solution nozzle. It is a substrate processing method as described in any one of Claims 1-7 including the rotation speed change process to change.

この方法によれば、薬液の吐出開始時には基板の回転速度が比較的高速であるので、基板表面に達した薬液は速やかに広がる。そして、その後（たとえば薬液吐出開始から所定時間経過後）に、基板の回転速度が減速される。これにより、遠心力によって薬液が基板外に飛び出すことを抑制できる。こうして、薬液吐出開始時には薬液を早く基板全域に広げることができるので、基板の中央部と周縁部との間での処理時間の差を少なくでき、かつ、その後に回転速度を低下させることで薬液を無駄に基板からこぼすことがなく、薬液消費量を低減できる。   According to this method, since the rotation speed of the substrate is relatively high at the start of the discharge of the chemical solution, the chemical solution that has reached the substrate surface spreads quickly. After that (for example, after a predetermined time has elapsed since the start of the discharge of the chemical solution), the rotation speed of the substrate is reduced. Thereby, it can suppress that a chemical | medical solution jumps out of a board | substrate by centrifugal force. In this way, since the chemical solution can be spread quickly throughout the substrate at the start of the chemical solution discharge, the difference in processing time between the central portion and the peripheral portion of the substrate can be reduced, and the chemical solution can be reduced by lowering the rotation speed thereafter. The amount of chemical solution consumed can be reduced without spilling wastefully from the substrate.

薬液ノズルからの薬液の供給は、基板の回転中心に向けて行われてもよい。また、回転速度の変更は、段階的に行ってもよく、連続的に行ってもよい。たとえば、薬液開始時に第１回転速度（たとえば２００ｒｐｍ程度）としておき、薬液吐出開始後すぐに（たとえば２秒程度の所定時間経過後に）、第１回転速度よりも低速な第２回転速度（たとえば１０ｒｐｍ程度）に変更してもよい。第１回転速度から第２回転速度に変更するタイミングは、薬液ノズルから供給された薬液が基板表面に到達した後が好ましい。   The supply of the chemical solution from the chemical solution nozzle may be performed toward the rotation center of the substrate. Further, the rotation speed may be changed stepwise or continuously. For example, the first rotation speed (for example, about 200 rpm) is set at the start of the chemical liquid, and immediately after the chemical liquid discharge is started (for example, after a predetermined time of about 2 seconds), the second rotation speed (for example, 10 rpm) lower than the first rotation speed is set. It may be changed to The timing for changing from the first rotation speed to the second rotation speed is preferably after the chemical liquid supplied from the chemical nozzle reaches the substrate surface.

請求項１０記載の発明は、前記凍結リング配置工程が、前記薬液ノズルとは異なる凍結リング用ノズルから液を前記基板の周縁部に供給する工程と、前記基板の周縁部に供給された液を冷却して凍結させる冷却工程とを含む、請求項８または９に記載の基板処理方法である。この方法では、基板の上面に薬液の液膜を形成するために用いられる薬液ノズルとは異なる凍結リング用ノズルが設けられ、この凍結リング用ノズルから基板の主面に薬液が供給される。そして、その供給された薬液が冷却されることにより、基板の周縁部に凍結リングが形成される。したがって、薬液の液盛りのための薬液供給条件と、凍結リングを形成する薬液を供給する条件とを、互いに依存することなく、個別に設定することができる。たとえば、薬液の供給流量や薬液の吐出幅等を、個別に設定できる。それによって、薬液の液盛りおよび凍結リングの形成を、それぞれ最適な条件で行うことができるので、それによって、基板上面の全域を均一な条件で処理することができる。   According to a tenth aspect of the present invention, the step of disposing the freezing ring includes a step of supplying liquid from a freezing ring nozzle different from the chemical liquid nozzle to the peripheral portion of the substrate, and a liquid supplied to the peripheral portion of the substrate. The substrate processing method according to claim 8, further comprising a cooling step of cooling and freezing. In this method, a freezing ring nozzle different from the chemical nozzle used for forming a chemical film on the upper surface of the substrate is provided, and the chemical solution is supplied from the freezing ring nozzle to the main surface of the substrate. Then, by cooling the supplied chemical solution, a freezing ring is formed on the peripheral edge of the substrate. Therefore, the chemical solution supply conditions for depositing the chemical solution and the conditions for supplying the chemical solution forming the freezing ring can be individually set without depending on each other. For example, the supply flow rate of chemical liquid, the discharge width of chemical liquid, and the like can be individually set. As a result, the accumulation of the chemical solution and the formation of the freezing ring can be performed under optimum conditions, respectively, so that the entire area of the upper surface of the substrate can be processed under uniform conditions.

請求項１１記載の発明は、前記薬液が、エッチング液または洗浄液である、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の基板処理方法である。この方法では、基板上面の全域に対するエッチング処理または洗浄処理を、良好な面内均一性で、しかも、エッチング液または洗浄液の消費量を抑制しながら実現できる。
請求項１２記載の発明は、前記基板は、素子が形成されるデバイス形成領域を有し、前記凍結リングは、前記デバイス形成領域の外側において前記基板の上面に形成される、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の基板処理方法である。この方法により、デバイス形成領域の全域を覆う薬液の液膜を形成できるので、デバイス形成領域の全域に対して、少量の薬液で均一な処理を施すことができる。 Invention of Claim 11 is a substrate processing method as described in any one of Claims 1-10 whose said chemical | medical solution is an etching liquid or a washing | cleaning liquid. In this method, the etching process or the cleaning process for the entire upper surface of the substrate can be realized with good in-plane uniformity and while suppressing the consumption of the etching liquid or the cleaning liquid.
According to a twelfth aspect of the present invention, the substrate has a device forming region in which an element is formed, and the freezing ring is formed on an upper surface of the substrate outside the device forming region. The substrate processing method according to any one of the above. By this method, a liquid film of a chemical solution covering the entire area of the device formation region can be formed, so that uniform processing can be performed with a small amount of chemical liquid over the entire area of the device formation region.

請求項１３記載の発明は、基板を水平に保持する基板保持手段と、前記基板保持手段によって水平に保持されている基板の上面の周縁部に、当該基板の全周に渡って連続し、液体を凍結させた凍結リングを配置する凍結リング配置ユニットと、前記凍結リングの内側に薬液を供給して前記基板の上面に前記薬液を液盛りする薬液ノズルとを含む、基板処理装置である。この構成により、請求項１の発明と同様な作用効果を実現できる。   According to a thirteenth aspect of the present invention, there is provided a substrate holding means for holding the substrate horizontally, and a peripheral portion of the upper surface of the substrate held horizontally by the substrate holding means, continuously extending over the entire circumference of the substrate, The substrate processing apparatus includes a freezing ring disposing unit that disposes a frozen ring that has been frozen, and a chemical nozzle that supplies a chemical to the inside of the freezing ring and deposits the chemical on the upper surface of the substrate. With this configuration, the same effect as that of the first aspect of the invention can be realized.

この基板処理装置の発明においても、基板処理方法の発明と同様な変形が可能である。たとえば、請求項１４に記載されているように、前記凍結リング配置ユニットが、前記基板の周縁部に液体を供給する液体ノズルと、前記基板の周縁部に向けて冷却流体供給する冷却流体ノズルとを含んでいてもよい。この場合に、請求項１５に記載されているように、前記液体ノズルおよび前記冷却流体ノズルを共通に支持する支持部材がさらに備えられることが好ましい。   In the substrate processing apparatus invention, modifications similar to those of the substrate processing method invention are possible. For example, as described in claim 14, the freezing ring arrangement unit includes a liquid nozzle that supplies a liquid to a peripheral portion of the substrate, and a cooling fluid nozzle that supplies a cooling fluid toward the peripheral portion of the substrate. May be included. In this case, it is preferable that a support member that supports the liquid nozzle and the cooling fluid nozzle in common is further provided.

図１は、この発明の第１の実施形態に係る基板処理装置の構成を説明するための概念図である。FIG. 1 is a conceptual diagram for explaining the configuration of a substrate processing apparatus according to a first embodiment of the present invention. 図２は、液体ノズルおよび冷却流体ノズルを保持したノズル保持部材が処理位置に配置された状態を図解的に示す平面図である。FIG. 2 is a plan view schematically showing a state in which the nozzle holding member holding the liquid nozzle and the cooling fluid nozzle is arranged at the processing position. 図３Ａ−３Ｅは、処理工程の一例（第１の処理例）を説明するための図である。3A to 3E are diagrams for explaining an example of the processing step (first processing example). 図４Ａ−４Ｅは、処理工程の別の例（第２の処理例）を説明するための図である。4A to 4E are diagrams for explaining another example of the processing step (second processing example). 図５は、この発明の第２の実施形態に係る基板処理装置の構成を説明するための概念図である。FIG. 5 is a conceptual diagram for explaining a configuration of a substrate processing apparatus according to a second embodiment of the present invention. 図６は、この発明の第３の実施形態に係る基板処理装置の構成を説明するための概念図である。FIG. 6 is a conceptual diagram for explaining the configuration of a substrate processing apparatus according to a third embodiment of the present invention.

以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の第１の実施形態に係る基板処理装置の構成を説明するための概念図である。この基板処理装置１は、基板保持手段としてのスピンチャック２と、スピンチャック２を回転させるための回転手段としての回転駆動機構３と、スピンチャック２の周囲に配置されたスプラッシュガード４と、スプラッシュガード４と共にスピンチャック２を収容する空間を形成する処理カップ５と、薬液ノズル６と、ノズル移動機構７と、凍結リング形成ユニット８と、ユニット移動機構９と、リンス液ノズル１０と、制御ユニット２０とを備えている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a conceptual diagram for explaining the configuration of a substrate processing apparatus according to a first embodiment of the present invention. The substrate processing apparatus 1 includes a spin chuck 2 as a substrate holding unit, a rotation drive mechanism 3 as a rotating unit for rotating the spin chuck 2, a splash guard 4 disposed around the spin chuck 2, and a splash. A processing cup 5 that forms a space for accommodating the spin chuck 2 together with the guard 4, a chemical nozzle 6, a nozzle moving mechanism 7, a freezing ring forming unit 8, a unit moving mechanism 9, a rinsing liquid nozzle 10, and a control unit 20.

スピンチャック２は、水平面に沿って配置された円盤状のスピンベース１１と、スピンベース１１の周縁部に周方向に沿って間隔をあけて配置された複数の保持ピン１２とを備えている。保持ピン１２は、半導体ウエハ等の円形の基板Ｗの周端面に当接して、基板Ｗをスピンベース１１の上方で保持するように構成されている。保持ピン１２は、基板Ｗの周端面に当接して基板Ｗを保持する保持位置と、基板Ｗの周端面から退避して基板Ｗの保持を解放する解放位置との間で変位可能な保持ピンを少なくとも１つ含む。スピンベース１１の中心の下面には、鉛直方向に沿って延びた回転軸１３が結合されている。この回転軸１３に対して、回転駆動機構３からの回転力が伝達されるようになっている。回転駆動機構３は、たとえば電動モータを含む。   The spin chuck 2 includes a disk-shaped spin base 11 disposed along a horizontal plane, and a plurality of holding pins 12 disposed at a peripheral edge portion of the spin base 11 at intervals along the circumferential direction. The holding pins 12 are configured to contact the peripheral end surface of a circular substrate W such as a semiconductor wafer and hold the substrate W above the spin base 11. The holding pin 12 is a holding pin that can be displaced between a holding position that contacts the peripheral end surface of the substrate W and holds the substrate W and a release position that retreats from the peripheral end surface of the substrate W and releases the holding of the substrate W. At least one. A rotation shaft 13 extending along the vertical direction is coupled to the lower surface of the center of the spin base 11. The rotational force from the rotational drive mechanism 3 is transmitted to the rotary shaft 13. The rotational drive mechanism 3 includes, for example, an electric motor.

スプラッシュガード４は、スピンチャック２に保持された基板Ｗの周端面に側方から対向するように配置されており、スピンチャック２に保持された基板Ｗから飛び散る液体を受け止めて処理カップ５へと流下させる飛散防止部材である。スプラッシュガード４は、スピンチャック２に保持された基板Ｗを側方から覆う位置と、スピンチャック２における基板Ｗの保持位置よりも下方に退避した退避位置との間で昇降可能に構成されていることが好ましい。   The splash guard 4 is arranged so as to face the peripheral end surface of the substrate W held by the spin chuck 2 from the side, and receives the liquid splashed from the substrate W held by the spin chuck 2 to the processing cup 5. It is a scattering prevention member to flow down. The splash guard 4 is configured to be able to move up and down between a position where the substrate W held on the spin chuck 2 is covered from the side and a retreat position where the substrate W is retracted below the holding position of the substrate W in the spin chuck 2. It is preferable.

薬液ノズル６は、スピンチャック２に保持された基板Ｗの上面に向けて薬液を供給するノズルである。薬液ノズル６には、薬液供給管１６を介して薬液供給源１７からの薬液が供給される。薬液供給管１６の途中には薬液バルブ１８が介装されている。薬液バルブ１８は、制御ユニット２０によって制御されて、薬液供給管１６内の薬液流路を開閉し、これによって、薬液ノズル６から薬液が吐出される状態と、その吐出が停止された状態とを切り換える。薬液供給源１７は、エッチング液または洗浄液を薬液として供給するものであってもよい。エッチング液としては、酸化膜をエッチングするためのフッ酸水溶液を例示できる。洗浄液としては、パーティクルを除去するためのＳＣ１（アンモニア水と過酸化水素水との混合液）、金属汚染物質を除去するためのＳＣ２（塩酸等の酸と過酸化水素水との混合液）、酸化物を除去するためのフッ酸水溶液を例示できる。   The chemical solution nozzle 6 is a nozzle that supplies a chemical solution toward the upper surface of the substrate W held by the spin chuck 2. The chemical liquid from the chemical liquid supply source 17 is supplied to the chemical liquid nozzle 6 through the chemical liquid supply pipe 16. A chemical valve 18 is interposed in the middle of the chemical supply pipe 16. The chemical liquid valve 18 is controlled by the control unit 20 to open and close the chemical liquid flow path in the chemical liquid supply pipe 16, thereby causing a state in which the chemical liquid is discharged from the chemical liquid nozzle 6 and a state in which the discharge is stopped. Switch. The chemical solution supply source 17 may supply an etching solution or a cleaning solution as a chemical solution. An example of the etchant is a hydrofluoric acid aqueous solution for etching an oxide film. As cleaning liquid, SC1 (mixed solution of ammonia water and hydrogen peroxide solution) for removing particles, SC2 (mixed solution of acid such as hydrochloric acid and hydrogen peroxide solution) for removing metal contaminants, A hydrofluoric acid aqueous solution for removing oxides can be exemplified.

ノズル移動機構７は、水平方向に延びた揺動アーム２１と、揺動アーム２１の基端部に結合されて鉛直方向に延びる回動軸２２と、回動軸２２をその軸線と共軸の回転軸線１４まわりに回動させることによって揺動アーム２１を水平面内で揺動させる揺動駆動機構２３とを含む。揺動駆動機構２３は、制御ユニット２０によって制御される。揺動アーム２１の先端部に薬液ノズル６が固定されている。したがって、揺動駆動機構２３を作動させることにより、薬液ノズル６が水平方向に揺動する。このとき、薬液ノズル６から吐出された薬液がスピンチャック２に保持された基板Ｗの上面に着液する着液点は、基板Ｗの回転中心を通る円弧状の軌跡を描く。換言すれば、薬液ノズル６およびノズル移動機構７は、薬液の着液点が基板Ｗの回転中心を通る円弧状の軌跡に沿って、移動するように構成されている。基板Ｗの回転中心とは、基板Ｗの主面の一つである上面と回転軸線１４との交点である。   The nozzle moving mechanism 7 includes a swinging arm 21 extending in the horizontal direction, a rotating shaft 22 coupled to the base end of the swinging arm 21 and extending in the vertical direction, and the rotating shaft 22 being coaxial with its axis. A swing drive mechanism 23 that swings the swing arm 21 in a horizontal plane by rotating around the rotation axis 14 is included. The swing drive mechanism 23 is controlled by the control unit 20. A chemical nozzle 6 is fixed to the tip of the swing arm 21. Therefore, by operating the swing drive mechanism 23, the chemical liquid nozzle 6 swings in the horizontal direction. At this time, the liquid landing point at which the chemical liquid discharged from the chemical liquid nozzle 6 is deposited on the upper surface of the substrate W held by the spin chuck 2 draws an arcuate locus passing through the rotation center of the substrate W. In other words, the chemical liquid nozzle 6 and the nozzle moving mechanism 7 are configured to move along the arcuate locus where the liquid solution landing point passes through the rotation center of the substrate W. The rotation center of the substrate W is the intersection of the upper surface which is one of the main surfaces of the substrate W and the rotation axis 14.

リンス液ノズル１０は、この実施形態では、固定配置された固定ノズルである。リンス液ノズル１０には、リンス液供給源２５からリンス液供給管２４を介してリンス液が供給されている。リンス液供給管２４の途中にはリンス液バルブ２６が介装されている。リンス液バルブ２６は、制御ユニット２０によって制御されて、リンス液流路を開閉する。リンス液供給源２５は、たとえば、純水（脱イオン水）をリンス液として供給するものであってもよい。ただし、リンス液としては、基板Ｗの表面の薬液成分を洗い流すことができる液体が用いられればよく、純水のほかにも、炭酸水、電解イオン水、水素水、磁気水などの機能水、または希薄濃度（たとえば１ｐｐｍ程度）のアンモニア水などが用いられてもよい。   In this embodiment, the rinse liquid nozzle 10 is a fixed nozzle that is fixedly arranged. The rinse liquid is supplied from the rinse liquid supply source 25 to the rinse liquid nozzle 10 via the rinse liquid supply pipe 24. A rinse liquid valve 26 is interposed in the middle of the rinse liquid supply pipe 24. The rinse liquid valve 26 is controlled by the control unit 20 to open and close the rinse liquid flow path. The rinse liquid supply source 25 may supply pure water (deionized water) as a rinse liquid, for example. However, as the rinsing liquid, it is only necessary to use a liquid that can wash away the chemical components on the surface of the substrate W. In addition to pure water, functional water such as carbonated water, electrolytic ion water, hydrogen water, magnetic water, Alternatively, a dilute ammonia water (for example, about 1 ppm) or the like may be used.

凍結リング形成ユニット８は、凍結リング配置ユニットの一例であり、液体ノズル２７（凍結リング用ノズルの一例）と、冷却流体ノズル２８と、ノズル保持部材２９（支持部材の一例）とを含む。ノズル保持部材２９は、液体ノズル２７および冷却流体ノズル２８を一体的に保持している。液体ノズル２７には、純水供給管３０を介して純水供給源３１から純水（脱イオン水。凍結リングを形成するための液体の一例）が供給されている。純水供給管３０の途中には純水バルブ３２が介装されている。純水バルブ３２は、制御ユニット２０によって制御されて、純水供給管３０内の純水流路を開閉し、それによって液体ノズル２７から基板Ｗへの純水の吐出／停止を切り換える。冷却流体ノズル２８には、冷却流体供給管３５を介して冷却流体供給源３６から冷却流体が供給されるようになっている。冷却流体供給管３５の途中には冷却流体バルブ３７が介装されている。冷却流体バルブ３７は、制御ユニット２０によって制御されて、冷却流体供給管内の流路を開閉し、それによって冷却流体ノズル２８からの冷却流体の吐出／停止を切り換える。冷却流体供給源３６は、たとえば液体窒素を冷却流体として供給する液体窒素供給源であってもよい。冷却流体としては、液体ノズル２７から吐出される液体の凝固点（純水の場合は氷点）よりも低い温度の流体が供給されればよい。ただし、冷却流体は、液体ノズル２７から吐出される液体を基板Ｗ上で瞬時に凍結させることができる流体であることが好ましい。   The freezing ring forming unit 8 is an example of a freezing ring arrangement unit, and includes a liquid nozzle 27 (an example of a freezing ring nozzle), a cooling fluid nozzle 28, and a nozzle holding member 29 (an example of a support member). The nozzle holding member 29 integrally holds the liquid nozzle 27 and the cooling fluid nozzle 28. Pure water (deionized water, an example of a liquid for forming a freezing ring) is supplied to the liquid nozzle 27 from a pure water supply source 31 through a pure water supply pipe 30. A pure water valve 32 is interposed in the middle of the pure water supply pipe 30. The pure water valve 32 is controlled by the control unit 20 to open and close the pure water flow path in the pure water supply pipe 30, thereby switching the discharge / stop of pure water from the liquid nozzle 27 to the substrate W. A cooling fluid is supplied to the cooling fluid nozzle 28 from a cooling fluid supply source 36 via a cooling fluid supply pipe 35. A cooling fluid valve 37 is interposed in the middle of the cooling fluid supply pipe 35. The cooling fluid valve 37 is controlled by the control unit 20 to open and close the flow path in the cooling fluid supply pipe, thereby switching discharge / stop of the cooling fluid from the cooling fluid nozzle 28. The cooling fluid supply source 36 may be a liquid nitrogen supply source that supplies liquid nitrogen as a cooling fluid, for example. As the cooling fluid, a fluid having a temperature lower than the freezing point of the liquid discharged from the liquid nozzle 27 (freezing point in the case of pure water) may be supplied. However, the cooling fluid is preferably a fluid that can instantaneously freeze the liquid discharged from the liquid nozzle 27 on the substrate W.

ユニット移動機構９は、水平方向に延びた揺動アーム４１と、揺動アーム４１の基端部に結合されて鉛直方向に延びる回動軸４２と、回動軸４２をその軸線まわりに回動させる揺動駆動機構４３とを含む。揺動アーム４１の先端部にノズル保持部材２９が結合されている。ノズル保持部材２９は、液体ノズル２７が下方に向けて液体（純水）を吐出し、冷却流体ノズル２８が下方に向けて冷却流体を吐出するように、これらのノズル２７，２８を保持している。揺動駆動機構４７を作動させると回動軸４２が回動し、それによって、揺動アーム４１が水平面に沿って揺動する。これにより、ノズル保持部材２９と共に液体ノズル２７および冷却流体ノズル２８が水平方向に移動する。この水平移動によって、液体ノズル２７および冷却流体ノズル２８を、スピンチャック２に保持された基板Ｗの周縁部の上方へと導くことができる。より具体的には、液体ノズル２７が基板Ｗの周縁部に液体を供給し、冷却流体ノズル２８が基板Ｗの周縁部に冷却流体を供給する処理位置にノズル保持部材２９を配置することができるように構成されている。   The unit moving mechanism 9 includes a swing arm 41 extending in the horizontal direction, a pivot shaft 42 coupled to the base end of the swing arm 41 and extending in the vertical direction, and the pivot shaft 42 pivoting about its axis. And the swing drive mechanism 43 to be moved. A nozzle holding member 29 is coupled to the tip of the swing arm 41. The nozzle holding member 29 holds these nozzles 27 and 28 so that the liquid nozzle 27 discharges liquid (pure water) downward and the cooling fluid nozzle 28 discharges cooling fluid downward. Yes. When the swing drive mechanism 47 is operated, the rotation shaft 42 is rotated, and thereby the swing arm 41 swings along the horizontal plane. Thereby, the liquid nozzle 27 and the cooling fluid nozzle 28 move in the horizontal direction together with the nozzle holding member 29. By this horizontal movement, the liquid nozzle 27 and the cooling fluid nozzle 28 can be guided above the peripheral edge of the substrate W held by the spin chuck 2. More specifically, the nozzle holding member 29 can be disposed at a processing position where the liquid nozzle 27 supplies liquid to the peripheral edge of the substrate W and the cooling fluid nozzle 28 supplies cooling fluid to the peripheral edge of the substrate W. It is configured as follows.

図２は、液体ノズル２７および冷却流体ノズル２８を保持したノズル保持部材２９が処理位置に配置された状態を図解的に示す平面図である。スピンチャック２によって回転される基板Ｗの回転方向４５に関して、液体ノズル２７は冷却流体ノズル２８よりも上流側に配置されている。したがって、液体ノズル２７から基板Ｗの周縁部に液体が供給された直後に、その液体に対して、基板Ｗの周縁部において冷却流体ノズル２８からの冷却流体が供給される。これにより、液体ノズル２７から供給された純水が基板Ｗの周縁部において凍結し、基板Ｗの周縁部の全周にわたって連続する凍結純水のリング、すなわち凍結リング４７が形成される。明瞭化のために、図２には、凍結リング４７をクロスハッチングで示してある。   FIG. 2 is a plan view schematically showing a state where the nozzle holding member 29 holding the liquid nozzle 27 and the cooling fluid nozzle 28 is disposed at the processing position. With respect to the rotation direction 45 of the substrate W rotated by the spin chuck 2, the liquid nozzle 27 is disposed upstream of the cooling fluid nozzle 28. Therefore, immediately after the liquid is supplied from the liquid nozzle 27 to the peripheral portion of the substrate W, the cooling fluid from the cooling fluid nozzle 28 is supplied to the liquid at the peripheral portion of the substrate W. Thereby, the pure water supplied from the liquid nozzle 27 is frozen at the peripheral portion of the substrate W, and a frozen pure water ring that is continuous over the entire periphery of the peripheral portion of the substrate W, that is, a frozen ring 47 is formed. For clarity, the freezing ring 47 is shown with cross-hatching in FIG.

基板Ｗは、デバイスが形成された主面であるデバイス形成面（表面）を上向きにしてスピンチャック２に保持される。デバイス形成面には、周端面からの所定幅（たとえば３mm幅）の周縁領域の内側にデバイス形成領域が配置されており、このデバイス形成領域内にトランジスタその他の素子が作り込まれる。凍結リング４７は、デバイス形成領域の外側の周縁領域に形成されることが好ましい。すなわち、凍結リング４７は、基板Ｗの周端面から２〜３mm幅程度の領域に形成され、全周に渡って連続する無端帯状に形成されることが好ましい。凍結リング４７の高さ（厚さ）は、その幅とほぼ同程度（たとえば２〜３mm程度）であってもよい。このような微小幅の凍結リング４７を基板Ｗの周縁領域に精度良く形成するためには、液体ノズル２７は、凍結リング４７の目標幅（たとえば２〜３mm程度）の半分以下の吐出幅（たとえば１mm程度）で液体を吐出するように構成されていることが好ましい。さらに、液体ノズル２７から吐出された液体が基板Ｗの表面に達した直後に当該液体が凍結させられるように、液体ノズル２７の着液位置と冷却流体ノズル２８から吐出される流体の吐出目標位置とが基板Ｗの周方向に沿って充分に接近（たとえば１０mm以下の距離）していることが好ましい。   The substrate W is held by the spin chuck 2 with the device formation surface (surface), which is the main surface on which the device is formed, facing upward. On the device formation surface, a device formation region is arranged inside a peripheral region having a predetermined width (for example, 3 mm width) from the peripheral end surface, and transistors and other elements are formed in the device formation region. The freezing ring 47 is preferably formed in a peripheral region outside the device formation region. That is, it is preferable that the freezing ring 47 is formed in a region having a width of about 2 to 3 mm from the peripheral end surface of the substrate W, and is formed in an endless belt shape continuous over the entire periphery. The height (thickness) of the freezing ring 47 may be approximately the same as its width (for example, about 2 to 3 mm). In order to form such a very small freezing ring 47 in the peripheral region of the substrate W with high accuracy, the liquid nozzle 27 has a discharge width (for example, less than half the target width (for example, about 2 to 3 mm) of the freezing ring 47). It is preferable that the liquid is discharged at about 1 mm. Further, the liquid landing position of the liquid nozzle 27 and the discharge target position of the fluid discharged from the cooling fluid nozzle 28 so that the liquid is frozen immediately after the liquid discharged from the liquid nozzle 27 reaches the surface of the substrate W. Are sufficiently close to each other along the circumferential direction of the substrate W (for example, a distance of 10 mm or less).

図３Ａ−３Ｅは、基板処理装置１による処理工程の一例（第１の処理例）を説明するための図である。処理対象の基板Ｗは、基板搬送ロボット（図示せず）によって、スピンチャック２に渡される。制御ユニット２０は、スピンチャック２に基板Ｗが保持された後、回転駆動機構３を制御して、スピンチャック２と共に基板Ｗを回転軸線１４まわりに回転させる。このときの回転速度は、比較的低速な凍結リング形成速度（たとえば１０ｒｐｍ程度）とされる。その状態で、制御ユニット２０は、ユニット移動機構９により、ノズル保持部材２９を処理位置（図２参照）まで移動させる。そして、制御ユニット２０は、純水バルブ３２および冷却流体バルブ３７を開く。これにより、回転状態の基板Ｗの周縁部に液体ノズル２７から純水が供給され、さらに冷却流体ノズル２８から冷却流体が供給される。それによって、基板Ｗの周縁部には、基板Ｗに達した純水が直後に冷却流体によって冷却されてできる凍結リング４７が形成される。この状態が図３Ａに示されている。   3A to 3E are views for explaining an example (first processing example) of processing steps performed by the substrate processing apparatus 1. The substrate W to be processed is transferred to the spin chuck 2 by a substrate transfer robot (not shown). After the substrate W is held on the spin chuck 2, the control unit 20 controls the rotation driving mechanism 3 to rotate the substrate W together with the spin chuck 2 around the rotation axis 14. The rotation speed at this time is a relatively low speed of freezing ring formation (for example, about 10 rpm). In this state, the control unit 20 causes the unit moving mechanism 9 to move the nozzle holding member 29 to the processing position (see FIG. 2). Then, the control unit 20 opens the pure water valve 32 and the cooling fluid valve 37. As a result, pure water is supplied from the liquid nozzle 27 to the peripheral edge of the rotating substrate W, and cooling fluid is further supplied from the cooling fluid nozzle 28. As a result, a freezing ring 47 is formed at the peripheral edge of the substrate W, which is formed by the pure water that has reached the substrate W being immediately cooled by the cooling fluid. This state is shown in FIG. 3A.

次に、制御ユニット２０は、ユニット移動機構９を制御してノズル保持部材２９をスピンチャック２の側方へと退避させ、さらに、ノズル移動機構７を制御して、薬液ノズル６を基板Ｗの回転軸線１４上の位置まで移動させる。また、制御ユニット２０は、回転駆動機構３を制御して、スピンチャック２と共に基板Ｗを回転軸線１４まわりに、所定の液盛り速度（たとえば１０〜２００ｒｐｍ）で回転させる。その状態で、制御ユニット２０は、薬液バルブ１８を開く。すると、薬液ノズル６から吐出された薬液は基板Ｗの回転中心に向けて供給される。基板Ｗの上面に達した薬液は、図３Ｂに示すように、遠心力を受けてその外方へと広がっていき、さらに、図３Ｃに示すように、凍結リング４７の内側の全域を覆う薬液膜４８を形成する。凍結リング４７の内側全域を覆う薬液膜４８が形成されるのに十分な量の薬液が供給されると、制御ユニット２０は、薬液バルブ１８を閉じて、薬液の供給を停止させる。その後、制御ユニット２０は、所定の薬液処理時間（液盛り処理時間）だけ待機する。それによって、基板Ｗの上面に対して薬液膜４８による処理を行う液盛り処理が実行される。なお、この液盛り処理の間、薬液の供給を完全に停止するのではなく、小流量での薬液供給を継続しても差し支え無い。ただし、薬液消費量を削減する観点からは、薬液の供給を停止することが好ましい。   Next, the control unit 20 controls the unit moving mechanism 9 to retract the nozzle holding member 29 to the side of the spin chuck 2 and further controls the nozzle moving mechanism 7 to move the chemical solution nozzle 6 to the substrate W. Move to a position on the rotation axis 14. Further, the control unit 20 controls the rotation driving mechanism 3 to rotate the substrate W together with the spin chuck 2 around the rotation axis 14 at a predetermined liquid buildup speed (for example, 10 to 200 rpm). In this state, the control unit 20 opens the chemical liquid valve 18. Then, the chemical liquid discharged from the chemical liquid nozzle 6 is supplied toward the rotation center of the substrate W. As shown in FIG. 3B, the chemical solution that has reached the upper surface of the substrate W is subjected to centrifugal force and spreads outward. Further, as shown in FIG. 3C, the chemical solution covers the entire area inside the freezing ring 47. A film 48 is formed. When a sufficient amount of chemical solution is supplied to form the chemical solution film 48 that covers the entire inner side of the freezing ring 47, the control unit 20 closes the chemical solution valve 18 and stops the supply of the chemical solution. Thereafter, the control unit 20 waits for a predetermined chemical solution processing time (liquid accumulation processing time). As a result, a liquid accumulation process is performed in which the chemical film 48 is applied to the upper surface of the substrate W. During the liquid filling process, the supply of the chemical solution is not completely stopped, but the supply of the chemical solution at a small flow rate may be continued. However, it is preferable to stop the supply of the chemical solution from the viewpoint of reducing the chemical solution consumption.

またあるいは、凍結リング４７形成後の液盛り速度を液盛り中に変更してもよい。たとえば、液盛りの開始時（０〜２秒程度）は２００ｒｐｍで基板Ｗを回転させながら薬液を吐出し、すぐに基板回転速度を１０ｒｐｍまで低下させる。このようにすると、開始時には比較的高い回転速度で基板Ｗを回転させることで薬液を早く基板Ｗの全域に広げて中央と周縁部での処理時間の差をなくし、すぐに基板回転速度を低下させることで薬液を無駄に基板からこぼすことがない。   Alternatively, the liquid build-up speed after the formation of the freezing ring 47 may be changed during liquid build-up. For example, at the start of liquid accumulation (about 0 to 2 seconds), the chemical solution is discharged while rotating the substrate W at 200 rpm, and the substrate rotation speed is immediately reduced to 10 rpm. In this way, by rotating the substrate W at a relatively high rotation speed at the start, the chemical solution is quickly spread over the entire area of the substrate W, eliminating the difference in processing time between the center and the peripheral portion, and immediately reducing the substrate rotation speed. By doing so, the chemical solution is not spilled from the substrate.

凍結リング４７に接した薬液は凍結リング４７を融解させるが、その融解には一定の時間が必要であるので、その間に基板Ｗの上面の全域を薬液によって処理することができる。凍結リング４７は、純水で形成されているので、溶け出しても薬液による処理に大きな影響を与えることはない。凍結リング４７は、前述のとおり、基板Ｗの上面のデバイス形成領域外の所定幅の周縁領域に配置されている。したがって、基板Ｗの上面のデバイス形成領域全域に対して薬液による液盛り処理を行うことができる。この液盛り処理は、凍結リング４７が完全に解けるまで行われることが好ましい。換言すれば、凍結リング４７は、予め定める液盛り処理時間内に全て融解するように（理想的には液盛り処理時間と凍結リング４７の融解時間とが等しくなるように）、その幅および高さ（すなわち断面積）が調整されることが好ましい。凍結リング４７の幅および高さの調整は、液体ノズル２７からの吐出幅および吐出流量、冷却流体ノズル２８から吐出される冷却流体の温度および流量、ならびに液体ノズル２７からの液体の着液点と冷却流体による冷却位置との間隔などを適切に組み合わせて調整することによって達成される。   The chemical solution in contact with the freezing ring 47 melts the freezing ring 47. Since the melting requires a certain time, the entire upper surface of the substrate W can be treated with the chemical solution during that time. Since the freezing ring 47 is made of pure water, it does not greatly affect the treatment with the chemical even if it melts. As described above, the freezing ring 47 is disposed in a peripheral region having a predetermined width outside the device formation region on the upper surface of the substrate W. Therefore, the liquid accumulation process with the chemical solution can be performed on the entire device formation region on the upper surface of the substrate W. This liquid accumulation process is preferably performed until the freezing ring 47 is completely unwound. In other words, the freezing ring 47 has its width and height so that it completely melts within a predetermined liquid filling processing time (ideally, the liquid filling processing time and the melting time of the freezing ring 47 are equal). It is preferable that the thickness (that is, the cross-sectional area) is adjusted. The width and height of the freezing ring 47 are adjusted by adjusting the discharge width and discharge flow rate from the liquid nozzle 27, the temperature and flow rate of the cooling fluid discharged from the cooling fluid nozzle 28, and the liquid landing point from the liquid nozzle 27. This is achieved by adjusting an appropriate combination of an interval with a cooling position by the cooling fluid.

次に、制御ユニット２０は、ノズル移動機構７を制御して薬液ノズル６をスピンチャック２の側方へと退避させる。さらに、制御ユニット２０は、リンス液バルブ２６を開いて、図３Ｄに示すように、リンス液ノズル１０からリンス液を吐出させる。このリンス液が、スピンチャック２に保持された基板Ｗの上面に供給され、基板Ｗの上面において薬液がリンス液へと置換される。このとき、制御ユニット２０は、回転駆動機構３を制御することにより、スピンチャック２の回転速度をリンス速度（たとえば５００ｒｐｍ）まで加速する。こうして、基板Ｗの上面に供給されたリンス液が遠心力によって基板Ｗの全域へと速やかに行き渡り、基板Ｗ上の薬液が洗い流される。所定時間だけリンス工程を行った後、制御ユニット２０は、リンス液バルブ２６を閉じて、リンス工程を終える。   Next, the control unit 20 controls the nozzle moving mechanism 7 to retract the chemical solution nozzle 6 to the side of the spin chuck 2. Further, the control unit 20 opens the rinse liquid valve 26 and discharges the rinse liquid from the rinse liquid nozzle 10 as shown in FIG. 3D. The rinse liquid is supplied to the upper surface of the substrate W held on the spin chuck 2, and the chemical liquid is replaced with the rinse liquid on the upper surface of the substrate W. At this time, the control unit 20 controls the rotational drive mechanism 3 to accelerate the rotational speed of the spin chuck 2 to a rinse speed (for example, 500 rpm). Thus, the rinse liquid supplied to the upper surface of the substrate W quickly spreads over the entire area of the substrate W by centrifugal force, and the chemical solution on the substrate W is washed away. After performing the rinsing process for a predetermined time, the control unit 20 closes the rinsing liquid valve 26 and finishes the rinsing process.

次いで、制御ユニット２０は、回転駆動機構３を制御することにより、スピンチャック２の回転速度を所定の乾燥速度（たとえば２５００ｒｐｍ）まで加速する。それによって、図３Ｅに示すように、基板Ｗの表面の液体を遠心力によって振り切るスピン乾燥処理が実行される。
このように、この処理例では、基板Ｗの上面においてデバイス形成領域の外側の外周領域に全周にわたって連続する凍結リング４７が予め形成され、その凍結リング４７の内側に薬液を供給して薬液膜４８が形成される。このとき、スピンチャック２の回転速度が比較的速くても、また薬液ノズル６からの薬液供給流量が多少多くても、凍結リング４７によって薬液が堰き止められるので、基板Ｗのデバイス形成領域の全域を覆う薬液膜４８を速やかに形成することができる。しかも、凍結リング４７によって薬液が堰き止められるので、その後の薬液膜４８の状態も安定に保持される。これにより、薬液の液盛りによる基板Ｗの処理を効率的に行うことができ、薬液の消費量を低減することができる。しかも、薬液膜４８を形成するときに、スピンチャック２を比較的速く回転させ、薬液ノズル６から比較的大流量で薬液を供給しても差し支えないので、薬液の供給開始からごく短時間で凍結リング４７の内側のデバイス形成領域全体を覆う薬液膜４８を形成できる。これにより、デバイス形成領域の各部において薬液処理開始時間に殆ど差がなくなるので、薬液による基板Ｗの処理の面内均一性を向上することができる。このようにして、薬液消費量の低減と基板処理の面内均一性とを両立した基板処理が可能となる。 Next, the control unit 20 controls the rotational drive mechanism 3 to accelerate the rotational speed of the spin chuck 2 to a predetermined drying speed (for example, 2500 rpm). As a result, as shown in FIG. 3E, a spin drying process is performed in which the liquid on the surface of the substrate W is shaken off by centrifugal force.
As described above, in this processing example, the freezing ring 47 continuously formed over the entire circumference is formed in the outer peripheral area outside the device formation area on the upper surface of the substrate W, and the chemical liquid is supplied to the inner side of the freezing ring 47 to form the chemical liquid film. 48 is formed. At this time, even if the rotation speed of the spin chuck 2 is relatively high and the chemical solution supply flow rate from the chemical solution nozzle 6 is somewhat high, the chemical solution is blocked by the freezing ring 47. It is possible to quickly form the chemical film 48 covering the film. In addition, since the chemical solution is blocked by the freezing ring 47, the subsequent state of the chemical solution film 48 is also stably maintained. Thereby, the process of the board | substrate W by the accumulation of a chemical | medical solution can be performed efficiently, and the consumption of a chemical | medical solution can be reduced. Moreover, when the chemical film 48 is formed, the spin chuck 2 can be rotated relatively fast and the chemical liquid can be supplied from the chemical nozzle 6 at a relatively large flow rate. A chemical film 48 covering the entire device formation region inside the ring 47 can be formed. Thereby, since there is almost no difference in the chemical processing start time in each part of the device formation region, the in-plane uniformity of the processing of the substrate W by the chemical can be improved. In this way, it is possible to perform substrate processing that achieves both reduction in chemical solution consumption and in-plane uniformity of substrate processing.

さらに、凍結リング４７は、その配置後に供給される薬液によって基板Ｗを処理している間に溶けるので、移動や洗浄が必要にならない。そのため、処理工程を複雑にすることなく、薬液を基板Ｗの表面に確実に液盛りできる。
図４Ａ−４Ｅは、基板処理装置１による処理工程の別の例（第２の処理例）を説明するための図である。図４Ａに示すように、第１の処理例と同様にして、凍結リング４７が形成される。その後に、制御ユニット２０は、図４Ｂに示すように、ノズル移動機構７を制御することにより、薬液ノズル６をデバイス形成領域の周縁付近、すなわち、凍結リング４７の内側において当該凍結リング４７に近い位置へと配置する。その状態で、制御ユニット２０は、薬液バルブ１８を開いて薬液ノズル６からの薬液吐出を開始させ、併せてノズル移動機構７を制御することにより、薬液ノズル６を回転軸線１４に向けて移動させる。これにより、薬液ノズル６から吐出された薬液の基板Ｗ上における着液点は、凍結リング４７の近傍から基板Ｗの回転中心まで移動する。それによって、図４Ｃに示すように、凍結リング４７の内側のデバイス形成領域全体を覆う薬液膜４８が形成されることになる。薬液膜４８が形成された後は、制御ユニット２０は、薬液バルブ１８を閉じて、薬液ノズル６からの薬液吐出を停止させる。そして、制御ユニット２０は、ノズル移動機構７を制御することにより、薬液ノズル６をスピンチャック２の側方へと退避させる。 Furthermore, since the freezing ring 47 is melted while the substrate W is being processed by the chemical solution supplied after the placement, the movement or cleaning is not necessary. Therefore, the chemical liquid can be reliably deposited on the surface of the substrate W without complicating the processing steps.
4A to 4E are diagrams for explaining another example (second processing example) of the processing steps performed by the substrate processing apparatus 1. As shown in FIG. 4A, the freezing ring 47 is formed in the same manner as in the first processing example. Thereafter, as shown in FIG. 4B, the control unit 20 controls the nozzle moving mechanism 7 so that the chemical nozzle 6 is close to the freezing ring 47 near the periphery of the device formation region, that is, inside the freezing ring 47. Place to position. In this state, the control unit 20 opens the chemical liquid valve 18 to start the chemical liquid discharge from the chemical liquid nozzle 6 and controls the nozzle moving mechanism 7 to move the chemical liquid nozzle 6 toward the rotation axis 14. . Thereby, the landing point of the chemical liquid discharged from the chemical liquid nozzle 6 on the substrate W moves from the vicinity of the freezing ring 47 to the rotation center of the substrate W. As a result, as shown in FIG. 4C, a chemical film 48 that covers the entire device formation region inside the freezing ring 47 is formed. After the chemical liquid film 48 is formed, the control unit 20 closes the chemical liquid valve 18 and stops the chemical liquid discharge from the chemical liquid nozzle 6. Then, the control unit 20 controls the nozzle moving mechanism 7 to retract the chemical nozzle 6 to the side of the spin chuck 2.

その後の処理は、図４Ｄ（リンス工程）および図４Ｅ（乾燥工程）に示すように、図３Ａ−３Ｅに示した第１の処理例と同様である。
このように、この処理例では、基板処理が遅れがちとなる回転半径外方側の領域から薬液膜４８の形成を開始するので、薬液による基板処理の面内均一性を一層向上することができる。基板Ｗの上面の周縁領域に凍結リング４７が形成されているので、デバイス形成領域の外周部分から薬液の供給を始めても薬液がこぼれ落ちることはなく、速やかに薬液膜４８を形成して、その薬液膜４８でデバイス形成領域全体を覆うことができる。しかも、薬液ノズル６から比較的大きな流量で薬液を吐出させつつ、薬液ノズル６をデバイス形成領域の周縁部から回転軸線１４まで速やかに移動させれば、デバイス形成領域全体を覆う薬液膜４８をごく短時間で形成することができる。それによって、基板Ｗの各部における薬液処理開始の時間差を無視し得る程度に短くすることができる。これにより、薬液による基板Ｗの処理の面内均一性を向上できる。 The subsequent processing is the same as the first processing example shown in FIGS. 3A to 3E as shown in FIG. 4D (rinsing step) and FIG. 4E (drying step).
As described above, in this processing example, since the formation of the chemical film 48 is started from the region outside the rotation radius where the substrate processing tends to be delayed, the in-plane uniformity of the substrate processing using the chemical can be further improved. . Since the freezing ring 47 is formed in the peripheral region of the upper surface of the substrate W, the chemical solution does not spill out even if the supply of the chemical solution is started from the outer peripheral portion of the device forming region, and the chemical solution film 48 is quickly formed. The entire device formation region can be covered with the chemical solution film 48. Moreover, if the chemical liquid nozzle 6 is quickly moved from the peripheral portion of the device forming area to the rotation axis 14 while discharging the chemical liquid from the chemical liquid nozzle 6 at a relatively large flow rate, the chemical liquid film 48 covering the entire device forming area is very small. It can be formed in a short time. As a result, the time difference of the start of the chemical treatment in each part of the substrate W can be shortened to a negligible level. Thereby, the in-plane uniformity of the process of the board | substrate W by a chemical | medical solution can be improved.

図５は、この発明の第２の実施形態に係る基板処理装置５１の構成を説明するための概念図である。図５において、図１に示された各部の対応部分には同一参照符号を付す。この実施形態では、薬液ノズル６が、凍結リング４７を形成するための液体を供給するノズルとして兼用される。すなわち、凍結リング形成ユニット８は、この実施形態では、冷却流体ノズル２８を有しており、液体ノズル２７を備えていない。   FIG. 5 is a conceptual diagram for explaining the configuration of a substrate processing apparatus 51 according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 5, the same reference numerals are given to the corresponding parts of the respective parts shown in FIG. 1. In this embodiment, the chemical nozzle 6 is also used as a nozzle for supplying a liquid for forming the freezing ring 47. In other words, the freezing ring forming unit 8 includes the cooling fluid nozzle 28 and does not include the liquid nozzle 27 in this embodiment.

凍結リング４７を形成するときは、制御ユニット２０は、ノズル移動機構７を制御することにより薬液ノズル６を基板Ｗの周縁部へと配置し、薬液ノズル６から基板Ｗの周縁領域に向けて薬液を吐出させ、基板Ｗの周縁領域に薬液を着液させる。その一方で、制御ユニット２０は、ユニット移動機構９を制御することにより、凍結リング形成ユニット８、すなわち冷却流体ノズル２８を基板Ｗの周縁領域へと配置して、基板Ｗの周縁領域に向けて冷却流体を吐出させる。薬液ノズル６からの薬液の着液位置は、冷却流体ノズル２８からの冷却流体が供給される位置よりも基板Ｗの回転方向４５に関して上流側に位置していることが好ましい。このようにしても、基板Ｗの周縁領域に凍結リング４７を形成することができる。   When forming the freezing ring 47, the control unit 20 controls the nozzle moving mechanism 7 to place the chemical liquid nozzle 6 on the peripheral edge of the substrate W, and from the chemical liquid nozzle 6 toward the peripheral area of the substrate W. Is discharged, and a chemical solution is deposited on the peripheral region of the substrate W. On the other hand, the control unit 20 controls the unit moving mechanism 9 to place the freezing ring forming unit 8, that is, the cooling fluid nozzle 28 in the peripheral region of the substrate W, toward the peripheral region of the substrate W. The cooling fluid is discharged. It is preferable that the chemical liquid landing position from the chemical liquid nozzle 6 is located on the upstream side in the rotation direction 45 of the substrate W from the position where the cooling fluid from the cooling fluid nozzle 28 is supplied. Even in this case, the freezing ring 47 can be formed in the peripheral region of the substrate W.

この場合、凍結リング４７は、基板Ｗのデバイス形成領域を処理するための薬液と同じ種類の薬液で形成されることになる。したがって、凍結リング４７の近傍の領域では、凍結リング４７から溶け出した薬液による処理が進行する。すなわち、凍結リング４７から溶け出した薬液がデバイス形成領域の処理にも寄与することになる。それによって、薬液による基板処理の面内均一性を一層向上することができる。しかも、凍結リング形成ユニット８の構成を簡単にすることができるので、それに応じて装置コストを低減することができる。   In this case, the freezing ring 47 is formed of the same type of chemical as the chemical for processing the device formation region of the substrate W. Therefore, in the region in the vicinity of the freezing ring 47, processing with the chemical solution that has melted from the freezing ring 47 proceeds. That is, the chemical solution dissolved from the freezing ring 47 contributes to the processing of the device formation region. Thereby, the in-plane uniformity of substrate processing with a chemical solution can be further improved. Moreover, since the structure of the freezing ring forming unit 8 can be simplified, the apparatus cost can be reduced accordingly.

凍結リング４７を形成するために専用の液体ノズル２７を用いている第１の実施形態に係る基板処理装置１は、第２の実施形態に係る基板処理装置５１よりもコストが高くなる。その反面、凍結リング４７の形成および薬液膜４８の形成のためにそれぞれ最適化された液体ノズル２７および薬液ノズル６を用いることができるという利点がある。具体的には、液体ノズル２７には、吐出幅が１ｍｍ程度の微小な吐出口を有するノズルを適用して、厳密な幅に制御された凍結リング４７を基板Ｗの周縁領域に形成することができる。その一方で、薬液ノズル６としては、大流量での薬液吐出が可能なノズルを用い、それによってデバイス形成領域全体を覆う薬液膜４８を短時間で形成できる構成とすることができる。   The substrate processing apparatus 1 according to the first embodiment using the dedicated liquid nozzle 27 for forming the freezing ring 47 is more expensive than the substrate processing apparatus 51 according to the second embodiment. On the other hand, there is an advantage that the liquid nozzle 27 and the chemical nozzle 6 optimized for the formation of the freezing ring 47 and the chemical film 48 can be used, respectively. Specifically, a nozzle having a minute discharge port with a discharge width of about 1 mm is applied to the liquid nozzle 27 to form a freezing ring 47 controlled to a strict width in the peripheral region of the substrate W. it can. On the other hand, as the chemical solution nozzle 6, a nozzle capable of discharging a chemical solution at a large flow rate can be used so that the chemical solution film 48 covering the entire device formation region can be formed in a short time.

図６は、この発明の第３の実施形態に係る基板処理装置５５の構成を説明するための概念図である。図６において、図１に示された各部の対応部分には同一参照符号を付す。基板処理装置５５は、第１および第２の実施形態において備えられている凍結リング形成ユニット８とは全く異なる構成の凍結リング形成ユニット５８を備えている。
凍結リング形成ユニット５８は、型部材５９と、冷媒循環路６０と、冷却器６１とを備えている。型部材５９は、基板Ｗの外周領域に対応するように全周に渡って連続したリング状の溝部６３を有する円盤状に構成されている。溝部６３に関連して、冷媒通路６４が形成されており、さらに、ヒータ６５が埋設されている。冷媒通路６４は冷媒循環路６０に結合されていて、冷媒循環路６０の途中に冷却器６１が設けられている。これにより、冷却器６１によって冷媒循環路６０を流通する冷媒を冷却し、冷却後の冷媒が冷媒通路６４に供給されて、さらに冷媒循環路６０へと排出されるように構成されている。冷却器６１およびヒータ６５は、制御ユニット２０によって制御される。 FIG. 6 is a conceptual diagram for explaining the configuration of a substrate processing apparatus 55 according to the third embodiment of the present invention. In FIG. 6, the same reference numerals are assigned to the corresponding parts of the respective parts shown in FIG. 1. The substrate processing apparatus 55 includes a freezing ring forming unit 58 having a completely different structure from the freezing ring forming unit 8 provided in the first and second embodiments.
The freezing ring forming unit 58 includes a mold member 59, a refrigerant circulation path 60, and a cooler 61. The mold member 59 is formed in a disk shape having a ring-shaped groove 63 that is continuous over the entire circumference so as to correspond to the outer peripheral region of the substrate W. A coolant passage 64 is formed in relation to the groove 63, and a heater 65 is embedded. The refrigerant passage 64 is coupled to the refrigerant circuit 60, and a cooler 61 is provided in the refrigerant circuit 60. Thus, the refrigerant flowing through the refrigerant circulation path 60 is cooled by the cooler 61, and the cooled refrigerant is supplied to the refrigerant path 64 and further discharged to the refrigerant circulation path 60. The cooler 61 and the heater 65 are controlled by the control unit 20.

さらに、凍結リングを形成するための液体（たとえば純水）を溝部６３に供給するための液体ノズル６６が設けられている。液体ノズル６６には、純水供給源７０から純水供給路７１を介して純水が供給される。純水供給路７１には、純水バルブ７２が介装されている。純水バルブ７２は、制御ユニット２０によってされて、純水の流路を開閉する。
溝部６３に液体ノズル６６から液体（たとえば純水）を供給すると、その液体が溝部６３内で凍結して、基板Ｗの外周領域に整合する形状の凍結リング６７が形成される。 Furthermore, a liquid nozzle 66 for supplying a liquid (for example, pure water) for forming a freezing ring to the groove portion 63 is provided. Pure water is supplied to the liquid nozzle 66 from a pure water supply source 70 via a pure water supply path 71. A pure water valve 72 is interposed in the pure water supply path 71. The pure water valve 72 is opened and closed by the control unit 20 to open and close the pure water flow path.
When a liquid (for example, pure water) is supplied to the groove portion 63 from the liquid nozzle 66, the liquid freezes in the groove portion 63, and a freezing ring 67 having a shape matching the outer peripheral region of the substrate W is formed.

基板処理装置５５は、さらに、型部材５９を上下反転してスピンチャック２の上方に導き、スピンチャック２に保持されている基板Ｗに裏返しで重ね合わせる反転ユニット６８を備えている。反転ユニット６８は、制御ユニット２０によって制御される。
型部材５９の溝部６３に凍結リング６７が形成された後に、制御ユニット２０は、反転ユニット６８を作動させて、型部材５９をスピンチャック２に保持された基板Ｗに重ね合わせる。このとき、スプラッシュガード４は、二点鎖線で示す下位置に制御される。その状態で、制御ユニット２０は、ヒータ６５に通電し、型部材５９の溝部６３を加熱する。それによって、溝部６３の内壁面に接触している凍結リング６７の表層部が融解し、凍結リング６７が溝部６３から離脱して基板Ｗの上面に移動する。こうして、スピンチャック２に保持された基板Ｗの上面の外周領域に凍結リング６７を配置することができる。その後、制御ユニット２０は、反転ユニット６８を作動させることにより、型部材５９をスピンチャック２から退避させる。 The substrate processing apparatus 55 further includes a reversing unit 68 that turns the mold member 59 upside down and guides it above the spin chuck 2 so that the mold member 59 is turned upside down on the substrate W held on the spin chuck 2. The reversing unit 68 is controlled by the control unit 20.
After the freezing ring 67 is formed in the groove 63 of the mold member 59, the control unit 20 operates the reversing unit 68 to superimpose the mold member 59 on the substrate W held by the spin chuck 2. At this time, the splash guard 4 is controlled to a lower position indicated by a two-dot chain line. In this state, the control unit 20 energizes the heater 65 to heat the groove 63 of the mold member 59. As a result, the surface layer portion of the freezing ring 67 in contact with the inner wall surface of the groove portion 63 is melted, and the freezing ring 67 is detached from the groove portion 63 and moves to the upper surface of the substrate W. In this way, the freezing ring 67 can be disposed in the outer peripheral region of the upper surface of the substrate W held by the spin chuck 2. Thereafter, the control unit 20 operates the reversing unit 68 to retract the mold member 59 from the spin chuck 2.

こうして凍結リング６７が基板Ｗの上面に配置された後に、制御ユニット２０は、第１の実施形態と同様にして、凍結リング６７の内側のデバイス形成領域全域を覆う薬液膜４８を形成させ、薬液による液盛り処理を実行する。このとき、制御ユニット２０は、スプラッシュガード４を実線で示す上位置に制御する。その後の処理については、第１の実施形態の場合と同様である。   After the freezing ring 67 is thus arranged on the upper surface of the substrate W, the control unit 20 forms a chemical film 48 that covers the entire device formation region inside the freezing ring 67 in the same manner as in the first embodiment. Execute the puddle processing by. At this time, the control unit 20 controls the splash guard 4 to an upper position indicated by a solid line. Subsequent processing is the same as in the case of the first embodiment.

以上、この発明の実施形態について説明してきたが、この発明はさらに他の形態で実施することもできる。たとえば、前述の実施形態においては、凍結リングを構成する液体の供給位置よりも下流側に冷却流体供給位置を配置しているが、これらの配置は逆転してもよい。すなわち、冷却流体によって基板Ｗの周縁部を冷却し、その冷却された基板Ｗの周縁部に対して液体を供給するようにしてもよい。この場合、冷却された基板周縁部に液体が接することによって、その液体が凍結し、基板Ｗの外周領域に、周方向に連続した凍結リングを形成できる。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention can also be implemented with another form. For example, in the above-described embodiment, the cooling fluid supply position is arranged on the downstream side of the liquid supply position constituting the freezing ring, but these arrangements may be reversed. That is, the peripheral edge of the substrate W may be cooled by the cooling fluid, and the liquid may be supplied to the peripheral edge of the cooled substrate W. In this case, when the liquid comes into contact with the cooled substrate peripheral edge, the liquid freezes, and a continuous freezing ring in the circumferential direction can be formed in the outer peripheral region of the substrate W.

また、前述の第１の実施形態では、凍結リング形成ユニット８の液体ノズル２７から純水を吐出させているが、凍結リング形成用の液体は、純水に限らず、薬液による処理を阻害しない液体であればよい。たとえば、純水（脱イオン水）以外にも、炭酸水、電解イオン水、水素水、磁気水などの機能水のように、いわゆるリンス液のカテゴリに属する液体を凍結リングの形成のために用いてもよい。   Further, in the first embodiment described above, pure water is discharged from the liquid nozzle 27 of the freezing ring forming unit 8, but the freezing ring forming liquid is not limited to pure water and does not hinder the treatment with the chemical liquid. Any liquid may be used. For example, in addition to pure water (deionized water), liquids belonging to the category of so-called rinse liquids, such as carbonated water, electrolytic ionic water, hydrogen water, and magnetic water, are used for forming the freezing ring. May be.

さらにまた、薬液ノズル６から吐出される薬液と同種の薬液を液体ノズル２７から吐出させてもよい。これにより、デバイス形成領域の周縁付近において、凍結リングから溶け出した液による薬液の希釈が生じないので、薬液処理の基板面内均一性を一層向上できる。
一般的には、液体ノズル２７から吐出される液体の種類は、薬液ノズル６から吐出される薬液による基板Ｗの処理に対して影響を与えず、かつ、冷却流体ノズル２８から吐出される冷却流体によって凍結させることができるように選択されることが好ましい。 Furthermore, a chemical liquid of the same type as the chemical liquid discharged from the chemical liquid nozzle 6 may be discharged from the liquid nozzle 27. Thereby, since the chemical solution is not diluted by the solution dissolved from the freezing ring in the vicinity of the peripheral edge of the device formation region, the in-plane uniformity of the chemical treatment can be further improved.
In general, the type of liquid discharged from the liquid nozzle 27 does not affect the processing of the substrate W by the chemical liquid discharged from the chemical liquid nozzle 6, and the cooling fluid discharged from the cooling fluid nozzle 28. Is preferably selected so that it can be frozen.

さらに、前述の第１および第２の実施形態では、基板Ｗの外周領域に凍結リングを形成するときに、基板Ｗの外周領域に着液するように液体を供給している。しかし、凍結リングを形成するための液体の供給は、基板Ｗの中央領域において基板Ｗの上面に着液する態様で行ってもよい。すなわち、スピンチャック２によって基板Ｗを回転させながら、基板Ｗの外周領域を冷却流体ノズル２８で冷却しておき、その状態で基板Ｗの回転中心に向けて液体を供給してもよい。基板Ｗの回転中心に着液した液体は、遠心力を受けて基板Ｗの外周領域に達し、冷却流体によって冷却された周縁部に接触して凍結する。それによって、基板Ｗの外周領域の全周にわたって連続する凍結リングを形成できる。この場合に、凍結リングを形成するための液体の供給を薬液ノズル６からの薬液供給によって行うこととすれば、基板Ｗの外周領域における凍結リングの形成とデバイス形成領域全域を覆う液膜４８の形成とを同時進行的に行わせることもできる。   Further, in the first and second embodiments described above, the liquid is supplied so as to land on the outer peripheral region of the substrate W when the freezing ring is formed in the outer peripheral region of the substrate W. However, the liquid supply for forming the freezing ring may be performed in such a manner that the liquid is deposited on the upper surface of the substrate W in the central region of the substrate W. That is, the outer peripheral region of the substrate W may be cooled by the cooling fluid nozzle 28 while rotating the substrate W by the spin chuck 2, and the liquid may be supplied toward the rotation center of the substrate W in this state. The liquid that has landed on the rotation center of the substrate W reaches the outer peripheral region of the substrate W by receiving a centrifugal force, and comes into contact with the peripheral edge cooled by the cooling fluid and freezes. Thereby, a continuous freezing ring can be formed over the entire circumference of the outer peripheral region of the substrate W. In this case, if the supply of the liquid for forming the freezing ring is performed by supplying the chemical liquid from the chemical liquid nozzle 6, the formation of the freezing ring in the outer peripheral area of the substrate W and the liquid film 48 covering the entire device forming area are formed. The formation can be performed simultaneously.

さらに、図６に示した第３の実施形態では、凍結リング形成ユニット５８は、冷媒通路６４に冷媒を流して型部材５９を冷却するように構成されているが、型部材５９の冷却は、ペルチエ素子等の他の冷却手段によって冷却されてもよい。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。 Furthermore, in the third embodiment shown in FIG. 6, the freezing ring forming unit 58 is configured to flow the refrigerant through the refrigerant passage 64 to cool the mold member 59. It may be cooled by other cooling means such as a Peltier element.
In addition, various design changes can be made within the scope of matters described in the claims.

Ｗ 基板
１ 基板処理装置
２ スピンチャック
３ 回転駆動機構
４ スプラッシュガード
５ 処理カップ
６ 薬液ノズル
７ ノズル移動機構
８ 凍結リング形成ユニット
９ ユニット移動機構
１０ リンス液ノズル
１１ スピンベース
１２ 保持ピン
１３ 回転軸
１４ 回転軸線
１６ 薬液供給管
１７ 薬液供給源
１８ 薬液バルブ
２０ 制御ユニット
２１ 揺動アーム
２２ 回動軸
２３ 揺動駆動機構
２４ リンス液供給管
２５ リンス液供給源
２６ リンス液バルブ
２７ 液体ノズル冷却流体
２８ 冷却流体ノズル
２９ ノズル保持部材
３０ 純水供給管
３１ 純水供給源
３２ 純水バルブ
３５ 冷却流体供給管
３６ 冷却流体供給源
３７ 冷却流体バルブ
４１ 揺動アーム
４２ 回動軸
４３ 揺動駆動機構
４５ 基板回転方向
４７ 凍結リング
４８ 薬液膜
５１ 基板処理装置
５５ 基板処理装置
５８ 凍結リング形成ユニット
５９ 型部材
６０ 冷媒循環路
６１ 冷却器
６３ 溝部
６４ 冷媒通路
６５ ヒータ
６６ 液体ノズル
６７ 凍結リング
６８ 反転ユニット
７０ 純水供給源
７１ 純水供給路
７２ 純水バルブ W substrate 1 substrate processing apparatus 2 spin chuck 3 rotation drive mechanism 4 splash guard 5 processing cup 6 chemical nozzle 7 nozzle moving mechanism 8 freezing ring forming unit 9 unit moving mechanism 10 rinse liquid nozzle 11 spin base 12 holding pin 13 rotating shaft 14 rotation Axis 16 Chemical liquid supply pipe 17 Chemical liquid supply source 18 Chemical liquid valve 20 Control unit 21 Oscillating arm 22 Rotating shaft 23 Oscillating drive mechanism 24 Rinsing liquid supply pipe 25 Rinsing liquid supply source 26 Rinsing liquid valve 27 Liquid nozzle cooling fluid 28 Cooling fluid Nozzle 29 Nozzle holding member 30 Pure water supply pipe 31 Pure water supply source 32 Pure water valve 35 Cooling fluid supply pipe 36 Cooling fluid supply source 37 Cooling fluid valve 41 Oscillating arm 42 Rotating shaft 43 Oscillating driving mechanism 45 Substrate rotating direction 47 Freezing ring 48 Chemical solution 51 Processing apparatus 55 Substrate processing apparatus 58 Freezing ring forming unit 59 Mold member 60 Refrigerant circulation path 61 Cooler 63 Groove portion 64 Refrigerant path 65 Heater 66 Liquid nozzle 67 Freezing ring 68 Reversing unit 70 Pure water supply source 71 Pure water supply path 72 Pure water valve

Claims (15)

基板を水平に保持する基板保持工程と、
前記基板保持工程において水平に保持されている基板の上面の周縁部に、当該基板の全周に渡って連続し、液体を凍結させた凍結リングを配置する凍結リング配置工程と、
前記凍結リングの内側に薬液を供給して前記基板の上面に前記薬液を液盛りする液盛り工程と
を含む基板処理方法。 A substrate holding step for holding the substrate horizontally;
A freezing ring disposing step of disposing a freezing ring in which the liquid is frozen at the peripheral edge of the upper surface of the substrate held horizontally in the substrate holding step;
A substrate processing method comprising: supplying a chemical solution to the inside of the freezing ring and depositing the chemical solution on an upper surface of the substrate. 前記凍結リングを配置する工程が、
前記基板の周縁部に液体を供給する工程と、
前記基板の周縁部に供給された液体を冷却して凍結させる冷却工程とを含む、請求項１に記載の基板処理方法。 Placing the freezing ring comprises:
Supplying liquid to the peripheral edge of the substrate;
The substrate processing method of Claim 1 including the cooling process which cools and freezes the liquid supplied to the peripheral part of the said board | substrate. 前記冷却工程が、前記基板の周縁部を冷却する工程を含む、請求項２に記載の基板処理方法。   The substrate processing method according to claim 2, wherein the cooling step includes a step of cooling a peripheral portion of the substrate. 前記冷却工程が、前記基板の周縁部に向けて冷却流体を供給する冷却流体供給工程を含む、請求項２または３に記載の基板処理方法。   The substrate processing method according to claim 2, wherein the cooling step includes a cooling fluid supply step of supplying a cooling fluid toward a peripheral edge of the substrate. 前記基板の周縁部に液体を供給するノズルと、前記冷却流体を基板の周縁部に向けて供給する冷却流体ノズルとを、共通の支持部材で支持する工程をさらに含む、請求項４に記載の基板処理方法。   5. The method according to claim 4, further comprising: supporting a nozzle for supplying a liquid to a peripheral portion of the substrate and a cooling fluid nozzle for supplying the cooling fluid toward the peripheral portion of the substrate with a common support member. Substrate processing method. 前記凍結リングが、純水を凍結させて形成される、請求項１〜５のいずれか一項に記載の基板処理方法。   The substrate processing method according to claim 1, wherein the freezing ring is formed by freezing pure water. 前記凍結リングが、前記液盛り工程で供給される薬液と同種の薬液を凍結させて形成される、請求項１〜５のいずれか一項に記載の基板処理方法。   The substrate processing method according to claim 1, wherein the freezing ring is formed by freezing a chemical solution of the same type as the chemical solution supplied in the liquid filling step. 前記液盛り工程が、
前記基板保持工程によって水平に保持されている基板を鉛直な回転軸線まわりに回転させる基板回転工程と、
薬液ノズルを前記凍結リングの近くから前記回転軸線に向かって移動させながら、前記薬液ノズルから前記薬液を吐出させるスキャン吐出工程とを含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の基板処理方法。 The liquid filling step
A substrate rotation step of rotating the substrate held horizontally by the substrate holding step around a vertical rotation axis;
The substrate processing according to claim 1, further comprising: a scan discharge step of discharging the chemical liquid from the chemical nozzle while moving the chemical nozzle from near the freezing ring toward the rotation axis. Method. 前記液盛り工程が、
前記基板保持工程によって水平に保持されている基板を鉛直な回転軸線まわりに回転させる基板回転工程と、
薬液ノズルから前記薬液を吐出させる工程と、
前記薬液ノズルから薬液の吐出を開始するときよりも前記薬液ノズルからの薬液の吐出を開始した後の方が前記基板の回転が低速になるように、前記基板回転工程における基板の回転速度を変更する回転速度変更工程とを含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の基板処理方法。 The liquid filling step
A substrate rotation step of rotating the substrate held horizontally by the substrate holding step around a vertical rotation axis;
Discharging the chemical liquid from the chemical nozzle;
The rotation speed of the substrate in the substrate rotation process is changed so that the rotation of the substrate is slower after the discharge of the chemical solution from the chemical solution nozzle is started than when the discharge of the chemical solution is started from the chemical solution nozzle. The substrate processing method as described in any one of Claims 1-7 including the rotation speed change process to perform. 前記凍結リング配置工程が、
前記薬液ノズルとは異なる凍結リング用ノズルから液を前記基板の周縁部に供給する工程と、
前記基板の周縁部に供給された液を冷却して凍結させる冷却工程とを含む、請求項８または９に記載の基板処理方法 The freezing ring placement step comprises:
Supplying a liquid to the peripheral edge of the substrate from a freezing ring nozzle different from the chemical liquid nozzle;
The substrate processing method of Claim 8 or 9 including the cooling process which cools and freezes the liquid supplied to the peripheral part of the said board | substrate. 前記薬液が、エッチング液または洗浄液である、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の基板処理方法。   The substrate processing method according to claim 1, wherein the chemical solution is an etching solution or a cleaning solution. 前記基板は、素子が形成されるデバイス形成領域を有し、前記凍結リングは、前記デバイス形成領域の外側において前記基板の上面に形成される、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の基板処理方法。   The said board | substrate has a device formation area in which an element is formed, The said freezing ring is formed in the upper surface of the said board | substrate in the outer side of the said device formation area. Substrate processing method. 基板を水平に保持する基板保持手段と、
前記基板保持手段によって水平に保持されている基板の上面の周縁部に、当該基板の全周に渡って連続し、液体を凍結させた凍結リングを配置する凍結リング配置ユニットと、
前記凍結リングの内側に薬液を供給して前記基板の上面に前記薬液を液盛りする薬液ノズルとを含む、基板処理装置。 Substrate holding means for holding the substrate horizontally;
A freezing ring placement unit for placing a freezing ring in which a liquid is frozen at the peripheral edge of the upper surface of the substrate held horizontally by the substrate holding means;
A substrate processing apparatus comprising: a chemical nozzle that supplies a chemical solution to the inside of the freezing ring and deposits the chemical solution on an upper surface of the substrate. 前記凍結リング配置ユニットが、前記基板の周縁部に液体を供給する液体ノズルと、
前記基板の周縁部に向けて冷却流体供給する冷却流体ノズルとを含む、請求項１３に記載の基板処理装置。 A liquid nozzle for supplying the liquid to the peripheral edge of the substrate;
The substrate processing apparatus according to claim 13, further comprising a cooling fluid nozzle that supplies a cooling fluid toward a peripheral portion of the substrate. 前記液体ノズルおよび前記冷却流体ノズルを共通に支持する支持部材をさらに含む、請求項１４に記載の基板処理装置。   The substrate processing apparatus according to claim 14, further comprising a support member that supports the liquid nozzle and the cooling fluid nozzle in common.

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