JP6216274B2 - Substrate processing method and substrate processing apparatus - Google Patents

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Description

本発明は、基板を処理する技術に関する。   The present invention relates to a technique for processing a substrate.

従来より、半導体基板（以下、単に「基板」という。）の製造工程では、基板処理装置を用いて基板に対して様々な処理が施される。例えば、表面上にレジストのパターンが形成された基板に薬液を供給することにより、基板の表面に対してエッチング等の処理が行われる。薬液の供給後には、基板に純水を供給して表面の薬液を除去するリンス処理や、基板を高速に回転して表面の純水を除去する乾燥処理がさらに行われる。   Conventionally, in a manufacturing process of a semiconductor substrate (hereinafter simply referred to as “substrate”), various processes are performed on the substrate using a substrate processing apparatus. For example, by supplying a chemical solution to a substrate having a resist pattern formed on the surface, a process such as etching is performed on the surface of the substrate. After the chemical solution is supplied, a rinsing process for supplying pure water to the substrate to remove the chemical solution on the surface and a drying process for removing the pure water on the surface by rotating the substrate at a high speed are further performed.

特許文献１および２では、半導体ウエハの表面に付着する液体（純水、または、純水およびＩＰＡの混合液）を凍結させ、周囲の雰囲気を真空状態にして凍結した液体を昇華させることにより、半導体ウエハを乾燥させる手法が開示されている。   In Patent Documents 1 and 2, the liquid adhering to the surface of the semiconductor wafer (pure water or a mixture of pure water and IPA) is frozen, and the surrounding atmosphere is evacuated to sublimate the frozen liquid. A technique for drying a semiconductor wafer is disclosed.

なお、特許文献３では、基板の表面に純水の液膜を形成し、当該液膜を冷却ガスにより冷却して凍結させた後、リンス液で解凍除去することにより、基板表面のパーティクルを除去する技術が開示されている。   In Patent Document 3, a liquid film of pure water is formed on the surface of the substrate, the liquid film is cooled by cooling gas, frozen, and then thawed and removed with a rinsing liquid to remove particles on the surface of the substrate. Techniques to do this are disclosed.

特開昭６２−１６９４２０号公報JP 62-169420 A 特開平５−２６７２６９号公報JP-A-5-267269 特開２０１３−１３８０７３号公報JP 2013-138073 A

ところで、微細なパターン要素が配列されたパターンが基板の表面に形成されている場合に、純水によるリンス処理および乾燥処理を順に行うと、乾燥途上において、隣接する２つのパターン要素の間に純水の液面が形成される。この場合、純水の表面張力がパターン要素に作用し、パターン要素が倒壊する虞がある。基板の表面の純水を、表面張力が比較的低いイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）に置換して、パターン要素に作用する力を小さくすることも行われるが、アスペクト比が高いパターンでは、パターン要素の倒壊を回避することは容易ではない。   By the way, when a pattern in which fine pattern elements are arranged is formed on the surface of a substrate, if a rinse process and a drying process with pure water are sequentially performed, a pure pattern between two adjacent pattern elements is obtained during the drying process. A water level is formed. In this case, the surface tension of pure water may act on the pattern element and the pattern element may collapse. Although pure water on the surface of the substrate is replaced with isopropyl alcohol (IPA) having a relatively low surface tension to reduce the force acting on the pattern element, the pattern element collapses in a pattern with a high aspect ratio. It is not easy to avoid.

本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、基板上に形成されたパターンに対する純水などの処理液の表面張力の影響を抑制しつつ、基板上の純水などの処理液を乾燥させることを目的としている。   The present invention has been made in view of the above problems, and drying a processing liquid such as pure water on a substrate while suppressing the influence of the surface tension of the processing liquid such as pure water on a pattern formed on the substrate. It is an object.

請求項１に記載の発明は、基板を処理する基板処理方法であって、ａ）一方の主面を上側に向けた状態で保持された基板の前記一方の主面に第１の処理液を供給することにより前記一方の主面上に前記第１の処理液の液膜を形成する工程と、ｂ）前記液膜を冷却して凍結させる工程と、ｃ）前記第１の処理液に対する可溶性を有し、融点が前記第１の処理液よりも低く、かつ、液体状態における蒸気圧が前記第１の処理液よりも高い第２の処理液の蒸気またはミストを含む第２の処理液含有ガスを、凍結した前記液膜である凍結膜の表面に連続的に供給する工程と、ｄ）前記ｃ）工程に並行して、前記基板の他方の主面を冷却する工程とを備える。   The invention according to claim 1 is a substrate processing method for processing a substrate, wherein a) a first processing liquid is applied to the one main surface of the substrate held with one main surface facing upward. Forming a liquid film of the first treatment liquid on the one main surface by supplying; b) cooling and freezing the liquid film; and c) solubility in the first treatment liquid. A second treatment liquid containing a vapor or mist of a second treatment liquid having a melting point lower than that of the first treatment liquid and having a vapor pressure in a liquid state higher than that of the first treatment liquid. A step of continuously supplying a gas to the surface of the frozen film that is the frozen liquid film; and d) a step of cooling the other main surface of the substrate in parallel with the step c).

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の基板処理方法であって、前記ｃ）工程において、前記基板が回転される。   A second aspect of the present invention is the substrate processing method according to the first aspect, wherein the substrate is rotated in the step c).

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の基板処理方法であって、前記ｃ）工程において、前記凍結膜の表面のみが徐々に融解して気化するように、単位時間当たりの前記第２の処理液含有ガスの供給量が調整されている。   The invention according to claim 3 is the substrate processing method according to claim 1 or 2, wherein in the step c), only the surface of the frozen film is gradually melted and vaporized. The supply amount of the second treatment liquid-containing gas is adjusted.

請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の基板処理方法であって、前記ｄ）工程において、前記基板の前記他方の主面に接する、または、前記他方の主面に対向する冷却プレートにより、前記他方の主面が冷却される。   A fourth aspect of the present invention is the substrate processing method according to any one of the first to third aspects, wherein in the step d), the other main surface of the substrate is in contact with the other main surface. The other main surface is cooled by the cooling plate facing the surface.

請求項５に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の基板処理方法であって、前記ｄ）工程において、前記基板の前記他方の主面に向けて冷却されたガスを供給することにより、前記他方の主面が冷却される。   A fifth aspect of the present invention is the substrate processing method according to any one of the first to third aspects, wherein in the step d), a cooled gas is supplied toward the other main surface of the substrate. By doing so, the other main surface is cooled.

請求項６に記載の発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載の基板処理方法であって、前記ｃ）工程において、密閉空間形成部が形成する密閉された内部空間に、前記基板が配置される。   The invention according to claim 6 is the substrate processing method according to any one of claims 1 to 5, wherein, in the step c), the substrate is placed in a sealed internal space formed by the sealed space forming portion. Be placed.

請求項７に記載の発明は、基板を処理する基板処理装置であって、一方の主面を上側に向けた状態で基板を保持する基板保持部と、前記基板の前記一方の主面に第１の処理液を供給することにより前記一方の主面上に前記第１の処理液の液膜を形成する第１の処理液供給部と、前記液膜を冷却して凍結させる凍結部と、前記第１の処理液に対する可溶性を有し、融点が前記第１の処理液よりも低く、かつ、液体状態における蒸気圧が前記第１の処理液よりも高い第２の処理液の蒸気またはミストを含む第２の処理液含有ガスを、凍結した前記液膜である凍結膜の表面に連続的に供給する第２の処理液含有ガス供給部と、前記第２の処理液含有ガスを前記凍結膜に供給する際に、前記基板の他方の主面を冷却する冷却部とを備える。   According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a substrate processing apparatus for processing a substrate, wherein a substrate holding unit that holds a substrate with one main surface facing upward, and a first main surface of the substrate A first processing liquid supply unit that forms a liquid film of the first processing liquid on the one main surface by supplying one processing liquid; a freezing unit that cools and freezes the liquid film; Vapor or mist of a second processing liquid that is soluble in the first processing liquid, has a melting point lower than that of the first processing liquid, and has a vapor pressure in a liquid state higher than that of the first processing liquid. A second processing liquid-containing gas supply unit that continuously supplies a second processing liquid-containing gas containing the liquid to the surface of the frozen film, which is the frozen liquid film, and the second processing liquid-containing gas is frozen. And a cooling unit that cools the other main surface of the substrate when supplying the film.

請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の基板処理装置であって、前記第２の処理液含有ガスを前記凍結膜に供給する際に、前記基板を回転する基板回転機構をさらに備える。   The invention according to claim 8 is the substrate processing apparatus according to claim 7, further comprising a substrate rotation mechanism for rotating the substrate when the second processing liquid-containing gas is supplied to the frozen film. Prepare.

請求項９に記載の発明は、請求項７または８に記載の基板処理装置であって、前記第２の処理液含有ガスを前記凍結膜に供給する際に、前記凍結膜の表面のみが徐々に融解して気化するように、単位時間当たりの前記第２の処理液含有ガスの供給量が調整されている。   The invention according to claim 9 is the substrate processing apparatus according to claim 7 or 8, wherein only the surface of the frozen film is gradually supplied when the second processing liquid-containing gas is supplied to the frozen film. The supply amount of the second treatment liquid-containing gas per unit time is adjusted so as to melt and vaporize.

請求項１０に記載の発明は、請求項７ないし９のいずれかに記載の基板処理装置であって、前記冷却部が、前記基板の前記他方の主面に接する、または、前記他方の主面に対向する冷却プレートを有する。   A tenth aspect of the present invention is the substrate processing apparatus according to any one of the seventh to ninth aspects, wherein the cooling unit is in contact with the other main surface of the substrate or the other main surface. And a cooling plate facing the surface.

請求項１１に記載の発明は、請求項７ないし９のいずれかに記載の基板処理装置であって、前記冷却部が、前記基板の前記他方の主面に向けて冷却されたガスを供給する。   The invention according to an eleventh aspect is the substrate processing apparatus according to any one of the seventh to ninth aspects, wherein the cooling unit supplies a gas cooled toward the other main surface of the substrate. .

請求項１２に記載の発明は、請求項７ないし１１のいずれかに記載の基板処理装置であって、前記第２の処理液含有ガスを前記凍結膜に供給する際に前記基板が配置される密閉された内部空間を形成する密閉空間形成部をさらに備える。   A twelfth aspect of the present invention is the substrate processing apparatus according to any one of the seventh to eleventh aspects, wherein the substrate is disposed when the second processing liquid-containing gas is supplied to the frozen film. A sealed space forming unit that forms a sealed internal space is further provided.

本発明によれば、基板上に形成されたパターンに対する純水などの処理液の表面張力の影響を抑制しつつ、基板上の純水などの処理液を乾燥させることができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, process liquids, such as a pure water on a board | substrate, can be dried, suppressing the influence of the surface tension of the process liquids, such as a pure water, with respect to the pattern formed on the board | substrate.

第１の実施の形態に係る基板処理装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the substrate processing apparatus which concerns on 1st Embodiment. 基板処理装置の一部を示す平面図である。It is a top view which shows a part of substrate processing apparatus. 気液供給部および気液排出部を示すブロック図である。It is a block diagram which shows a gas-liquid supply part and a gas-liquid discharge part. 溶剤含有ガス供給部の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a solvent containing gas supply part. 基板処理装置における基板の処理の流れを示す図である。It is a figure which shows the flow of a process of the board | substrate in a substrate processing apparatus. 基板処理装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows a substrate processing apparatus. 基板処理装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows a substrate processing apparatus. 基板の乾燥処理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the drying process of a board | substrate. 基板処理装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows a substrate processing apparatus. 比較例の基板処理装置における乾燥途上の基板を示す図である。It is a figure which shows the board | substrate in the middle of drying in the substrate processing apparatus of a comparative example. 基板処理装置における乾燥途上の基板を示す図である。It is a figure which shows the substrate in the middle of drying in a substrate processing apparatus. 基板処理装置の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of a substrate processing apparatus. 第２の実施の形態に係る基板処理装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the substrate processing apparatus which concerns on 2nd Embodiment. 基板処理装置の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of a substrate processing apparatus.

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る基板処理装置１を示す断面図である。基板処理装置１は、略円板状の半導体基板９（以下、単に「基板９」という。）に処理液を供給して基板９を１枚ずつ処理する枚葉式の装置である。図１では、基板処理装置１の一部の構成の断面には、平行斜線の付与を省略している（他の断面図においても同様）。   FIG. 1 is a cross-sectional view showing a substrate processing apparatus 1 according to a first embodiment of the present invention. The substrate processing apparatus 1 is a single-wafer type apparatus that supplies a processing liquid to a substantially disk-shaped semiconductor substrate 9 (hereinafter simply referred to as “substrate 9”) to process the substrates 9 one by one. In FIG. 1, the provision of parallel oblique lines is omitted in the cross section of a part of the configuration of the substrate processing apparatus 1 (the same applies to other cross sectional views).

基板処理装置１は、チャンバ１２と、トッププレート１２３と、チャンバ開閉機構１３１と、基板保持部１４と、基板回転機構１５と、液受け部１６と、カバー１７とを備える。カバー１７は、チャンバ１２の上方および側方を覆う。   The substrate processing apparatus 1 includes a chamber 12, a top plate 123, a chamber opening / closing mechanism 131, a substrate holding unit 14, a substrate rotating mechanism 15, a liquid receiving unit 16, and a cover 17. The cover 17 covers the upper side and the side of the chamber 12.

チャンバ１２は、チャンバ本体１２１と、チャンバ蓋部１２２とを備える。チャンバ１２は、上下方向を向く中心軸Ｊ１を中心とする有蓋および有底の略円筒状である。チャンバ本体１２１は、チャンバ底部２１０と、チャンバ側壁部２１４とを備える。チャンバ底部２１０は、略円板状の中央部２１１と、中央部２１１の外縁部から下方へと広がる略円筒状の内側壁部２１２と、内側壁部２１２の下端から径方向外方へと広がる略円環板状の環状底部２１３と、環状底部２１３の外縁部から上方へと広がる略円筒状の外側壁部２１５と、外側壁部２１５の上端部から径方向外方へと広がる略円環板状のベース部２１６とを備える。   The chamber 12 includes a chamber main body 121 and a chamber lid portion 122. The chamber 12 has a substantially cylindrical shape with a lid and a bottom with a central axis J1 facing in the vertical direction as a center. The chamber main body 121 includes a chamber bottom portion 210 and a chamber side wall portion 214. The chamber bottom portion 210 has a substantially disc-shaped central portion 211, a substantially cylindrical inner wall portion 212 extending downward from the outer edge portion of the central portion 211, and a radially outer side from the lower end of the inner wall portion 212. A substantially annular plate-like annular bottom 213, a substantially cylindrical outer wall 215 extending upward from the outer edge of the annular bottom 213, and a substantially annular ring extending radially outward from the upper end of the outer wall 215 And a plate-like base portion 216.

チャンバ側壁部２１４は、中心軸Ｊ１を中心とする環状である。チャンバ側壁部２１４は、ベース部２１６の内縁部から上方へと突出する。チャンバ側壁部２１４を形成する部材は、後述するように、液受け部１６の一部を兼ねる。以下の説明では、チャンバ側壁部２１４と外側壁部２１５と環状底部２１３と内側壁部２１２と中央部２１１の外縁部とに囲まれた空間を下部環状空間２１７という。基板保持部１４の基板支持部１４１（後述）に基板９が支持された場合、基板９の下面９２は、チャンバ底部２１０の中央部２１１の上面と対向する。   The chamber side wall portion 214 has an annular shape centering on the central axis J1. The chamber side wall portion 214 projects upward from the inner edge portion of the base portion 216. A member forming the chamber side wall portion 214 also serves as a part of the liquid receiving portion 16 as described later. In the following description, a space surrounded by the chamber side wall part 214, the outer wall part 215, the annular bottom part 213, the inner wall part 212, and the outer edge part of the central part 211 is referred to as a lower annular space 217. When the substrate 9 is supported by a substrate support portion 141 (described later) of the substrate holding portion 14, the lower surface 92 of the substrate 9 faces the upper surface of the central portion 211 of the chamber bottom portion 210.

チャンバ蓋部１２２は中心軸Ｊ１に垂直な略円板状であり、チャンバ１２の上部を含む。チャンバ蓋部１２２は、チャンバ本体１２１の上部開口を閉塞する。図１では、チャンバ蓋部１２２がチャンバ本体１２１から離間した状態を示す。チャンバ蓋部１２２がチャンバ本体１２１の上部開口を閉塞する際には、チャンバ蓋部１２２の外縁部がチャンバ側壁部２１４の上部と接する。   The chamber lid 122 has a substantially disc shape perpendicular to the central axis J1 and includes the upper portion of the chamber 12. The chamber lid 122 closes the upper opening of the chamber body 121. FIG. 1 shows a state where the chamber lid 122 is separated from the chamber main body 121. When the chamber lid 122 closes the upper opening of the chamber main body 121, the outer edge of the chamber lid 122 contacts the upper portion of the chamber side wall 214.

チャンバ開閉機構１３１は、チャンバ１２の可動部であるチャンバ蓋部１２２を、チャンバ１２の他の部位であるチャンバ本体１２１に対して上下方向に相対的に移動する。チャンバ開閉機構１３１は、チャンバ蓋部１２２を昇降する蓋部昇降機構である。チャンバ開閉機構１３１によりチャンバ蓋部１２２が上下方向に移動する際には、トッププレート１２３もチャンバ蓋部１２２と共に上下方向に移動する。チャンバ蓋部１２２がチャンバ本体１２１と接して上部開口を閉塞し、さらに、チャンバ蓋部１２２がチャンバ本体１２１に向かって押圧されることにより、チャンバ１２内に密閉されたチャンバ空間１２０（図９参照）が形成される。換言すれば、チャンバ蓋部１２２によりチャンバ本体１２１の上部開口が閉塞されることより、チャンバ空間１２０が密閉される。   The chamber opening / closing mechanism 131 moves the chamber lid 122, which is a movable part of the chamber 12, relative to the chamber body 121, which is another part of the chamber 12, in the vertical direction. The chamber opening / closing mechanism 131 is a lid raising / lowering mechanism that raises / lowers the chamber lid 122. When the chamber lid 122 moves in the vertical direction by the chamber opening / closing mechanism 131, the top plate 123 also moves in the vertical direction together with the chamber lid 122. The chamber lid portion 122 is in contact with the chamber body 121 to close the upper opening, and the chamber lid portion 122 is pressed toward the chamber body 121, whereby the chamber space 120 sealed in the chamber 12 (see FIG. 9). ) Is formed. In other words, the chamber space 120 is sealed by closing the upper opening of the chamber body 121 by the chamber lid 122.

基板保持部１４は、チャンバ空間１２０に配置され、基板９を水平状態で保持する。すなわち、基板９は、上面９１を中心軸Ｊ１に垂直に上側を向く状態で基板保持部１４により保持される。基板保持部１４は、基板９の外縁部（すなわち、外周縁を含む外周縁近傍の部位）を下側から支持する上述の基板支持部１４１と、基板支持部１４１に支持された基板９の外縁部を上側から押さえる基板押さえ部１４２とを備える。基板支持部１４１は、中心軸Ｊ１を中心とする略円環板状の支持部ベース４１３と、支持部ベース４１３の上面に固定される複数の第１接触部４１１とを備える。基板押さえ部１４２は、トッププレート１２３の下面に固定される複数の第２接触部４２１を備える。複数の第２接触部４２１の周方向の位置は、実際には、複数の第１接触部４１１の周方向の位置と異なる。   The substrate holding unit 14 is disposed in the chamber space 120 and holds the substrate 9 in a horizontal state. That is, the substrate 9 is held by the substrate holding part 14 with the upper surface 91 facing upward in the direction perpendicular to the central axis J1. The substrate holding portion 14 includes the above-described substrate support portion 141 that supports the outer edge portion of the substrate 9 (that is, the portion in the vicinity of the outer periphery including the outer periphery) from the lower side, and the outer edge of the substrate 9 supported by the substrate support portion 141. And a substrate pressing part 142 for pressing the part from above. The substrate support portion 141 includes a substantially annular plate-like support portion base 413 centering on the central axis J1 and a plurality of first contact portions 411 fixed to the upper surface of the support portion base 413. The substrate pressing portion 142 includes a plurality of second contact portions 421 that are fixed to the lower surface of the top plate 123. The circumferential positions of the plurality of second contact portions 421 are actually different from the circumferential positions of the plurality of first contact portions 411.

トッププレート１２３は、中心軸Ｊ１に垂直な略円板状である。トッププレート１２３は、チャンバ蓋部１２２の下方、かつ、基板支持部１４１の上方に配置される。トッププレート１２３は中央に開口を有する。基板９が基板支持部１４１に支持されると、基板９の上面９１は、中心軸Ｊ１に垂直なトッププレート１２３の下面と対向する。トッププレート１２３の直径は、基板９の直径よりも大きく、トッププレート１２３の外周縁は、基板９の外周縁よりも全周に亘って径方向外側に位置する。   The top plate 123 has a substantially disc shape perpendicular to the central axis J1. The top plate 123 is disposed below the chamber lid part 122 and above the substrate support part 141. The top plate 123 has an opening at the center. When the substrate 9 is supported by the substrate support portion 141, the upper surface 91 of the substrate 9 faces the lower surface of the top plate 123 perpendicular to the central axis J1. The diameter of the top plate 123 is larger than the diameter of the substrate 9, and the outer peripheral edge of the top plate 123 is located on the outer side in the radial direction over the entire periphery of the outer peripheral edge of the substrate 9.

図１に示す状態において、トッププレート１２３は、チャンバ蓋部１２２により吊り下げられるように支持される。チャンバ蓋部１２２は、中央部に略環状のプレート保持部２２２を有する。プレート保持部２２２は、中心軸Ｊ１を中心とする略円筒状の筒部２２３と、中心軸Ｊ１を中心とする略円環板状のフランジ部２２４とを備える。フランジ部２２４は、筒部２２３の下端から径方向内方へと広がる。   In the state shown in FIG. 1, the top plate 123 is supported so as to be suspended by the chamber lid portion 122. The chamber lid part 122 has a substantially annular plate holding part 222 at the center. The plate holding part 222 includes a substantially cylindrical tube part 223 centered on the central axis J1 and a substantially annular plate-shaped flange part 224 centered on the central axis J1. The flange part 224 spreads radially inward from the lower end of the cylindrical part 223.

トッププレート１２３は、環状の被保持部２３７を備える。被保持部２３７は、中心軸Ｊ１を中心とする略円筒状の筒部２３８と、中心軸Ｊ１を中心とする略円環板状のフランジ部２３９とを備える。筒部２３８は、トッププレート１２３の上面から上方に広がる。フランジ部２３９は、筒部２３８の上端から径方向外方へと広がる。筒部２３８は、プレート保持部２２２の筒部２２３の径方向内側に位置する。フランジ部２３９は、プレート保持部２２２のフランジ部２２４の上方に位置し、フランジ部２２４と上下方向に対向する。被保持部２３７のフランジ部２３９の下面が、プレート保持部２２２のフランジ部２２４の上面に接することにより、トッププレート１２３が、チャンバ蓋部１２２から吊り下がるようにチャンバ蓋部１２２に取り付けられる。   The top plate 123 includes an annular held portion 237. The held portion 237 includes a substantially cylindrical tube portion 238 centered on the central axis J1 and a substantially annular plate-shaped flange portion 239 centered on the central axis J1. The cylinder portion 238 extends upward from the upper surface of the top plate 123. The flange portion 239 extends outward from the upper end of the cylindrical portion 238 in the radial direction. The cylindrical portion 238 is located on the radially inner side of the cylindrical portion 223 of the plate holding portion 222. The flange portion 239 is located above the flange portion 224 of the plate holding portion 222 and faces the flange portion 224 in the up-down direction. When the lower surface of the flange portion 239 of the held portion 237 is in contact with the upper surface of the flange portion 224 of the plate holding portion 222, the top plate 123 is attached to the chamber lid portion 122 so as to be suspended from the chamber lid portion 122.

トッププレート１２３の外縁部の下面には、複数の第１係合部２４１が周方向に配列され、支持部ベース４１３の上面には、複数の第２係合部２４２が周方向に配列される。実際には、第１係合部２４１および第２係合部２４２は、基板支持部１４１の複数の第１接触部４１１、および、基板押さえ部１４２の複数の第２接触部４２１とは、周方向において異なる位置に配置される。これらの係合部は３組以上設けられることが好ましく、本実施の形態では４組設けられる。第１係合部２４１の下部には上方に向かって窪む凹部が設けられる。第２係合部２４２は支持部ベース４１３から上方に向かって突出する。   A plurality of first engagement portions 241 are arranged in the circumferential direction on the lower surface of the outer edge portion of the top plate 123, and a plurality of second engagement portions 242 are arranged in the circumferential direction on the upper surface of the support portion base 413. . Actually, the first engagement portion 241 and the second engagement portion 242 are connected to the plurality of first contact portions 411 of the substrate support portion 141 and the plurality of second contact portions 421 of the substrate pressing portion 142. Arranged at different positions in the direction. It is preferable that three or more sets of these engaging portions are provided, and four sets are provided in the present embodiment. A concave portion that is recessed upward is provided at the lower portion of the first engaging portion 241. The second engagement portion 242 protrudes upward from the support portion base 413.

図１に示す基板回転機構１５は、いわゆる中空モータである。基板回転機構１５は、中心軸Ｊ１を中心とする環状のステータ部１５１と、環状のロータ部１５２とを備える。ロータ部１５２は、略円環状の永久磁石を含む。永久磁石の表面は、ＰＴＦＥ樹脂にてモールドされる。ロータ部１５２は、チャンバ１２のチャンバ空間１２０において下部環状空間２１７内に配置される。ロータ部１５２の上部には、接続部材を介して基板支持部１４１の支持部ベース４１３が取り付けられる。支持部ベース４１３は、ロータ部１５２の上方に配置される。   The substrate rotation mechanism 15 shown in FIG. 1 is a so-called hollow motor. The substrate rotation mechanism 15 includes an annular stator portion 151 centered on the central axis J1 and an annular rotor portion 152. The rotor portion 152 includes a substantially annular permanent magnet. The surface of the permanent magnet is molded with PTFE resin. The rotor portion 152 is disposed in the lower annular space 217 in the chamber space 120 of the chamber 12. A support portion base 413 of the substrate support portion 141 is attached to the upper portion of the rotor portion 152 via a connection member. The support portion base 413 is disposed above the rotor portion 152.

ステータ部１５１は、チャンバ１２外（すなわち、チャンバ空間１２０の外側）においてロータ部１５２の周囲、すなわち、径方向外側に配置される。本実施の形態では、ステータ部１５１は、チャンバ底部２１０の外側壁部２１５およびベース部２１６に固定され、液受け部１６の下方に位置する。ステータ部１５１は、中心軸Ｊ１を中心とする周方向に配列された複数のコイルを含む。   The stator portion 151 is disposed outside the chamber 12 (that is, outside the chamber space 120) and around the rotor portion 152, that is, radially outside. In the present embodiment, the stator portion 151 is fixed to the outer wall portion 215 and the base portion 216 of the chamber bottom portion 210 and is positioned below the liquid receiving portion 16. Stator portion 151 includes a plurality of coils arranged in the circumferential direction about central axis J1.

ステータ部１５１に電流が供給されることにより、ステータ部１５１とロータ部１５２との間に、中心軸Ｊ１を中心とする回転力が発生する。これにより、ロータ部１５２が、中心軸Ｊ１を中心として水平状態で回転する。ステータ部１５１とロータ部１５２との間に働く磁力により、ロータ部１５２は、チャンバ１２内において直接的にも間接的にもチャンバ１２に接触することなく浮遊し、中心軸Ｊ１を中心として基板９を基板支持部１４１と共に浮遊状態にて回転する。   When current is supplied to the stator portion 151, a rotational force about the central axis J1 is generated between the stator portion 151 and the rotor portion 152. Thereby, the rotor part 152 rotates in a horizontal state around the central axis J1. Due to the magnetic force acting between the stator portion 151 and the rotor portion 152, the rotor portion 152 floats in the chamber 12 without contacting the chamber 12 directly or indirectly, and the substrate 9 is centered on the central axis J1. Are rotated together with the substrate support 141 in a floating state.

液受け部１６は、カップ部１６１と、カップ部移動機構１６２と、カップ対向部１６３とを備える。カップ部１６１は中心軸Ｊ１を中心とする環状であり、チャンバ１２の径方向外側に全周に亘って位置する。カップ部移動機構１６２はカップ部１６１を上下方向に移動する。カップ部移動機構１６２は、カップ部１６１の径方向外側に配置される。カップ部移動機構１６２は、上述のチャンバ開閉機構１３１と周方向に異なる位置に配置される。カップ対向部１６３は、カップ部１６１の下方に位置し、カップ部１６１と上下方向に対向する。カップ対向部１６３は、チャンバ側壁部２１４を形成する部材の一部である。カップ対向部１６３は、チャンバ側壁部２１４の径方向外側に位置する環状の液受け凹部１６５を有する。   The liquid receiving part 16 includes a cup part 161, a cup part moving mechanism 162, and a cup facing part 163. The cup portion 161 has an annular shape centered on the central axis J <b> 1, and is located on the entire outer circumference in the radial direction of the chamber 12. The cup part moving mechanism 162 moves the cup part 161 in the vertical direction. The cup part moving mechanism 162 is disposed on the radially outer side of the cup part 161. The cup moving mechanism 162 is arranged at a position different from the chamber opening / closing mechanism 131 in the circumferential direction. The cup facing part 163 is located below the cup part 161 and faces the cup part 161 in the vertical direction. The cup facing portion 163 is a part of a member that forms the chamber side wall portion 214. The cup facing portion 163 has an annular liquid receiving recess 165 positioned on the radially outer side of the chamber side wall portion 214.

カップ部１６１は、側壁部６１１と、上面部６１２と、ベローズ６１７とを備える。側壁部６１１は、中心軸Ｊ１を中心とする略円筒状である。上面部６１２は、中心軸Ｊ１を中心とする略円環板状であり、側壁部６１１の上端部から径方向内方および径方向外方へと広がる。側壁部６１１の下部は、カップ対向部１６３の液受け凹部１６５内に収容可能である。側壁部６１１の断面形状は、後述するノズル３１，３２が収容される部位（図１中の右側の部位参照）と、その他の部位（図１中の左側の部位参照）とで異なる。側壁部６１１の図１中の右側の部位は、図１中の左側の部位よりも径方向の厚さが少し薄い。   The cup part 161 includes a side wall part 611, an upper surface part 612, and a bellows 617. The side wall portion 611 has a substantially cylindrical shape centered on the central axis J1. The upper surface portion 612 has a substantially annular plate shape centered on the central axis J1, and extends from the upper end portion of the side wall portion 611 radially inward and radially outward. The lower part of the side wall part 611 can be accommodated in the liquid receiving recess 165 of the cup facing part 163. The cross-sectional shape of the side wall portion 611 is different between a part (see the right part in FIG. 1) in which nozzles 31 and 32 described later are accommodated and another part (see the left part in FIG. 1). The portion on the right side in FIG. 1 of the side wall portion 611 is slightly thinner in the radial direction than the portion on the left side in FIG.

ベローズ６１７は、中心軸Ｊ１を中心とする略円筒状であり、上下方向に伸縮可能である。ベローズ６１７は、側壁部６１１の径方向外側において、側壁部６１１の周囲に全周に亘って設けられる。ベローズ６１７は、気体や液体を通過させない材料にて形成される。ベローズ６１７の上端部は、上面部６１２の外縁部の下面に全周に亘って接続される。換言すれば、ベローズ６１７の上端部は、上面部６１２を介して側壁部６１１に間接的に接続される。ベローズ６１７と上面部６１２との接続部はシールされており、気体や液体の通過が防止される。ベローズ６１７の下端部は、カップ対向部１６３を介してチャンバ本体１２１に間接的に接続される。ベローズ６１７の下端部とカップ対向部１６３との接続部でも、気体や液体の通過が防止される。   The bellows 617 has a substantially cylindrical shape centered on the central axis J1, and can be expanded and contracted in the vertical direction. The bellows 617 is provided over the entire circumference around the side wall 611 outside the side wall 611 in the radial direction. The bellows 617 is formed of a material that does not allow gas or liquid to pass through. The upper end portion of the bellows 617 is connected to the lower surface of the outer edge portion of the upper surface portion 612 over the entire circumference. In other words, the upper end portion of the bellows 617 is indirectly connected to the side wall portion 611 via the upper surface portion 612. The connection portion between the bellows 617 and the upper surface portion 612 is sealed, and passage of gas or liquid is prevented. A lower end portion of the bellows 617 is indirectly connected to the chamber body 121 via the cup facing portion 163. Even at the connecting portion between the lower end portion of the bellows 617 and the cup facing portion 163, the passage of gas or liquid is prevented.

チャンバ蓋部１２２の中央には上部ノズル１８１が固定される。上部ノズル１８１は、トッププレート１２３の中央の開口に挿入可能である。チャンバ底部２１０の中央部２１１の中央には、プレート支持軸３３１が上下方向に移動可能に取り付けられる。プレート支持軸３３１の上端には、冷却プレート３３が固定される。プレート支持軸３３１の下端は、図示省略のプレート昇降機構に接続される。プレート昇降機構により、冷却プレート３３およびプレート支持軸３３１が上下方向に移動可能である。プレート支持軸３３１による中央部２１１の貫通部はシールされており、気体や液体の通過が防止される。冷却プレート３３の上面は、中心軸Ｊ１に垂直に広がり、基板９の下面９２に対向する。冷却プレート３３の内部には、例えばペルチェ素子や、所定の冷媒の循環路等が設けられる。   An upper nozzle 181 is fixed at the center of the chamber lid 122. The upper nozzle 181 can be inserted into the central opening of the top plate 123. A plate support shaft 331 is attached to the center of the center portion 211 of the chamber bottom portion 210 so as to be movable in the vertical direction. The cooling plate 33 is fixed to the upper end of the plate support shaft 331. The lower end of the plate support shaft 331 is connected to a plate lifting mechanism (not shown). The cooling plate 33 and the plate support shaft 331 can be moved in the vertical direction by the plate lifting mechanism. The penetration part of the center part 211 by the plate support shaft 331 is sealed, and passage of gas or liquid is prevented. The upper surface of the cooling plate 33 extends perpendicularly to the central axis J1 and faces the lower surface 92 of the substrate 9. Inside the cooling plate 33, for example, a Peltier element, a circulation path of a predetermined refrigerant, and the like are provided.

カップ部１６１の上面部６１２には、処理液ノズル３１が取り付けられる。処理液ノズル３１は、処理液を吐出する吐出ヘッド３１１と、ヘッド支持部３１２とを備える。ヘッド支持部３１２は、略水平方向に延びる棒状の部材である。ヘッド支持部３１２の一方の端部である固定端部は、カップ部１６１の上面部６１２の下面に取り付けられる。ヘッド支持部３１２の他方の端部である自由端部には、吐出ヘッド３１１が固定される。   The treatment liquid nozzle 31 is attached to the upper surface portion 612 of the cup portion 161. The processing liquid nozzle 31 includes a discharge head 311 that discharges the processing liquid and a head support portion 312. The head support portion 312 is a rod-like member extending in a substantially horizontal direction. A fixed end portion that is one end portion of the head support portion 312 is attached to the lower surface of the upper surface portion 612 of the cup portion 161. An ejection head 311 is fixed to a free end that is the other end of the head support 312.

カップ部１６１の上部には、ヘッド移動機構３１３が設けられる。ヘッド移動機構３１３は、ヘッド支持部３１２の固定端部の上方にて、カップ部１６１の上面部６１２の上面に固定される。ヘッド移動機構３１３は、ヘッド回転機構３１４と、ヘッド昇降機構３１５とを備える。ヘッド回転機構３１４は、カップ部１６１の上面部６１２を貫通してヘッド支持部３１２の固定端部に接続され、固定端部を中心としてヘッド支持部３１２を吐出ヘッド３１１と共に略水平方向に回転する。ヘッド回転機構３１４によるカップ部１６１の貫通部はシールされており、気体や液体の通過が防止される。ヘッド昇降機構３１５は、ヘッド支持部３１２の固定端部を上下方向に移動することにより、ヘッド支持部３１２および吐出ヘッド３１１を昇降する。ヘッド移動機構３１３は、カップ部移動機構１６２により、カップ部１６１と共に上下方向に移動する。   A head moving mechanism 313 is provided on the upper portion of the cup portion 161. The head moving mechanism 313 is fixed to the upper surface of the upper surface portion 612 of the cup portion 161 above the fixed end portion of the head support portion 312. The head moving mechanism 313 includes a head rotating mechanism 314 and a head lifting mechanism 315. The head rotation mechanism 314 passes through the upper surface portion 612 of the cup portion 161 and is connected to the fixed end portion of the head support portion 312, and rotates the head support portion 312 together with the ejection head 311 in a substantially horizontal direction around the fixed end portion. . The penetration part of the cup part 161 by the head rotation mechanism 314 is sealed, and passage of gas or liquid is prevented. The head lifting mechanism 315 moves the fixed end portion of the head support portion 312 up and down to move the head support portion 312 and the ejection head 311 up and down. The head moving mechanism 313 moves in the vertical direction together with the cup portion 161 by the cup portion moving mechanism 162.

図２は、基板処理装置１の一部を示す平面図である。図２では、チャンバ蓋部１２２やカップ部１６１等の図示を省略している。また、ベローズ６１７に平行斜線を付す。図２に示すように、基板処理装置１は、処理液ノズル３１と同様の構成である冷却ガスノズル３２をさらに備える。冷却ガスノズル３２は、後述の冷却ガスを吐出する吐出ヘッド３２１と、吐出ヘッド３２１を支持するヘッド支持部３２２とを備える。冷却ガスノズル３２も、ヘッド移動機構３１３と同様のヘッド移動機構（図示省略）に接続される。処理液ノズル３１および冷却ガスノズル３２は、中心軸Ｊ１を中心とする周方向において異なる位置に配置される。各ノズル３１，３２のヘッド支持部３１２，３２２は、平面視において、径方向外側に凸となるように湾曲している。換言すれば、ノズル３１，３２は略円弧状である。   FIG. 2 is a plan view showing a part of the substrate processing apparatus 1. In FIG. 2, the chamber lid 122, the cup 161, and the like are not shown. Further, a parallel oblique line is given to the bellows 617. As shown in FIG. 2, the substrate processing apparatus 1 further includes a cooling gas nozzle 32 having the same configuration as the processing liquid nozzle 31. The cooling gas nozzle 32 includes a discharge head 321 that discharges a cooling gas, which will be described later, and a head support portion 322 that supports the discharge head 321. The cooling gas nozzle 32 is also connected to a head moving mechanism (not shown) similar to the head moving mechanism 313. The treatment liquid nozzle 31 and the cooling gas nozzle 32 are arranged at different positions in the circumferential direction around the central axis J1. The head support portions 312 and 322 of the nozzles 31 and 32 are curved so as to protrude outward in the radial direction in plan view. In other words, the nozzles 31 and 32 are substantially arc-shaped.

図３は、基板処理装置１が備える気液供給部１８および気液排出部１９を示すブロック図である。気液供給部１８は、上述のノズル３１，３２、および、上部ノズル１８１に加えて、薬液供給部１８３と、純水供給部１８４と、溶剤含有ガス供給部１８５と、不活性ガス供給部１８６と、冷却ガス供給部１８７とを備える。薬液供給部１８３および純水供給部１８４は、弁を介して処理液ノズル３１に接続される。冷却ガス供給部１８７は、弁を介して冷却ガスノズル３２に接続される。溶剤含有ガス供給部１８５および不活性ガス供給部１８６は、弁を介して上部ノズル１８１に接続される。上部ノズル１８１は中央に溶剤含有ガスの吐出口を有し、その周囲に不活性ガスの吐出口を有する。   FIG. 3 is a block diagram illustrating the gas-liquid supply unit 18 and the gas-liquid discharge unit 19 included in the substrate processing apparatus 1. In addition to the nozzles 31 and 32 and the upper nozzle 181, the gas-liquid supply unit 18 includes a chemical solution supply unit 183, a pure water supply unit 184, a solvent-containing gas supply unit 185, and an inert gas supply unit 186. And a cooling gas supply unit 187. The chemical liquid supply unit 183 and the pure water supply unit 184 are connected to the processing liquid nozzle 31 via a valve. The cooling gas supply unit 187 is connected to the cooling gas nozzle 32 via a valve. The solvent-containing gas supply unit 185 and the inert gas supply unit 186 are connected to the upper nozzle 181 through a valve. The upper nozzle 181 has a solvent-containing gas outlet at the center and an inert gas outlet around it.

気液排出部１９では、液受け部１６の液受け凹部１６５に接続される第１排出路１９１が、気液分離部１９３に接続される。気液分離部１９３は、外側排気部１９４、薬液回収部１９５および排液部１９６にそれぞれ弁を介して接続される。チャンバ底部２１０に接続される第２排出路１９２は、気液分離部１９７に接続される。気液分離部１９７は、内側排気部１９８および排液部１９９にそれぞれ弁を介して接続される。気液供給部１８および気液排出部１９の各構成は、制御部１０により制御される。チャンバ開閉機構１３１、基板回転機構１５、カップ部移動機構１６２、および、ノズル３１，３２のヘッド移動機構３１３（図１参照）も制御部１０により制御される。   In the gas-liquid discharge unit 19, the first discharge path 191 connected to the liquid receiving recess 165 of the liquid receiving unit 16 is connected to the gas-liquid separation unit 193. The gas-liquid separation unit 193 is connected to the outer exhaust unit 194, the chemical solution recovery unit 195, and the drainage unit 196 through valves. The second discharge path 192 connected to the chamber bottom 210 is connected to the gas-liquid separator 197. The gas-liquid separation unit 197 is connected to the inner exhaust unit 198 and the drainage unit 199 via valves. Each configuration of the gas-liquid supply unit 18 and the gas-liquid discharge unit 19 is controlled by the control unit 10. The controller 10 also controls the chamber opening / closing mechanism 131, the substrate rotating mechanism 15, the cup moving mechanism 162, and the head moving mechanism 313 (see FIG. 1) of the nozzles 31, 32.

薬液供給部１８３から処理液ノズル３１に供給される薬液は、例えば、フッ酸や水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液等のエッチング液である。純水供給部１８４は、処理液ノズル３１に第１の処理液として純水（ＤＩＷ：deionized water）を供給する。基板処理装置１では、上述の処理液（上記薬液および純水）以外の処理液を供給する処理液供給部が設けられてもよい。   The chemical liquid supplied from the chemical liquid supply unit 183 to the processing liquid nozzle 31 is, for example, an etching liquid such as hydrofluoric acid or a tetramethylammonium hydroxide aqueous solution. The pure water supply unit 184 supplies deionized water (DIW) to the processing liquid nozzle 31 as the first processing liquid. In the substrate processing apparatus 1, a processing liquid supply unit that supplies a processing liquid other than the above-described processing liquids (the above chemical liquid and pure water) may be provided.

不活性ガス供給部１８６は、上部ノズル１８１を介してチャンバ１２内に不活性ガスを供給する。本実施の形態では、不活性ガス供給部１８６にて利用されるガスは窒素（Ｎ２）ガスであるが、窒素ガス以外の不活性ガスであってもよい。冷却ガス供給部１８７は、冷却ガスノズル３２に冷却ガスを供給する。冷却ガスは、純水の凝固点である０℃よりも低い温度まで冷却されたガスである。冷却ガスとしては、冷却された窒素（Ｎ２）ガスが用いられる。冷却ガスの温度は、好ましくは、−１００℃〜−２０℃であり、本実施の形態では、約−５０℃である。 The inert gas supply unit 186 supplies an inert gas into the chamber 12 through the upper nozzle 181. In the present embodiment, the gas used in the inert gas supply unit 186 is nitrogen (N 2 ) gas, but may be an inert gas other than nitrogen gas. The cooling gas supply unit 187 supplies the cooling gas to the cooling gas nozzle 32. The cooling gas is a gas cooled to a temperature lower than 0 ° C., which is the freezing point of pure water. As the cooling gas, cooled nitrogen (N 2 ) gas is used. The temperature of the cooling gas is preferably −100 ° C. to −20 ° C., and in the present embodiment, it is about −50 ° C.

図４は、溶剤含有ガス供給部１８５の構成を示す図である。溶剤含有ガス供給部１８５は、溶剤タンク８５１と、供給パイプ８５２と、窒素ガス供給部８５３とを備える。溶剤タンク８５１は、所定の有機溶剤を貯溜する。溶剤タンク８５１に貯溜される溶剤は、第２の処理液として、第１の処理液である純水に対する可溶性を有し、融点（凝固点）が純水よりも低く、かつ、同じ温度の液体状態における蒸気圧が純水よりも高いものであり、本実施の形態では、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）である。当該溶剤は、アセトンや、ＨＦＥ（ハイドロフルオロエーテル）を混合したＩＰＡやアセトン等であってもよい。   FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of the solvent-containing gas supply unit 185. The solvent-containing gas supply unit 185 includes a solvent tank 851, a supply pipe 852, and a nitrogen gas supply unit 853. The solvent tank 851 stores a predetermined organic solvent. The solvent stored in the solvent tank 851 is soluble in the pure water that is the first treatment liquid as the second treatment liquid, has a melting point (freezing point) lower than that of the pure water, and is in a liquid state at the same temperature. In this embodiment, the vapor pressure is isopropyl alcohol (IPA). The solvent may be acetone, IPA mixed with HFE (hydrofluoroether), acetone, or the like.

供給パイプ８５２の一端は、溶剤タンク８５１に貯溜される溶剤中に配置され、他端は窒素ガス供給部８５３に接続される。窒素ガス供給部８５３から供給パイプ８５２を介して溶剤中に窒素ガスが供給され、溶剤タンク８５１内に溶剤の蒸気またはミストを含む窒素ガス（以下、「溶剤含有ガス」という。）が充填される。溶剤タンク８５１には、溶剤の液面の上方に排気パイプ８５４の一端が設けられ、排気パイプ８５４の他端は上部ノズル１８１に接続される。溶剤含有ガス供給部１８５では、排気パイプ８５４および上部ノズル１８１を介して、基板９の上面９１に溶剤含有ガスが供給される。なお、供給パイプ８５２および排気パイプ８５４を除き、溶剤タンク８５１は密閉されている。溶剤含有ガスの生成では、窒素ガス以外のガス（不活性ガス）が利用されてよい。   One end of the supply pipe 852 is disposed in the solvent stored in the solvent tank 851, and the other end is connected to the nitrogen gas supply unit 853. Nitrogen gas is supplied into the solvent from the nitrogen gas supply unit 853 through the supply pipe 852, and the solvent tank 851 is filled with nitrogen gas containing solvent vapor or mist (hereinafter referred to as “solvent-containing gas”). . One end of an exhaust pipe 854 is provided in the solvent tank 851 above the liquid level of the solvent, and the other end of the exhaust pipe 854 is connected to the upper nozzle 181. In the solvent-containing gas supply unit 185, the solvent-containing gas is supplied to the upper surface 91 of the substrate 9 through the exhaust pipe 854 and the upper nozzle 181. Except for the supply pipe 852 and the exhaust pipe 854, the solvent tank 851 is sealed. In the production of the solvent-containing gas, a gas other than nitrogen gas (inert gas) may be used.

図５は、基板処理装置１における基板９の処理の流れを示す図である。基板処理装置１では、図６に示すように、チャンバ蓋部１２２がチャンバ本体１２１から離間して上方に位置し、カップ部１６１がチャンバ蓋部１２２から離間して下方に位置する状態にて、基板９が外部の搬送機構によりチャンバ１２内に搬入され、基板支持部１４１により下側から支持される（ステップＳ１１）。以下、図６に示すチャンバ１２およびカップ部１６１の状態を「オープン状態」と呼ぶ。チャンバ蓋部１２２とチャンバ側壁部２１４との間の開口は、中心軸Ｊ１を中心とする環状であり、以下、「環状開口８１」という。基板処理装置１では、チャンバ蓋部１２２がチャンバ本体１２１から離間することにより、基板９の周囲（すなわち、径方向外側）に環状開口８１が形成される。ステップＳ１１では、基板９は環状開口８１を介して搬入される。   FIG. 5 is a diagram illustrating a processing flow of the substrate 9 in the substrate processing apparatus 1. In the substrate processing apparatus 1, as shown in FIG. 6, in a state where the chamber lid part 122 is spaced above the chamber body 121 and positioned above, and the cup part 161 is spaced apart from the chamber lid part 122 and positioned below. The substrate 9 is carried into the chamber 12 by an external transport mechanism and supported from below by the substrate support portion 141 (step S11). Hereinafter, the state of the chamber 12 and the cup part 161 illustrated in FIG. 6 is referred to as an “open state”. The opening between the chamber lid part 122 and the chamber side wall part 214 has an annular shape centering on the central axis J1, and is hereinafter referred to as “annular opening 81”. In the substrate processing apparatus 1, the chamber lid 122 is separated from the chamber main body 121, whereby an annular opening 81 is formed around the substrate 9 (that is, radially outside). In step S <b> 11, the substrate 9 is carried in via the annular opening 81.

基板９の搬入時には、ノズル３１，３２は、カップ部１６１とカップ対向部１６３との間に形成される空間１６０に予め収容されている。空間１６０は、チャンバ１２の外周を全周に亘って囲む略円環状の空間である。以下の説明では、空間１６０を「側方空間１６０」という。図２に示すように、側方空間１６０では、ノズル３１，３２は、ヘッド支持部３１２，３２２がベローズ６１７およびカップ部１６１の側壁部６１１（図６参照）に沿うように配置される。   When the substrate 9 is carried in, the nozzles 31 and 32 are accommodated in advance in a space 160 formed between the cup portion 161 and the cup facing portion 163. The space 160 is a substantially annular space that surrounds the outer periphery of the chamber 12 over the entire circumference. In the following description, the space 160 is referred to as “side space 160”. As shown in FIG. 2, in the side space 160, the nozzles 31 and 32 are arranged such that the head support portions 312 and 322 are along the bellows 617 and the side wall portion 611 (see FIG. 6) of the cup portion 161.

処理液ノズル３１が側方空間１６０に収容される際には、カップ部１６１が図１に示す位置に位置する状態で、ヘッド回転機構３１４により処理液ノズル３１が回転し、環状開口８１を介してチャンバ１２の外側へと移動する。これにより、処理液ノズル３１は、カップ部１６１とカップ対向部１６３との間の側方空間１６０に収容される。その後、カップ部移動機構１６２によりカップ部１６１が図６に示す位置まで下降する。カップ部１６１の下降に伴い、側方空間１６０は小さくなる。冷却ガスノズル３２の収容も、上記と同様である。   When the processing liquid nozzle 31 is accommodated in the side space 160, the processing liquid nozzle 31 is rotated by the head rotating mechanism 314 with the cup 161 positioned at the position shown in FIG. To the outside of the chamber 12. Accordingly, the processing liquid nozzle 31 is accommodated in the side space 160 between the cup portion 161 and the cup facing portion 163. Thereafter, the cup part 161 is lowered to the position shown in FIG. 6 by the cup part moving mechanism 162. As the cup portion 161 is lowered, the side space 160 becomes smaller. The accommodation of the cooling gas nozzle 32 is the same as described above.

基板９が搬入されると、カップ部１６１が、図６に示す位置から図７に示す位置まで上昇し、環状開口８１の径方向外側に全周に亘って位置する。以下の説明では、図７に示すチャンバ１２およびカップ部１６１の状態を「第１密閉状態」という（図１の状態も同様）。また、図７に示すカップ部１６１の位置を「液受け位置」といい、図６に示すカップ部１６１の位置を「退避位置」という。カップ部移動機構１６２は、カップ部１６１を、環状開口８１の径方向外側の液受け位置と、液受け位置よりも下方の退避位置との間で上下方向に移動する。   When the substrate 9 is carried in, the cup portion 161 rises from the position shown in FIG. 6 to the position shown in FIG. 7 and is located over the entire circumference on the radially outer side of the annular opening 81. In the following description, the state of the chamber 12 and the cup part 161 shown in FIG. 7 is referred to as a “first sealed state” (the same applies to the state of FIG. 1). 7 is referred to as a “liquid receiving position”, and the position of the cup 161 illustrated in FIG. 6 is referred to as a “retracted position”. The cup part moving mechanism 162 moves the cup part 161 in the vertical direction between a liquid receiving position radially outside the annular opening 81 and a retracted position below the liquid receiving position.

液受け位置に位置するカップ部１６１では、側壁部６１１が、環状開口８１と径方向に対向する。また、上面部６１２の内縁部の上面が、チャンバ蓋部１２２の外縁部下端のリップシール２３２に全周に亘って接する。チャンバ蓋部１２２とカップ部１６１の上面部６１２との間には、気体や液体の通過を防止するシール部が形成される。これにより、チャンバ本体１２１、チャンバ蓋部１２２、カップ部１６１およびカップ対向部１６３により囲まれる密閉された空間（以下、「拡大密閉空間１００」という。）が形成される。拡大密閉空間１００は、チャンバ蓋部１２２とチャンバ本体１２１との間のチャンバ空間１２０と、カップ部１６１とカップ対向部１６３とに囲まれる側方空間１６０とが、環状開口８１を介して連通することにより形成された１つの空間である。   In the cup portion 161 located at the liquid receiving position, the side wall portion 611 faces the annular opening 81 in the radial direction. Further, the upper surface of the inner edge portion of the upper surface portion 612 is in contact with the lip seal 232 at the lower end of the outer edge portion of the chamber lid portion 122 over the entire circumference. Between the chamber cover part 122 and the upper surface part 612 of the cup part 161, the seal part which prevents passage of gas and a liquid is formed. Thereby, a sealed space (hereinafter referred to as “enlarged sealed space 100”) surrounded by the chamber body 121, the chamber lid portion 122, the cup portion 161, and the cup facing portion 163 is formed. In the enlarged sealed space 100, the chamber space 120 between the chamber lid portion 122 and the chamber body 121 and the side space 160 surrounded by the cup portion 161 and the cup facing portion 163 communicate with each other via the annular opening 81. It is one space formed by this.

続いて、基板回転機構１５により一定の回転数（比較的低い回転数であり、以下、「定常回転数」という。）での基板９の回転が開始される。さらに、不活性ガス供給部１８６（図３参照）から拡大密閉空間１００への不活性ガス（ここでは、窒素ガス）の供給が開始されるとともに、外側排気部１９４による拡大密閉空間１００内のガスの排出が開始される。これにより、所定時間経過後に、拡大密閉空間１００が、不活性ガスが充填された不活性ガス充填状態（すなわち、酸素濃度が低い低酸素雰囲気）となる。なお、拡大密閉空間１００への不活性ガスの供給、および、拡大密閉空間１００内のガスの排出は、図６に示すオープン状態から行われていてもよい。   Subsequently, the substrate rotation mechanism 15 starts rotating the substrate 9 at a constant rotation speed (which is a relatively low rotation speed, hereinafter referred to as “steady rotation speed”). Further, the supply of the inert gas (here, nitrogen gas) from the inert gas supply unit 186 (see FIG. 3) to the expanded sealed space 100 is started, and the gas in the expanded sealed space 100 by the outer exhaust unit 194 is started. Starts to be discharged. As a result, after a predetermined time has elapsed, the enlarged sealed space 100 becomes an inert gas filled state filled with an inert gas (that is, a low oxygen atmosphere with a low oxygen concentration). The supply of the inert gas to the enlarged sealed space 100 and the discharge of the gas in the enlarged sealed space 100 may be performed from the open state shown in FIG.

続いて、制御部１０（図３参照）の制御により、側方空間１６０においてカップ部１６１に取り付けられた処理液ノズル３１へと、薬液供給部１８３から所定量の薬液が供給される。これにより、処理液ノズル３１が側方空間１６０に収容された状態（すなわち、処理液ノズル３１全体が側方空間１６０内に位置する状態）で、吐出ヘッド３１１からのプリディスペンスが行われる。吐出ヘッド３１１からプリディスペンスされた薬液は、液受け凹部１６５にて受けられる。   Subsequently, under the control of the control unit 10 (see FIG. 3), a predetermined amount of chemical solution is supplied from the chemical solution supply unit 183 to the treatment liquid nozzle 31 attached to the cup unit 161 in the side space 160. Thus, pre-dispensing from the ejection head 311 is performed in a state where the processing liquid nozzle 31 is accommodated in the side space 160 (that is, a state where the entire processing liquid nozzle 31 is located in the side space 160). The chemical liquid pre-dispensed from the discharge head 311 is received by the liquid receiving recess 165.

プリディスペンスが終了すると、拡大密閉空間１００の外側に配置されたヘッド回転機構３１４によりヘッド支持部３１２が回転することにより、図１に示すように、吐出ヘッド３１１が環状開口８１を介して基板９の上方へと移動する。さらに、ヘッド回転機構３１４が制御部１０に制御され、基板９の上方における吐出ヘッド３１１の往復移動が開始される。吐出ヘッド３１１は、基板９の中心部と外縁部とを結ぶ所定の移動経路に沿って水平方向に継続的に往復移動する。   When the pre-dispensing is completed, the head support portion 312 is rotated by the head rotation mechanism 314 disposed outside the enlarged sealed space 100, so that the ejection head 311 passes through the annular opening 81 and the substrate 9 as shown in FIG. Move upwards. Further, the head rotation mechanism 314 is controlled by the control unit 10, and the reciprocation of the ejection head 311 above the substrate 9 is started. The discharge head 311 continuously reciprocates in the horizontal direction along a predetermined movement path connecting the center portion and the outer edge portion of the substrate 9.

そして、薬液供給部１８３から吐出ヘッド３１１へと薬液が供給され、吐出ヘッド３１１から基板９の上面９１へと薬液が供給される（ステップＳ１２）。水平方向に揺動する吐出ヘッド３１１からの薬液は、回転する基板９の上面９１に連続的に供給される。これにより、基板９の上面９１の全体に薬液をおよそ均一に供給することができる。また、基板９上の薬液の温度の均一性を向上することもできる。その結果、基板９に対する薬液処理の均一性を向上することができる。なお、吐出ヘッド３１１が基板９の中心部の上方にて停止した状態で薬液の吐出が行われてもよい。   Then, the chemical liquid is supplied from the chemical liquid supply unit 183 to the ejection head 311, and the chemical liquid is supplied from the ejection head 311 to the upper surface 91 of the substrate 9 (step S <b> 12). The chemical solution from the ejection head 311 that swings in the horizontal direction is continuously supplied to the upper surface 91 of the rotating substrate 9. Thereby, a chemical | medical solution can be supplied to the whole upper surface 91 of the board | substrate 9 substantially uniformly. In addition, the uniformity of the temperature of the chemical solution on the substrate 9 can be improved. As a result, the uniformity of the chemical treatment for the substrate 9 can be improved. The chemical liquid may be discharged in a state where the discharge head 311 is stopped above the center of the substrate 9.

拡大密閉空間１００では、回転する基板９の上面９１から飛散する薬液が、環状開口８１を介してカップ部１６１にて受けられ、液受け凹部１６５へと導かれる。液受け凹部１６５へと導かれた薬液は、図３に示す第１排出路１９１を介して気液分離部１９３に流入する。薬液回収部１９５では、気液分離部１９３から薬液が回収され、フィルタ等を介して薬液から不純物等が除去された後、再利用される。   In the enlarged sealed space 100, the chemical liquid scattered from the upper surface 91 of the rotating substrate 9 is received by the cup portion 161 via the annular opening 81 and guided to the liquid receiving recess 165. The chemical liquid guided to the liquid receiving recess 165 flows into the gas-liquid separator 193 via the first discharge path 191 shown in FIG. In the chemical solution recovery unit 195, the chemical solution is recovered from the gas-liquid separation unit 193 and is reused after impurities and the like are removed from the chemical solution through a filter or the like.

薬液の供給開始から所定時間（例えば、６０〜１２０秒）経過すると、処理液ノズル３１からの薬液の供給が停止される。また、基板回転機構１５により、所定時間（例えば、１〜３秒）だけ基板９の回転数が定常回転数よりも高くされ、基板９から薬液がおよそ除去される。   When a predetermined time (for example, 60 to 120 seconds) has elapsed from the start of the supply of the chemical liquid, the supply of the chemical liquid from the processing liquid nozzle 31 is stopped. Further, the substrate rotation mechanism 15 makes the rotation speed of the substrate 9 higher than the steady rotation speed for a predetermined time (for example, 1 to 3 seconds), and the chemical solution is approximately removed from the substrate 9.

続いて、純水供給部１８４から吐出ヘッド３１１へと純水が供給され、吐出ヘッド３１１から基板９の上面９１へと純水が供給される（ステップＳ１３）。このとき、吐出ヘッド３１１の揺動が停止されており、吐出ヘッド３１１は基板９の中心部の上方に位置する（薬液の供給時と同様に揺動していてもよい。）。吐出ヘッド３１１からの純水は、回転する基板９の上面９１に連続的に供給される。純水は、基板９の回転により上面９１の外周部へと拡がり、基板９の外周縁から外側へと飛散する。基板９から飛散する純水は、環状開口８１を介してカップ部１６１にて受けられ、液受け凹部１６５、第１排出路１９１、気液分離部１９３および排液部１９６（図３参照）を介して廃棄される。このようにして、基板９のリンス処理が行われる。純水の供給開始から所定時間経過すると、純水供給部１８４からの純水の供給が停止される。   Subsequently, pure water is supplied from the pure water supply unit 184 to the discharge head 311, and pure water is supplied from the discharge head 311 to the upper surface 91 of the substrate 9 (step S <b> 13). At this time, the oscillation of the ejection head 311 is stopped, and the ejection head 311 is located above the central portion of the substrate 9 (may be oscillated similarly to the time of supplying the chemical solution). Pure water from the discharge head 311 is continuously supplied to the upper surface 91 of the rotating substrate 9. The pure water spreads to the outer peripheral portion of the upper surface 91 by the rotation of the substrate 9 and scatters from the outer peripheral edge of the substrate 9 to the outside. Pure water scattered from the substrate 9 is received by the cup portion 161 through the annular opening 81, and passes through the liquid receiving recess 165, the first discharge path 191, the gas-liquid separation portion 193, and the drainage portion 196 (see FIG. 3). Discarded through. In this way, the rinsing process of the substrate 9 is performed. When a predetermined time has elapsed from the start of the supply of pure water, the supply of pure water from the pure water supply unit 184 is stopped.

基板処理装置１では、必要に応じてステップＳ１２，Ｓ１３の処理が繰り返される。例えば、犠牲膜のエッチング処理では、最初のステップＳ１２の処理にて希フッ酸（ＤＨＦ）が薬液として基板９上に供給され、犠牲膜表面の自然酸化膜が除去される。最初のステップＳ１３の処理にて純水によるリンス処理が行われ、基板９上の当該薬液が除去される。続いて、２回目のステップＳ１２の処理にてＴＭＡＨ (テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド)や濃フッ酸（Conc. HF）が薬液として基板９上に供給され、犠牲膜が除去される。その後、２回目のステップＳ１３の処理にて純水によるリンス処理が行われ、基板９上の当該薬液が除去される。   In the substrate processing apparatus 1, the processes of steps S12 and S13 are repeated as necessary. For example, in the sacrificial film etching process, dilute hydrofluoric acid (DHF) is supplied onto the substrate 9 as a chemical solution in the first step S12, and the natural oxide film on the surface of the sacrificial film is removed. In the first step S13, rinsing with pure water is performed, and the chemical solution on the substrate 9 is removed. Subsequently, TMAH (tetramethylammonium hydroxide) or concentrated hydrofluoric acid (Conc. HF) is supplied onto the substrate 9 as a chemical solution in the second processing of step S12, and the sacrificial film is removed. Thereafter, a rinse process with pure water is performed in the second process of step S13, and the chemical solution on the substrate 9 is removed.

また、ドライエッチング後の残渣除去処理では、最初のステップＳ１２の処理にて希フッ酸（ＤＨＦ）が薬液として基板９上に供給され、ドライエッチング後の残渣が除去される。最初のステップＳ１３の処理にて純水によるリンス処理が行われる。続いて、２回目のステップＳ１２の処理にてＳＣ１（アンモニア水、過酸化水素水および純水の混合液）が薬液として基板９上に供給され、パーティクルが除去される。その後、２回目のステップＳ１３の処理にて純水によるリンス処理が行われる。   Further, in the residue removal process after dry etching, dilute hydrofluoric acid (DHF) is supplied onto the substrate 9 as a chemical solution in the first step S12, and the residue after dry etching is removed. In the first step S13, a rinsing process with pure water is performed. Subsequently, SC1 (a mixed solution of ammonia water, hydrogen peroxide solution, and pure water) is supplied as a chemical solution onto the substrate 9 in the second process of step S12, and particles are removed. Thereafter, a rinse process with pure water is performed in the second process of step S13.

最後のリンス処理（上述の例では、２回目のステップＳ１３の処理）が完了すると、純水供給部１８４から冷却された低温（例えば、約５℃）の純水が処理液ノズル３１に供給される。これにより、基板９の中心部の上方に位置する吐出ヘッド３１１から低温の純水が基板９の上面９１に供給される。また、基板回転機構１５による基板９の回転数が減少し、小さい回転数に変更される。その後、純水供給部１８４から基板９の上面９１への純水の供給が停止される。これにより、基板９の上面９１上には、純水の薄い液膜が形成される（ステップＳ１４）。液膜の厚さは、基板９の上面９１の全面に亘っておよそ均一であり、本実施の形態では、約５０μｍである。なお、液膜の厚さは必ずしも均一である必要はない。また、最後のリンス処理（ステップＳ１３の処理）が、上記の液膜を形成する処理であってもよく、この場合、常温の純水の液膜が形成される。   When the final rinsing process (in the above example, the process of the second step S13) is completed, the pure water of low temperature (for example, about 5 ° C.) cooled from the pure water supply unit 184 is supplied to the processing liquid nozzle 31. The Thereby, low temperature pure water is supplied to the upper surface 91 of the substrate 9 from the ejection head 311 located above the center of the substrate 9. In addition, the number of rotations of the substrate 9 by the substrate rotation mechanism 15 is reduced, and the number of rotations is changed. Thereafter, the supply of pure water from the pure water supply unit 184 to the upper surface 91 of the substrate 9 is stopped. Thereby, a thin liquid film of pure water is formed on the upper surface 91 of the substrate 9 (step S14). The thickness of the liquid film is approximately uniform over the entire upper surface 91 of the substrate 9 and is about 50 μm in the present embodiment. Note that the thickness of the liquid film is not necessarily uniform. Moreover, the last rinse process (process of step S13) may be the process which forms said liquid film, and the liquid film of normal temperature pure water is formed in this case.

図８は、基板処理装置１における基板９の乾燥処理を説明するための図であり、基板９の上面９１上のパターン９３を簡略化して示している。パターン９３は、例えば酸化膜や窒化膜、あるいは、レジストにて形成されたものである。図８の最も左側に示すように、上面９１に形成される液膜９４はパターン９３よりも高い。例えば、パターン９３の高さは２〜３μｍである。液膜の形成が終了すると、ヘッド回転機構３１４により、処理液ノズル３１が回転し、図７に示すように、チャンバ空間１２０から環状開口８１を介して側方空間１６０へと移動する。   FIG. 8 is a diagram for explaining the drying process of the substrate 9 in the substrate processing apparatus 1, and shows a simplified pattern 93 on the upper surface 91 of the substrate 9. The pattern 93 is formed of, for example, an oxide film, a nitride film, or a resist. As shown on the leftmost side of FIG. 8, the liquid film 94 formed on the upper surface 91 is higher than the pattern 93. For example, the height of the pattern 93 is 2 to 3 μm. When the formation of the liquid film is completed, the processing liquid nozzle 31 is rotated by the head rotating mechanism 314 and moved from the chamber space 120 to the side space 160 via the annular opening 81 as shown in FIG.

続いて、冷却ガスノズル３２（図２参照）に接続されたヘッド回転機構により、冷却ガスノズル３２が回転し、側方空間１６０から環状開口８１を介してチャンバ空間１２０へと移動する。そして、処理液ノズル３１と同様に、基板９の上方における吐出ヘッド３２１が、基板９の中心部と外縁部とを結ぶ所定の移動経路に沿って水平方向に継続的に往復移動する。また、冷却ガス供給部１８７から冷却ガスノズル３２へと冷却ガスが供給され、吐出ヘッド３２１から回転中の基板９の上面９１に向けて冷却ガスが連続的に吐出される。このようにして、基板９の上面９１の全面に亘って冷却ガスが供給され、上面９１上の液膜が冷却されて凍結する（ステップＳ１５）。   Subsequently, the cooling gas nozzle 32 is rotated by the head rotating mechanism connected to the cooling gas nozzle 32 (see FIG. 2), and moves from the side space 160 to the chamber space 120 via the annular opening 81. Then, similarly to the treatment liquid nozzle 31, the ejection head 321 above the substrate 9 continuously reciprocates in the horizontal direction along a predetermined movement path connecting the center portion and the outer edge portion of the substrate 9. Further, the cooling gas is supplied from the cooling gas supply unit 187 to the cooling gas nozzle 32, and the cooling gas is continuously discharged from the discharge head 321 toward the upper surface 91 of the rotating substrate 9. In this manner, the cooling gas is supplied over the entire upper surface 91 of the substrate 9, and the liquid film on the upper surface 91 is cooled and frozen (step S15).

冷却ガス供給部１８７は、基板９の上面９１に形成される純水の液膜を冷却して凍結させる凍結部である。以下、凍結した液膜を「凍結膜」とも呼ぶ。図８の左から２番目（および３番目）では、凍結膜９５に破線の平行斜線を付している。なお、基板処理装置１では、基板９の中心部の上方にて停止した吐出ヘッド３２１から冷却ガスの供給が行われ、基板９の回転により冷却ガスが基板９の中心部から外縁部へと拡がることにより凍結膜９５が形成されてもよい。また、純水の液膜の冷却では、液体窒素等の液体が利用されてもよい。   The cooling gas supply unit 187 is a freezing unit that cools and freezes a pure water liquid film formed on the upper surface 91 of the substrate 9. Hereinafter, the frozen liquid film is also referred to as “frozen film”. In the second (and third) from the left in FIG. 8, a broken parallel oblique line is attached to the frozen film 95. In the substrate processing apparatus 1, the cooling gas is supplied from the discharge head 321 stopped above the center portion of the substrate 9, and the cooling gas spreads from the center portion of the substrate 9 to the outer edge portion by the rotation of the substrate 9. Thus, the frozen film 95 may be formed. Further, liquid such as liquid nitrogen may be used for cooling the liquid film of pure water.

吐出ヘッド３２１からの冷却ガスの所定時間の吐出により凍結膜９５が形成されると、冷却ガスの吐出が停止される。また、基板回転機構１５による基板９の回転が停止される。ヘッド回転機構により、冷却ガスノズル３２が回転し、チャンバ空間１２０から環状開口８１を介して側方空間１６０へと移動する。続いて、チャンバ蓋部１２２およびカップ部１６１が同期して下方へと移動する。そして、図９に示すように、チャンバ蓋部１２２の外縁部下端のリップシール２３１が、チャンバ側壁部２１４の上部と接することにより、環状開口８１が閉じられ、チャンバ空間１２０が、側方空間１６０と隔絶された状態で密閉される。カップ部１６１は、図６と同様に、退避位置に位置する。側方空間１６０は、チャンバ空間１２０と隔絶された状態で密閉される。以下、図９に示すチャンバ１２およびカップ部１６１の状態を「第２密閉状態」という。第２密閉状態では、ノズル３１，３２は、チャンバ空間１２０から隔離されて側方空間１６０内に収容される。   When the frozen film 95 is formed by discharging the cooling gas from the discharge head 321 for a predetermined time, the discharge of the cooling gas is stopped. Further, the rotation of the substrate 9 by the substrate rotation mechanism 15 is stopped. The cooling gas nozzle 32 is rotated by the head rotating mechanism and moves from the chamber space 120 to the side space 160 through the annular opening 81. Subsequently, the chamber lid portion 122 and the cup portion 161 move downward in synchronization. Then, as shown in FIG. 9, the lip seal 231 at the lower end of the outer edge portion of the chamber lid portion 122 is in contact with the upper portion of the chamber side wall portion 214, whereby the annular opening 81 is closed, and the chamber space 120 becomes the side space 160. And sealed in an isolated state. The cup portion 161 is located at the retracted position as in FIG. The side space 160 is sealed while being isolated from the chamber space 120. Hereinafter, the state of the chamber 12 and the cup part 161 shown in FIG. 9 is referred to as a “second sealed state”. In the second sealed state, the nozzles 31 and 32 are isolated from the chamber space 120 and accommodated in the side space 160.

第２密閉状態では、基板押さえ部１４２の複数の第２接触部４２１が基板９の外縁部に接触する。トッププレート１２３の下面、および、基板支持部１４１の支持部ベース４１３上には、上下方向にて対向する複数対の磁石（図示省略）が設けられる。以下、各対の磁石を「磁石対」ともいう。基板処理装置１では、複数の磁石対が、周方向において第１接触部４１１、第２接触部４２１、第１係合部２４１および第２係合部２４２とは異なる位置に、等角度間隔にて配置される。基板押さえ部１４２が基板９に接触している状態では、磁石対の間に働く磁力（引力）により、トッププレート１２３に下向きの力が働く。これにより、基板押さえ部１４２が基板９を基板支持部１４１へと押圧する。   In the second sealed state, the plurality of second contact portions 421 of the substrate pressing portion 142 are in contact with the outer edge portion of the substrate 9. On the lower surface of the top plate 123 and the support portion base 413 of the substrate support portion 141, a plurality of pairs of magnets (not shown) that are opposed in the vertical direction are provided. Hereinafter, each pair of magnets is also referred to as a “magnet pair”. In the substrate processing apparatus 1, a plurality of magnet pairs are arranged at equiangular intervals at positions different from the first contact portion 411, the second contact portion 421, the first engagement portion 241, and the second engagement portion 242 in the circumferential direction. Arranged. In a state where the substrate pressing portion 142 is in contact with the substrate 9, a downward force is applied to the top plate 123 due to the magnetic force (attractive force) acting between the magnet pair. Thereby, the substrate pressing portion 142 presses the substrate 9 to the substrate support portion 141.

基板処理装置１では、基板押さえ部１４２が、トッププレート１２３の自重、および、磁石対の磁力により基板９を基板支持部１４１へと押圧することにより、基板９を基板押さえ部１４２と基板支持部１４１とで上下から挟んで強固に保持することができる。   In the substrate processing apparatus 1, the substrate pressing portion 142 presses the substrate 9 against the substrate support portion 141 by the weight of the top plate 123 and the magnetic force of the magnet pair, thereby causing the substrate pressing portion 142 and the substrate support portion to be pressed. 141 and can be firmly held by being sandwiched from above and below.

第２密閉状態では、被保持部２３７のフランジ部２３９が、プレート保持部２２２のフランジ部２２４の上方に離間しており、プレート保持部２２２と被保持部２３７とは接触しない。換言すれば、プレート保持部２２２によるトッププレート１２３の保持が解除されている。このため、トッププレート１２３は、チャンバ蓋部１２２から独立して、基板保持部１４および基板保持部１４に保持された基板９と共に、基板回転機構１５により回転可能である。   In the second sealed state, the flange portion 239 of the held portion 237 is spaced above the flange portion 224 of the plate holding portion 222, and the plate holding portion 222 and the held portion 237 are not in contact with each other. In other words, the holding of the top plate 123 by the plate holding part 222 is released. For this reason, the top plate 123 can be rotated by the substrate rotating mechanism 15 together with the substrate holding unit 14 and the substrate 9 held by the substrate holding unit 14 independently of the chamber lid 122.

また、第２密閉状態では、第１係合部２４１の下部の凹部に第２係合部２４２が嵌る。これにより、トッププレート１２３は、中心軸Ｊ１を中心とする周方向において基板支持部１４１の支持部ベース４１３と係合する。換言すれば、第１係合部２４１および第２係合部２４２は、トッププレート１２３の基板支持部１４１に対する回転方向における相対位置を規制する（すなわち、周方向における相対位置を固定する）位置規制部材である。チャンバ蓋部１２２が下降する際には、第１係合部２４１と第２係合部２４２とが嵌り合うように、基板回転機構１５により支持部ベース４１３の回転位置が制御される。   Further, in the second sealed state, the second engagement portion 242 fits into the recess at the lower portion of the first engagement portion 241. Thereby, the top plate 123 engages with the support portion base 413 of the substrate support portion 141 in the circumferential direction around the central axis J1. In other words, the first engagement portion 241 and the second engagement portion 242 restrict the relative position in the rotation direction of the top plate 123 with respect to the substrate support portion 141 (that is, fix the relative position in the circumferential direction). It is a member. When the chamber lid part 122 is lowered, the rotation position of the support part base 413 is controlled by the substrate rotation mechanism 15 so that the first engagement part 241 and the second engagement part 242 are fitted.

チャンバ空間１２０および側方空間１６０がそれぞれ独立して密閉されると、基板回転機構１５による基板９の回転が再開される。また、外側排気部１９４（図３参照）によるガスの排出が停止されるとともに、内側排気部１９８によるチャンバ空間１２０内のガスの排出が開始される。さらに、プレート昇降機構により、冷却プレート３３が上方に移動し、冷却プレート３３の上面が基板９の下面９２に近接する。これにより、冷却部である冷却プレート３３による基板９の下面９２の冷却が開始される（ステップＳ１６）。なお、冷却プレート３３による基板９の下面９２の冷却は、ステップＳ１５の処理にて液膜を冷却する際に開始されてよい。   When the chamber space 120 and the side space 160 are independently sealed, the rotation of the substrate 9 by the substrate rotation mechanism 15 is resumed. Further, the discharge of gas by the outer exhaust part 194 (see FIG. 3) is stopped, and the discharge of the gas in the chamber space 120 by the inner exhaust part 198 is started. Further, the cooling plate 33 is moved upward by the plate lifting mechanism, and the upper surface of the cooling plate 33 comes close to the lower surface 92 of the substrate 9. Thereby, cooling of the lower surface 92 of the board | substrate 9 by the cooling plate 33 which is a cooling part is started (step S16). The cooling of the lower surface 92 of the substrate 9 by the cooling plate 33 may be started when the liquid film is cooled in the process of step S15.

基板９の下面９２の冷却に並行して、溶剤含有ガス供給部１８５から上部ノズル１８１に溶剤含有ガスが供給され、上部ノズル１８１からチャンバ空間１２０内に溶剤含有ガスが吐出される（ステップＳ１７）。これにより、溶剤含有ガス供給部１８５からの溶剤含有ガスが、凍結膜９５の表面に連続的に供給される。既述のように、溶剤含有ガスは、所定の溶剤（本実施の形態では、ＩＰＡ）の蒸気またはミストを含み、当該溶剤は、純水に対する可溶性を有するとともに融点が純水よりも低い。溶剤含有ガス中の溶剤成分は凍結膜９５の表面にて凝縮し、凍結膜９５の表面の純水が融解して液体状態の溶剤に混ざる。また、溶剤は揮発性を有するため、凍結膜９５の表面では、液体状態の溶剤および液体状態の純水の混合物が気化する。図８の左から３番目では、凍結膜９５の表面における液体状態の溶剤および純水の層（以下、「混合層」という。）に符号９６を付している。実際には、凍結膜９５の表面における溶剤の凝縮、純水の融解および混合物の気化は連続的に並行して発生するため、必ずしも明確な混合層９６が存在する訳ではない。   In parallel with the cooling of the lower surface 92 of the substrate 9, the solvent-containing gas is supplied from the solvent-containing gas supply unit 185 to the upper nozzle 181 and the solvent-containing gas is discharged from the upper nozzle 181 into the chamber space 120 (step S17). . As a result, the solvent-containing gas from the solvent-containing gas supply unit 185 is continuously supplied to the surface of the frozen film 95. As described above, the solvent-containing gas includes vapor or mist of a predetermined solvent (in this embodiment, IPA), and the solvent has solubility in pure water and has a lower melting point than pure water. The solvent component in the solvent-containing gas is condensed on the surface of the frozen film 95, and the pure water on the surface of the frozen film 95 is melted and mixed with the liquid solvent. In addition, since the solvent has volatility, a mixture of the liquid solvent and the pure water in the liquid state is vaporized on the surface of the frozen film 95. In the third part from the left in FIG. 8, a reference numeral 96 is given to a liquid solvent and pure water layer (hereinafter referred to as “mixed layer”) on the surface of the frozen film 95. Actually, the condensation of the solvent, the melting of pure water and the vaporization of the mixture on the surface of the frozen film 95 occur continuously in parallel. Therefore, the clear mixed layer 96 does not necessarily exist.

このとき、冷却プレート３３により基板９の下面９２が冷却されている。また、凍結膜９５の表面のみが徐々に融解して気化するように、単位時間当たりの溶剤含有ガスの供給量が調整されている。したがって、凍結膜９５の表面以外では、凍結状態が維持される。実際には、溶剤含有ガスにおける溶剤の濃度が比較的低く、また、凍結膜９５の表面では液体状態の溶剤および純水の気化熱が発生するため、凍結膜９５の表面が過度に融解することが抑制される。さらに、基板回転機構１５により基板９が回転することにより、上面９１の表面近傍に空気の流れが生じる。これにより、凍結膜９５の表面における混合層９６の気化が促進される。このようにして、凍結膜９５では、表面が徐々に融解しつつ混合層９６が気化し、表面近傍が少しずつ除去される。溶剤含有ガスの供給時には、混合層９６の厚さが十分に小さい（例えば、パターン９３の高さよりも十分に小さい）状態が維持される。   At this time, the lower surface 92 of the substrate 9 is cooled by the cooling plate 33. Further, the supply amount of the solvent-containing gas per unit time is adjusted so that only the surface of the frozen film 95 is gradually melted and vaporized. Therefore, the frozen state is maintained except for the surface of the frozen film 95. Actually, the concentration of the solvent in the solvent-containing gas is relatively low, and the surface of the frozen film 95 is excessively melted because heat of vaporization of the liquid solvent and pure water is generated on the surface of the frozen film 95. Is suppressed. Further, when the substrate 9 is rotated by the substrate rotating mechanism 15, an air flow is generated near the surface of the upper surface 91. Thereby, vaporization of the mixed layer 96 on the surface of the frozen film 95 is promoted. Thus, in the frozen film 95, the mixed layer 96 is vaporized while the surface gradually melts, and the vicinity of the surface is removed little by little. When the solvent-containing gas is supplied, a state where the thickness of the mixed layer 96 is sufficiently small (for example, sufficiently smaller than the height of the pattern 93) is maintained.

溶剤含有ガスの凍結膜９５の表面への供給は、所定時間継続される。これにより、図８の最も右側に示すように、基板９上の凍結膜９５の全体が除去される。すなわち、基板９の上面９１が乾燥する。その後、溶剤含有ガス供給部１８５から基板９の上面９１への溶剤含有ガスの供給が停止され、基板回転機構１５による基板９の回転も停止される。また、プレート昇降機構により、冷却プレート３３が下方に移動し、冷却プレート３３の上面が基板９の下面９２から離間する。これにより、冷却プレート３３による基板９の下面９２の冷却が停止される（ステップＳ１８）。その後、チャンバ蓋部１２２とトッププレート１２３が上昇して、図６に示すように、チャンバ１２がオープン状態となる。基板９は外部の搬送機構によりチャンバ１２から搬出される（ステップＳ１９）。   The supply of the solvent-containing gas to the surface of the frozen film 95 is continued for a predetermined time. As a result, as shown on the rightmost side of FIG. 8, the entire frozen film 95 on the substrate 9 is removed. That is, the upper surface 91 of the substrate 9 is dried. Thereafter, the supply of the solvent-containing gas from the solvent-containing gas supply unit 185 to the upper surface 91 of the substrate 9 is stopped, and the rotation of the substrate 9 by the substrate rotation mechanism 15 is also stopped. The cooling plate 33 is moved downward by the plate lifting mechanism, and the upper surface of the cooling plate 33 is separated from the lower surface 92 of the substrate 9. Thereby, cooling of the lower surface 92 of the board | substrate 9 by the cooling plate 33 is stopped (step S18). Thereafter, the chamber lid 122 and the top plate 123 are raised, and the chamber 12 is opened as shown in FIG. The substrate 9 is unloaded from the chamber 12 by an external transfer mechanism (step S19).

ここで、基板９の上面９１上の純水を凍結させることなく乾燥させる比較例の基板処理装置について述べる。比較例の基板処理装置では、上面９１上に液体状態の純水が存在する状態で、基板９を回転することにより乾燥処理が行われる。このとき、図１０に示すように、パターン９３が上部から乾燥し、隣接する２つのパターン要素９３１の間に純水の液面が形成される状態となる。したがって、パターン要素９３１では、下端９３２を支点として純水の表面張力に起因する力が作用する。具体的には、パターン要素９３１の上面９１（支点）からの高さをＨ、パターン要素９３１の間に介在する純水の液面の上面９１からの高さをＨａ、純水の液面の位置において純水の表面張力によりパターン要素９３１に作用する力をＦａ、パターン要素９３１の上端９３３に作用する力をＦとすると、（Ｆ×Ｈ＝Ｆａ×Ｈａ）が成り立つ。したがって、パターン要素９３１の上端９３３に作用する力Ｆは、（（Ｆａ×Ｈａ）／Ｈ）となる。実際には、図１０の各パターン要素９３１の左右両側にも純水の液面が存在するが、液面の高さが左右で相違することにより、パターン要素９３１の上端９３３において、純水の表面張力に起因するある程度の力が作用し、パターン要素９３１が倒壊する虞がある。   Here, a comparative substrate processing apparatus for drying pure water on the upper surface 91 of the substrate 9 without freezing will be described. In the substrate processing apparatus of the comparative example, the drying process is performed by rotating the substrate 9 in a state where pure water in the liquid state exists on the upper surface 91. At this time, as shown in FIG. 10, the pattern 93 is dried from above, and a pure water level is formed between two adjacent pattern elements 931. Therefore, in the pattern element 931, the force resulting from the surface tension of pure water acts on the lower end 932 as a fulcrum. Specifically, the height from the upper surface 91 (fulcrum) of the pattern element 931 is H, the height from the upper surface 91 of the pure water level interposed between the pattern elements 931 is Ha, and the level of the pure water level is If the force acting on the pattern element 931 due to the surface tension of pure water at the position is Fa and the force acting on the upper end 933 of the pattern element 931 is F, (F × H = Fa × Ha) is established. Therefore, the force F acting on the upper end 933 of the pattern element 931 is ((Fa × Ha) / H). Actually, there are liquid levels of pure water on both the left and right sides of each pattern element 931 in FIG. 10. However, the height of the liquid level differs between the right and left, so that the pure water at the upper end 933 of the pattern element 931 is different. A certain amount of force due to the surface tension acts, and the pattern element 931 may collapse.

これに対し、基板処理装置１では、乾燥処理の際に、純水の凍結膜９５が形成され、凍結膜９５の表面に溶剤含有ガスが供給される。したがって、乾燥途上では、図１１に示すように隣接する２つのパターン要素９３１の間の純水が、凍結膜９５（の一部）として凍結しており、パターン要素９３１の下部が凍結膜９５により支持される。既述のように、凍結膜９５の除去の際には、凍結膜９５の表面に液体状態の混合層９６が存在するため、パターン要素９３１では、凍結膜９５の表面の位置を支点として混合層９６の表面張力に起因する力が作用する。パターン要素９３１の上端９３３の当該支点からの高さをＨｃ、パターン要素９３１の間に介在する混合層９６の厚さをＨｂ、混合層９６の表面の位置９３４において混合層９６の表面張力によりパターン要素９３１に作用する力をＦｂとすると、パターン要素９３１の上端９３３に作用する力Ｆは、（（Ｆｂ×Ｈｂ）／Ｈｃ）となる。混合層９６は極めて薄く、厚さＨｂはほぼ０に近いため、上端９３３に作用する力Ｆも極めて小さくなる。   On the other hand, in the substrate processing apparatus 1, a frozen film 95 of pure water is formed during the drying process, and a solvent-containing gas is supplied to the surface of the frozen film 95. Therefore, in the course of drying, as shown in FIG. 11, pure water between two adjacent pattern elements 931 is frozen as (a part of) the frozen film 95, and the lower part of the pattern elements 931 is caused by the frozen film 95. Supported. As described above, since the mixed layer 96 in the liquid state exists on the surface of the frozen film 95 when the frozen film 95 is removed, in the pattern element 931, the mixed layer is used with the position of the surface of the frozen film 95 as a fulcrum. A force due to the surface tension of 96 acts. The height of the upper end 933 of the pattern element 931 from the fulcrum is Hc, the thickness of the mixed layer 96 interposed between the pattern elements 931 is Hb, and the surface tension of the mixed layer 96 is determined by the surface tension of the mixed layer 96 at the position 934. When the force acting on the element 931 is Fb, the force F acting on the upper end 933 of the pattern element 931 is ((Fb × Hb) / Hc). Since the mixed layer 96 is very thin and the thickness Hb is almost zero, the force F acting on the upper end 933 is also extremely small.

以上に説明したように、基板処理装置１では、乾燥処理の際に、基板９の上面９１における純水の液膜を冷却して凍結膜９５が形成される。続いて、純水に対する可溶性を有し、融点が純水よりも低く、かつ、液体状態における蒸気圧が純水よりも高い溶剤の蒸気またはミストを含む溶剤含有ガスを凍結膜９５の表面に連続的に供給しつつ、基板の下面９２が冷却される。これにより、基板９上に形成されたパターン９３に対する純水の表面張力の影響を抑制しつつ、基板９上の純水を乾燥させることができる。その結果、基板９上のパターン要素９３１が倒壊することを抑制することができる。また、溶剤の蒸気またはミストを含む溶剤含有ガスが利用されるため、溶剤の消費量も低くすることができ、例えば、溶剤としてＩＰＡを利用する場合に、基板の表面の純水をＩＰＡに置換する乾燥処理と比較して、ＩＰＡの使用量を大幅に削減することができる。   As described above, in the substrate processing apparatus 1, the frozen film 95 is formed by cooling the pure water liquid film on the upper surface 91 of the substrate 9 during the drying process. Subsequently, a solvent-containing gas containing vapor or mist of a solvent having solubility in pure water, a melting point lower than that of pure water, and a vapor pressure in a liquid state higher than that of pure water is continuously applied to the surface of the frozen film 95. The lower surface 92 of the substrate is cooled while being supplied. Thereby, the pure water on the substrate 9 can be dried while suppressing the influence of the surface tension of the pure water on the pattern 93 formed on the substrate 9. As a result, the pattern element 931 on the substrate 9 can be prevented from collapsing. In addition, since solvent-containing gas containing solvent vapor or mist is used, the consumption of solvent can be reduced. For example, when IPA is used as a solvent, pure water on the surface of the substrate is replaced with IPA. The amount of IPA used can be greatly reduced as compared with the drying process.

基板処理装置１では、溶剤含有ガスを凍結膜９５に供給する際に、基板９を回転することにより、凍結膜９５の表面における液体状態の溶剤と純水の混合物の気化を促進することができる。また、密閉空間形成部であるチャンバ１２により、密閉された内部空間であるチャンバ空間１２０が形成され、溶剤含有ガスを凍結膜９５に供給する際に、チャンバ空間１２０に基板９が配置される。これにより、清浄な空間にて基板９の乾燥処理を行うことができる。なお、乾燥処理を短い時間にて完了するという観点では、凍結膜９５は可能な範囲で薄いことが好ましい。   In the substrate processing apparatus 1, when the solvent-containing gas is supplied to the frozen film 95, by rotating the substrate 9, vaporization of the liquid solvent and pure water mixture on the surface of the frozen film 95 can be promoted. . A chamber space 120 that is a sealed internal space is formed by the chamber 12 that is a sealed space forming portion, and the substrate 9 is placed in the chamber space 120 when the solvent-containing gas is supplied to the frozen film 95. Thereby, the drying process of the board | substrate 9 can be performed in a clean space. In terms of completing the drying process in a short time, the frozen film 95 is preferably as thin as possible.

図１２は、基板処理装置１の他の例を示す断面図である。図１２の基板処理装置１では、図１の基板処理装置１における冷却プレート３３に代えて補助冷却ガスノズル３４がチャンバ底部２１０の中央部２１１に設けられ、補助冷却ガスノズル３４には、補助冷却ガス供給部１８８が接続される。基板処理装置１の他の構成は図１と同様であり、図１と同じ構成に同じ符号を付す。   FIG. 12 is a cross-sectional view showing another example of the substrate processing apparatus 1. In the substrate processing apparatus 1 of FIG. 12, an auxiliary cooling gas nozzle 34 is provided in the central portion 211 of the chamber bottom 210 in place of the cooling plate 33 in the substrate processing apparatus 1 of FIG. 1, and the auxiliary cooling gas nozzle 34 is supplied with auxiliary cooling gas. Unit 188 is connected. Other configurations of the substrate processing apparatus 1 are the same as those in FIG. 1, and the same reference numerals are given to the same configurations as in FIG. 1.

補助冷却ガスノズル３４は、基板９の下方に配置される吐出ヘッド３４１と、ヘッド支持部３４２とを備える。ヘッド支持部３４２は、略水平方向に延びる棒状の部材である。ヘッド支持部３４２の一方の端部である固定端部は、後述のヘッド回転機構３４４に接続される。ヘッド支持部３４２の他方の端部である自由端部には、吐出ヘッド３４１が固定される。中央部２１１の下面には、ヘッド回転機構３４４が設けられる。ヘッド回転機構３４４は、中央部２１１を貫通してヘッド支持部３４２の固定端部に接続され、固定端部を中心としてヘッド支持部３４２を吐出ヘッド３４１と共に略水平方向に回転する。ヘッド回転機構３４４による中央部２１１の貫通部はシールされており、気体や液体の通過が防止される。既述のように、補助冷却ガスノズル３４には、補助冷却ガス供給部１８８が接続される。補助冷却ガス供給部１８８は、冷却ガスと同様に冷却されたガス（冷却ガスノズル３２から吐出される冷却ガスと区別するため、以下、「補助冷却ガス」という。）を、補助冷却ガスノズル３４を介して基板９の下面９２に供給する。   The auxiliary cooling gas nozzle 34 includes a discharge head 341 disposed below the substrate 9 and a head support portion 342. The head support portion 342 is a rod-like member extending in a substantially horizontal direction. A fixed end portion, which is one end portion of the head support portion 342, is connected to a head rotation mechanism 344 described later. An ejection head 341 is fixed to a free end that is the other end of the head support 342. A head rotating mechanism 344 is provided on the lower surface of the central portion 211. The head rotation mechanism 344 passes through the central portion 211 and is connected to the fixed end portion of the head support portion 342, and rotates the head support portion 342 together with the ejection head 341 in a substantially horizontal direction around the fixed end portion. The penetrating portion of the central portion 211 by the head rotating mechanism 344 is sealed to prevent the passage of gas or liquid. As described above, the auxiliary cooling gas supply unit 188 is connected to the auxiliary cooling gas nozzle 34. The auxiliary cooling gas supply unit 188 passes the gas cooled in the same manner as the cooling gas (hereinafter referred to as “auxiliary cooling gas” to distinguish it from the cooling gas discharged from the cooling gas nozzle 32) via the auxiliary cooling gas nozzle 34. To the lower surface 92 of the substrate 9.

図１２の基板処理装置１による処理では、図１の基板処理装置１と同様にして、図５のステップＳ１１〜Ｓ１５の処理が行われる。続いて、ヘッド回転機構３４４が制御され、基板９の下方における吐出ヘッド３４１の往復移動が開始される。吐出ヘッド３４１は、基板９の中心部と外縁部とを結ぶ所定の移動経路に沿って水平方向に継続的に往復移動する。そして、冷却部である補助冷却ガス供給部１８８から補助冷却ガスノズル３４への補助冷却ガスの供給が開始される。これにより、吐出ヘッド３４１から基板９の下面９２に向けて補助冷却ガスが吐出され、基板９の下面９２の冷却が開始される（ステップＳ１６）。   In the processing by the substrate processing apparatus 1 in FIG. 12, the processing in steps S11 to S15 in FIG. 5 is performed in the same manner as the substrate processing apparatus 1 in FIG. Subsequently, the head rotation mechanism 344 is controlled, and the reciprocation of the ejection head 341 below the substrate 9 is started. The ejection head 341 continuously reciprocates in the horizontal direction along a predetermined movement path connecting the center portion and the outer edge portion of the substrate 9. Then, the supply of the auxiliary cooling gas from the auxiliary cooling gas supply unit 188, which is a cooling unit, to the auxiliary cooling gas nozzle 34 is started. Thereby, the auxiliary cooling gas is discharged from the discharge head 341 toward the lower surface 92 of the substrate 9, and cooling of the lower surface 92 of the substrate 9 is started (step S16).

基板９の下面９２の冷却に並行して、溶剤含有ガス供給部１８５（図３参照）から上部ノズル１８１を介して基板９の上面９１に溶剤含有ガスが供給される（ステップＳ１７）。これにより、上面９１上の凍結膜が徐々に除去され、基板９の上面９１が乾燥する。所定時間経過後に、溶剤含有ガス供給部１８５から基板９の上面９１への溶剤含有ガスの供給が停止される。また、補助冷却ガス供給部１８８から基板９の下面９２への補助冷却ガスの供給が停止され、基板９の下面９２の冷却が停止される（ステップＳ１８）。その後、チャンバ１２がオープン状態となり、基板９が外部の搬送機構によりチャンバ１２から搬出される（ステップＳ１９）。   In parallel with the cooling of the lower surface 92 of the substrate 9, the solvent-containing gas is supplied from the solvent-containing gas supply unit 185 (see FIG. 3) to the upper surface 91 of the substrate 9 via the upper nozzle 181 (step S17). Thereby, the frozen film on the upper surface 91 is gradually removed, and the upper surface 91 of the substrate 9 is dried. After a predetermined time has elapsed, the supply of the solvent-containing gas from the solvent-containing gas supply unit 185 to the upper surface 91 of the substrate 9 is stopped. Further, the supply of the auxiliary cooling gas from the auxiliary cooling gas supply unit 188 to the lower surface 92 of the substrate 9 is stopped, and the cooling of the lower surface 92 of the substrate 9 is stopped (step S18). Thereafter, the chamber 12 is opened, and the substrate 9 is unloaded from the chamber 12 by an external transfer mechanism (step S19).

以上のように、図１２の基板処理装置１では、補助冷却ガス供給部１８８から基板９の下面９２に補助冷却ガスを供給することにより、基板９の下面９２を効率よく冷却することができる。また、基板９の下面９２の冷却に並行して、溶剤含有ガスを凍結膜の表面に連続的に供給することにより、基板９上に形成されたパターンに対する純水の表面張力の影響を抑制しつつ、基板９上の純水を乾燥させることができる。   As described above, in the substrate processing apparatus 1 of FIG. 12, the lower surface 92 of the substrate 9 can be efficiently cooled by supplying the auxiliary cooling gas from the auxiliary cooling gas supply unit 188 to the lower surface 92 of the substrate 9. In parallel with the cooling of the lower surface 92 of the substrate 9, the influence of the surface tension of pure water on the pattern formed on the substrate 9 is suppressed by continuously supplying the solvent-containing gas to the surface of the frozen film. Meanwhile, the pure water on the substrate 9 can be dried.

図１３は、本発明の第２の実施の形態に係る基板処理装置１ａの構成を示す図である。基板処理装置１ａは、基板９を保持するスピンチャック７１、薬液および純水を基板９の上面９１に付与する処理液ノズル７２、冷却ガスを基板９の上面９１に付与する冷却ガスノズル７３、および、これらの構成要素を収容するチャンバ（図示省略）を備える。処理液ノズル７２は、図３の処理液ノズル３１と同様に薬液供給部１８３および純水供給部１８４に接続され、冷却ガスノズル７３は、図３の冷却ガスノズル３２と同様に冷却ガス供給部１８７に接続される。各ノズル７２，７３は、ノズル回転機構７２１，７３１に接続され、基板９の上方の供給位置と、供給位置から水平方向に離れた退避位置との間で移動可能である。   FIG. 13 is a diagram showing a configuration of a substrate processing apparatus 1a according to the second embodiment of the present invention. The substrate processing apparatus 1a includes a spin chuck 71 that holds the substrate 9, a treatment liquid nozzle 72 that applies a chemical solution and pure water to the upper surface 91 of the substrate 9, a cooling gas nozzle 73 that applies a cooling gas to the upper surface 91 of the substrate 9, and A chamber (not shown) for accommodating these components is provided. The processing liquid nozzle 72 is connected to the chemical liquid supply unit 183 and the pure water supply unit 184 in the same manner as the processing liquid nozzle 31 in FIG. 3, and the cooling gas nozzle 73 is connected to the cooling gas supply unit 187 in the same manner as the cooling gas nozzle 32 in FIG. Connected. The nozzles 72 and 73 are connected to the nozzle rotating mechanisms 721 and 731 and are movable between a supply position above the substrate 9 and a retreat position that is separated from the supply position in the horizontal direction.

スピンチャック７１は、基板回転機構７１１と、回転支軸７１２と、円板状のスピンベース７１０とを有する。回転支軸７１２の上端部は、スピンベース７１０の中央部に連結され、基板回転機構７１１により回転支軸７１２がスピンベース７１０と共に鉛直方向に平行な軸を中心として回転する。スピンベース７１０の外縁部には、基板保持部である複数のチャックピン７１３が、周方向に等角度間隔で設けられる。複数のチャックピン７１３では、基板９を保持する状態と、基板９を解放する状態とが切替可能である。   The spin chuck 71 includes a substrate rotation mechanism 711, a rotation support shaft 712, and a disk-shaped spin base 710. The upper end portion of the rotation support shaft 712 is connected to the center portion of the spin base 710, and the rotation support shaft 712 is rotated about the axis parallel to the vertical direction together with the spin base 710 by the substrate rotation mechanism 711. A plurality of chuck pins 713 serving as a substrate holding portion are provided on the outer edge portion of the spin base 710 at equal angular intervals in the circumferential direction. The plurality of chuck pins 713 can be switched between a state in which the substrate 9 is held and a state in which the substrate 9 is released.

スピンチャック７１の回転支軸７１２は中空軸であり、回転支軸７１２の内部には導入管７１５が内側面と非接触状態にて挿入される。導入管７１５の上端は、基板９の下面９２近傍に位置し、当該上端には、ガス吐出口が設けられる。導入管７１５には、補助冷却ガス供給部１８８から補助冷却ガスが供給される。また、回転支軸７１２の内側面と導入管７１５との間には筒状のガス供給路７１４が形成される。ガス供給路７１４には不活性ガス供給部１８６ａから不活性ガスが供給される。   The rotation support shaft 712 of the spin chuck 71 is a hollow shaft, and an introduction tube 715 is inserted into the rotation support shaft 712 in a non-contact state with the inner surface. The upper end of the introduction pipe 715 is located near the lower surface 92 of the substrate 9, and a gas discharge port is provided at the upper end. The auxiliary cooling gas is supplied from the auxiliary cooling gas supply unit 188 to the introduction pipe 715. A cylindrical gas supply path 714 is formed between the inner surface of the rotation spindle 712 and the introduction pipe 715. An inert gas is supplied to the gas supply path 714 from an inert gas supply unit 186a.

基板処理装置１ａは、チャンバ内においてスピンチャック７１の上方に配置される遮断板７４をさらに備える。遮断板７４は、円板状であり、遮断板７４の上面において中央部には支持軸７４１が接続される。遮断板７４および支持軸７４１には、上下方向に貫通する貫通孔が形成され、当該貫通孔は遮断板７４の下面中央にて開口する。貫通孔には導入管７４２が貫通孔の内側面と非接触状態にて挿入され、導入管７４２の下端が遮断板７４における当該貫通孔の開口に位置する。導入管７４２の下端には、ガス吐出口が形成される。導入管７４２においてガス吐出口に連続する流路には、溶剤含有ガス供給部１８５から溶剤含有ガスが供給される。また、支持軸７４１（貫通孔の内側面）と導入管７４２との間には筒状のガス供給路７４３が形成され、遮断板７４の下面には、ガス供給路７４３の環状吐出口が形成される。ガス供給路７４３には不活性ガス供給部１８６から不活性ガスが供給される。   The substrate processing apparatus 1a further includes a blocking plate 74 disposed above the spin chuck 71 in the chamber. The shielding plate 74 has a disc shape, and a support shaft 741 is connected to the central portion of the upper surface of the shielding plate 74. The blocking plate 74 and the support shaft 741 are formed with a through hole penetrating in the vertical direction. The introduction pipe 742 is inserted into the through hole in a non-contact state with the inner surface of the through hole, and the lower end of the introduction pipe 742 is positioned at the opening of the through hole in the blocking plate 74. A gas discharge port is formed at the lower end of the introduction pipe 742. The solvent-containing gas is supplied from the solvent-containing gas supply unit 185 to the flow path that is continuous with the gas discharge port in the introduction pipe 742. Further, a cylindrical gas supply path 743 is formed between the support shaft 741 (the inner surface of the through hole) and the introduction pipe 742, and an annular discharge port of the gas supply path 743 is formed on the lower surface of the blocking plate 74. Is done. An inert gas is supplied from the inert gas supply unit 186 to the gas supply path 743.

支持軸７４１は昇降機構７６１に接続され、昇降機構７６１により遮断板７４が支持軸７４１と共に上下方向に昇降する。具体的には、遮断板７４は、遮断板７４がスピンチャック７１上の基板９に近接する位置（以下、「近接位置」という。）、および、遮断板７４がスピンチャック７１から上方に大きく離れた位置（図１３中に示す位置であり、以下、「退避位置」という。）のいずれかに配置される。遮断板７４が近接位置に配置された状態では、遮断板７４の下面が基板９の上面９１に近接する。なお、遮断板７４が近接位置に配置される際には、ノズル回転機構７２１，７３１により処理液ノズル７２および冷却ガスノズル７３が遮断板７４と干渉しない既述の退避位置へと移動する。また、支持軸７４１は回転機構７６２に接続され、回転機構７６２により遮断板７４が回転する。   The support shaft 741 is connected to an elevating mechanism 761, and the elevating mechanism 761 moves the blocking plate 74 up and down together with the support shaft 741. Specifically, the blocking plate 74 is located far from the position where the blocking plate 74 is close to the substrate 9 on the spin chuck 71 (hereinafter referred to as “proximity position”), and the blocking plate 74 is largely separated from the spin chuck 71 upward. Are arranged at any of the positions (the positions shown in FIG. 13 and hereinafter referred to as “retreat positions”). In a state where the blocking plate 74 is disposed in the proximity position, the lower surface of the blocking plate 74 is close to the upper surface 91 of the substrate 9. When the blocking plate 74 is disposed in the proximity position, the nozzle rotation mechanisms 721 and 731 move the processing liquid nozzle 72 and the cooling gas nozzle 73 to the above-described retracted positions where they do not interfere with the blocking plate 74. Further, the support shaft 741 is connected to the rotation mechanism 762, and the blocking plate 74 is rotated by the rotation mechanism 762.

図１３の基板処理装置１ａが基板９を処理する際には、外部の搬送機構により基板９がチャンバ内へと搬送され、スピンチャック７１にて保持される（図５：ステップＳ１１）。このとき、遮断板７４は退避位置に配置される。続いて、基板回転機構７１１によるスピンチャック７１の回転が開始される。また、処理液ノズル７２が基板９の上方の供給位置に配置され（基板９の上方にて揺動してもよい。）、薬液供給部１８３により処理液ノズル７２を介して基板９の上面９１上に薬液が供給される（ステップＳ１２）。なお、チャンバの下部には、気液排出部の排出路が設けられる。薬液の供給が所定時間だけ継続されると、薬液供給部１８３による薬液の供給が停止される。続いて、純水供給部１８４により処理液ノズル７２を介して基板９の上面９１上に純水が供給され、基板９に対してリンス処理が行われる（ステップＳ１３）。   When the substrate processing apparatus 1a in FIG. 13 processes the substrate 9, the substrate 9 is transferred into the chamber by an external transfer mechanism and held by the spin chuck 71 (FIG. 5: Step S11). At this time, the blocking plate 74 is disposed at the retracted position. Subsequently, rotation of the spin chuck 71 by the substrate rotation mechanism 711 is started. Further, the processing liquid nozzle 72 is disposed at a supply position above the substrate 9 (may swing above the substrate 9), and the upper surface 91 of the substrate 9 is passed through the processing liquid nozzle 72 by the chemical liquid supply unit 183. A chemical solution is supplied to the top (step S12). In addition, the discharge path of a gas-liquid discharge part is provided in the lower part of a chamber. When the supply of the chemical solution is continued for a predetermined time, the supply of the chemical solution by the chemical solution supply unit 183 is stopped. Subsequently, pure water is supplied from the pure water supply unit 184 to the upper surface 91 of the substrate 9 via the processing liquid nozzle 72, and the substrate 9 is rinsed (step S13).

基板９に対するリンス処理が完了すると、純水供給部１８４から冷却された低温の純水が処理液ノズル７２を介して基板９の上面９１に供給される。続いて、基板回転機構７１１による基板９の回転数が減少し、小さい回転数に変更される。その後、純水供給部１８４から基板９の上面９１への純水の供給が停止される。これにより、基板９の上面９１上に、純水の薄い液膜が形成される（ステップＳ１４）。処理液ノズル７２は、退避位置へと戻される。   When the rinsing process for the substrate 9 is completed, the low-temperature pure water cooled from the pure water supply unit 184 is supplied to the upper surface 91 of the substrate 9 through the processing liquid nozzle 72. Subsequently, the number of rotations of the substrate 9 by the substrate rotation mechanism 711 decreases and is changed to a smaller number of rotations. Thereafter, the supply of pure water from the pure water supply unit 184 to the upper surface 91 of the substrate 9 is stopped. Thereby, a thin liquid film of pure water is formed on the upper surface 91 of the substrate 9 (step S14). The processing liquid nozzle 72 is returned to the retracted position.

続いて、冷却ガスノズル７３が供給位置へと配置され（基板９の上方にて揺動してもよい。）、冷却ガス供給部１８７から冷却ガスノズル７３を介して基板９の上面９１上に冷却ガスが供給される。冷却ガス供給部１８７からの冷却ガスにより、基板９上の液膜が凍結して凍結膜が形成される（ステップＳ１５）。凍結膜が形成されると、冷却ガス供給部１８７から基板９の上面９１への冷却ガスの供給が停止される。冷却ガスノズル７３は退避位置へと戻される。続いて、補助冷却ガス供給部１８８から導入管７１５への補助冷却ガスの供給が開始される。これにより、導入管７１５のガス吐出口から基板９の下面９２に向けて補助冷却ガスが吐出され、基板９の下面９２の冷却が開始される（ステップＳ１６）。   Subsequently, the cooling gas nozzle 73 is arranged at the supply position (may swing above the substrate 9), and the cooling gas is supplied from the cooling gas supply unit 187 to the upper surface 91 of the substrate 9 via the cooling gas nozzle 73. Is supplied. With the cooling gas from the cooling gas supply unit 187, the liquid film on the substrate 9 is frozen to form a frozen film (step S15). When the frozen film is formed, the supply of the cooling gas from the cooling gas supply unit 187 to the upper surface 91 of the substrate 9 is stopped. The cooling gas nozzle 73 is returned to the retracted position. Subsequently, supply of auxiliary cooling gas from the auxiliary cooling gas supply unit 188 to the introduction pipe 715 is started. As a result, the auxiliary cooling gas is discharged from the gas discharge port of the introduction pipe 715 toward the lower surface 92 of the substrate 9, and cooling of the lower surface 92 of the substrate 9 is started (step S16).

また、遮断板７４が近接位置へと移動し、溶剤含有ガス供給部１８５から導入管７４２を介して基板９の上面９１に溶剤含有ガスが供給される（ステップＳ１７）。溶剤含有ガスは、凍結膜の表面に連続して供給される。これにより、基板９上の凍結膜の表面が徐々に融解して気化し、最終的に基板９の上面９１が乾燥する。所定時間経過後に、溶剤含有ガス供給部１８５から基板９の上面９１への溶剤含有ガスの供給が停止され、基板回転機構７１１による基板９の回転も停止される。また、補助冷却ガス供給部１８８から基板９の下面９２への補助冷却ガスの供給が停止され、基板９の下面９２の冷却が停止される（ステップＳ１８）。その後、遮断板７４が離間位置へと移動し、基板９が外部の搬送機構によりチャンバから搬出される（ステップＳ１９）。   Further, the blocking plate 74 moves to the close position, and the solvent-containing gas is supplied from the solvent-containing gas supply unit 185 to the upper surface 91 of the substrate 9 through the introduction pipe 742 (step S17). The solvent-containing gas is continuously supplied to the surface of the frozen membrane. Thereby, the surface of the frozen film on the substrate 9 is gradually melted and vaporized, and finally the upper surface 91 of the substrate 9 is dried. After a predetermined time has elapsed, the supply of the solvent-containing gas from the solvent-containing gas supply unit 185 to the upper surface 91 of the substrate 9 is stopped, and the rotation of the substrate 9 by the substrate rotation mechanism 711 is also stopped. Further, the supply of the auxiliary cooling gas from the auxiliary cooling gas supply unit 188 to the lower surface 92 of the substrate 9 is stopped, and the cooling of the lower surface 92 of the substrate 9 is stopped (step S18). Thereafter, the blocking plate 74 moves to the separation position, and the substrate 9 is unloaded from the chamber by the external transfer mechanism (step S19).

以上のように、図１３の基板処理装置１ａでは、溶剤含有ガスを凍結膜の表面に連続的に供給しつつ、補助冷却ガスにより基板の下面９２が冷却される。これにより、基板９上に形成されたパターンに対する純水の表面張力の影響を抑制しつつ、基板９上の純水を乾燥させることができる。   As described above, in the substrate processing apparatus 1a of FIG. 13, the lower surface 92 of the substrate is cooled by the auxiliary cooling gas while continuously supplying the solvent-containing gas to the surface of the frozen film. Thereby, the pure water on the substrate 9 can be dried while suppressing the influence of the surface tension of the pure water on the pattern formed on the substrate 9.

図１３の基板処理装置１ａでは、基板９の下面９２に補助冷却ガスを供給することにより、基板９の下面９２が冷却されるが、図１４の基板処理装置１ａのように、スピンベース７１０において、基板９の下面９２に近接する冷却プレート７１６を設けることにより、溶剤含有ガスを凍結膜に供給する際に基板９の下面９２が冷却されてもよい。   In the substrate processing apparatus 1a of FIG. 13, the lower surface 92 of the substrate 9 is cooled by supplying the auxiliary cooling gas to the lower surface 92 of the substrate 9, but in the spin base 710 as in the substrate processing apparatus 1a of FIG. By providing the cooling plate 716 adjacent to the lower surface 92 of the substrate 9, the lower surface 92 of the substrate 9 may be cooled when the solvent-containing gas is supplied to the frozen film.

上記基板処理装置１，１ａでは様々な変形が可能である。   Various modifications can be made in the substrate processing apparatuses 1 and 1a.

溶剤含有ガスを基板９の上面９１に供給する際に、チャンバ内を減圧することが可能である場合には、図４の溶剤含有ガス供給部１８５において窒素ガス供給部８５３が省略されてもよい。この場合、溶剤タンク８５１の内部とチャンバの内部との差圧により、溶剤タンク８５１に貯溜された溶剤の蒸気が、基板９の上面９１へと供給される。また、溶剤含有ガス供給部１８５では、溶剤の蒸気またはミストを発生する他の手法が用いられてよい。さらに、基板処理装置１，１ａでは、多数の貫通孔が形成された板部材（パンチング板）を介して、基板９の上面９１の全体に溶剤含有ガスが付与されてもよい。   When the inside of the chamber can be decompressed when supplying the solvent-containing gas to the upper surface 91 of the substrate 9, the nitrogen gas supply unit 853 may be omitted in the solvent-containing gas supply unit 185 of FIG. . In this case, the vapor of the solvent stored in the solvent tank 851 is supplied to the upper surface 91 of the substrate 9 due to the differential pressure between the inside of the solvent tank 851 and the inside of the chamber. Further, the solvent-containing gas supply unit 185 may use another method for generating solvent vapor or mist. Further, in the substrate processing apparatuses 1 and 1a, the solvent-containing gas may be applied to the entire upper surface 91 of the substrate 9 through a plate member (punching plate) in which a large number of through holes are formed.

基板処理装置１，１ａにおいて基板９の下面９２に接する冷却プレートが設けられてよい。また、冷却部では、溶剤含有ガスを凍結膜に供給する際に、基板９の少なくとも下面９２が冷却されればよく、例えば、図９の基板処理装置１において、チャンバ空間１２０の全体を冷却するように、１つまたは複数のノズルからチャンバ空間１２０内に補助冷却ガスが吐出されてよい。   A cooling plate in contact with the lower surface 92 of the substrate 9 may be provided in the substrate processing apparatus 1 or 1a. Further, in the cooling unit, it is sufficient that at least the lower surface 92 of the substrate 9 is cooled when the solvent-containing gas is supplied to the frozen film. For example, the entire chamber space 120 is cooled in the substrate processing apparatus 1 of FIG. As such, the auxiliary cooling gas may be discharged into the chamber space 120 from one or more nozzles.

凍結部による液膜の凍結は、液膜を形成する純水の凝固点よりも低温の窒素以外の冷却ガス（例えば、酸素、空気、オゾン、アルゴン）が、基板９の上面９１に供給されることにより行われてもよい。また、基板９の下面９２を冷却する冷却部が、基板９の上面９１上の液膜を凍結させる凍結部を兼ねていてもよい。   In the freezing of the liquid film by the freezing part, a cooling gas (for example, oxygen, air, ozone, argon) other than nitrogen having a temperature lower than the freezing point of pure water forming the liquid film is supplied to the upper surface 91 of the substrate 9. May be performed. The cooling unit that cools the lower surface 92 of the substrate 9 may also serve as a freezing unit that freezes the liquid film on the upper surface 91 of the substrate 9.

溶剤含有ガスを供給する際に、基板９の上面９１に沿う長いノズルを、その長手方向に垂直かつ上面９１に平行な方向に移動することにより、基板９を回転することなく、凍結膜の表面における溶剤と純水の混合物の気化が促進されてよい。   When supplying the solvent-containing gas, the surface of the frozen film is rotated without rotating the substrate 9 by moving a long nozzle along the upper surface 91 of the substrate 9 in a direction perpendicular to the longitudinal direction and parallel to the upper surface 91. Vaporization of a mixture of solvent and pure water in may be promoted.

基板保持部は、基板９の一方の主面を上側に向けた状態で保持する様々な形態のものが利用可能であり、例えば、基板９の下面９２の全体に接する基板保持部が設けられてよい。   The substrate holding unit can be used in various forms that hold one main surface of the substrate 9 facing upward. For example, a substrate holding unit that contacts the entire lower surface 92 of the substrate 9 is provided. Good.

基板処理装置１，１ａでは、上述の犠牲膜のエッチング処理や、ドライエッチング後の残渣除去処理以外に基板上の酸化膜の除去や現像液による現像等、様々な処理が行われてよい。   In the substrate processing apparatuses 1 and 1a, various processes such as removal of the oxide film on the substrate and development with a developer may be performed in addition to the above-described sacrifice film etching process and residue removal process after dry etching.

基板処理装置１にて処理される基板は半導体基板には限定されず、ガラス基板や他の基板であってもよい。   The substrate processed by the substrate processing apparatus 1 is not limited to a semiconductor substrate, and may be a glass substrate or another substrate.

上記実施形態では、第１の処理液として純水を使用したが、これに代えて、例えばＤＭＳＯ（ジメチルスルホキシド）あるいはｔ−ブチルアルコールなどの溶剤を第１の処理液として用いることもできる。第１の処理液としてこれらの液体を用いる場合、基板処理装置１，１ａにおいてこれらの液体の供給機構を別途設ければよい。そして上述のステップＳ１３における純水によるリンス処理を行った後に、ステップＳ１４において純水に代えてこれらの液体を供給し、基板９の上面９１にこれらの液膜を形成すればよい。なお、ＤＭＳＯ（ジメチルスルホキシド）やｔ−ブチルアルコールは、融点が純水よりも高くかつ常温以下であり、純水よりも常温に近い温度で凍結するため、比較的容易に凍結させて凍結膜を形成することができ、凍結膜形成のための冷却機構が簡易なもので済む利点がある。   In the above-described embodiment, pure water is used as the first processing liquid, but instead, a solvent such as DMSO (dimethyl sulfoxide) or t-butyl alcohol can be used as the first processing liquid. When these liquids are used as the first processing liquid, a supply mechanism for these liquids may be separately provided in the substrate processing apparatuses 1 and 1a. And after performing the rinse process by the pure water in above-mentioned step S13, it replaces with a pure water in step S14, and what is necessary is just to form these liquid films on the upper surface 91 of the board | substrate 9. FIG. DMSO (dimethyl sulfoxide) and t-butyl alcohol have a melting point higher than that of pure water and not higher than room temperature, and freeze at a temperature closer to room temperature than that of pure water. There is an advantage that a cooling mechanism for forming a frozen film can be formed simply.

上記実施の形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わされてよい。   The configurations in the above-described embodiments and modifications may be combined as appropriate as long as they do not contradict each other.

１，１ａ 基板処理装置
９ 基板
１２ チャンバ
１４ 基板保持部
１５，７１１ 基板回転機構
３３，７１６ 冷却プレート
９１ 上面
９２ 下面
９４ 液膜
９５ 凍結膜
１２０ チャンバ空間
１８４ 純水供給部
１８５ 溶剤含有ガス供給部
１８７ 冷却ガス供給部
１８８ 補助冷却ガス供給部
７１３ チャックピン
Ｓ１１〜Ｓ１９ ステップ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,1a Substrate processing apparatus 9 Substrate 12 Chamber 14 Substrate holding part 15,711 Substrate rotation mechanism 33,716 Cooling plate 91 Upper surface 92 Lower surface 94 Liquid film 95 Frozen film 120 Chamber space 184 Pure water supply part 185 Solvent-containing gas supply part 187 Cooling gas supply unit 188 Auxiliary cooling gas supply unit 713 Chuck pin S11 to S19 Step

Claims (12)

基板を処理する基板処理方法であって、
ａ）一方の主面を上側に向けた状態で保持された基板の前記一方の主面に第１の処理液を供給することにより前記一方の主面上に前記第１の処理液の液膜を形成する工程と、
ｂ）前記液膜を冷却して凍結させる工程と、
ｃ）前記第１の処理液に対する可溶性を有し、融点が前記第１の処理液よりも低く、かつ、液体状態における蒸気圧が前記第１の処理液よりも高い第２の処理液の蒸気またはミストを含む第２の処理液含有ガスを、凍結した前記液膜である凍結膜の表面に連続的に供給する工程と、
ｄ）前記ｃ）工程に並行して、前記基板の他方の主面を冷却する工程と、
を備えることを特徴とする基板処理方法。 A substrate processing method for processing a substrate, comprising:
a) A liquid film of the first processing liquid on the one main surface by supplying the first processing liquid to the one main surface of the substrate held with one main surface facing upward. Forming a step;
b) cooling and freezing the liquid film;
c) Vapor of the second processing liquid that is soluble in the first processing liquid, has a melting point lower than that of the first processing liquid, and has a vapor pressure in a liquid state higher than that of the first processing liquid. Or continuously supplying the second treatment liquid-containing gas containing mist to the surface of the frozen film, which is the frozen liquid film;
d) concurrently with the step c), cooling the other main surface of the substrate;
A substrate processing method comprising: 請求項１に記載の基板処理方法であって、
前記ｃ）工程において、前記基板が回転されることを特徴とする基板処理方法。 The substrate processing method according to claim 1,
In the step c), the substrate is rotated. 請求項１または２に記載の基板処理方法であって、
前記ｃ）工程において、前記凍結膜の表面のみが徐々に融解して気化するように、単位時間当たりの前記第２の処理液含有ガスの供給量が調整されていることを特徴とする基板処理方法。 The substrate processing method according to claim 1, wherein:
In the step c), the supply amount of the second treatment liquid-containing gas per unit time is adjusted so that only the surface of the frozen film is gradually melted and vaporized. Method. 請求項１ないし３のいずれかに記載の基板処理方法であって、
前記ｄ）工程において、前記基板の前記他方の主面に接する、または、前記他方の主面に対向する冷却プレートにより、前記他方の主面が冷却されることを特徴とする基板処理方法。 A substrate processing method according to any one of claims 1 to 3,
In the step d), the substrate processing method is characterized in that the other principal surface is cooled by a cooling plate that is in contact with or opposed to the other principal surface of the substrate. 請求項１ないし３のいずれかに記載の基板処理方法であって、
前記ｄ）工程において、前記基板の前記他方の主面に向けて冷却されたガスを供給することにより、前記他方の主面が冷却されることを特徴とする基板処理方法。 A substrate processing method according to any one of claims 1 to 3,
In the step d), the substrate processing method is characterized in that the other main surface is cooled by supplying a cooled gas toward the other main surface of the substrate. 請求項１ないし５のいずれかに記載の基板処理方法であって、
前記ｃ）工程において、密閉空間形成部が形成する密閉された内部空間に、前記基板が配置されることを特徴とする基板処理方法。 A substrate processing method according to any one of claims 1 to 5,
In the step c), the substrate is disposed in a sealed internal space formed by the sealed space forming portion. 基板を処理する基板処理装置であって、
一方の主面を上側に向けた状態で基板を保持する基板保持部と、
前記基板の前記一方の主面に第１の処理液を供給することにより前記一方の主面上に前記第１の処理液の液膜を形成する第１の処理液供給部と、
前記液膜を冷却して凍結させる凍結部と、
前記第１の処理液に対する可溶性を有し、融点が前記第１の処理液よりも低く、かつ、液体状態における蒸気圧が前記第１の処理液よりも高い第２の処理液の蒸気またはミストを含む第２の処理液含有ガスを、凍結した前記液膜である凍結膜の表面に連続的に供給する第２の処理液含有ガス供給部と、
前記第２の処理液含有ガスを前記凍結膜に供給する際に、前記基板の他方の主面を冷却する冷却部と、
を備えることを特徴とする基板処理装置。 A substrate processing apparatus for processing a substrate,
A substrate holding part for holding the substrate with one main surface facing upward,
A first processing liquid supply unit that forms a liquid film of the first processing liquid on the one main surface by supplying a first processing liquid to the one main surface of the substrate;
A freezing part for cooling and freezing the liquid film;
Vapor or mist of a second processing liquid that is soluble in the first processing liquid, has a melting point lower than that of the first processing liquid, and has a vapor pressure in a liquid state higher than that of the first processing liquid. A second processing liquid-containing gas supply unit that continuously supplies a second processing liquid-containing gas containing the liquid to the surface of the frozen film that is the frozen liquid film;
A cooling unit for cooling the other main surface of the substrate when supplying the second treatment liquid-containing gas to the frozen film;
A substrate processing apparatus comprising: 請求項７に記載の基板処理装置であって、
前記第２の処理液含有ガスを前記凍結膜に供給する際に、前記基板を回転する基板回転機構をさらに備えることを特徴とする基板処理装置。 The substrate processing apparatus according to claim 7,
A substrate processing apparatus, further comprising a substrate rotation mechanism that rotates the substrate when the second processing liquid-containing gas is supplied to the frozen film. 請求項７または８に記載の基板処理装置であって、
前記第２の処理液含有ガスを前記凍結膜に供給する際に、前記凍結膜の表面のみが徐々に融解して気化するように、単位時間当たりの前記第２の処理液含有ガスの供給量が調整されていることを特徴とする基板処理装置。 The substrate processing apparatus according to claim 7 or 8, wherein
The supply amount of the second processing liquid-containing gas per unit time so that only the surface of the frozen film is gradually melted and vaporized when the second processing liquid-containing gas is supplied to the frozen film. Is adjusted, the substrate processing apparatus. 請求項７ないし９のいずれかに記載の基板処理装置であって、
前記冷却部が、前記基板の前記他方の主面に接する、または、前記他方の主面に対向する冷却プレートを有することを特徴とする基板処理装置。 A substrate processing apparatus according to any one of claims 7 to 9,
The substrate processing apparatus, wherein the cooling unit includes a cooling plate that contacts the other main surface of the substrate or faces the other main surface. 請求項７ないし９のいずれかに記載の基板処理装置であって、
前記冷却部が、前記基板の前記他方の主面に向けて冷却されたガスを供給することを特徴とする基板処理装置。 A substrate processing apparatus according to any one of claims 7 to 9,
The substrate processing apparatus, wherein the cooling unit supplies a cooled gas toward the other main surface of the substrate. 請求項７ないし１１のいずれかに記載の基板処理装置であって、
前記第２の処理液含有ガスを前記凍結膜に供給する際に前記基板が配置される密閉された内部空間を形成する密閉空間形成部をさらに備えることを特徴とする基板処理装置。 A substrate processing apparatus according to any one of claims 7 to 11,
A substrate processing apparatus, further comprising: a sealed space forming unit that forms a sealed internal space in which the substrate is disposed when the second processing liquid-containing gas is supplied to the frozen film.
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