JP7502070B2

JP7502070B2 - Substrate Processing Equipment

Info

Publication number: JP7502070B2
Application number: JP2020070972A
Authority: JP
Inventors: 美波中村; 圭服部; 大輔松嶋; 健介出村; 将也神谷
Original assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Current assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Priority date: 2020-04-10
Filing date: 2020-04-10
Publication date: 2024-06-18
Anticipated expiration: 2040-04-10
Also published as: JP2021168343A

Description

本発明の実施形態は、基板処理装置に関する。 An embodiment of the present invention relates to a substrate processing apparatus.

インプリント用テンプレート、フォトリソグラフィ用マスク、半導体ウェーハなどの基板の表面には、微細な凹凸部が形成されている。この様な基板の表面に付着したパーティクルなどの汚染物を除去する方法として、凍結洗浄法が提案されている。 Substrates such as imprint templates, photolithography masks, and semiconductor wafers have fine irregularities on their surfaces. Freeze cleaning has been proposed as a method for removing contaminants such as particles that have adhered to the surfaces of such substrates.

凍結洗浄法においては、まず、基板の表面に純水などの液体を供給して液膜を形成する。次に、基板の表面側に冷却ガスを供給して液膜を凍結させる。液膜が凍結して凍結膜が形成される際に汚染物が凍結膜に取り込まれることで、汚染物が基板の表面から分離される。次に、凍結膜に純水などの液体を供給して凍結膜を融解し、液体とともに汚染物を基板の表面から除去する。凍結洗浄法によれば、基板の表面に形成された微細な凹凸部が破損するのを抑制することができる。 In the freeze cleaning method, first, a liquid such as pure water is supplied to the surface of the substrate to form a liquid film. Next, a cooling gas is supplied to the surface side of the substrate to freeze the liquid film. When the liquid film freezes to form a frozen film, contaminants are captured by the frozen film, and the contaminants are separated from the surface of the substrate. Next, a liquid such as pure water is supplied to the frozen film to melt it, and the contaminants are removed from the surface of the substrate together with the liquid. The freeze cleaning method can prevent damage to the fine irregularities formed on the surface of the substrate.

凍結洗浄では、通常回転させながら凍結を行っている。このため、基板１００の周縁領域は、外気の影響を受けやすく、冷却が抑制される。そのため、基板１００の周縁領域の冷却効率を向上させることができる基板処理装置の開発が望まれていた。 In freeze cleaning, the substrate is usually rotated while freezing. This makes the peripheral area of the substrate 100 susceptible to the effects of outside air, which inhibits cooling. For this reason, there has been a demand for the development of a substrate processing apparatus that can improve the cooling efficiency of the peripheral area of the substrate 100.

特開２０１８－０２６４３６号公報JP 2018-026436 A

本発明が解決しようとする課題は、基板１００の周縁領域の冷却効率を向上させることができる基板処理装置を提供することである。 The problem that the present invention aims to solve is to provide a substrate processing apparatus that can improve the cooling efficiency of the peripheral region of the substrate 100.

実施形態に係る基板処理装置は、基板を支持可能な載置台と、
前記載置台と、前記基板と、の間の空間に、冷却ガスを供給可能な冷却部と、
前記基板の、前記載置台側とは反対側の面に液体を供給可能な液体供給部と、
板状を呈し、前記基板の周縁を囲むプレートと、
少なくとも、前記プレートの、前記載置台側とは反対側の面に設けられ、前記基板よりも前記液体をはじきやすい性質を有する撥液部と、を備え、
前記プレートは、熱伝導率および線膨張係数のうち少なくとも一方が、前記基板と同じである。 The substrate processing apparatus according to the embodiment includes a mounting table capable of supporting a substrate;
a cooling unit capable of supplying a cooling gas to a space between the mounting table and the substrate;
a liquid supply unit capable of supplying liquid to a surface of the substrate opposite to the mounting table side;
A plate having a plate shape and surrounding a periphery of the substrate;
a liquid-repellent portion provided on a surface of the plate opposite to the mounting table side, the liquid-repellent portion having a property of more easily repelling the liquid than the substrate ;
The plate has at least one of a thermal conductivity and a linear expansion coefficient that is the same as that of the substrate .

本発明の実施形態によれば、基板１００の周縁領域の冷却効率を向上させることができる基板処理装置が提供される。 According to an embodiment of the present invention, a substrate processing apparatus is provided that can improve the cooling efficiency of the peripheral region of the substrate 100.

本実施の形態に係る基板処理装置を例示するための模式図である。1 is a schematic diagram illustrating a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention; 図１における載置部のＡ－Ａ線方向の模式図である。2 is a schematic diagram of the placement portion in FIG. 1 taken along line AA. 図２における載置部のＢ－Ｂ線方向の模式断面図である。3 is a schematic cross-sectional view of the placement portion in the direction of line BB in FIG. 2; （ａ）、（ｂ）は、撥液部を例示するための模式断面図である。4A and 4B are schematic cross-sectional views illustrating the liquid-repellent portion. 基板処理装置の作用を例示するためのタイミングチャートである。4 is a timing chart illustrating the operation of the substrate processing apparatus. 比較例に係る載置台を例示するための模式図である。1A and 1B are schematic views for illustrating a mounting table according to a comparative example. （ａ）、（ｂ）は、撥液部を例示するための模式断面図である。5A and 5B are schematic cross-sectional views illustrating the liquid-repellent portion. は、複数の小片を有するプレートを例示するための模式平面図である。FIG. 1 is a schematic plan view illustrating a plate having a plurality of small pieces. は、複数の小片を有するプレートを例示するための模式断面図である。1 is a schematic cross-sectional view illustrating a plate having a plurality of small pieces. 他の実施形態に係る基板処理装置を例示するための模式図である。11A and 11B are schematic views illustrating a substrate processing apparatus according to another embodiment.

以下、図面を参照しつつ、実施の形態について例示をする。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
以下に例示をする基板１００は、例えば、半導体ウェーハ、インプリント用テンプレート、フォトリソグラフィ用マスク、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）に用いられる板状体、フラットパネルディスプレイ用基板などとすることができる。
また、以下においては、一例として、基板１００が、フォトリソグラフィ用マスクである場合を説明する。基板１００が、フォトリソグラフィ用マスクである場合には、基板１００の平面形状は、略四角形とすることができる。基板１００の一方の面には、マスクのパターンである凹凸部が形成されている。 Hereinafter, an embodiment will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same components are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted as appropriate.
The substrate 100 exemplified below may be, for example, a semiconductor wafer, an imprint template, a photolithography mask, a plate-like body used in MEMS (Micro Electro Mechanical Systems), a substrate for a flat panel display, or the like.
In the following, as an example, a case where the substrate 100 is a photolithography mask will be described. When the substrate 100 is a photolithography mask, the planar shape of the substrate 100 can be a substantially rectangular shape. On one surface of the substrate 100, an uneven portion that is a mask pattern is formed.

図１は、本実施の形態に係る基板処理装置１を例示するための模式図である。
図２は、図１における載置部２のＡ－Ａ線方向の模式図である。
図３は、図２における載置部２のＢ－Ｂ線方向の模式断面図である。
図４は、撥液部２ｄ２を例示するための模式断面図である。 FIG. 1 is a schematic view illustrating a substrate processing apparatus 1 according to the present embodiment.
FIG. 2 is a schematic diagram of the placement unit 2 in FIG. 1 taken along line AA.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the mounting portion 2 in FIG. 2 taken along line BB.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view illustrating the liquid-repellent portion 2d2.

図１に示すように、基板処理装置１には、載置部２、冷却部３、第１液体供給部４、第２液体供給部５、筐体６、送風部７、測定部８、制御部９、および排気部１１が設けられている。 As shown in FIG. 1, the substrate processing apparatus 1 includes a placement section 2, a cooling section 3, a first liquid supply section 4, a second liquid supply section 5, a housing 6, a blower section 7, a measuring section 8, a control section 9, and an exhaust section 11.

載置部２は、載置台２ａ、回転軸２ｂ、駆動部２ｃ、およびプレート２ｄを有する。
載置台２ａは、筐体６の内部に回転可能に設けられている。載置台２ａは、板状を呈している。
載置台２ａの一方の主面には、基板１００を支持する複数の支持部２ａ１が設けられている。基板１００を複数の支持部２ａ１に支持させる際には、基板１００の表面１００ｂ（凹凸部が形成された側の面）が、載置台２ａ側とは反対の方を向くようにする。 The mounting unit 2 has a mounting table 2a, a rotating shaft 2b, a driving unit 2c, and a plate 2d.
The mounting table 2a is rotatably provided inside the housing 6. The mounting table 2a has a plate shape.
One main surface of the mounting table 2a is provided with a plurality of supporting portions 2a1 that support the substrate 100. When the substrate 100 is supported by the plurality of supporting portions 2a1, the surface 100b (the surface on which the uneven portion is formed) of the substrate 100 faces away from the mounting table 2a.

複数の支持部２ａ１には、基板１００の裏面１００ａの縁（エッジ）が接触する。支持部２ａ１の、基板１００の裏面１００ａの縁と接触する部分が、テーパ面または傾斜面とすることができる。 The edges of the rear surface 100a of the substrate 100 come into contact with the multiple support portions 2a1. The portions of the support portions 2a1 that come into contact with the edges of the rear surface 100a of the substrate 100 can be tapered or inclined surfaces.

また、載置台２ａの中央部分には、載置台２ａの厚み方向を貫通する孔２ａａが設けられている。 In addition, a hole 2aa is provided in the center of the mounting table 2a, penetrating the thickness of the mounting table 2a.

回転軸２ｂの一方の端部は、載置台２ａの孔２ａａに嵌合されている。回転軸２ｂの他方の端部は、筐体６の外部に設けられている。回転軸２ｂは、筐体６の外部において駆動部２ｃと接続されている。 One end of the rotating shaft 2b is fitted into the hole 2aa of the mounting base 2a. The other end of the rotating shaft 2b is provided outside the housing 6. The rotating shaft 2b is connected to the drive unit 2c outside the housing 6.

回転軸２ｂは、筒状を呈している。回転軸２ｂの載置台２ａ側の端部には、吹き出し部２ｂ１が設けられている。吹き出し部２ｂ１は、載置台２ａの、複数の支持部２ａ１が設けられる面に開口している。吹き出し部２ｂ１の開口側の端部は、孔２ａａの内壁に接続されている。吹き出し部２ｂ１の開口は、載置台２ａに支持された基板１００の裏面１００ａに対峙している。 The rotating shaft 2b is cylindrical. A blowing section 2b1 is provided at the end of the rotating shaft 2b on the side of the mounting table 2a. The blowing section 2b1 opens on the surface of the mounting table 2a on which the multiple support sections 2a1 are provided. The end on the opening side of the blowing section 2b1 is connected to the inner wall of the hole 2aa. The opening of the blowing section 2b1 faces the back surface 100a of the substrate 100 supported by the mounting table 2a.

吹き出し部２ｂ１は、載置台２ａ側（開口側）になるに従い断面積が大きくなる形状を有している。そのため、吹き出し部２ｂ１の内部の孔は、載置台２ａ側（開口側）になるに従い断面積が大きくなる。なお、回転軸２ｂの先端に吹き出し部２ｂ１を設ける場合を例示したが、吹き出し部２ｂ１は、冷却ノズル３ｄの先端に設けることもできる。また、載置台２ａの孔２ａａを吹き出し部２ｂ１とすることもできる。 The blowing section 2b1 has a shape in which the cross-sectional area increases toward the mounting table 2a (opening side). Therefore, the cross-sectional area of the hole inside the blowing section 2b1 increases toward the mounting table 2a (opening side). Although the blowing section 2b1 is provided at the tip of the rotating shaft 2b, the blowing section 2b1 can also be provided at the tip of the cooling nozzle 3d. Also, the hole 2aa in the mounting table 2a can be used as the blowing section 2b1.

吹き出し部２ｂ１を設ければ、放出された冷却ガス３ａ１を、基板１００の裏面１００ａのより広い領域に供給することができる。また、冷却ガス３ａ１の放出速度を低下させることができる。そのため、基板１００が部分的に冷却されたり、基板１００の冷却速度が速くなりすぎたりするのを抑制することができる。その結果、後述する液体１０１の過冷却状態を生じさせることが容易となる。 By providing the blowing section 2b1, the released cooling gas 3a1 can be supplied to a wider area of the rear surface 100a of the substrate 100. In addition, the release rate of the cooling gas 3a1 can be reduced. This makes it possible to prevent the substrate 100 from being partially cooled or the cooling rate of the substrate 100 from becoming too fast. As a result, it becomes easier to create a supercooled state of the liquid 101, which will be described later.

回転軸２ｂの、載置台２ａ側とは反対側の端部には、冷却ノズル３ｄが取り付けられている。回転軸２ｂの、載置台２ａ側とは反対側の端部と、冷却ノズル３ｄとの間には、図示しない回転軸シールが設けられている。そのため、回転軸２ｂの、載置台２ａ側とは反対側の端部は、気密となるように封止されている。 A cooling nozzle 3d is attached to the end of the rotating shaft 2b opposite the mounting table 2a. A rotating shaft seal (not shown) is provided between the end of the rotating shaft 2b opposite the mounting table 2a and the cooling nozzle 3d. Therefore, the end of the rotating shaft 2b opposite the mounting table 2a is sealed so as to be airtight.

駆動部２ｃは、筐体６の外部に設けられている。駆動部２ｃは、回転軸２ｂと接続されている。駆動部２ｃは、モータなどの回転機器を有することができる。駆動部２ｃの回転力は、回転軸２ｂを介して載置台２ａに伝達される。そのため、駆動部２ｃにより載置台２ａ、ひいては載置台２ａに支持された基板１００を回転させることができる。 The driving unit 2c is provided outside the housing 6. The driving unit 2c is connected to the rotating shaft 2b. The driving unit 2c may have a rotating device such as a motor. The rotational force of the driving unit 2c is transmitted to the mounting table 2a via the rotating shaft 2b. Therefore, the driving unit 2c can rotate the mounting table 2a, and thus the substrate 100 supported by the mounting table 2a.

また、駆動部２ｃは、回転の開始と回転の停止のみならず、回転数（回転速度）を変化させることができる。駆動部２ｃは、例えば、サーボモータなどの制御モータを備えたものとすることができる。 The driving unit 2c can not only start and stop rotation, but also change the number of rotations (rotation speed). The driving unit 2c can be equipped with a control motor such as a servo motor, for example.

図２～図４に示すように、プレート２ｄは、板状を呈し、基板１００の外側に設けられている。プレート２ｄは、基板１００の周縁を囲んでいる。プレート２ｄは、例えば、スペーサ２ｄ１などを介して載置台２ａに設けることができる。 As shown in Figures 2 to 4, plate 2d is plate-shaped and is provided on the outside of substrate 100. Plate 2d surrounds the periphery of substrate 100. Plate 2d can be provided on mounting table 2a via spacer 2d1, for example.

プレート２ｄの厚みは、基板１００の厚みと略同じか小さくすることができる。また、図２に示すように、プレート２ｄの外形寸法は、基板１００の角を含む外接円１００ｄよりも大きくすることができる。なお、図２に例示をしたプレート２ｄの輪郭は円であるが、四角形や六角形などの多角形としてもよい。 The thickness of the plate 2d can be approximately the same as or smaller than the thickness of the substrate 100. Also, as shown in FIG. 2, the outer dimensions of the plate 2d can be larger than a circumscribed circle 100d that includes the corners of the substrate 100. Note that although the outline of the plate 2d illustrated in FIG. 2 is a circle, it may be a polygon such as a rectangle or a hexagon.

プレート２ｄの載置台２ａ側とは反対側の面を表面２ｄｂ、プレート２ｄの載置台２ａ側の面を裏面２ｄａと呼称する。
プレート２ｄの表面２ｄｂと、載置台２ａとの間の距離は、基板１００の表面１００ｂと載置台２ａとの間の距離と同じとなるか、０．１ｍｍ程度小さくなるようにすることが好ましい。この様にすれば、後述する解凍工程において、液体１０１と、液体１０１が凍結したものと、を基板１００の表面１００ｂから排出する際に、プレート２ｄが障害となるのを抑制することができる。 The surface of the plate 2d opposite to the mounting table 2a is referred to as a front surface 2db, and the surface of the plate 2d facing the mounting table 2a is referred to as a back surface 2da.
It is preferable that the distance between the surface 2db of the plate 2d and the mounting table 2a is the same as the distance between the surface 100b of the substrate 100 and the mounting table 2a, or is about 0.1 mm smaller. In this way, it is possible to prevent the plate 2d from becoming an obstacle when the liquid 101 and the frozen liquid 101 are discharged from the surface 100b of the substrate 100 in the thawing step described later.

プレート２ｄの裏面２ｄａと、載置台２ａとの間の距離は、基板１００の裏面１００ａと載置台２ａとの間の距離と同じとなるか、０．１ｍｍ程度大きくなるようにすることが好ましい。この様にすれば、後述する予備工程や冷却工程において、載置台２ａと基板１００の裏面１００ａとの間の空間を流れる冷却ガス３ａ１の流れが乱れるのを抑制することができる。また、プレート２ｄの裏面２ｄａには、複数の支持部２ａ１に対応する位置に不図示の溝が設けられている。この溝により、支持部２ａ１との接触を防いでいる。 The distance between the back surface 2da of the plate 2d and the mounting table 2a is preferably the same as the distance between the back surface 100a of the substrate 100 and the mounting table 2a, or about 0.1 mm larger. In this way, it is possible to suppress disturbance of the flow of the cooling gas 3a1 flowing through the space between the mounting table 2a and the back surface 100a of the substrate 100 in the preliminary process and the cooling process described below. In addition, grooves (not shown) are provided on the back surface 2da of the plate 2d at positions corresponding to the multiple support parts 2a1. These grooves prevent contact with the support parts 2a1.

また、後述する予備工程、冷却工程、解凍工程などにおいて、基板１００の表面１００ｂに供給された液体１０１が、プレート２ｄの基板１００側の側面２ｄｃと基板１００の側面（周端面）との間から載置台２ａ側に漏れると、漏れた液体１０１が、載置台２ａや基板１００の裏面１００ａなどにおいて凍結するおそれがある。漏れた液体１０１が、載置台２ａや基板１００の裏面１００ａなどにおいて凍結すると、冷却ガス３ａ１の流れが乱れるおそれがある。 In addition, in the preliminary process, cooling process, thawing process, etc. described below, if the liquid 101 supplied to the front surface 100b of the substrate 100 leaks from between the side surface 2dc of the plate 2d facing the substrate 100 and the side surface (peripheral edge surface) of the substrate 100 toward the mounting table 2a, the leaked liquid 101 may freeze on the mounting table 2a or the back surface 100a of the substrate 100. If the leaked liquid 101 freezes on the mounting table 2a or the back surface 100a of the substrate 100, the flow of the cooling gas 3a1 may be disturbed.

そのため、プレート２ｄは、基板１００の側面に接触させることが好ましい。プレート２ｄが、基板１００の側面に接触していれば、基板１００の表面１００ｂに供給された液体１０１が、プレート２ｄの側面２ｄｃと基板１００の側面との間から載置台２ａ側に漏れるのを抑制することができる。 For this reason, it is preferable that the plate 2d be in contact with the side surface of the substrate 100. If the plate 2d is in contact with the side surface of the substrate 100, it is possible to prevent the liquid 101 supplied to the surface 100b of the substrate 100 from leaking from between the side surface 2dc of the plate 2d and the side surface of the substrate 100 toward the mounting table 2a.

また、プレート２ｄの熱伝導率は、基板１００の熱伝導率となるべく近くなるようにすることが好ましい。この様にすれば、熱の伝導の際に、プレート２ｄを基板１００の延長部分と見なすことができる。後述するように、基板１００の周縁領域には外部からの熱が入熱し易くなるが、プレート２ｄを基板１００の延長部分と見なすことができれば、基板１００の周縁領域を外部雰囲気から離すことができるので、外部からの熱が基板１００の周縁領域に入熱し難くなる。そのため、後述する予備工程や冷却工程において、基板１００の周縁領域の温度と基板１００の中央領域の温度を略同じとすることが容易となる。この場合、プレート２ｄの熱伝導率は、基板１００の熱伝導率と同じとすることがより好ましい。 It is also preferable that the thermal conductivity of the plate 2d is as close as possible to that of the substrate 100. In this way, the plate 2d can be regarded as an extension of the substrate 100 during heat conduction. As described below, heat from the outside is likely to enter the peripheral region of the substrate 100, but if the plate 2d can be regarded as an extension of the substrate 100, the peripheral region of the substrate 100 can be separated from the external atmosphere, so that heat from the outside is less likely to enter the peripheral region of the substrate 100. Therefore, in the preliminary process and cooling process described below, it is easy to make the temperature of the peripheral region of the substrate 100 approximately the same as the temperature of the central region of the substrate 100. In this case, it is more preferable that the thermal conductivity of the plate 2d is the same as that of the substrate 100.

また、プレート２ｄの線膨張係数は、基板１００の線膨張係数となるべく近くなるようにすることが好ましい。この様にすれば、熱膨張または熱収縮の際に、プレート２ｄを基板１００の延長部分と見なすことができる。そのため、後述する予備工程、冷却工程、解凍工程などにおいて、プレート２ｄの側面２ｄｃと基板１００の側面との間に隙間が生じたり、プレート２ｄと基板１００に力が加わったりするのを抑制することができる。 It is also preferable that the linear expansion coefficient of the plate 2d is as close as possible to the linear expansion coefficient of the substrate 100. In this way, the plate 2d can be regarded as an extension of the substrate 100 during thermal expansion or thermal contraction. Therefore, it is possible to prevent gaps from occurring between the side surface 2dc of the plate 2d and the side surface of the substrate 100, and to prevent forces from being applied to the plate 2d and the substrate 100, during the preliminary process, cooling process, thawing process, etc., which will be described later.

熱伝導率および線膨張係数を考慮すると、プレート２ｄの材料は、基板１００の主材料と同じとすることが好ましい。例えば、基板１００が、フォトリソグラフィ用マスクである場合には、プレート２ｄの材料は石英とすることができる。 Considering the thermal conductivity and linear expansion coefficient, it is preferable that the material of plate 2d is the same as the main material of substrate 100. For example, if substrate 100 is a photolithography mask, the material of plate 2d can be quartz.

後述するように、プレート２ｄの少なくとも表面２ｄｂには、撥液部２ｄ２が設けられている（図４（ａ）参照）。撥液部２ｄ２は、基板１００よりも液体１０１をはじきやすい性質（撥液性）を有している。撥液部２ｄ２は、例えば、膜状を呈し、トリフルオロメチル基などの飽和フルオロアルキル基、フルオロシリル基、アルキルシリル基、長鎖アルキル基などの官能基を有する材料を含むことができる。例えば、撥液部２ｄ２は、プレート２ｄの表面にフッ素樹脂をコーティングすることで形成することができる。 As described below, at least the surface 2db of the plate 2d is provided with a liquid repellent portion 2d2 (see FIG. 4(a)). The liquid repellent portion 2d2 has a property (liquid repellency) of repelling the liquid 101 more easily than the substrate 100. The liquid repellent portion 2d2 may, for example, be in the form of a film and may include a material having a functional group such as a saturated fluoroalkyl group such as a trifluoromethyl group, a fluorosilyl group, an alkylsilyl group, or a long-chain alkyl group. For example, the liquid repellent portion 2d2 may be formed by coating the surface of the plate 2d with a fluororesin.

また、撥液部２ｄ２は、プレート２ｄの表面を加工して、フラクタル構造としたものとすることもできる。フラクタル構造は、例えば、プレート２ｄの表面を、プラズマや腐食性液などを用いてエッチングすることで形成することができる。なお、前述した官能基を有する材料を含む膜の表面をフラクタル構造とすることもできる。すなわち、撥液部２ｄ２は、フラクタル構造を有するものとすることができる。 The liquid-repellent portion 2d2 can also be formed by processing the surface of the plate 2d to have a fractal structure. The fractal structure can be formed, for example, by etching the surface of the plate 2d using plasma or a corrosive liquid. The surface of a film containing a material having the functional groups described above can also be made into a fractal structure. In other words, the liquid-repellent portion 2d2 can have a fractal structure.

次に、図１に戻って、基板処理装置１に設けられた他の構成要素について説明する。
図１に示すように、冷却部３は、載置台２ａと、基板１００の裏面１００ａと、の間の空間に、冷却ガス３ａ１を供給する。冷却部３は、冷却液部３ａ、フィルタ３ｂ、流量制御部３ｃ、および冷却ノズル３ｄを有する。冷却液部３ａ、フィルタ３ｂ、および流量制御部３ｃは、筐体６の外部に設けられている。 Returning to FIG. 1, other components provided in the substrate processing apparatus 1 will now be described.
1, the cooling unit 3 supplies a cooling gas 3a1 to a space between the mounting table 2a and the rear surface 100a of the substrate 100. The cooling unit 3 has a cooling liquid unit 3a, a filter 3b, a flow rate control unit 3c, and a cooling nozzle 3d. The cooling liquid unit 3a, the filter 3b, and the flow rate control unit 3c are provided outside the housing 6.

冷却液部３ａは、冷却液の収納、および冷却ガス３ａ１の生成を行う。冷却液は、冷却ガス３ａ１を液化したものである。冷却ガス３ａ１は、基板１００の材料と反応し難いガスであれば特に限定はない。冷却ガス３ａ１は、例えば、窒素ガス、ヘリウムガス、アルゴンガスなどの不活性ガスとすることができる。 The cooling liquid section 3a stores the cooling liquid and generates the cooling gas 3a1. The cooling liquid is a liquefied cooling gas 3a1. There are no particular limitations on the cooling gas 3a1, so long as it is a gas that does not easily react with the material of the substrate 100. The cooling gas 3a1 can be, for example, an inert gas such as nitrogen gas, helium gas, or argon gas.

冷却液部３ａは、冷却液を収納するタンクと、タンクに収納された冷却液を気化させる気化部とを有する。タンクには、冷却液の温度を維持するための冷却装置が設けられている。気化部は、冷却液の温度を上昇させて、冷却液から冷却ガス３ａ１を生成する。気化部は、例えば、外気温度を利用したり、熱媒体による加熱を用いたりすることができる。冷却ガス３ａ１の温度は、液体１０１の凝固点以下の温度であればよい。 The cooling liquid section 3a has a tank that stores the cooling liquid, and an evaporation section that evaporates the cooling liquid stored in the tank. The tank is provided with a cooling device for maintaining the temperature of the cooling liquid. The evaporation section increases the temperature of the cooling liquid to generate cooling gas 3a1 from the cooling liquid. The evaporation section can use, for example, the outside air temperature or heating with a heat medium. The temperature of the cooling gas 3a1 may be any temperature that is equal to or lower than the freezing point of the liquid 101.

なお、冷却液部３ａが、タンクに収納された冷却液を気化させることで冷却ガス３ａ１
を生成する場合を例示したが、窒素ガス等をチラーなどで冷却し、冷却ガス３ａ１とする
こともできる。この様にすれば、冷却液部を簡素化できる。 The cooling liquid unit 3a vaporizes the cooling liquid stored in the tank to produce the cooling gas 3a1.
However, nitrogen gas or the like may be cooled by a chiller or the like to produce the cooling gas 3a1. In this way, the cooling liquid section can be simplified.

フィルタ３ｂは、配管を介して、冷却液部３ａに接続されている。フィルタ３ｂは、冷却液に含まれていたパーティクルなどの汚染物が、基板１００側に流出するのを抑制する。 The filter 3b is connected to the cooling liquid section 3a via piping. The filter 3b prevents contaminants such as particles contained in the cooling liquid from flowing out to the substrate 100 side.

流量制御部３ｃは、配管を介して、フィルタ３ｂに接続されている。流量制御部３ｃは、冷却ガス３ａ１の流量を制御する。流量制御部３ｃは、例えば、ＭＦＣ（Mass Flow Controller）などとすることができる。また、流量制御部３ｃは、冷却ガス３ａ１の供給圧力を制御することで冷却ガス３ａ１の流量を間接的に制御するものであってもよい。この場合、流量制御部３ｃは、例えば、ＡＰＣ（Auto Pressure Controller）などとすることができる。 The flow rate control unit 3c is connected to the filter 3b via a pipe. The flow rate control unit 3c controls the flow rate of the cooling gas 3a1. The flow rate control unit 3c can be, for example, a mass flow controller (MFC). The flow rate control unit 3c may also indirectly control the flow rate of the cooling gas 3a1 by controlling the supply pressure of the cooling gas 3a1. In this case, the flow rate control unit 3c can be, for example, an auto pressure controller (APC).

冷却液部３ａにおいて冷却液から生成された冷却ガス３ａ１の温度は、ほぼ所定の温度となっている。そのため、流量制御部３ｃにより、冷却ガス３ａ１の流量を制御することで基板１００の温度、ひいては基板１００の表面１００ｂにある液体１０１の温度を制御することができる。この場合、流量制御部３ｃにより、冷却ガス３ａ１の流量を制御することで、後述する過冷却工程において液体１０１の過冷却状態を生じさせることができる。 The temperature of the cooling gas 3a1 generated from the cooling liquid in the cooling liquid section 3a is approximately a predetermined temperature. Therefore, by controlling the flow rate of the cooling gas 3a1 with the flow rate control section 3c, the temperature of the substrate 100, and therefore the temperature of the liquid 101 on the surface 100b of the substrate 100, can be controlled. In this case, by controlling the flow rate of the cooling gas 3a1 with the flow rate control section 3c, a supercooled state of the liquid 101 can be created in the supercooling process described below.

冷却ノズル３ｄの一方の端部は、流量制御部３ｃに接続されている。冷却ノズル３ｄの他方の端部は、回転軸２ｂの内部に設けられている。冷却ノズル３ｄの他方の端部は、吹き出し部２ｂ１の、流量制御部３ｃ側の端部の近傍に位置している。 One end of the cooling nozzle 3d is connected to the flow control unit 3c. The other end of the cooling nozzle 3d is provided inside the rotating shaft 2b. The other end of the cooling nozzle 3d is located near the end of the blowing section 2b1 on the flow control unit 3c side.

冷却ノズル３ｄは、筒状を呈している。冷却ノズル３ｄは、流量制御部３ｃにより流量が制御された冷却ガス３ａ１を基板１００に供給する。冷却ノズル３ｄから放出された冷却ガス３ａ１は、吹き出し部２ｂ１を介して、基板１００の裏面１００ａに直接供給される。 The cooling nozzle 3d is cylindrical. The cooling nozzle 3d supplies the cooling gas 3a1, the flow rate of which is controlled by the flow rate control unit 3c, to the substrate 100. The cooling gas 3a1 discharged from the cooling nozzle 3d is supplied directly to the rear surface 100a of the substrate 100 via the blowing unit 2b1.

第１液体供給部４は、基板１００の表面１００ｂに液体１０１を供給する。後述する凍結工程において、液体１０１が液体から固体に変化（液固相変化）すると体積が変化するので圧力波が生じる。この圧力波により、基板１００の表面１００ｂに付着している汚染物が分離されると考えられる。そのため、液体１０１は、基板１００の材料と反応し難いものであれば特に限定はない。 The first liquid supply unit 4 supplies liquid 101 to the surface 100b of the substrate 100. In the freezing process described below, when the liquid 101 changes from liquid to solid (liquid-solid phase change), the volume changes and a pressure wave is generated. It is believed that this pressure wave separates contaminants adhering to the surface 100b of the substrate 100. Therefore, there are no particular limitations on the liquid 101, so long as it is unlikely to react with the material of the substrate 100.

なお、液体１０１を凍結した際に体積が増える液体とすれば、体積増加に伴う物理力を利用して、基板１００の表面に付着している汚染物を分離できるとも考えられる。そのため、液体１０１は、基板１００の材料と反応し難く、且つ、凍結した際に体積が増える液体とすることが好ましい。例えば、液体１０１は、水（例えば、純水や超純水など）や、水を主成分とする液体などとすることができる。 If liquid 101 is a liquid whose volume increases when frozen, it is possible to separate contaminants adhering to the surface of substrate 100 by utilizing the physical force that accompanies the increase in volume. For this reason, liquid 101 is preferably a liquid that does not easily react with the material of substrate 100 and whose volume increases when frozen. For example, liquid 101 can be water (e.g., pure water or ultrapure water) or a liquid whose main component is water.

水を主成分とする液体とする場合、水以外の成分が余り多くなると、体積増加に伴う物理力を利用することが難しくなるので、汚染物の除去率が低下するおそれがある。そのため、水以外の成分の濃度は、５ｗｔ％以上、３０ｗｔ％以下とすることが好ましい。 When using a liquid whose main component is water, if there are too many components other than water, it becomes difficult to utilize the physical force that accompanies the increase in volume, and there is a risk that the rate of removal of contaminants will decrease. For this reason, it is preferable that the concentration of components other than water be 5 wt% or more and 30 wt% or less.

また、液体１０１にはガスを溶存させることができる。ガスは、例えば、炭酸ガス、オゾンガス、水素ガスなどとすることができる。 In addition, gas can be dissolved in the liquid 101. The gas can be, for example, carbon dioxide gas, ozone gas, hydrogen gas, etc.

第１液体供給部４は、液体収納部４ａ、供給部４ｂ、流量制御部４ｃ、および液体ノズル４ｄを有する。液体収納部４ａ、供給部４ｂ、および流量制御部４ｃは、筐体６の外部に設けられている。 The first liquid supply unit 4 has a liquid storage unit 4a, a supply unit 4b, a flow rate control unit 4c, and a liquid nozzle 4d. The liquid storage unit 4a, the supply unit 4b, and the flow rate control unit 4c are provided outside the housing 6.

液体収納部４ａは、前述した液体１０１を収納する。
供給部４ｂは、配管を介して、液体収納部４ａに接続されている。供給部４ｂは、液体収納部４ａに収納されている液体１０１を液体ノズル４ｄに向けて供給する。供給部４ｂは、例えば、液体１０１に対する耐性を有するポンプなどとすることができる。なお、供給部４ｂがポンプである場合を例示したが、供給部４ｂはポンプに限定されるわけではない。例えば、供給部４ｂは、液体収納部４ａの内部にガスを供給し、液体収納部４ａに収納されている液体１０１を圧送するものとしてもよい。 The liquid storage portion 4a stores the liquid 101 described above.
The supply unit 4b is connected to the liquid storage unit 4a via a pipe. The supply unit 4b supplies the liquid 101 stored in the liquid storage unit 4a toward the liquid nozzle 4d. The supply unit 4b may be, for example, a pump that is resistant to the liquid 101. Although the supply unit 4b is a pump, the supply unit 4b is not limited to a pump. For example, the supply unit 4b may supply gas into the liquid storage unit 4a and pressure-feed the liquid 101 stored in the liquid storage unit 4a.

流量制御部４ｃは、配管を介して、供給部４ｂに接続されている。流量制御部４ｃは、供給部４ｂにより供給された液体１０１の流量を制御する。流量制御部４ｃは、例えば、流量制御弁とすることができる。また、流量制御部４ｃは、液体１０１の供給の開始と供給の停止をも行うことができる。 The flow rate control unit 4c is connected to the supply unit 4b via a pipe. The flow rate control unit 4c controls the flow rate of the liquid 101 supplied by the supply unit 4b. The flow rate control unit 4c can be, for example, a flow rate control valve. The flow rate control unit 4c can also start and stop the supply of the liquid 101.

液体ノズル４ｄは、筐体６の内部に設けられている。液体ノズル４ｄは、筒状を呈している。液体ノズル４ｄの一方の端部は、配管を介して、流量制御部４ｃに接続されている。液体ノズル４ｄの他方の端部は、載置台２ａに載置された基板１００の表面１００ｂに対峙している。そのため、液体ノズル４ｄから吐出した液体１０１は、基板１００の表面１００ｂに供給される。 The liquid nozzle 4d is provided inside the housing 6. The liquid nozzle 4d has a cylindrical shape. One end of the liquid nozzle 4d is connected to the flow rate control unit 4c via a pipe. The other end of the liquid nozzle 4d faces the surface 100b of the substrate 100 placed on the mounting table 2a. Therefore, the liquid 101 ejected from the liquid nozzle 4d is supplied to the surface 100b of the substrate 100.

また、液体ノズル４ｄの他方の端部（液体１０１の吐出口）は、基板１００の表面１００ｂの略中央に位置している。液体ノズル４ｄから吐出した液体１０１は、基板１００の表面１００ｂの略中央から拡がり、基板１００の表面１００ｂで略一定の厚みを有する液膜が形成される。 The other end of the liquid nozzle 4d (the outlet for the liquid 101) is located at approximately the center of the surface 100b of the substrate 100. The liquid 101 ejected from the liquid nozzle 4d spreads from approximately the center of the surface 100b of the substrate 100, forming a liquid film having a substantially constant thickness on the surface 100b of the substrate 100.

第２液体供給部５は、基板１００の表面１００ｂに液体１０２を供給する。第２液体供給部５は、液体収納部５ａ、供給部５ｂ、流量制御部５ｃ、および液体ノズル４ｄを有する。 The second liquid supply unit 5 supplies liquid 102 to the surface 100b of the substrate 100. The second liquid supply unit 5 has a liquid storage unit 5a, a supply unit 5b, a flow rate control unit 5c, and a liquid nozzle 4d.

液体１０２は、後述する解凍工程において用いることができる。そのため、液体１０２は、基板１００の材料と反応し難く、且つ、後述する乾燥工程において基板１００の表面１００ｂに残留し難いものであれば特に限定はない。液体１０２は、例えば、水（例えば、純水や超純水など）や、水を主成分とする液体とすることができる。 The liquid 102 can be used in the thawing process described below. Therefore, there are no particular limitations on the liquid 102, so long as it is unlikely to react with the material of the substrate 100 and is unlikely to remain on the surface 100b of the substrate 100 in the drying process described below. The liquid 102 can be, for example, water (e.g., pure water or ultrapure water) or a liquid whose main component is water.

液体収納部５ａは、前述した液体収納部４ａと同様とすることができる。供給部５ｂは、前述した供給部４ｂと同様とすることができる。流量制御部５ｃは、前述した流量制御部４ｃと同様とすることができる。 The liquid storage section 5a can be the same as the liquid storage section 4a described above. The supply section 5b can be the same as the supply section 4b described above. The flow rate control section 5c can be the same as the flow rate control section 4c described above.

なお、液体１０２と液体１０１が同じである場合には、第２液体供給部５を省くことができる。また、液体ノズル４ｄを兼用する場合を例示したが、液体１０１を吐出する液体ノズルと、液体１０２を吐出する液体ノズルを別々に設けることもできる。 When liquid 102 and liquid 101 are the same, the second liquid supply unit 5 can be omitted. Also, although the example shows a case where liquid nozzle 4d is used for both purposes, a liquid nozzle for ejecting liquid 101 and a liquid nozzle for ejecting liquid 102 can also be provided separately.

また、液体１０２の温度は、液体１０１の凝固点よりも高い温度とすることができる。また、液体１０２の温度は、凍結した液体１０１を解凍できる温度とすることもできる。液体１０２の温度は、例えば、常温（２０℃）程度とすることができる。 The temperature of the liquid 102 can be set to a temperature higher than the freezing point of the liquid 101. The temperature of the liquid 102 can also be set to a temperature at which the frozen liquid 101 can be thawed. The temperature of the liquid 102 can be set to, for example, about room temperature (20°C).

なお、第２液体供給部５が省かれる場合には、液体１０１の温度は、液体１０１の凝固点よりも高い温度とすることができる。また、液体１０１の温度は、凍結した液体１０１を解凍できる温度とすることもできる。液体１０１の温度は、例えば、常温（２０℃）程度とすることができる。 When the second liquid supply unit 5 is omitted, the temperature of the liquid 101 can be set to a temperature higher than the freezing point of the liquid 101. The temperature of the liquid 101 can also be set to a temperature at which the frozen liquid 101 can be thawed. The temperature of the liquid 101 can be set to, for example, about room temperature (20°C).

筐体６は、箱状を呈している。筐体６の内部にはカバー６ａが設けられている。カバー６ａは、基板１００に供給され、基板１００が回転することで基板１００の外部に排出された液体１０１、１０２を受け止める。カバー６ａは、筒状を呈している。カバー６ａの、載置台２ａ側とは反対側の端部の近傍（カバー６ａの上端近傍）は、カバー６ａの中心に向けて屈曲している。そのため、基板１００の上方に飛び散る液体１０１、１０２の捕捉を容易とすることができる。 The housing 6 is box-shaped. A cover 6a is provided inside the housing 6. The cover 6a receives the liquids 101, 102 that are supplied to the substrate 100 and are discharged to the outside of the substrate 100 as the substrate 100 rotates. The cover 6a is cylindrical. The vicinity of the end of the cover 6a on the opposite side to the mounting table 2a (near the upper end of the cover 6a) is bent toward the center of the cover 6a. This makes it easy to capture the liquids 101, 102 that splash above the substrate 100.

また、筐体６の内部には仕切り板６ｂが設けられている。仕切り板６ｂは、カバー６ａの外面と、筐体６の内面との間に設けられている。 In addition, a partition plate 6b is provided inside the housing 6. The partition plate 6b is provided between the outer surface of the cover 6a and the inner surface of the housing 6.

筐体６の底面側の側面には複数の排出口６ｃが設けられている。図１の場合には、排出口６ｃが２つ設けられている。使用済みの冷却ガス３ａ１、空気７ａ、液体１０１、および液体１０２は、排出口６ｃから筐体６の外部に排出される。排出口６ｃには排気管６ｃ１が接続され、排気管６ｃ１には使用済みの冷却ガス３ａ１、空気７ａを排気する排気部（ポンプ）１１が接続されている。また、排出口６ｃには液体１０１、１０２を排出する排出管６ｃ２が接続されている。 The housing 6 has a number of exhaust ports 6c on its bottom side. In the case of FIG. 1, two exhaust ports 6c are provided. The used cooling gas 3a1, air 7a, liquid 101, and liquid 102 are discharged to the outside of the housing 6 from the exhaust ports 6c. An exhaust pipe 6c1 is connected to the exhaust ports 6c, and an exhaust unit (pump) 11 that exhausts the used cooling gas 3a1 and air 7a is connected to the exhaust pipe 6c1. In addition, an exhaust pipe 6c2 that discharges the liquids 101 and 102 is connected to the exhaust ports 6c.

排出口６ｃは基板１００よりも下方に設けられている。そのため、冷却ガス３ａ１が排出口６ｃから排気されることでダウンフローの流れが作りだされる。その結果、パーティクルの舞い上がりを防ぐことができる。 The exhaust port 6c is located below the substrate 100. Therefore, a downflow is created when the cooling gas 3a1 is exhausted from the exhaust port 6c. As a result, it is possible to prevent particles from flying up.

平面視において、複数の排出口６ｃは、筐体６の中心に対して対称となるように設けられている。この様にすれば、筐体６の中心に対して、冷却ガス３ａ１の排気方向が対称となる。冷却ガス３ａ１の排気方向が対称となれば、冷却ガス３ａ１の排気が円滑となる。 In a plan view, the multiple exhaust ports 6c are arranged symmetrically with respect to the center of the housing 6. In this way, the exhaust direction of the cooling gas 3a1 is symmetric with respect to the center of the housing 6. If the exhaust direction of the cooling gas 3a1 is symmetric, the exhaust of the cooling gas 3a1 becomes smooth.

送風部７は、筐体６の天井面に設けられている。なお、送風部７は、天井側であれば、筐体６の側面に設けることもできる。送風部７は、ファンなどの送風機とフィルタを備えることができる。フィルタは、例えば、ＨＥＰＡフィルタ（High Efficiency Particulate Air Filter）などとすることができる。 The blower 7 is provided on the ceiling surface of the housing 6. The blower 7 can also be provided on the side of the housing 6, provided that it is on the ceiling side. The blower 7 can include a blower such as a fan and a filter. The filter can be, for example, a HEPA filter (High Efficiency Particulate Air Filter).

送風部７は、仕切り板６ｂと筐体６の天井との間の空間に空気７ａ（外気）を供給する。そのため、仕切り板６ｂと筐体６の天井との間の空間の圧力が外部の圧力より高くなる。その結果、送風部７により供給された空気７ａを排出口６ｃに導くことが容易となる。また、パーティクルなどの汚染物が、排出口６ｃから筐体６の内部に侵入するのを抑制することができる。 The blower 7 supplies air 7a (outside air) to the space between the partition plate 6b and the ceiling of the housing 6. Therefore, the pressure in the space between the partition plate 6b and the ceiling of the housing 6 becomes higher than the external pressure. As a result, it becomes easier to guide the air 7a supplied by the blower 7 to the exhaust port 6c. In addition, it is possible to prevent contaminants such as particles from entering the inside of the housing 6 from the exhaust port 6c.

制御部９は、基板処理装置１に設けられた各要素の動作を制御する。制御部９は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などの演算素子と、半導体メモリなどの記憶素子を有することができる。制御部９は、例えば、コンピュータとすることができる。記憶素子には、基板処理装置１に設けられた各要素の動作を制御する制御プログラムを格納することができる。演算素子は、記憶素子に格納されている制御プログラム、操作者により入力されたデータなどを用いて、基板処理装置１に設けられた各要素の動作を制御する。 The control unit 9 controls the operation of each element provided in the substrate processing apparatus 1. The control unit 9 may have, for example, a calculation element such as a CPU (Central Processing Unit) and a storage element such as a semiconductor memory. The control unit 9 may be, for example, a computer. The storage element may store a control program that controls the operation of each element provided in the substrate processing apparatus 1. The calculation element controls the operation of each element provided in the substrate processing apparatus 1 using the control program stored in the storage element, data input by an operator, etc.

次に、基板処理装置１の作用について例示をする。
図５は、基板処理装置１の作用を例示するためのタイミングチャートである。
なお、図５は、基板１００が６０２５クオーツ(Ｑｚ)基板（１５２ｍｍ×１５２ｍｍ×６．３５ｍｍ）、液体１０１および液体１０２が純水の場合である。 Next, the operation of the substrate processing apparatus 1 will be illustrated.
FIG. 5 is a timing chart illustrating the operation of the substrate processing apparatus 1. As shown in FIG.
In addition, FIG. 5 shows a case where the substrate 100 is a 6025 quartz (Qz) substrate (152 mm×152 mm×6.35 mm) and the liquids 101 and 102 are pure water.

まず、筐体６の図示しない搬入搬出口を介して、基板１００が筐体６の内部に搬入される。搬入された基板１００は、載置台２ａの複数の支持部２ａ１の上に載置、支持される。 First, the substrate 100 is loaded into the housing 6 through an inlet/outlet (not shown) of the housing 6. The loaded substrate 100 is placed and supported on the multiple supports 2a1 of the mounting table 2a.

基板１００が載置台２ａに載置、支持された後に、図５に示すように予備工程、液膜の形成工程、冷却工程（過冷却工程＋凍結工程）、解凍工程、乾燥工程を含む凍結洗浄工程が行われる。 After the substrate 100 is placed on and supported by the mounting table 2a, a freeze-cleaning process is carried out, which includes a preliminary process, a liquid film formation process, a cooling process (supercooling process + freezing process), a thawing process, and a drying process, as shown in FIG. 5.

まず、図５に示すように予備工程が実行される。予備工程においては、制御部９が、供給部４ｂおよび流量制御部４ｃを制御して、基板１００の表面１００ｂに、所定の流量の液体１０１を供給する。また、制御部９が、流量制御部３ｃを制御して、基板１００の裏面１００ａに、所定の流量の冷却ガス３ａ１を供給する。また、制御部９が、駆動部２ｃを制御して、基板１００を所定の回転数（第２の回転数）で回転させる。
したがって、回転する基板１００およびプレート２ｄに、液体１０１がかけ流される状態となる。 First, a preliminary step is performed as shown in Fig. 5. In the preliminary step, the control unit 9 controls the supply unit 4b and the flow rate control unit 4c to supply the liquid 101 at a predetermined flow rate to the front surface 100b of the substrate 100. The control unit 9 also controls the flow rate control unit 3c to supply the cooling gas 3a1 at a predetermined flow rate to the rear surface 100a of the substrate 100. The control unit 9 also controls the drive unit 2c to rotate the substrate 100 at a predetermined rotation speed (second rotation speed).
Therefore, the liquid 101 is caused to flow onto the rotating substrate 100 and plate 2d.

ここで、冷却部３による冷却ガス３ａ１の供給により筐体６内の雰囲気が冷やされると、空気中のダストを含んだ霜が基板１００に付着し、汚染の原因となる可能性がある。予備工程においては、基板１００の表面１００ｂに液体１０１を供給し続けているので、基板１００を均一に冷却しつつ、基板１００の表面１００ｂへの霜の付着を防止することができる。 When the atmosphere inside the housing 6 is cooled by the supply of cooling gas 3a1 by the cooling unit 3, frost containing dust in the air may adhere to the substrate 100, which may cause contamination. In the preliminary process, liquid 101 is continuously supplied to the surface 100b of the substrate 100, so that the substrate 100 is uniformly cooled while preventing frost from adhering to the surface 100b of the substrate 100.

例えば、図５に例示したものの場合には、基板１００の回転数を第１の回転数として、例えば５０ｒｐｍ～５００ｒｐｍ程度とできる。また、液体１０１の流量を０．１Ｌ／ｍｉｎ～１Ｌ／ｍｉｎ程度とできる。また、冷却ガス３ａ１の流量を４０ＮＬ／ｍｉｎ～２００ＮＬ／ｍｉｎ程度、予備工程の工程時間を１８００秒程度とすることができる。なお、予備工程の工程時間は、基板１００の面内温度が略均一となる時間であればよい。これらの条件は、予め実験やシミュレーションを行うことで求めることができる。 For example, in the example shown in FIG. 5, the rotation speed of the substrate 100 can be set as a first rotation speed, for example, about 50 rpm to 500 rpm. The flow rate of the liquid 101 can be set to about 0.1 L/min to 1 L/min. The flow rate of the cooling gas 3a1 can be set to about 40 NL/min to 200 NL/min, and the process time of the preliminary process can be set to about 1800 seconds. The process time of the preliminary process may be a time that allows the in-plane temperature of the substrate 100 to become approximately uniform. These conditions can be obtained in advance by conducting experiments and simulations.

予備工程における基板１００の表面１００ｂの液体１０１の温度は、液体１０１がかけ流し状態であるため、供給される液体１０１の温度とほぼ同じとなる。例えば、供給される液体１０１の温度が常温（２０℃）程度である場合、基板１００の表面１００ｂに存在する液体１０１（以下、液膜という）の温度は常温（２０℃）程度となる。 The temperature of the liquid 101 on the surface 100b of the substrate 100 in the preliminary process is approximately the same as the temperature of the liquid 101 being supplied, since the liquid 101 is in a flowing state. For example, if the temperature of the liquid 101 being supplied is approximately room temperature (20°C), the temperature of the liquid 101 (hereinafter referred to as the liquid film) present on the surface 100b of the substrate 100 will be approximately room temperature (20°C).

次に、図５に示すように液膜の形成工程が実行される。液膜の形成工程においては、予備工程において供給されていた液体１０１の供給を停止する。すると、基板１００およびプレート２ｄの回転が維持されているので、基板１００の表面１００ｂにある液体１０１が排出される。そして、基板１００の回転数を第２の回転数より遅い第１の回転数まで減速させる。第１の回転数は、例えば、０～５０ｒｐｍの範囲とすればよい。基板１００の回転数を第１の回転数とした後に、所定の量の液体１０１を基板１００に供給して液膜を形成する。なお、冷却ガス３ａ１の供給は、維持されている。 Next, as shown in FIG. 5, the liquid film forming process is performed. In the liquid film forming process, the supply of liquid 101 that was supplied in the preliminary process is stopped. Then, since the rotation of the substrate 100 and the plate 2d is maintained, the liquid 101 on the surface 100b of the substrate 100 is discharged. Then, the rotation speed of the substrate 100 is decelerated to a first rotation speed that is slower than the second rotation speed. The first rotation speed may be, for example, in the range of 0 to 50 rpm. After the rotation speed of the substrate 100 is set to the first rotation speed, a predetermined amount of liquid 101 is supplied to the substrate 100 to form a liquid film. Note that the supply of the cooling gas 3a1 is maintained.

液膜の形成工程において形成される液膜の厚み（過冷却工程を行う際の液膜の厚み）は、２００～１３００μｍ程度とすることができる。例えば、制御部９は、液体１０１の供給量を制御して、基板１００の表面１００ｂの上にある液膜の厚みを２００～１３００μｍ程度にする。 The thickness of the liquid film formed in the liquid film formation process (the thickness of the liquid film when the supercooling process is performed) can be about 200 to 1300 μm. For example, the control unit 9 controls the supply amount of the liquid 101 to make the thickness of the liquid film on the surface 100b of the substrate 100 about 200 to 1300 μm.

次に、図５に示すように冷却工程（過冷却工程＋凍結工程）が実行される。なお、本実施の形態では、冷却工程のうち、液体１０１が過冷却状態となってから凍結が始まるまでの工程を「過冷却工程」、過冷却状態の液体１０１が凍結状態となり、解凍工程により解凍が始まるまでを「凍結工程」と呼称する。 Next, the cooling process (supercooling process + freezing process) is carried out as shown in FIG. 5. In this embodiment, the cooling process from when the liquid 101 becomes supercooled to when freezing begins is called the "supercooling process," and the process from when the supercooled liquid 101 becomes frozen to when thawing begins by the thawing process is called the "freezing process."

ここで、液体１０１の冷却速度が余り速くなると液体１０１が過冷却状態とならず、すぐに凍結してしまう。そのため、制御部９は、冷却ガス３ａ１の流量、および、基板１００の回転数の少なくともいずれかを制御することで、基板１００の表面１００ｂの液体１０１が過冷却状態となるようにする。 Here, if the cooling speed of the liquid 101 becomes too fast, the liquid 101 will not reach a supercooled state and will immediately freeze. Therefore, the control unit 9 controls at least one of the flow rate of the cooling gas 3a1 and the rotation speed of the substrate 100 so that the liquid 101 on the surface 100b of the substrate 100 reaches a supercooled state.

液体１０１が過冷却状態となる条件は、基板１００の大きさ、液体１０１の粘度、冷却ガス３ａ１の比熱などの影響を受ける。そのため、液体１０１が過冷却状態となる条件は、実験やシミュレーションを行うことで適宜決定することが好ましい。 The conditions under which the liquid 101 becomes supercooled are affected by the size of the substrate 100, the viscosity of the liquid 101, the specific heat of the cooling gas 3a1, and the like. Therefore, it is preferable to appropriately determine the conditions under which the liquid 101 becomes supercooled by conducting experiments and simulations.

冷却工程（過冷却工程＋凍結工程）では、図５に例示するように、冷却ガス３ａ１の流量および回転数は、液膜の形成工程と同じ条件である。基板１００の裏面１００ａに供給され続けている冷却ガス３ａ１により、基板１００上の液膜の温度が、液膜の形成工程における液膜の温度よりもさらに下がり、過冷却状態となる。 In the cooling process (supercooling process + freezing process), as illustrated in FIG. 5, the flow rate and rotation speed of the cooling gas 3a1 are the same as those in the liquid film formation process. The cooling gas 3a1 that is continuously supplied to the rear surface 100a of the substrate 100 causes the temperature of the liquid film on the substrate 100 to drop further below the temperature of the liquid film in the liquid film formation process, resulting in a supercooled state.

過冷却状態においては、例えば、液膜の温度、パーティクルなどの汚染物の存在、振動などにより、液体１０１の凍結が開始する。例えば、パーティクルなどの汚染物が存在する場合、液体１０１の温度が、－２０℃から－３５℃程度になると液体１０１の凍結が開始する。 In a supercooled state, the liquid 101 begins to freeze due to, for example, the temperature of the liquid film, the presence of contaminants such as particles, vibration, etc. For example, if contaminants such as particles are present, the liquid 101 begins to freeze when the temperature of the liquid 101 falls to approximately -20°C to -35°C.

過冷却状態の液体１０１の凍結が開始すると、過冷却工程から凍結工程に移行する。
凍結工程においては、基板１００の表面１００ｂの液膜の少なくとも一部を凍結させる。本実施の凍結洗浄工程では、液膜が完全に凍結し氷膜となる場合を説明する。 When the supercooled liquid 101 starts to freeze, the process moves from the supercooling process to the freezing process.
In the freezing step, at least a part of the liquid film on the surface 100b of the substrate 100 is frozen. In the freeze cleaning step of this embodiment, a case will be described in which the liquid film is completely frozen to become an ice film.

次に、図５に示すように解凍工程が実行される。なお、図５に例示をしたものは、液体１０１と液体１０２が同じ液体の場合である。そのため、図５では液体１０１と記載している。解凍工程においては、制御部９が、供給部４ｂおよび流量制御部４ｃを制御して、基板１００の表面１００ｂに、所定の流量の液体１０１を供給する。なお、液体１０１と液体１０２が異なる場合には、制御部９が、供給部５ｂおよび流量制御部５ｃを制御して、基板１００の表面１００ｂに、所定の流量の液体１０２を供給する。 Next, the thawing process is carried out as shown in FIG. 5. Note that the example shown in FIG. 5 shows a case where liquid 101 and liquid 102 are the same liquid. For this reason, liquid 101 is shown in FIG. 5. In the thawing process, the control unit 9 controls the supply unit 4b and flow rate control unit 4c to supply liquid 101 at a predetermined flow rate to the surface 100b of the substrate 100. Note that when liquid 101 and liquid 102 are different, the control unit 9 controls the supply unit 5b and flow rate control unit 5c to supply liquid 102 at a predetermined flow rate to the surface 100b of the substrate 100.

また、制御部９が、流量制御部３ｃを制御して、冷却ガス３ａ１の供給を停止させる。これにより氷膜の解凍が始まり、氷膜は徐々に液体１０１となってゆく。また、制御部９が、駆動部２ｃを制御して、基板１００の回転数を第２の回転数よりも速い第３の回転数へと増加させる。基板１００の回転が速くなれば、液体１０１と、氷膜の溶け残りと、を遠心力で振り切ることができる。そのため、液体１０１と、氷膜の溶け残りと、を基板１００の表面１００ｂから排出することができる。この際、基板１００の表面１００ｂから分離された汚染物も、これらとともに排出される。 The control unit 9 also controls the flow control unit 3c to stop the supply of the cooling gas 3a1. This starts the thawing of the ice film, and the ice film gradually turns into liquid 101. The control unit 9 also controls the drive unit 2c to increase the rotation speed of the substrate 100 to a third rotation speed that is faster than the second rotation speed. If the rotation speed of the substrate 100 increases, the liquid 101 and the remaining ice film can be shaken off by centrifugal force. Therefore, the liquid 101 and the remaining ice film can be discharged from the surface 100b of the substrate 100. At this time, the contaminants separated from the surface 100b of the substrate 100 are also discharged together with these.

なお、液体１０１または液体１０２の供給量は、解凍ができるのであれば特に限定はない。また、基板１００の回転数は、液体１０１、氷膜の溶け残り、および汚染物が排出できるのであれば特に限定はない。 The amount of liquid 101 or liquid 102 supplied is not particularly limited as long as it can thaw the liquid. The rotation speed of substrate 100 is not particularly limited as long as it can discharge liquid 101, the remaining ice film, and contaminants.

次に、図５に示すように乾燥工程が実行される。乾燥工程においては、制御部９が、供給部４ｂおよび流量制御部４ｃを制御して、液体１０１の供給を停止させる。なお、液体１０１と液体１０２が異なる液体の場合には、制御部９が、供給部５ｂおよび流量制御部５ｃを制御して、液体１０２の供給を停止させる。 Next, the drying process is carried out as shown in FIG. 5. In the drying process, the control unit 9 controls the supply unit 4b and the flow rate control unit 4c to stop the supply of the liquid 101. Note that, when the liquids 101 and 102 are different liquids, the control unit 9 controls the supply unit 5b and the flow rate control unit 5c to stop the supply of the liquid 102.

また、制御部９が、駆動部２ｃを制御して、基板１００の回転数をさらに増加させ、第３の回転数よりも速い第４の回転数へと増加させる。基板１００の回転が速くなれば、基板１００の乾燥を迅速に行うことができる。なお、基板１００の回転数は、乾燥ができるのであれば特に限定はない。
以上の様にすることで、基板１００の処理（汚染物の除去）を行うことができる。 Furthermore, the control unit 9 controls the driving unit 2c to further increase the rotation speed of the substrate 100 to a fourth rotation speed that is faster than the third rotation speed. If the rotation speed of the substrate 100 is increased, the substrate 100 can be dried quickly. The rotation speed of the substrate 100 is not particularly limited as long as the substrate 100 can be dried.
In this manner, the substrate 100 can be processed (contaminants can be removed).

図６は、比較例に係る載置台２０２ａを例示するための模式図である。
図６に示すように、載置台２０２ａの一方の主面には、基板１００を支持する複数の支持部２ａ１が設けられている。また、載置台２０２ａの中央部分には、載置台２０２ａの厚み方向を貫通する孔２０２ａａが設けられている。ただし、前述した載置台２ａにはプレート２ｄが設けられていたが、載置台２０２ａにはプレート２ｄが設けられていない。 FIG. 6 is a schematic view illustrating a mounting table 202a according to a comparative example.
6, one main surface of the mounting table 202a is provided with a plurality of support portions 2a1 for supporting the substrate 100. A hole 202aa is provided in the center of the mounting table 202a, penetrating the mounting table 202a in the thickness direction. However, although the plate 2d was provided on the mounting table 2a described above, the mounting table 202a does not have the plate 2d.

孔２０２ａａからは冷却ガス３ａ１が供給される。供給された冷却ガス３ａ１は、載置台２０２ａと基板１００の裏面１００ａとの間の空間を流れ、基板１００の外部に排出される。冷却ガス３ａ１が基板１００から熱を奪うことで、基板１００が冷却される。一方、冷却ガス３ａ１は、基板１００から熱を奪うことで温度が上昇する。 Cooling gas 3a1 is supplied from hole 202aa. The supplied cooling gas 3a1 flows through the space between mounting table 202a and rear surface 100a of substrate 100, and is discharged to the outside of substrate 100. The cooling gas 3a1 removes heat from substrate 100, thereby cooling substrate 100. Meanwhile, the temperature of cooling gas 3a1 increases as it removes heat from substrate 100.

載置台２０２ａの面に平行な方向における流路抵抗は、ほぼ同じであるため、図６に示すように、冷却ガス３ａ１は孔２０２ａａから略放射状に流れる。冷却ガス３ａ１は基板１００から熱を奪いながらほぼ一方向に流れるので、基板１００の周縁側になるに従い冷却ガス３ａ１の温度が高くなり冷却効率が低下する。また、基板１００の周縁領域は、基板１００の表面１００ｂに垂直な方向のみならず基板１００の表面１００ｂに平行な方向においても外部雰囲気と隣接しているので、外部からの入熱量が多くなる。そのため、基板１００の周縁領域の冷却が抑制される。 Since the flow resistance in the direction parallel to the surface of the mounting table 202a is almost the same, as shown in FIG. 6, the cooling gas 3a1 flows approximately radially from the holes 202aa. Since the cooling gas 3a1 flows in approximately one direction while removing heat from the substrate 100, the temperature of the cooling gas 3a1 increases toward the peripheral side of the substrate 100, and the cooling efficiency decreases. In addition, since the peripheral region of the substrate 100 is adjacent to the external atmosphere not only in the direction perpendicular to the surface 100b of the substrate 100 but also in the direction parallel to the surface 100b of the substrate 100, the amount of heat input from the outside increases. As a result, cooling of the peripheral region of the substrate 100 is suppressed.

また、図６に示すように、基板１００は孔２０２ａａを中心として回転する。基板１００の平面形状が四角形の場合、基板１００の辺に接触する内接円１００ｃの内側において、基板１００の裏面１００ａと載置台２０２ａとの間の空間の開口は、内接円１００ｃ上を移動し、外部雰囲気中を移動しないので、基板１００の回転に伴う外気の侵入が少ない。これに対して、内接円１００ｃの外側、すなわち、四角形の角の近傍の空間の開口は外部雰囲気中を移動するので、基板１００の回転に伴い、内接円１００ｃの接線方向から外気が侵入し易くなる。そのため、基板１００の平面形状が四角形の場合には、基板１００の周縁領域の冷却が抑制されることに加えて、基板１００の角の近傍の冷却がさらに抑制されることになる。 As shown in FIG. 6, the substrate 100 rotates around the hole 202aa. When the planar shape of the substrate 100 is a rectangle, inside the inscribed circle 100c that contacts the sides of the substrate 100, the opening of the space between the back surface 100a of the substrate 100 and the mounting table 202a moves on the inscribed circle 100c and does not move in the external atmosphere, so that the intrusion of outside air with the rotation of the substrate 100 is small. In contrast, the opening of the space outside the inscribed circle 100c, i.e., near the corners of the rectangle, moves in the external atmosphere, so that the intrusion of outside air from the tangent direction of the inscribed circle 100c becomes easier with the rotation of the substrate 100. Therefore, when the planar shape of the substrate 100 is a rectangle, in addition to suppressing the cooling of the peripheral region of the substrate 100, the cooling of the vicinity of the corners of the substrate 100 is further suppressed.

前述したように、本実施の形態に係る載置台２ａには、少なくとも表面２ｄｂに撥液部２ｄ２を有するプレート２ｄが設けられている。また、プレート２ｄは、基板１００の周縁を囲んでおり、基板１００の延長部分と見なすことができる。つまり、基板１００の周縁領域をプレート２ｄの周縁領域まで拡張したとみなすことができる。そのため、基板１００の表面１００ｂに平行な方向における、基板１００の周縁領域と外部雰囲気との間の距離を大きくすることができる。その結果、基板１００の周縁領域における外部からの入熱量を少なくすることができるので、基板１００の周縁領域の冷却を効果的に行うことができる。特に、平面形状が四角形の場合、基板の角の近傍が冷却されにくい。プレート２ｄを配置することで四角形である基板１００の角の近傍が、プレート２ｄの内側に位置して外部に開口しなくなる。そのため、基板１００の回転に伴う外気の侵入が少なくなるので、基板１００の周縁領域への外部からの入熱量を少なくするだけでなく、冷却ガスへの外部からの入熱量も少なくすることができる。そのため、基板１００の平面形状が四角形であっても、角の近傍の冷却を効果的に行うことができる。
このため、予備工程において、基板１００をより均一に冷却することができる。 As described above, the mounting table 2a according to this embodiment is provided with a plate 2d having a liquid-repellent portion 2d2 at least on the surface 2db. The plate 2d surrounds the periphery of the substrate 100 and can be regarded as an extension of the substrate 100. In other words, the peripheral region of the substrate 100 can be regarded as being extended to the peripheral region of the plate 2d. Therefore, the distance between the peripheral region of the substrate 100 and the external atmosphere in the direction parallel to the surface 100b of the substrate 100 can be increased. As a result, the amount of heat input from the outside to the peripheral region of the substrate 100 can be reduced, so that the peripheral region of the substrate 100 can be effectively cooled. In particular, when the planar shape is rectangular, the vicinity of the corners of the substrate is difficult to cool. By disposing the plate 2d, the vicinity of the corners of the rectangular substrate 100 is located inside the plate 2d and does not open to the outside. Therefore, the amount of outside air entering the substrate 100 due to the rotation of the substrate 100 is reduced, and the amount of heat input from the outside to the peripheral region of the substrate 100 is reduced, as well as the amount of heat input from the outside to the cooling gas. Therefore, even if the planar shape of the substrate 100 is rectangular, the vicinity of the corners can be effectively cooled.
Therefore, in the preliminary step, the substrate 100 can be cooled more uniformly.

また、液膜の形成工程において、プレート２ｄの撥液部２ｄ２が基板１００を囲んでいるため、基板１００の表面１００ｂからプレート２ｄへの液体１０１の流れを抑制することができる。このため、基板１００の表面１００ｂに供給された液体１０１を、基板１００の表面１００ｂに留めることが容易となる。この結果、プレート２ｄが無い場合と比べて液膜を厚く形成することができる。また、プレート２ｄの表面２ｄｂにまで液膜を形成する場合と比べて、所望の液膜の厚みを得るために必要な液体１０１の量を少なくすることができる。 In addition, in the liquid film formation process, since the liquid-repellent portion 2d2 of the plate 2d surrounds the substrate 100, the flow of the liquid 101 from the surface 100b of the substrate 100 to the plate 2d can be suppressed. This makes it easier to keep the liquid 101 supplied to the surface 100b of the substrate 100 on the surface 100b of the substrate 100. As a result, a thicker liquid film can be formed compared to when the plate 2d is not present. Also, the amount of liquid 101 required to obtain the desired liquid film thickness can be reduced compared to when the liquid film is formed up to the surface 2db of the plate 2d.

なお、基板１００の表面ｂからプレート２ｄへの液体１０１の流れを抑制するのに、プレート２ｄの表面２ｄｂ全てに撥液部２ｄ２を設ける必要はない。図４（ｂ）に示すように、プレート２ｄの厚みをＴ（ｍｍ）、プレート２ｄの基板１００側の側面２ｄｃと、プレート２ｄの表面２ｄｂに設けられた撥液部２ｄ２の、基板１００側とは反対側の端部との間の距離をＬ（ｍｍ）とすると、少なくとも「Ｌ≧Ｔ」であれば、基板１００の表面ｂからプレート２ｄへの液体１０１の流れを抑制することができる。 It should be noted that it is not necessary to provide liquid repellent portions 2d2 on the entire surface 2db of plate 2d to suppress the flow of liquid 101 from surface b of substrate 100 to plate 2d. As shown in FIG. 4(b), if the thickness of plate 2d is T (mm) and the distance between the side surface 2dc of plate 2d facing the substrate 100 and the end of liquid repellent portion 2d2 provided on surface 2db of plate 2d opposite the substrate 100 side is L (mm), then the flow of liquid 101 from surface b of substrate 100 to plate 2d can be suppressed at least as long as "L≧T".

また、液膜の形成工程において、基板１００の回転を第１の回転数以下としている。第１の回転数は、遠心力の影響による液膜のばらつきが発生しない回転数である。このため、基板１００の周縁領域における外部からの入熱量を少なくすることができ、液膜のばらつきを抑制しつつ、液膜を厚く形成することもできる。 In addition, in the liquid film formation process, the rotation of the substrate 100 is set to a first rotation speed or less. The first rotation speed is a rotation speed at which the liquid film does not vary due to the influence of centrifugal force. This makes it possible to reduce the amount of heat input from the outside to the peripheral region of the substrate 100, and to form a thick liquid film while suppressing the variation in the liquid film.

また、本実施の形態に係る基板処理装置１においては、基板１００の裏面１００ａに冷却ガス３ａ１を供給して、基板１００の表面１００ｂに供給された液体１０１を冷却している。基板１００の裏面１００ａ側に冷却ガス３ａ１を供給すると、基板１００を介して液膜を冷却することができる。予備工程において基板１００は、均一に冷却されているので、基板１００の表面１００ｂ上に形成された液膜を均一に冷却することができる。その結果、液膜に局所的な凍結が起こるのを抑制することができる。そのため、基板１００の表面１００ｂに設けられた凹凸部間にかかる圧力を均一化することができるので、凹凸部の倒壊を抑制することができる。前述の通り、予備工程において、プレート２ｄにより基板１００の周縁領域への外部からの入熱量が抑制されているので、基板１００をより均一に冷却することができる。このため、液膜に局所的な凍結がおきるのをより抑制することができる。 In addition, in the substrate processing apparatus 1 according to the present embodiment, the cooling gas 3a1 is supplied to the rear surface 100a of the substrate 100 to cool the liquid 101 supplied to the front surface 100b of the substrate 100. When the cooling gas 3a1 is supplied to the rear surface 100a side of the substrate 100, the liquid film can be cooled through the substrate 100. Since the substrate 100 is uniformly cooled in the preliminary process, the liquid film formed on the front surface 100b of the substrate 100 can be uniformly cooled. As a result, local freezing of the liquid film can be suppressed. Therefore, the pressure applied between the uneven portions provided on the front surface 100b of the substrate 100 can be uniformized, so that the collapse of the uneven portions can be suppressed. As described above, in the preliminary process, the amount of heat input from the outside to the peripheral region of the substrate 100 is suppressed by the plate 2d, so that the substrate 100 can be cooled more uniformly. Therefore, local freezing of the liquid film can be further suppressed.

また、基板１００の裏面１００ａから表面１００ｂに向かって厚み方向に冷却が進むので、液膜に厚さ方向の温度勾配が存在しても、基板１００の表面１００ｂと、液体１０１との界面の温度を最も低くすることができる。そのため、液体１０１の凍結は、基板１００の表面１００ｂと、液体１０１との界面側から始まる。また、界面付近の液体１０１の温度を最も低くすることができるので、界面付近において、凍結した液体１０１の膨張を大きくすることができる。そのため、基板１００の表面１００ｂに付着した汚染物を効率よく分離することができる。 In addition, since cooling progresses in the thickness direction from the rear surface 100a to the front surface 100b of the substrate 100, even if a temperature gradient in the thickness direction exists in the liquid film, the temperature at the interface between the front surface 100b of the substrate 100 and the liquid 101 can be made the lowest. Therefore, freezing of the liquid 101 begins on the interface side between the front surface 100b of the substrate 100 and the liquid 101. In addition, since the temperature of the liquid 101 near the interface can be made the lowest, the expansion of the frozen liquid 101 near the interface can be made large. Therefore, contaminants attached to the front surface 100b of the substrate 100 can be efficiently separated.

図７（ａ）に示すように、撥液部２ｄ２は、プレート２ｄの表面２ｄｂと、プレート２ｄの基板１００側の側面２ｄｃとに設けることもできる。
製造誤差などにより、意図しない隙間が、プレート２ｄの側面２ｄｃと基板１００の側面との間に形成される場合がある。プレート２ｄの基板１００側の側面２ｄｃにも設けることで、意図しない隙間が、プレート２ｄの側面２ｄｃと基板１００の側面との間に形成されていたとしても、基板１００の表面１００ｂに供給された液体１０１が、プレート２ｄの側面２ｄｃと基板１００の側面との間から載置台２ａ側に漏れるのを抑制することができる。特に、プレート２ｄの基板１００側の側面２ｄｃに設ける撥液部２ｄ２は、弾性体としての性質を有していると好ましい。例えば、撥液材でコーティングされた弾性体をプレート２ｄの側面２ｄｃに取り付けるようにすればよい。
また、図７（ｂ）に示すように、撥液部２ｄ２は、プレート２ｄの全表面に設けてもよい。 As shown in FIG. 7A, the liquid repellent portion 2d2 can be provided on a surface 2db of the plate 2d and a side surface 2dc of the plate 2d facing the substrate 100.
Due to manufacturing errors, etc., an unintended gap may be formed between the side surface 2dc of the plate 2d and the side surface of the substrate 100. By providing the side surface 2dc of the plate 2d on the substrate 100 side, even if an unintended gap is formed between the side surface 2dc of the plate 2d and the side surface of the substrate 100, it is possible to suppress the liquid 101 supplied to the surface 100b of the substrate 100 from leaking from between the side surface 2dc of the plate 2d and the side surface of the substrate 100 to the mounting table 2a side. In particular, it is preferable that the liquid-repellent portion 2d2 provided on the side surface 2dc of the plate 2d on the substrate 100 side has properties as an elastic body. For example, an elastic body coated with a liquid-repellent material may be attached to the side surface 2dc of the plate 2d.
As shown in FIG. 7B, the liquid repellent portion 2d2 may be provided on the entire surface of the plate 2d.

また、図８に示すように、プレート２ｄは、複数の小片２ｄｄ～２ｄｇの複合体とすることができる。
また図９に示すように、複数の小片２ｄｄ～２ｄｇは、載置台２ａではなく、載置台２ａの周囲に設けられた駆動部２ｄｇに配置され、移動可能としてもよい。 Also, as shown in FIG. 8, the plate 2d can be a composite of a plurality of small pieces 2dd to 2dg.
As shown in FIG. 9, the plurality of small pieces 2dd to 2dg may be arranged not on the mounting table 2a but on a drive unit 2dg provided around the mounting table 2a so as to be movable.

図１０は、他の実施形態に係る基板処理装置１ａを例示するための模式図である。
図１０に示すように、基板処理装置１ａには、載置部２、冷却部３、第１液体供給部４、第２液体供給部５、筐体６、送風部７、測定部８、温度測定部８ａ、ガス供給部１０、および制御部９が設けられている。 FIG. 10 is a schematic view illustrating a substrate processing apparatus 1a according to another embodiment.
As shown in FIG. 10, the substrate processing apparatus 1a is provided with a mounting section 2, a cooling section 3, a first liquid supply section 4, a second liquid supply section 5, a housing 6, a blower section 7, a measurement section 8, a temperature measurement section 8a, a gas supply section 10, and a control section 9.

温度測定部８ａは、基板１００と載置台２ａとの間の空間の温度を測定する。この温度は、基板１００と載置台２ａとの間を流れる混合ガス（冷却ガス３ａ１とガス１０ｄが混合されたガス）の温度とほぼ等しい。温度測定部８ａは、例えば、放射線温度計などとすることができる。 The temperature measuring unit 8a measures the temperature of the space between the substrate 100 and the mounting table 2a. This temperature is approximately equal to the temperature of the mixed gas (a mixture of the cooling gas 3a1 and the gas 10d) flowing between the substrate 100 and the mounting table 2a. The temperature measuring unit 8a can be, for example, a radiation thermometer.

ガス供給部１０は、ガス収納部１０ａ、流量制御部１０ｂ、および接続部１０ｃを有する。
ガス収納部１０ａは、ガス１０ｄの収納と供給を行う。ガス収納部１０ａは、ガス１０ｄが収納された高圧ボンベや工場配管などとすることができる。
流量制御部１０ｂは、ガス１０ｄの流量を制御する。流量制御部１０ｂは、例えば、ガス１０ｄの流量を直接的に制御するＭＦＣとすることもできるし、圧力を制御することでガス１０ｄの流量を間接的に制御するＡＰＣとすることもできる。 The gas supply unit 10 includes a gas storage unit 10a, a flow rate control unit 10b, and a connection unit 10c.
The gas storage unit 10a stores and supplies the gas 10d. The gas storage unit 10a may be a high-pressure cylinder or factory piping that stores the gas 10d.
The flow rate control unit 10b controls the flow rate of the gas 10d. The flow rate control unit 10b can be, for example, an MFC that directly controls the flow rate of the gas 10d, or an APC that indirectly controls the flow rate of the gas 10d by controlling the pressure.

接続部１０ｃは、回転軸２ｂに接続されている。接続部１０ｃは、回転軸２ｂと冷却ノズル３ｄとの間の空間と、流量制御部１０ｂとを接続する。接続部１０ｃは、例えば、ロータリージョイントとすることができる。 The connection part 10c is connected to the rotating shaft 2b. The connection part 10c connects the space between the rotating shaft 2b and the cooling nozzle 3d to the flow control part 10b. The connection part 10c can be, for example, a rotary joint.

ガス１０ｄは、基板１００の材料と反応し難いガスであれば特に限定はない。ガス１０ｄは、例えば、窒素ガス、ヘリウムガス、アルゴンガスなどの不活性ガスとすることができる。この場合、ガス１０ｄは、冷却ガス３ａ１と同じガスとすることができる。ただし、ガス１０ｄの温度は、冷却ガス３ａ１の温度よりも高くなっている。ガス１０ｄの温度は、例えば、室温とすることができる。 There are no particular limitations on the gas 10d, so long as it is a gas that does not easily react with the material of the substrate 100. The gas 10d can be, for example, an inert gas such as nitrogen gas, helium gas, or argon gas. In this case, the gas 10d can be the same gas as the cooling gas 3a1. However, the temperature of the gas 10d is higher than the temperature of the cooling gas 3a1. The temperature of the gas 10d can be, for example, room temperature.

液体１０１の冷却速度が余り速くなると液体１０１が過冷却状態とならず、すぐに凍結してしまう。すなわち、過冷却工程を行うことができなくなる。この場合、液体１０１の冷却速度は、冷却ガス３ａ１の流量、および、基板１００の回転数の少なくともいずれかにより制御することができる。ところが、冷却ガス３ａ１の温度は、冷却ガス３ａ１を供給する冷却部における温度設定によりほぼ一定となる。そのため、冷却ガス３ａ１の流量では、液体１０１の冷却速度を遅くすることが難しくなる場合がある。 If the cooling rate of the liquid 101 becomes too fast, the liquid 101 will not reach a supercooled state and will immediately freeze. In other words, the supercooling process cannot be performed. In this case, the cooling rate of the liquid 101 can be controlled by at least one of the flow rate of the cooling gas 3a1 and the rotation speed of the substrate 100. However, the temperature of the cooling gas 3a1 is kept almost constant by the temperature setting in the cooling section that supplies the cooling gas 3a1. Therefore, it may be difficult to slow down the cooling rate of the liquid 101 with the flow rate of the cooling gas 3a1.

また、基板１００の回転数を少なくすれば、液膜の厚みが厚くなるので冷却速度を遅くすることができる。しかしながら、液膜の厚みには、表面張力によって保たれる限界の厚みがあるので、基板１００の回転数では液体１０１の冷却速度を遅くすることが難しくなる場合がある。 In addition, by reducing the rotation speed of the substrate 100, the thickness of the liquid film increases, and the cooling rate can be slowed down. However, since there is a limit to the thickness of the liquid film that can be maintained by surface tension, it may be difficult to slow down the cooling rate of the liquid 101 at the rotation speed of the substrate 100.

そこで、本実施の形態においては、冷却ガス３ａ１よりも温度の高いガス１０ｄと、冷却ガス３ａ１とを混合させることで、液体１０１の冷却速度を遅くすることができる様にしている。液体１０１の冷却速度は、ガス１０ｄと冷却ガス３ａ１の流量、ガス１０ｄと冷却ガス３ａ１の混合割合、ガス１０ｄの温度などにより制御することができる。 In this embodiment, the cooling rate of the liquid 101 can be slowed down by mixing the cooling gas 3a1 with gas 10d, which has a higher temperature than the cooling gas 3a1. The cooling rate of the liquid 101 can be controlled by the flow rates of the gas 10d and the cooling gas 3a1, the mixing ratio of the gas 10d and the cooling gas 3a1, the temperature of the gas 10d, etc.

また、測定部８により、液膜の温度を検出して冷却ガス３ａ１の流量を制御したとしても、基板１００の表面１００ｂ側の温度（液膜の温度）と、基板１００の裏面１００ａ側の温度と、には差が生じている場合がある。そのため、測定部８で検出された液膜の温度のみに基づいて冷却ガス３ａ１の流量を制御すると、液膜の温度が適正温度になったとしても、液膜の温度と、基板１００の裏面１００ａの温度との間に差が生じて基板１００の厚み方向の温度勾配が大きくなる場合がある。基板１００の厚み方向の温度勾配が大きくなると、凍結のタイミングが基板１００毎にばらつくおそれがある。 Even if the measuring unit 8 detects the temperature of the liquid film and controls the flow rate of the cooling gas 3a1, there may be a difference between the temperature of the front surface 100b of the substrate 100 (the temperature of the liquid film) and the temperature of the rear surface 100a of the substrate 100. Therefore, if the flow rate of the cooling gas 3a1 is controlled based only on the temperature of the liquid film detected by the measuring unit 8, even if the temperature of the liquid film becomes appropriate, a difference may occur between the temperature of the liquid film and the temperature of the rear surface 100a of the substrate 100, and the temperature gradient in the thickness direction of the substrate 100 may become large. If the temperature gradient in the thickness direction of the substrate 100 becomes large, the timing of freezing may vary for each substrate 100.

本実施の形態によれば、制御部９は、温度測定部８ａにより測定された温度に基づいて、ガス１０ｄと冷却ガス３ａ１の流量、ガス１０ｄと冷却ガス３ａ１の混合割合の少なくともいずれかを制御することができる。 According to this embodiment, the control unit 9 can control at least one of the flow rates of the gas 10d and the cooling gas 3a1 and the mixing ratio of the gas 10d and the cooling gas 3a1 based on the temperature measured by the temperature measurement unit 8a.

そのため、制御部９は、予備工程においてこのような制御を行い、測定部８で検出された温度と、温度測定部８ａで検出された温度との差が所定の範囲内となった後に、予備工程から過冷却工程（液体１０１の供給停止）に切り替えることができる。この様にすれば、基板１００の厚み方向の温度勾配が小さくなった状態で凍結を開始させることができるので、凍結のタイミングがばらつくのを抑制することができる。 Therefore, the control unit 9 performs such control in the preliminary process, and after the difference between the temperature detected by the measurement unit 8 and the temperature detected by the temperature measurement unit 8a falls within a predetermined range, it is possible to switch from the preliminary process to the supercooling process (stopping the supply of the liquid 101). In this way, freezing can be started when the temperature gradient in the thickness direction of the substrate 100 is small, thereby suppressing variation in the timing of freezing.

なお、流量制御部３ｃにより冷却ガス３ａ１の流量を制御することなく（冷却ガス３ａ１の流量を一定にして）、ガス供給部１０から供給されるガス１０ｄの流量を制御して、液体１０１の過冷却状態を制御することもできる。この様な場合には、流量制御部３ｃを省くことができる。ただし、流量制御部３ｃおよびガス供給部１０を設ければ、液体１０１の過冷却状態の制御をより容易に行うことができる。
また、送風部７により供給される空気７ａの量を制御することで、液体１０１の過冷却状態の制御を行うこともできる。 It is also possible to control the supercooled state of the liquid 101 by controlling the flow rate of the gas 10d supplied from the gas supply unit 10 without controlling the flow rate of the cooling gas 3a1 by the flow rate control unit 3c (by keeping the flow rate of the cooling gas 3a1 constant). In such a case, the flow rate control unit 3c can be omitted. However, if the flow rate control unit 3c and the gas supply unit 10 are provided, the supercooled state of the liquid 101 can be more easily controlled.
In addition, by controlling the amount of air 7a supplied by the blower 7, the supercooled state of the liquid 101 can also be controlled.

また、プレート２ｄにより、基板外周の冷却効率が改善されるので、使用する冷却ガス３ａ１の温度を従来よりも高い温度とすることができる。そのため、冷却液部３ａにおいて冷却ガス３ａ１を生成する方法において、冷却ガス３ａ１に比べて安価な常温のガスを混合できるようになり、コストを抑えることができる。また、チラー等によって、ガスを冷却する方法では、冷却ガス３ａ１の設定温度を従来よりも高くすることができるので、チラーへの負荷が減少され、また、省エネルギーともなる。 In addition, the plate 2d improves the cooling efficiency of the outer periphery of the substrate, so the temperature of the cooling gas 3a1 used can be set higher than in the past. Therefore, in the method of generating the cooling gas 3a1 in the cooling liquid section 3a, it becomes possible to mix room temperature gas, which is cheaper than the cooling gas 3a1, and costs can be reduced. In addition, in the method of cooling the gas using a chiller or the like, the set temperature of the cooling gas 3a1 can be set higher than in the past, so the load on the chiller is reduced and energy is saved.

以上、実施の形態について例示をした。しかし、本発明はこれらの記述に限定されるものではない。前述した実施形態に関して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除若しくは設計変更を行ったもの、または、工程の追加、省略若しくは条件変更を行ったものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。 The above are examples of embodiments. However, the present invention is not limited to these descriptions. Regarding the above-mentioned embodiments, those skilled in the art who appropriately add or remove components or modify the design, or add or omit processes or change conditions, are also included within the scope of the present invention as long as they have the characteristics of the present invention.

例えば、基板処理装置１が備える各要素の形状、寸法、数、配置などは、例示をしたものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。 For example, the shape, dimensions, number, arrangement, etc. of each element of the substrate processing apparatus 1 are not limited to those illustrated and can be changed as appropriate.

また、以上においては、基板１００の平面形状が四角形の場合を例示したが、基板１００の平面形状が円形などの場合も同様とすることができる。例えば、１つの板状体の中央部分に、基板１００の平面形状に応じた孔を設けるようにすればよい。平面形状が円形の基板１００は、例えば、半導体ウェーハなどとすることができる。 Although the above describes an example in which the planar shape of the substrate 100 is rectangular, the same can be applied to cases in which the planar shape of the substrate 100 is circular, etc. For example, a hole corresponding to the planar shape of the substrate 100 may be provided in the center of a single plate-like body. The substrate 100 having a circular planar shape may be, for example, a semiconductor wafer.

また、プレート２ｄは、筐体６の外部で基板１００に取り付けられるようにしてもよい。基板１００は、取り付けられたプレート２ｄと共に筐体６内に搬送される。 Alternatively, the plate 2d may be attached to the substrate 100 outside the housing 6. The substrate 100 is transported into the housing 6 together with the attached plate 2d.

１基板処理装置、１ａ基板処理装置、２載置部、２ａ載置台、２ａ１支持部、２ａａ孔、２ｂ回転軸、２ｃ駆動部、２ｄプレート、３冷却部、３ａ冷却液部、３ａ１冷却ガス、４第１液体供給部、５第２液体供給部、６筐体、９制御部、１０ガス供給部、１０ｄガス、１００基板、１００ａ裏面、１００ｂ表面、１０１液体、１０２液体 1 Substrate processing apparatus, 1a Substrate processing apparatus, 2 Placement section, 2a Placement table, 2a1 Support section, 2aa Hole, 2b Rotation shaft, 2c Drive section, 2d Plate, 3 Cooling section, 3a Cooling liquid section, 3a1 Cooling gas, 4 First liquid supply section, 5 Second liquid supply section, 6 Housing, 9 Control section, 10 Gas supply section, 10d Gas, 100 Substrate, 100a Back surface, 100b Front surface, 101 Liquid, 102 Liquid

Claims

基板を支持可能な載置台と、
前記載置台と、前記基板と、の間の空間に、冷却ガスを供給可能な冷却部と、
前記基板の、前記載置台側とは反対側の面に液体を供給可能な液体供給部と、
板状を呈し、前記基板の周縁を囲むプレートと、
少なくとも、前記プレートの、前記載置台側とは反対側の面に設けられ、前記基板よりも前記液体をはじきやすい性質を有する撥液部と、を備え、
前記プレートは、熱伝導率および線膨張係数のうち少なくとも一方が、前記基板と同じである
基板処理装置。 A mounting table capable of supporting a substrate;
a cooling unit capable of supplying a cooling gas to a space between the mounting table and the substrate;
a liquid supply unit capable of supplying liquid to a surface of the substrate opposite to the mounting table side;
A plate having a plate shape and surrounding a periphery of the substrate;
a liquid-repellent portion provided on a surface of the plate opposite to the mounting table side, the liquid-repellent portion having a property of more easily repelling the liquid than the substrate ;
The plate has at least one of a thermal conductivity and a linear expansion coefficient that is the same as that of the substrate.
Substrate processing equipment.

前記撥液部は、前記プレートの、前記基板側の側面にさらに設けられている請求項１記載の基板処理装置。 The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein the liquid repellent portion is further provided on the side of the plate facing the substrate.

前記撥液部は、膜状を呈し、飽和フルオロアルキル基、フルオロシリル基、アルキルシリル基、および長鎖アルキル基のいずれかを有する材料を含む請求項１または２に記載の基板処理装置。 The substrate processing apparatus according to claim 1 or 2, wherein the liquid repellent portion is in the form of a film and contains a material having any one of a saturated fluoroalkyl group, a fluorosilyl group, an alkylsilyl group, and a long-chain alkyl group.

前記撥液部は、フラクタル構造を有する請求項１または２に記載の基板処理装置。 The substrate processing apparatus according to claim 1 or 2, wherein the liquid repellent portion has a fractal structure.