Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP5497599B2 - Substrate processing apparatus and substrate processing method - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP5497599B2 - Substrate processing apparatus and substrate processing method - Google Patents

Substrate processing apparatus and substrate processing method Download PDF

Info

Publication number
JP5497599B2
JP5497599B2 JP2010207899A JP2010207899A JP5497599B2 JP 5497599 B2 JP5497599 B2 JP 5497599B2 JP 2010207899 A JP2010207899 A JP 2010207899A JP 2010207899 A JP2010207899 A JP 2010207899A JP 5497599 B2 JP5497599 B2 JP 5497599B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
temperature
liquid film
liquid
processing apparatus
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2010207899A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2012064760A (en
Inventor
勝彦 宮
雅彦 加藤
直澄 藤原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Screen Holdings Co Ltd
Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Screen Holdings Co Ltd
Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Screen Holdings Co Ltd, Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd filed Critical Screen Holdings Co Ltd
Priority to JP2010207899A priority Critical patent/JP5497599B2/en
Publication of JP2012064760A publication Critical patent/JP2012064760A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5497599B2 publication Critical patent/JP5497599B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Liquid Crystal (AREA)
  • Cleaning By Liquid Or Steam (AREA)
  • Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)

Description

この発明は、半導体ウエハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、プラズマ表示用ガラス基板、光ディスク用基板などの各種基板表面に付着したパーティクル等の汚染物質を除去するための基板処理装置および基板処理方法に関するものである。   The present invention relates to a substrate processing apparatus for removing contaminants such as particles adhering to various substrate surfaces such as a semiconductor wafer, a glass substrate for a photomask, a glass substrate for liquid crystal display, a glass substrate for plasma display, and an optical disk substrate, and the like. The present invention relates to a substrate processing method.

従来より、基板表面に付着したパーティクル等の汚染物質を除去するための処理の1つとして凍結洗浄技術が知られている。この技術では、基板表面に形成した液膜を凍結させた後、この凍結膜を除去することにより基板表面からパーティクル等を凍結膜とともに除去している。例えば、特許文献1に記載の技術においては、洗浄液としてのDIW(脱イオン水:deionized water)を基板表面に供給して液膜を形成した後、冷却ガスを吐出するノズルを基板表面近傍でスキャンさせることにより液膜を凍結させ、再度DIWを供給して凍結膜を解凍除去することによって、基板表面からのパーティクルの除去を行っている。   Conventionally, a freeze cleaning technique is known as one of the processes for removing contaminants such as particles adhering to the substrate surface. In this technique, after the liquid film formed on the substrate surface is frozen, the frozen film is removed to remove particles and the like from the substrate surface together with the frozen film. For example, in the technique described in Patent Document 1, after DIW (deionized water) as a cleaning liquid is supplied to the substrate surface to form a liquid film, a nozzle that discharges a cooling gas is scanned near the substrate surface. Thus, the liquid film is frozen, and DIW is supplied again to thaw and remove the frozen film, thereby removing particles from the substrate surface.

特開2008−071875号公報(図5)JP 2008-071875 A (FIG. 5)

本願発明者らは、種々の実験の結果、凍結膜の温度とパーティクル除去率との間に一定の相関性があることを見出した。それは、単に液膜を凍結させるだけでなく、凍結膜の温度をさらに低下させることによってパーティクル除去率をより向上させることが可能であるということである。そこで、液膜を凍結させる際の種々の液膜冷却条件、つまり冷却ガスの温度、流量、ノズルのスキャン態様、雰囲気などを変更して凍結膜の温度低下を図ることが考えられる。   As a result of various experiments, the present inventors have found that there is a certain correlation between the temperature of the frozen film and the particle removal rate. That is, it is possible not only to freeze the liquid film but also to further improve the particle removal rate by further lowering the temperature of the frozen film. Therefore, it is conceivable to reduce the temperature of the frozen film by changing various conditions for cooling the liquid film, that is, the temperature and flow rate of the cooling gas, the scan mode of the nozzle, the atmosphere, and the like.

しかしながら、冷却ガスによる液膜凍結の開始時点より液膜冷却条件を変更して液膜を冷却する能力(以下「冷却能力」という)を高めると、別の問題が発生してしまうことがある。例えば液膜冷却条件のひとつである冷却ガスの流量を増大させることで、より高い冷却能力で液膜を冷却すると、冷却ガスにより凍結された液膜(凍結膜、凝固膜とも称される)の温度を急速に低下させることができるが、冷却ガスの供給初期段階では液膜は未凍結であるため、冷却ガスの大量供給により液膜が吹き飛ばされて基板表面が部分的に乾いて露出してしまうという問題や風圧で膜厚分布が不均一となって処理の均一性が担保されないという問題が発生し、処理性能の低下を招いてしまう。   However, if the liquid film cooling condition is changed from the start of the liquid film freezing with the cooling gas to increase the ability to cool the liquid film (hereinafter referred to as “cooling capacity”), another problem may occur. For example, if the liquid film is cooled with a higher cooling capacity by increasing the flow rate of the cooling gas, which is one of the liquid film cooling conditions, the liquid film frozen by the cooling gas (also called a frozen film or a solidified film) Although the temperature can be rapidly decreased, the liquid film is not frozen at the initial stage of supplying the cooling gas, so the liquid film is blown away by supplying a large amount of cooling gas, and the substrate surface is partially dried and exposed. In other words, the film thickness distribution is not uniform due to the wind pressure and the uniformity of the processing cannot be ensured, resulting in a reduction in processing performance.

また、上記問題が発生しない範囲内に冷却能力を設定した場合には、さらに別の問題が生じてしまう。例えば、従来装置において、凍結された液膜の温度を十分に低下させるためには、冷却ガスのスキャンを何度も繰り返す必要があり、処理時間が長くなったり、冷却ガスの消費量が増大するなどの問題があり、この点においてさらなる改良の余地が残されていた。   Further, when the cooling capacity is set within a range where the above problem does not occur, another problem occurs. For example, in the conventional apparatus, in order to sufficiently reduce the temperature of the frozen liquid film, it is necessary to repeat scanning of the cooling gas many times, which increases the processing time and increases the consumption of the cooling gas. However, there was room for further improvement in this respect.

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、基板表面に付着したパーティクル等の汚染物質を除去するための基板処理装置および基板処理方法において、高いスループットを得られ、しかも優れた処理性能でパーティクル等を除去することのできる技術を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and in a substrate processing apparatus and a substrate processing method for removing contaminants such as particles adhering to a substrate surface, high throughput can be obtained and particles can be obtained with excellent processing performance. It aims at providing the technique which can remove etc.

この発明にかかる基板処理装置は、上記目的を達成するため、表面に凝固対象液の液膜が形成された基板を保持する基板保持手段と、基板保持手段に保持された基板の表面に形成された凝固対象液の液膜を冷却して凝固体を形成する凝固手段と、基板表面に形成された液膜の温度を計測する温度計測手段と、基板表面に形成された凝固体を解凍除去する解凍除去手段と、温度計測手段で計測される液膜の温度に応じて凝固手段の冷却能力を高め、凝固体を冷却して凝固体の温度を低下させる制御手段とを備えることを特徴としている。   In order to achieve the above object, a substrate processing apparatus according to the present invention is formed on a substrate holding means for holding a substrate having a liquid film of a liquid to be solidified formed on the surface, and a surface of the substrate held by the substrate holding means. The solidification means for cooling the liquid film of the liquid to be solidified to form a solidified body, the temperature measurement means for measuring the temperature of the liquid film formed on the substrate surface, and the thawed removal of the solidified body formed on the substrate surface It is characterized by comprising a thawing and removing means and a control means for increasing the cooling capacity of the solidifying means according to the temperature of the liquid film measured by the temperature measuring means and cooling the solidified body to lower the temperature of the solidified body. .

また、この発明にかかる基板処理方法は、上記目的を達成するため、基板の表面に形成された凝固対象液の液膜を凝固手段により冷却して凝固体を形成する凝固工程と、基板表面に形成された凝固体を解凍除去する解凍除去工程とを備え、凝固工程は、基板表面に形成された液膜の温度に応じて凝固手段の冷却能力を高め、凝固体を冷却して凝固体の温度を低下させることを特徴としている。   Further, in order to achieve the above object, the substrate processing method according to the present invention includes a solidification step of forming a solidified body by cooling a liquid film of a liquid to be solidified formed on the surface of the substrate by a solidifying means, and a substrate surface. A thawing / removing step for thawing and removing the formed solidified body. The solidifying step increases the cooling capacity of the solidifying means according to the temperature of the liquid film formed on the substrate surface, and cools the solidified body to cool the solidified body. It is characterized by lowering the temperature.

このように構成された発明(基板処理装置および基板処理方法)では、凝固手段によって基板の表面に形成された凝固対象液の液膜が冷却されて凝固体が基板表面に形成される。このように凝固体は液膜を凍結させることで形成されるものであり、液膜の温度に基づき凝固体形成を確認することができる。そして、この確認後に凝固手段の冷却能力が高められるとともに、この凝固手段によって凝固体が冷却されて凝固体の温度は低下する。このように凝固体の形成およびさらなる温度低下を凝固手段の冷却能力を変更しながら行うことで次の作用効果が得られる。   In the invention thus configured (substrate processing apparatus and substrate processing method), the liquid film of the liquid to be solidified formed on the surface of the substrate by the solidifying means is cooled to form a solidified body on the substrate surface. Thus, the solidified body is formed by freezing the liquid film, and the formation of the solidified body can be confirmed based on the temperature of the liquid film. And after this confirmation, while the cooling capacity of the solidification means is increased, the solidification body is cooled by this solidification means, and the temperature of the solidification body decreases. Thus, the following effect is obtained by performing formation of a solidified body and further temperature reduction while changing the cooling capacity of the solidifying means.

この「凝固手段の冷却能力」とは、単位時間当たりに液膜から奪う熱量の大きさを意味しており、この冷却能力を切り替えることの技術的意義は、凝固対象液の液膜を凍結させるための処理条件と、液膜が凍結してなる凝固体を冷却するための処理条件とを個別に最適化する点にある。すなわち、液膜を凍結するまでに求められる処理条件と液膜の凍結後に求められる処理条件とは異なっている。例えば、液膜を凍結させる場合には、凍結中に液膜を吹き飛ばさないこと、液膜の厚みが均一に保たれること等が要求される。これに対し、液膜の凍結後においては、そのような制約はないがより短時間で凝固体を冷却して温度を低下させることが求められる。これらの要求を単一の処理態様で両立させることは困難である。そこで、液膜を凍結させる段階と、液膜凍結により形成された凝固体をさらに冷却する段階とを分けることで、それぞれにおける処理条件を個別に設定することができ、処理に要する時間を短縮しながら優れた処理性能でパーティクル等を除去することができる。   This “cooling capacity of the solidifying means” means the amount of heat taken from the liquid film per unit time, and the technical significance of switching this cooling capacity is to freeze the liquid film of the liquid to be solidified. Therefore, the processing conditions for cooling and the processing conditions for cooling the solidified body formed by freezing the liquid film are individually optimized. That is, the processing conditions required until the liquid film is frozen are different from the processing conditions required after the liquid film is frozen. For example, in the case of freezing the liquid film, it is required that the liquid film is not blown off during the freezing and that the thickness of the liquid film is kept uniform. On the other hand, after freezing of the liquid film, there is no such limitation, but it is required to cool the solidified body in a shorter time to lower the temperature. It is difficult to make these requests compatible in a single processing mode. Therefore, by separating the stage of freezing the liquid film and the stage of further cooling the solidified body formed by liquid film freezing, the processing conditions for each can be set individually, reducing the time required for processing. However, particles and the like can be removed with excellent processing performance.

また、本発明では、液膜の温度を計測し、その計測結果に基づき凝固体の形成を確認しているため、この確認を正確に行うことができ、適切なタイミングで凝固手段の冷却能力を変更することができる。したがって、凝固体が形成された後の比較的早いタイミングで冷却能力を高めて凝固体を冷却することができ、処理時間の短縮をより確実なものとすることができる。なお、本発明の「液膜の温度」とは、冷却されて凍結する前の液膜の温度および該液膜が凍結してなる凝固体の温度を含むものである。   In the present invention, since the temperature of the liquid film is measured and the formation of the solidified body is confirmed based on the measurement result, this confirmation can be performed accurately, and the cooling capacity of the solidifying means can be improved at an appropriate timing. Can be changed. Therefore, it is possible to cool the solidified body by increasing the cooling capacity at a relatively early timing after the solidified body is formed, and the processing time can be shortened more reliably. The “temperature of the liquid film” in the present invention includes the temperature of the liquid film before being cooled and frozen and the temperature of the solidified body formed by freezing the liquid film.

ここで、凝固手段としては種々の態様のものを採用することができるが、凝固対象液の凝固点より低い温度の気体を基板表面に形成される液膜に供給する態様の凝固手段を用いるのが好適である。また、このように気体供給により冷却する場合、気体の流量や温度を変更することで冷却能力を切り替えることができる。   Here, various types of solidification means can be adopted, but it is preferable to use the solidification means in a form in which a gas having a temperature lower than the freezing point of the liquid to be solidified is supplied to the liquid film formed on the substrate surface. Is preferred. Moreover, when cooling by gas supply in this way, a cooling capability can be switched by changing the flow volume and temperature of gas.

また、気体供給により冷却する場合、基板表面に対して相対的に移動自在に設けられたノズルから気体を吐出することで基板表面全体を気体により冷却することができる。しかも、基板表面に対するノズルの距離を変更することで凝固手段の冷却能力を容易に、しかも正確に制御することができる。   Moreover, when cooling by gas supply, the whole board | substrate surface can be cooled with gas by discharging gas from the nozzle provided so that it was movable relatively with respect to the board | substrate surface. In addition, the cooling capacity of the solidifying means can be easily and accurately controlled by changing the distance of the nozzle to the substrate surface.

また、基板表面に形成された凝固対象液の液膜や凝固体を冷却するためには、上記したように凝固対象液の液膜や凝固体を直接冷却するのみならず、基板の裏面に冷媒を供給して基板を冷却することで液膜や凝固体を間接的、かつ補助的に冷却してもよい。このように冷媒を用いた補助的な冷却を行う場合にも、温度計測手段により計測された液膜の温度に基づいて裏面冷却手段から基板裏面に単位時間当たりに供給される冷媒の量や温度を変更してもよい。これによって、液膜凍結および凝固体の温度低下をさらに促進することができ、スループットをさらに高めることができる。   In addition, in order to cool the liquid film or solidified body of the liquid to be solidified formed on the surface of the substrate, not only the liquid film or solidified body of the liquid to be solidified is directly cooled as described above, The liquid film or the solidified body may be cooled indirectly and auxiliaryly by supplying the substrate and cooling the substrate. Even when auxiliary cooling using a refrigerant is performed in this way, the amount and temperature of the refrigerant supplied per unit time from the back surface cooling means to the back surface of the substrate based on the temperature of the liquid film measured by the temperature measuring means. May be changed. As a result, it is possible to further promote freezing of the liquid film and a decrease in the temperature of the solidified body, thereby further increasing the throughput.

さらに、基板周辺の雰囲気を排気する排気手段をさらに設け、温度計測手段により計測された液膜の温度に基づいて基板周辺から排気される排気流量を変更してもよい。すなわち、基板周辺の雰囲気の排気をコントロールすることで雰囲気温度を調整することができ、その雰囲気温度の変更により冷却能力を変更することが可能となっている。   Further, an exhaust means for exhausting the atmosphere around the substrate may be further provided, and the exhaust flow rate exhausted from the periphery of the substrate may be changed based on the temperature of the liquid film measured by the temperature measuring means. That is, the ambient temperature can be adjusted by controlling the exhaust of the atmosphere around the substrate, and the cooling capacity can be changed by changing the ambient temperature.

本発明によれば、基板表面に形成された液膜の温度に応じて凝固手段の冷却能力を高め、その凝固手段で凝固体を冷却して凝固体の温度を低下させているため、処理性能を低下させることなく、高いスループットでパーティクル等を除去することができる。   According to the present invention, the cooling capacity of the solidification means is increased in accordance with the temperature of the liquid film formed on the substrate surface, and the solidification body is cooled by the solidification means to lower the temperature of the solidification body. It is possible to remove particles and the like with a high throughput without lowering.

凍結洗浄技術における液膜の温度とパーティクル除去効率との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the temperature of the liquid film in a freeze cleaning technique, and particle removal efficiency. この発明にかかる基板処理装置の第1実施形態を示す図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which shows 1st Embodiment of the substrate processing apparatus concerning this invention. 図2の基板処理装置における窒素ガスおよびDIWの供給態様を示す図である。It is a figure which shows the supply aspect of nitrogen gas and DIW in the substrate processing apparatus of FIG. 図2の基板処理装置におけるアームの動作態様を示す図である。It is a figure which shows the operation | movement aspect of the arm in the substrate processing apparatus of FIG. 図2の基板処理装置の動作を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically operation | movement of the substrate processing apparatus of FIG. 本発明にかかる基板処理装置の第2実施形態を示す図である。It is a figure which shows 2nd Embodiment of the substrate processing apparatus concerning this invention. 本発明にかかる基板処理装置の第5実施形態を示す図である。It is a figure which shows 5th Embodiment of the substrate processing apparatus concerning this invention.

<液膜の温度とパーティクル除去効率との関係>
従来の凍結洗浄技術では液膜を凍結させているものの、凍結後の液膜温度についてはあまり考慮されていなかった。しかしながら、DIWによる液膜を用いた本願発明者らの実験によれば、図1に示すように、単に液膜を凍結させるだけではなく、凍結後の液膜の到達温度が低くなるほどパーティクル除去効率が高まることが明らかとなった。なお、ここでは、凍結前の液膜の温度および該液膜が凍結してなる凝固体の温度を総称して「液膜の温度」と称している。
<Relationship between liquid film temperature and particle removal efficiency>
Although the conventional freeze-cleaning technique freezes the liquid film, the temperature of the liquid film after freezing has not been considered much. However, according to the experiments of the present inventors using a liquid film by DIW, as shown in FIG. 1, not only the liquid film is simply frozen, but the particle removal efficiency becomes lower as the temperature reached by the liquid film after freezing becomes lower. It became clear that the increase. Here, the temperature of the liquid film before freezing and the temperature of the solidified body formed by freezing the liquid film are collectively referred to as “liquid film temperature”.

図1は、いわゆる凍結洗浄技術における液膜の温度とパーティクル除去効率との関係を示すグラフであり、具体的には、次の実験により得られたものである。この実験では、基板の代表例としてベア状態(全くパターンが形成されていない状態)のSiウエハ(ウエハ径:300mm)を選択している。また、パーティクルとしてSi屑(粒径;0.08μm以上)によって基板表面が汚染されている場合について評価を行っている。   FIG. 1 is a graph showing the relationship between the temperature of the liquid film and the particle removal efficiency in the so-called freeze cleaning technique, and is specifically obtained by the following experiment. In this experiment, a Si wafer (wafer diameter: 300 mm) in a bare state (state in which no pattern is formed) is selected as a representative example of the substrate. In addition, evaluation is performed for the case where the substrate surface is contaminated with Si scrap (particle size: 0.08 μm or more) as particles.

まず最初に、枚葉式の基板処理装置(大日本スクリーン製造社製、スピンプロセッサSS−3000)を用いてウエハを強制的に汚染させる。具体的には、ウエハを回転させながら、ウエハと対向配置されたノズルよりパーティクル(Si屑)を分散させた分散液をウエハに供給する。ここでは、ウエハ表面に付着するパーティクルの数が約10000個となるように、分散液の液量、ウエハ回転数および処理時間を適宜調整する。その後、ウエハ表面に付着しているパーティクルの数(初期値)を測定する。なお、パーティクル数の測定はKLA−Tencor社製のウエハ検査装置SP1を用いて、ウエハの外周から3mmまでの周縁領域を除去(エッジカット)として残余の領域にて評価を行っている。   First, the wafer is forcibly contaminated using a single wafer processing apparatus (Dainippon Screen Mfg. Co., Ltd., spin processor SS-3000). Specifically, while the wafer is rotated, a dispersion liquid in which particles (Si scraps) are dispersed is supplied to the wafer from a nozzle disposed opposite to the wafer. Here, the liquid amount of the dispersion, the wafer rotation speed, and the processing time are appropriately adjusted so that the number of particles adhering to the wafer surface is about 10,000. Thereafter, the number (initial value) of particles adhering to the wafer surface is measured. The number of particles is measured by using the wafer inspection apparatus SP1 manufactured by KLA-Tencor and removing the peripheral area from the outer periphery of the wafer to 3 mm (edge cut) and evaluating the remaining area.

次に、各ウエハに対して以下の洗浄処理を行う。まず、150rpmで回転するウエハに、0.5℃に温度調整されたDIWを6秒間吐出してウエハを冷却する。その後、DIWの吐出を停止して2秒間その回転数を維持し、余剰のDIWを振りきって液膜を形成する。液膜形成後、ウエハ回転数を50rpmに減速し、その回転数を維持しながらスキャンノズルにより温度−190℃の窒素ガスを流量90[L/min]でウエハ表面に対し吐出する。ノズルのスキャンはウエハの中心とウエハの端を20秒で往復させて行う。図1の黒四角はスキャン回数に対応し、図1中左からスキャン1回、2回の順でスキャン5回までの結果が表示されている。このように、スキャン回数を変更することで液膜の凍結後の温度を変更している。   Next, the following cleaning process is performed on each wafer. First, DIW whose temperature has been adjusted to 0.5 ° C. is discharged onto a wafer rotating at 150 rpm for 6 seconds to cool the wafer. Thereafter, the discharge of DIW is stopped and the rotation speed is maintained for 2 seconds, and excess DIW is shaken to form a liquid film. After forming the liquid film, the wafer rotation speed is reduced to 50 rpm, and while maintaining the rotation speed, nitrogen gas having a temperature of −190 ° C. is discharged to the wafer surface at a flow rate of 90 [L / min] by the scan nozzle. The nozzle scan is performed by reciprocating the center of the wafer and the edge of the wafer in 20 seconds. The black squares in FIG. 1 correspond to the number of scans, and the results of up to 5 scans in the order of 1 scan and 2 scans from the left in FIG. 1 are displayed. Thus, the temperature after freezing of the liquid film is changed by changing the number of scans.

上記の冷却が終了した後、ウエハの回転数を2000rpmとし、80℃に温度調整されたDIWを4.0[L/min]の流量で2秒間吐出した後、ウエハの回転数を500rpmとし、リンス液として常温のDIWを1.5[L/min]の流量で30秒間供給し、ウエハのリンス処理を行う。その後ウエハを高速回転してスピンドライする。   After the above cooling is completed, the rotation speed of the wafer is set to 2000 rpm, DIW whose temperature is adjusted to 80 ° C. is discharged at a flow rate of 4.0 [L / min] for 2 seconds, the rotation speed of the wafer is set to 500 rpm, A normal temperature DIW is supplied as a rinsing liquid at a flow rate of 1.5 [L / min] for 30 seconds to rinse the wafer. Thereafter, the wafer is rotated at a high speed and spin-dried.

こうして、一連の洗浄処理を施したウエハの表面に付着しているパーティクル数を測定する。それから、凍結洗浄後のパーティクル数と先に測定した初期(凍結洗浄処理前)のパーティクル数とを対比することで除去率を算出している。こうして得られたデータをプロットしたものが図1に示すグラフである。   Thus, the number of particles adhering to the surface of the wafer subjected to a series of cleaning processes is measured. Then, the removal rate is calculated by comparing the number of particles after freeze cleaning with the number of particles measured earlier (before the freeze cleaning process). A plot of the data thus obtained is the graph shown in FIG.

同図から明らかなように、単に液膜を凍結させるだけではなく、凍結後の液膜の到達温度が低くなるほどパーティクル除去効率が高まる。つまり、冷却ガスによって基板上のDIW液膜を凍結させた後、液膜が凍結してなる凝固膜(凝固体)をさらに冷却して最終到達温度を低下させることで、洗浄効果を高めることが可能である。   As is clear from the figure, not only the liquid film is simply frozen, but the particle removal efficiency increases as the temperature reached by the liquid film after freezing decreases. In other words, after the DIW liquid film on the substrate is frozen with the cooling gas, the solidified film (solidified body) formed by freezing the liquid film is further cooled to lower the final temperature, thereby enhancing the cleaning effect. Is possible.

次に、液膜凍結の過程について考察してみる。液膜を形成されたウエハに冷却ガスを供給開始すると、液膜温度は次第に低下し始める。そして、液膜温度が0℃に達すると液膜の凍結が始まり、液膜全体が凍結するまでは液膜温度はほぼ0℃に保たれる。ここで、液膜凍結の初期段階では、冷却ガスは未凍結の液膜に対して供給されるため、液膜を吹き飛ばしたりウエハ表面を露出させることがないように流量を抑える必要がある。そして、このように流量を抑えたまま液膜全体が凍結した後も冷却ガスの供給を続ければ、液膜温度はさらに低下するが、冷却ガスによる液膜温度の低下は比較的緩やかとなり、液膜温度の低下に長時間を要してしまう。   Next, let us consider the process of liquid film freezing. When the supply of the cooling gas to the wafer on which the liquid film is formed starts, the liquid film temperature starts to gradually decrease. When the liquid film temperature reaches 0 ° C., freezing of the liquid film starts, and the liquid film temperature is maintained at approximately 0 ° C. until the entire liquid film is frozen. Here, in the initial stage of the liquid film freezing, the cooling gas is supplied to the unfrozen liquid film, so it is necessary to suppress the flow rate so as not to blow off the liquid film or expose the wafer surface. If the supply of the cooling gas is continued even after the entire liquid film is frozen while the flow rate is suppressed in this way, the liquid film temperature further decreases, but the liquid film temperature decrease due to the cooling gas becomes relatively gradual. It takes a long time to lower the film temperature.

ここで、液膜全体が凍結した後においては、液膜が吹き飛ばされるおそれも少なく、また液膜の厚み変動も生じない。このことから、液膜が完全に凍結した後、つまり液膜温度は0℃に到達した後においては液膜温度を低下させるのに適した液膜冷却条件に切り替えることで、より短時間で液膜温度を低下させることが可能となる。   Here, after the entire liquid film is frozen, the liquid film is less likely to be blown away, and the thickness of the liquid film does not vary. For this reason, after the liquid film is completely frozen, that is, after the liquid film temperature reaches 0 ° C., the liquid film cooling condition suitable for lowering the liquid film temperature is switched to make the liquid film in a shorter time. The film temperature can be lowered.

そこで、上記知見に鑑み、以下の実施形態では基板の表面に形成された液膜の温度を計測し、その液膜温度に応じて液膜冷却条件(凝固手段の冷却能力)を調整して上記目的を達成している。以下、実施形態について図面を参照しつつ詳述する。   Therefore, in view of the above knowledge, in the following embodiment, the temperature of the liquid film formed on the surface of the substrate is measured, and the liquid film cooling condition (cooling capacity of the solidifying means) is adjusted according to the liquid film temperature to The goal has been achieved. Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings.

<実施形態>
図2はこの発明にかかる基板処理装置の第1実施形態を示す図である。また、図3は図2の基板処理装置における窒素ガスおよびDIWの供給態様を示す図である。さらに、図4は図2の基板処理装置におけるアームの動作態様を示す図である。この装置は半導体ウエハ等の基板Wの表面Wfに付着しているパーティクル等の汚染物質を除去するための基板洗浄処理を実行可能な枚葉式の基板処理装置である。より具体的には、微細パターンが形成された基板表面Wfについて、その表面Wfに液膜を形成してそれを凍結させて凝固膜(凝固体)を形成した後、該凝固膜を解凍除去することで凝固膜とともにパーティクル等を基板表面から除去する凍結洗浄処理を実行する基板処理装置である。凍結洗浄技術については上記特許文献1を始めとして多くの公知文献があるので、この明細書では詳しい説明を省略する。
<Embodiment>
FIG. 2 is a view showing a first embodiment of the substrate processing apparatus according to the present invention. FIG. 3 is a view showing a supply mode of nitrogen gas and DIW in the substrate processing apparatus of FIG. Further, FIG. 4 is a view showing an operation mode of an arm in the substrate processing apparatus of FIG. This apparatus is a single-wafer type substrate processing apparatus capable of executing a substrate cleaning process for removing contaminants such as particles adhering to the surface Wf of a substrate W such as a semiconductor wafer. More specifically, a liquid film is formed on the surface Wf on which the fine pattern is formed, and the liquid film is frozen to form a coagulated film (coagulated body), and then the coagulated film is thawed and removed. Thus, the substrate processing apparatus executes a freeze cleaning process for removing particles and the like from the substrate surface together with the solidified film. Since there are many known documents regarding the freeze cleaning technique including the above-mentioned Patent Document 1, detailed description thereof is omitted in this specification.

この基板処理装置は処理チャンバ1を有しており、当該処理チャンバ1内部において基板Wの表面Wfを上方に向けて略水平姿勢に保持した状態で、基板Wを回転させるためのスピンチャック2を有している。このスピンチャック2の中心軸21の上端部には、図3に示すように、円板状のスピンベース23がネジなどの締結部品によって固定されている。この中心軸21はモータを含むチャック回転機構22の回転軸に連結されている。そして、装置全体を制御する制御ユニット4からの動作指令に応じてチャック回転機構22が駆動されると、中心軸21に固定されたスピンベース23が回転中心AOを中心に回転する。   This substrate processing apparatus has a processing chamber 1, and a spin chuck 2 for rotating the substrate W in a state where the surface Wf of the substrate W is held in a substantially horizontal position inside the processing chamber 1. Have. As shown in FIG. 3, a disk-shaped spin base 23 is fixed to the upper end portion of the central shaft 21 of the spin chuck 2 by fastening parts such as screws. The central shaft 21 is connected to a rotation shaft of a chuck rotation mechanism 22 including a motor. When the chuck rotation mechanism 22 is driven in accordance with an operation command from the control unit 4 that controls the entire apparatus, the spin base 23 fixed to the central shaft 21 rotates about the rotation center AO.

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

そして、スピンベース23に対して基板Wが受渡しされる際には、各チャックピン24を解放状態とし、基板Wに対して洗浄処理を行う際には、各チャックピン24を押圧状態とする。各チャックピン24を押圧状態とすると、各チャックピン24は基板Wの周縁部を把持して、基板Wがスピンベース23から所定間隔を隔てて略水平姿勢に保持されることとなる。これにより、基板Wは、その表面Wfを上方に向け、裏面Wbを下方に向けた状態で保持される。   Then, when the substrate W is delivered to the spin base 23, each chuck pin 24 is in a released state, and when performing a cleaning process on the substrate W, each chuck pin 24 is in a pressed state. When each chuck pin 24 is in a pressed state, each chuck pin 24 grips the peripheral edge of the substrate W, and the substrate W is held in a substantially horizontal posture at a predetermined interval from the spin base 23. As a result, the substrate W is held with the front surface Wf facing upward and the back surface Wb facing downward.

また、上記のように構成されたスピンチャック2の上方には遮断部材9が配置されている。この遮断部材9は、中心部に開口を有する円板状に形成されている。また、遮断部材9の下面は、基板Wの表面Wfと略平行に対向する基板対向面となっており、基板Wの直径と同等以上の大きさに形成されている。この遮断部材9は支持軸91の下端部に略水平に取り付けられている。この支持軸91は、水平方向に延びるアーム92により、基板Wの中心を通る鉛直軸回りに回転可能に保持されている。また、アーム92には、遮断部材回転・昇降機構93が接続されている。   A blocking member 9 is arranged above the spin chuck 2 configured as described above. The blocking member 9 is formed in a disk shape having an opening at the center. Further, the lower surface of the blocking member 9 is a substrate facing surface that faces the surface Wf of the substrate W substantially in parallel, and is formed to have a size equal to or larger than the diameter of the substrate W. The blocking member 9 is attached to the lower end portion of the support shaft 91 substantially horizontally. The support shaft 91 is rotatably held around a vertical axis passing through the center of the substrate W by an arm 92 extending in the horizontal direction. The arm 92 is connected to a blocking member rotation / lifting mechanism 93.

遮断部材回転・昇降機構93は、制御ユニット4からの動作指令に応じて、支持軸91を基板Wの中心を通る鉛直軸回りに回転させる。また、制御ユニット4は、遮断部材回転・昇降機構93の動作を制御して、スピンチャック2に保持された基板Wの回転に応じて基板Wと同じ回転方向でかつ略同じ回転速度で遮断部材9を回転させる。また、遮断部材回転・昇降機構93は、制御ユニット4からの動作指令に応じて、遮断部材9をスピンベース23に近接させたり、逆に離間させる。具体的には、制御ユニット4は、遮断部材回転・昇降機構93の動作を制御して、基板処理装置に対して基板Wを搬入出させる際には遮断部材9をスピンチャック2の上方の離間位置(図2に示す位置)に上昇させる一方、基板Wに対して所定の処理を施す際には遮断部材9をスピンチャック2に保持された基板Wの表面Wfのごく近傍に設定された対向位置まで下降させる。   The blocking member rotating / elevating mechanism 93 rotates the support shaft 91 around the vertical axis passing through the center of the substrate W in response to an operation command from the control unit 4. Further, the control unit 4 controls the operation of the blocking member rotation / lifting mechanism 93 so that the blocking member has the same rotational direction as the substrate W and substantially the same rotational speed according to the rotation of the substrate W held by the spin chuck 2. 9 is rotated. Further, the blocking member rotating / lifting mechanism 93 moves the blocking member 9 close to the spin base 23 or conversely, in accordance with an operation command from the control unit 4. Specifically, the control unit 4 controls the operation of the blocking member rotation / lifting mechanism 93 so that the blocking member 9 is separated above the spin chuck 2 when the substrate W is loaded into and unloaded from the substrate processing apparatus. While the substrate W is raised to the position (the position shown in FIG. 2), when the substrate W is subjected to a predetermined process, the blocking member 9 is set to be close to the surface Wf of the substrate W held by the spin chuck 2. Lower to position.

図3に示すように、遮断部材9の支持軸91は中空になっており、その内部に、遮断部材9の下面(基板対向面)で開口するガス供給管95が挿通されている。このガス供給管95は乾燥ガス供給ユニット61に接続されている。この乾燥ガス供給ユニット61は、窒素ガス供給源(図示省略)から供給される窒素ガスを基板Wに供給するもので、マスフローコントローラ(MFC)611と、開閉バルブ612とを有している。このマスフローコントローラ611は制御ユニット4からの流量指令に応じて窒素ガスの流量を高精度に調整可能となっている。また、開閉バルブ612は制御ユニット4からの開閉指令に応じて開閉してマスフローコントローラ611で流量調整された窒素ガスの供給/停止を切り替える。このため、制御ユニット4が乾燥ガス供給ユニット61を制御することで、流量調整された窒素ガスが基板Wを乾燥させるための乾燥ガスとして適当なタイミングで遮断部材9と基板Wの表面Wfとの間に形成される空間に向けてガス供給管95から供給される。なお、この実施形態では、乾燥ガス供給ユニット61からの乾燥ガスとして窒素ガスを供給しているが、空気や他の不活性ガスなどを供給するようにしてもよい。   As shown in FIG. 3, the support shaft 91 of the blocking member 9 is hollow, and a gas supply pipe 95 that opens on the lower surface (substrate facing surface) of the blocking member 9 is inserted through the support shaft 91. The gas supply pipe 95 is connected to the dry gas supply unit 61. The dry gas supply unit 61 supplies nitrogen gas supplied from a nitrogen gas supply source (not shown) to the substrate W, and includes a mass flow controller (MFC) 611 and an opening / closing valve 612. The mass flow controller 611 can adjust the flow rate of nitrogen gas with high accuracy in accordance with the flow rate command from the control unit 4. Further, the open / close valve 612 is opened / closed according to an open / close command from the control unit 4 to switch supply / stop of nitrogen gas whose flow rate is adjusted by the mass flow controller 611. For this reason, the control unit 4 controls the dry gas supply unit 61 so that the nitrogen gas whose flow rate has been adjusted is suitable as a dry gas for drying the substrate W between the blocking member 9 and the surface Wf of the substrate W. The gas is supplied from the gas supply pipe 95 toward the space formed therebetween. In this embodiment, nitrogen gas is supplied as the dry gas from the dry gas supply unit 61. However, air or other inert gas may be supplied.

ガス供給管95の内部には、液体供給管96が挿通されている。この液体供給管96の下方端部は遮断部材9の下面で開口しており、その先端に液体吐出ノズル97が設けられている。一方、液体供給管96の上方端部はDIW供給ユニット62に接続されている。このDIW供給ユニット62はDIW供給源(図示省略)から供給される常温のDIWをリンス液として基板Wに供給し、また80℃程度まで昇温した高温DIWを解凍除去処理用として基板Wに供給するもので、以下のように構成されている。ここでは、DIW供給源に対して2系統の配管経路が設けられている。そのうちの一つである、リンス処理用の配管経路には、流量調整弁621と開閉バルブ622とが介挿されている。この流量調整弁621は制御ユニット4からの流量指令に応じて常温DIWの流量を高精度に調整可能となっている。また、開閉バルブ622は制御ユニット4からの開閉指令に応じて開閉して流量調整弁621で流量調整された常温DIWの供給/停止を切り替える。   A liquid supply pipe 96 is inserted into the gas supply pipe 95. A lower end portion of the liquid supply pipe 96 is opened at the lower surface of the blocking member 9, and a liquid discharge nozzle 97 is provided at the tip thereof. On the other hand, the upper end of the liquid supply pipe 96 is connected to the DIW supply unit 62. The DIW supply unit 62 supplies normal temperature DIW supplied from a DIW supply source (not shown) to the substrate W as a rinsing liquid, and supplies high temperature DIW heated to about 80 ° C. to the substrate W for thawing removal processing. It is configured as follows. Here, two piping paths are provided for the DIW supply source. A flow rate adjusting valve 621 and an opening / closing valve 622 are inserted in a piping path for rinsing processing, which is one of them. The flow rate adjusting valve 621 can adjust the flow rate of the room temperature DIW with high accuracy in accordance with a flow rate command from the control unit 4. Further, the open / close valve 622 is opened / closed according to an open / close command from the control unit 4 to switch supply / stop of the room temperature DIW whose flow rate is adjusted by the flow rate adjustment valve 621.

また、もう一方の解凍除去処理用配管経路には、流量調整弁623、加熱器624および開閉バルブ622が介挿されている。この流量調整弁623は制御ユニット4からの流量指令に応じて常温DIWの流量を高精度に調整して加熱器624に送り込む。そして、加熱器624は送り込まれた常温DIWを80℃程度に加熱し、その加熱されたDIW(以下「高温DIW」という)を開閉バルブ625を介して送り出す。なお、開閉バルブ625は制御ユニット4からの開閉指令に応じて開閉して高温DIWの供給/停止を切り替える。こうして、DIW供給ユニット62から送り出される常温DIWや高温DIWは適当なタイミングで基板Wの表面Wfに向けて液体吐出ノズル97から吐出される。   Further, a flow rate adjustment valve 623, a heater 624, and an opening / closing valve 622 are inserted in the other defrosting / removal processing piping path. The flow rate adjustment valve 623 adjusts the flow rate of the room temperature DIW with high accuracy in accordance with the flow rate command from the control unit 4 and sends it to the heater 624. Then, the heater 624 heats the fed normal temperature DIW to about 80 ° C., and sends the heated DIW (hereinafter referred to as “high temperature DIW”) through the opening / closing valve 625. The open / close valve 625 opens and closes in response to an open / close command from the control unit 4 to switch supply / stop of the high temperature DIW. Thus, the normal temperature DIW and the high temperature DIW sent from the DIW supply unit 62 are discharged from the liquid discharge nozzle 97 toward the surface Wf of the substrate W at an appropriate timing.

また、スピンチャック2の中心軸21は円筒状の空洞を有する中空になっており、中心軸21の内部には、基板Wの裏面Wbにリンス液を供給するための円筒状の液供給管25が挿通されている。液供給管25は、スピンチャック2に保持された基板Wの下面側である裏面Wbに近接する位置まで延びており、その先端に基板Wの下面の中央部に向けてリンス液を吐出する液吐出ノズル27が設けられている。液供給管25は、上記したDIW供給ユニット62に接続されており、基板Wの裏面Wbに向けてDIWをリンス液として供給する。   The central axis 21 of the spin chuck 2 is hollow with a cylindrical cavity, and a cylindrical liquid supply tube 25 for supplying a rinsing liquid to the back surface Wb of the substrate W is provided inside the central axis 21. Is inserted. The liquid supply tube 25 extends to a position close to the back surface Wb, which is the lower surface side of the substrate W held by the spin chuck 2, and is a liquid that discharges a rinsing liquid toward the center of the lower surface of the substrate W at the tip thereof. A discharge nozzle 27 is provided. The liquid supply pipe 25 is connected to the above-described DIW supply unit 62 and supplies DIW as a rinsing liquid toward the back surface Wb of the substrate W.

また、中心軸21の内壁面と液供給管25の外壁面との隙間は、横断面リング状のガス供給路29になっている。このガス供給路29は乾燥ガス供給ユニット61に接続されており、乾燥ガス供給ユニット61からガス供給路29を介してスピンベース23と基板Wの裏面Wbとの間に形成される空間に窒素ガスが供給される。   Further, a gap between the inner wall surface of the central shaft 21 and the outer wall surface of the liquid supply pipe 25 is a gas supply passage 29 having a ring-shaped cross section. The gas supply path 29 is connected to a dry gas supply unit 61, and nitrogen gas is formed in a space formed between the spin base 23 and the back surface Wb of the substrate W via the gas supply path 29 from the dry gas supply unit 61. Is supplied.

また、図2に示すように、この実施形態では、スピンチャック2の周囲にスプラッシュガード51が、スピンチャック2に水平姿勢で保持されている基板Wの周囲を包囲するようにスピンチャック2の回転軸に対して昇降自在に設けられている。このスプラッシュガード51は回転軸に対して略回転対称な形状を有している。そして、ガード昇降機構52の駆動によりスプラッシュガード51を段階的に昇降させることで、回転する基板Wから飛散する液膜形成用DIW、リンス液やその他の用途のために基板Wに供給される処理液などを分別して処理チャンバ1内から図示を省略する排液処理ユニットへ排出することが可能となっている。   As shown in FIG. 2, in this embodiment, the spin guard 2 rotates so that the splash guard 51 surrounds the periphery of the substrate W held in a horizontal posture on the spin chuck 2. It is provided so as to be movable up and down with respect to the shaft. The splash guard 51 has a substantially rotationally symmetric shape with respect to the rotation axis. Then, the splash guard 51 is lifted and lowered stepwise by driving the guard lifting mechanism 52, so that the liquid film forming DIW scattered from the rotating substrate W, the rinsing liquid, and the process supplied to the substrate W for other purposes are used. The liquid or the like can be separated and discharged from the processing chamber 1 to a drainage processing unit (not shown).

また、この処理チャンバ1の底面部には複数の排気口11が設けられ、これらの排気口11を介して処理チャンバ1の内部空間は排気ユニット63に接続されている。この排気ユニット63は排気ダンパーと排気ポンプとを有しており、排気ダンパーの開閉度合いを制御することで排気ユニット63による排気量を調整可能となっている。そして、制御ユニット4は排気ダンパーの開閉量に関する指令を排気ユニット63に与えることで処理チャンバ1からの排気量を調整して内部空間における温度や湿度などを制御する。   In addition, a plurality of exhaust ports 11 are provided on the bottom surface of the processing chamber 1, and the internal space of the processing chamber 1 is connected to the exhaust unit 63 via the exhaust ports 11. The exhaust unit 63 has an exhaust damper and an exhaust pump, and the exhaust amount by the exhaust unit 63 can be adjusted by controlling the degree of opening and closing of the exhaust damper. The control unit 4 controls the temperature, humidity, and the like in the internal space by adjusting the exhaust amount from the processing chamber 1 by giving a command related to the opening / closing amount of the exhaust damper to the exhaust unit 63.

この基板処理装置では、冷却ガス吐出ノズル7がスピンチャック2に保持された基板Wの表面Wfに向けて液膜凍結用冷却ガスを吐出可能に設けられている。すなわち、冷却ガス吐出ノズル7は次のように構成された冷却ガス供給ユニット64に接続されている。この冷却ガス供給ユニット64は、図3に示すように、熱交換器641を有している。この熱交換器641の容器642は内部に液体窒素を貯留するタンク状となっており、液体窒素温度に耐えうる材料、例えば、ガラス、石英またはHDPE(高密度ポリエチレン:High Density Polyethylene)により形成されている。なお、容器642を断熱容器で覆う二重構造を採用してもよい。この場合、外部容器は、処理チャンバ外部の雰囲気と容器642との間での熱移動を抑制するために、断熱性の高い材料、例えば発泡性樹脂やPVC(ポリ塩化ビニル樹脂:polyvinyl chloride)などにより形成するのが好適である。   In this substrate processing apparatus, the cooling gas discharge nozzle 7 is provided so as to be able to discharge the cooling gas for freezing the liquid film toward the surface Wf of the substrate W held by the spin chuck 2. That is, the cooling gas discharge nozzle 7 is connected to a cooling gas supply unit 64 configured as follows. The cooling gas supply unit 64 has a heat exchanger 641 as shown in FIG. The container 642 of the heat exchanger 641 has a tank shape that stores liquid nitrogen therein, and is formed of a material that can withstand the liquid nitrogen temperature, such as glass, quartz, or HDPE (High Density Polyethylene). ing. In addition, you may employ | adopt the double structure which covers the container 642 with a heat insulation container. In this case, in order to suppress heat transfer between the atmosphere outside the processing chamber and the container 642, the external container is made of a highly heat-insulating material such as foamable resin or PVC (polyvinyl chloride). It is preferable to form by.

容器642には、液体窒素を取り入れる液体窒素導入口643が設けられている。この液体窒素導入口643は開閉バルブ644を介して液体窒素供給源(図示省略)と接続されており、制御ユニット4からの開指令に応じて開閉バルブ644が開くと、液体窒素供給源から送出される液体窒素が容器642内に導入される。また、容器642内には液面センサ(図示省略)が設けられており、この液面センサによる検出結果が制御ユニット4に入力され、制御ユニット4によるフィードバック制御により開閉バルブ644の開閉が制御されて容器642内の液体窒素の液面レベルを高精度に制御可能となっている。なお、この第1実施形態では、液体窒素の液面レベルが一定となるようにフィードバック制御し、これによって冷却ガスの温度の安定化を図っている。   The container 642 is provided with a liquid nitrogen inlet 643 for taking in liquid nitrogen. The liquid nitrogen introduction port 643 is connected to a liquid nitrogen supply source (not shown) via an opening / closing valve 644. When the opening / closing valve 644 is opened in response to an opening command from the control unit 4, the liquid nitrogen supply source 643 is sent from the liquid nitrogen supply source. Liquid nitrogen to be introduced is introduced into the container 642. Further, a liquid level sensor (not shown) is provided in the container 642, and the detection result by the liquid level sensor is input to the control unit 4, and the opening / closing of the opening / closing valve 644 is controlled by feedback control by the control unit 4. Thus, the liquid level of liquid nitrogen in the container 642 can be controlled with high accuracy. In the first embodiment, feedback control is performed so that the liquid level of liquid nitrogen becomes constant, thereby stabilizing the temperature of the cooling gas.

また、容器642の内部には、ステンレス、銅などの金属管で形成されたコイル状の熱交換パイプ645がガス通送路として設けられている。熱交換パイプ645は容器642に貯留された液体窒素に浸漬されており、その一方端がマスフローコントローラ(MFC)646を介して窒素ガス供給源(図示省略)と接続されており、窒素ガス供給源から窒素ガスが供給される。これにより、窒素ガスが熱交換器641内で液体窒素によりDIWの凝固点よりも低い温度に冷やされて冷却ガスとして熱交換パイプ645の他方端から開閉バルブ647を介して冷却ガス吐出ノズル7に送出される。   In addition, a coil-shaped heat exchange pipe 645 formed of a metal pipe such as stainless steel or copper is provided as a gas delivery path inside the container 642. The heat exchange pipe 645 is immersed in liquid nitrogen stored in a container 642, and one end of the heat exchange pipe 645 is connected to a nitrogen gas supply source (not shown) via a mass flow controller (MFC) 646. Is supplied with nitrogen gas. As a result, the nitrogen gas is cooled by liquid nitrogen to a temperature lower than the freezing point of DIW in the heat exchanger 641 and is sent as a cooling gas from the other end of the heat exchange pipe 645 to the cooling gas discharge nozzle 7 via the opening / closing valve 647. Is done.

こうして作成された冷却ガスの送り先である冷却ガス吐出ノズル7は、図2に示すように、水平に延設された第1アーム71の先端部に取り付けられている。この第1アーム71は、処理チャンバ1の天井部より垂下する回転軸72により後端部が回転中心軸J1周りに回転自在に支持されている。そして、回転軸72に対して第1アーム昇降・回転機構73が連結されており、制御ユニット4からの動作指令に応じて回転軸72が回転中心軸J1周りに回転駆動され、また上下方向に昇降駆動され、その結果、第1アーム71の先端部に取り付けられた冷却ガス吐出ノズル7が図4に示すように基板表面Wfの上方側で移動する。   As shown in FIG. 2, the cooling gas discharge nozzle 7 that is the destination of the cooling gas created in this manner is attached to the tip of the first arm 71 that extends horizontally. The rear end portion of the first arm 71 is rotatably supported around the rotation center axis J1 by a rotation shaft 72 that hangs down from the ceiling portion of the processing chamber 1. The first arm lifting / lowering mechanism 73 is connected to the rotating shaft 72, and the rotating shaft 72 is rotationally driven around the rotation center axis J1 in accordance with an operation command from the control unit 4, and is also vertically moved. As a result, the cooling gas discharge nozzle 7 attached to the tip of the first arm 71 is moved above the substrate surface Wf as shown in FIG.

また本実施形態では、冷却ガス吐出ノズル7と同様にして、冷水吐出ノズル8が基板表面Wfの上方側で移動可能に構成されている。この冷水吐出ノズル8は、スピンチャック2に保持された基板Wの表面Wfに向けて液膜を構成する液体(本発明の「凝固対象液」に相当)として常温よりも低い、例えば0〜2℃、好ましくは0.5℃程度にまで冷却されたDIWを供給するものである。すなわち、冷水吐出ノズル8は冷水供給ユニット65に接続され、冷水供給ユニット65によって常温のDIWを0.5℃程度にまで冷却した上で冷水吐出ノズル8に送り出す。なお、この冷水供給ユニット65は、図3に示すように、流量調整弁651、冷却器652および開閉バルブ653を有している。この流量調整弁651は制御ユニット4からの流量指令に応じて常温DIWの流量を高精度に調整して冷却器652に送り込む。そして、冷却器652は送り込まれた常温DIWを0.5℃程度にまで冷却し、その冷水(冷却されたDIW)を開閉バルブ653を介して送り出す。   In the present embodiment, similarly to the cooling gas discharge nozzle 7, the cold water discharge nozzle 8 is configured to be movable above the substrate surface Wf. The cold water discharge nozzle 8 is a liquid that forms a liquid film toward the surface Wf of the substrate W held by the spin chuck 2 (corresponding to the “coagulation target liquid” of the present invention) that is lower than room temperature, for example, 0 to 2 DIW cooled to about 0.degree. C., preferably about 0.5.degree. C. is supplied. In other words, the cold water discharge nozzle 8 is connected to the cold water supply unit 65, and the cold water supply unit 65 cools the DIW at room temperature to about 0.5 ° C. and then sends it to the cold water discharge nozzle 8. The cold water supply unit 65 includes a flow rate adjustment valve 651, a cooler 652, and an opening / closing valve 653 as shown in FIG. The flow rate adjusting valve 651 adjusts the flow rate of the room temperature DIW with high accuracy in accordance with a flow rate command from the control unit 4 and sends it to the cooler 652. The cooler 652 cools the fed room temperature DIW to about 0.5 ° C., and feeds the cold water (cooled DIW) through the opening / closing valve 653.

このように冷水供給を受けるノズル8を回転中心軸J2周りに回転し、また上下方向に昇降移動させるために、水平に延設された第2アーム81の後端部が回転軸82により回転中心軸J2周りに回転自在に支持されている。一方、第2アーム81の先端部には、冷水吐出ノズル8が下方に吐出口(図示省略)を向けた状態で取り付けられている。さらに、回転軸82に対して第2アーム昇降・回転機構83が連結されており、制御ユニット4からの動作指令に応じて回転軸82が回転中心軸J2周りに回転駆動され、また上下方向に昇降駆動され、その結果、第2アーム81の先端部に取り付けられた冷水吐出ノズル8が以下のように基板表面Wfの上方側で移動する。   Thus, the rear end portion of the second arm 81 extending horizontally is rotated by the rotation shaft 82 in order to rotate the nozzle 8 receiving cold water supply around the rotation center axis J2 and to move up and down in the vertical direction. It is rotatably supported around the axis J2. On the other hand, the cold water discharge nozzle 8 is attached to the tip of the second arm 81 with the discharge port (not shown) directed downward. Further, a second arm lifting / lowering mechanism 83 is connected to the rotating shaft 82, and the rotating shaft 82 is driven to rotate around the rotation center axis J2 in accordance with an operation command from the control unit 4, and is also moved in the vertical direction. As a result, the cold water discharge nozzle 8 attached to the tip of the second arm 81 moves above the substrate surface Wf as follows.

冷却ガス吐出ノズル7および冷水吐出ノズル8はそれぞれ独立して基板Wに対して相対的に移動することが可能となっている。すなわち、図4に示すように、制御ユニット4からの動作指令に基づき第1アーム昇降・回転機構73が駆動されて第1アーム71が回転中心軸J1周りに揺動すると、第1アーム71に取り付けられた冷却ガス吐出ノズル7は、スピンベース23の回転中心上に相当する回転中心位置Pcと基板Wの対向位置から側方に退避した待機位置Ps1との間を移動軌跡T1に沿って水平移動する。すなわち、第1アーム昇降・回転機構73は、冷却ガス吐出ノズル7を基板Wの表面Wfに沿って基板Wに対して相対移動させる。   The cooling gas discharge nozzle 7 and the cold water discharge nozzle 8 can be moved relative to the substrate W independently. That is, as shown in FIG. 4, when the first arm lifting / rotating mechanism 73 is driven based on the operation command from the control unit 4 and the first arm 71 swings around the rotation center axis J1, the first arm 71 The attached cooling gas discharge nozzle 7 moves horizontally along the movement trajectory T1 between the rotation center position Pc corresponding to the rotation center of the spin base 23 and the standby position Ps1 retracted laterally from the facing position of the substrate W. Moving. That is, the first arm lifting / lowering mechanism 73 moves the cooling gas discharge nozzle 7 relative to the substrate W along the surface Wf of the substrate W.

また、制御ユニット4からの動作指令に基づき第2アーム昇降・回転機構83が駆動されて第2アーム81が回転中心軸J2周りに揺動すると、第2アーム81に取り付けられた冷水吐出ノズル8は第1アーム71の待機位置Ps1と異なる別の待機位置Ps2と、回転中心位置Pcとの間を移動軌跡T2に沿って水平移動する。すなわち、第2アーム昇降・回転機構83は、冷水吐出ノズル8を基板Wの表面Wfに沿って基板Wに対して相対移動させる。   Further, when the second arm raising / lowering / rotating mechanism 83 is driven based on the operation command from the control unit 4 and the second arm 81 swings around the rotation center axis J <b> 2, the cold water discharge nozzle 8 attached to the second arm 81. Moves horizontally along a movement track T2 between another standby position Ps2 different from the standby position Ps1 of the first arm 71 and the rotation center position Pc. That is, the second arm lifting / lowering / rotating mechanism 83 moves the cold water discharge nozzle 8 relative to the substrate W along the surface Wf of the substrate W.

さらに、本実施形態では、上記のように冷水吐出ノズル8が取り付けられた第2アーム81に対して放射温度計5が取り付けられている。より詳しくは、図4に示すように、第2アーム81の待機位置Ps2側(同図の右手側)の先端側面に放射温度計5が固定されており、上記のようにして第2アーム81が移動することに伴い、移動軌跡T2とほぼ同一の軌跡に沿って移動して位置決めされる。例えば、同図の点線で示すように、第2アーム81が回転中心位置Pcに移動して位置決めされると、放射温度計5もほぼスピンベース23の回転中心上に位置し、後述するように基板表面Wfに形成される凝固対象液(本実施形態ではDIW)の液膜および凝固体の表面中央部の温度を非接触で計測可能となる。また、第2アーム81の揺動に伴い放射温度計5は基板表面Wfの中央部から距離Dだけ離れた位置に位置決めされ、その位置の下方に存在する凝固対象液の液膜(液膜を凍結してなる凝固体を含む)の温度を非接触で計測する。なお、この明細書では、放射温度計5による計測位置を特定するために、基板表面Wfの中央部に相当する位置を「P(0)」と称するとともに、基板表面Wfの中央部から距離Dだけ離間した位置を「P(D)」と称する。例えば、直径300mmの基板Wを処理対象とする装置では、距離Dの最大値は150mmであり、位置P(0)から位置P(150)までの範囲で液膜の温度を計測可能となっている。   Furthermore, in this embodiment, the radiation thermometer 5 is attached to the second arm 81 to which the cold water discharge nozzle 8 is attached as described above. More specifically, as shown in FIG. 4, the radiation thermometer 5 is fixed to the front end side surface of the second arm 81 on the standby position Ps2 side (the right hand side in the figure). Is moved and positioned along substantially the same locus as the movement locus T2. For example, as shown by the dotted line in the figure, when the second arm 81 is moved and positioned to the rotation center position Pc, the radiation thermometer 5 is also positioned substantially on the rotation center of the spin base 23, as will be described later. The liquid film of the solidification target liquid (DIW in this embodiment) formed on the substrate surface Wf and the temperature at the center of the surface of the solidified body can be measured without contact. As the second arm 81 swings, the radiation thermometer 5 is positioned at a position away from the center of the substrate surface Wf by the distance D, and a liquid film (liquid film) of the liquid to be solidified existing below the position. The temperature of the solidified body (including the frozen solidified body) is measured without contact. In this specification, in order to specify the measurement position by the radiation thermometer 5, the position corresponding to the central portion of the substrate surface Wf is referred to as “P (0)” and the distance D from the central portion of the substrate surface Wf. The position separated by a distance is referred to as “P (D)”. For example, in an apparatus for processing a substrate W having a diameter of 300 mm, the maximum value of the distance D is 150 mm, and the temperature of the liquid film can be measured in the range from the position P (0) to the position P (150). Yes.

図5は図2の基板処理装置の動作を模式的に示す図である。この装置では、未処理の基板Wが装置内に搬入されると、制御ユニット4が装置各部を制御して該基板Wに対して一連の洗浄処理が実行される。ここでは、予め基板Wが表面Wfを上方に向けた状態で基板Wが処理チャンバ1内に搬入されてスピンチャック2に保持される一方、図2に示すように遮断部材9がその下面を対向させたままアーム71、81と干渉しない上方位置まで待避している。   FIG. 5 is a diagram schematically showing the operation of the substrate processing apparatus of FIG. In this apparatus, when an unprocessed substrate W is carried into the apparatus, the control unit 4 controls each part of the apparatus to execute a series of cleaning processes on the substrate W. Here, the substrate W is loaded into the processing chamber 1 in advance with the surface Wf facing upward, and is held by the spin chuck 2, while the blocking member 9 faces the lower surface as shown in FIG. It is retracted to an upper position where it does not interfere with the arms 71 and 81 while being kept.

基板Wの搬入後、制御ユニット4はチャック回転機構22を駆動させてスピンチャック2を回転させるとともに、第2アーム昇降・回転機構83を駆動させて第2アーム81を回転中心位置Pcに移動して位置決めする。これによって、冷水吐出ノズル8は図5(a)に示すように基板表面Wfの中央部の上方に位置する。そして、制御ユニット4は冷水供給ユニット65の開閉バルブ657を開いて冷水吐出ノズル8から低温のDIWを基板表面Wfに供給する。基板表面Wfに供給されたDIWには、基板Wの回転に伴う遠心力が作用し、基板Wの径方向外向きに均一に広げられ、その一部が基板外に振り切られる。これによって、基板表面Wfの全面にわたって液膜の厚みを均一にコントロールして、基板表面Wfの全体に所定の厚みを有する液膜(水膜)が形成される。なお、液膜形成に際して、上記のように基板表面Wfに供給されたDIWの一部を振り切ることは必須の要件ではない。例えば、基板Wの回転を停止させた状態あるいは基板Wを比較的低速で回転させた状態で基板WからDIWを振り切ることなく基板表面Wfに液膜を形成してもよい。   After loading the substrate W, the control unit 4 drives the chuck rotating mechanism 22 to rotate the spin chuck 2 and drives the second arm lifting / lowering mechanism 83 to move the second arm 81 to the rotation center position Pc. Position. As a result, the cold water discharge nozzle 8 is positioned above the central portion of the substrate surface Wf as shown in FIG. Then, the control unit 4 opens the open / close valve 657 of the cold water supply unit 65 and supplies low-temperature DIW from the cold water discharge nozzle 8 to the substrate surface Wf. A centrifugal force accompanying the rotation of the substrate W acts on the DIW supplied to the substrate surface Wf, and the DIW is uniformly spread outward in the radial direction of the substrate W, and a part thereof is shaken off the substrate. Thereby, the thickness of the liquid film is uniformly controlled over the entire surface of the substrate surface Wf, and a liquid film (water film) having a predetermined thickness is formed on the entire surface of the substrate Wf. When forming the liquid film, it is not an essential requirement to shake off part of the DIW supplied to the substrate surface Wf as described above. For example, the liquid film may be formed on the substrate surface Wf without shaking the DIW from the substrate W with the rotation of the substrate W stopped or with the substrate W rotated at a relatively low speed.

この状態では、基板Wの表面Wfに所定厚さのパドル状液膜LFが形成されている。こうして、液膜形成が終了すると、制御ユニット4は第2アーム昇降・回転機構83を駆動させて第2アーム81を待機位置Ps2側に移動して放射温度計5を基板中央部から距離140mmだけ離れた位置P(140)に位置決めする。これにより、基板Wの表面周縁部における液膜LFの温度を放射温度計5によって非接触で計測可能となる。なお、放射温度計5により計測される液膜LFの温度はリアルタイムで制御ユニット4に送られる。   In this state, a paddle-like liquid film LF having a predetermined thickness is formed on the surface Wf of the substrate W. Thus, when the liquid film formation is completed, the control unit 4 drives the second arm raising / lowering / rotating mechanism 83 to move the second arm 81 to the standby position Ps2 side so that the radiation thermometer 5 is moved by a distance of 140 mm from the center of the substrate. Position to a distant position P (140). As a result, the temperature of the liquid film LF at the periphery of the surface of the substrate W can be measured by the radiation thermometer 5 in a non-contact manner. The temperature of the liquid film LF measured by the radiation thermometer 5 is sent to the control unit 4 in real time.

また、第2アーム81の移動後または移動に連動して制御ユニット4は第1アーム昇降・回転機構73を駆動させて第1アーム81を回転中心位置Pcに移動して位置決めする。そして、図5(b)に示すように、回転する基板Wの表面Wfに向けて冷却ガス吐出ノズル7から冷却ガスを吐出させながら、冷却ガス吐出ノズル7を徐々に基板Wの端縁位置に向けて移動させていく。これにより、基板表面Wfの表面領域に形成された液膜LFが冷やされて部分的に凍結し、凝固体FR(凝固膜FFの一部)が基板表面Wfの中央部に形成される。なお、このように液膜LFを凍結させる際には、制御ユニット4は冷却ガス供給ユニット64のマスフローコントローラ646を制御して冷却ガスの流量(つまり単位時間当たりの冷却ガス量)を液膜LFの凍結に適した値に抑えている。このように冷却ガスの流量を抑制することで、基板表面Wfが部分的に乾いて露出してしまうという問題や風圧で膜厚分布が不均一となって処理の均一性が担保されないという問題が発生するのを防止している。   Further, after the second arm 81 moves or in conjunction with the movement, the control unit 4 drives the first arm elevating / rotating mechanism 73 to move the first arm 81 to the rotation center position Pc for positioning. Then, as shown in FIG. 5B, the cooling gas discharge nozzle 7 is gradually moved to the edge position of the substrate W while discharging the cooling gas from the cooling gas discharge nozzle 7 toward the surface Wf of the rotating substrate W. Move towards. As a result, the liquid film LF formed in the surface region of the substrate surface Wf is cooled and partially frozen, and a solidified body FR (a part of the solidified film FF) is formed in the central portion of the substrate surface Wf. When freezing the liquid film LF in this way, the control unit 4 controls the mass flow controller 646 of the cooling gas supply unit 64 to control the flow rate of the cooling gas (that is, the amount of cooling gas per unit time). The value is suitable for freezing. In this way, by suppressing the flow rate of the cooling gas, there is a problem that the substrate surface Wf is partially dried and exposed, and a problem is that the film thickness distribution is non-uniform due to the wind pressure and the uniformity of the processing cannot be ensured. It is prevented from occurring.

そして、方向Dn1へのノズル7のスキャンによって凍結領域、つまり凝固体FRは基板表面Wfの中央部から周縁部へと広げられ、例えば図5(c)に示すように、スキャン途中に基板表面Wfの液膜全面が凍結して凝固膜FFが形成される。この全面凍結タイミングについては、放射温度計5の計測結果をモニターすることで正確に求めることができる。つまり、液膜LFが全面凍結されて凝固膜FFが形成されると、放射温度計5による位置P(140)での計測値はほぼ0℃となる。そこで、本実施形態では、制御ユニット4は、放射温度計5の計測値がゼロに到達したことをもって、基板表面Wfの液膜全面の凍結が完了したと判断し、同図(c)に示すように、ノズル7のスキャン途中であっても制御ユニット4は冷却ガス供給ユニット64のマスフローコントローラ646を制御して冷却ガスの流量を増大させて冷却能力を高め、凝固膜FFに冷却ガスを吐出する。これにより、凝固膜FFの温度が急激に低下する。なお、冷却ガスの流量を増大させた際には、凍結時と同一回転数で基板Wを回転させると、基板温度の分布が不均一になりやすくなるため、本実施形態では流量増加とともに基板Wの回転数を増大させている。   Then, the frozen region, that is, the solidified body FR is expanded from the central portion to the peripheral portion of the substrate surface Wf by the scanning of the nozzle 7 in the direction Dn1, for example, as shown in FIG. The entire liquid film is frozen to form a coagulated film FF. The entire surface freezing timing can be accurately obtained by monitoring the measurement result of the radiation thermometer 5. That is, when the liquid film LF is entirely frozen to form the coagulation film FF, the measurement value at the position P (140) by the radiation thermometer 5 becomes approximately 0 ° C. Therefore, in the present embodiment, the control unit 4 determines that the freezing of the entire liquid film on the substrate surface Wf has been completed when the measured value of the radiation thermometer 5 reaches zero, and is shown in FIG. Thus, even during the scanning of the nozzle 7, the control unit 4 controls the mass flow controller 646 of the cooling gas supply unit 64 to increase the flow rate of the cooling gas to increase the cooling capacity and discharge the cooling gas to the solidified film FF. To do. As a result, the temperature of the coagulation film FF rapidly decreases. When the flow rate of the cooling gas is increased, if the substrate W is rotated at the same rotational speed as that during freezing, the substrate temperature distribution is likely to be non-uniform. Therefore, in this embodiment, the substrate W is increased as the flow rate is increased. The number of rotations is increased.

放射温度計5により計測される凝固膜FFの温度が予め設定した値、例えば−30℃に達すると、制御ユニット4はノズル8からの冷却ガスの吐出を停止し、第1アーム71および第2アーム81をそれぞれ待機位置Ps1、Ps2に移動させて基板表面Wfから両ノズル7、8を待避させる。その後、遮断部材9を基板表面Wfに近接配置し、さらに遮断部材9に設けられたノズル97から基板表面Wfの凍結した液膜に向けて80℃程度に昇温された高温DIWを供給して凝固膜(凝固体)FFを解凍除去する(解凍除去処理)。それに続いて、リンス液として常温のDIWを基板表面Wに供給し、基板Wのリンス処理を行う。   When the temperature of the solidified film FF measured by the radiation thermometer 5 reaches a preset value, for example, −30 ° C., the control unit 4 stops the discharge of the cooling gas from the nozzle 8, and the first arm 71 and the second arm The arm 81 is moved to the standby positions Ps1 and Ps2, respectively, so that the nozzles 7 and 8 are retracted from the substrate surface Wf. Thereafter, the blocking member 9 is disposed close to the substrate surface Wf, and high temperature DIW heated to about 80 ° C. is supplied from the nozzle 97 provided on the blocking member 9 toward the frozen liquid film on the substrate surface Wf. The coagulated film (coagulated body) FF is thawed and removed (thaw-removing treatment). Subsequently, room temperature DIW is supplied as a rinsing liquid to the substrate surface W, and the substrate W is rinsed.

ここまでの処理が実行された時点では、基板Wが遮断部材9とスピンベース23との間に挟まれながら回転する状態で、基板Wの表面にDIWが供給されている。ここで、基板表面Wfへの高温DIWおよび常温DIWの供給と並行して、ノズル27からも高温DIWおよび常温DIWを供給してもよい。続いて基板WへのDIWの供給を停止し、基板Wを高速回転により乾燥させるスピン乾燥処理を行う。すなわち、遮断部材9に設けられたノズル97およびスピンベース23に設けられた下面ノズル27から乾燥ガス供給ユニット61により供給される乾燥用の窒素ガスを吐出させながら基板Wを高速度で回転させることにより、基板Wに残留するDIWを振り切り基板Wを乾燥させる。こうして乾燥処理が終了すると、処理済みの基板Wを搬出することによって1枚の基板に対する処理が完了する。   At the time when the processes so far are executed, DIW is supplied to the surface of the substrate W in a state where the substrate W rotates while being sandwiched between the blocking member 9 and the spin base 23. Here, the high temperature DIW and the room temperature DIW may be supplied from the nozzle 27 in parallel with the supply of the high temperature DIW and the room temperature DIW to the substrate surface Wf. Subsequently, the supply of DIW to the substrate W is stopped, and a spin drying process for drying the substrate W by high-speed rotation is performed. That is, the substrate W is rotated at a high speed while discharging the drying nitrogen gas supplied from the drying gas supply unit 61 from the nozzle 97 provided on the blocking member 9 and the lower surface nozzle 27 provided on the spin base 23. Thus, the DIW remaining on the substrate W is shaken off and the substrate W is dried. When the drying process is completed in this manner, the processed substrate W is carried out to complete the process for one substrate.

以上のように、本実施形態によれば、凍結後の液膜LF、つまり凝固膜FFの到達温度を低くすることによってパーティクルの除去効率を高めることができる。しかも、基板表面Wf全体に凝固膜FFが形成される前後で冷却ガスの流量を変更しているので、次の作用効果が得られる、すなわち、既述のとおり、液膜LFが凍結するまでに求められる処理条件と液膜LFの凍結後に求められる処理条件とは異なっているが、冷却ガスの流量を、液膜LFを凍結させる段階と凍結した液膜LF(つまり凝固膜FF)をさらに冷却する段階とで切り替えることで、それぞれにおける処理条件を個別に設定することができ、処理に要する時間を短縮しながら優れた処理性能でパーティクル等を除去することができる。特に、前記したように、液膜LFを凍結させる段階での冷却ガスの流量については基板表面Wf上の液膜LFを吹き飛ばさない程度に抑えることが必要であるが、凝固膜FFが全面形成された後の段階では冷却ガスについてはこのような問題がないのでより流量を多くすることが可能であり、これにより冷却能力を高めることができる。   As described above, according to the present embodiment, the particle removal efficiency can be increased by lowering the temperature reached by the liquid film LF after freezing, that is, the coagulation film FF. Moreover, since the flow rate of the cooling gas is changed before and after the solidified film FF is formed on the entire substrate surface Wf, the following effects can be obtained, that is, as described above, until the liquid film LF is frozen. Although the required processing conditions are different from the processing conditions required after freezing of the liquid film LF, the cooling gas flow rate is set so that the liquid film LF is frozen and the frozen liquid film LF (that is, the coagulated film FF) is further cooled. By switching between these steps, the processing conditions for each can be set individually, and particles and the like can be removed with excellent processing performance while reducing the time required for processing. In particular, as described above, the flow rate of the cooling gas at the stage of freezing the liquid film LF needs to be suppressed to such an extent that the liquid film LF on the substrate surface Wf is not blown off, but the solidified film FF is formed on the entire surface. Since there is no such problem with the cooling gas at a later stage, the flow rate can be increased, and the cooling capacity can be increased.

また、位置P(140)においる液膜LFおよび凝固膜FFの温度を放射温度計5により非接触で計測し、その計測結果に基づき凝固膜FFの全面形成を確認しているため、この確認を正確に行うことができ、適切なタイミングで冷却ガスの流量を切り替えて冷却能力を変更することができる。   Further, since the temperatures of the liquid film LF and the coagulated film FF at the position P (140) are measured in a non-contact manner by the radiation thermometer 5, and the entire formation of the coagulated film FF is confirmed based on the measurement result, this The confirmation can be performed accurately, and the cooling capacity can be changed by switching the flow rate of the cooling gas at an appropriate timing.

このように、第1実施形態では、凝固膜FFが本発明の「凝固体」に相当し、スピンチャック2が本発明の「基板保持手段」に相当し、放射温度計5が本発明の「温度計測手段」に相当し、制御ユニット4が本発明の「制御手段」に相当している。また、冷却ガス吐出ノズル7および冷却ガス供給ユニット64が本発明の「凝固手段」として機能している。さらに、ノズル97およびDIW供給ユニット62が本発明の「解凍除去手段」として機能している。   Thus, in the first embodiment, the solidified film FF corresponds to the “solidified body” of the present invention, the spin chuck 2 corresponds to the “substrate holding means” of the present invention, and the radiation thermometer 5 corresponds to “ The control unit 4 corresponds to “temperature measuring means” and the “control means” of the present invention. Further, the cooling gas discharge nozzle 7 and the cooling gas supply unit 64 function as the “solidifying means” of the present invention. Further, the nozzle 97 and the DIW supply unit 62 function as the “thawing and removing means” of the present invention.

図6は本発明にかかる基板処理装置の第2実施形態を示す図である。この第2実施形態が第1実施形態と大きく相違する点は、放射温度計5の配設位置と、冷却ガスの流量切替タイミングであり、その他の構成および動作を基本的に共通である。すなわち、第2実施形態では、図6に示すように、第1アーム71に取り付けられている。より具体的には、第1アーム71の待機位置Ps1側(同図の左手側)の先端側面に放射温度計5が固定されており、上記のようにして第1アーム71が移動することに伴い、移動軌跡T1とほぼ同一の軌跡に沿って移動して位置決めされる。また、このように放射温度計5はノズル7に並設されているため、常にノズル7の吐出口(図示省略)に近い領域、つまりノズル7から吐出された冷却ガスが供給される領域での液膜LFの温度を計測することが可能となっている。したがって、制御ユニット4は放射温度計5の計測結果をモニターすることで冷却ガスが供給されている領域(以下、「ガス供給領域」という)が凍結しているか否かを正確にリアルタイムで検出することができる。   FIG. 6 is a diagram showing a second embodiment of the substrate processing apparatus according to the present invention. The second embodiment is greatly different from the first embodiment in the arrangement position of the radiation thermometer 5 and the flow rate switching timing of the cooling gas, and other configurations and operations are basically common. In other words, in the second embodiment, as shown in FIG. More specifically, the radiation thermometer 5 is fixed to the front end side surface of the first arm 71 on the standby position Ps1 side (left hand side in the figure), and the first arm 71 moves as described above. Accordingly, the positioning is performed by moving along substantially the same locus as the movement locus T1. Further, since the radiation thermometer 5 is arranged in parallel with the nozzle 7 in this way, it is always in a region near the discharge port (not shown) of the nozzle 7, that is, in a region where the cooling gas discharged from the nozzle 7 is supplied. It is possible to measure the temperature of the liquid film LF. Therefore, the control unit 4 monitors the measurement result of the radiation thermometer 5 to accurately detect in real time whether or not the region to which the cooling gas is supplied (hereinafter referred to as “gas supply region”) is frozen. be able to.

そこで、本実施形態では、同図(a)に示すようにノズル8からの冷水により液膜LFを形成すると、制御ユニット4は、第2アーム昇降・回転機構83を駆動させて第2アーム81を待機位置Ps2に移動させた後あるいはその移動に連動して、第1アーム昇降・回転機構73を駆動させて第1アーム81を回転中心位置Pcに移動して位置決めする。そして、回転する基板Wの表面Wfに向けて冷却ガス吐出ノズル7から冷却ガスを吐出させながら、冷却ガス吐出ノズル7を徐々に基板Wの端縁位置に向けて移動させていく。これにより、基板表面Wfの表面領域に形成された液膜LFが冷やされて部分的に凍結し、凍結した凝固体FRが基板表面Wfの中央部に形成される(同図(b))。なお、この段階では制御ユニット4は冷却ガス供給ユニット64のマスフローコントローラ646を制御して冷却ガスの流量を液膜LFの凍結に適した値に抑えている。   Therefore, in this embodiment, when the liquid film LF is formed by the cold water from the nozzle 8 as shown in FIG. 5A, the control unit 4 drives the second arm lifting / lowering mechanism 83 to drive the second arm 81. Is moved to the standby position Ps2 or in conjunction with the movement, the first arm lifting / lowering mechanism 73 is driven to move the first arm 81 to the rotation center position Pc for positioning. Then, the cooling gas discharge nozzle 7 is gradually moved toward the edge position of the substrate W while discharging the cooling gas from the cooling gas discharge nozzle 7 toward the surface Wf of the rotating substrate W. As a result, the liquid film LF formed in the surface region of the substrate surface Wf is cooled and partially frozen, and the frozen solidified body FR is formed in the central portion of the substrate surface Wf ((b) in the figure). At this stage, the control unit 4 controls the mass flow controller 646 of the cooling gas supply unit 64 to keep the flow rate of the cooling gas at a value suitable for freezing the liquid film LF.

また、制御ユニット4は上記のようにして液膜LFの凍結を実行しながら放射温度計5により計測される液膜の温度、つまりノズル7の吐出口直下で冷却ガスの流速の影響を受けるガス供給領域の温度を検知する。したがって、例えば同図(c)に示すように、ガス供給領域で液膜LFが凍結されて凝固体FRが形成されている場合には、液膜の温度は0℃に到達している。そこで、本実施形態では、液膜LFの全体は凍結されて凝固膜FFが形成されているか否かを問わず、液膜LFの温度に基づきガス供給領域に凝固体FRが形成されていることを確認すると、制御ユニット4は第1実施形態と同様に冷却ガス供給ユニット64のマスフローコントローラ646および開閉バルブ647を制御して冷却ガスの流量を増大させて冷却能力を高め、ノズル7の吐出口から大流量の冷却ガスを吐出する。これにより、液膜LF全体が凍結されて凝固膜FFが形成されるのを待たず、ノズル7の吐出口直下の凝固体FRの温度が急激に低下する。   Further, the control unit 4 performs the freezing of the liquid film LF as described above, and the temperature of the liquid film measured by the radiation thermometer 5, that is, the gas affected by the flow rate of the cooling gas immediately below the discharge port of the nozzle 7. Detect the temperature in the supply area. Therefore, for example, as shown in FIG. 3C, when the liquid film LF is frozen in the gas supply region to form the solidified body FR, the temperature of the liquid film reaches 0 ° C. Therefore, in this embodiment, the solidified body FR is formed in the gas supply region based on the temperature of the liquid film LF regardless of whether the entire liquid film LF is frozen and the solidified film FF is formed. When the control unit 4 is confirmed, the control unit 4 controls the mass flow controller 646 and the on-off valve 647 of the cooling gas supply unit 64 to increase the cooling gas flow rate and increase the cooling capacity in the same manner as in the first embodiment. A large flow rate of cooling gas is discharged. Accordingly, the temperature of the solidified body FR immediately below the discharge port of the nozzle 7 is rapidly decreased without waiting for the entire liquid film LF to be frozen and the solidified film FF to be formed.

以上のように、第2実施形態においては、液膜LFの全面が凍結される前に冷却ガスの流量を増大させて冷却能力を高めているため、スループットを第1実施形態よりも向上させることができる。もちろん、上記したようにノズル7の吐出口直下で冷却ガスの流速の影響を受けるガス供給領域が凝固体FRとなっていることを確認した上で冷却ガスの流量を増大しているため、未凍結状態の液膜LFに対して大流量の冷却ガスが供給されることなく、基板表面Wfが部分的に乾いて露出してしまうという問題や風圧で膜厚分布が不均一となって処理の均一性が担保されないという問題を発生させることはない。   As described above, in the second embodiment, the cooling capacity is increased by increasing the flow rate of the cooling gas before the entire surface of the liquid film LF is frozen, so that the throughput is improved compared to the first embodiment. Can do. Of course, as described above, the flow rate of the cooling gas is increased after confirming that the gas supply region affected by the flow rate of the cooling gas immediately below the discharge port of the nozzle 7 is the solidified body FR. There is a problem that the substrate surface Wf is partially dried and exposed without supplying a large flow rate of cooling gas to the frozen liquid film LF, and the film thickness distribution becomes non-uniform due to wind pressure. There is no problem that uniformity is not ensured.

ところで、上記実施形態では、冷却ガスの流量を制御することで冷却能力を変更しているが、流量制御とは別個に、あるいは流量制御とともに、冷却ガスの温度を制御して冷却能力を変更してもよい(第3実施形態)。すなわち、図3に示すように冷却ガス供給ユニット64では、開閉バルブ644の開閉制御により容器642内の液体窒素の液面レベルを高精度に制御することが可能である。そして、液面レベルの変化によって、容器642内で熱交換パイプ645が液体窒素に浸漬する割合を調整することができ、その結果、冷却ガスの温度を制御することができる。そこで、第1実施形態のように位置P(140)に配置された放射温度計5によって液膜LFの温度がゼロに達したこと、第2実施形態のように第1アーム71に固定された放射温度計5によってガス供給領域の温度がゼロに達したことが確認されると、それに応じて冷却ガスの温度を低下させて冷却能力を高めるように構成してもよい。   In the above embodiment, the cooling capacity is changed by controlling the flow rate of the cooling gas. However, the cooling capacity is changed by controlling the temperature of the cooling gas separately from or together with the flow rate control. (Third Embodiment). That is, as shown in FIG. 3, in the cooling gas supply unit 64, the liquid level of the liquid nitrogen in the container 642 can be controlled with high accuracy by opening / closing control of the opening / closing valve 644. The ratio of the heat exchange pipe 645 immersed in liquid nitrogen in the container 642 can be adjusted by changing the liquid level, and as a result, the temperature of the cooling gas can be controlled. Therefore, the temperature of the liquid film LF has reached zero by the radiation thermometer 5 arranged at the position P (140) as in the first embodiment, and is fixed to the first arm 71 as in the second embodiment. When the radiation thermometer 5 confirms that the temperature of the gas supply region has reached zero, the cooling gas temperature may be lowered accordingly to increase the cooling capacity.

また、上記実施形態では、冷却ガスの流量や温度を制御することにより冷却能力を変更しているが、上下方向におけるノズル7と基板Wとの距離を制御することで冷却能力を変更させてもよい(第4実施形態)。すなわち、図2に示す装置では、第1アーム昇降・回転機構73により第1アーム71を昇降することで基板Wに対するノズル7の高さ位置を制御可能となっている。そこで、制御ユニット4が上記実施形態と同様に放射温度計5の計測結果に基づきノズル7の高さ位置を切り替えて冷却能力を変更することができる。   In the above embodiment, the cooling capacity is changed by controlling the flow rate and temperature of the cooling gas. However, even if the cooling capacity is changed by controlling the distance between the nozzle 7 and the substrate W in the vertical direction. Good (fourth embodiment). That is, in the apparatus shown in FIG. 2, the height position of the nozzle 7 relative to the substrate W can be controlled by moving the first arm 71 up and down by the first arm lifting and rotating mechanism 73. Therefore, the control unit 4 can change the cooling capacity by switching the height position of the nozzle 7 based on the measurement result of the radiation thermometer 5 as in the above embodiment.

また、上記実施形態では、基板表面Wfに冷却ガスを供給して液膜LFを凍結して凝固膜FFを形成しているが、例えば図7に示すように、冷却ガス供給ユニット64から送出される冷却ガスを単に液膜LFに供給するのみならず、ガス供給路29を介して基板Wの裏面Wbに供給して基板Wを補助的に冷却し、これによって液膜LFの凍結を促進させることができる。このような構成を採用した基板処理装置においては、基板裏面Wbに供給する冷却ガスの流量や温度を制御することで冷却能力を変更させることができる(第5実施形態)。   In the above embodiment, the cooling gas is supplied to the substrate surface Wf to freeze the liquid film LF to form the solidified film FF. For example, as shown in FIG. In addition to simply supplying the cooling gas to the liquid film LF, it is supplied to the back surface Wb of the substrate W via the gas supply path 29 to cool the substrate W in an auxiliary manner, thereby promoting freezing of the liquid film LF. be able to. In the substrate processing apparatus adopting such a configuration, the cooling capacity can be changed by controlling the flow rate and temperature of the cooling gas supplied to the substrate back surface Wb (fifth embodiment).

このように第5実施形態では、冷却ガス供給ユニット64は本発明の「裏面冷却手段」としても機能している。また、基板裏面Wbに対して供給可能な冷媒は上記した冷却ガスに限定されるものではなく、例えば冷却液体をノズル27から基板裏面Wbに供給し、その冷却液体の流量や温度を制御することで冷却能力を変更させてよい。すなわち、基板の裏面に冷媒を供給して基板を冷却する裏面冷却手段を設け、温度計測手段により計測された液膜の温度に基づいて裏面冷却手段から基板裏面に単位時間当たりに供給される冷媒の量や温度を変更するように構成してもよい。   Thus, in the fifth embodiment, the cooling gas supply unit 64 also functions as the “back surface cooling means” of the present invention. The coolant that can be supplied to the substrate back surface Wb is not limited to the cooling gas described above. For example, the cooling liquid is supplied from the nozzle 27 to the substrate back surface Wb and the flow rate and temperature of the cooling liquid are controlled. You can change the cooling capacity. That is, a back surface cooling means for supplying a coolant to the back surface of the substrate to cool the substrate is provided, and the coolant is supplied from the back surface cooling means to the back surface of the substrate per unit time based on the temperature of the liquid film measured by the temperature measuring means. You may comprise so that the quantity and temperature of this may be changed.

また、制御ユニット4により排気ユニット63に設けられた排気ダンパーの開閉量を制御することで処理チャンバ1の雰囲気からの排気流量、つまり単位時間当たりの排気量を制御することで冷却能力を制御してもよい。すなわち、排気ダンパーを絞って処理チャンバ1からの排気流量を低下させることで基板Wの雰囲気に冷却ガスによる冷気が基板表面Wfに貯まり液膜LFの温度を低下させることができる。したがって、放射温度計5による計測結果に基づき、冷却ガスの流量などに代えて、あるいはそれらと並行して排気の流量を制御することで冷却能力を変更するように構成してもよい(第6実施形態)。このよに、第6実施形態では排気ユニット63が本発明の「排気手段」として機能している。   Further, the control unit 4 controls the cooling capacity by controlling the exhaust flow rate from the atmosphere of the processing chamber 1, that is, the exhaust amount per unit time, by controlling the opening / closing amount of the exhaust damper provided in the exhaust unit 63. May be. That is, by reducing the exhaust flow rate from the processing chamber 1 by restricting the exhaust damper, cold air from the cooling gas in the atmosphere of the substrate W is accumulated on the substrate surface Wf, and the temperature of the liquid film LF can be lowered. Therefore, the cooling capacity may be changed by controlling the flow rate of the exhaust gas instead of or in parallel with the flow rate of the cooling gas based on the measurement result by the radiation thermometer 5 (the sixth). Embodiment). Thus, in the sixth embodiment, the exhaust unit 63 functions as the “exhaust means” of the present invention.

また、上記実施形態では、冷却ガス吐出ノズル7が固定された第1アーム71を位置Pcから待機位置Ps1に1スキャンさせる間に液膜LFの凍結さらには凝固膜FFを所定温度(上記実施形態では−30℃)に冷却しているが、冷却ガス吐出ノズル7を移動軌跡T1に沿って複数回スキャンさせながら放射温度計5によって計測した温度が所定温度に達すると、スキャン途中であってもスキャンを終了させて第1アーム71を待機位置Ps1に移動させてもよい。このように放射温度計5によって凝固膜(凝固体)FFの温度を計測し、その計測結果に基づき冷却処理を終了させているので、基板毎に凝固膜FFの温度差が発生するのを防止することができ、安定した基板処理を行うことができる。   Further, in the above embodiment, the liquid film LF is frozen and the coagulation film FF is set to a predetermined temperature (the above embodiment) while the first arm 71 to which the cooling gas discharge nozzle 7 is fixed is moved one scan from the position Pc to the standby position Ps1. In this case, the temperature measured by the radiation thermometer 5 while the cooling gas discharge nozzle 7 is scanned a plurality of times along the movement trajectory T1 reaches a predetermined temperature, even during the scanning. The scan may be terminated and the first arm 71 may be moved to the standby position Ps1. In this way, the temperature of the solidified film (solidified body) FF is measured by the radiation thermometer 5 and the cooling process is terminated based on the measurement result, so that the temperature difference of the solidified film FF is prevented from occurring for each substrate. And stable substrate processing can be performed.

また、上記第2実施形態では、第1アーム71にノズル7と放射温度計5とを取り付け、ノズル7から吐出された冷却ガスが供給されている領域、つまりガス供給領域の温度を計測しているため、放射温度計5の計測結果に応じて第1アーム71のスキャン移動を断続的に移動させてもよい。すなわち、ガス供給領域の温度が所望温度に達するまで第1アーム71のスキャン移動を停止させるように第1アーム71をスキャン移動させてもよい。また、放射温度計5の計測結果に基づき第1アーム71のスキャン速度をフィードバック制御してもよい。これらの制御によって冷却ガスの温度が変動したとしても液膜LFの温度を安定して所定温度に低下させることができる。   In the second embodiment, the nozzle 7 and the radiation thermometer 5 are attached to the first arm 71, and the temperature of the region where the cooling gas discharged from the nozzle 7 is supplied, that is, the temperature of the gas supply region is measured. Therefore, the scan movement of the first arm 71 may be intermittently moved according to the measurement result of the radiation thermometer 5. That is, the first arm 71 may be moved by scanning so that the scanning movement of the first arm 71 is stopped until the temperature of the gas supply region reaches a desired temperature. Further, the scan speed of the first arm 71 may be feedback controlled based on the measurement result of the radiation thermometer 5. Even if the temperature of the cooling gas fluctuates by these controls, the temperature of the liquid film LF can be stably lowered to a predetermined temperature.

また、上記第1実施形態では第2アーム81の先端部に放射温度計5を配置しているが、放射温度計5の配設位置はこれに限定されるものではなく、例えば第2アーム81の待機位置Ps2側(図4の右手側)の後端側面に固定してもよい。また、第1アーム71にノズル7、8を並設した基板処理装置では、遮断部材9に設けられたノズルの代わりに、第2アームに常温DIW(あるいは温水)を吐出するノズルを取り付けることがあるが、このような装置では放射温度計5を第1アームの待機位置Ps1側(図4の左手側)の先端側面に取り付けてもよいし、あるいは第2アームの待機位置Ps2側(図4の右手側)の側面に取り付けてもよい。なお、第1実施形態において、常温DIWあるいは温水を吐出するノズルを第2アーム81に取り付けてもよく、この場合も、第2アーム81の待機位置Ps2側(図4の右手側)の側面に取り付けてもよい。   In the first embodiment, the radiation thermometer 5 is arranged at the tip of the second arm 81. However, the arrangement position of the radiation thermometer 5 is not limited to this. For example, the second arm 81 is arranged. It may be fixed to the rear end side surface of the standby position Ps2 side (right hand side in FIG. 4). Further, in the substrate processing apparatus in which the nozzles 7 and 8 are arranged in parallel on the first arm 71, a nozzle that discharges room temperature DIW (or hot water) may be attached to the second arm instead of the nozzle provided on the blocking member 9. In such an apparatus, the radiation thermometer 5 may be attached to the front end side surface of the first arm on the standby position Ps1 side (left hand side in FIG. 4), or the second arm on the standby position Ps2 side (FIG. 4). It may be attached to the side of the right hand side). In the first embodiment, a nozzle that discharges room temperature DIW or warm water may be attached to the second arm 81, and in this case also, on the side surface of the second arm 81 on the standby position Ps 2 side (right hand side in FIG. 4). It may be attached.

さらに、上記実施形態では、第1アーム71や第2アーム81に放射温度計を取り付けてアーム移動に伴って温度計測位置を変動させているが、処理チャンバ1の内壁面に取り付けて基板表面Wfから斜め上方に離れた位置から液膜LFの温度を計測するように構成してもよい。この場合、温度計測位置は固定される。また、放射温度計5により液膜LFの温度を正確に計測するためには、放射温度計5を処理チャンバ1の内壁に対して45゜よりも小さい角度をなすように取り付ける必要がある。   Furthermore, in the above embodiment, the radiation thermometer is attached to the first arm 71 and the second arm 81 and the temperature measurement position is changed as the arm moves. However, the temperature measurement position is changed as the arm moves, and the substrate surface Wf is attached to the inner wall surface of the processing chamber 1. Alternatively, the temperature of the liquid film LF may be measured from a position that is obliquely upward. In this case, the temperature measurement position is fixed. In order to accurately measure the temperature of the liquid film LF with the radiation thermometer 5, it is necessary to attach the radiation thermometer 5 so as to form an angle smaller than 45 ° with respect to the inner wall of the processing chamber 1.

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば上記実施形態では、DIWによって本発明の「液膜」を形成しているが、液膜を構成する液体はこれに限定されない。例えば、炭酸水、水素水、希薄濃度(例えば1ppm程度)のアンモニア水、希薄濃度の塩酸などを用いたり、DIWに少量の界面活性剤を加えたものを用いてもよい。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications other than those described above can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above embodiment, the “liquid film” of the present invention is formed by DIW, but the liquid constituting the liquid film is not limited to this. For example, carbonated water, hydrogen water, dilute ammonia water (for example, about 1 ppm), dilute hydrochloric acid or the like, or DIW added with a small amount of surfactant may be used.

また、上記実施形態では、同一の窒素ガス供給源から乾燥ガス供給ユニット61および冷却ガス供給ユニット64に乾燥ガス(窒素ガス)を供給しているが、これらは窒素ガスに限定されない。例えば、乾燥ガスと冷却ガスとを異なるガス種としてもよい。   Moreover, in the said embodiment, although dry gas (nitrogen gas) is supplied to the dry gas supply unit 61 and the cooling gas supply unit 64 from the same nitrogen gas supply source, these are not limited to nitrogen gas. For example, the dry gas and the cooling gas may be different gas types.

また、上記実施形態の基板処理装置は、窒素ガス供給源、DIW供給源および液体窒素供給源をいずれも装置内部に内蔵しているが、これらの供給源については装置の外部に設けられてもよく、例えば工場内に既設の供給源を利用するようにしてもよい。また、これらを冷却するための既設設備がある場合には、該設備によって冷却された液体やガスを利用するようにしてもよい。   In addition, the substrate processing apparatus of the above embodiment incorporates a nitrogen gas supply source, a DIW supply source, and a liquid nitrogen supply source inside the apparatus, but these supply sources may be provided outside the apparatus. For example, an existing supply source in the factory may be used. Further, when there are existing facilities for cooling them, liquid or gas cooled by the facilities may be used.

また、上記実施形態の基板処理装置は、基板Wの上方に近接配置される遮断部材9を有するものであるが、本発明は遮断部材を有しない装置にも適用可能である。また、この実施形態の装置は基板Wをその周縁部に当接するチャックピン24によって保持するものであるが、基板の保持方法はこれに限定されるものではなく、他の方法で基板を保持する装置にも、本発明を適用することが可能である。   Moreover, although the substrate processing apparatus of the said embodiment has the shielding member 9 arrange | positioned close to the upper direction of the board | substrate W, this invention is applicable also to the apparatus which does not have a shielding member. In the apparatus of this embodiment, the substrate W is held by the chuck pins 24 that come into contact with the peripheral edge thereof. However, the substrate holding method is not limited to this, and the substrate is held by another method. The present invention can also be applied to an apparatus.

また、上記実施形態では、放射温度計5により液膜の温度を計測しているが、その他の温度計測機器により液膜の温度を非接触で計測してもよい。   In the above embodiment, the temperature of the liquid film is measured by the radiation thermometer 5, but the temperature of the liquid film may be measured in a non-contact manner by another temperature measuring device.

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

2…スピンチャック(基板保持手段)
4…制御ユニット(制御手段)
5…放射温度計(温度計測手段)
7…冷却ガス吐出ノズル(凝固手段)
62…DIW供給ユニット(解凍除去手段)
63…排気ユニット(排気手段)
64…冷却ガス供給ユニット(凝固手段、裏面冷却手段)
97…ノズル(解凍除去手段)
FF…凝固膜(凝固体)
FR…凝固体
LF…液膜
W…基板
Wf…基板表面
2 ... Spin chuck (substrate holding means)
4. Control unit (control means)
5. Radiation thermometer (temperature measuring means)
7 ... Cooling gas discharge nozzle (solidification means)
62 ... DIW supply unit (thawing and removing means)
63 ... Exhaust unit (exhaust means)
64 ... Cooling gas supply unit (solidification means, back surface cooling means)
97 ... Nozzle (defrosting and removing means)
FF ... Coagulated membrane (coagulated body)
FR ... Solidified body LF ... Liquid film W ... Substrate Wf ... Substrate surface

Claims (10)

表面に凝固対象液の液膜が形成された基板を保持する基板保持手段と、
前記基板保持手段に保持された前記基板の表面に形成された前記凝固対象液の液膜を冷却して凝固体を形成する凝固手段と、
前記基板表面に形成された前記液膜の温度を計測する温度計測手段と、
前記基板表面に形成された前記凝固体を解凍除去する解凍除去手段と、
前記温度計測手段で計測される前記液膜の温度に応じて前記凝固手段の冷却能力を高めるとともに、前記凝固手段で前記凝固体を冷却して前記凝固体の温度を低下させる制御手段と
を備えることを特徴とする基板処理装置。
A substrate holding means for holding a substrate having a liquid film of the liquid to be solidified formed on the surface;
Coagulation means for cooling the liquid film of the liquid to be coagulated formed on the surface of the substrate held by the substrate holding means to form a solidified body;
Temperature measuring means for measuring the temperature of the liquid film formed on the substrate surface;
Thawing and removing means for thawing and removing the solidified body formed on the substrate surface;
Control means for increasing the cooling capacity of the solidification means according to the temperature of the liquid film measured by the temperature measurement means and cooling the solidification body by the solidification means to lower the temperature of the solidification body. A substrate processing apparatus.
請求項1に記載の基板処理装置であって、
前記凝固手段は、前記基板表面に形成される前記凝固対象液の液膜および凝固体に前記凝固対象液の凝固点より低い温度の気体を供給する基板処理装置。
The substrate processing apparatus according to claim 1,
The said coagulation | solidification means is a substrate processing apparatus which supplies the gas of the temperature lower than the freezing point of the said coagulation | solidification object liquid to the liquid film and solidification body of the said coagulation | solidification object liquid formed on the said substrate surface.
請求項2に記載の基板処理装置であって、
前記制御手段は、前記温度計測手段により計測された前記液膜の温度に基づいて前記気体の流量を変更する基板処理装置。
The substrate processing apparatus according to claim 2,
The substrate processing apparatus, wherein the control means changes the flow rate of the gas based on the temperature of the liquid film measured by the temperature measuring means.
請求項2または3に記載の基板処理装置であって、
前記制御手段は、前記温度計測手段により計測された前記液膜の温度に基づいて前記気体の温度を変更する基板処理装置。
The substrate processing apparatus according to claim 2 or 3,
The substrate processing apparatus, wherein the control means changes the temperature of the gas based on the temperature of the liquid film measured by the temperature measuring means.
請求項2ないし4のいずれか一項に記載の基板処理装置であって、
前記凝固手段は、前記基板表面に対して相対的に移動自在に設けられて前記気体を吐出するノズルを有し、
前記制御手段は、前記温度計測手段により計測された前記液膜の温度に基づいて前記基板表面に対する前記ノズルの距離を変更する基板処理装置。
A substrate processing apparatus according to any one of claims 2 to 4,
The coagulation means has a nozzle that is provided to be movable relative to the substrate surface and discharges the gas,
The substrate processing apparatus, wherein the control means changes the distance of the nozzle to the substrate surface based on the temperature of the liquid film measured by the temperature measuring means.
請求項1ないし5のいずれか一項に記載の基板処理装置であって、
前記凝固手段は、前記基板の裏面に冷媒を供給して前記基板を冷却する裏面冷却手段を有し、
前記制御手段は、前記温度計測手段により計測された前記液膜の温度に基づいて前記裏面冷却手段から前記基板裏面に単位時間当たりに供給される冷媒の量を変更する基板処理装置。
A substrate processing apparatus according to any one of claims 1 to 5,
The solidifying means has a back surface cooling means for cooling the substrate by supplying a coolant to the back surface of the substrate,
The said control means is a substrate processing apparatus which changes the quantity of the refrigerant | coolant supplied per unit time from the said back surface cooling means to the said substrate back surface based on the temperature of the said liquid film measured by the said temperature measurement means.
請求項1ないし5のいずれか一項に記載の基板処理装置であって、
前記凝固手段は、前記基板の裏面に冷媒を供給して前記基板を冷却する裏面冷却手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記温度計測手段により計測された前記液膜の温度に基づいて前記裏面冷却手段から前記基板裏面に供給される冷媒の温度を変更する基板処理装置。
A substrate processing apparatus according to any one of claims 1 to 5,
The solidification means further comprises a back surface cooling means for cooling the substrate by supplying a coolant to the back surface of the substrate,
The said control means is a substrate processing apparatus which changes the temperature of the refrigerant | coolant supplied to the said substrate back surface from the said back surface cooling means based on the temperature of the said liquid film measured by the said temperature measurement means.
請求項1ないし9のいずれか一項に記載の基板処理装置であって、
前記基板周辺の雰囲気を排気する排気手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記温度計測手段により計測された前記液膜の温度に基づいて前記基板周辺から排気される排気の流量を変更する基板処理装置。
A substrate processing apparatus according to any one of claims 1 to 9,
An exhaust means for exhausting the atmosphere around the substrate;
The substrate processing apparatus, wherein the control means changes a flow rate of exhaust gas exhausted from the periphery of the substrate based on a temperature of the liquid film measured by the temperature measuring means.
基板の表面に形成された凝固対象液の液膜を凝固手段により冷却して凝固体を形成する凝固工程と、
前記基板表面に形成された前記凝固体を解凍除去する解凍除去工程とを備え、
前記凝固工程は、前記基板表面に形成された前記液膜の温度に応じて前記凝固手段の冷却能力を高めるとともに、前記凝固手段で前記凝固体を冷却して前記凝固体の温度を低下させることを特徴とする基板処理方法。
A solidification step of forming a solidified body by cooling a liquid film of the liquid to be solidified formed on the surface of the substrate by a solidifying means;
A thawing and removing step of thawing and removing the solidified body formed on the substrate surface,
The solidification step increases the cooling capacity of the solidification means according to the temperature of the liquid film formed on the substrate surface, and cools the solidification body by the solidification means to lower the temperature of the solidification body. A substrate processing method.
請求項9に記載の基板処理方法であって、
前記凝固工程は、前記基板の表面に形成された前記凝固対象液の液膜に前記凝固対象液の凝固点より低い温度の気体を供給して前記凝固体を形成した後、前記凝固体に供給する前記気体の流量を高めて前記凝固体の温度を低下させる基板処理方法。
The substrate processing method according to claim 9, comprising:
In the solidification step, a gas having a temperature lower than the solidification point of the liquid to be solidified is supplied to the liquid film of the liquid to be solidified formed on the surface of the substrate to form the solidified body, and then supplied to the solidified body. The substrate processing method which raises the flow volume of the said gas and reduces the temperature of the said solidified body.
JP2010207899A 2010-09-16 2010-09-16 Substrate processing apparatus and substrate processing method Expired - Fee Related JP5497599B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010207899A JP5497599B2 (en) 2010-09-16 2010-09-16 Substrate processing apparatus and substrate processing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010207899A JP5497599B2 (en) 2010-09-16 2010-09-16 Substrate processing apparatus and substrate processing method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2012064760A JP2012064760A (en) 2012-03-29
JP5497599B2 true JP5497599B2 (en) 2014-05-21

Family

ID=46060164

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010207899A Expired - Fee Related JP5497599B2 (en) 2010-09-16 2010-09-16 Substrate processing apparatus and substrate processing method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5497599B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180018330A (en) * 2016-08-09 2018-02-21 시바우라 메카트로닉스 가부시끼가이샤 Substrate processing device and substrate processing method
US10882082B2 (en) 2017-03-23 2021-01-05 Toshiba Memory Corporation Freeze cleaning apparatus

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6596396B2 (en) 2016-08-09 2019-10-23 東芝メモリ株式会社 Substrate cleaning method and cleaning apparatus
JP6896474B2 (en) * 2017-03-27 2021-06-30 株式会社Screenホールディングス Substrate processing equipment and substrate processing method
US12138671B2 (en) * 2020-02-25 2024-11-12 Shibaura Mechatronics Corporation Substrate treatment device
JP7370449B2 (en) * 2020-02-25 2023-10-27 東京エレクトロン株式会社 Substrate processing equipment and substrate processing method
KR102500591B1 (en) * 2020-02-25 2023-02-15 시바우라 메카트로닉스 가부시끼가이샤 Substrate processing device
JP7051947B2 (en) * 2020-07-17 2022-04-11 芝浦メカトロニクス株式会社 Board processing equipment and board processing method
JP7203158B2 (en) * 2020-09-11 2023-01-12 芝浦メカトロニクス株式会社 Substrate processing equipment
TWI789842B (en) * 2020-09-11 2023-01-11 日商芝浦機械電子裝置股份有限公司 Substrate processing equipment
TWI802311B (en) * 2021-03-29 2023-05-11 日商芝浦機械電子裝置股份有限公司 Substrate processing equipment

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180018330A (en) * 2016-08-09 2018-02-21 시바우라 메카트로닉스 가부시끼가이샤 Substrate processing device and substrate processing method
KR101967054B1 (en) * 2016-08-09 2019-04-08 시바우라 메카트로닉스 가부시끼가이샤 Substrate processing device and substrate processing method
US10734217B2 (en) 2016-08-09 2020-08-04 Shibaura Mechatronics Corporation Substrate treatment device and substrate treatment method
US11355337B2 (en) 2016-08-09 2022-06-07 Shibaura Mechatronics Corporation Substrate treatment device and substrate treatment method
US10882082B2 (en) 2017-03-23 2021-01-05 Toshiba Memory Corporation Freeze cleaning apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
JP2012064760A (en) 2012-03-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5497599B2 (en) Substrate processing apparatus and substrate processing method
JP5715831B2 (en) Substrate processing method and substrate processing apparatus
JP5701068B2 (en) Substrate processing apparatus and substrate processing method
CN102592970B (en) Substrate processing method and substrate processing apparatus
JP5373429B2 (en) Substrate drying apparatus and substrate drying method
JP6022829B2 (en) Substrate drying method and substrate drying apparatus
JP5106331B2 (en) Method for lowering temperature of substrate mounting table, computer-readable storage medium, and substrate processing system
JP2015023048A (en) Substrate processing apparatus and substrate processing method
JP5185046B2 (en) Substrate cleaning device
JP5715837B2 (en) Substrate processing method and substrate processing apparatus
JP5639429B2 (en) Substrate processing apparatus and substrate processing method
US20250201591A1 (en) Manufacturing method, substrate processing method, and control method of substrate processing apparatus
WO2019187472A1 (en) Substrate processing method and substrate processing device
JP2015185756A (en) Substrate processing method and substrate processing apparatus
KR102537745B1 (en) Substrate processing device
TW201523712A (en) Substrate processing method and substrate processing apparatus
TWI700740B (en) Substrate processing apparatus and substrate processing method
JP6680631B2 (en) Substrate processing apparatus and substrate processing method
JP2024016558A (en) Substrate drying equipment, substrate processing equipment, and substrate drying method
JP2018142676A (en) Substrate processing device and substrate processing method
JP2015185668A (en) Substrate processing method and substrate processing apparatus
JP2009295793A (en) Substrate processing method
JP2017069377A (en) Substrate processing apparatus and cooling gas discharge head
JP2015023047A (en) Substrate processing apparatus and substrate processing method

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20130521

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20140206

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20140304

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20140306

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5497599

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees