特許 6896474 基板処理装置および基板処理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6896474

(24)【登録日】2021年6月11日

(45)【発行日】2021年6月30日

(54)【発明の名称】基板処理装置および基板処理方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/304 20060101AFI20210621BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/304 643A

【請求項の数】8

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2017-60912(P2017-60912)

(22)【出願日】2017年3月27日

(65)【公開番号】特開2018-164012(P2018-164012A)

(43)【公開日】2018年10月18日

【審査請求日】2019年12月23日

(73)【特許権者】

【識別番号】000207551

【氏名又は名称】株式会社ＳＣＲＥＥＮホールディングス

(74)【代理人】

【識別番号】100105935

【弁理士】

【氏名又は名称】振角 正一

(74)【代理人】

【識別番号】100136836

【弁理士】

【氏名又は名称】大西 一正

(72)【発明者】

【氏名】上田 大

(72)【発明者】

【氏名】長谷川 愛子

【審査官】 今井 聖和

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−０２１４０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１８５６６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−０６３０９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０２８００８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０７１４０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１３８０７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１３８０７５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板の周縁部を保持して前記基板を水平姿勢に支持しながら、前記基板を鉛直方向に平行な回転軸周りに回転させる基板保持部と、
前記基板の上面に処理液を供給して前記処理液の液膜を形成させる処理液供給部と、
前記基板の下方から前記基板の下面に前記処理液の凝固点よりも低温の液体である冷媒を供給して前記液膜を凝固させる冷媒供給部と
を備え、
前記冷媒供給部が前記基板の下面の回転中心に向けて所定流量の前記冷媒を供給開始した後、前記基板の回転速度を増大させることで、前記基板の下面の周縁部に供給される前記冷媒の流速を経時的に増加させる基板処理装置。

【請求項2】

前記冷媒供給部は、前記基板の下面の回転中心に向けて供給する前記冷媒の供給量を経時的に増加させる請求項１に記載の基板処理装置。

【請求項3】

基板の周縁部を保持して前記基板を水平姿勢に支持しながら、前記基板を鉛直方向に平行な回転軸周りに回転させる基板保持部と、
前記基板の上面に処理液を供給して前記処理液の液膜を形成させる処理液供給部と、
前記基板の下方から前記基板の下面に前記処理液の凝固点よりも低温の液体である冷媒を供給して前記液膜を凝固させる冷媒供給部と
を備え、
前記冷媒供給部は、前記基板の径方向における前記回転中心からの距離が異なり、各々が前記基板の下面に向けて前記冷媒を吐出する複数の吐出口を有し、前記複数の吐出口のそれぞれからの前記冷媒の吐出を異なるタイミングで開始させることで、前記冷媒供給部が前記基板の下面の回転中心に向けて所定流量の前記冷媒を供給開始した後、前記基板の下面の周縁部に供給される前記冷媒の供給量を経時的に増加させる基板処理装置。

【請求項4】

前記基板保持部は、前記基板の下面と対向して前記基板との間にギャップ空間を形成する対向部材を有し、
前記冷媒供給部は、前記ギャップ空間に前記冷媒を供給する請求項１ないし３のいずれかに記載の基板処理装置。

【請求項5】

基板の周縁部を保持して前記基板を水平姿勢に支持しながら、前記基板を鉛直方向に平行な回転軸周りに回転させる基板保持部と、
前記基板の上面に処理液を供給して前記処理液の液膜を形成させる処理液供給部と、
前記基板の下方から前記基板の下面に前記処理液の凝固点よりも低温の液体である冷媒を供給して前記液膜を凝固させる冷媒供給部と
を備え、
前記基板保持部は、前記基板の下面と対向して前記基板との間にギャップ空間を形成する対向部材を有し、前記対向部材の上面に開口する吐出口から前記基板の周縁部へ向かう前記冷媒の流れを一時的に規制する整流部材が、前記対向部材の上面に設けられ、
前記冷媒供給部は、前記吐出口から前記基板の下面の回転中心に向けて所定流量の前記冷媒を供給開始した後、前記基板の下面の周縁部に供給される前記冷媒の供給量を経時的に増加させる基板処理装置。

【請求項6】

前記基板保持部は、前記冷媒供給部から前記冷媒の供給が開始された後に前記基板の回転速度を増大させる請求項３または５に記載の基板処理装置。

【請求項7】

前記基板保持部は、前記処理液供給部から前記処理液が供給された前記基板を回転させて前記液膜を形成させ、前記液膜が形成されてから前記液膜の全体が凝固するまでの間、前記基板の回転速度を前記液膜の形成時の回転速度以下とする請求項１ないし６のいずれかに記載の基板処理装置。

【請求項8】

基板の周縁部を保持して前記基板を水平姿勢に支持しながら前記基板を鉛直方向に平行な回転軸周りに回転させ、
前記基板の上面に処理液を供給して前記処理液の液膜を形成させ、
前記基板の下方から前記基板の下面に前記処理液の凝固点よりも低温の液体である冷媒を供給して前記液膜を凝固させ、
前記基板の下面の回転中心に向けて所定流量の前記冷媒を供給開始した後、前記基板の回転速度を増大させることで、前記基板の下面の周縁部に供給される前記冷媒の流速を経時的に増加させる基板処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、基板の上面に液膜を形成してこれを凝固させるプロセスを含む基板処理装置および基板処理方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

基板に処理液を供給して湿式処理する基板処理技術には、水平姿勢の基板の上面に処理液による液膜を形成し、これを凝固させるプロセスを含むものがある。このようなプロセスは、例えば液体が凝固する際の体積変化を利用して基板に付着した付着物を遊離させて除去する目的で、あるいは湿式処理後の基板を乾燥させる際に基板に形成されたパターンが処理液の表面張力に起因する応力により損壊するのを防止する目的で実施される。

【0003】

例えば特許文献１に記載の技術では、液膜が形成された基板の上面に沿って走査移動するノズルから、液体窒素により冷却された窒素ガスを基板上面に供給することにより、液膜を凍結させている。ノズルの走査に伴い、液膜の凝固が基板の中心部から外周部に向けて進行する。またこの技術では、凍結に要する時間を短縮させるために、液体で濡れた状態の基板下面に常温のガスを供給し、液体が乾燥する際の気化熱により基板を補助的に冷却している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１５−１８５７５６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記従来技術において凝固させようとしている液膜は水を主成分とするものであり、その凝固点は０℃以下である。このため、液膜を凝固させるために比較的高い冷却能力を必要とする。一方で、処理コストおよび消費エネルギー量を低減するために、液膜を形成する処理液としてより凝固点の高い材料を用いる方法が模索されている。その場合に有効な方法の１つとして、基板の下面に冷媒を供給して基板上面側の液膜を凝固させることが考えられる。このような構成では、冷媒としての液体を基板に直接触れさせることも可能であり、冷媒で冷やされたガスを基板上面に供給して液膜を凝固させる場合に比べ熱効率の点でも有利である。

【0006】

しかしながら、上面に液膜を担持する基板を支持して回転させる必要性から、基板の下面側に冷媒を吐出するノズルを走査移動させるような機構を設けることが困難である。このため、例えば回転する基板の下面回転中心付近に冷媒を供給し、遠心力により基板の周縁部まで冷媒を到達させることが考えられるが、その間に冷媒の温度が上昇するため、特に基板周縁部での冷却能力が不足してしまう。その結果、液膜全体を良好に凝固させることができない、また液膜を凝固させるのに長時間を要する等の問題が生じる。

【0007】

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、基板の上面に液膜を形成してこれを凝固させるプロセスを含む基板処理技術において、短時間で基板の周縁部まで液膜を良好に凝固させることのできる技術を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

この発明に係る基板処理装置は、上記目的を達成するため、基板の周縁部を保持して前記基板を水平姿勢に支持しながら、前記基板を鉛直方向に平行な回転軸周りに回転させる基板保持部と、前記基板の上面に処理液を供給して前記処理液の液膜を形成させる処理液供給部と、前記基板の下方から前記基板の下面に前記処理液の凝固点よりも低温の液体である冷媒を供給して前記液膜を凝固させる冷媒供給部とを備える。第１の態様では、前記冷媒供給部が前記基板の下面の回転中心に向けて所定流量の前記冷媒を供給開始した後、前記基板の回転速度を増大させることで、前記基板の下面の周縁部に供給される前記冷媒の流速を経時的に増加させる。第２の態様では、前記冷媒供給部は、前記基板の径方向における前記回転中心からの距離が異なり、各々が前記基板の下面に向けて前記冷媒を吐出する複数の吐出口を有し、前記複数の吐出口のそれぞれからの前記冷媒の吐出を異なるタイミングで開始させることで、前記冷媒供給部が前記基板の下面の回転中心に向けて所定流量の前記冷媒を供給開始した後、前記基板の下面の周縁部に供給される前記冷媒の供給量を経時的に増加させる。第３の態様では、前記基板保持部は、前記基板の下面と対向して前記基板との間にギャップ空間を形成する対向部材を有し、前記対向部材の上面に開口する吐出口から前記基板の周縁部へ向かう前記冷媒の流れを一時的に規制する整流部材が、前記対向部材の上面に設けられ、前記冷媒供給部は、前記吐出口から前記基板の下面の回転中心に向けて所定流量の前記冷媒を供給開始した後、前記基板の下面の周縁部に供給される前記冷媒の供給量を経時的に増加させる。

【0009】

また、この発明に係る基板処理方法の一の態様は、上記目的を達成するため、基板の周縁部を保持して前記基板を水平姿勢に支持しながら前記基板を鉛直方向に平行な回転軸周りに回転させ、前記基板の上面に処理液を供給して前記処理液の液膜を形成させ、 前記基板の下方から前記基板の下面に前記処理液の凝固点よりも低温の液体である冷媒を供給して前記液膜を凝固させ、前記基板の下面の回転中心に向けて所定流量の前記冷媒を供給開始した後、前記基板の回転速度を増大させることで、前記基板の下面の周縁部に供給される前記冷媒の流速を経時的に増加させる。

【0010】

このように構成された発明では、上面に液膜が形成されて回転する基板下面のうちまず回転中心に冷媒が供給される。これにより液膜の中央部分から凝固が始まり、凝固した領域が周縁部へ向かって広がってゆく。この状態を維持したとしても、基板の周縁部では冷媒の温度が上昇して冷却能力が低下し、周縁部の液膜の凝固が不十分となる、凝固に時間を要するなどの問題が起こり得る。そこで、この発明では、基板の下面の周縁部に供給される冷媒の流速および供給量の少なくとも一方が経時的に増加される。これにより、基板の周縁部において冷媒が基板から奪う単位時間当たりの熱量が増加し、冷媒の周縁部における冷却能力が向上し、液膜を周縁部まで良好に凝固させることが可能となる。また、液膜全体を凝固させるのに必要な時間を短縮することができる。

【発明の効果】

【0011】

上記のように、本発明では、上面に液膜が形成された基板の下面回転中心にまず冷媒を供給し、その後、基板の下面の周縁部に供給される冷媒の流速および供給量の少なくとも一方を増加させることにより、周縁部における冷却能力が向上し液膜を周縁部まで短時間で良好に凝固させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の第１実施形態である基板処理装置の概略構成を示す図である。

【図2】第１実施形態の基板処理装置の動作を示すフローチャートである。

【図3】図２の動作における各部の状態を模式的に示す図である。

【図4】冷媒供給量および基板回転速度の変化態様を例示する図である。

【図5】本発明の第２実施形態である基板処理装置の概略構成を示す図である。

【図6】第２実施形態の基板処理装置の主要部を示す図である。

【図7】第２実施形態の第１の変形例を示す図である。

【図8】第２実施形態の第２の変形例を示す図である。

【図9】第２実施形態の基板処理装置の動作を示すフローチャートである。

【図10】本発明に係る基板処理装置の第３実施形態の主要部を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明を適用可能な基板処理装置の概要について説明する。以下において、基板とは、半導体基板、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、プラズマ表示用ガラス基板、ＦＥＤ（Field Emission Display）用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板などの各種基板をいう。以下では主として半導体基板の処理に用いられる基板処理システムを例に採って図面を参照して説明するが、上に例示した各種の基板の処理にも本発明を適用可能である。

【0014】

＜第１実施形態＞
図１は本発明の第１実施形態である基板処理装置の概略構成を示す図である。基板処理装置１は、半導体ウエハ等の円盤状の基板Ｗに対して処理液による洗浄やエッチング処理などの湿式処理を施す湿式処理装置である。湿式処理としては各種の公知技術を適用することができるが、特に基板上面に形成した液膜を凝固させるプロセスを含む処理に好適なものである。基板処理装置１は、チャンバ７０内に設けられた基板保持部１０、スプラッシュガード２０および処理液吐出部３０，４０と、これらの各部を制御する制御ユニット８０とを備えている。

【0015】

基板保持部１０は、基板表面を上方に向けた状態で基板Ｗを略水平姿勢に保持して回転させるものである。この基板保持部１０は、スピンベース１１１と回転支軸１１２とが一体的に結合されたスピンチャック１１を有している。スピンベース１１１は平面視において略円形形状を有しており、その中心部に、略鉛直方向に延びる中空状の回転支軸１１２が固定されている。回転支軸１１２はモータを含むチャック回転機構１０３の回転軸に連結されている。チャック回転機構１０３は円筒状のケーシング１０１内に収容され、回転支軸１１２はケーシング１０１により、鉛直方向の回転軸周りに回転自在に支持されている。

【0016】

チャック回転機構１０３は、制御ユニット８０のチャック駆動部８７からの駆動により回転支軸１１２を回転軸周りに回転させる。これにより、回転支軸１１２の上端部に取り付けられたスピンベース１１１が鉛直軸周りに回転する。制御ユニット８０は、チャック駆動部８７を介してチャック回転機構１０３を制御して、スピンベース１１１の回転速度を調整することが可能である。

【0017】

スピンベース１１１の周縁部付近には、基板Ｗの周端部を把持するための複数個のチャックピン１１４が立設されている。チャックピン１１４は、円形の基板Ｗを確実に保持するために３つ以上設けてあればよく（この例では６つ）、スピンベース１１１の周縁部に沿って等角度間隔で配置されている。チャックピン１１４のそれぞれは、基板Ｗの外周端面を押圧する押圧状態と、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。

【0018】

スピンベース１１１に対して基板Ｗが受け渡しされる際には、複数のチャックピン１１４のそれぞれを解放状態とする一方、基板Ｗを回転させて所定の処理を行う際には、複数のチャックピン１１４のそれぞれを押圧状態とする。このように押圧状態とすることによって、チャックピン１１４は基板Ｗの周端部を把持してその基板Ｗをスピンベース１１１から所定間隔を隔てて略水平姿勢に保持することができる。これにより、基板Ｗはその表面を上方に向け、裏面を下方に向けた状態で支持される。なお、チャックピン１１４としては、上記に限定されず種々の公知の構成を用いることができる。

【0019】

スピンチャック１１に基板Ｗが保持された状態、より具体的にはスピンベース１１１に設けられたチャックピン１１４によって基板Ｗがその周縁部を保持された状態でチャック回転機構１０３が作動することで、基板Ｗは鉛直方向の回転軸ＡＸ周りに回転する。以下では、このようにして回転する基板Ｗの上面および下面にそれぞれ符号Ｗａ、Ｗｂを付す。また、上面側の回転中心を符号Ｃａにより、下面側の回転中心を符号Ｃｂによりそれぞれ表す。

【0020】

スピンチャック１１により水平姿勢に支持される基板Ｗの下方に、冷媒吐出部１２が設けられている。後述するように、冷媒吐出部１２は、基板Ｗの上面Ｗａに液膜が形成された基板Ｗの下面Ｗｂに向けて液膜を構成する液体の凝固点よりも低温の冷媒を吐出し、液膜を凝固させる機能を有する。冷媒吐出部１２は、基板Ｗより少し小さい円盤状の外形を有し、水平な上面を基板下面Ｗｂと対向させて配置された対向部材１２１と、対向部材１２１の中心部に取り付けられて鉛直方向下向きに延びる供給管１２２とを備えている。供給管１２２は回転支軸１１２の中空部に挿通されているが、回転支軸１１２とは接続されていない。したがって、スピンチャック１１が回転する際にも、冷媒吐出部１２は回転しない。

【0021】

供給管１２２は中空の管であり、その上端部が対向部材１２１の中心部で上向きに開口している。供給管１２２は制御ユニット８０の冷媒供給部８６に接続されており、冷媒供給部８６から供給される冷媒を基板下面Ｗｂに向けて吐出する。これにより基板下面Ｗｂと対向部材１２１の上面との間のギャップ空間に冷媒が供給される。すなわち、供給管１２２の上端は、基板Ｗの下面側回転中心Ｃｂに向けて開口する吐出口を有するノズルとして機能する。そこで、以下において必要な場合には、この部分を「下面ノズル１２３」と称する。このように、冷媒吐出部１２は吐出した冷媒を基板下面Ｗｂに触れさせることで基板Ｗを冷却し、基板上面Ｗａに担持される液膜を凝固させる。冷媒としては液体、気体のいずれも使用可能である。

【0022】

またケーシング１０１の周囲には、スピンチャック１１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プラッシュガード２０がスピンチャック１１の回転軸に沿って昇降自在に設けられている。このスプラッシュガード２０は回転軸に対して略回転対称な形状を有しており、それぞれスピンチャック１１と同心円状に配置されて基板Ｗから飛散する処理液を受け止める複数段の（この例では２段の）ガード２１と、ガード２１から流下する処理液を受け止める液受け部２２とを備えている。そして、制御部８０に設けられたガード昇降部８５がガード２１を段階的に昇降させることで、回転する基板Ｗから飛散する薬液やリンス液などの処理液を分別して回収することが可能となっている。

【0023】

スプラッシュガード２０の周囲には、エッチング液等の薬液、リンス液、溶剤、純水、ＤＩＷ（脱イオン水）など各種の処理液を基板Ｗに供給するための液供給部が少なくとも１つ設けられる。この例では、図１に示すように、２組の処理液吐出部３０，４０が設けられている。処理液吐出部３０は、制御部８０のアーム駆動部８３により駆動されて鉛直軸回りに回動可能に構成された回動軸３１と、該回動軸３１から水平方向に延設されたアーム３２と、アーム３２の先端に下向きに取り付けられたノズル３３とを備えている。アーム駆動部８３により回動軸３１が回動駆動されることで、アーム３２が鉛直軸回りに揺動し、これによりノズル３３は、スプラッシュガード２０よりも外側の退避位置（図１に実線で示す位置）と基板Ｗの回転中心の上方位置（図１に点線で示す位置）との間を移動する。ノズル３３は、基板Ｗの上方に位置決めされた状態で、制御部８０の処理液供給部８４から供給される所定の処理液を吐出し、基板Ｗの表面に処理液を供給する。

【0024】

同様に、処理液吐出部４０は、アーム駆動部８３により回動駆動される回動軸４１と、これに連結されたアーム４２と、アーム４２の先端に設けられて処理液供給部８４から供給される処理液を吐出するノズル４３とを備えている。なお、処理液吐出部の数はこれに限定されず、必要に応じて増減されてもよい。

【0025】

スピンチャック１１の回転により基板Ｗが所定の回転速度で回転した状態で、これらの処理液吐出部３０，４０がノズル３３，４３を順次基板Ｗの上方に位置させて処理液を基板Ｗに供給することにより、基板Ｗに対する湿式処理が実行される。処理の目的に応じて、各ノズル３３，４３からは互いに異なる処理液が吐出されてもよく、同じ処理液が吐出されてもよい。また、１つのノズルから２種類以上の処理液が吐出されてもよい。基板Ｗの回転中心付近に供給された処理液は、基板Ｗの回転に伴う遠心力により外側へ広がり、最終的には基板Ｗの周縁部から側方へ振り切られる。基板Ｗから飛散した処理液はスプラッシュガード２０のガード２１によって受け止められて液受け部２２により回収される。

【0026】

上記の他、この基板処理システム１の制御ユニット８０には、予め定められた処理プログラムを実行して各部の動作を制御するＣＰＵ８１と、ＣＰＵ８１により実行される処理プログラムや処理中に生成されるデータ等を記憶保存するためのメモリ８２と、処理の進行状況や異常の発生などを必要に応じてユーザーに報知するための表示部８８とが設けられている。

【0027】

次に、以上のように構成された基板処理装置１の動作について説明する。上記の基板処理装置１は各種の処理に適用可能であるが、ここでは基板Ｗに対し適宜の湿式処理を実行した後、基板Ｗの上面Ｗａに処理液による液膜を形成しこれを凝固させるための処理について説明する。このような処理は、例えば、処理液が凝固する時の体積変化を利用して基板Ｗから付着物を遊離させる洗浄処理（凍結洗浄処理）や、液膜を凝固させた凝固膜を昇華させることで基板Ｗを乾燥させる乾燥処理（昇華乾燥処理）などに適用される。これらの処理の原理は公知であるため、ここでは説明を省略する。

【0028】

図２は第１実施形態の基板処理装置の動作を示すフローチャートである。また、図３はこの動作における各部の状態を模式的に示す図である。以下に説明する基板処理装置１の動作は、ＣＰＵ８１がメモリ８２に予め記憶された制御プログラムを実行し装置各部に所定の動作を実行させることにより実現される。最初に、装置に搬入された基板Ｗをワークとして適宜の湿式処理が行われる（ステップＳ１０１）。湿式処理としては多くの公知技術が知られており、本実施形態においてもそれらの処理を適用することができる。そこで、ここでは詳しい説明を省略する。

【0029】

湿式処理の終了後、チャック駆動部８７からの駆動によってチャック回転機構１０３が作動することで、スピンチャック１１が所定の液膜形成用速度で回転される。これにより湿式処理後の基板Ｗが液膜形成用速度で回転する（ステップＳ１０２）。そして、ノズル３３が基板Ｗの回転中心Ｃａの上方に位置決めされ（ステップＳ１０３）、ノズル３３から液膜形成用の処理液が吐出される（ステップＳ１０４）。図３（ａ）に示すように、ノズル３３から吐出される処理液Ｌが回転する基板Ｗの回転中心Ｃａに供給されると、遠心力の作用により処理液Ｌは基板Ｗの外周部に向けて広がる。処理液Ｌの供給量および基板Ｗの回転速度が適宜に設定されることにより、基板Ｗの上面Ｗａの全体を覆う液膜ＬＦが形成される。

【0030】

液膜ＬＦを形成させるための処理液としては、例えば炭酸エチレン、スルフォラン、ターシャリーブチルアルコール、ジメチルスルホキシド、酢酸などが用いられる。また、基板Ｗの回転速度は、供給された処理液が振り切られないように比較的低く、例えば３００ｒｐｍ以下に設定される。なお基板Ｗの回転速度により液膜ＬＦの厚さを制御することが可能である。

【0031】

処理液Ｌが基板Ｗに所定時間供給され液膜ＬＦが形成されると（ステップＳ１０５においてＹＥＳ）、ノズル３３は処理液の吐出を停止し、基板Ｗ側方の退避位置に移動する（ステップＳ１０６）。基板Ｗが液膜形成用速度またはそれ以下の回転速度である凝固用回転速度で回転を継続することにより（ステップＳ１０７）、基板Ｗの上面Ｗａが所定厚さの液膜ＬＦで覆われた状態が維持される。

【0032】

続いて、制御ユニット８０の冷媒供給部８６が冷媒吐出部１２に向けて冷媒を送出し、これにより冷媒吐出部１２の下面ノズル１２３から所定流量の冷媒が吐出され基板下面Ｗｂの回転中心Ｃｂに供給される（ステップＳ１０８）。冷媒は処理液Ｌの凝固点よりも低温の液体または気体である。図３（ｂ）に示すように、基板下面Ｗｂの中心部が冷媒Ｆに触れて基板Ｗが冷却されることで、基板上面Ｗａに形成されている液膜ＬＦのうち中央部が凝固して凝固膜ＦＦに転換する。

【0033】

上記した処理液Ｌの凝固点は室温付近である。このため、冷媒Ｆとしては例えば冷水を用いることができる。冷水の温度としては０℃ないし１０℃程度とすることができる。冷媒として比熱の比較的大きな液体を使用することで、液膜ＬＦを効率よく冷却することができる。また冷媒供給部８６としては水を摂氏数度程度まで冷却し送出する機能があればよいので、比較的簡単な設備で冷媒を供給することが可能となる。したがって装置コストおよび処理コストを抑えることが可能である。冷媒としては上記の他、水にエチレングリコールを添加した混合溶液、ハイドロフルオロエーテル（ＨＦＥ）やフロリナートなどのパーフルオロカーボンなどを使用可能である。

【0034】

当初の流量での冷媒の供給が所定時間継続された後（ステップＳ１０９においてＹＥＳ）、冷媒Ｆの供給量および基板Ｗの回転速度の少なくとも一方が増加される（ステップＳ１１０）。図３（ｃ）に示すように、基板下面Ｗｂの周縁部Ｗｐまでより多くの冷媒が供給されることで、基板上面Ｗａ側の凝固膜ＦＦが中央部から周縁部に広がり、最終的に基板上面Ｗａの全体が凝固膜ＦＦにより覆われることになる。

【0035】

図３（ｄ）は処理中の基板Ｗの温度分布を示している。冷媒供給の初期段階では、図３（ｄ）に実線で示すように、回転中心Ｃａ近傍の基板中央部が処理液Ｌの凝固点Ｔｆよりも低温になっていたとしても、冷媒が周縁部に広がるのに伴う温度上昇により、基板Ｗの周縁部は十分に冷却されない。つまり、基板周縁部に近くなるほど、冷媒が有する冷却能力は低下する。このため、基板Ｗの周縁部では液膜が凝固しなかったり、凝固するのに時間がかかったりするという問題が生じ得る。

【0036】

この実施形態では、基板Ｗへの一定量の冷媒Ｆの供給が所定時間行われた後、冷媒Ｆの供給量および基板Ｗの回転速度の一方または両方が経時的に増加される。基板下面Ｗｂの周縁部Ｗｐにおける供給量が増加することで単位時間あたりに基板下面Ｗｂを通過する冷媒Ｆの量が増加し、これにより冷媒Ｆによる基板Ｗの冷却能力が向上する。また、基板下面Ｗｂに沿って流れる冷媒Ｆの流速が高くなることで、冷媒Ｆが低温状態を維持したまま基板周縁部Ｗｐに到達する。このため、図３（ｄ）に破線で示すように基板周縁部と中央部との間の温度差を短時間で減少させることが可能になる。その結果、基板Ｗの全体を短時間で液膜Ｌの凝固点Ｔｆよりも低温まで低下させることが可能となり、液膜全体を凝固させるために必要な時間を短縮することができる。

【0037】

凝固膜ＦＦの均質性を良好なものとするためには、最初に液膜ＬＦの中央部を凝固膜ＦＦに転換させ、凝固した領域を周縁部に向けて順次拡大させてゆくことが好ましい。本実施形態では、基板下面Ｗｂの回転中心Ｃｂに向けて冷媒Ｆを供給し、しかもその後で冷媒Ｆの供給量および基板Ｗの回転速度の少なくとも一方を増加させることで、このような要求に対応する液膜の凝固を実現することができる。

【0038】

図４は冷媒供給量および基板回転速度の変化態様を例示する図である。図４（ａ）および図４（ｂ）において、時刻Ｔ１はステップＳ１０８の開始時点、時刻Ｔ２はステップＳ１１０の開始時点にそれぞれ対応している。冷媒Ｆの供給量および基板Ｗの回転速度については、図４（ａ）に示すように時刻Ｔ２から連続的に増加する態様であってもよく、また図４（ｂ）に示すように時刻Ｔ２から段階的に増加する態様であってもよい。

【0039】

図２に戻って動作説明を続ける。冷媒供給量および基板回転速度の少なくとも一方が増加された時刻Ｔ３から所定時間が経過すると（ステップＳ１１１においてＹＥＳ）、下面ノズル１２３からの冷媒Ｆの吐出および基板Ｗの回転が停止される（ステップＳ１１２、時刻Ｔ４）。基板上面Ｗａ全体が凝固膜ＦＦで覆われたワークがチャンバ９０から搬出されて（ステップＳ１１３）、外部装置での後処理工程に供される。

【0040】

なお、ステップＳ１１０において基板Ｗの回転速度が増加される態様においては、基板Ｗの回転速度は最大でも液膜形成用速度以下とされる。こうすることで、まだ凝固していない液膜ＬＦが基板Ｗの高速回転により振り切られることが確実に防止される。

【0041】

以上のように、この発明に係る基板処理装置の第１実施形態においては、基板下面Ｗｂの回転中心Ｃｂ付近に冷媒Ｆが供給されることによって液膜ＬＦの中心部が凝固し始める。そして、冷媒Ｆの供給量および基板Ｗの回転速度の少なくとも一方が増加されることにより、基板Ｗの周縁部に供給される冷媒Ｆの単位時間当たりの量が多くなる。これにより冷媒Ｆによる冷却能力が向上し、液膜全体を凝固させるために要する時間を短くすることができる。

【0042】

＜第２実施形態＞
次に、本発明に係る基板処理装置の第２実施形態について説明する。この実施形態の基板処理装置の構成の多くは第１実施形態のものと共通であり、また装置によってなされる処理の目的や内容も第１実施形態と概ね共通である。そこで、以下の説明では、第１実施形態の構成と同一または対応する構成には同一の符号を付して詳しい説明を省略する。また、図５においては、図を見やすくするために、図１の構成と同一の構成に付すべき一部の符号を省略している。

【0043】

図５は本発明の第２実施形態である基板処理装置の概略構成を示す図である。この基板処理装置１ａにおいて、第１実施形態の基板処理装置１と最も大きく異なるのは基板保持部の構成である。すなわち、第２実施形態の基板処理装置１ａは、第１実施形態の基板保持部１０に代えて基板保持部１０ａを備えている。基板保持部１０ａでは、第１実施形態の冷媒吐出部１２に代えて冷媒吐出部１３が設けられる。また、この差異に起因して制御ユニット８０ａの構成が一部異なっている。すなわち、第２実施形態の基板処理装置１ａの制御ユニット８０ａでは、第１実施形態の冷媒供給部８６に代えて冷媒供給部８９を備えている。

【0044】

図６は第２実施形態の基板処理装置の主要部を示す図である。図５および図６（ａ）に示すように、基板処理装置１ａの冷媒吐出部１３は、基板Ｗの下方に配置される複数の（この例では３つの）下面ノズル１３１，１３２，１３３を備えている。このうち第１下面ノズル１３１は基板Ｗの下面側回転中心Ｃｂの直下位置に上向きに開口する吐出口を有する。また、第２下面ノズル１３２は基板Ｗの径方向において第１下面ノズル１３１よりも外側の位置に上向きに開口する吐出口を有する。さらに、第３下面ノズル１３３は基板Ｗの径方向において第２下面ノズル１３２よりもさらに外側の位置に上向きに開口する吐出口を有する。

【0045】

第１ないし第３下面ノズル１３１〜１３３は、それぞれスピンチャック１１の回転支軸１１２の中空部に設けられた供給管を介して冷媒供給部８９に接続されている。これらの供給管およびノズルはスピンチャック１１に接続されておらず、スピンチャック１１の回転によっても回転しない。

【0046】

冷媒供給部８９は、冷媒Ｆを送出する送出部８９０と、第１ないし第３バルブ８９１〜８９３と、バルブ制御部８９４とを備えている。より詳しくは、送出部８９０と第１下面ノズル１３１とを接続する配管の途中に第１バルブ８９１が設けられる。また、送出部８９０と第２下面ノズル１３２とを接続する配管の途中に第２バルブ８９２が設けられる。また、送出部８９０と第３下面ノズル１３３とを接続する配管の途中に第３バルブ８９３が設けられる。

【0047】

第１ないし第３バルブ８９１〜８９３は、バルブ制御部８９４からの制御に応じて、互いに独立して開閉動作が可能である。すなわち、バルブ制御部８９４は、第１ないし第３バルブ８９１〜８９３を個別に制御することで、送出部８９０から第１ないし第３バルブ８９１〜８９３のそれぞれに供給される冷媒の量および供給タイミングを互いに独立して調整することができる。第１ないし第３バルブ８９１〜８９３を介して送出される冷媒Ｆは、第１ないし第３下面ノズル１３１〜１３３から基板下面Ｗｂに向けて吐出される。基板下面Ｗｂに供給された冷媒Ｆは、基板Ｗの回転に伴う遠心力の作用により、基板Ｗｂに沿って周縁部側へ流れる。

【0048】

平面視における第１ないし第３下面ノズル１３１〜１３３の配置は任意である。例えば図６（ｂ）に示すようにこれらが一列に配置されてもよく、また図６（ｃ）に示すように、第１下面ノズル１３１から第２下面ノズル１３２に向かう方向と、第１下面ノズル１３１から第３下面ノズル１３３に向かう方向とが互いに異なっていてもよい。また、以下のような構成であってもよい。

【0049】

図７および図８は第２実施形態の変形例を示す図である。図７に示す変形例では上記に加えて第２下面ノズル１３４が設けられ、全部で４つの下面ノズルが設けられる。これらのうち第１下面ノズル１３１は基板Ｗの回転中心Ｃｂの直下位置に設けられる一方、第２ないし第４下面ノズル１３２〜１３４は、基板Ｗの径方向における回転中心Ｃｂからの距離が互いに異なる位置に配置される。図７においては第２ないし第４下面ノズル１３２〜１３４が基板Ｗの周方向において互いに等角度間隔に配置されているが、上記例と同様、平面視における各下面ノズルの配置は任意である。

【0050】

図８に示す変形例では、スピンチャック１１に保持される基板Ｗの下方に、基板下面Ｗｂと対向する対向面１４０を有する円盤状の対向部材１４が配置される。対向部材１４の下部には鉛直方向に延びる支軸１４５が設けられ、支軸１４５はスピンチャックの回転支軸１１２の中空部に挿通されている。対向部材１４はスピンチャック１１に接続されておらず、スピンチャック１１の回転によっても回転しない。

【0051】

対向部材１４の対向面１４０には複数の（この例では３つの）冷媒吐出口１４１，１４２，１４３が設けられている。このうち第１吐出口１４１は基板Ｗの下面側回転中心Ｃｂの直下位置に設けられている。また、第２吐出口１４２は基板Ｗの径方向において第１吐出口１４１よりも外側の位置に設けられる。さらに、第３吐出口１４３は基板Ｗの径方向において第２吐出口１４２よりもさらに外側の位置に設けられる。この場合も、平面視における冷媒吐出口１４１，１４２，１４３の配置は任意である。

【0052】

冷媒吐出口１４１，１４２，１４３のそれぞれは、対向部材１４の支軸１４５に設けられた流路および適宜の配管を介して冷媒供給部のバルブ８９１，８９２，８９３にそれぞれ接続されている。したがって、バルブ制御部８９４が第１ないし第３バルブ８９１〜８９３を個別に制御することで、送出部８９０から第１ないし第３バルブ８９１〜８９３を介して第１ないし第３吐出口１４１〜１４３のそれぞれから吐出される冷媒の量および供給タイミングを互いに独立して調整することができる。対向面１４０と基板下面Ｗｂとの間のギャップ空間に吐出された冷媒Ｆは基板下面Ｗｂに供給され、基板Ｗの回転に伴う遠心力の作用により、基板Ｗｂに沿って周縁部側へ流れる。

【0053】

図９は第２実施形態の基板処理装置の動作を示すフローチャートである。以下に説明する基板処理装置１ａの動作は、ＣＰＵ８１がメモリ８２に予め記憶された制御プログラムを実行し装置各部に所定の動作を実行させることにより実現される。なお、この動作における多くの工程は第１実施形態のものと同じであるので、それらの各工程の説明を簡略化する。また、以下の動作説明は図５および図６に示される構成を前提としたものであるが、図７および図８に示される構成においても動作は基本的に同じである。

【0054】

最初に、装置に搬入された基板Ｗをワークとして適宜の湿式処理が行われる（ステップＳ２０１）。湿式処理の終了後、スピンチャック１１が所定の液膜形成用速度で回転され、これにより基板Ｗが液膜形成用速度で回転する（ステップＳ２０２）。そして、ノズル３３が基板Ｗの回転中心Ｃａの上方に位置決めされ（ステップＳ２０３）、ノズル３３から液膜形成用の処理液Ｌが吐出される（ステップＳ２０４）。処理液Ｌが基板Ｗに所定時間供給され液膜ＬＦが形成されると（ステップＳ２０５においてＹＥＳ）、ノズル３３は処理液の吐出を停止し、基板Ｗ側方の退避位置に移動する（ステップＳ２０６）。基板Ｗは、液膜形成用速度またはそれ以下の回転速度である凝固用回転速度で回転を継続する（ステップＳ２０７）。ここまでは第１実施形態の動作と同じである。

【0055】

この状態から、バルブ制御部８９４が第１バルブ８９１を開く。そうすると、送出部８９０から送出される冷媒Ｆが第１下面ノズル１３１から吐出され、基板Ｗの下面側回転中心Ｃｂ付近に供給される（ステップＳ２０８）。これにより、基板Ｗの中心部が冷却され、液膜の凝固が開始される。所定時間の経過後（ステップＳ２０９においてＹＥＳ）、バルブ制御部８９４が第２バルブ８９２を開き、第２下面ノズル１３２からの冷媒Ｆの吐出が開始される（ステップＳ２１０）。さらに所定時間の経過後（ステップＳ２１１においてＹＥＳ）、バルブ制御部８９４が第３バルブ８９３を開き、第３下面ノズル１３３からの冷媒Ｆの吐出が開始される（ステップＳ２１２）。

【0056】

このように、この実施形態の基板処理装置１ａにおける液膜の凝固プロセスでは、当初は基板下面Ｗｂの回転中心Ｃｂ直下に設けられた第１下面ノズル１３１から基板下面Ｗｂに冷媒Ｆが供給され、その後、基板下面Ｗｂの周縁部により近い第２下面ノズル１３２、第３下面ノズル１３３から順次冷媒Ｆの供給が開始される。第２下面ノズル１３２から吐出される冷媒Ｆは、第１下面ノズル１３１から吐出され基板下面Ｗｂに沿って第２下面ノズル１３２との対向位置まで流れてくる冷媒Ｆと合流する。この場合、第２下面ノズル１３２から吐出される冷媒の方が低温であるため、当該位置よりも外側における基板Ｗに対する冷却能力が向上する。また、第３下面ノズル１３３から吐出される冷媒Ｆは、第１下面ノズル１３１および第２下面ノズル１３２から吐出され基板下面Ｗｂに沿って第３下面ノズル１３３との対向位置まで流れてくる冷媒Ｆよりも低温であるため、当該位置よりも外側における基板Ｗに対する冷却能力がさらに向上する。

【0057】

特にこの実施形態では、冷媒Ｆの供給量が経時的に増加されることに加えて、その増加分の冷媒Ｆが供給される位置が、より基板Ｗの周縁部に近い位置に順次移行してゆく。これにより、冷媒Ｆの冷却能力をより基板周縁部に近い位置で発揮させることが可能となり、周縁部に近いほど冷媒Ｆの冷却能力が低下するという問題が効果的に解消される。

【0058】

各下面ノズルからの冷媒Ｆの吐出が所定時間継続された後（ステップＳ２１３においてＹＥＳ）、第１実施形態と同様に、各下面ノズルからの冷媒Ｆの吐出および基板Ｗの回転が停止される（ステップＳ２１４）。基板上面Ｗａ全体が凝固膜ＦＦで覆われたワークがチャンバ９０から搬出されて（ステップＳ２１５）、処理は終了する。

【0059】

なお、図８に示す変形例においても、基板Ｗの回転中心Ｃｂに最も近い位置に設けられた第１吐出口１４１に連通する配管に第１バルブ８９１が、次いで基板Ｗの回転中心Ｃｂに近い位置に設けられた第２吐出口１４２に連通する配管に第１バルブ８９２が、そして最も回転中心Ｃｂから遠い第３吐出口１４３に連通する配管に第３バルブ８９３がそれぞれ設けられている。したがって、上記の動作のように、第１バルブ８９１、第２バルブ８９２および第３バルブ８９３がこの順に開くことで、基板Ｗの中心から周縁部に向けて順次冷媒の供給量が増やされることになる。

【0060】

以上のように、この実施形態では、液膜を凝固させるプロセスにおいて、当初は基板下面Ｗｂの回転中心Ｃｂの近傍に冷媒Ｆが供給される。そして、より外側への冷媒供給が順次追加的に実施されて、周縁部における冷媒の供給量が増加する。これにより、周縁部ほど冷媒の温度が上昇することで低下する冷却能力を補って、基板Ｗの周縁部まで高い冷却能力で冷却することができる。したがって、基板上面Ｗａ側に形成された液膜ＬＦを短時間でかつ良好に凝固させることができる。

【0061】

基板に対する冷却能力を当初から基板全面において高めておくのではなく、中心から周縁部に向けて経時的に冷却能力が高められる。これにより、液膜の凝固はその中心から周縁部に向かって進行することとなり、凝固膜ＦＦを均質なものとすることが可能である。

【0062】

＜第３実施形態＞
図１０は本発明に係る基板処理装置の第３実施形態の主要部を示す図である。なお、図１０においては、第１実施形態と共通の構成であるチャンバ７０および制御ユニット８０の記載を省略している。この実施形態の基板処理装置においても、多くの構成は第１実施形態のものと共通であり、また装置によってなされる処理の目的や内容も第１実施形態と概ね共通である。そこで、以下の説明では、第１実施形態の構成と同一または対応する構成には同一の符号を付して詳しい説明を省略する。また、図１０においては、図を見やすくするために、図１の構成と同一の構成に付すべき一部の符号を省略している。

【0063】

第３実施形態の基板処理装置１ｂは、冷媒吐出部の構成が第１実施形態のものと相違している。すなわち、第３実施形態の基板処理装置１ｂにおいては、基板保持部１０ｂに冷媒吐出部１５が設けられている。冷媒吐出部１５は、スピンベース１１１の上部に固定され、上面が基板Ｗの下面Ｗｂと対向する対向面１５０となった円盤状の対向部材１５１と、対向部材１５１の中心部の開口部に設けられた下面ノズル１５２と、対向部材１５１の上面（対向面）１５０に設けられた複数の整流部材１５３とを備えている。

【0064】

この実施形態では、対向部材１５１がスピンベース１１１に取り付けられており、スピンベース１１１と一体的に回転する。基板Ｗを保持するチャックピン１１４は対向部材１５１の周縁部に取り付けられている。したがって、スピンベース１１１が回転するとき、対向部材１５１、チャックピン１１４およびチャックピン１１４に保持される基板Ｗが一体的に鉛直方向の回転軸ＡＸ周りに回転する。

【0065】

一方、この実施形態では下面ノズル１５２はスピンベース１１１、対向部材１５１のいずれにも接続されておらず回転しない。しかしながら、これらと一体的に回転する構成であってもよい。下面ノズル１５２は制御ユニット８０の冷媒供給部８６（図１）に接続されており、冷媒供給部８６から供給される冷媒Ｆを基板下面Ｗｂの回転中心Ｃｂ付近に向けて吐出する。

【0066】

整流部材１５３は例えば樹脂材料により薄板または膜状に形成された弾性部材であり、対向部材１５１の回転中心から周縁部に向かう外向きの傾きを持って対向面１５０から斜め上向きに延びている。図１０に示すように、整流部材１５３は、径方向には対向部材１５１の回転中心から周縁部に向けて異なる位置に複数設けられており、また周方向には連続した環状にまたは複数の部材による断続した環状に設けられている。

【0067】

対向部材１５１の回転中心からの距離が異なる整流部材１５３の間では、該距離が大きいものほど復元力が大きくなるように構成されている。材料の選択により復元力が調整されてもよく、また同一材料で厚みを変えることにより復元力が調整されてもよい。スピンベース１１１とともに対向部材１５１が回転するとき、遠心力の作用により、各整流部材１５３の上端部には対向部材１５１の径方向外側への力が加わる。この力による弾性変形の大きさが同一回転速度において回転中心に近いものほど大きくなるように、各整流部材１５３が調整されている。したがって、対向部材１５１が回転するとき、その回転中心に近い整流部材１５３ほど遠心力による外側への傾きが大きく、回転中心から遠い整流部材１５３は傾きが小さい。

【0068】

このように構成された基板処理装置１ｂの動作は図２に示す第１実施形態の動作と同じである。ただしこの第３実施形態においては、ステップＳ１０７における凝固用速度は比較的低く設定される。そのため、冷媒供給の初期段階では、図１０（ｂ）に示すように、比較的低速で回転する対向部材１５１に設けられた各整流部材１５３の傾きは小さく、下面ノズル１５２から吐出される冷媒Ｆは基板下面Ｗｂの回転中心Ｃｂの近傍に滞留する。これにより基板上面Ｗａ側では液膜ＬＦの中央部が凝固膜ＦＦに転換する。

【0069】

ステップＳ１１０において回転速度が高められると、図１０（ｃ）に示すように、回転中心に近い整流部材１５３ほど大きく傾く。これにより冷媒Ｆは外側へ広がり、基板上面Ｗａ側では凝固膜ＦＦの範囲が広がる。外側の整流部材１５３の傾きが小さいため、整流部材がない場合に比べて、冷媒Ｆが基板Ｗｂ下面に接触している時間が長くなる。これにより基板Ｗがより効果的に冷却されて液膜ＬＦを短時間で凝固させることができる。そして、最終的には冷媒Ｆが基板下面Ｗｂの周縁部に到達して振り切られ、液膜ＬＦはその周縁部まで含めた全体が凝固膜ＦＦに転換する。このため、整流部材がない場合に比べ短時間で、かつ優れた熱効率で液膜ＬＦを凝固させることが可能である。

【0070】

ステップＳ１１０において冷媒Ｆの供給量が増加される場合においても、基板下面Ｗｂに沿った冷媒Ｆの広がりを整流部材１５３が一時的に抑制することで基板Ｗに対する冷却能力が高まり、そのような領域が順次中心部から周縁部に向けて広がってゆくことで、液膜ＬＦをその中心から周縁部に向けて順次凝固させてゆくことができる。この場合においては対向部材１５１が回転することは必須ではなく、したがって図１に示す第１実施形態の対向部材１２１に整流部材を設けることも有効である。

【0071】

＜その他＞
以上のように、上記各実施形態では、上面Ｗａに液膜ＬＦが形成された基板Ｗの下面Ｗｂの回転中心Ｃｂに冷媒Ｆを供給することで基板Ｗを冷却し、液膜ＬＦを凝固させる。そして、基板Ｗの周縁部に向かうほど冷媒Ｆの温度が上昇し冷却能力が低下するのを補うために、周縁部に向けて順次冷却能力が高められてゆく。具体的には、周縁部における供給量および流速の少なくとも一方が、当初は比較的低く、その後は経時的に増加するように構成されている。これにより、液膜の中心から周縁部に向けて順次凝固させ、しかも凝固を短時間で完了させることができる。

【0072】

これらの実施形態では、液膜が形成された面とは反対側の基板下面に冷媒が供給されるため、冷媒としては気体、液体のいずれも使用可能である。特に比熱の大きい液体を冷媒として用いれば、高い冷却能力を得ることができる。基板上面の液膜に直接冷媒を供給する場合、冷媒としては気体が用いられ、液体と同等の冷却能力を得るためには気体をより低温まで冷却したり、液膜に対しノズルを走査移動させたりすることが必要となり、装置構成が複雑となる。上記各実施形態ではこのような構成が不要であり、装置コストおよび処理コストを低く抑えることが可能となる。

【0073】

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、上記実施形態における処理液Ｌおよび冷媒Ｆの種類は単なる例示であって、上記構成において使用される処理液や冷媒は特に限定されない。また処理液は単体に限定されず、複数の物質の混合液や溶液であってもよい。また冷媒としては処理液の凝固点よりも低温である流体を用いることができ、気体、液体のいずれであってもよい。

【0074】

また、上記実施形態の基板処理装置は基板Ｗに対する湿式処理と、液膜形成と、液膜の凝固とを実行するものである。しかしながら、本発明の実施形態はこれに限定されず、少なくとも液膜形成と液膜の凝固とを実行する処理装置全般に本発明を適用することが可能である。例えば、外部の処理装置で湿式処理が実行された後の基板がワークとして本発明の実施形態である基板処理装置に搬入される構成であってもよい。また、液膜凝固後の後工程を本発明の実施形態である基板処理装置が実行する構成であってもよい。

【0075】

例えば、液膜が凝固する際の体積変化を利用して基板から付着物を除去する凍結洗浄（相変化洗浄）を上記実施形態の基板処理装置で実行することも可能である。すなわち、上記のようにして基板Ｗ表面の液膜ＬＦを凝固させた後、処理液供給部４０から凝固膜を融解または溶解させるための処理液（例えば温水）を基板Ｗに供給して凝固膜を除去し、さらに基板Ｗを高速回転させて処理液を振り切ることで、基板の凍結洗浄および乾燥プロセスを完了させることが可能である。

【0076】

以上、具体的な実施形態を例示して説明してきたように、本発明において例えば、冷媒供給部は、基板の下面の回転中心に向けて供給する冷媒の供給量を増加させるように構成されてもよい。このような構成によれば、基板の回転に伴って回転中心から周縁部に到達する冷媒の供給量も増加するため、周縁部における冷却能力を向上させることがができる。

【0077】

また例えば、基板保持部は、冷媒供給部から冷媒の供給が開始された後に基板の回転速度を増大させるように構成されてよい。このような構成によれば、基板に沿って流れる冷媒の流速が増加し、冷媒の温度があまり上昇しないうちに冷媒を基板の周縁部に到達させることができる。これにより、基板周縁部での冷却能力が向上する。

【0078】

また例えば、冷媒供給部は、基板の径方向における回転中心からの距離が異なり、各々が基板の下面に向けて冷媒を吐出する複数の吐出口を有し、複数の吐出口のそれぞれからの冷媒の吐出を異なるタイミングで開始させるように構成されてよい。このような構成によれば、基板の回転中心と周縁部とで冷媒の供給量を独立して調整することが可能であり、回転中心と周縁部との間における冷媒の冷却能力の差異を補償することができる。

【0079】

また例えば、基板保持部は、処理液供給部から処理液が供給された基板を回転させて液膜を形成させ、液膜が形成されてから液膜の全体が凝固するまでの間、基板の回転速度を液膜の形成時の回転速度以下とするように構成されてよい。このような構成によれば、形成された液膜を基板から落下させることなく凝固させることが可能であり、基板全体を凝固膜で覆うことが可能となる。

【0080】

また例えば、基板保持部は、基板の下面と対向して基板との間にギャップ空間を形成する対向部材を有し、冷媒供給部は、ギャップ空間に冷媒を供給するように構成されてよい。このような構成によれば、ギャップ空間に冷媒を一時的に留まらせることで基板をより効果的に冷却することができる。

【0081】

この場合において、冷媒供給部は、対向部材の上面に開口する吐出口から冷媒を吐出させる構成であってよい。このような構成によれば、吐出口からギャップ空間に供給された冷媒を、基板の回転によって生じる遠心力により基板周縁部まで確実に到達させることができる。

【0082】

あるいは例えば、冷媒供給部は、対向部材の上面に設けられて吐出口から基板の周縁部へ向かう冷媒の流れを一時的に規制する整流部材を有する構成であってよい。このような構成によれば、基板下面における冷媒の流れを整流部材が能動的に制御することで、基板をさらに効果的に冷却することができる。

【産業上の利用可能性】

【0083】

この発明は、基板に液膜を形成してこれを凝固させるプロセスを含む基板処理技術全般に適用することができる。液膜を凝固させる目的は特に限定されず、例えば凍結（相変化）洗浄、凍結（相変化）乾燥などに好適に適用可能である。

【符号の説明】

【0084】

１，１ａ，１ｂ 基板処理装置
１０，１０ａ，１０ｂ 基板保持部
１２，１３，１４，１５ 冷媒吐出部
８４ 処理液供給部
８６，８９ 冷媒供給部
１２１，１４１，１５１ 対向部材
１２３，１３１，１３２，１３３，１３４ 下面ノズル
Ｆ 冷媒
ＦＦ 凝固膜
ＬＦ 液膜
Ｗ 基板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】