特開 2022-41883 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】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022041883

(43)【公開日】2022-03-11

(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 20060101AFI20220304BHJP

   H01L 21/683 20060101ALI20220304BHJP

【ＦＩ】

H01L21/304 648G

H01L21/304 643A

H01L21/304 648A

H01L21/68 N

【審査請求】有

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021106704

(22)【出願日】2021-06-28

(31)【優先権主張番号】P 2020145915

(32)【優先日】2020-08-31

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】000002428

【氏名又は名称】芝浦メカトロニクス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100108062

【弁理士】

【氏名又は名称】日向寺 雅彦

(74)【代理人】

【識別番号】100168332

【弁理士】

【氏名又は名称】小崎 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100146592

【弁理士】

【氏名又は名称】市川 浩

(72)【発明者】

【氏名】出村 健介

(72)【発明者】

【氏名】松嶋 大輔

(72)【発明者】

【氏名】神谷 将也

【テーマコード（参考）】

5F131

5F157

【Ｆターム（参考）】

5F131AA02

5F131BA37

5F131CA09

5F131EB32

5F131EB35

5F131EB82

5F157AB02

5F157AB14

5F157AB20

5F157AB33

5F157AB90

5F157BH19

5F157CE07

5F157CE10

5F157CF38

5F157CF60

5F157CF62

5F157CF74

5F157CF99

5F157DB02

5F157DB37

(57)【要約】      （修正有）

【課題】基板に結露が発生するのを抑制することができる基板処理装置及び基板処理方法を提供する。
【解決手段】基板処理装置１は、回転可能に設けられた載置台２ａと、基板１００を保持する複数の保持部２ａ１と、凝固点よりも高い温度の液体を供給する液体供給部４と、載置台２ａと、基板と、の間の空間に、冷却ガスを供給する冷却部３と、載置台と、複数の保持部に保持された基板と、の間の距離を変化させる移動部９と、冷却部と、移動部と、を制御するコントローラ１０と、を備えている。コントローラは、少なくとも基板上の液体を凝固点よりも高い温度から過冷却状態とする過冷却工程及び過冷却状態から凍結が完了するまでの間の凍結工程（固液相）を有する冷却工程と、冷却工程の後に解凍工程を実行する。冷却工程において、移動部を制御して、距離を第１の距離とし、解凍工程において、移動部を制御して、距離を第１の距離よりも長い第２の距離にする。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転可能に設けられた載置台と、
前記載置台の一方の側に設けられ、基板を保持する複数の保持部と、
前記基板の、前記載置台側とは反対側の面に凝固点よりも高い温度の液体を供給する液体供給部と、
前記載置台と、前記基板と、の間の空間に、冷却ガスを供給する冷却部と、
前記載置台と、前記複数の保持部に保持された基板と、の間の距離を変化させる移動部と、
前記冷却部と、前記移動部と、を制御するコントローラと、
を備え、
前記コントローラは、
少なくとも前記基板上の前記液体を凝固点よりも高い温度から過冷却状態とする過冷却工程および過冷却状態から凍結が完了するまでの間の凍結工程（固液相）を有する冷却工程と、前記冷却工程の後に解凍工程を実行し、
前記冷却工程において、前記移動部を制御して、前記距離を第１の距離とし、
前記解凍工程において、前記移動部を制御して、前記距離を前記第１の距離よりも長い第２の距離にする基板処理装置。

【請求項2】

回転可能に設けられた載置台と、
前記載置台の一方の側に設けられ、基板を保持する複数の保持部と、
前記基板の、前記載置台側とは反対側の面に凝固点よりも高い温度の液体を供給する液体供給部と、
前記載置台と、前記基板と、の間の空間に、冷却ガスを供給する冷却部と、
前記載置台と、前記複数の保持部に保持された基板と、の間の距離を変化させる移動部と、
前記冷却部と、前記移動部と、を制御するコントローラと、
を備え、
前記コントローラは、
前記冷却部を制御して、前記冷却ガスの供給を行う第１の工程と、前記冷却ガスの供給を停止させる第２の工程と、を切り替え、
前記コントローラは、
前記第１の工程において、前記移動部を制御して、前記距離を第１の距離とし、
前記第２の工程において、前記移動部を制御して、前記距離を前記第１の距離よりも長い第２の距離にする基板処理装置。

【請求項3】

前記移動部は、
前記複数の保持部が設けられた支持部と、
前記支持部と斥力により連結され、前記支持部を昇降可能な昇降部と、
を有する請求項１または２に記載の基板処理装置。

【請求項4】

前記支持部は、磁性を有する第１のベースを有し、
前記昇降部は、前記第１のベースと対向し、前記第１のベースと同じ極性の磁性を有する第２のベースを有する請求項３記載の基板処理装置。

【請求項5】

膜状を呈し、前記載置台の表面、および前記保持部の前記載置台側の少なくともいずれかに設けられ、前記載置台よりも前記液体をはじきやすい第１の撥液部をさらに備えた請求項１～４のいずれか１つに記載の基板処理装置。

【請求項6】

前記載置台の表面に設けられた前記第１の撥液部と、前記保持部の前記載置台側に設けられた前記第１の撥液部と、の間には、５ｍｍ以上の隙間が設けられている請求項５記載の基板処理装置。

【請求項7】

凸状を呈し、前記保持部の前記載置台側に設けられ、前記載置台よりも前記液体をはじきやすい第２の撥液部をさらに備えた請求項１～４のいずれか１つに記載の基板処理装置。

【請求項8】

前記保持部の前記載置台側に設けられ、前記載置台よりも前記液体をはじきやすい第３の撥液部と、
前記載置台の表面に設けられ、前記載置台よりも前記液体をはじきやすい第４の撥液部と、
をさらに備え、
前記第３の撥液部は、板状を呈し、前記載置台側の面に凸部を有し、
前記第４の撥液部は、凸状を呈し、前記第３の撥液部と対向している請求項１～４のいずれか１つに記載の基板処理装置。

【請求項9】

一方の面に液膜を有し回転している基板の、他方の面に冷却ガスを供給する冷却工程と、
前記冷却工程において凍結した液体を解凍する解凍工程と、
を備え、
前記冷却工程において、前記基板と、前記基板が載置される載置台と、の間の距離を第１の距離とし、
前記解凍工程において、前記距離を前記第１の距離よりも長い第２の距離にする基板処理方法。

【請求項10】

前記解凍工程において、前記冷却ガスの供給を停止させる請求項９に記載の基板処理方法。

【請求項11】

前記液体が解凍された基板を乾燥させる乾燥工程をさらに備え、
前記乾燥工程において、前記冷却ガスの供給を停止させ、前記距離を前記第２の距離、または、前記第１の距離よりも長く、前記第２の距離とは異なる第３の距離にする請求項９または１０に記載の基板処理方法。

【請求項12】

前記乾燥させた基板を搬出する搬出工程をさらに備え、
前記搬出工程において、前記冷却ガスの供給を停止させ、前記距離を前記第２の距離、または、前記第２の距離よりも長い第４の距離にする請求項１１記載の基板処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、基板処理装置、および基板処理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

インプリント用テンプレート、フォトリソグラフィ用マスク基板、半導体ウェーハなどの微細構造体においては、基板の表面に微細な凹凸部が形成されている。
ここで、基板の表面に付着したパーティクルなどの汚染物を除去する方法として、超音波洗浄法や二流体スプレー洗浄法などが知られている。しかしながら、基板に超音波を加えたり、基板の表面に流体を噴射したりすれば、基板の表面に形成された微細な凹凸部が破損するおそれがある。また、近年においては凹凸部の微細化が進み、凹凸部がさらに破損しやすくなっている。

【0003】

そこで、基板の表面に付着した汚染物を除去する方法として、凍結洗浄法が提案されている。
凍結洗浄法においては、以下の様にして、基板の表面を洗浄する。まず、回転させた基板の表面に純水を供給し、供給された純水の一部を排出して基板の表面に水膜を形成する。次に、水膜が形成された基板に冷却ガスを供給して水膜を凍結させる。水膜が凍結して氷膜が形成される際に汚染物が氷膜に取り込まれることで、汚染物が基板の表面から分離される。次に、氷膜に純水を供給して氷膜を融解し、純水とともに汚染物を基板の表面から除去する。次に、純水および汚染物が除去された基板を回転させて、基板を乾燥させる。

【0004】

ここで、水膜を凍結させる際に、基板の、水膜が形成された側に冷却ガスを供給すると、水膜の表面側（水膜の、基板側とは反対側）から凍結が始まることになる。水膜の表面側から凍結が始まると、基板の表面に付着している不純物を基板の表面から分離するのが困難となる。そのため、基板の、水膜が形成された側とは反対側の面に冷却ガスを供給する技術が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。

【0005】

ところが、氷膜を形成する工程において、基板の、水膜が形成された側とは反対側の面に冷却ガスを供給すると、冷却ガスにより、基板を載置する載置台も冷却されることになる。氷膜を形成する工程の後に行われる氷膜を融解する工程や基板を乾燥させる工程においては、冷却ガスの供給が停止されるが、ある程度の時間、載置台の温度は低いまま維持される。氷膜を融解する工程や基板を乾燥させる工程において、載置台の温度が低いと、輻射により、基板から載置台に伝わる熱の量が増加して基板が冷却される場合がある。
また、載置台により載置台の周囲の空気が冷却され、冷却された空気によって基板が冷却される場合もある。
基板が冷却されると、基板の表面や裏面に結露が発生して汚染やウォーターマークなどが発生するおそれがある。
そこで、基板に結露が発生するのを抑制することができる技術の開発が望まれていた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１８－２６４３６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明が解決しようとする課題は、基板に結露が発生するのを抑制することができる基板処理装置、および基板処理方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

実施形態に係る基板処理装置は、回転可能に設けられた載置台と、前記載置台の一方の側に設けられ、基板を保持する複数の保持部と、前記基板の、前記載置台側とは反対側の面に凝固点よりも高い温度の液体を供給する液体供給部と、前記載置台と、前記基板と、の間の空間に、冷却ガスを供給する冷却部と、前記載置台と、前記複数の保持部に保持された基板と、の間の距離を変化させる移動部と、前記冷却部と、前記移動部と、を制御するコントローラと、を備えている。前記コントローラは、少なくとも前記基板上の前記液体を凝固点よりも高い温度から過冷却状態とする過冷却工程および過冷却状態から凍結が完了するまでの間の凍結工程（固液相）を有する冷却工程と、前記冷却工程の後に解凍工程を実行し、前記冷却工程において、前記移動部を制御して、前記距離を第１の距離とし、前記解凍工程において、前記移動部を制御して、前記距離を前記第１の距離よりも長い第２の距離にする。

【発明の効果】

【0009】

本発明の実施形態によれば、基板に結露が発生するのを抑制することができる基板処理装置、および基板処理方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本実施の形態に係る基板処理装置を例示するための模式図である。

【図2】ベースが上昇した状態を例示するための模式図である。

【図3】ベースが下降した状態を例示するための模式図である。

【図4】基板処理装置の作用を例示するためのタイミングチャートである。

【図5】凍結洗浄工程における温度変化を例示するためのグラフである。

【図6】他の実施形態に係る移動部を例示するための模式図である。

【図7】他の実施形態に係る移動部を例示するための模式図である。

【図8】他の実施形態に係る保持部を例示するための模式図である。

【図9】他の実施形態に係る撥液部を例示するための模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面を参照しつつ、実施の形態について例示をする。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
以下に例示をする基板１００は、例えば、半導体ウェーハ、インプリント用テンプレート、フォトリソグラフィ用マスク基板、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）に用いられる板状体などとすることができる。
ただし、基板１００の用途はこれらに限定されるわけではない。

【0012】

図１は、本実施の形態に係る基板処理装置１を例示するための模式図である。
図１に示すように、基板処理装置１には、載置部２、冷却部３、第１液体供給部４、第２液体供給部５、筐体６、送風部７、排気部８、移動部９、およびコントローラ１０が設けられている。

【0013】

載置部２は、載置台２ａ、回転軸２ｂ、および駆動部２ｃを有する。
載置台２ａは、筐体６の内部に回転可能に設けられている。載置台２ａは、板状を呈している。載置台２ａの一方の主面には、基板１００を保持する複数の保持部２ａ１が設けられている。基板１００を複数の保持部２ａ１に保持させる際には、基板１００の表面１００ｂ（洗浄を行う側の面）が、載置台２ａ側とは反対の方を向くようにする。

【0014】

載置台２ａの表面、および保持部２ａ１の載置台２ａ側の少なくともいずれかには、撥液性の膜（第１の撥液部の一例に相当する）を設けることができる。撥液性の膜は、載置台２ａよりも液体１０１をはじきやすい性質（撥液性）を有している。撥液性の膜は、例えば、トリフルオロメチル基などの飽和フルオロアルキル基、フルオロシリル基、アルキルシリル基、長鎖アルキル基などの官能基を有する材料を含むことができる。例えば、撥液性の膜は、載置台２ａの表面にフッ素樹脂をコーティングすることで形成することができる（例えば、図８の撥液部２ａ３を参照）。

【0015】

回転軸２ｂの一方の端部は、載置台２ａの孔２ａ２に嵌合されている。回転軸２ｂの他方の端部は、筐体６の外部に設けられている。回転軸２ｂは、筐体６の外部において駆動部２ｃと接続されている。

【0016】

回転軸２ｂは、筒状を呈している。回転軸２ｂの載置台２ａ側の端部には、吹き出し部２ｂ１が設けられている。吹き出し部２ｂ１は、載置台２ａの、基板１００側の面に開口している。吹き出し部２ｂ１の開口側の端部は、孔２ａ２の内壁に接続されている。吹き出し部２ｂ１の開口は、載置台２ａに載置された基板１００の裏面１００ａに対峙している。

【0017】

なお、回転軸２ｂの先端に吹き出し部２ｂ１を設ける場合を例示したが、吹き出し部２ｂ１は、後述の冷却ノズル３ｄの先端に設けることもできる。また、載置台２ａの孔２ａ２を吹き出し部２ｂ１とすることもできる。

【0018】

回転軸２ｂの、載置台２ａ側とは反対側の端部は閉塞している。回転軸２ｂの、載置台２ａ側とは反対側の端部には、冷却ノズル３ｄが挿入されている。回転軸２ｂの、載置台２ａ側とは反対側の端部と、冷却ノズル３ｄとの間には、図示しない回転軸シールが設けられている。

【0019】

駆動部２ｃは、筐体６の外部に設けられている。駆動部２ｃは、回転軸２ｂと接続されている。また、駆動部２ｃは、筐体６に固定されている。駆動部２ｃは、モータなどの回転機器を有することができる。駆動部２ｃの回転力は、回転軸２ｂを介して載置台２ａに伝達される。そのため、駆動部２ｃにより載置台２ａ、ひいては載置台２ａに載置された基板１００を回転させることができる。
また、駆動部２ｃは、回転の開始と回転の停止のみならず、回転数（回転速度）を変化させることができる。駆動部２ｃは、例えば、サーボモータなどの制御モータを備えたものとすることができる。

【0020】

冷却部３は、載置台２ａと、基板１００と、の間の空間に、冷却ガス３ａ１を供給する。
冷却部３は、冷却液部３ａ、フィルタ３ｂ、流量制御部３ｃ、および冷却ノズル３ｄを有する。冷却液部３ａ、フィルタ３ｂ、および流量制御部３ｃは、筐体６の外部に設けられている。

【0021】

冷却液部３ａは、冷却液の収納、および冷却ガス３ａ１の生成を行う。冷却液は、冷却ガス３ａ１を液化したものである。冷却ガス３ａ１は、基板１００の材料と反応し難いガスであれば特に限定はない。冷却ガス３ａ１は、例えば、窒素ガス、ヘリウムガス、アルゴンガスなどの不活性ガスとすることができる。この場合、比熱の高いガスを用いれば基板１００の冷却時間を短縮することができる。例えば、ヘリウムガスを用いれば基板１００の冷却時間を短縮することができる。また、窒素ガスを用いれば基板１００の処理費用を低減させることができる。

【0022】

冷却液部３ａは、冷却液を収納するタンクと、タンクに収納された冷却液を気化させる気化部とを有する。タンクには、冷却液の温度を維持するための冷却装置が設けられている。気化部は、冷却液の温度を上昇させて、冷却液から冷却ガス３ａ１を生成する。タンク内は、冷却液および冷却ガス３ａ１で満たされているため、冷却ガス３ａ１は、水分を含まないガスである。冷却ガス３ａ１の温度は、液体１０１を凝固点以下の温度にまで冷却して過冷却状態とすることが可能な程度の温度であればよい。そのため、冷却ガス３ａ１の温度は、液体１０１の凝固点以下の温度であればよい。冷却ガス３ａ１の温度は、例えば、－１７０℃とすることができる。

【0023】

フィルタ３ｂは、配管を介して、冷却液部３ａに接続されている。フィルタ３ｂは、冷却液に含まれていたパーティクルなどの汚染物が、基板１００側に流出するのを抑制する。

【0024】

流量制御部３ｃは、配管を介して、フィルタ３ｂに接続されている。流量制御部３ｃは、冷却ガス３ａ１の流量を制御する。冷却液部３ａにおいて冷却液から生成された冷却ガス３ａ１の温度は、ほぼ所定の温度となっている。そのため、流量制御部３ｃは、冷却ガス３ａ１の流量を制御することで基板１００の温度、ひいては基板１００上の液体１０１の温度を制御することができる。

【0025】

流量制御部３ｃは、例えば、ＭＦＣ（Mass Flow Controller）などとすることができる。また、流量制御部３ｃは、冷却ガス３ａ１の供給圧力を制御することで冷却ガス３ａ１の流量を間接的に制御するものであってもよい。この場合、流量制御部３ｃは、例えば、ＡＰＣ（Auto Pressure Controller）などとすることができる。

【0026】

冷却ノズル３ｄは、筒状を呈している。冷却ノズル３ｄの一方の端部は、流量制御部３ｃに接続されている。冷却ノズル３ｄの他方の端部は、回転軸２ｂの内部に設けられている。冷却ノズル３ｄは、流量制御部３ｃにより流量が制御された冷却ガス３ａ１を基板１００に供給する。冷却ノズル３ｄから放出された冷却ガス３ａ１は、吹き出し部２ｂ１を介して、基板１００の、液体１０１が供給された面とは反対側の面に直接供給される。

【0027】

第１液体供給部４は、基板１００の、載置台２ａ側とは反対側の面（表面１００ｂ）に液体１０１を供給する。液体１０１は、例えば、水（例えば、純水や超純水など）や、水を主成分とする液体などとすることができる。水を主成分とする液体は、例えば、水とアルコールの混合液、水と酸性溶液の混合液、水とアルカリ溶液の混合液などとすることができる。この場合、水以外の成分が余り多くなると、後述する体積増加に伴う物理力を利用することが難しくなる。そのため、水以外の成分の濃度は、５ｗｔ％以上、３０ｗｔ％以下とすることが好ましい。また、液体１０１にはガスを溶存させることもできる。ガスは、例えば、炭酸ガス、オゾンガス、水素ガスなどとすることができる。液体１０１の温度は、例えば、常温（２０℃）程度とすることができる。

【0028】

第１液体供給部４は、液体収納部４ａ、供給部４ｂ、流量制御部４ｃ、および液体ノズル４ｄを有する。液体収納部４ａ、供給部４ｂ、および流量制御部４ｃは、筐体６の外部に設けられている。

【0029】

液体収納部４ａは、液体１０１を収納する。
供給部４ｂは、配管を介して、液体収納部４ａに接続されている。供給部４ｂは、液体収納部４ａに収納されている液体１０１を液体ノズル４ｄに向けて供給する。
流量制御部４ｃは、配管を介して、供給部４ｂに接続されている。流量制御部４ｃは、供給部４ｂにより供給された液体１０１の流量を制御する。流量制御部４ｃは、例えば、流量制御弁とすることができる。また、流量制御部４ｃは、液体１０１の供給の開始と供給の停止をも行うことができる。

【0030】

液体ノズル４ｄは、筐体６の内部に設けられている。液体ノズル４ｄは、筒状を呈している。液体ノズル４ｄの一方の端部は、配管を介して、流量制御部４ｃに接続されている。液体ノズル４ｄの他方の端部は、載置台２ａに載置された基板１００の表面１００ｂに対峙している。また、液体ノズル４ｄの他方の端部（液体１０１の吐出口）は、基板１００の表面１００ｂの略中央に位置している。

【0031】

第２液体供給部５は、基板１００の表面１００ｂに液体１０２を供給する。液体１０２は、後述する解凍工程において用いられる。そのため、液体１０２は、基板１００の材料と反応し難く、且つ、後述する乾燥工程において基板１００上に残留し難いものであれば特に限定はない。液体１０２は、例えば、水（例えば、純水や超純水など）や、水とアルコールの混合液などとすることができる。

【0032】

第２液体供給部５は、液体収納部５ａ、供給部５ｂ、流量制御部５ｃ、および液体ノズル４ｄを有する。
液体収納部５ａは、前述した液体収納部４ａと同様とすることができる。供給部５ｂは、前述した供給部４ｂと同様とすることができる。流量制御部５ｃは、前述した流量制御部４ｃと同様とすることができる。

【0033】

なお、液体１０２と液体１０１が同じである場合には、第２液体供給部５を省くことができる。また、液体ノズル４ｄを兼用する場合を例示したが、液体１０１を吐出する液体ノズルと、液体１０２を吐出する液体ノズルを別々に設けることもできる。また、液体１０２の温度は、例えば、常温（２０℃）程度とすることができる。

【0034】

筐体６は、箱状を呈している。筐体６の内部にはカバー６ａが設けられている。カバー６ａは、基板１００に供給され、基板１００が回転することで基板１００の外部に排出された液体１０１（１０２）を受け止める。また、筐体６の内部には仕切り板６ｂが設けられている。仕切り板６ｂは、カバー６ａの外面と、筐体６の内面との間に設けられている。

【0035】

筐体６の底面側の側面には排出口６ｃが設けられている。使用済みの冷却ガス３ａ１、空気７ａ、および液体１０１（１０２）は、排出口６ｃから筐体６の外部に排出される。排出口６ｃには排気管６ｃ１が接続され、排気管６ｃ１には使用済みの冷却ガス３ａ１、空気７ａを排気する排気部（ポンプ）８が接続されている。また、排出口６ｃには液体１０１（１０２）を排出する排出管６ｃ２が接続されている。

【0036】

送風部７は、筐体６の天井面に設けられている。なお、送風部７は、筐体６の天井側の側面に設けることもできる。送風部７は、ファンなどの送風機とフィルタを備えたものとすることができる。送風部７は、仕切り板６ｂと筐体６の天井との間の空間に空気７ａ（外気）を供給する。そのため、仕切り板６ｂと筐体６の天井との間の空間の圧力が外部の圧力より高くなる。その結果、送風部７により供給された空気７ａを排出口６ｃに導くことが容易となる。また、パーティクルなどの汚染物が、排出口６ｃから筐体６の内部に侵入するのを抑制することができる。

【0037】

移動部９は、載置台２ａに対する複数の保持部２ａ１の位置、ひいては、載置台２ａに対する基板１００の位置を移動させる。すなわち、移動部９は、載置台２ａと、複数の保持部２ａ１に保持された基板１００と、の間の距離を変化させる。
移動部９は、支持部９ａと昇降部９ｂを有することができる。

【0038】

支持部９ａは、筐体６の内部に設けることができる。支持部９ａには、複数の保持部２ａ１が設けられている。
支持部９ａは、ベース９ａ１（第１のベースの一例に相当する）と支柱９ａ２を有することができる。
ベース９ａ１は、例えば、環状を呈し、載置台２ａの、複数の保持部２ａ１が設けられる側とは反対側に設けることができる。ベース９ａ１は、載置台２ａに略平行に設けることができる。例えば、ベース９ａ１の中央領域において、ベース９ａ１を厚み方向に貫通する孔には、所定の隙間を介して回転軸２ｂが設けられている。なお、環状のベース９ａ１を例示したが、ベース９ａ１の形状はこれに限定されるわけではない。例えば、ベース９ａ１を厚み方向に貫通する孔が、ベース９ａ１の側面に開口していてもよい。例えば、ベース９ａ１の平面形状は、Ｃ字状やＵ字状などであってもよい。ベース９ａ１は、所定の隙間を介して回転軸２ｂの外側に設けられていればよい。

【0039】

ベース９ａ１は、磁性を有することができる。ベース９ａ１の、少なくとも載置台２ａ側とは反対側の部分は、磁性を有している。この場合、ベース９ａ１の、載置台２ａ側とは反対側の部分に永久磁石を設けることもできるし、ベース９ａ１を磁化することもできる。

【0040】

支柱９ａ２は、複数の保持部２ａ１のそれぞれに設けることができる。支柱９ａ２は、柱状を呈し、一方の端部が保持部２ａ１に接続され、他方の端部がベース９ａ１に接続されている。支柱９ａ２は、載置台２ａの厚み方向に移動可能に設けられている。例えば、支柱９ａ２は、載置台２ａを厚み方向に貫通する孔、溝、切り欠きなどの内部に設けることができる。支柱９ａ２の長さ寸法は、載置台２ａの厚み寸法よりも大きくすることができる。例えば、図１に示すように、保持部２ａ１が載置台２ａと接触した際に、載置台２ａとベース９ａ１との間に所定の隙間が形成されるようにすることができる。この様にすれば、昇降方向における複数の保持部２ａ１の位置、ひいては、複数の保持部２ａ１に保持された基板１００の位置を移動させることができる。

【0041】

昇降部９ｂは、昇降方向における支持部９ａの位置、ひいては、複数の保持部２ａ１に保持された基板１００の位置を移動させる。
昇降部９ｂは、例えば、ベース９ｂ１（第２のベースの一例に相当する）と駆動部９ｂ２を有することができる。

【0042】

ベース９ｂ１は、筐体６の内部に設けることができる。ベース９ｂ１は、例えば、環状を呈し、所定の隙間を介して、ベース９ａ１と対向している。ベース９ｂ１は、ベース９ａ１に略平行に設けることができる。例えば、ベース９ｂ１の中央領域において、ベース９ｂ１を厚み方向に貫通する孔には、所定の隙間を介して回転軸２ｂが設けられている。なお、環状のベース９ｂ１を例示したが、ベース９ｂ１の形状はこれに限定されるわけではない。例えば、ベース９ｂ１を厚み方向に貫通する孔が、ベース９ｂ１の側面に開口していてもよい。例えば、ベース９ｂ１の平面形状は、Ｃ字状やＵ字状などであってもよい。ベース９ｂ１は、所定の隙間を介して回転軸２ｂの外側に設けられていればよい。この場合、ベース９ｂ１の平面形状および平面寸法は、ベース９ａ１の平面形状および平面寸法と同じであってもよいし、異なっていてもよい。

【0043】

昇降部９ｂは、支持部９ａと斥力により連結され、支持部９ａを昇降させる。そのため、ベース９ｂ１は、ベース９ａ１と対向し、ベース９ａ１と同じ極性の磁性を有する。例えば、ベース９ｂ１の、少なくともベース９ａ１側の部分は、磁性を有している。この場合、ベース９ｂ１の、ベース９ａ１側の面に永久磁石を設けることもできるし、ベース９ｂ１を磁化することもできる。また、ベース９ｂ１の磁性を有する部分の極性は、ベース９ａ１の磁性を有する部分の極性と同じとすることができる。そのため、ベース９ｂ１とベース９ａ１との間には斥力が発生する。

【0044】

駆動部９ｂ２は、筐体６の外部に設けることができる。駆動部９ｂ２は、昇降方向におけるベース９ｂ１の位置を移動させる。駆動部９ｂ２は、ベース９ｂ１を昇降させることができるものであれば特に限定はない。駆動部９ｂ２は、例えば、エアシリンダやサーボモータなどの機器とガイド機構などを備えたものとすることができる。

【0045】

図２は、ベース９ａ１が上昇した状態を例示するための模式図である。
図３は、ベース９ａ１が下降した状態を例示するための模式図である。
前述したように、ベース９ｂ１とベース９ａ１との間には斥力が発生しているので、図２に示すように、ベース９ｂ１が上昇すると、ベース９ａ１がベース９ｂ１に押されて上昇する。ベース９ａ１が上昇すると、複数の保持部２ａ１に保持された基板１００が上昇して、基板１００と載置台２ａとの間の距離Ｌ１が大きくなる。この場合、図２に示すように、ベース９ａ１と載置台２ａとを接触させれば、基板１００と載置台２ａとの間の距離Ｌ１を一定に保つことができる。なお、載置台２ａは、回転軸２ｂを介して駆動部２ｃと接続されている。そして、駆動部２ｃは、前述の通り、筐体６に固定されている。したがって、載置台２ａは、筐体６に回転可能に固定されている。つまり、ベース９ａ１が接触しても、載置台２ａの位置に変化は無い。また、複数の保持部２ａ１から基板１００が落下しないよう、載置台２ａとベース９ａ１を接触させる。

【0046】

一方、図３に示すように、ベース９ｂ１が下降すると、ベース９ａ１が自重により下降する。ベース９ａ１が下降すると、複数の保持部２ａ１に保持された基板１００が下降して、基板１００と載置台２ａとの間の距離Ｌ２が小さくなる。この場合、図３に示すように、複数の保持部２ａ１と載置台２ａとを接触させれば、基板１００と載置台２ａとの間の距離Ｌ２を一定に保つことができる。なお、前述の通り、載置台２ａは、筐体６に回転可能に固定されている。したがって、複数の保持部２ａ１が接触しても、載置台２ａの位置に変化は無い。また、複数の保持部２ａ１から基板１００が落下しないよう、載置台２ａと複数の保持部２ａ１を接触させる。

【0047】

なお、斥力により、ベース９ｂ１とベース９ａ１との間の距離を略一定に保つことができるので、ベース９ｂ１の位置により、基板１００と載置台２ａとの間の距離を調整することもできる。

【0048】

コントローラ１０は、基板処理装置１に設けられた各要素の動作を制御する。コントローラ１０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などの演算素子と、半導体メモリなどの記憶素子を有することができる。コントローラ１０は、例えば、コンピュータとすることができる。記憶素子には、基板処理装置１に設けられた各要素の動作を制御する制御プログラムを格納することができる。演算素子は、記憶素子に格納されている制御プログラム、操作者により入力されたデータなどを用いて、基板処理装置１に設けられた各要素の動作を制御する。

【0049】

例えば、液体１０１の冷却速度は、液膜の厚みと相関関係がある。例えば、液膜の厚みが薄くなる程、液体１０１の冷却速度が速くなる。逆に、液膜の厚みが厚くなる程、液体１０１の冷却速度が遅くなる。そのため、コントローラ１０は、液体１０１の厚み（液膜の厚み）に基づいて、冷却部３を制御し、冷却ガス３ａ１の流量、ひいては液体１０１の冷却速度を制御することができる。この場合、コントローラ１０は、載置部２、冷却部３、および第１液体供給部４を制御して、基板１００の回転、冷却ガス３ａ１の流量、および、液体１０１の供給量を制御することもできる。

【0050】

また、コントローラ１０は、載置部２および冷却部３を制御して、基板１００の表面１００ｂの上にある液体１０１が過冷却状態となるようにし、過冷却状態となった液体１０１を凍結することで凍結膜を生成し、凍結膜の温度を低下させて凍結膜にひび割れを生じさせることができる。凍結膜の生成や、ひび割れに関する詳細は後述する。

【0051】

例えば、コントローラ１０は、冷却部３を制御して、冷却ガス３ａ１の供給を行う第１の工程と、冷却ガス３ａ１の供給を停止させる第２の工程と、を切り替えることができる。
そして、コントローラ１０は、第１の工程において、移動部９を制御して、載置台２ａと、複数の保持部２ａ１に保持された基板１００と、の間の距離を第１の距離とし、第２の工程において、移動部９を制御して、前記距離を第１の距離よりも長い第２の距離にすることができる。なお、第１の距離は、例えば、図３に示す距離Ｌ２である。第２の距離は、例えば、図２に示す距離Ｌ１である。

【0052】

例えば、後述する予備工程、液膜形成工程、および冷却工程においては、複数の保持部２ａ１に保持された基板１００を下降させて、基板１００と載置台２ａとの間の距離を小さくする。

【0053】

例えば、後述する解凍工程と乾燥工程においては、複数の保持部２ａ１に保持された基板１００を上昇させて、基板１００と載置台２ａとの間の距離を大きくすることで、輻射により、基板１００から載置台２ａに伝わる熱の量を少なくする。また、載置台により冷却された空気によって基板が冷却されることを抑制する。
なお、各工程における基板１００の昇降位置と、その効果に関する詳細は後述する。

【0054】

次に、基板処理装置１の作用とともに、本実施の形態に係る基板処理方法について例示をする。
図４は、基板処理装置１の作用を例示するためのタイミングチャートである。
図５は、凍結洗浄工程における温度変化を例示するためのグラフである。
なお、図４および図５は、基板１００が６０２５クオーツ(Ｑｚ)基板（１５２ｍｍ×１５２ｍｍ×６．３５ｍｍ）、液体１０１が純水の場合である。

【0055】

まず、筐体６の図示しない搬入搬出口を介して、図示しない搬送装置によって基板１００が筐体６の内部に搬入される。搬入された基板１００は、載置台２ａの複数の支持部２ａ１の上に載置、保持される。

【0056】

この場合においては、コントローラ１０が、駆動部９ｂ２を制御して、ベース９ｂ１を上昇させている。そのため、複数の保持部２ａ１も上昇している。したがって、基板と載置台２ａとの間の距離は、例えば、図２に示した距離Ｌ１（第２の距離）である。

【0057】

図示しない搬送装置は、後述の予備工程が実行される前に筐体６の内部から筐体６の外部に移動する。図示しない搬送装置の筐体６の外部への移動が完了するまでの間、基板と載置台２ａとの間の距離を距離Ｌ１に維持する。距離Ｌ１に維持することで、輻射により基板１００から載置台２ａに伝わる熱の量を少なくすることができる。また、載置台により冷却された空気によって基板が冷却されることを抑制する。

【0058】

基板１００が載置台２ａに載置、保持された後に、図４に示すように予備工程、液膜の形成工程、冷却工程、解凍工程、および乾燥工程を含む凍結洗浄工程が行われる。

【0059】

まず、図４および図５に示すように予備工程が実行される。予備工程においては、コントローラ１０が、駆動部９ｂ２を制御して、ベース９ｂ１を下降させる。ベース９ｂ１が下降すると、ベース９ａ１が下降して、複数の保持部２ａ１に保持された基板１００が下降する。そのため、基板１００と載置台２ａとの間の距離が小さくなる。この距離は、図３に示した距離Ｌ２（第１の距離）である。この様にすれば、基板１００と載置台２ａとの間の、冷却ガス３ａ１が供給される空間の体積を小さくすることができるので、冷却効率を向上させたり、冷却ガス３ａ１の消費量を低減させたりすることができる。例えば、基板１００と載置台２ａとの間の距離は、１ｍｍ～５ｍｍ程度とすることができる。

【0060】

また、コントローラ１０が供給部４ｂおよび流量制御部４ｃを制御して、基板１００の表面１００ｂに、所定の流量の液体１０１を供給する。また、コントローラ１０が、流量制御部３ｃを制御して、基板１００の裏面１００ａに、所定の流量の冷却ガス３ａ１を供給する。また、コントローラ１０が、駆動部２ｃを制御して、基板１００を第２の回転数で回転させる。

【0061】

ここで、冷却部３による冷却ガス３ａ１の供給により筐体６内の雰囲気が冷やされると、雰囲気中のダストを含んだ霜が基板１００に付着し、汚染の原因となる可能性がある。予備工程においては、基板１００の表面１００ｂに液体１０１を供給し続けているので、基板１００を均一に冷却しつつ、基板１００の表面１００ｂへの霜の付着を防止することができる。また、基板１００が冷却される前に、基板１００と載置台２ａとの間の空間は、冷却ガス３ａ１で満たされた状態となる。冷却ガス３ａ１は、乾燥したガスである。したがって、基板の裏面１００ａへの霜の付着も防止される。

【0062】

なお、基板１００の表面１００ｂへの霜の付着を防止できれば、液体１０１の供給および冷却ガス３ａ１の供給の開始は、ベース９ｂ１の下降と同時でもよいし、ベース９ｂ１の下降の前後でもよい。また、液体１０１の供給と冷却ガス３ａ１の供給の開始が異なるタイミングでもよい。

【0063】

例えば、図４に例示したものの場合には、第２の回転数を２０ｒｐｍ～５００ｒｐｍ程度、液体１０１の流量を０．１Ｌ／ｍｉｎ～１．０Ｌ／ｍｉｎ程度、冷却ガス３ａ１の流量を４０ＮＬ／ｍｉｎ～２００ＮＬ／ｍｉｎ程度、予備工程の工程時間を１８００秒程度とすることができる。なお、予備工程の工程時間は、基板１００の面内温度が略均一となる時間であればよく、実験やシミュレーションを行うことで適宜決定する。

【0064】

予備工程における液膜の温度は、液体１０１がかけ流し状態であるため、供給される液体１０１の温度とほぼ同じとなる。例えば、供給される液体１０１の温度が常温（２０℃）程度である場合、液膜の温度は常温（２０℃）程度となる。

【0065】

次に、図４および図５に示すように液膜の形成工程が実行される。液膜の形成工程においては、基板１００の回転数を、高い除去率が得られる液膜の厚み（所定の厚み）が形成される回転数（第１の回転数）となるようにする。例えば、第１の回転数は、０ｒｐｍ～１００ｒｐｍである。つまり、コントローラ１０は、予備工程時の回転数よりも少ない回転数で基板１００を回転させる。そして、図４に例示するように、予備工程において供給されていた液体１０１の供給を停止する。第１の回転数は、遠心力により液膜の厚みがばらつくのを抑制することができる回転数であればよい。なお、液膜の形成工程の間、冷却ガス３ａ１の流量は、予備工程と同じ供給量に維持されている。これにより、予備工程において基板１００の面内温度を略均一とした状態を維持することができる。

【0066】

なお、予備工程から第１の回転数としてもよい。この場合、液膜形成工程において、予備工程と同じ回転数を維持するようにすればよい。また、第２の回転数が第１の回転数以下の回転数としてもよい。

【0067】

また、予備工程から液膜の形成工程に移行する際に、液体１０１の供給を停止させた後、予備工程において供給された液体１０１を、基板１００を高速で回転させることで排出してもよい。この場合、液体１０１を排出後、基板１００の回転数を均一な厚みの液膜が維持される程度の回転数（５０ｒｐｍ）以下、あるいは基板１００の回転を停止させた後に、所定の量の液体１０１を基板１００に供給すればよい。この様にすれば、所定の厚みを有する液膜を容易に形成することができる。

【0068】

後述するように、冷却工程を行う際の液膜の厚みは、３０μｍ～１３００μｍ程度とすることができる。例えば、コントローラ１０は、液体１０１の供給量および基板１００の回転数を制御して、基板１００の表面１００ｂの上にある液膜の厚みを３０μｍ～１３００μｍ程度にする。

【0069】

次に、図４および図５に示すように冷却工程が実行される。なお、本実施の形態では、冷却工程のうち、過冷却状態となった液体１０１の凍結が始まる前までの間を「過冷却工程」、過冷却状態の液体１０１の凍結が開始し、凍結が完全に完了する前までの間を「凍結工程（固液相）」、凍結した液体１０１をさらに冷却してひび割れを生じさせるまでの間を「凍結工程（固相）」と呼称する。過冷却工程では、基板１００の表面１００ｂに液体１０１のみが存在する。凍結工程（固液相）では、基板１００の表面１００ｂに、液体１０１と液体１０１が凍結したものが存在する。凍結工程（固相）では、基板１００の表面１００ｂに、液体１０１が凍結したもののみが存在する。
なお、固液相とは、液体１０１と液体１０１が凍結したものとが、同時に存在している状態を意味する。

【0070】

まず、過冷却工程では、基板１００の裏面１００ａに供給され続けている冷却ガス３ａ１により、基板１００上の液膜の温度が、液膜の形成工程における液膜の温度よりもさらに下がり、過冷却状態となる。

【0071】

ここで、液体１０１の冷却速度が余り速くなると液体１０１が過冷却状態とならず、すぐに凍結してしまう。そのため、コントローラ１０は、基板１００の回転数、冷却ガス３ａ１の流量、および、液体１０１の供給量の少なくともいずれかを制御することで、基板１００の表面１００ｂの液体１０１が過冷却状態となるようにする。

【0072】

液体１０１が過冷却状態となる制御条件は、基板１００の大きさ、液体１０１の粘度、冷却ガス３ａ１の比熱などの影響を受ける。そのため、液体１０１が過冷却状態となる制御条件は、実験やシミュレーションを行うことで適宜決定することが好ましい。

【0073】

過冷却状態においては、例えば、液膜の温度、パーティクルなどの汚染物の存在、振動などにより、液体１０１の凍結が開始する。例えば、パーティクルなどの汚染物が存在する場合、液体１０１の温度Ｔが、－３５℃以上、－２０℃以下になると液体１０１の凍結が開始する。

【0074】

過冷却状態の液体１０１の凍結が開始すると、過冷却工程から凍結工程（固液相）に移行する。凍結工程（固液相）においては、基板１００の表面１００ｂに、液体１０１と液体１０１が凍結したものが存在する。前述したように、過冷却状態の液体１０１においては、汚染物が凍結開始の起点となる場合があり、汚染物が固体に取り込まれると考えられる。また、液体１０１が固体に変化した際の体積変化に伴う圧力波や、体積増加に伴う物理力などにより、基板１００の表面１０１ｂに付着している汚染物が分離されると考えられる。そのため、汚染物が固体に取り込まれたり、液体１０１の一部が凍結した際に生じた圧力波や物理力などにより、基板１００の表面１０１ｂに付着している汚染物が分離されたりして、洗浄が行われると考えられる。

【0075】

基板１００の表面１００ｂの液膜が完全に凍結すると、凍結工程（固液相）から凍結工程（固相）に移行する。凍結工程（固相）においては、基板１００の表面１００ｂの凍結膜の温度がさらに低下する。ここで、液体１０１には、主に、水が含まれている。そのため、基板１００の表面１００ｂの液膜が完全に凍結して凍結膜が形成され、凍結膜の温度がさらに低下すると、凍結膜の体積が縮小して凍結膜に応力が発生する。

【0076】

この場合、例えば、凍結膜の温度が－５０℃以下になると、凍結膜にひび割れが発生する。凍結膜にひび割れが発生すると、基板１００の表面１００ｂに付着していた汚染物が、基板１００の表面１００ｂからさらに分離されやすくなる。

【0077】

次に、凍結膜にひび割れが発生した後に、図４および図５に示すように解凍工程が実行される。ひび割れの発生は、例えば、図示しないセンサーなどにより検出することができる。なお、図４および図５に例示をしたものは、液体１０１と液体１０２が同じ液体の場合である。そのため、図４および図５においては液体１０１と記載している。

【0078】

解凍工程においては、コントローラ１０が、供給部４ｂおよび流量制御部４ｃを制御して、基板１００の表面１００ｂに、所定の流量の液体１０１を供給する。なお、液体１０１と液体１０２が異なる場合には、コントローラ１０が、供給部５ｂおよび流量制御部５ｃを制御して、基板１００の表面１００ｂに、所定の流量の液体１０２を供給する。

【0079】

また、コントローラ１０が、流量制御部３ｃを制御して、冷却ガス３ａ１の供給を停止させる。また、コントローラ１０が、駆動部２ｃを制御して、基板１００の回転数を第３の回転数とする。第３の回転数は、例えば、２００ｒｐｍ～７００ｒｐｍである。基板１００の回転が速くなれば、液体１０１を遠心力で振り切ることができる。そのため、液体１０１を基板１００の表面１００ｂから排出することができる。この際、基板１００の表面１００ｂから分離された汚染物も液体１０１とともに排出される。

【0080】

なお、液体１０１または液体１０２の供給量は、解凍ができるのであれば特に限定はない。また、基板１００の回転数は、液体１０１および汚染物が排出できるのであれば特に限定はない。

【0081】

ここで、前述したように、解凍工程においては、冷却ガス３ａ１の供給が停止される。そのため、冷却ガス３ａ１により、基板１００が直接冷却されることはない。しかしながら、予備工程、液膜の形成工程、および冷却工程においては、冷却ガス３ａ１が供給され続けているので、載置台２ａが冷却されている。この場合、解凍工程において冷却ガス３ａ１の供給を停止したとしても、ある程度の時間、載置台２ａの温度は低いまま維持される。載置台２ａの温度が低いと、輻射により、基板１００から載置台２ａに伝わる熱の量が増加して、基板１００が冷却される場合がある。また、載置台により載置台の周囲の空気が冷却され、冷却された空気によって基板が冷却される場合もある。基板１００が冷却されると、基板１００の表面１００ｂや裏面１００ａに、雰囲気中のパーティクルなどを取り込んだ結露が発生するおそれがある。結露が発生すると、汚染やウォータマークなどが発生するおそれがある。

【0082】

そこで、本実施の形態に係る基板処理装置１においては、コントローラ１０が、駆動部９ｂ２を制御して、ベース９ｂ１を上昇させる。前述したように、ベース９ｂ１とベース９ａ１との間には斥力が発生しているので、ベース９ｂ１が上昇すると、ベース９ａ１がベース９ｂ１に押されて上昇する。ベース９ａ１が上昇すると、複数の保持部２ａ１に保持された基板１００が上昇し、基板１００と載置台２ａとの間の距離が大きくなる。この場合の距離は、第２の距離に相当する距離Ｌ１である。基板１００と載置台２ａとの間の距離が大きくなれば、載置台２ａの温度が低い場合であっても、輻射により、基板１００から載置台２ａに伝わる熱の量が減少する。また、載置台により冷却された空気によって基板が冷却されることを抑制する。そのため、基板１００が冷却されて、基板１００の表面１００ｂや裏面１００ａに結露が発生するのを抑制することができる。また、基板１００から載置台２ａに伝わる熱の量が減少するので、解凍時間の短縮となる。基板１００と載置台２ａとの間の距離は、例えば、１０ｍｍ以上とする。

【0083】

また、ベース９ｂ１とベース９ａ１との間は、斥力により連結されている。そのため、ベース９ａ１が載置台２ａとともに回転し、載置台２ａの回転方向におけるベース９ｂ１の位置が固定されている場合であっても、ベース９ａ１の位置、ひいては基板１００の位置を維持することができる。

【0084】

なお、コントローラ１０が、駆動部９ｂ２を制御して、ベース９ｂ１を上昇させるタイミングは、基板１００の表面１００ｂに液体１０１を供給する前でもよいし、後でもよい。冷却工程において、載置台２ａにより冷却された保持部２ａ１が載置台２ａに凍り付くおそれがある。載置台２ａの表面および保持部２ａ１の、載置台２ａと接触する面に、前述した撥液性の膜を設けることで、保持部２ａ１と載置台２ａが凍り付いたとしても、ベース９ｂ１を上昇させた際に、保持部２ａ１と載置台２ａが剥がれやすくすることができる。

【0085】

また、基板１００の表面１００ｂに液体１０１を供給した後にベース９ｂ１を上昇させることで、保持部２ａ１が載置台２ａに凍り付いたとしても液体１０１によって解凍され、より滑らかに保持部２ａ１を上昇させることができる。
なお、コントローラ１０が、駆動部９ｂ２を制御して、ベース９ｂ１を上昇させるタイミングは、第３の回転数にする前でもよいし、後でもよい。

【0086】

次に、図４および図５に示すように乾燥工程が実行される。
乾燥工程においては、コントローラ１０が、供給部４ｂおよび流量制御部４ｃを制御して、液体１０１の供給を停止させる。なお、液体１０１と液体１０２が異なる液体の場合には、コントローラ１０が、供給部５ｂおよび流量制御部５ｃを制御して、液体１０２の供給を停止させる。

【0087】

また、乾燥工程においては、コントローラ１０が、駆動部２ｃを制御して、基板１００の回転数を第３の回転数より速い第４の回転数に増加させる。基板１００の回転が速くなれば、基板１００の乾燥を迅速に行うことができる。なお、基板１００の回転数は、乾燥ができるのであれば特に限定はない。

【0088】

また、乾燥工程においては、コントローラ１０が、駆動部９ｂ２を制御して、例えば、ベース９ｂ１の位置を維持することができる。すなわち、解凍工程における基板１００と載置台２ａとの間の距離を維持することができる。また、コントローラ１０は、駆動部９ｂ２を制御して、基板１００と載置台２ａとの間の距離を、解凍工程における距離よりも大きくしたり、小さくしたりすることもできる。例えば、第１の距離よりも長く、第２の距離とは異なる第３の距離とする。第３の距離は、例えば、６ｍｍ～９ｍｍである。あるいは、第２の距離よりも長い距離としてもよい。

【0089】

第１の距離、第２の距離、第３の距離を制御する場合、駆動部９ｂ２は、シリンダを二つ有するエアシリンダとするか、２つのエアシリンダを組み合わせたもの、エアシリンダとサーボモータを組み合わせたものとすればよい。

【0090】

例えば、乾燥工程における載置台２ａの温度が、解凍工程における載置台２ａの温度と余り変わらなければ、基板１００と載置台２ａとの間の距離を維持することができる。乾燥工程における載置台２ａの温度が、解凍工程における載置台２ａの温度よりも高くなっていれば、基板１００と載置台２ａとの間の距離を小さくしてもよい。乾燥された基板１００は、図示しない搬送装置により搬出される。そのため、搬送装置への受け渡しが容易となるように、基板１００と載置台２ａとの間の距離を第２の距離よりも長い第４の距離としてもよい。

【0091】

第１の距離、第２の距離、第４の距離を制御する場合、駆動部９ｂ２は、シリンダを二つ有するエアシリンダとするか、２つのエアシリンダを組み合わせたもの、エアシリンダとサーボモータを組み合わせたものとすればよい。
第１の距離、第２の距離、第３の距離、第４の距離を制御する場合、駆動部９ｂ２は、多段のエアシリンダとするか、エアシリンダを複数組み合わせたもの、エアシリンダとサーボモータを複数組み合わせたものとすればよい。

【0092】

凍結洗浄が終了した基板１００は、図示しない搬送装置により、筐体６の図示しない搬入搬出口を介して、筐体６の外部に搬出される。
以上の様にすることで、１回の凍結洗浄工程を行うことができる。なお、凍結洗浄工程は、複数回行うこともできる。

【0093】

以上に説明した様に、本実施の形態に係る基板処理方法は、一方の面（表面１００ｂ）に液膜を有し回転している基板１００の、他方の面（裏面１００ａ）に冷却ガス３ａ１を供給する冷却工程と、冷却工程において凍結した液体を解凍する解凍工程と、を備えている。そして、冷却工程において、基板１００と、基板１００が載置される載置台２ａと、の間の距離を第１の距離とする。解凍工程において、冷却ガス３ａ１の供給を停止させ、距離を第１の距離よりも長い第２の距離にする。

【0094】

また、本実施の形態に係る基板処理方法は、液体が解凍された基板１００を乾燥させる乾燥工程をさらに備えることができる。乾燥工程において、冷却ガス３ａ１の供給を停止させ、前記距離を第２の距離、または、第１の距離よりも長く、第２の距離とは異なる第３の距離にすることができる。

【0095】

また、本実施の形態に係る基板処理方法は、乾燥させた基板１００を搬出する搬出工程をさらに備えることができる。搬出工程において、冷却ガス３ａ１の供給を停止させ、前記距離を第２の距離、または、第２の距離よりも長い第４の距離にすることができる。

【0096】

図６は、他の実施形態に係る移動部１９を例示するための模式図である。
移動部１９は、載置台２ａに対する複数の保持部２ａ１の位置、ひいては、載置台２ａに対する基板１００の位置を移動させる。
図６に示すように、移動部１９は、支持部９ａと昇降部１９ｂを有することができる。

【0097】

昇降部１９ｂは、例えば、電磁石とすることができる。例えば、筐体６の底面に電磁石を設け、電磁石に電流を流すことで前述した斥力を発生させ、ベース９ａ１を上昇させることができる。電磁石に電流を流すのを停止することで、自重によりベース９ａ１を下降させることができる。
なお、ベース９ａ１は、昇降部１９ｂと接触しない。ベース９ａ１が昇降部１９ｂと接触しないようにするには、「ｔ３＞ｔ１＋ｔ２」を満たすようにすればよい。
この場合、ｔ３は、昇降部１９ｂの上面から載置台２ａの上面までの距離、ｔ１は、支柱９ａ２の長さ、ｔ２は、ベース９ａ１の厚みである。

【0098】

電磁石の極性は、流れる電流の向きと、コイルの巻き方向によって決まるので、流れる電流の向きを切り替えて引力を発生させ、引力と自重によりベース９ａ１を下降させることもできる。また、前述した駆動部９ｂ２をさらに設け、電磁石を昇降させるようにしてもよい。

【0099】

図７は、他の実施形態に係る移動部２９を例示するための模式図である。
移動部２９は、載置台２ａに対する複数の保持部２ａ１の位置、ひいては、載置台２ａに対する基板１００の位置を移動させる。
図７に示すように、移動部２９は、支持部９ａと昇降部２９ｂを有することができる。

【0100】

昇降部２９ｂは、例えば、ベース２９ｂ１と駆動部９ｂ２を有することができる。
ベース２９ｂ１は、例えば、基部２９ｂ１ａと支持部材２９ｂ１ｂを有することができる。

【0101】

基部２９ｂ１ａは、板状を呈し、筐体６の内部に設けることができる。基部２９ｂ１ａの平面形状や平面寸法は、例えば、前述したベース９ｂ１の平面形状や平面寸法と同様とすることができる。

【0102】

支持部材２９ｂ１ｂは、基部２９ｂ１ａのベース９ａ１側の面に複数設けることができる。複数の支持部材２９ｂ１ｂは、ベース９ａ１に接触させることができる。支持部材２９ｂ１ｂは、回転可能に設けられたボールを有し、ボールがベース９ａ１に接触するものとすることができる。支持部材２９ｂ１ｂは、例えば、フリーボールベアリング、ボールキャスタ、ボールローラなどとすることができる。

【0103】

本実施の形態に係る移動部２９においては、基部２９ｂ１ａが上昇すると、ベース９ａ１が、複数の支持部材２９ｂ１ｂを介して基部２９ｂ１ａに押される。そのため、複数の保持部２ａ１に保持された基板１００が上昇して、基板１００と載置台２ａとの間の距離が大きくなる。基部２９ｂ１ａが下降すると、ベース９ａ１が自重により下降する。ベース９ａ１が下降すると、複数の保持部２ａ１に保持された基板１００が下降して、基板１００と載置台２ａとの間の距離が小さくなる。

【0104】

支持部材２９ｂ１ｂの、ベース９ａ１に接触する部分は、回転可能なボールであるため、ベース９ａ１が載置台２ａとともに回転し、載置台２ａの回転方向における基部２９ｂ１ａの位置が固定されている場合であっても、ベース９ａ１の位置、ひいては基板１００の位置を維持することができる。

【0105】

複数の支持部材２９ｂ１ｂとベース９ａ１を接触させれば、ベース９ａ１の上昇動作を安定させることができる。ただし、パーティクルや震動の発生を考慮すると、ベース９ｂ１とベース９ａ１との間を、斥力により連結することが好ましい。

【0106】

図８は、他の実施形態に係る保持部２ａ１ａを例示するための模式図である。
図８に示すように、前述した保持部２ａ１に代えて、保持部２ａ１ａを設けることができる。例えば、保持部２ａ１ａは、保持部２ａ１の載置台２ａ側の面に、少なくとも１つの凸部２ａ１ｂ（第２の撥液部の一例に相当する）を加えたものとすることができる。凸部２ａ１ｂは、載置台２ａよりも液体１０１をはじきやすい性質（撥液性）を有している。凸部２ａ１ｂは、例えば、前述した撥液性を有する材料を含んでいる。
凸部２ａ１ｂが設けられていれば、保持部２ａ１ａと載置台２ａとの接触面積を小さくすることができるので、保持部２ａ１ａと載置台２ａが凍り付いたとしても、ベース９ｂ１を上昇させた際に、保持部２ａ１ａと載置台２ａが剥がれやすくなる。

【0107】

また、図８に示すように、載置台２ａの表面に、撥液部２ａ３（第１の撥液部の一例に相当する）をさらに設けることができる。撥液部２ａ３は、膜状を呈し、前述した撥液性を有する材料を含んでいる。載置台２ａの表面に、撥液部２ａ３が設けられていれば、ベース９ｂ１を上昇させた際に、保持部２ａ１ａと載置台２ａがさらに剥がれやすくなる。

【0108】

図９は、他の実施形態に係る撥液部２ａ４（第３の撥液部の一例に相当する）、および撥液部２ａ５（第４の撥液部の一例に相当する）を例示するための模式図である。
図９に示すように、載置台２ａの表面に、撥液部２ａ３（第１の撥液部の一例に相当する）を設けることができる。また、保持部２ａ１の載置台２ａ側の面に撥液部２ａ４を設けることができる。撥液部２ａ４は、板状を呈し、載置台２ａ側の面に凸部２ａ４ａを有する。凸部２ａ４ａは、撥液部２ａ４の周縁の近傍に設けることができる。凸部２ａ４ａは、環状を呈するものとすることができる。撥液部２ａ４は、載置台２ａよりも液体１０１をはじきやすい性質（撥液性）を有している。撥液部２ａ４は、例えば、前述した撥液性を有する材料を含んでいる。

【0109】

また、図９に示すように、載置台２ａの表面に、凸状を呈する撥液部２ａ５を設けることができる。撥液部２ａ５は、例えば、撥液部２ａ４と対向する位置に設けることができる。撥液部２ａ４および撥液部２ａ５は、少なくともいずれかが設けられるようにすることができる。撥液部２ａ５は、環状を呈するものとすることができる。撥液部２ａ５は、載置台２ａよりも液体１０１をはじきやすい性質（撥液性）を有している。撥液部２ａ５は、例えば、前述した撥液性を有する材料を含んでいる。

【0110】

撥液部２ａ４および撥液部２ａ５を設ける場合には、予備工程、液膜形成工程、冷却工程において、撥液部２ａ４の凸部２ａ４ａが設けられていない部分と、撥液部２ａ５との間に、液体１０１と載置台２ａの表面との接触角以上の高さ（例えば、５ｍｍ以上）の隙間が設けられるようにする。例えば、昇降部９ｂにより、撥液部２ａ４を持ち上げて、撥液部２ａ４の凸部２ａ４ａが設けられていない部分と、撥液部２ａ５との間に、５ｍｍ以上の隙間が設けられるようにする。なお、撥液部２ａ４や凸部２ａ４ａは撥液表面であるから、接触角は、９０°以上となる。そのため、付着した液体は少なければほぼ球状に、多ければ重力と比重との関係で決まるある厚みの長円状（膜状）になる。この液体の厚みが接触角の高さである。

【0111】

解凍工程および乾燥工程においては、撥液部２ａ４の凸部２ａ４ａが設けられていない部分と、撥液部２ａ５との間に、さらに大きな隙間が設けられるようにする。例えば、撥液部２ａ４の凸部２ａ４ａが設けられていない部分と、撥液部２ａ５との間に、１０ｍｍ以上の隙間が設けられるようにする。

【0112】

以上の様にすれば、予備工程、液膜形成工程、冷却工程において、保持部２ａ１が載置台２ａの表面に直接接触しないので、保持部２ａ１が載置台２ａに凍り付くのを抑制することができる。
予備工程や液膜の形成工程において、液体１０１が、基板１００から保持部２ａ１を伝って載置台２ａ側に流れたとしても、撥液部２ａ４が設けられているので、載置台２ａの表面に液体１０１が到達するのを抑制することができる。

【0113】

この場合、保持部２ａ１と載置台２ａの表面との間の隙間に液体１０１が流れ込んだとしても、撥液部２ａ４の凸部２ａ４ａが設けられていない部分と、撥液部２ａ５との間の隙間は５ｍｍ以上あるので、この隙間に液体１０１が留まるのを抑制することができる。そのため、液体１０１が、この隙間において凍り付くのを抑制することができる。また、載置台２ａの表面に５ｍｍ以下の氷が形成されたとしても、その氷によって保持部２ａ１と載置台２ａが接合されることが無い。

【0114】

なお、載置台２ａの表面、および保持部２ａ１の載置台２ａ側に膜状の撥液部２ａ３（第１の撥液部の一例に相当する）を設け、凍結洗浄工程において、載置台２ａの表面に設けられた撥液部２ａ３と、保持部２ａ１の面に設けられた撥液部２ａ３と、の間に５ｍｍ以上の隙間が設けられるようにしてもよい。

【0115】

以上、実施の形態について例示をした。しかし、本発明はこれらの記述に限定されるものではない。
前述の実施の形態に関して、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。
例えば、基板処理装置１が備える各要素の形状、寸法、数、配置などは、例示をしたものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。

【0116】

例えば、前述した実施形態においては、冷却液を気化させることで冷却ガス３ａ１を生成する冷却液部３ａとしたが、例えば、冷却液部は、常温のガスをチラー循環により冷却するものであってもよい。

【0117】

例えば、凍結工程（固相）は、凍結膜にひびが入る前に解凍工程を行うようにしてもよい。
例えば、凍結工程（固液相）の後、凍結工程（固相）を実行すること無く、解凍工程を行うようにしてもよい。

【0118】

例えば、解凍工程および乾燥工程において、基板１００に結露が発生しない範囲で、冷却ガスの供給を維持してもよい。このようにすることで、凍結洗浄処理の時間を短縮することができる。

【0119】

例えば、図９に示した実施形態において、凸部２ａ４ａを設けずに、凸部２ａ５だけを設けるようにしてもよい。
また、高さ方向において、凸部２ａ４ａおよび凸部２ａ５の、互いの先端部の一部がオーバーラップするようにしてもよい。この場合、凸部２ａ５の高さを、液体１０１と載置台２ａの表面との接触角以上の高さ（例えば、５ｍｍ以上）とし、オーバーラップする長さも接触角以上の長さとすることで、ラビリンス構造となるようにすることができる。ラビリンス構造とすれば、保持部２ａ１と載置台２ａとの間に液体１０１がより入りこまないようにすることができる。そのため、保持部２ａ１が載置台２ａに凍り付くのをより抑制することができる。

【0120】

例えば、凸部２ａ４ａおよび凸部２ａ５の形状は、環状に限定されない。例えば、凸部２ａ４ａは、ドット状又は波状を呈することができる。この場合、凸部２ａ５のドット状又は波状を呈する部分の下に環状の部分を設ける。そして、環状の部分の厚みが５ｍｍ以上あればよい。また、凸部２ａ４ａのドットは、撥液部２ａ４の周縁を囲うように設けられる。そして、凸部２ａ４ａのドットとドットとの間に形成された隙間に凸部２ａ５のドットが位置するように配置すればよい。

【符号の説明】

【0121】

１ 基板処理装置、２ 載置部、２ａ 載置台、２ａ１ 保持部、３ 冷却部、３ａ１ 冷却ガス、４ 第１液体供給部、５ 第２液体供給部、６ 筐体、７ 送風部、８ 排気部、９ 移動部、９ａ 支持部、９ａ１ ベース、９ａ２ 支柱、９ｂ 昇降部、９ｂ１ ベース、９ｂ２ 駆動部、１０ コントローラ、１９ 移動部、１９ｂ 昇降部、２９ 移動部、２９ｂ 昇降部、２９ｂ１ ベース、２９ｂ１ａ 基部、２９ｂ１ｂ 支持部材、１００ 基板、１０１ 液体、１０２ 液体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【手続補正書】

【提出日】2021-09-15

【手続補正1】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５５

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0055】

まず、筐体６の図示しない搬入搬出口を介して、図示しない搬送装置によって基板１００が筐体６の内部に搬入される。搬入された基板１００は、載置台２ａの複数の保持部２ａ１の上に載置、保持される。

【手続補正2】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５６

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0056】

この場合においては、コントローラ１０が、駆動部９ｂ２を制御して、ベース９ｂ１を上昇させている。そのため、複数の保持部２ａ１も上昇している。したがって、基板１００と載置台２ａとの間の距離は、例えば、図２に示した距離Ｌ１（第２の距離）である。

【手続補正3】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００７４

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0074】

過冷却状態の液体１０１の凍結が開始すると、過冷却工程から凍結工程（固液相）に移
行する。凍結工程（固液相）においては、基板１００の表面１００ｂに、液体１０１と液
体１０１が凍結したものが存在する。前述したように、過冷却状態の液体１０１において
は、汚染物が凍結開始の起点となる場合があり、汚染物が固体に取り込まれると考えられ
る。また、液体１０１が固体に変化した際の体積変化に伴う圧力波や、体積増加に伴う物
理力などにより、基板１００の表面１００ｂに付着している汚染物が分離されると考えら
れる。そのため、汚染物が固体に取り込まれたり、液体１０１の一部が凍結した際に生じ
た圧力波や物理力などにより、基板１００の表面１００ｂに付着している汚染物が分離さ
れたりして、洗浄が行われると考えられる。