特開 2023-140191 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】P2023140191

(43)【公開日】2023-10-04

(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 20060101AFI20230927BHJP

【ＦＩ】

H01L21/304 648G

H01L21/304 643A

【審査請求】未請求

【請求項の数】16

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022046097

(22)【出願日】2022-03-22

(71)【出願人】

【識別番号】318010018

【氏名又は名称】キオクシア株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000408

【氏名又は名称】弁理士法人高橋・林アンドパートナーズ

(72)【発明者】

【氏名】増井 健二

(72)【発明者】

【氏名】寺山 正敏

【テーマコード（参考）】

5F157

【Ｆターム（参考）】

5F157AA73

5F157AB02

5F157AB14

5F157AB33

5F157AB90

5F157BB32

5F157BB33

5F157BB35

5F157BB66

5F157BH19

5F157CE10

5F157CE25

5F157CE32

5F157CE36

5F157CF34

5F157CF38

5F157CF42

5F157CF44

5F157DB02

5F157DB18

(57)【要約】

【課題】基板の凍結洗浄効率を向上した、基板処理装置および基板処理方法を提供する。
【解決手段】一実施形態にかかる基板処理装置は、基板を略水平に保持するステージを備える基板保持部と、基板に凍結液を供給する凍結液供給部と、凍結液を冷却して凍結膜を形成する冷却部と、平面視において、ステージの中心部を含む第１方向に延在し、第１方向の一端および一端とは反対側の他端が、中心部よりも外側の外周部に位置するノズルを備え、供給量、温度、供給タイミングの少なくとも１つが、中心部と外周部とで異なる解凍液を基板に供給して、凍結膜を解凍する解凍液供給部と、を含む。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板を略水平に保持するステージを備える基板保持部と、
前記基板に凍結液を供給する凍結液供給部と、
前記凍結液を冷却して凍結膜を形成する冷却部と、
平面視において、前記ステージの中心部を含む第１方向に延在し、前記第１方向の一端および前記一端とは反対側の他端が、前記中心部よりも外側の外周部に位置するノズルを備え、供給量、温度、供給タイミングの少なくとも１つが、前記中心部と前記外周部とで異なる解凍液を前記基板に供給して、前記凍結膜を解凍する解凍液供給部と、を含む基板処理装置。

【請求項2】

前記解凍液の供給量は、前記中心部より前記外周部の方が多い、請求項１に記載の基板処理装置。

【請求項3】

前記解凍液供給部は、前記基板と対向し、前記基板の半径方向に延在する液体供給口を備え、
前記半径方向と直行する前記液体供給口の幅は、前記中心部より前記外周部の方が大きい、請求項２に記載の基板処理装置。

【請求項4】

前記解凍液供給部は、前記基板と対向し、前記基板の半径方向に点在する複数の液体供給口を備え、
前記複数の液体供給口の数は、前記中心部より前記外周部の方が多い、請求項２に記載の基板処理装置。

【請求項5】

前記解凍液供給部は、前記基板と対向し、前記基板の半径方向に点在する複数の液体供給口を備え、
前記複数の液体供給口の径は、前記中心部より前記外周部の方が大きい、請求項２に記載の基板処理装置。

【請求項6】

前記解凍液供給部は、前記基板と対向し、前記基板の半径方向に点在する複数の液体供給口と、前記複数の液体供給口のそれぞれに接続する流量制御機構と、を備える、請求項１に記載の基板処理装置。

【請求項7】

前記解凍液供給部は、前記基板と対向し、前記基板の半径方向に点在する複数の液体供給口と、前記複数の液体供給口のそれぞれに接続するタイミング制御機構と、を備える、請求項１に記載の基板処理装置。

【請求項8】

前記解凍液供給部は、前記基板に供給する前記解凍液の温度を制御する温度制御機構、を備える、請求項１に記載の基板処理装置。

【請求項9】

前記温度制御機構は、クーラーまたはヒーターを備える、請求項８に記載の基板処理装置。

【請求項10】

前記解凍液供給部は、前記基板と対向し、前記基板の半径方向に点在する複数の液体供給口と、前記複数の液体供給口のそれぞれに接続する温度制御機構と、を備える、請求項１に記載の基板処理装置。

【請求項11】

略水平に保持された基板に凍結液を供給し、
前記凍結液を冷却して凍結膜を形成し、
供給量または温度の少なくとも１つが前記基板の中心部および外周部で異なる解凍液を前記基板に同時に供給して、前記凍結膜を解凍すること、を含む基板処理方法。

【請求項12】

前記解凍液の供給量は、前記中心部より前記外周部の方が多い、請求項１１に記載の基板処理方法。

【請求項13】

前記解凍液の温度は、前記中心部より前記外周部の方が高い、請求項１１に記載の基板処理方法。

【請求項14】

略水平に保持された基板に凍結液を供給し、
前記凍結液を冷却して凍結膜を形成し、
前記基板の中心部より外周部の方が早いタイミングで解凍液を前記基板に供給して、前記凍結膜を解凍すること、を含む基板処理方法。

【請求項15】

前記解凍液の供給量は、前記中心部より前記外周部の方が多い、請求項１４に記載の基板処理方法。

【請求項16】

前記解凍液の温度は、前記中心部より前記外周部の方が高い、請求項１４に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】

基板表面に付着したパーティクル等の付着物を除去するための洗浄技術の１つとして凍結洗浄技術が知られている。この技術では、基板表面に供給した凍結液を凍結させた後、解凍液を供給することによってこの凍結膜を解凍することで基板表面からパーティクル等を除去している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】米国特許第９８１５０９３号明細書

【特許文献2】特許第５７１５８３７号公報

【特許文献3】米国特許第１０４８６２０３号明細書

【特許文献4】米国特許出願公開第２０１５／００２０８５０号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本開示に係る実施形態は、基板の凍結洗浄効率を向上した、基板処理装置および基板処理方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

一実施形態に係る基板処理装置は、基板を略水平に保持するステージを備える基板保持部と、基板に凍結液を供給する凍結液供給部と、凍結液を冷却して凍結膜を形成する冷却部と、平面視において、ステージの中心部を含む第１方向に延在し、第１方向の一端および一端とは反対側の他端が、中心部よりも外側の外周部に位置するノズルを備え、供給量、温度、供給タイミングの少なくとも１つが、中心部と外周部とで異なる解凍液を基板に供給して、凍結膜を解凍する解凍液供給部と、を含む。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】一実施形態に係る基板処理装置の全体構成を概略的に示す図である。

【図2】一実施形態に係るノズルの構造を概略的に示す下面図である。

【図3】一実施形態に係るノズルの長辺端部（図２の位置Ａ）におけるＹＺ断面図である。

【図4】一実施形態に係るノズルの長辺中央部（図２の位置Ａ’）におけるＹＺ断面図である。

【図5】一実施形態に係るノズルの短辺中央部（図２の位置Ｂ）におけるＸＺ断面図である。

【図6】一実施形態に係る基板処理方法を概略的に示す図である。

【図7】一変形例に係るノズルの構造を概略的に示す下面図である。

【図8】一実施形態に係るノズルの構造を概略的に示す下面図である。

【図9】一実施形態に係るノズルの長辺端部（図８の位置Ａ）におけるＹＺ断面図である。

【図10】一実施形態に係るノズルの長辺中央部（図８の位置Ａ’）におけるＹＺ断面図である。

【図11】一実施形態に係るノズルの短辺中央部（図８の位置Ｂ）におけるＸＺ断面図である。

【図12】一実施形態に係る液体供給部の全体構成を概略的に示す図である。

【図13】一実施形態に係るノズルの構造を概略的に示す下面図である。

【図14】一実施例に係る基板処理方法の条件を示す。

【図15】一実施例に係る基板処理方法を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下、本実施形態に係る基板処理装置および基板処理方法について図面を参照して具体的に説明する。以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する要素について、同一符号又は同一符号の後にアルファベットが追加された符号が付されており、必要な場合にのみ重複して説明する。以下に示す各実施形態は、この実施形態の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示する。実施形態は、発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることができる。これら実施形態やその変形例は、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【0008】

図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。本明細書と各図面において、既出の図面に関して説明したものと同様の機能を備えた要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略することがある。

【0009】

本明細書において「αはＡ、Ｂ又はＣ」を含む、といった表現は、特に明示が無い限り、αがＡ～Ｃの複数の組み合わせを含む場合を排除しない。さらに、これらの表現は、αが他の要素を含む場合も排除しない。

【0010】

本明細書において、水平とは基板処理装置のステージに対して水平な方向（ＸＹ方向）を指し、鉛直とは前記水平方向に対して略垂直な方向（Ｚ方向）を指す場合がある。

【0011】

以下の各実施形態は、技術的な矛盾を生じない限り、互いに組み合わせることができる。

【0012】

以下の各実施形態では、基板としてシリコンウエハ等の半導体基板を例示して説明するが、本開示の技術を基板表面に付着したパーティクル等の付着物を除去する必要がある半導体基板以外の基板（例えば、ガラス基板、石英基板など）に適用することができる。

【0013】

＜第１実施形態＞
［基板処理装置］
図１は、一実施形態に係る基板処理装置の全体構成を概略的に示す図である。本実施形態に係る基板処理装置１は、例えば、１枚の半導体基板の表面に凍結液を供給し、凍結液を冷却して凍結膜を形成し、解凍液を供給することによってこの凍結膜を解凍することで基板表面からパーティクル等を除去する凍結洗浄処理を行う装置である。なお、半導体基板の表面は、例えば、３次元ＮＡＮＤ等の半導体装置が形成される面である。半導体基板の表面には、例えば、図示しない回路パターンが形成されている。図１に示すように、基板処理装置１は、液体供給部１０と、基板保持部２０と、冷却部３０とを備える。

【0014】

基板保持部２０は、ステージ２１と、回転機構２２と、制御部２３とを備える。ステージ２１は、基板Ｓを保持する。ステージ２１は、上面がＸＹ方向に円形であり、ウェハ状（円盤状）の基板Ｓを１枚、主面が水平方向（ＸＹ方向）になるよう載置可能である。基板Ｓの中心は、ステージ２１の中心Ｃに配置する。ステージ２１は、回転機構２２によって中心Ｃを含む鉛直軸（点線）を中心に回転する。ステージ２１は時計回りに回転してもよく、反時計回りに回転してもよい。ステージ２１が回転することで、ステージ２１が保持する基板Ｓは中心Ｃを軸に回転する。回転機構２２によって駆動されるステージ２１の回転動作や回転速度は、制御部２３によって制御される。制御部２３によって制御されるステージ２１の回転速度は、例えば、１００ｒｐｍ以上５００ｒｐｍ以下であってもよい。

【0015】

ステージ２１の上方には、液体供給部１０が配置される。液体供給部１０は、ノズル１１と、流路１２と、バルブ１３と、フィルタ１４と、液体供給装置１５、駆動機構１６とを備える。液体供給部１０は、凍結液または解凍液をステージ２１上に供給する（ここで、凍結液または解凍液を区別しないときには液体という）。流路１２は、液体を供給する液体供給装置１５に接続される。ここで凍結液および解凍液は、例えば、脱イオン水（ＤＩＷ）である。液体供給装置１５は、流量や温度を調整しながら、液体を流路１２に供給する。液体供給装置１５とノズル１１との間には、バルブ１３とフィルタ１４がこの順に配置される。バルブ１３が開くことで、フィルタ１４を介してノズル１１からステージ２１上に液体が供給される。駆動機構１６は、例えば、基板処理装置１への基板Ｓの搬入および搬出の際に、液体供給部１０をステージ２１の上方から移動することができる。

【0016】

ノズル１１は、ステージ２１の上方に配置され、ステージ２１の中心Ｃを含む直径方向（Ｘ方向、長辺方向）に延在する。ノズル１１は、例えば長辺方向の一方の端部が、平面視において、ステージ２１の中心よりも外側に位置し、長辺方向の他方の端部がステージ２１の中心よりも外側に位置する。ノズル１１は、液だまり１１１と、液体供給口１１２とを備える。流路１２から供給される液体は、一時的に液だまり１１１に貯留される。液だまり１１１に貯留された液体は、ステージ２１上に載置される基板Ｓの洗浄領域（主面）と対向する液体供給口１１２から基板Ｓ上に吐出される。ノズル１１は液だまり１１１を有することによって、流路１２から供給される液体の流量を制御することができ、流路１２と液だまり１１１との接続部にかかる圧力を分散することができる。ノズル１１は液だまり１１１を有することによって、液体供給口１１２から吐出する液体の流量を制御することができる。本実施形態においてノズル１１は矩形状であるが、ノズル１１の形状は後述する液体供給口１１２が配置できる限りとくに限定しない。液だまり１１１の形状も、とくに限定しない。液体供給口１１２から吐出する液体を十分に貯留できればよい。

【0017】

図１から図５を用いて、ノズル１１の液体供給口１１２の配置と形状について詳しく説明する。図２は、一実施形態に係るノズルの構造を概略的に示す下面図である。図３は、ノズル１１の長辺端部（図２の位置Ａ）におけるＹＺ断面図である。図４は、ノズル１１の長辺中央部（図２の位置Ａ’）におけるＹＺ断面図である。図５は、ノズル１１の短辺中央部（図２の位置Ｂ）におけるＸＺ断面図である。

【0018】

液体供給口１１２は、ノズル１１が延在するＸ方向に基板Ｓの直径と略同じ長さのスリット状に配置される。すなわち、長辺方向（Ｘ方向）の液体供給口１１２の幅ｗは、基板Ｓの直径と略同じ長さである。液体供給口１１２の長辺両端部（図２の位置Ａ）は、基板Ｓの直径の両端部（外周部）の上に位置する。すなわち、液体供給口１１２の長辺両端部（図２の位置Ａ）は、ステージの直径の略両端部（外周部）の上に位置する。液体供給口１１２の長辺中央部（図２の位置Ａ’）は、基板Ｓの中心部（ステージ２１の中心Ｃ）の上に位置する。液体供給口１１２の長辺方向（Ｘ方向）の幅ｗが基板Ｓの直径と略同じ長さを有することで、ステージ２１が回転すると、液体供給口１１２から基板Ｓの略全面に同時に液体を供給することができる。しかしながらこれに限定されず、長辺方向（Ｘ方向）の液体供給口１１２の幅ｗは、基板Ｓの半径と略同じ長さであってもよい。この場合、液体供給口１１２の長辺両端部は、基板Ｓの半径の両端部（外周部と中心部）の上に位置するように配置する。

【0019】

長辺両端部（図２の位置Ａ）における短辺方向（Ｙ方向）の液体供給口１１２の幅ｗ１は、長辺中央部（図２の位置Ａ’）における短辺方向（Ｙ方向）の液体供給口１１２の幅ｗ２より大きい。すなわち、基板Ｓの外周部と対向する液体供給口１１２の幅ｗ１は、基板Ｓの中心部と対向する液体供給口１１２の幅ｗ２より大きい。長辺両端部（図２の位置Ａ）における短辺方向（Ｙ方向）の液体供給口１１２の幅ｗ１は、長辺中央部（図２の位置Ａ’）における短辺方向（Ｙ方向）の液体供給口１１２の幅ｗ２の１．４倍以上２倍以下であることが好ましい。

【0020】

本実施形態に係る液体供給口１１２は、長辺両端部（図２の位置Ａ）における幅ｗ１と長辺中央部（図２の位置Ａ’）における幅ｗ２とが異なることで、液体の供給量を制御することができる。液体供給口１１２の長辺両端部（図２の位置Ａ）における幅ｗ１が長辺中央部（図２の位置Ａ’）における幅ｗ２より大きいことで、液体供給口１１２の長辺両端部（図２の位置Ａ）から吐出される液体の供給量は、液体供給口１１２の長辺中央部（図２の位置Ａ’）から吐出される液体の供給量より多い。このため、本実施形態に係る基板処理装置１は、基板Ｓの外周部に中央部より多くの液体を供給することができる。

【0021】

本実施形態において、液体供給部１０は、凍結液または解凍液をステージ２１上に供給する構成を示した。しかしながらこれに限定されず、凍結液は別の液体供給部によって供給されてもよい。この場合、ノズルの形状はとくに限定しない。基板Ｓ上に均一に凍結液を供給できればよい。

【0022】

ステージ２１の上方には、冷却部３０が配置される。冷却部３０は、冷却されたガスをステージ２１上に供給する。冷却部３０は、例えばガス供給ノズルであり得る。冷却されたガスは、基板Ｓ上に供給された凍結液を冷却して凝固、例えば、凍結させる。ガスは、例えば、窒素ガスであり、ガスの温度は、例えば、液膜の凝固点以下である。冷却部３０は、流量や温度を調整しながら、ガスを基板Ｓ上に供給する。なお、冷却部３０の代わりに、基板Ｓの下方であって、例えば、ステージ２１に設けられた貫通孔より冷却ガスを供給してもよい。その場合、冷却ガスは基板Ｓの裏面に供給される。

【0023】

［基板処理方法］
以下、本実施形態に係る基板処理装置１を用いた基板処理方法について説明する。本実施形態に係る基板処理方法は、例えば、１枚の半導体基板の表面に凍結液を供給し、凍結液を冷却して凍結膜を形成し、解凍液を供給することによってこの凍結膜を解凍することで基板表面からパーティクル等を除去する凍結洗浄処理を行う方法である。実施形態の基板処理方法は、例えば、半導体装置の製造プロセスの一環としておこなわれ得る。図６は、一実施形態に係る基板処理方法を概略的に示す図である。図６では、基板Ｓ上の状態を説明するため基板処理装置１の構成は省略する。

【0024】

図１に示すように、まず、基板Ｓを、主面が水平方向（ＸＹ方向）になるようステージ２１上に載置する。基板Ｓは、例えば、半導体基板である。基板Ｓを保持したステージ２１は、回転機構２２によって中心Ｃを含む鉛直軸を中心に回転させる。

【0025】

凍結液を供給するため、液体供給部１０のバルブ１３を開いて凍結液を基板Ｓに供給する。凍結液は、例えば、脱イオン水（ＤＩＷ）である。凍結液は、フィルタ１４を介して基板Ｓ上に供給される。凍結液を供給するノズル１１および液体供給口１１２の形状はとくに限定しない。図６（ａ）に示すように、供給された凍結液は、基板Ｓの表面に均一な凍結液膜Ｌ１を形成する。

【0026】

冷却部３０から冷却されたガスを供給する。ガスは、例えば、窒素ガスであり、ガスの温度は、例えば、液膜の凝固点以下である。図６（ｂ）に示すように、冷却されたガスは凍結液膜を冷却して、基板Ｓの表面に均一な凍結膜Ｆを形成する。凍結膜Ｆには、基板表面に付着していたパーティクル等の付着物が取り込まれる。

【0027】

解凍液を供給するため、液体供給部１０のバルブ１３を開いて解凍液を基板Ｓに供給する。解凍液は、例えば、脱イオン水（ＤＩＷ）である。解凍液は、フィルタ１４を介してノズル１１から基板Ｓ上に供給される。本実施形態においては、液体供給口１１２の長辺両端部（図２の位置Ａ）における幅ｗ１が長辺中央部（図２の位置Ａ’）における幅ｗ２より大きいことで、液体供給口１１２から吐出される解凍液の供給量に勾配ができる。液体供給口１１２の長辺両端部（図２の位置Ａ）から吐出される解凍液の供給量は、液体供給口１１２の長辺中央部（図２の位置Ａ’）から吐出される解凍液の供給量より多い。液体供給口１１２の長辺両端部（図２の位置Ａ）から吐出される解凍液の供給量は、液体供給口１１２の長辺中央部（図２の位置Ａ’）から吐出される解凍液の供給量の４倍以上５倍以下であることが好ましい。

【0028】

基板Ｓの外周部に供給される解凍液の供給量は、中央部に供給される解凍液の供給量より多い。この結果、基板Ｓの表面の凍結膜Ｆは、基板Ｓの外周部から解凍される。図６（ｃ）に示すように、基板Ｓの表面に残存する凍結膜Ｆの膜厚は、基板Ｓの中心部において厚く、外周部において薄いなだらかな勾配を形成する。基板Ｓの凍結膜Ｆが外周部から解凍されると、基板Ｓの外周部の凍結膜Ｆに取り込まれていた付着物から解凍液とともに基板Ｓの外に排出される。基板Ｓの表面に残存する凍結膜Ｆの上には、供給された解凍液が解凍液膜Ｌ２を形成する。図６（ｃ）において解凍液膜Ｌ２の膜厚は、基板Ｓの中心部において薄く、外周部において厚い、凍結膜Ｆとは逆の勾配を形成する。しかしながらこれに限定されず、解凍液は凍結膜Ｆの上に解凍液膜Ｌ２を形成しなくてもよい。

【0029】

残存する基板Ｓの中心部の凍結膜Ｆが解凍されると、基板Ｓの中心部の凍結膜Ｆに取り込まれていた付着物は解凍液とともに基板Ｓの外に排出される。図６（ｄ）に示すように、凍結膜Ｆがすべて解凍されると、凍結膜Ｆに取り込まれていた付着物は解凍液とともに基板Ｓの外に排出される。

【0030】

基板Ｓの表面の凍結膜Ｆを基板Ｓの中心部から解凍すると、基板Ｓの外周部に残存する凍結膜Ｆが、基板Ｓの中心部に付着していたパーティクル等の付着物の移動を妨げることがある。本実施形態に係る基板処理方法においては、基板Ｓの表面の凍結膜Ｆを基板Ｓの外周部から解凍することで、基板Ｓの中心部に付着していたパーティクル等の付着物を効率よく除去することができ、基板Ｓの凍結洗浄効率を向上することができる。

【0031】

＜変形例＞
本変形例に係る基板処理装置の構成は、ノズルの液体供給口の形状以外、第１実施形態に係る基板処理装置の構成と同じである。本変形例に係る基板処理方法は、第１実施形態に係る基板処理方法と同じである。第１実施形態と同じである説明は省略し、ここでは第１実施形態に係る基板処理装置の構成と相違する部分について説明する。

【0032】

［基板処理装置］
図７は、一変形例に係るノズルの構造を概略的に示す下面図である。図７に示すように、ノズル１１ａは、複数の液体供給口１１２ａを備える。複数の液体供給口１１２ａは、１つの液だまりに接続する。

【0033】

複数の液体供給口１１２ａは、第１実施形態に係る液体供給口１１２が配置される領域（点線）と同じ領域に配置される。すなわち、複数の液体供給口１１２ａが配置される領域の長辺方向（Ｘ方向）の幅ｗａは、基板Ｓの直径と略同じ長さである。複数の液体供給口１１２ａが配置される領域の、長辺両端部（図７の位置Ａ）における短辺方向（Ｙ方向）の幅ｗ１ａは、長辺中央部（図７の位置Ａ’）における短辺方向（Ｙ方向）の幅ｗ２ａより大きい。複数の液体供給口１１２ａは、上記領域（点線）に点在する。

【0034】

本変形例において、複数の液体供給口１１２ａの形状は円形であり、大きさは何れも同じである。複数の液体供給口１１２ａの数は、複数の液体供給口１１２ａが配置される領域の長辺中央部（図７の位置Ａ’）より長辺両端部（図７の位置Ａ）の方が多い。複数の液体供給口１１２ａが配置される領域の長辺両端部（図７の位置Ａ）における液体供給口１１２ａの数は、長辺中央部（図７の位置Ａ’）における液体供給口１１２ａの数の２倍以上３倍以下であることが好ましい。しかしながらこれに限定されず、後述するように複数の液体供給口１１２ａの大きさ（面積）は、複数の液体供給口１１２ａが配置される領域の長辺中央部（図７の位置Ａ’）より長辺両端部（図７の位置Ａ）の方が大きくてもよい。この場合、複数の液体供給口１１２ａの数は、複数の液体供給口１１２ａが配置される領域の長辺中央部（図７の位置Ａ’）と長辺両端部（図７の位置Ａ）とで同じであってもよい。

【0035】

本実施形態に係る液体供給口１１２ａは、長辺中央部（図７の位置Ａ’）と長辺両端部（図７の位置Ａ）における複数の液体供給口１１２ａの数が異なることで、液体の供給量を制御することができる。長辺両端部（図７の位置Ａ）における液体供給口１１２ａの数が長辺中央部（図７の位置Ａ’）における液体供給口１１２ａの数より多いことで、液体供給口１１２ａの長辺両端部（図２の位置Ａ）から吐出される液体の供給量は、液体供給口１１２ａの長辺中央部（図２の位置Ａ’）から吐出される液体の供給量より多い。このため、本変形例に係る基板処理装置は、基板Ｓの外周部に中央部より多くの液体を供給することができる。

【0036】

＜第２実施形態＞
［基板処理装置］
本実施形態に係る基板処理装置の構成は、ノズルの構成以外、第１実施形態に係る基板処理装置の構成と同じである。本実施形態に係る基板処理方法は、解凍液の温度以外、第１実施形態に係る基板処理方法と同じである。第１実施形態と同じである説明は省略し、ここでは第１実施形態に係る基板処理装置の構成と相違する部分について説明する。

【0037】

図１および図８から図１１を用いて、ノズル１１ｂの構成について詳しく説明する。図８は、一実施形態に係るノズルの構造を概略的に示す下面図である。図９は、ノズル１１ｂの長辺端部（図８の位置Ａ）におけるＹＺ断面図である。図１０は、ノズル１１ｂの長辺中央部（図８の位置Ａ’）におけるＹＺ断面図である。図１１は、ノズル１１ｂの短辺中央部（図８の位置Ｂ）におけるＸＺ断面図である。本実施形態においてノズル１１ｂは、液だまり１１１ｂと、液体供給口１１２ｂと、温度制御機構１１３ｂとを備える。

【0038】

液体供給口１１２ｂは、ノズル１１ｂが延在するＸ方向に基板Ｓの直径と略同じ長さのスリット状に配置される。すなわち、長辺方向（Ｘ方向）の液体供給口１１２ｂの幅ｗｂは、基板Ｓの直径と略同じ長さである。液体供給口１１２ｂの短辺方向（Ｙ方向）の幅は、長辺方向（Ｘ方向）にわたって略同じである。しかしながらこれに限定されず、液体供給口１１２ｂの短辺方向（Ｙ方向）の幅は、第１実施形態のように長辺端部と長辺中央部とで異なってもよい。

【0039】

ノズル１１ｂは、液体供給口１１２ｂに隣接する温度制御機構１１３ｂを備える。液体供給口１１２ｂから基板Ｓ上に吐出される液体は、温度制御機構１１３ｂによって温度が制御される。温度制御機構１１３ｂは、クーラー１１３ｂ１またはヒーター１１３ｂ２のどちらか１つを備えてもよく、クーラー１１３ｂ１およびヒーター１１３ｂ２の両方を備えてもよい。液体供給口１１２ｂの長辺両端部（図８の位置Ａ）には、例えば、ヒーター１１３ｂ２が配置される。液体供給口１１２ｂの長辺中央部（図８の位置Ａ’）には、例えば、クーラー１１３ｂ１が配置される。図８において、温度制御機構１１３ｂは、液体供給口１１２ｂの外側に隣接するが、液体供給口１１２ｂの内側に配置されてもよい。温度制御機構１１３ｂは、液体供給口１１２ｂから基板Ｓ上に吐出される液体の温度を部分的に制御できればよい。温度制御機構１１３ｂは、さらに温度センサーを備えてもよい。センサーは液体供給口１１２ｂの内側に配置されてもよい。

【0040】

本実施形態に係る温度制御機構１１３ｂは、液体供給口１１２ｂの長辺両端部（図８の位置Ａ）から吐出される液体の温度と、液体供給口１１２ｂの長辺中央部（図８の位置Ａ’）から吐出される液体の温度と、を制御することができる。液体供給口１１２ｂの長辺両端部（図８の位置Ａ）にヒーター１１３ｂ２を、液体供給口１１２ｂの長辺中央部（図８の位置Ａ’）にクーラー１１３ｂ１を配置することによって、液体供給口１１２ｂの長辺両端部（図８の位置Ａ）から吐出される液体の温度は、液体供給口１１２ｂの長辺中央部（図８の位置Ａ’）から吐出される液体の温度より高い。このため、本実施形態に係る基板処理装置は、基板Ｓの外周部に中央部より温度の高い液体を供給することができる。

【0041】

［基板処理方法］
本実施形態に係る基板処理方法は、解凍液の温度以外、第１実施形態に係る基板処理方法と同じであるので、ここでは解凍液の供給において第１実施形態と相違する部分についてのみ説明する。

【0042】

本実施形態において、液体供給口１１２ｂの長辺両端部（図８の位置Ａ）におけるヒーターと、および長辺中央部（図８の位置Ａ’）におけるクーラーとが配置されることで、液体供給口１１２ｂから吐出される解凍液の温度に勾配ができる。液体供給口１１２ｂの長辺両端部（図８の位置Ａ）から吐出される解凍液の温度は、液体供給口１１２ｂの長辺中央部（図８の位置Ａ’）から吐出される解凍液の温度より高い。液体供給口１１２ｂの長辺両端部（図８の位置Ａ）から吐出される解凍液の温度は、例えば、２０℃以上２５℃以下程度であってもよい。液体供給口１１２ｂの長辺中央部（図８の位置Ａ’）から吐出される解凍液の温度は、例えば、３℃以上５℃以下程度であってもよい。液体供給口１１２ｂの長辺両端部（図８の位置Ａ）から吐出される解凍液の温度と、液体供給口１１２ｂの長辺中央部（図８の位置Ａ’）から吐出される解凍液の温度との差は、１５℃以上２０℃以下程度であることが好ましい。

【0043】

本実施形態において温度制御機構１１３ｂは、クーラー１１３ｂ１およびヒーター１１３ｂ２の両方を備える構成を示した。しかしながらこれに限定されず、流路１２から供給される解凍液の温度によって、クーラー１１３ｂ１またはヒーター１１３ｂ２のどちらか一方のみを用いてもよい。供給される解凍液の温度が、例えば、１０℃程度である場合、液体供給口１１２ｂの長辺両端部（図８の位置Ａ）におけるヒーターで解凍液を加熱することで、液体供給口１１２ｂから吐出される解凍液の温度に勾配を形成してもよい。供給される解凍液の温度が、例えば、２５℃程度である場合、液体供給口１１２ｂの長辺中央部（図８の位置Ａ’）におけるクーラーで解凍液を冷却することで、液体供給口１１２ｂから吐出される解凍液の温度に勾配を形成してもよい。

【0044】

基板Ｓの外周部に供給される解凍液の温度は、中央部に供給される解凍液の温度より高い。この結果、基板Ｓの表面の凍結膜Ｆは、基板Ｓの外周部から解凍される。図６（ｃ）に示すように、基板Ｓの表面に残存する凍結膜Ｆの膜厚は、基板Ｓの中心部において厚く、外周部において薄いなだらかな勾配を形成する。基板Ｓの凍結膜Ｆが外周部から解凍されると、基板Ｓの外周部の凍結膜Ｆに取り込まれていた付着物から解凍液とともに基板Ｓの外に排出される。残存する基板Ｓの中心部の凍結膜Ｆが解凍されると、基板Ｓの中心部の凍結膜Ｆに取り込まれていた付着物は解凍液とともに基板Ｓの外に排出される。本実施形態に係る基板処理方法においては、基板Ｓの表面の凍結膜Ｆを基板Ｓの外周部から解凍することで、基板Ｓの中心部に付着していたパーティクル等の付着物を効率よく除去することができ、基板Ｓの凍結洗浄効率を向上することができる。

【0045】

＜第３実施形態＞
［基板処理装置］
本実施形態に係る基板処理装置の構成は、複数の流路を備えること以外、第１実施形態に係る基板処理装置の構成と同じである。本実施形態に係る基板処理方法は、解凍液の温度以外、第１実施形態に係る基板処理方法と同じである。第１実施形態と同じである説明は省略し、ここでは第１実施形態に係る基板処理装置の構成と相違する部分について説明する。

【0046】

図１２および図１３を用いて、液体供給部の構成について詳しく説明する。図１２は、一実施形態に係る液体供給部の全体構成を概略的に示す図である。図１３は、一実施形態に係るノズルの構造を概略的に示す下面図である。

【0047】

液体供給部１０ｃは、ノズル１１ｃと、流路１２ｃと、バルブ１３ｃと、フィルタ１４ｃと、液体供給装置１５ｃと、マスフローコントローラー１７ｃとを備える。本実施形態において液体供給部１０ｃは、複数の流路１２ｃを備える。それぞれの流路１２ｃは、液体を供給する液体供給装置１５ｃに接続される。液体供給装置１５ｃは、それぞれの流路１２ｃに異なるタイミング、供給量、温度の液体を供給する。それぞれの流路１２ｃの液体供給装置１５ｃとノズル１１ｃとの間には、マスフローコントローラー１７ｃとバルブ１３ｃとフィルタ１４ｃがこの順に配置される。マスフローコントローラー１７ｃは、流路抵抗を変化させることによって流量を制御する。バルブ１３ｃが開くことで、フィルタ１４ｃを介してノズル１１ｃからステージ２１上に液体が供給される。図１２では駆動機構を省略したが、液体供給部１０ｃは第１実施形態と同様に駆動機構を備えてもよい。

【0048】

ノズル１１ｃは、複数の液体供給口１１２ｃを備える。それぞれの液体供給口１１２ｃには対応する流路１２ｃが１対１で接続する。図１２では液だまりを省略したが、第１実施形態と同様に、それぞれの流路１２ｃと液体供給口１１２ｃとの間に液だまりを備えてもよい。

【0049】

複数の液体供給口１１２ｃは、第１実施形態に係る液体供給口１１２が配置される領域と同じ領域に配置される。すなわち、複数の液体供給口１１２ｃが配置される領域の長辺方向（Ｘ方向）の幅ｗｃは、基板Ｓの直径と略同じ長さである。複数の液体供給口１１２ｃは、上記領域に点在する。

【0050】

本実施形態において、複数の液体供給口１１２ｃの大きさはそれぞれ異なる。複数の液体供給口１１２ｃが配置される領域の長辺中央部（図１３の位置Ａ’）に配置される液体供給口１１２ｃの大きさより、長辺両端部（図１３の位置Ａ）に配置される液体供給口１１２ｃの大きさの方が大きい。複数の液体供給口１１２ｃが配置される領域の長辺両端部（図１３の位置Ａ）に配置される液体供給口１１２ｃの大きさは、長辺中央部（図１３の位置Ａ’）に配置される液体供給口１１２ｃの大きさの２倍以上４倍以下であることが好ましく、２倍以上３倍以下であることがより好ましい。ここで、液体供給口１１２ｃの大きさとは、液体供給口１１２ｃの面積を示す。

【0051】

複数の液体供給口１１２ｃが配置される領域の長辺両端部（図１３の位置Ａ）に配置される液体供給口１１２ｃの径ｗ１ｃは、長辺中央部（図１３の位置Ａ’）に配置される液体供給口１１２ｃの径ｗ２ｃより大きい。複数の液体供給口１１２ｃが配置される領域の長辺両端部（図１３の位置Ａ）に配置される液体供給口１１２ｃの径ｗ１ｃは、長辺中央部（図１３の位置Ａ’）に配置される液体供給口１１２ｃの径ｗ２ｃの１．４１倍以上２倍以下であることが好ましく、１．４１倍以上１．７３倍以下であることがより好ましい。ここで液体供給口１１２ｃの径とは、液体供給口１１２ｃの短辺方向（Ｙ方向）の幅を示す。

【0052】

複数の液体供給口１１２ｃの形状は、円形であるがとくに限定しない。図１３では複数の液体供給口１１２ｃの大きさが異なる例を示したが、これに限定されず、複数の液体供給口１１２ｃの大きさは後述する液体の流量を安定的に吐出可能なサイズであればよい。

【0053】

液体供給装置１５ｃは、それぞれの流路１２ｃに異なる供給量、タイミング、温度の液体を供給する流量制御機構、タイミング制御機構、温度制御機構を備える。

【0054】

液体供給口１１２ｃから基板Ｓ上に吐出される液体は、液体供給装置１５ｃの流量制御機構によって流量が制御される。流量制御機構は、複数の液体供給口１１２ｃが配置される領域の長辺両端部（図１３の位置Ａ）に配置される液体供給口１１２ｃから吐出される液体の流量と、長辺中央部（図１３の位置Ａ’）に配置される液体供給口１１２ｃから吐出される液体の流量と、を制御することができる。複数の液体供給口１１２ｃが配置される領域の長辺中央部（図１３の位置Ａ’）に配置される液体供給口１１２ｃに供給される液体の流量より、長辺両端部（図１３の位置Ａ）に配置される液体供給口１１２ｃに供給される液体の流量の方が大きい。複数の液体供給口１１２ｃが配置される領域の長辺両端部（図１３の位置Ａ）に配置される液体供給口１１２ｃから吐出される液体の流量は、長辺中央部（図１３の位置Ａ’）に配置される液体供給口１１２ｃから吐出される液体の流量の１５倍以上であることが好ましい。このため、本実施形態に係る基板処理装置は、基板Ｓの外周部に中央部より多くの液体を供給することができる。

【0055】

液体供給口１１２ｃから基板Ｓ上に吐出される液体は、液体供給装置１５ｃのタイミング制御機構によってタイミングが制御される。タイミング制御機構は、複数の液体供給口１１２ｃが配置される領域の長辺両端部（図１３の位置Ａ）に配置される液体供給口１１２ｃから吐出される液体のタイミングと、長辺中央部（図１３の位置Ａ’）に配置される液体供給口１１２ｃから吐出される液体のタイミングと、を制御することができる。複数の液体供給口１１２ｃが配置される領域の長辺中央部（図１３の位置Ａ’）に配置される液体供給口１１２ｃに供給される液体のタイミングより、長辺両端部（図１３の位置Ａ）に配置される液体供給口１１２ｃに供給される液体のタイミングの方が早い。このため、本実施形態に係る基板処理装置は、基板Ｓの外周部に中央部より早く（先に）液体を供給することができる。複数の液体供給口１１２ｃが配置される領域の長辺両端部（図１３の位置Ａ）に配置される液体供給口１１２ｃから吐出される液体の供給時間が５ｓｅｃである場合、長辺中央部（図１３の位置Ａ’）に配置される液体供給口１１２ｃから吐出される液体の供給時間は１．２ｓｅｃ以上１．６ｓｅｃ以下であることが好ましい。長辺両端部（図１３の位置Ａ）に配置される液体供給口１１２ｃから吐出される液体の供給時間と、長辺中央部（図１３の位置Ａ’）に配置される液体供給口１１２ｃから吐出される液体の供給時間の差だけ、長辺中央部（図１３の位置Ａ’）に配置される液体供給口１１２ｃから吐出される液体のタイミングを遅らせることが好ましい。したがって、長辺中央部（図１３の位置Ａ’）に配置される液体供給口１１２ｃから吐出される液体のタイミングは３．４ｓｅｃ以上３．８ｓｅｃ以下遅らせることが好ましい。

【0056】

液体供給口１１２ｃから基板Ｓ上に吐出される液体は、液体供給装置１５ｃの温度制御機構によって温度が制御される。温度制御機構は、複数の液体供給口１１２ｃが配置される領域の長辺両端部（図１３の位置Ａ）に配置される液体供給口１１２ｃのから吐出される液体の温度と、長辺中央部（図１３の位置Ａ’）に配置される液体供給口１１２ｃから吐出される液体の温度と、を制御することができる。複数の液体供給口１１２ｃが配置される領域の長辺中央部（図１３の位置Ａ’）に配置される液体供給口１１２ｃに供給される液体の温度より、長辺両端部（図１３の位置Ａ）に配置される液体供給口１１２ｃに供給される液体の温度の方が高い。複数の液体供給口１１２ｃが配置される領域の長辺中央部（図１３の位置Ａ’）に配置される液体供給口１１２ｃに供給される液体の温度は、３℃以上５℃以下程度であることが好ましい。複数の液体供給口１１２ｃが配置される領域の長辺両端部（図１３の位置Ａ）に配置される液体供給口１１２ｃに供給される液体の温度は、２０℃以上２５℃以下程度であることが好ましい。複数の液体供給口１１２ｃが配置される領域の長辺中央部（図１３の位置Ａ’）に配置される液体供給口１１２ｃに供給される液体の温度と、長辺両端部（図１３の位置Ａ）に配置される液体供給口１１２ｃに供給される液体の温度との差は、１５℃以上２０℃以下程度であることが好ましい。このため、本実施形態に係る基板処理装置は、基板Ｓの外周部に中央部より温度の高い液体を供給することができる。

【0057】

［基板処理方法］
本実施形態に係る基板処理方法は、解凍液の流量、タイミング、温度以外、第１実施形態に係る基板処理方法と同じであるので、ここでは解凍液の供給において第１実施形態と相違する部分についてのみ説明する。

【0058】

本実施形態において液体供給装置１５ｃの流量制御機構によって、液体供給口１１２ｃから吐出される解凍液の流量に勾配ができる。複数の液体供給口１１２ｃが配置される領域の長辺両端部（図１３の位置Ａ）に配置される液体供給口１１２ｃから吐出される解凍液の流量は、長辺中央部（図１３の位置Ａ’）に配置される液体供給口１１２ｃから吐出される解凍液の流量より大きい。

【0059】

本実施形態において液体供給装置１５ｃのタイミング制御機構によって、液体供給口１１２ｃから吐出される解凍液のタイミングに差ができる。複数の液体供給口１１２ｃが配置される領域の長辺両端部（図１３の位置Ａ）に配置される液体供給口１１２ｃから吐出される解凍液のタイミングは、長辺中央部（図１３の位置Ａ’）に配置される液体供給口１１２ｃから吐出される解凍液のタイミングより早い。

【0060】

本実施形態において液体供給装置１５ｃの温度制御機構によって、液体供給口１１２ｃから吐出される解凍液の温度に勾配ができる。複数の液体供給口１１２ｃが配置される領域の長辺両端部（図１３の位置Ａ）に配置される液体供給口１１２ｃから吐出される解凍液の温度は、長辺中央部（図１３の位置Ａ’）に配置される液体供給口１１２ｃから吐出される解凍液の温度より高い。

【0061】

基板Ｓの外周部に供給される解凍液の流量は、中央部に供給される解凍液の流量より大きい。基板Ｓの外周部に供給される解凍液のタイミングは、中央部に供給される解凍液のタイミングより早い。基板Ｓの外周部に供給される解凍液の温度は、中央部に供給される解凍液の温度より高い。この結果、基板Ｓの表面の凍結膜Ｆは、基板Ｓの外周部から解凍される。図６（ｃ）に示すように、基板Ｓの表面に残存する凍結膜Ｆの膜厚は、基板Ｓの中心部において厚く、外周部において薄いなだらかな勾配を形成する。基板Ｓの凍結膜Ｆが外周部から解凍されると、基板Ｓの外周部の凍結膜Ｆに取り込まれていた付着物から解凍液とともに基板Ｓの外に排出される。残存する基板Ｓの中心部の凍結膜Ｆが解凍されると、基板Ｓの中心部の凍結膜Ｆに取り込まれていた付着物は解凍液とともに基板Ｓの外に排出される。本実施形態に係る基板処理方法においては、基板Ｓの表面の凍結膜Ｆを基板Ｓの外周部から解凍することで、基板Ｓの中心部に付着していたパーティクル等の付着物を効率よく除去することができ、基板Ｓの凍結洗浄効率を向上することができる。

【実施例0062】

図１４および図１５を用いて、第３実施形態に係る基板処理装置を用いた基板処理方法の一例を示す。図１４は、一実施例に係る基板処理方法の条件を示す。図１５は、一実施例に係る基板処理方法を示す図である。

【0063】

図１３に示す各液体供給口１１２ｃ（ａ～ｆ）の長辺中央部（図１３の位置Ａ’）からの距離、各液体供給口１１２ｃの面積比、各液体供給口１１２ｃから供給される解凍液の流量比、解凍液の温度（℃）、解凍液の供給するタイミングのディレイ（ｓｅｃ）を図１４に示す。ステージ２１の回転速度３００ｒｐｍ、処理時間５ｓｅｃで当該条件において、解凍液を供給したときの凍結膜Ｆの平均残膜厚（図６ｃに相当）を図１５に示す。図１５に示すように、基板Ｓの表面の凍結膜Ｆは、基板Ｓの外周部から解凍され、基板Ｓの表面に残存する凍結膜Ｆの膜厚は、基板Ｓの中心部において厚く、外周部において薄いなだらかな勾配を形成することがわかる。

【0064】

以上、いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例としてのみ提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図したものではない。本明細書で説明した新規な装置および方法は、その他の様々な形態で実施することができる。また、本明細書で説明した装置および方法の形態に対し、発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の省略、置換、変更を行うことができる。添付の特許請求の範囲およびこれに均等な範囲は、発明の範囲や要旨に含まれるこのような形態や変形例を含むように意図されている。

【符号の説明】

【0065】

１ 基板処理装置、１０ 液体供給部、１１ ノズル、１２ 流路、１３ バルブ、１４ フィルタ、１５ 液体供給装置、１６ 駆動機構、１７ｃ マスフローコントローラー、２０ 基板保持部、２１ ステージ、２２ 回転機構、２３ 制御部、３０ 冷却部、１１２ 液体供給口、１１３ｂ 温度制御機構、１１３ｂ１ クーラー、１１３ｂ２ ヒーター

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】