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(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】P2024044233
(43)【公開日】2024-04-02
(54)【発明の名称】基板処理装置、および基板の処理方法
(51)【国際特許分類】
H01L 21/304 20060101AFI20240326BHJP
【ＦＩ】
H01L21/304 648G
H01L21/304 643A
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022149643
(22)【出願日】2022-09-21
(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
(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】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】中村 聡
(72)【発明者】
【氏名】神谷 将也
(72)【発明者】
【氏名】中村 美波
(72)【発明者】
【氏名】高居 康介
(72)【発明者】
【氏名】田邊 万奈
(72)【発明者】
【氏名】梅澤 華織
【テーマコード（参考）】
5F157
【Ｆターム（参考）】
5F157AB02
5F157AB14
5F157AB33
5F157AB90
5F157AC01
5F157AC26
5F157BB23
5F157BB44
5F157BH19
5F157CB13
5F157CE07
5F157CF04
5F157CF14
5F157CF16
5F157CF38
5F157CF60
5F157CF74
5F157CF99
5F157DB02
(57)【要約】
【課題】凍結膜に取り込まれていた汚染物の移動を容易にすることができる基板処理装置、および基板の処理方法を提供することである。
【解決手段】実施形態に係る基板処理装置は、基板の表面に形成した液膜を凍結させて凍結膜を形成し、前記基板の表面に付着している汚染物を前記凍結膜に取り込む基板処理装置である。前記基板処理装置は、前記基板を回転可能な載置部と、ノズルを有し、前記ノズルを介して、前記汚染物を含む前記凍結膜に液体を供給可能な液体供給部と、前記基板の表面に平行な方向における、前記ノズルの位置を移動可能な移動部と、前記載置部による前記基板の回転、前記液体供給部による前記液体の供給、および、前記移動部による前記ノズルの移動を制御可能なコントローラと、を備えている。前記コントローラは、前記載置部を制御して、前記基板を回転させ、前記液体供給部を制御して、前記液体を前記凍結膜に供給させ、前記移動部を制御して、前記ノズルを前記基板の周縁側から、前記基板の回転中心側に移動させる。
【選択図】図１
【解決手段】実施形態に係る基板処理装置は、基板の表面に形成した液膜を凍結させて凍結膜を形成し、前記基板の表面に付着している汚染物を前記凍結膜に取り込む基板処理装置である。前記基板処理装置は、前記基板を回転可能な載置部と、ノズルを有し、前記ノズルを介して、前記汚染物を含む前記凍結膜に液体を供給可能な液体供給部と、前記基板の表面に平行な方向における、前記ノズルの位置を移動可能な移動部と、前記載置部による前記基板の回転、前記液体供給部による前記液体の供給、および、前記移動部による前記ノズルの移動を制御可能なコントローラと、を備えている。前記コントローラは、前記載置部を制御して、前記基板を回転させ、前記液体供給部を制御して、前記液体を前記凍結膜に供給させ、前記移動部を制御して、前記ノズルを前記基板の周縁側から、前記基板の回転中心側に移動させる。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板の表面に形成した液膜を凍結させて凍結膜を形成し、前記基板の表面に付着している汚染物を前記凍結膜に取り込む基板処理装置であって、
前記基板を回転可能な載置部と、
ノズルを有し、前記ノズルを介して、前記汚染物を含む前記凍結膜に液体を供給可能な液体供給部と、
前記基板の表面に平行な方向における、前記ノズルの位置を移動可能な移動部と、
前記載置部による前記基板の回転、前記液体供給部による前記液体の供給、および、前記移動部による前記ノズルの移動を制御可能なコントローラと、
を備え、
前記コントローラは、
前記載置部を制御して、前記基板を回転させ、
前記液体供給部を制御して、前記液体を前記凍結膜に供給させ、
前記移動部を制御して、前記ノズルを前記基板の周縁側から、前記基板の回転中心側に移動させる基板処理装置。
前記基板を回転可能な載置部と、
ノズルを有し、前記ノズルを介して、前記汚染物を含む前記凍結膜に液体を供給可能な液体供給部と、
前記基板の表面に平行な方向における、前記ノズルの位置を移動可能な移動部と、
前記載置部による前記基板の回転、前記液体供給部による前記液体の供給、および、前記移動部による前記ノズルの移動を制御可能なコントローラと、
を備え、
前記コントローラは、
前記載置部を制御して、前記基板を回転させ、
前記液体供給部を制御して、前記液体を前記凍結膜に供給させ、
前記移動部を制御して、前記ノズルを前記基板の周縁側から、前記基板の回転中心側に移動させる基板処理装置。
【請求項2】
前記コントローラは、前記移動部を制御して、前記ノズルの移動速度を一定にする、または、前記ノズルの移動速度を変化させる請求項１記載の基板処理装置。
【請求項3】
前記コントローラは、前記移動部を制御して、前記ノズルの、前記基板の回転中心側における移動速度を、前記ノズルの、前記基板の周縁側における移動速度よりも速くする請求項１または２に記載の基板処理装置。
【請求項4】
前記コントローラは、前記移動部を制御して、前記ノズルの移動速度を漸増させる、または、前記ノズルの移動速度を段階的に増加させる請求項３記載の基板処理装置。
【請求項5】
基板の表面に形成した液膜を凍結して凍結膜を形成し、前記基板の表面に付着している汚染物を前記凍結膜に取り込む工程と、
前記基板を回転するとともに、ノズルを介して前記汚染物を含む前記凍結膜に液体を供給して、前記凍結膜を解凍する工程と、
を備え、
前記凍結膜を解凍する工程において、前記基板の表面に平行な方向における前記ノズルの位置を、前記基板の周縁側から、前記基板の回転中心側に移動させる基板の処理方法。
前記基板を回転するとともに、ノズルを介して前記汚染物を含む前記凍結膜に液体を供給して、前記凍結膜を解凍する工程と、
を備え、
前記凍結膜を解凍する工程において、前記基板の表面に平行な方向における前記ノズルの位置を、前記基板の周縁側から、前記基板の回転中心側に移動させる基板の処理方法。
【請求項6】
前記凍結膜を解凍する工程において、前記ノズルの移動速度を一定にする、または、前記ノズルの移動速度を変化させる請求項５記載の基板の処理方法。
【請求項7】
前記凍結膜を解凍する工程において、前記ノズルの、前記基板の回転中心側における移動速度を、前記ノズルの、前記基板の周縁側における移動速度よりも速くする請求項５または６に記載の基板の処理方法。
【請求項8】
前記凍結膜を解凍する工程において、前記ノズルの移動速度を漸増させる、または、前記ノズルの移動速度を段階的に増加させる請求項７記載の基板の処理方法。
【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、および基板の処理方法に関する。
【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、半導体ウェーハなどの基板の表面に付着したパーティクルなどの汚染物を除去する方法として、凍結洗浄法が提案されている。
【0003】
凍結洗浄法においては、一般的に、洗浄に用いる液体として純水が用いられる。例えば、凍結洗浄法においては、まず、回転させた基板の表面に純水と冷却ガスを供給する。次に、純水の供給を止め、供給した純水の一部を排出して基板の表面に水膜を形成する。水膜は、供給された冷却ガスにより凍結される。水膜が凍結して氷膜が形成される際に、パーティクルなどの汚染物が氷膜に取り込まれることで基板の表面から汚染物が分離される。次に、氷膜に純水を供給して氷膜を溶融し、純水とともに汚染物を基板の表面から除去する。
凍結洗浄法を行えば、汚染物の除去率を高めることができる。しかしながら、近年においては、汚染物の除去率のさらなる向上が求められている。
凍結洗浄法を行えば、汚染物の除去率を高めることができる。しかしながら、近年においては、汚染物の除去率のさらなる向上が求められている。
【0004】
ここで、本発明者らの検討の結果、氷膜に純水を供給して氷膜を溶融した際に、氷膜に取り込まれていた汚染物の移動がし難くなることが判明した。氷膜に取り込まれていた汚染物の移動がし難くなると、汚染物の除去率を向上させるのが困難となる。
そこで、氷膜に取り込まれていた汚染物の移動を容易にすることができる技術の開発が望まれていた。
そこで、氷膜に取り込まれていた汚染物の移動を容易に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】
【0005】
【特許文献1】特開２０１８－０２６４３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明が解決しようとする課題は、凍結膜に取り込まれていた汚染物の移動を容易にすることができる基板処理装置、および基板の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】
【0007】
実施形態に係る基板処理装置は、基板の表面に形成した液膜を凍結させて凍結膜を形成し、前記基板の表面に付着している汚染物を前記凍結膜に取り込む基板処理装置である。前記基板処理装置は、前記基板を回転可能な載置部と、ノズルを有し、前記ノズルを介して、前記汚染物を含む前記凍結膜に液体を供給可能な液体供給部と、前記基板の表面に平行な方向における、前記ノズルの位置を移動可能な移動部と、前記載置部による前記基板の回転、前記液体供給部による前記液体の供給、および、前記移動部による前記ノズルの移動を制御可能なコントローラと、を備えている。前記コントローラは、前記載置部を制御して、前記基板を回転させ、前記液体供給部を制御して、前記液体を前記凍結膜に供給させ、前記移動部を制御して、前記ノズルを前記基板の周縁側から、前記基板の回転中心側に移動させる。
【発明の効果】
【0008】
本発明の実施形態によれば、凍結膜に取り込まれていた汚染物の移動を容易にすることができる基板処理装置、および基板の処理方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【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】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3】基板の表面に供給された液体の温度変化を例示するためのグラフである。
【図4】液体ノズルの移動形態と、汚染物の移動率との関係を例示するためのグラフである。
【図5】（ａ）、（ｂ）は、比較例１に係る解凍工程を例示するための模式工程図である。
【図6】（ａ）、（ｂ）は、比較例１に係る解凍工程を例示するための模式工程図である。
【図7】（ａ）、（ｂ）は、比較例２に係る解凍工程を例示するための模式工程図である。
【図8】（ａ）、（ｂ）は、比較例２に係る解凍工程を例示するための模式工程図である。
【図9】（ａ）、（ｂ）は、本実施の形態に係る解凍工程を例示するための模式工程図である。
【図10】（ａ）、（ｂ）は、本実施の形態に係る解凍工程を例示するための模式工程図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
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。
【0011】
（基板処理装置）
まず、本実施の形態に係る基板処理装置１について例示する。
以下に例示をする基板１００は、例えば、半導体ウェーハ、インプリント用テンプレート、フォトリソグラフィ用マスク、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）に用いられる板状体などとすることができる。なお、基板１００は、例示をしたものに限定されるわけではない。
また、基板１００の面には、パターンである凹凸部が形成されていてもよいし、凹凸部が形成されていなくてもよい。凹凸部が形成されていない基板１００は、例えば、いわゆるバルク基板などとすることができる。
まず、本実施の形態に係る基板処理装置１について例示する。
以下に例示をする基板１００は、例えば、半導体ウェーハ、インプリント用テンプレート、フォトリソグラフィ用マスク、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）に用いられる板状体などとすることができる。なお、基板１００は、例示をしたものに限定されるわけではない。
また、基板１００の面には、パターンである凹凸部が形成されていてもよいし、凹凸部が形成されていなくてもよい。凹凸部が形成されていない基板１００は、例えば、いわゆるバルク基板などとすることができる。
【0012】
また、基板処理装置は、基板１００の表面側（例えば、後述する液膜が形成される側）に冷却ガスを供給するものであってもよいし、基板１００の裏面側（例えば、液膜が形成される側とは反対側）に冷却ガスを供給するものであってもよいし、基板１００の表面側と裏面側に冷却ガスを供給するものであってもよい。
そのため、以下においては、一例として、基板１００の裏面側に冷却ガスを供給する基板処理装置について説明する。
そのため、以下においては、一例として、基板１００の裏面側に冷却ガスを供給する基板処理装置について説明する。
【0013】
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は、例えば、載置部２、冷却部３、第１液体供給部４、第２液体供給部５、チャンバ６、送風部７、コントローラ９、および排気部１１を備えている。なお、図１においては、第１液体供給部４と、第２液体供給部５が、液体を吐出するノズルを兼用する場合を例示する。
図１に示すように、基板処理装置１は、例えば、載置部２、冷却部３、第１液体供給部４、第２液体供給部５、チャンバ６、送風部７、コントローラ９、および排気部１１を備えている。なお、図１においては、第１液体供給部４と、第２液体供給部５が、液体を吐出するノズルを兼用する場合を例示する。
【0014】
載置部２は、例えば、載置台２ａ、回転軸２ｂ、および駆動部２ｃを有する。
載置台２ａは、チャンバ６の内部に回転可能に設けられている。載置台２ａは、板状を呈している。載置台２ａの一方の主面には、基板１００を支持する複数の支持部２ａ１が設けられている。基板１００を複数の支持部２ａ１に支持させる際には、基板１００の表面１００ｂ（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。
また、載置台２ａの中央部分には、載置台２ａの厚み方向を貫通する孔２ａａが設けられている。
載置台２ａは、チャンバ６の内部に回転可能に設けられている。載置台２ａは、板状を呈している。載置台２ａの一方の主面には、基板１００を支持する複数の支持部２ａ１が設けられている。基板１００を複数の支持部２ａ１に支持させる際には、基板１００の表面１００ｂ（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。
また、載置台２ａの中央部分には、載置台２ａの厚み方向を貫通する孔２ａａが設けられている。
【0015】
回転軸２ｂの一方の端部は、載置台２ａの孔２ａａの内壁に設けられている。回転軸２ｂの他方の端部は、チャンバ６の外部に設けられている。回転軸２ｂは、チャンバ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、複数の支持部２ａ１が設けられる面に開口している。吹き出し部２ｂ１の開口側の端部は、孔２ａａの内壁に接続されている。吹き出し部２ｂ１の開口は、載置台２ａに載置された基板１００の裏面１００ａに対向している。回転軸２ｂの中心軸に直交する方向において、吹き出し部２ｂ１の断面積は、載置台２ａ側（開口側）になるに従い大きくなっている。
【0017】
吹き出し部２ｂ１を設ければ、放出された冷却ガス３ａ１を、基板１００の裏面１００ａのより広い領域に供給することができる。また、冷却ガス３ａ１の放出速度を低下させることができる。そのため、基板１００が部分的に冷却されたり、基板１００の冷却速度が速くなりすぎて、後述する液体１０１の過冷却状態が生じ難くなったりするのを抑制することができる。
【0018】
回転軸２ｂの、載置台２ａ側とは反対側の端部には、冷却ノズル３ｄが取り付けられている。回転軸２ｂの、載置台２ａ側とは反対側の端部と、冷却ノズル３ｄとの間には、図示しない回転軸シールが設けられている。そのため、回転軸２ｂの、載置台２ａ側とは反対側の端部は、気密となるように封止されている。
【0019】
駆動部２ｃは、チャンバ６の外部に設けられている。駆動部２ｃは、回転軸２ｂと接続されている。駆動部２ｃ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。
【0020】
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。
【0021】
冷却部３は、載置台２ａと、基板１００の裏面１００ａと、の間の空間に、冷却ガス３ａ１を供給する。冷却部３は、例えば、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、チャンバ６の外部に設けられている。
【0022】
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。
【0023】
冷却液部３ａは、冷却液を収納するタンクと、タンクに収納された冷却液を気化させる気化部とを有する。タンクには、冷却液の温度を維持するための冷却装置が設けられている。気化部は、冷却液の温度を上昇させて、冷却液から冷却ガス３ａ１を生成する。気化部は、例えば、外気温度を利用するものとしたり、熱媒体による加熱を行うものとしたりすることができる。冷却ガス３ａ１の温度は、液体１０１の凝固点以下の温度であればよく、例えば、－１７０℃とすることができる。
【0024】
なお、窒素ガスなどの不活性ガスをチラーなどで冷却して、冷却ガス３ａ１を生成することもできる。この様にすれば、冷却液部を簡素化できる。
【0025】
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。
【0026】
流量制御部３ｃは、配管を介して、フィルタ３ｂに接続されている。流量制御部３ｃは、冷却ガス３ａ１の流量を制御する。流量制御部３ｃは、例えば、ＭＦＣ（Mass Flow Controller）などとすることができる。また、流量制御部３ｃは、冷却ガス３ａ１の供給圧力を制御することで冷却ガス３ａ１の流量を間接的に制御するものであってもよい。この場合、流量制御部３ｃは、例えば、ＡＰＣ（Auto Pressure Controller）などとすることができる。
【0027】
冷却液部３ａにおいて冷却液から生成された冷却ガス３ａ１の温度は、ほぼ所定の温度となっている。そのため、流量制御部３ｃにより、冷却ガス３ａ１の流量を制御することで基板１００の温度、ひいては基板１００の表面１００ｂにある液体１０１の温度を制御することができる。この場合、流量制御部３ｃにより、冷却ガス３ａ１の流量を制御することで、後述する冷却工程において液体１０１の過冷却状態を生じさせることができる。
【0028】
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の他方の端部は、吹き出し部２ｂ１の、載置台２ａ側（開口側）とは反対側の端部の近傍に位置している。
【0029】
冷却ノズル３ｄは、流量制御部３ｃにより流量が制御された冷却ガス３ａ１を基板１００に供給する。冷却ノズル３ｄから放出された冷却ガス３ａ１は、吹き出し部２ｂ１を介して、基板１００の裏面１００ａに直接供給される。
【0030】
なお、前述した様に、基板処理装置は、基板１００の表面１００ｂ側に冷却ガス３ａ１を供給するものであってもよいし、基板１００の表面１００ｂ側と裏面１００ａ側に冷却ガス３ａ１を供給するものであってもよい。基板１００の表面１００ｂ側に冷却ガス３ａ１を供給する場合には、冷却ノズル３ｄを基板１００の表面１００ｂ側に設ければよい。
【0031】
ただし、基板１００の表面１００ｂ側に冷却ガス３ａ１を供給すると、基板１００の表面１００ｂに形成された液膜の表面から凍結が開始されることになる。液膜の表面から凍結が開始されると、基板１００の表面１００ｂに付着している汚染物が基板１００の表面１００ｂから分離されにくくなる。
そのため、汚染物の除去率を向上させるためには、基板１００の裏面１００ａ側に冷却ガス３ａ１を供給する基板処理装置１とすることが好ましい。
そのため、汚染物の除去率を向上させるためには、基板１００の裏面１００ａ側に冷却ガス３ａ１を供給する基板処理装置１とすることが好ましい。
【0032】
第１液体供給部４は、基板１００の表面１００ｂに液体１０１を供給する。液体１０１は、基板１００の材料と反応し難いものであれば特に限定はない。例えば、液体１０１は、水（例えば、純水や超純水など）、水を主成分とする液体、ガスを溶存させた液体などとすることができる。
ここで、後述する凍結工程（固液相）において、液体１０１の凍結の起点（固体に変化する際の起点）は、汚染物となる場合がある。例えば、過冷却状態の液体１０１は、液膜の温度不均一による密度変化、パーティクルなどの汚染物の存在、振動などが、凍結開始の起点となる。つまり、凍結開始の起点の何割かは、汚染物となる。
ここで、後述する凍結工程（固液相）において、液体１０１の凍結の起点（固体に変化する際の起点）は、汚染物となる場合がある。例えば、過冷却状態の液体１０１は、液膜の温度不均一による密度変化、パーティクルなどの汚染物の存在、振動などが、凍結開始の起点となる。つまり、凍結開始の起点の何割かは、汚染物となる。
【0033】
また、汚染物が基板１００の表面１００ｂから分離されるメカニズムは、以下の様に考えることができる。例えば、液体１０１が凍結時に体積膨張すると、凍結の起点となった汚染物に、基板１００の表面１００ｂから引き離す方向の力が加わる。また、液体１０１が凍結した際に体積が変化すると圧力波が生じる。この圧力波により、基板１００の表面１００ｂに付着している汚染物が分離されると考えられる。
【0034】
第１液体供給部４は、例えば、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、チャンバ６の外部に設けられている。
【0035】
液体収納部４ａは、液体１０１を収納する。液体収納部４ａには、凝固点よりも高い温度の液体１０１が収納される。液体収納部４ａに収納される液体１０１の温度は、例えば、常温（例えば、２０℃）である。
【0036】
供給部４ｂは、配管を介して、液体収納部４ａに接続されている。供給部４ｂは、液体収納部４ａに収納されている液体１０１を液体ノズル４ｄに向けて供給する。供給部４ｂは、例えば、液体１０１に対する耐性を有するポンプなどとすることができる。
【0037】
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により供給される液体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。
【0038】
液体ノズル４ｄは、チャンバ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と対向している。液体ノズル４ｄから吐出した液体１０１は、基板１００の表面１００ｂに供給される。
【0039】
後述する液膜を形成する際には、液体ノズル４ｄの他方の端部（液体１０１の吐出口）が、基板１００の回転中心の位置に設けられる。すなわち、液体１０１は、基板１００の表面１００ｂの略中央に供給される。基板１００の表面１００ｂの略中央に供給された液体１０１は、基板１００の表面１００ｂの周縁側に拡がり、基板１００の表面１００ｂに略一定の厚みを有する液膜が形成される。なお、本明細書においては、基板１００の表面１００ｂに形成された液体１０１の膜を液膜と称することにする。
【0040】
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の表面１００ｂに残留し難いものであればよい。液体１０２は、例えば、前述した液体１０１と同様に、水（例えば、純水や超純水など）、水を主成分とする液体、ガスを溶存させた液体などとすることができる。この場合、液体１０２は、液体１０１と同じであってもよいし、液体１０１と異なっていてもよい。
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の表面１００ｂに残留し難いものであればよい。液体１０２は、例えば、前述した液体１０１と同様に、水（例えば、純水や超純水など）、水を主成分とする液体、ガスを溶存させた液体などとすることができる。この場合、液体１０２は、液体１０１と同じであってもよいし、液体１０１と異なっていてもよい。
【0041】
第２液体供給部５は、例えば、液体収納部５ａ、供給部５ｂ、流量制御部５ｃ、液体ノズル４ｄ、および移動部５ｄを有する。
【0042】
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。
【0043】
また、図１においては、液膜の形成に用いる液体１０１の供給と、解凍に用いる液体１０２の供給において、液体ノズル４ｄを兼用する場合を例示したが、液体１０１を供給する液体ノズルと、液体１０２を供給する液体ノズルを別々に設けることもできる。以下においては、液体ノズル４ｄを兼用する場合を説明する。
【0044】
移動部５ｄは、解凍に用いる液体１０２を供給する際に用いることができる。移動部５ｄは、基板１００の表面１００ｂに平行な方向において、液体ノズル４ｄの位置を移動させる。移動部５ｄは、例えば、液体ノズル４ｄを保持するアームと、アームを旋回させるモータと、を有する。また、移動部５ｄは、例えば、液体ノズル４ｄを保持するホルダと、ホルダを直線状に移動させるためのガイドおよびモータと、を有するものとしてもよい。また、モータをサーボモータなどの制御モータとすれば、液体ノズル４ｄの移動速度を変化させることができる。
【0045】
前述した様に、液体１０２は液体１０１と同じとすることができる。液体１０２が液体１０１と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。第２液体供給部５が省かれる場合には、解凍工程においても、第１液体供給部４が用いられる。つまり、解凍工程においても液体１０１が用いられる。後述するように、解凍工程においては、液体ノズル４ｄの位置を移動させる。そのため、第２液体供給部５を省く場合には、移動部５ｄを第１液体供給部４に設けるようにする。
【0046】
また、液体１０２の温度は、液体１０１の凝固点よりも高い温度とすることができる。例えば、液体１０２の温度は、凍結した液体１０１を解凍できる温度であればよい。液体１０２の温度は、例えば、常温（例えば、２０℃）程度である。また、液体１０２の温度を常温を超えた温度とすれば、解凍時間の短縮を図ることができる。液体１０２の温度を常温を超えた温度とする場合には、例えば、ヒータと温度制御装置が液体収納部５ａに設けられる。
【0047】
なお、解凍工程においても液体１０１が用いられる場合、液体１０１の温度を常温を超えた温度とすると、後述する冷却工程の前に形成される液膜の温度が高くなる。液膜の温度が高くなると、冷却工程の所要時間が長くなる。そのため、解凍工程に用いる液体の温度を常温を超えた温度とする場合には、液体１０２が液体１０１と同じであっても、第２液体供給部５を設けることが好ましい。
【0048】
チャンバ６は、箱状を呈している。チャンバ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の外側に排出された液体１０１、１０２を受け止める。チャンバ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、チャンバ６の内面との間に設けられている。
【0049】
チャンバ６の底面側の側面には複数の排出口６ｃが設けられている。使用済みの冷却ガス３ａ１、液体１０１、および液体１０２と、送風部７により供給された空気７ａとは、排出口６ｃからチャンバ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を排気するポンプなどの排気部１１が接続されている。また、排出口６ｃには液体１０１、１０２を排出する排出管６ｃ２が接続されている。
【0050】
送風部７は、チャンバ６の天井面に設けられている。なお、送風部７は、天井側であれば、チャンバ６の側面に設けることもできる。送風部７は、例えば、ファンなどの送風機とフィルタを備えている。フィルタは、例えば、ＨＥＰＡフィルタ（High Efficiency Particulate Air Filter）などである。
【0051】
コントローラ９は、基板処理装置１に設けられた各要素の動作を制御する。コントローラ９は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などの演算部と、半導体メモリなどの記憶部とを有する。コントローラ９は、例えば、コンピュータである。記憶部には、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が格納されている。演算部は、記憶部に格納されている制御プログラムに基づいて、後述する予備工程、液膜の形成工程、冷却工程、解凍工程、および乾燥工程を順次実行する。
【0052】
以上に例示したように、本実施の形態に係る基板処理装置１は、基板１００の表面１００ｂに形成した液膜を凍結させて凍結膜１０１ａを形成し、基板１００の表面１００ｂに付着している汚染物１０３を凍結膜１０１ａに取り込む（図５（ａ）参照）。
また、基板処理装置１は、基板１００を回転可能な載置部２と、液体ノズル４ｄを有し、液体ノズル４ｄを介して、汚染物１０３を含む凍結膜１０１ａに液体１０１（１０２）を供給可能な液体供給部と、基板１００の表面１００ｂに平行な方向における、液体ノズル４ｄの位置を移動可能な移動部５ｄと、載置部２による基板１００の回転、液体供給部による液体１０１（１０２）の供給、および、移動部５ｄによる液体ノズル４ｄの移動を制御可能なコントローラ９と、を備えている。
コントローラ９は、載置部２を制御して、基板１００を回転させ、液体供給部を制御して、液体１０１（１０２）を凍結膜１０１ａに供給させ、移動部５ｄを制御して、液体ノズル４ｄを基板１００の周縁側から、基板１００の回転中心側に移動させる。
また、基板処理装置１は、基板１００を回転可能な載置部２と、液体ノズル４ｄを有し、液体ノズル４ｄを介して、汚染物１０３を含む凍結膜１０１ａに液体１０１（１０２）を供給可能な液体供給部と、基板１００の表面１００ｂに平行な方向における、液体ノズル４ｄの位置を移動可能な移動部５ｄと、載置部２による基板１００の回転、液体供給部による液体１０１（１０２）の供給、および、移動部５ｄによる液体ノズル４ｄの移動を制御可能なコントローラ９と、を備えている。
コントローラ９は、載置部２を制御して、基板１００を回転させ、液体供給部を制御して、液体１０１（１０２）を凍結膜１０１ａに供給させ、移動部５ｄを制御して、液体ノズル４ｄを基板１００の周縁側から、基板１００の回転中心側に移動させる。
【0053】
次に、基板処理装置１の作用についてさらに説明する。
図２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３は、基板１００の表面１００ｂに供給された液体１０１の温度変化を例示するためのグラフである。
なお、図２、および図３は、基板１００が６０２５クオーツ(Ｑｚ)基板（１５２ｍｍ×１５２ｍｍ×６．３５ｍｍ）、液体１０１および液体１０２が純水の場合である。
なお、解凍に用いる液体１０２は、液膜の形成に用いる液体１０１と同じとしている。そのため、図２、および図３においては、解凍工程においても、液体１０１を用いている。
図２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３は、基板１００の表面１００ｂに供給された液体１０１の温度変化を例示するためのグラフである。
なお、図２、および図３は、基板１００が６０２５クオーツ(Ｑｚ)基板（１５２ｍｍ×１５２ｍｍ×６．３５ｍｍ）、液体１０１および液体１０２が純水の場合である。
なお、解凍に用いる液体１０２は、液膜の形成に用いる液体１０１と同じとしている。そのため、図２、および図３においては、解凍工程においても、液体１０１を用いている。
【0054】
まず、チャンバ６の図示しない搬入搬出口を介して、基板１００がチャンバ６の内部に搬入される。搬入された基板１００は、載置台２ａの複数の支持部２ａ１の上に載置、支持される。
【0055】
【0056】
まず、図２、および図３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９が、供給部４ｂおよび流量制御部４ｃを制御して、基板１００の表面１００ｂに、所定の流量の液体１０１を供給する。また、コントローラ９が、流量制御部３ｃを制御して、基板１００の裏面１００ａに、所定の流量の冷却ガス３ａ１を供給する。また、コントローラ９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。
予備工程においては、コントローラ９が、供給部４ｂおよび流量制御部４ｃを制御して、基板１００の表面１００ｂに、所定の流量の液体１０１を供給する。また、コントローラ９が、流量制御部３ｃを制御して、基板１００の裏面１００ａに、所定の流量の冷却ガス３ａ１を供給する。また、コントローラ９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。
【0057】
ここで、冷却ガス３ａ１が供給されてチャンバ６の内部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に付着して、汚染の原因となるおそれがある。そのため、予備工程においては、基板１００の表面１００ｂに液体１０１を供給し続ける様にしている。すなわち、予備工程においては、基板１００を冷却するとともに、霜が基板１００の表面１００ｂに付着するのを防止している。
【0058】
第２の回転数は、例えば、５０ｒｐｍ～５００ｒｐｍ程度である。液体１０１の流量は、例えば、０．１Ｌ／ｍｉｎ～１．０Ｌ／ｍｉｎ程度である。冷却ガス３ａ１の流量は、例えば、４０ＮＬ／ｍｉｎ～２００ＮＬ／ｍｉｎ程度である。予備工程の工程時間は、１８００秒程度である。
【0059】
予備工程における液膜の温度は、液体１０１が供給され続けている状態であるため、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。
【0060】
次に、図２、および図３に示すように液膜の形成工程が実行される。
液膜の形成工程においては、予備工程において供給されていた液体１０１の供給を停止する。基板１００の回転は維持されているので、基板１００の表面１００ｂにある液体１０１が排出される。この場合、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第１の回転数まで基板１００の回転数を減速させる。第１の回転数は、例えば、０ｒｐｍ～５０ｒｐｍである。
液膜の形成工程においては、予備工程において供給されていた液体１０１の供給を停止する。基板１００の回転は維持されているので、基板１００の表面１００ｂにある液体１０１が排出される。この場合、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第１の回転数まで基板１００の回転数を減速させる。第１の回転数は、例えば、０ｒｐｍ～５０ｒｐｍである。
【0061】
基板１００の回転数を第１の回転数とした後に、所定の量の液体１０１を基板１００に供給して液膜を形成する。液膜の厚み（冷却工程を行う際の液膜の厚み）は、例えば、３００μｍ～１３００μｍ程度である。
【0062】
なお、液膜の形成工程の間、冷却ガス３ａ１の流量は、予備工程と同じ流量に維持されている。前述した予備工程において、基板１００の面内温度は略均一となっている。液膜の形成工程において、冷却ガス３ａ１の流量を予備工程と同じ流量に維持すれば、基板１００の面内温度が略均一となった状態を維持することができる。
【0063】
次に、図２、および図３に示すように冷却工程が実行される。
なお、本明細書においては、冷却工程が、「過冷却工程」、「凍結工程（固液相）」、および「凍結工程（固相）」を含むものとしている。「過冷却工程」は、液体１０１が過冷却状態となり、過冷却状態となった液体１０１の凍結が始まる前までの工程である。過冷却工程では、基板１００の表面１００ｂの全体に、液体１０１のみが存在する。「凍結工程（固液相）」は、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工程である。凍結工程（固液相）では、基板１００の表面１００ｂの全体に、液体１０１と、液体１０１が凍結したものとが存在する。「凍結工程（固相）」は、液体１０１が完全に凍結した後の工程である。凍結工程（固相）では、基板１００の表面１００ｂの全体に、液体１０１が凍結したもののみが存在する。なお、液膜が完全に凍結したものを凍結膜１０１ａとする。
なお、本明細書においては、冷却工程が、「過冷却工程」、「凍結工程（固液相）」、および「凍結工程（固相）」を含むものとしている。「過冷却工程」は、液体１０１が過冷却状態となり、過冷却状態となった液体１０１の凍結が始まる前までの工程である。過冷却工程では、基板１００の表面１００ｂの全体に、液体１０１のみが存在する。「凍結工程（固液相）」は、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工程である。凍結工程（固液相）では、基板１００の表面１００ｂの全体に、液体１０１と、液体１０１が凍結したものとが存在する。「凍結工程（固相）」は、液体１０１が完全に凍結した後の工程である。凍結工程（固相）では、基板１００の表面１００ｂの全体に、液体１０１が凍結したもののみが存在する。なお、液膜が完全に凍結したものを凍結膜１０１ａとする。
【0064】
また、液膜の形成工程の後に、過冷却工程を経ずに、凍結工程（固液相）を実行して、凍結膜１０１ａを形成する前に解凍工程を実行する場合もある。また、液膜の形成工程の後に、過冷却工程を経ずに、凍結工程（固液相）、および凍結工程（固相）を順次実行させる場合もある。すなわち、過冷却工程、および凍結工程（固相）は、省かれる場合がある。過冷却工程、および凍結工程（固相）を省いても、汚染物１０３を基板１００の表面１００ｂから分離することができる。過冷却工程、および凍結工程（固相）を省けば、冷却工程の簡易化、ひいては冷却工程の所要時間の短縮を図ることができる。また、後述するように、凍結工程（固相）を行えば、凍結膜１０１ａに応力が発生する。基板１００の表面１００ｂに微細な凹凸部があると、発生した応力により、凹凸部が破損するおそれがある。この場合、凍結工程（固相）を省けば、凹凸部が破損するのを抑制することができる。
【0065】
ただし、後述するように、過冷却工程、および凍結工程（固相）を実行すれば、汚染物１０３を基板１００の表面１００ｂから効率良く分離することができる。近年においては、汚染物１０３の除去率を向上させることが望まれている。そのため、本明細書においては、過冷却工程、凍結工程（固液相）、および凍結工程（固相）を順次実行する場合を説明する。
【0066】
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。この場合、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９は、基板１００の回転数、冷却ガス３ａ１の流量、および、液体１０１の流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。
【0067】
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。
【0068】
なお、前述した様に、過冷却工程を実行しない場合もある。この場合には、コントローラ９は、基板１００の回転数、冷却ガス３ａ１の流量、および、液体１０１の流量の少なくともいずれかを制御して、液体１０１の冷却速度を速める。その結果、過冷却工程を経ずに、凍結工程（固液相）が実行されるようにする。
【0069】
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。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や気泡の存在、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。また、基板１００の回転を変動させるなどして液体１０１に振動を加えることで、液体１０１の凍結を開始させることもできる。
【0070】
前述したように、過冷却状態の液体１０１においては、凍結開始の起点の何割かが汚染物となる。凍結開始の起点となった汚染物は、凍結膜１０１ａに取り込まれる。そのため、過冷却工程を実行すれば、汚染物の除去率を向上させることができる。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。
【0071】
次に、図２、および図３に示すように解凍工程が実行される。
解凍工程の開始は、例えば、予備工程の開始時点や凍結工程（固液相）の開始時点からの経過時間によって決定することができる。ただし、これは一例であるため、検出部等により、基板１００の表面１００ｂの液体１０１（凍結膜１０１ａ）の表面状態を検出し、表面状態の変化から解凍開始のタイミングを決定することもできる。
解凍工程の開始は、例えば、予備工程の開始時点や凍結工程（固液相）の開始時点からの経過時間によって決定することができる。ただし、これは一例であるため、検出部等により、基板１００の表面１００ｂの液体１０１（凍結膜１０１ａ）の表面状態を検出し、表面状態の変化から解凍開始のタイミングを決定することもできる。
【0072】
なお、解凍工程の詳細については後述する。
【0073】
次に、図２、および図３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９が、供給部４ｂおよび流量制御部４ｃを制御して、液体１０１の供給を停止させる。なお、液体１０１と液体１０２が異なる液体の場合には、コントローラ９が、供給部５ｂおよび流量制御部５ｃを制御して、液体１０２の供給を停止させる。
乾燥工程においては、コントローラ９が、供給部４ｂおよび流量制御部４ｃを制御して、液体１０１の供給を停止させる。なお、液体１０１と液体１０２が異なる液体の場合には、コントローラ９が、供給部５ｂおよび流量制御部５ｃを制御して、液体１０２の供給を停止させる。
【0074】
また、コントローラ９が、駆動部２ｃを制御して、基板１００の回転数を、解凍工程における基板１００の回転数（後述する第３の回転数）よりも速い第４の回転数にする。基板１００の回転が速くなれば、基板１００の乾燥時間を短縮することができる。なお、第４の回転数は、乾燥ができるのであれば特に限定はない。
【0075】
以上の様にすることで、凍結洗浄工程が終了する。なお、凍結洗浄工程は、複数回行うこともできる。
凍結洗浄が終了した基板１００は、チャンバ６の図示しない搬入搬出口を介して、チャンバ６の外部に搬出される。
凍結洗浄が終了した基板１００は、チャンバ６の図示しない搬入搬出口を介して、チャンバ６の外部に搬出される。
【0076】
次に、解凍工程についてさらに説明する。
解凍工程においては、コントローラ９が、供給部４ｂおよび流量制御部４ｃを制御して、凍結膜１０１ａに、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９が、供給部５ｂおよび流量制御部５ｃを制御して、凍結膜１０１ａに、液体１０２を供給する。
またこのとき、図２に示すように、コントローラ９は、移動部５ｄを制御して、液体ノズル４ｄを、基板１００の表面１００ｂの上方で、且つ、基板１００の周縁の位置から基板１００の回転中心まで移動させる。
解凍工程においては、コントローラ９が、供給部４ｂおよび流量制御部４ｃを制御して、凍結膜１０１ａに、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９が、供給部５ｂおよび流量制御部５ｃを制御して、凍結膜１０１ａに、液体１０２を供給する。
またこのとき、図２に示すように、コントローラ９は、移動部５ｄを制御して、液体ノズル４ｄを、基板１００の表面１００ｂの上方で、且つ、基板１００の周縁の位置から基板１００の回転中心まで移動させる。
【0077】
また、前述したように、コントローラ９は、移動部５ｄを制御して、液体ノズル４ｄの移動速度を一定にすることもできるし、図２に一点鎖線で示すように、液体ノズル４ｄの移動速度を変化させることもできる。
【0078】
この場合、図２に示すように、コントローラ９は、移動部５ｄを制御して、液体ノズル４ｄの、基板１００の回転中心側における第２の移動速度を、液体ノズル４ｄの、基板１００の周縁側における第１の移動速度よりも速くすることができる。例えば、第２の移動速度は、第１の移動速度の２倍程度とすることができる。
また、図２に示すように、コントローラ９は、移動部５ｄを制御して、液体ノズル４ｄの移動速度を漸増させることもできるし、液体ノズル４ｄの移動速度を段階的に増加させることもできる。
また、図２に示すように、コントローラ９は、移動部５ｄを制御して、液体ノズル４ｄの移動速度を漸増させることもできるし、液体ノズル４ｄの移動速度を段階的に増加させることもできる。
【0079】
この様にすれば、基板１００の周縁側にある凍結膜１０１ａの上方を、液体ノズル４ｄが移動する時間が、基板１００の回転中心側にある凍結膜１０１ａの上方を、液体ノズル４ｄが移動する時間よりも長くなる。そのため、基板１００の回転中心側よりも凍結膜１０１ａの表面積が大きい周縁側での液体１０１の供給時間を長くし、解凍に供される時間を長くすることができるので、基板１００の周縁側にある凍結膜１０１ａを確実に解凍することができる。
【0080】
なお、液体ノズル４ｄの移動速度の適正値や、移動速度の変速条件の適正値などは、凍結膜１０１ａの厚み、凍結膜１０１ａの温度、基板１００の回転速度、解凍に用いる液体１０１（１０２）の温度や流量などの影響を受ける。そのため、液体ノズル４ｄの移動速度や、移動速度の変速条件などは、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。
【0081】
液体１０１または液体１０２の流量は、解凍ができるのであれば特に限定はない。液体１０１または液体１０２の温度は、常温（例えば、２０℃）とすることができる。なお、前述した様に、液膜の形成に用いる液体１０１の温度を常温（例えば、２０℃）とし、解凍に用いる液体１０２の温度を常温を超えた温度とすることもできる。
【0082】
液体ノズル４ｄが基板１００の回転中心に移動し、解凍工程が完了すると、コントローラ９が、流量制御部３ｃを制御して、冷却ガス３ａ１の供給を停止させる。また、コントローラ９が、駆動部２ｃを制御して、基板１００の回転数を第１の回転数から第３の回転数に増加させる。第３の回転数は、例えば、２００ｒｐｍ～７００ｒｐｍ程度である。基板１００の回転が速くなれば、液体１０１と液体１０１が凍結したものとを遠心力で振り切ることができる。そのため、液体１０１と液体１０１が凍結したものとを基板１００の表面１００ｂから排出し易くなる。この際、基板１００の表面１００ｂから分離された汚染物１０３も、液体１０１と液体１０１が凍結したものとともに排出される。
【0083】
図４は、液体ノズル４ｄの移動形態と、汚染物１０３の移動率との関係を例示するためのグラフである。
比較例１に係る液体ノズル４ｄの移動形態は、基板１００の表面１００ｂの上方、且つ、基板１００の回転中心の位置から、液体１０１（１０２）を凍結膜１０１ａに供給する場合である。この場合、液体ノズル４ｄは、基板１００の回転中心の位置から移動させない様にしている。
比較例２に係る液体ノズル４ｄの移動形態は、基板１００の表面１００ｂの上方、且つ、基板１００の回転中心の位置から、液体１０１（１０２）を凍結膜１０１ａに供給する場合である。この場合、液体ノズル４ｄは、基板１００の回転中心の位置から、基板１００の周縁に向けて移動させる様にしている。
本実施の形態に係る液体ノズル４ｄの移動形態は、基板１００の表面１００ｂの上方、且つ、基板１００の周縁の近傍の位置から、液体１０１（１０２）を凍結膜１０１ａに供給する場合である。この場合、液体ノズル４ｄは、基板１００の周縁の近傍の位置から、基板１００の回転中心に向けて移動させる様にしている。
汚染物１０３の移動率は、解凍前にあった汚染物が解凍後に移動した割合を表している。汚染物１０３の移動率が高くなることは、汚染物１０３の除去率が高くなることを意味する。
比較例１に係る液体ノズル４ｄの移動形態は、基板１００の表面１００ｂの上方、且つ、基板１００の回転中心の位置から、液体１０１（１０２）を凍結膜１０１ａに供給する場合である。この場合、液体ノズル４ｄは、基板１００の回転中心の位置から移動させない様にしている。
比較例２に係る液体ノズル４ｄの移動形態は、基板１００の表面１００ｂの上方、且つ、基板１００の回転中心の位置から、液体１０１（１０２）を凍結膜１０１ａに供給する場合である。この場合、液体ノズル４ｄは、基板１００の回転中心の位置から、基板１００の周縁に向けて移動させる様にしている。
本実施の形態に係る液体ノズル４ｄの移動形態は、基板１００の表面１００ｂの上方、且つ、基板１００の周縁の近傍の位置から、液体１０１（１０２）を凍結膜１０１ａに供給する場合である。この場合、液体ノズル４ｄは、基板１００の周縁の近傍の位置から、基板１００の回転中心に向けて移動させる様にしている。
汚染物１０３の移動率は、解凍前にあった汚染物が解凍後に移動した割合を表している。汚染物１０３の移動率が高くなることは、汚染物１０３の除去率が高くなることを意味する。
【0084】
図４から分かるように、本実施の形態に係る液体ノズル４ｄの移動形態とすれば、基板１００の全域において、比較例１および比較例２に係る液体ノズル４ｄの移動形態に比べて汚染物１０３の移動率を大幅に高くすることができる。また、比較例１および比較例２に係る液体ノズル４ｄの移動形態においては、基板１００の周縁側の汚染物１０３の移動率が低くなるのに対し、本実施の形態に係る液体ノズル４ｄの移動形態とすれば、基板１００の周縁側の汚染物１０３の移動率高くすることができる。
すなわち、本実施の形態に係る液体ノズル４ｄの移動形態とすれば、基板１００の全域において、汚染物１０３の除去率を向上させることができる。
すなわち、本実施の形態に係る液体ノズル４ｄの移動形態とすれば、基板１００の全域において、汚染物１０３の除去率を向上させることができる。
【0085】
また、以下に説明するように、液体ノズル４ｄの移動形態が異なれば、凍結膜１０１ａを解凍した際の汚染物１０３の挙動も異なるものとなる。
【0086】
【0087】
まず、図５（ａ）に示すように、基板１００の回転中心の位置にある凍結膜１０１ａに液体１０１（１０２）が供給される。
図５（ｂ）に示すように、基板１００の回転中心の近傍にある凍結膜１０１ａが、液体１０１（１０２）により溶解する。
図５（ｂ）に示すように、基板１００の回転中心の近傍にある凍結膜１０１ａが、液体１０１（１０２）により溶解する。
【0088】
図６（ａ）、および図６（ｂ）に示すように、解凍が進むに従い、凍結膜１０１ａの解凍された部分が、基板１００の回転中心の位置から外側に向けて拡がっていく。図６（ａ）に示すように、基板１００の周縁側に凍結膜１０１ａが残っている場合には、供給された液体１０１（１０２）が、凍結膜１０１ａの回転中心側の端部に当たる。この場合、液体１０１（１０２）の一部は、凍結膜１０１ａの端部を乗り越えて基板１００の外部に排出される。液体１０１（１０２）の残りの一部は、凍結膜１０１ａの端部に当たることで、基板１００の回転中心側に戻される。
【0089】
凍結膜１０１ａに取り込まれていた汚染物１０３が、基板１００の外部に排出される液体１０１（１０２）の流れに乗れば、汚染物１０３を排出することができる。
ところが、図６（ａ）、および図６（ｂ）に示すように、汚染物１０３が、基板１００の回転中心側に戻される液体１０１（１０２）の流れに乗れば、汚染物１０３が基板１００の表面１００ｂ側に移動する。
ところが、図６（ａ）、および図６（ｂ）に示すように、汚染物１０３が、基板１００の回転中心側に戻される液体１０１（１０２）の流れに乗れば、汚染物１０３が基板１００の表面１００ｂ側に移動する。
【0090】
すなわち、単に、基板１００の回転中心の位置にある凍結膜１０１ａに液体１０１（１０２）を供給すると、汚染物１０３の移動率が低くなる。
【0091】
【0092】
まず、図７（ａ）に示すように、基板１００の回転中心の位置にある凍結膜１０１ａに液体１０１（１０２）が供給される。
図７（ｂ）に示すように、基板１００の回転中心の近傍にある凍結膜１０１ａが、液体１０１（１０２）により溶解する。
図７（ｂ）に示すように、基板１００の回転中心の近傍にある凍結膜１０１ａが、液体１０１（１０２）により溶解する。
【0093】
また、コントローラ９が、移動部５ｄを制御して、液体ノズル４ｄを、基板１００の回転中心の位置から、基板１００の周縁に向けて移動させる。この場合、液体ノズル４ｄは、基板１００の表面１００ｂに平行な方向に移動する。
そのため、図７（ｂ）に示すように、凍結膜１０１ａは、基板１００の回転中心の位置から外側に向けて解凍されていく。
そのため、図７（ｂ）に示すように、凍結膜１０１ａは、基板１００の回転中心の位置から外側に向けて解凍されていく。
【0094】
図７（ｂ）、および図８（ａ）に示すように、解凍が進むに従い、凍結膜１０１ａの解凍された部分が、基板１００の回転中心の位置から外側に向けて拡がっていく。この場合、液体ノズル４ｄは基板１００の周縁に向けて移動するので、液体ノズル４ｄが凍結膜１０１ａの回転中心側の端部の近傍に位置することになる。
【0095】
そのため、図７（ｂ）、および図８（ａ）に示すように、液体ノズル４ｄから供給された液体１０１（１０２）の一部が、凍結膜１０１ａの回転中心側の端部に沿って基板１００の表面１００ｂ側に流れやすくなる。凍結膜１０１ａの表面を流れる液体１０１（１０２）は、基板１００の外部に排出される。凍結膜１０１ａに取り込まれていた汚染物１０３が、基板１００の外部に排出される液体１０１（１０２）の流れに乗れば、汚染物１０３を排出することができる。
【0096】
ところが、汚染物１０３が、基板１００の表面１００ｂ側に流れる液体１０１（１０２）の流れに乗れば、汚染物１０３が基板１００の表面１００ｂ側に移動する。
【0097】
すなわち、液体ノズル４ｄを、基板１００の回転中心の位置から、基板１００の周縁に向けて移動させても、汚染物１０３の移動率が低くなる。
【0098】
【0099】
まず、図９（ａ）に示すように、基板１００の周縁の近傍の位置にある凍結膜１０１ａに液体１０１（１０２）を供給する。図９（ｂ）に示すように、基板１００の周縁の近傍にある凍結膜１０１ａが、液体１０１（１０２）により溶解する。
【0100】
また、解凍に用いた液体１０１（１０２）と、凍結膜１０１ａが解凍されることで生じた液体１０１は、遠心力により、基板１００の外部に排出される。そのため、図９（ｂ）に示すように、凍結膜１０１ａの、基板１００の周縁側に取り込まれていた汚染物１０３が、基板１００の外部に排出され易くなる。
【0101】
また、コントローラ９が、移動部５ｄを制御して、液体ノズル４ｄを、基板１００の周縁の位置から、基板１００の回転中心の位置に向けて移動させる。この場合、液体ノズル４ｄは、基板１００の表面１００ｂに平行な方向に移動する。
そのため、図１０（ａ）、および図１０（ｂ）に示すように、解凍が進むに従い、凍結膜１０１ａの解凍された部分が、基板１００の周縁の位置から基板１００の回転中心の位置に向けて拡がっていく。
そのため、図１０（ａ）、および図１０（ｂ）に示すように、解凍が進むに従い、凍結膜１０１ａの解凍された部分が、基板１００の周縁の位置から基板１００の回転中心の位置に向けて拡がっていく。
【0102】
また、液体ノズル４ｄは、基板１００の回転中心の位置に向けて移動するので、図１０（ａ）に示すように、液体ノズル４ｄが凍結膜１０１ａの周縁側の端部の近傍に位置することになる。
【0103】
そのため、図１０（ａ）に示すように、液体ノズル４ｄから供給された液体１０１（１０２）の一部が、凍結膜１０１ａの周縁側の端部に当たって、基板１００の周縁側に流れやすくなる。基板１００の周縁側にあった凍結膜１０１ａは解凍されている。そのため、解凍に用いた液体１０１（１０２）と、凍結膜１０１ａが解凍されることで生じた液体１０１は、凍結膜１０１ａに遮られること無く、遠心力により、基板１００の外部にそのまま排出される。
【0104】
凍結膜１０１ａに取り込まれていた汚染物１０３は、基板１００の外部に排出される液体１０１（１０２）の流れに乗るので、汚染物１０３を円滑に排出することができる。
【0105】
すなわち、液体ノズル４ｄを、基板１００の周縁側から、基板１００の回転中心側に移動させれば、汚染物１０３の移動率を高くすることができる。
【0106】
前述したように、本実施の形態に係る解凍工程においては、基板１００の表面１００ｂに形成された凍結膜１０１ａが基板１００の周縁側から回転中心側に向けて順次解凍される。基板１００の周縁側から凍結膜１０１ａの解凍を行なえば、図４から分かるように、基板１００の表面１００ｂの全域で、付着していた汚染物１０３を移動させることができる。また、基板１００の周縁側にあった凍結膜１０１ａが解凍されていれば、解凍に用いた液体１０１（１０２）と、凍結膜１０１ａが解凍されることで生じた液体１０１は、凍結膜１０１ａに遮られること無く、遠心力により、基板１００の外部にそのまま排出される。そのため、汚染物１０３の移動率を高くすることができ、ひいては汚染物の除去率を向上させることができる。
【0107】
また、前述した様に、過冷却工程、および凍結工程（固相）を実行すれば、凍結膜１０１ａの内部により多くの汚染物１０３が取り込まれることになる。本実施の形態に係る解凍工程によれば、凍結膜１０１ａの内部に多くの汚染物１０３が取り込まれていても、汚染物１０３の移動率を高くすることができる。そのため、過冷却工程、凍結工程（固相）、および本実施の形態に係る解凍工程を実行すれば、汚染物１０３の除去率をさらに向上させることができる。
【0108】
また、解凍に用いる液体１０１（１０２）は、水とアルカリ溶液の混合液とすることもできる。この様にすれば、解凍に用いる液体１０１（１０２）のゼータ電位を低下させることができるので、凍結膜１０１ａの内部に取り込まれていた汚染物１０３が移動しやすくなる。
【0109】
解凍に用いる液体１０１（１０２）は、水と酸性溶液の混合液とすることもできる。この様にすれば、凍結膜１０１ａの内部に取り込まれていた有機物を含む汚染物１０３（例えば、レジスト残渣など）を溶解することができる。
【0110】
（基板の処理方法）
次に、本実施の形態に係る基板の処理方法について例示する。
本実施の形態に係る基板の処理方法は、例えば、前述した基板処理装置１を用いて実行することができる。
次に、本実施の形態に係る基板の処理方法について例示する。
本実施の形態に係る基板の処理方法は、例えば、前述した基板処理装置１を用いて実行することができる。
【0111】
基板の処理方法は、例えば、以下の工程を備えることができる。
基板１００の表面１００ｂに形成した液膜を凍結して凍結膜を形成し、基板１００の表面１００ｂに付着している汚染物１０３を凍結膜に取り込む工程。
基板１００を回転するとともに、液体ノズル４ｄを介して汚染物１０３を含む凍結膜に液体１０１（１０２）を供給して、凍結膜を解凍する工程。
そして、凍結膜を解凍する工程において、基板１００の表面１００ｂに平行な方向における液体ノズル４ｄの位置を、基板１００の周縁側から、基板１００の回転中心側に移動させる。
基板１００の表面１００ｂに形成した液膜を凍結して凍結膜を形成し、基板１００の表面１００ｂに付着している汚染物１０３を凍結膜に取り込む工程。
基板１００を回転するとともに、液体ノズル４ｄを介して汚染物１０３を含む凍結膜に液体１０１（１０２）を供給して、凍結膜を解凍する工程。
そして、凍結膜を解凍する工程において、基板１００の表面１００ｂに平行な方向における液体ノズル４ｄの位置を、基板１００の周縁側から、基板１００の回転中心側に移動させる。
【0112】
また、凍結膜を解凍する工程において、液体ノズル４ｄの移動速度を一定にする、または、液体ノズル４ｄの移動速度を変化させることができる。
【0113】
また、凍結膜を解凍する工程において、液体ノズル４ｄの、基板１００の回転中心側における移動速度を、液体ノズル４ｄの、基板１００の周縁側における移動速度よりも速くすることができる。
【0114】
また、凍結膜を解凍する工程において、液体ノズル４ｄの移動速度を漸増させる、または、液体ノズル４ｄの移動速度を段階的に増加させることができる。
なお、各工程の内容は、前述した基板処理装置１において例示をしたものと同様とすることができるので詳細な説明は省略する。
なお、各工程の内容は、前述した基板処理装置１において例示をしたものと同様とすることができるので詳細な説明は省略する。
【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。前述した実施形態に関して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除若しくは設計変更を行ったもの、または、工程の追加、省略若しくは条件変更を行ったものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。
【0116】
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。
【符号の説明】
【0117】
１ 基板処理装置、２ 載置部、２ａ 載置台、３ 冷却部、３ａ１ 冷却ガス、４ 第１液体供給部、４ｄ 液体ノズル、５ 第２液体供給部、５ｄ 移動部、６ チャンバ、９ コントローラ、１００ 基板、１００ａ 裏面、１００ｂ 表面、１０１ 液体、１０１ａ 凍結膜、１０２ 液体、１０３ 汚染物
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】