JP2008130951A - Substrate treatment apparatus and substrate treatment method - Google Patents

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Katsuhiko Miya
勝彦 宮
Naozumi Fujiwara
直澄 藤原
Akira Izumi
昭 泉
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Dainippon Screen Mfg Co Ltd
大日本スクリーン製造株式会社
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a substrate treatment apparatus and a substrate treatment method capable of cleaning a substrate surface with favorable thermal energy efficiency while preventing damage to the surface of the substrate. <P>SOLUTION: A liquid film 11 is frozen in a state that the liquid film 11 is deposited on a substrate surface Wf to form a frozen film 13. Subsequently, a heated gas discharge nozzle 4 is swung along a movement locus T4 from the rotation center P41 of the substrate W toward the end edge P42 of the substrate W while a heated gas is locally discharged from the heated gas discharge nozzle 4 toward the surface Wf of the rotatively driven substrate W. Thus, a region (melted region), of the surface region of the substrate surface Wf where the frozen film 13 has been melted, spreads from the center of the substrate surface Wf to the circumferential edge, and the entire frozen film 13 formed on the substrate surface Wf is melted. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

この発明は、半導体ウエハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、プラズマ表示用ガラス基板、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(以下、単に「基板」という)を洗浄処理する基板処理装置および基板処理方法に関するものである。   The present invention relates to a semiconductor wafer, a glass substrate for photomask, a glass substrate for liquid crystal display, a glass substrate for plasma display, a substrate for FED (Field Emission Display), an optical disk substrate, a magnetic disk substrate, a magneto-optical disk substrate, etc. The present invention relates to a substrate processing apparatus and a substrate processing method for cleaning various substrates (hereinafter simply referred to as “substrates”).
半導体装置に代表されるデバイスの微細化、高機能化、高精度化に伴って基板表面に形成されたパターンを倒壊させずに基板表面に付着しているパーティクル等の微小な汚染物質を除去することが益々困難になっている。そこで、このような課題に対応すべく、次のような洗浄処理方法が提案されている。すなわち、基板表面に液膜を付着させた状態で該液膜を凍結させて凍結膜を形成する。そして、凍結膜を融解するとともに基板表面から該凍結膜を除去することにより基板表面から汚染物質を除去している。   Removes minute contaminants such as particles adhering to the substrate surface without collapsing the pattern formed on the substrate surface as devices such as semiconductor devices become finer, more functional, and more accurate. It has become increasingly difficult. Therefore, in order to cope with such a problem, the following cleaning method has been proposed. That is, the liquid film is frozen with the liquid film attached to the substrate surface to form a frozen film. Then, the frozen film is melted and the frozen film is removed from the substrate surface, thereby removing contaminants from the substrate surface.
このような洗浄処理方法を実行する装置として、例えば特許文献1に記載の装置が提案されている。この装置においては、基板表面に付着させた水膜を凍結させて氷膜(凍結膜)を形成している。その後、基板表面に向けて純水を噴出させている。これにより、氷膜を基板表面から剥離させて汚染物質を基板表面から除去している。   As an apparatus for executing such a cleaning method, for example, an apparatus described in Patent Document 1 has been proposed. In this apparatus, the water film adhered to the substrate surface is frozen to form an ice film (frozen film). Thereafter, pure water is ejected toward the substrate surface. As a result, the ice film is peeled off from the substrate surface to remove contaminants from the substrate surface.
また、特許文献2に記載の装置においては、処理チャンバー内に基板を収容し、基板をペデスタル(台座)に保持させている。そして、基板表面に除去流体を供給し、基板表面上に該除去流体による液膜を形成している。続いて、処理チャンバー内に冷却ガスを循環させて液膜を凍結させた後、ペデスタルを加熱して凍結膜を融解させている。そして、このような液膜の凍結と凍結膜の融解とを周期的に実行することにより、基板表面と汚染物質との結合を緩ませて基板表面からの汚染物質の除去を容易にしている。   Moreover, in the apparatus described in Patent Document 2, a substrate is accommodated in a processing chamber, and the substrate is held on a pedestal (pedestal). Then, a removal fluid is supplied to the substrate surface, and a liquid film is formed by the removal fluid on the substrate surface. Subsequently, the cooling gas is circulated in the processing chamber to freeze the liquid film, and then the pedestal is heated to melt the frozen film. Then, by periodically performing such freezing of the liquid film and thawing of the frozen film, the bond between the substrate surface and the contaminant is loosened to facilitate the removal of the contaminant from the substrate surface.
特開平11−31673号公報(図6)JP 11-31673 A (FIG. 6) 特開平3−145130号公報(図1)JP-A-3-145130 (FIG. 1)
ところで、特許文献1に記載の装置では、基板表面に形成した氷膜に液体(純水)を供給して該氷膜を基板表面から除去している。このため、次のような問題が発生することがあった。すなわち、氷膜に液体を供給して該氷膜を除去する場合には、基板表面に供給され基板表面上を流れる液体(液流)内に融解されていない氷(未融解の氷)の塊が生じてしまうことがある。つまり、氷膜の一部分を残してその周囲の氷膜が先に融解する場合があり、この場合には、氷膜の一部分が塊となって液流内を該液流の流れ方向に移動することとなる。その結果、基板表面に形成されたパターンに氷の塊(固体)が衝突してしまい、パターンにダメージを与えることがあった。   By the way, in the apparatus described in Patent Document 1, a liquid (pure water) is supplied to an ice film formed on the substrate surface to remove the ice film from the substrate surface. For this reason, the following problems may occur. That is, when a liquid is supplied to the ice film and the ice film is removed, a lump of ice (unmelted ice) that is not melted in the liquid (liquid flow) that is supplied to the substrate surface and flows on the substrate surface. May occur. In other words, the ice film surrounding the ice film may be melted first, leaving a part of the ice film. In this case, a part of the ice film moves in the liquid flow direction in the liquid flow direction. It will be. As a result, an ice lump (solid) collides with the pattern formed on the substrate surface, and the pattern may be damaged.
また、特許文献2に記載の装置では、基板に対して比較的熱容量が大きなペデスタル等の基板保持手段を介して基板表面に形成した凍結膜を間接的に加熱している。このため、基板だけでなくペデスタルについても昇温させる必要があり、付与すべき熱量が大きくなっていた。また、製造工程においては、複数枚の基板に対して洗浄処理を各基板ごとに連続して実行する必要がある。しかしながら、上記したように凍結膜の融解を行った結果、ペデスタルが昇温されてしまうと、次に液膜の凍結を実行する際にペデスタルに蓄えられている熱の影響により液膜を凍結させるまでに相応の時間を要してしまう。そこで、液膜を所望の時間内で凍結させる場合には、基板のみならずペデスタルについても十分に冷却する必要がある。このため、液膜を凍結させる際にも、付与すべき冷熱の量が大きくなっていた。特に、一枚の基板に対して液膜の凍結と凍結膜の融解とを繰り返し実行する場合には、その実行回数に応じて基板およびペデスタルに付与すべき熱または冷熱の量が増大してしまう。このように、特許文献2に記載の装置では、洗浄処理を実行する際に、ペデスタルに発生する熱履歴に起因して熱エネルギー効率が悪くなっていた。   In the apparatus described in Patent Document 2, a frozen film formed on the substrate surface is indirectly heated through a substrate holding means such as a pedestal having a relatively large heat capacity with respect to the substrate. For this reason, it is necessary to raise the temperature of not only the substrate but also the pedestal, which increases the amount of heat to be applied. Further, in the manufacturing process, it is necessary to continuously perform the cleaning process on each of the plurality of substrates for each substrate. However, if the pedestal is heated as a result of thawing the frozen film as described above, the liquid film is frozen by the influence of the heat stored in the pedestal when the liquid film is next frozen. It will take some time to complete. Therefore, when the liquid film is frozen within a desired time, it is necessary to sufficiently cool not only the substrate but also the pedestal. For this reason, even when the liquid film is frozen, the amount of cold heat to be applied is large. In particular, when repeatedly freezing a liquid film and thawing a frozen film on a single substrate, the amount of heat or cold to be applied to the substrate and pedestal increases according to the number of executions. . As described above, in the apparatus described in Patent Document 2, the thermal energy efficiency is deteriorated due to the thermal history generated in the pedestal when the cleaning process is executed.
この発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、基板表面へのダメージを防止しつつ、良好な熱エネルギー効率で基板表面に対して洗浄処理を施す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を目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and provides a substrate processing apparatus and a substrate processing method capable of performing a cleaning process on a substrate surface with good thermal energy efficiency while preventing damage to the substrate surface. The purpose is to provide.
この発明にかかる基板処理装置の第1態様は、基板表面に形成された液膜を凍結して凍結膜を形成した後、該凍結膜を融解し基板表面から除去することにより基板表面に対して洗浄処理を施す基板処理装置であって、上記目的を達成するため、その表面に液膜が形成された基板を保持する基板保持手段と、液膜を凍結させて凍結膜を形成する凍結膜形成手段と、液膜を構成する液体の凝固点より高い温度を有する加熱ガスを凍結膜に向けて局部的に吐出する加熱ガス吐出手段と、加熱ガス吐出手段を基板表面に沿って基板に対して相対移動させる相対移動機構とを備え、加熱ガス吐出手段から加熱ガスを吐出させながら相対移動機構により加熱ガス吐出手段を基板に対して相対移動させることで基板表面に形成された凍結膜の全体を融解することを特徴としている。   According to a first aspect of the substrate processing apparatus of the present invention, a liquid film formed on a substrate surface is frozen to form a frozen film, and then the frozen film is melted and removed from the substrate surface. A substrate processing apparatus for performing a cleaning process, in order to achieve the above object, a substrate holding means for holding a substrate having a liquid film formed on the surface thereof, and a frozen film formation for forming a frozen film by freezing the liquid film A heating gas discharging means for locally discharging a heating gas having a temperature higher than the freezing point of the liquid constituting the liquid film toward the frozen film, and the heating gas discharging means relative to the substrate along the substrate surface. And a relative movement mechanism that moves, while the heated gas discharge means discharges the heated gas, the relative movement mechanism moves the heated gas discharge means relative to the substrate to melt the entire frozen film formed on the substrate surface. Do It is characterized by a door.
また、この発明にかかる基板処理方法の第1態様は、上記目的を達成するため、基板表面に液膜を付着させた状態で該液膜を凍結させて凍結膜を形成する凍結膜形成工程と、液膜を構成する液体の凝固点より高い温度を有する加熱ガスを加熱ガス吐出手段から凍結膜に向けて局部的に吐出させながら加熱ガス吐出手段を基板表面に沿って基板に対して相対移動させて基板表面に形成された凍結膜を融解する融解工程と、融解された後の液膜を基板表面から除去する液膜除去工程とを備えたことを特徴としている。   According to a first aspect of the substrate processing method of the present invention, in order to achieve the above object, a frozen film forming step of forming a frozen film by freezing the liquid film with the liquid film attached to the substrate surface; The heating gas discharge means is moved relative to the substrate along the substrate surface while the heating gas having a temperature higher than the freezing point of the liquid constituting the liquid film is locally discharged from the heating gas discharge means toward the frozen film. And a melting step for melting the frozen film formed on the substrate surface and a liquid film removing step for removing the melted liquid film from the substrate surface.
このように構成された発明(基板処理装置および基板処理方法)の第1態様によれば、基板表面に形成された凍結膜に向けて、液膜を構成する液体の凝固点より高い温度を有する加熱ガスが加熱ガス吐出手段から局部的に吐出される。これにより、加熱ガスの供給部位に位置する凍結膜が融解される。そして、加熱ガス吐出手段から加熱ガスを吐出させながら該加熱ガス吐出手段が基板表面に沿って基板に対して相対移動される。このため、基板表面の表面領域のうち凍結膜が融解された領域(融解領域)が広げられ、基板表面に形成された凍結膜の全体を融解させることができる。このように、凍結膜に向けて液体を供給することなく凍結膜を融解しているので、基板表面に供給され該基板表面上で流動する液体とともに未融解の凍結膜の塊(固体)が移動するのを防止することができる。したがって、融解された後の液膜を基板表面から除去することにより、基板表面へのダメージを防止しながら基板表面から汚染物質を容易に除去することができる。しかも、凍結膜に加熱ガスを直接に供給して該凍結膜を融解していることから、基板保持手段を昇温させる必要がない。このため、基板保持手段に熱履歴が発生するのを抑制して、良好な熱エネルギー効率で基板表面に対して洗浄処理を施すことができる。   According to the first aspect of the invention (substrate processing apparatus and substrate processing method) thus configured, heating having a temperature higher than the freezing point of the liquid constituting the liquid film toward the frozen film formed on the substrate surface Gas is locally discharged from the heated gas discharge means. As a result, the frozen film located at the heated gas supply site is melted. The heating gas discharge means is moved relative to the substrate along the substrate surface while discharging the heating gas from the heating gas discharge means. For this reason, the area | region (melting | dissolving area | region) by which the frozen film was melt | dissolved among the surface area | regions of the substrate surface is expanded, and the whole frozen film formed on the substrate surface can be thawed. As described above, since the frozen film is melted without supplying the liquid toward the frozen film, the mass (solid) of the unmelted frozen film moves together with the liquid supplied to the substrate surface and flowing on the substrate surface. Can be prevented. Therefore, by removing the melted liquid film from the substrate surface, it is possible to easily remove contaminants from the substrate surface while preventing damage to the substrate surface. In addition, since the frozen film is melted by supplying the heating gas directly to the frozen film, there is no need to raise the temperature of the substrate holding means. For this reason, generation | occurrence | production of a heat history can be suppressed and a washing | cleaning process can be performed with respect to a substrate surface with favorable thermal energy efficiency.
ここで、加熱ガス吐出手段を基板に対して相対移動させるための構成の一例としては、以下に示す構成のものを採用することができる。すなわち、基板保持手段に保持された基板を回転させる回転手段をさらに設けて、相対移動機構が、回転手段により回転駆動されている基板の表面に加熱ガス吐出手段を対向させながら駆動して基板の回転中心位置と基板の端縁位置との間で移動させる駆動手段を有するものを採用することができる。このような構成によれば、加熱ガスの供給部位を基板表面上の微小領域に限定しながらも、基板表面に形成された凍結膜の全体に加熱ガスを速やかに供給することができる。したがって、加熱ガスの供給量を抑制しながら、スループットを向上させることができる。   Here, as an example of the configuration for moving the heated gas discharge means relative to the substrate, the following configuration can be adopted. That is, a rotation unit that rotates the substrate held by the substrate holding unit is further provided, and the relative movement mechanism is driven while the heating gas discharge unit is opposed to the surface of the substrate that is rotated by the rotation unit. It is possible to employ one having driving means for moving between the rotation center position and the edge position of the substrate. According to such a configuration, the heating gas can be quickly supplied to the entire frozen film formed on the substrate surface, while the supply region of the heating gas is limited to a minute region on the substrate surface. Therefore, it is possible to improve the throughput while suppressing the supply amount of the heated gas.
また、この発明にかかる基板処理装置の第2態様は、基板表面に形成された液膜を凍結して凍結膜を形成した後、該凍結膜を融解し基板表面から除去することにより基板表面に対して洗浄処理を施す基板処理装置であって、上記目的を達成するため、その表面に液膜が形成された基板を保持する基板保持手段と、液膜を凍結させて凍結膜を形成する凍結膜形成手段と、基板保持手段に保持された基板を回転させる回転手段と、液膜を構成する液体の凝固点より高い温度を有する雰囲気中で回転手段により基板を回転させることで基板表面に形成された凍結膜を融解することを特徴としている。   Further, the second aspect of the substrate processing apparatus according to the present invention is that the liquid film formed on the substrate surface is frozen to form a frozen film, and then the frozen film is melted and removed from the substrate surface. A substrate processing apparatus for performing a cleaning process on a substrate, in order to achieve the above object, a substrate holding means for holding a substrate having a liquid film formed on the surface thereof, and a freezing for freezing the liquid film to form a frozen film Formed on the substrate surface by rotating the substrate by the rotating means in an atmosphere having a temperature higher than the freezing point of the liquid constituting the liquid film, the rotating means for rotating the substrate held by the substrate holding means, It is characterized by thawing frozen membranes.
また、この発明にかかる基板処理方法の第2態様は、上記目的を達成するため、基板表面に液膜を付着させた状態で該液膜を凍結させて凍結膜を形成する凍結膜形成工程と、 液膜を構成する液体の凝固点より高い温度を有する雰囲気中で基板を回転させて基板表面に形成された凍結膜を融解する融解工程と、融解された後の液膜を基板表面から除去する液膜除去工程とを備えたことを特徴としている。   The second aspect of the substrate processing method according to the present invention includes a frozen film forming step of forming a frozen film by freezing the liquid film with the liquid film attached to the substrate surface in order to achieve the above object. , A melting step in which the frozen film formed on the substrate surface is melted by rotating the substrate in an atmosphere having a temperature higher than the freezing point of the liquid constituting the liquid film, and the melted liquid film is removed from the substrate surface And a liquid film removing step.
このように構成された発明(基板処理装置および基板処理方法)の第2態様によれば、基板表面に凍結膜が形成された状態で、液膜を構成する液体の凝固点より高い温度を有する雰囲気中で基板を回転させている。これにより、基板表面上に基板の回転に伴う気流が発生し、凍結膜から該凍結膜の周囲雰囲気、つまり液膜を構成する液体の凝固点より高い温度を有する雰囲気への冷熱の拡散が促進される。このため、凍結膜を速やかに融解させることができる。このように、凍結膜に向けて液体を供給することなく凍結膜を融解させているので、基板表面に供給され該基板表面上で流動する液体とともに未融解の凍結膜の塊が移動するのを防止することができる。したがって、融解された後の液膜を基板表面から除去することにより、基板表面へのダメージを防止しながら基板表面から汚染物質を容易に除去することができる。しかも、基板の回転により凍結膜と周囲雰囲気との間の熱交換を促進させることで該凍結膜を融解していることから、基板保持手段を昇温させる必要がない。このため、基板保持手段に熱履歴が発生するのを抑制して、良好な熱エネルギー効率で基板表面に対して洗浄処理を施すことができる。さらに、この発明によれば、凍結膜を融解するために加熱手段を新たに設ける必要がないので、装置構成を簡素化するとともに、装置コストの低減を図ることができる。   According to the second aspect of the invention (substrate processing apparatus and substrate processing method) configured as described above, an atmosphere having a temperature higher than the freezing point of the liquid constituting the liquid film in a state where the frozen film is formed on the substrate surface. The substrate is rotated inside. As a result, an air flow accompanying the rotation of the substrate is generated on the substrate surface, and the diffusion of cold heat from the frozen film to the ambient atmosphere of the frozen film, that is, the atmosphere having a temperature higher than the freezing point of the liquid constituting the liquid film is promoted. The For this reason, a frozen membrane can be rapidly thawed. In this way, since the frozen film is melted without supplying the liquid toward the frozen film, the mass of the unmelted frozen film moves together with the liquid supplied to the substrate surface and flowing on the substrate surface. Can be prevented. Therefore, by removing the melted liquid film from the substrate surface, it is possible to easily remove contaminants from the substrate surface while preventing damage to the substrate surface. In addition, since the frozen film is melted by promoting heat exchange between the frozen film and the surrounding atmosphere by rotating the substrate, it is not necessary to raise the temperature of the substrate holding means. For this reason, generation | occurrence | production of a heat history can be suppressed and a washing | cleaning process can be performed with respect to a substrate surface with favorable thermal energy efficiency. Furthermore, according to the present invention, it is not necessary to newly provide a heating means for melting the frozen film, so that the apparatus configuration can be simplified and the apparatus cost can be reduced.
ここで、基板表面に液体を供給する液体供給手段をさらに設けて、回転手段により基板を第1回転速度で回転させることで液体供給手段から基板表面に供給された液体の一部を振り切って基板表面に液膜を形成する一方、第1回転速度よりも低い第2回転速度で基板を回転させることで基板表面に形成された凍結膜を融解するのが好ましい。このように凍結膜を融解することにより、基板の回転に伴う遠心力の作用によって凍結膜が融解された後の液膜が基板表面上で流動するのを抑制することができる。このため、未融解の凍結膜の塊が生ずる場合であっても、基板表面上の液膜の流動を防止して基板表面へのダメージを確実に防止することができる。   Here, liquid supply means for supplying a liquid to the substrate surface is further provided, and a part of the liquid supplied from the liquid supply means to the substrate surface is spun off by rotating the substrate at the first rotation speed by the rotation means. While forming the liquid film on the surface, it is preferable to melt the frozen film formed on the substrate surface by rotating the substrate at a second rotation speed lower than the first rotation speed. By thawing the frozen film in this way, it is possible to suppress the flow of the liquid film on the substrate surface after the frozen film is melted by the action of the centrifugal force accompanying the rotation of the substrate. For this reason, even when an unmelted frozen film lump is generated, the liquid film on the substrate surface can be prevented from flowing and damage to the substrate surface can be reliably prevented.
また、第1および第2態様にかかる基板処理装置において、基板表面にリンス液を供給して凍結膜が融解された後の液膜を基板表面から除去するリンス液供給手段をさらに備えてもよい。これにより、凍結膜が融解された後の液膜(液体)にリンス液が供給され、該液膜がリンス液とともに基板表面から除去される。したがって、基板表面にダメージを与えることなく、液膜とともに該液膜に含まれる汚染物質を基板表面から除去することができる。   The substrate processing apparatus according to the first and second aspects may further include a rinsing liquid supply unit that supplies a rinsing liquid to the substrate surface and removes the liquid film after the frozen film is melted from the substrate surface. . Thereby, the rinse liquid is supplied to the liquid film (liquid) after the frozen film is thawed, and the liquid film is removed from the substrate surface together with the rinse liquid. Therefore, the contaminant contained in the liquid film together with the liquid film can be removed from the substrate surface without damaging the substrate surface.
また、第1および第2態様にかかる基板処理方法において、凍結膜形成工程と融解工程とを所定回数だけ繰り返し実行した後に、液膜除去工程を実行するようにしてもよい。この構成によれば、凍結膜形成工程の実行により液膜が凍結した際に生じる体積膨張と、融解工程の実行により凍結膜が融解した際に生じる体積収縮とが液膜除去工程前に繰り返される。これにより、基板表面と該基板表面に付着する汚染物質との間の付着力を十分に低下させ、さらには基板表面から汚染物質を脱離させることができる。したがって、融解された後の液膜を基板表面から除去(液膜除去工程を実行)することによって、基板表面にダメージを与えることなく基板表面から汚染物質を確実に除去することができる。   In the substrate processing method according to the first and second aspects, the liquid film removing step may be performed after the frozen film forming step and the thawing step are repeatedly performed a predetermined number of times. According to this configuration, the volume expansion that occurs when the liquid film is frozen by the execution of the frozen film formation process and the volume contraction that occurs when the frozen film is thawed by the execution of the melting process are repeated before the liquid film removal process. . Thereby, the adhesion force between the substrate surface and the contaminant adhering to the substrate surface can be sufficiently reduced, and further the contaminant can be detached from the substrate surface. Therefore, by removing the melted liquid film from the substrate surface (execution of the liquid film removing step), it is possible to reliably remove contaminants from the substrate surface without damaging the substrate surface.
この発明によれば、凍結膜に向けて液体を供給することなく凍結膜が融解される。このため、基板表面に供給され該基板表面上で流動する液体とともに未融解の凍結膜の塊が移動するのを防止することができる。したがって、融解された後の液膜を基板表面から除去することにより、基板表面へのダメージを防止しながら基板表面から汚染物質を除去することができる。また、この発明によれば、基板保持手段を昇温させることなく凍結膜を融解している。このため、基板保持手段に熱履歴が発生するのを抑制して、良好な熱エネルギー効率で基板表面に対して洗浄処理を施すことができる。   According to the present invention, the frozen membrane is melted without supplying liquid toward the frozen membrane. For this reason, it is possible to prevent the unmelted mass of the frozen film from moving together with the liquid supplied to the substrate surface and flowing on the substrate surface. Therefore, by removing the melted liquid film from the substrate surface, it is possible to remove contaminants from the substrate surface while preventing damage to the substrate surface. Further, according to the present invention, the frozen film is melted without raising the temperature of the substrate holding means. For this reason, generation | occurrence | production of a heat history can be suppressed and a washing | cleaning process can be performed with respect to a substrate surface with favorable thermal energy efficiency.
<第1実施形態>
図1はこの発明にかかる基板処理装置の第1実施形態を示す図である。また、図2は図1の基板処理装置の主要な制御構成を示すブロック図である。この基板処理装置は半導体ウエハ等の基板Wの表面Wfに付着しているパーティクル等の汚染物質を除去するための洗浄処理に用いられる枚葉式の基板処理装置である。より具体的には、微細パターンが形成された基板表面Wfに対して、(1)液膜を形成し、(2)液膜を凍結させて凍結膜を形成し、(3)凍結膜を融解し、(4)融解された後の液膜を除去することで、基板表面Wfに対して一連の洗浄処理(液膜形成+液膜凍結+凍結膜融解+液膜除去)を施す装置である。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of a substrate processing apparatus according to the present invention. FIG. 2 is a block diagram showing a main control configuration of the substrate processing apparatus of FIG. This substrate processing apparatus is a single wafer type substrate processing apparatus used for cleaning processing for removing contaminants such as particles adhering to the surface Wf of the substrate W such as a semiconductor wafer. More specifically, (1) a liquid film is formed on the substrate surface Wf on which the fine pattern is formed, (2) the liquid film is frozen to form a frozen film, and (3) the frozen film is thawed. (4) A device that performs a series of cleaning processes (liquid film formation + liquid film freezing + freezing film melting + liquid film removal) on the substrate surface Wf by removing the melted liquid film. .
この基板処理装置は、基板Wに対して洗浄処理を施す処理空間をその内部に有する処理チャンバー1を備えている。処理チャンバー1内には、本発明の「基板保持手段」として機能するスピンチャック2、冷却ガス吐出ノズル3、加熱ガス吐出ノズル4(本発明の「加熱ガス吐出手段」に相当)および遮断部材9が設けられている。   The substrate processing apparatus includes a processing chamber 1 having a processing space for cleaning a substrate W therein. In the processing chamber 1, a spin chuck 2, a cooling gas discharge nozzle 3, a heating gas discharge nozzle 4 (corresponding to “a heating gas discharge means” of the present invention) and a blocking member 9 functioning as “substrate holding means” of the present invention. Is provided.
スピンチャック2は、基板表面Wf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。このスピンチャック2は、回転支軸21がモータを含むチャック回転機構22の回転軸に連結されており、チャック回転機構22の駆動により回転中心A0を中心に回転可能となっている。回転支軸21の上端部には、円盤状のスピンベース23が一体的にネジなどの締結部品によって連結されている。したがって、装置全体を制御する制御ユニット8(図2)からの動作指令に応じてチャック回転機構22を駆動させることによりスピンベース23が回転中心A0を中心に回転する。このように、この実施形態では、チャック回転機構22が本発明の「回転手段」として機能する。   The spin chuck 2 rotates the substrate W while holding the substrate W in a substantially horizontal posture with the substrate surface Wf facing upward. The spin chuck 2 has a rotation support shaft 21 connected to a rotation shaft of a chuck rotation mechanism 22 including a motor, and can rotate about a rotation center A0 by driving the chuck rotation mechanism 22. A disc-shaped spin base 23 is integrally connected to the upper end portion of the rotation spindle 21 by a fastening component such as a screw. Therefore, the spin base 23 rotates around the rotation center A0 by driving the chuck rotation mechanism 22 in accordance with an operation command from the control unit 8 (FIG. 2) that controls the entire apparatus. Thus, in this embodiment, the chuck rotating mechanism 22 functions as the “rotating unit” of the present invention.
スピンベース23の周縁部付近には、基板Wの周縁部を把持するための複数個のチャックピン24が立設されている。チャックピン24は、円形の基板Wを確実に保持するために3個以上設けてあればよく、スピンベース23の周縁部に沿って等角度間隔で配置されている。チャックピン24のそれぞれは、基板Wの周縁部を下方から支持する基板支持部と、基板支持部に支持された基板Wの外周端面を押圧して基板Wを保持する基板保持部とを備えている。各チャックピン24は、基板保持部が基板Wの外周端面を押圧する押圧状態と、基板保持部が基板Wの外周端面から離れる解放状態との間を切り替え可能に構成されている。そして、スピンベース23に対して基板Wが受渡しされる際には、複数個のチャックピン24を解放状態とし、基板Wに対して洗浄処理を行う際には、複数個のチャックピン24を押圧状態とする。押圧状態とすることによって、複数個のチャックピン24は基板Wの周縁部を把持してその基板Wをスピンベース23から所定間隔を隔てて略水平姿勢に保持することができる。これにより、基板Wはその表面(パターン形成面)Wfを上方に向け、裏面Wbを下方に向けた状態で保持される。   Near the periphery of the spin base 23, a plurality of chuck pins 24 for holding the periphery of the substrate W are provided upright. Three or more chuck pins 24 may be provided to securely hold the circular substrate W, and are arranged at equiangular intervals along the peripheral edge of the spin base 23. Each of the chuck pins 24 includes a substrate support portion that supports the peripheral portion of the substrate W from below, and a substrate holding portion that holds the substrate W by pressing the outer peripheral end surface of the substrate W supported by the substrate support portion. Yes. Each chuck pin 24 is configured to be switchable between a pressing state in which the substrate holding portion presses the outer peripheral end surface of the substrate W and a released state in which the substrate holding portion is separated from the outer peripheral end surface of the substrate W. When the substrate W is delivered to the spin base 23, the plurality of chuck pins 24 are released, and when the substrate W is cleaned, the plurality of chuck pins 24 are pressed. State. By setting the pressed state, the plurality of chuck pins 24 can grip the peripheral edge of the substrate W and hold the substrate W in a substantially horizontal posture at a predetermined interval from the spin base 23. As a result, the substrate W is held with the front surface (pattern forming surface) Wf facing upward and the back surface Wb facing downward.
スピンチャック2の外方には、第1の回動モータ31が設けられている。第1の回動モータ31には、第1の回動軸33が接続されている。また、第1の回動軸33には、第1のアーム35が水平方向に延びるように連結され、第1のアーム35の先端に冷却ガス吐出ノズル3が取り付けられている。そして、制御ユニット8からの動作指令に応じて第1の回動モータ31が駆動されることで、第1のアーム35を第1の回動軸33回りに揺動させることができる。   A first rotation motor 31 is provided outside the spin chuck 2. A first rotation shaft 33 is connected to the first rotation motor 31. A first arm 35 is connected to the first rotation shaft 33 so as to extend in the horizontal direction, and a cooling gas discharge nozzle 3 is attached to the tip of the first arm 35. Then, the first rotation motor 31 is driven in accordance with an operation command from the control unit 8, whereby the first arm 35 can be swung around the first rotation shaft 33.
図3は図1の基板処理装置に装備された冷却ガス吐出ノズルの動作を示す図である。ここで、同図(a)は側面図、同図(b)は平面図である。第1の回動モータ31を駆動して第1のアーム35を揺動させると、冷却ガス吐出ノズル3は基板表面Wfに対向しながら同図(b)の移動軌跡T3、つまり基板Wの回転中心位置P31から基板Wの端縁位置P32に向かう軌跡T3に沿って移動する。ここで、基板Wの回転中心位置P31は基板表面Wfの上方で、かつ基板Wの回転中心A0上に設定されている。また、冷却ガス吐出ノズル3は基板Wの側方に退避した待機位置P33に移動可能となっている。   FIG. 3 is a view showing the operation of the cooling gas discharge nozzle provided in the substrate processing apparatus of FIG. Here, FIG. 4A is a side view and FIG. 4B is a plan view. When the first rotation motor 31 is driven to swing the first arm 35, the cooling gas discharge nozzle 3 faces the substrate surface Wf, while the movement locus T3 in FIG. It moves along the locus T3 from the center position P31 toward the edge position P32 of the substrate W. Here, the rotation center position P31 of the substrate W is set above the substrate surface Wf and on the rotation center A0 of the substrate W. The cooling gas discharge nozzle 3 can be moved to a standby position P33 retracted to the side of the substrate W.
冷却ガス吐出ノズル3は冷却ガス供給部63(図2)と接続されており、制御ユニット8からの動作指令に応じて冷却ガス供給部63から液膜を凍結させるための冷却ガスを冷却ガス吐出ノズル3に供給する。そして、制御ユニット8からの動作指令に応じて冷却ガス吐出ノズル3が基板表面Wfに近接して対向配置されるとともに冷却ガス吐出ノズル3から冷却ガスが吐出されると、基板表面Wfに向けて冷却ガスが局部的に供給される。したがって、冷却ガス吐出ノズル3から冷却ガスを吐出させた状態で、制御ユニット8が基板Wを回転させながら該冷却ガス吐出ノズル3を移動軌跡T3に沿って移動させることで、冷却ガスを基板表面Wfの全面にわたって供給することができる。これにより、後述するように基板表面Wfに液膜11が形成されていると、該液膜11の全体を凍結させて基板表面Wfの全面に凍結膜13を形成可能となっている。このように、この実施形態では、冷却ガス吐出ノズル3、第1の回動モータ31、第1の回動軸33、第1のアーム35および冷却ガス供給部63が本発明の「凍結膜形成手段」として機能する。   The cooling gas discharge nozzle 3 is connected to a cooling gas supply unit 63 (FIG. 2), and discharges a cooling gas for freezing the liquid film from the cooling gas supply unit 63 in accordance with an operation command from the control unit 8. Supply to nozzle 3. In response to an operation command from the control unit 8, the cooling gas discharge nozzle 3 is disposed close to and opposed to the substrate surface Wf, and when the cooling gas is discharged from the cooling gas discharge nozzle 3, it is directed toward the substrate surface Wf. Cooling gas is supplied locally. Therefore, in a state where the cooling gas is discharged from the cooling gas discharge nozzle 3, the control unit 8 moves the cooling gas discharge nozzle 3 along the movement trajectory T3 while rotating the substrate W. It can be supplied over the entire surface of Wf. Thus, as described later, when the liquid film 11 is formed on the substrate surface Wf, the entire liquid film 11 can be frozen to form the frozen film 13 on the entire surface of the substrate surface Wf. Thus, in this embodiment, the cooling gas discharge nozzle 3, the first rotating motor 31, the first rotating shaft 33, the first arm 35, and the cooling gas supply unit 63 are combined with the “freezing film formation” of the present invention. Functions as a means.
冷却ガスとしては、基板表面Wfに形成された液膜11を構成する液体の凝固点より低い温度に調整されたガス、例えば窒素ガス、酸素ガスおよび清浄なエア等を用いることができる。この実施形態では、後述するように基板表面Wfに形成する液膜11はDIW(deionized Water)で構成されることから、冷却ガスの温度をDIWの凝固点(氷点)よりも低い温度に調整することができる。また、このように冷却ガスを用いた場合には次の作用効果を得ることができる。すなわち、冷媒としてガスを用いる場合、基板表面Wfへのガス供給前にフィルタ等を介挿することで冷却ガスに含まれる汚染物質を容易に、高効率で除去することができる。そして、こうして清浄化された冷却ガスを用いることで液膜11への汚染物質の混入を確実に防止することができる。   As the cooling gas, a gas adjusted to a temperature lower than the freezing point of the liquid constituting the liquid film 11 formed on the substrate surface Wf, such as nitrogen gas, oxygen gas, and clean air, can be used. In this embodiment, since the liquid film 11 formed on the substrate surface Wf is composed of DIW (deionized water) as described later, the temperature of the cooling gas is adjusted to a temperature lower than the freezing point (freezing point) of DIW. Can do. Further, when the cooling gas is used as described above, the following effects can be obtained. That is, when gas is used as the refrigerant, contaminants contained in the cooling gas can be easily and efficiently removed by inserting a filter or the like before supplying the gas to the substrate surface Wf. By using the cooling gas thus purified, contamination of the liquid film 11 can be reliably prevented.
また、スピンチャック2の外方には、本発明の「駆動手段」として機能する第2の回動モータ41が設けられている。第2の回動モータ41には、第2の回動軸43が接続され、第2の回動軸43には、第2のアーム45が連結されている。また、第2のアーム45の先端に加熱ガス吐出ノズル4が取り付けられている。そして、制御ユニット8からの動作指令に応じて第2の回動モータ41が駆動されることで、加熱ガス吐出ノズル4を第2の回動軸43回りに揺動させることができる。   Further, a second rotation motor 41 that functions as the “driving means” of the present invention is provided outside the spin chuck 2. A second rotation shaft 43 is connected to the second rotation motor 41, and a second arm 45 is coupled to the second rotation shaft 43. A heated gas discharge nozzle 4 is attached to the tip of the second arm 45. The heated gas discharge nozzle 4 can be swung around the second rotation shaft 43 by driving the second rotation motor 41 in accordance with an operation command from the control unit 8.
図4は図1の基板処理装置に装備された加熱ガス吐出ノズルの動作を示す図である。ここで、同図(a)は側面図、同図(b)は平面図である。第2の回動モータ41を駆動して第2のアーム45を揺動させると、加熱ガス吐出ノズル4は基板表面Wfに対向しながら同図(b)の移動軌跡T4、つまり基板Wの回転中心位置P41から基板Wの端縁位置P42に向かう軌跡T4に沿って移動する。ここで、基板Wの回転中心位置P41は基板表面Wfの上方で、かつ基板Wの回転中心A0上に設定されている。また、加熱ガス吐出ノズル4は基板Wの側方に退避した待機位置P43に移動可能となっている。このように、この実施形態では、第2の回動モータ41が加熱ガス吐出ノズル4を基板表面Wfに沿って基板Wに対して相対移動させる「相対移動機構」として機能する。   FIG. 4 is a view showing the operation of the heated gas discharge nozzle provided in the substrate processing apparatus of FIG. Here, FIG. 4A is a side view and FIG. 4B is a plan view. When the second rotation motor 41 is driven to swing the second arm 45, the heated gas discharge nozzle 4 faces the substrate surface Wf, while the movement locus T4 in FIG. It moves along a locus T4 from the center position P41 toward the edge position P42 of the substrate W. Here, the rotation center position P41 of the substrate W is set above the substrate surface Wf and above the rotation center A0 of the substrate W. Further, the heated gas discharge nozzle 4 is movable to a standby position P43 retracted to the side of the substrate W. Thus, in this embodiment, the second rotation motor 41 functions as a “relative movement mechanism” for moving the heated gas discharge nozzle 4 relative to the substrate W along the substrate surface Wf.
加熱ガス吐出ノズル4は加熱ガス供給部64(図2)と接続されており、制御ユニット8からの動作指令に応じて加熱ガス供給部64から凍結膜を融解させるための加熱ガスを加熱ガス吐出ノズル4に供給する。そして、制御ユニット8からの動作指令に応じて加熱ガス吐出ノズル4が基板表面Wfに近接して対向配置されるとともに加熱ガス吐出ノズル4から加熱ガスが吐出されると、基板表面Wfに向けて加熱ガスが局部的に供給される。したがって、加熱ガス吐出ノズル4から加熱ガスを吐出させた状態で、制御ユニット8が基板Wを回転させながら該加熱ガス吐出ノズル4を移動軌跡T4に沿って移動させることで、加熱ガスを基板表面Wfの全面にわたって供給することができる。これにより、後述するように基板表面Wfに形成された凍結膜13の全体を融解させることが可能となっている。   The heating gas discharge nozzle 4 is connected to a heating gas supply unit 64 (FIG. 2), and discharges a heating gas for melting the frozen film from the heating gas supply unit 64 in accordance with an operation command from the control unit 8. Supply to nozzle 4. Then, in response to an operation command from the control unit 8, the heating gas discharge nozzle 4 is disposed close to and opposed to the substrate surface Wf, and when the heating gas is discharged from the heating gas discharge nozzle 4, the substrate is directed toward the substrate surface Wf. Heated gas is supplied locally. Accordingly, in a state where the heating gas is discharged from the heating gas discharge nozzle 4, the control unit 8 moves the heating gas discharge nozzle 4 along the movement trajectory T4 while rotating the substrate W. It can be supplied over the entire surface of Wf. Thereby, as will be described later, the entire frozen film 13 formed on the substrate surface Wf can be melted.
加熱ガスとしては、液膜11を構成する液体の凝固点より高い温度に調整されたガス、例えば窒素ガス、酸素ガスおよび清浄なエア等を用いることができる。この実施形態では、後述するように液膜11はDIWで構成されることから、加熱ガスの温度をDIWの凝固点(氷点)よりも高い温度に調整することができる。また、このように加熱ガスを用いた場合には、冷却ガスと同様の作用効果を得ることができる。すなわち、液膜11の凍結により形成された凍結膜を融解させるための熱源としてガスを用いる場合、基板表面Wfへのガス供給前にフィルタ等を介挿することで加熱ガスに含まれる汚染物質を容易に、高効率で除去することができる。そして、こうして清浄化された加熱ガスを用いることで融解処理において基板Wに汚染物質が付着するのを確実に防止することができる。   As the heating gas, a gas adjusted to a temperature higher than the freezing point of the liquid constituting the liquid film 11, such as nitrogen gas, oxygen gas, and clean air can be used. In this embodiment, since the liquid film 11 is composed of DIW as described later, the temperature of the heated gas can be adjusted to a temperature higher than the freezing point (freezing point) of DIW. In addition, when the heating gas is used in this way, the same effects as the cooling gas can be obtained. That is, when a gas is used as a heat source for melting the frozen film formed by freezing the liquid film 11, the contaminant contained in the heated gas is removed by inserting a filter or the like before supplying the gas to the substrate surface Wf. It can be easily removed with high efficiency. By using the heated gas thus cleaned, it is possible to reliably prevent the contaminants from adhering to the substrate W in the melting process.
図1に戻って説明を続ける。スピンチャック2の回転支軸21は中空軸からなる。回転支軸21の内部には、基板Wの裏面Wbに処理液を供給するための処理液供給管25が挿通されている。処理液供給管25は、スピンチャック2に保持された基板Wの下面(裏面Wb)に近接する位置まで延びており、その先端には基板Wの下面中央部に向けて処理液を吐出する処理液ノズル27が設けられている。処理液供給管25は処理液供給部61(図2)と接続されており、処理液供給部61から処理液として薬液またはDIW等のリンス液が選択的に供給される。   Returning to FIG. 1, the description will be continued. The rotation support shaft 21 of the spin chuck 2 is a hollow shaft. A processing liquid supply pipe 25 for supplying a processing liquid to the back surface Wb of the substrate W is inserted into the rotary spindle 21. The processing liquid supply tube 25 extends to a position close to the lower surface (back surface Wb) of the substrate W held by the spin chuck 2, and a process for discharging the processing liquid toward the center of the lower surface of the substrate W at the tip thereof. A liquid nozzle 27 is provided. The processing liquid supply pipe 25 is connected to the processing liquid supply unit 61 (FIG. 2), and a chemical liquid or a rinsing liquid such as DIW is selectively supplied from the processing liquid supply unit 61 as the processing liquid.
回転支軸21の内壁面と処理液供給管25の外壁面の隙間は、円筒状のガス供給路29を形成している。このガス供給路29は乾燥ガス供給部65(図2)と接続されており、スピンベース23と基板裏面Wbとの間に形成される空間に乾燥ガスとして窒素ガスを供給することができる。なお、この実施形態では、乾燥ガス供給部65から乾燥ガスとして窒素ガスを供給しているが、空気や他の不活性ガスなどを吐出してもよい。   A gap between the inner wall surface of the rotation spindle 21 and the outer wall surface of the processing liquid supply pipe 25 forms a cylindrical gas supply path 29. The gas supply path 29 is connected to a dry gas supply unit 65 (FIG. 2), and nitrogen gas can be supplied as a dry gas to a space formed between the spin base 23 and the substrate back surface Wb. In this embodiment, nitrogen gas is supplied as the dry gas from the dry gas supply unit 65, but air or other inert gas may be discharged.
また、スピンチャック2の上方には、中心部に開口を有する円盤状の遮断部材9が設けられている。遮断部材9は、その下面(底面)が基板表面Wfと略平行に対向する基板対向面となっており、その平面サイズは基板Wの直径と同等以上の大きさに形成されている。遮断部材9は略円筒形状を有する支持軸91の下端部に略水平に取り付けられ、支持軸91は水平方向に延びるアーム92により基板Wの中心を通る鉛直軸回りに回転可能に保持されている。また、アーム92には、遮断部材回転機構93と遮断部材昇降機構94が接続されている。   A disc-shaped blocking member 9 having an opening at the center is provided above the spin chuck 2. The blocking member 9 has a lower surface (bottom surface) that faces the substrate surface Wf and is substantially parallel to the substrate surface Wf. The planar size of the blocking member 9 is equal to or greater than the diameter of the substrate W. The blocking member 9 is attached substantially horizontally to a lower end portion of a support shaft 91 having a substantially cylindrical shape, and the support shaft 91 is rotatably held around a vertical axis passing through the center of the substrate W by an arm 92 extending in the horizontal direction. . The arm 92 is connected to a blocking member rotating mechanism 93 and a blocking member lifting mechanism 94.
遮断部材回転機構93は、制御ユニット8からの動作指令に応じて支持軸91を基板Wの中心を通る鉛直軸回りに回転させる。また、遮断部材回転機構93は、スピンチャック2に保持された基板Wの回転に応じて基板Wと同じ回転方向でかつ略同じ回転速度で遮断部材9を回転させるように構成されている。また、遮断部材昇降機構94は、制御ユニット8からの動作指令に応じて、遮断部材9をスピンベース23に近接して対向させたり、逆に離間させることが可能となっている。具体的には、制御ユニット8は遮断部材昇降機構94を作動させることで、基板処理装置に対して基板Wを搬入出させる際には、スピンチャック2の上方の離間位置(図1に示す位置)に遮断部材9を上昇させる。その一方で、基板Wに対して所定の処理を施す際には、スピンチャック2に保持された基板Wの表面Wfのごく近傍に設定された対向位置まで遮断部材9を下降させる。   The blocking member rotating mechanism 93 rotates the support shaft 91 around the vertical axis passing through the center of the substrate W in accordance with an operation command from the control unit 8. The blocking member rotating mechanism 93 is configured to rotate the blocking member 9 in the same rotational direction as the substrate W and at substantially the same rotational speed in accordance with the rotation of the substrate W held by the spin chuck 2. Further, the blocking member elevating mechanism 94 can cause the blocking member 9 to face the spin base 23 in the proximity of the spin base 23 or to be separated from the spin base 23 in accordance with an operation command from the control unit 8. Specifically, the control unit 8 operates the blocking member elevating mechanism 94 so that when the substrate W is carried into and out of the substrate processing apparatus, the separation position above the spin chuck 2 (the position shown in FIG. 1). ) To raise the blocking member 9. On the other hand, when a predetermined process is performed on the substrate W, the blocking member 9 is lowered to a facing position set very close to the surface Wf of the substrate W held by the spin chuck 2.
支持軸91は中空に仕上げられ、その内部に遮断部材9の開口に連通したガス供給路95が挿通されている。ガス供給路95は、乾燥ガス供給部65と接続されており、乾燥ガス供給部65から窒素ガスが供給される。この実施形態では、基板Wに対する洗浄処理後の乾燥処理時に、ガス供給路95から遮断部材9と基板表面Wfとの間に形成される空間に窒素ガスを供給する。また、ガス供給路95の内部には、遮断部材9の開口に連通した液供給管96が挿通されており、液供給管96の下端にノズル97が結合されている。液供給管96は処理液供給部61に接続されており、処理液供給部61から処理液(薬液またはリンス液)が供給されることで、ノズル97から処理液を基板表面Wfに向けて吐出可能となっている。   The support shaft 91 is finished in a hollow shape, and a gas supply path 95 communicating with the opening of the blocking member 9 is inserted into the support shaft 91. The gas supply path 95 is connected to the dry gas supply unit 65, and nitrogen gas is supplied from the dry gas supply unit 65. In this embodiment, nitrogen gas is supplied from the gas supply path 95 to the space formed between the blocking member 9 and the substrate surface Wf during the drying process after the cleaning process for the substrate W. A liquid supply pipe 96 communicating with the opening of the blocking member 9 is inserted into the gas supply path 95, and a nozzle 97 is coupled to the lower end of the liquid supply pipe 96. The liquid supply pipe 96 is connected to the processing liquid supply unit 61. When the processing liquid (chemical solution or rinsing liquid) is supplied from the processing liquid supply unit 61, the processing liquid is discharged from the nozzle 97 toward the substrate surface Wf. It is possible.
次に、上記のように構成された基板処理装置における洗浄処理動作について図5および図6を参照しつつ説明する。図5は図1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6は図1の基板処理装置の動作を示す模式図である。この装置では、未処理の基板Wが処理チャンバー1内に搬入されると、制御ユニット8が装置各部を制御して基板Wの表面Wfに対して一連の洗浄処理(液膜形成+液膜凍結+凍結膜融解+液膜除去)を実行する。ここで、基板表面Wfに微細パターンが形成されることがある。つまり、基板表面Wfがパターン形成面になっている。そこで、この実施形態では、基板表面Wfを上方に向けた状態で基板Wが処理チャンバー1内に搬入され、スピンチャック2に保持される(ステップS1)。なお、遮断部材9は離間位置にあり、基板Wとの干渉を防止している。   Next, the cleaning processing operation in the substrate processing apparatus configured as described above will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a flowchart showing the operation of the substrate processing apparatus of FIG. FIG. 6 is a schematic diagram showing the operation of the substrate processing apparatus of FIG. In this apparatus, when an unprocessed substrate W is carried into the processing chamber 1, the control unit 8 controls each part of the apparatus to perform a series of cleaning processes (liquid film formation + liquid film freezing) on the surface Wf of the substrate W. + Freeze membrane thawing + liquid membrane removal). Here, a fine pattern may be formed on the substrate surface Wf. That is, the substrate surface Wf is a pattern formation surface. Therefore, in this embodiment, the substrate W is carried into the processing chamber 1 with the substrate surface Wf facing upward, and is held by the spin chuck 2 (step S1). Note that the blocking member 9 is in a separated position and prevents interference with the substrate W.
スピンチャック2に未処理の基板Wが保持されると、遮断部材9が対向位置まで降下され、基板表面Wfに近接配置される。これにより、基板表面Wfが遮断部材9の基板対向面に近接した状態で覆われ、基板Wの周辺雰囲気から遮断される。そして、制御ユニット8はチャック回転機構22を駆動させてスピンチャック2を回転させるとともに、ノズル97からDIWを基板表面Wfに供給する。そして、基板Wを所定の回転速度で回転させることで基板表面に供給されたDIWを基板Wの径方向外向きに均一に広げるとともに、その一部を基板外に振り切る。これによって、基板表面Wfの全面にわたって液膜の厚みを均一にコントロールして、基板表面Wfの全体に所定の厚みを有する液膜(水膜)11が形成される(ステップS2)。なお、液膜形成に際して、上記のように基板表面Wfに供給されたDIWの一部を振り切ることは必須の要件ではない。例えば、基板Wの回転を停止させた状態あるいは基板Wを比較的低速で回転させた状態で基板WからDIWを振り切ることなく基板表面Wfに液膜を形成してもよい。   When the unprocessed substrate W is held on the spin chuck 2, the blocking member 9 is lowered to the facing position and is disposed close to the substrate surface Wf. As a result, the substrate surface Wf is covered in the state of being close to the substrate facing surface of the blocking member 9 and is blocked from the ambient atmosphere of the substrate W. Then, the control unit 8 drives the chuck rotating mechanism 22 to rotate the spin chuck 2 and supplies DIW from the nozzle 97 to the substrate surface Wf. Then, by rotating the substrate W at a predetermined rotation speed, the DIW supplied to the substrate surface is uniformly spread outward in the radial direction of the substrate W, and part of the DIW is shaken out of the substrate. Thereby, the thickness of the liquid film is uniformly controlled over the entire surface of the substrate surface Wf, and a liquid film (water film) 11 having a predetermined thickness is formed on the entire surface of the substrate Wf (step S2). When forming the liquid film, it is not an essential requirement to shake off part of the DIW supplied to the substrate surface Wf as described above. For example, the liquid film may be formed on the substrate surface Wf without shaking the DIW from the substrate W with the rotation of the substrate W stopped or with the substrate W rotated at a relatively low speed.
液膜形成処理が終了すると、制御ユニット8は遮断部材9を離間位置に配置させるとともに、冷却ガス吐出ノズル3を待機位置P33から冷却ガス供給開始位置、つまり基板Wの回転中心位置P31に移動させる。続いて、回転駆動されている基板Wの表面Wfに向けて冷却ガス吐出ノズル3から冷却ガスを吐出させる。これにより、基板表面Wfに形成された液膜11が局部的に凍結する。そして、冷却ガスを吐出させながら冷却ガス吐出ノズル3を徐々に基板Wの端縁位置P32に向けて移動させていく。これにより、図3に示すように基板表面Wfの表面領域のうち液膜11が凍結した領域(凍結領域)が基板表面Wfの中央部から周縁部へと広げられる。その結果、基板表面Wfの全面に凍結膜(氷膜)13が形成される(ステップS3;凍結膜形成工程)。なお、冷却ガス吐出ノズル3を移動させながら基板Wを回転させることによって、液膜の厚み分布に偏りが生じるのを抑制しつつ、基板表面Wfの全面に凍結膜13を形成することができる。しかしながら、基板Wを高速回転させた場合、基板Wの回転によって生じる気流により、冷却ガス吐出ノズル3から吐出される冷却ガスが拡散してしまい、凍結処理の処理効率が悪くなる。このため、凍結膜形成工程時の基板Wの回転速度は、例えば1〜300rpmに設定される。また、冷却ガス吐出ノズル3の移動速度、吐出ガスの温度および流量、液膜の厚みも考慮して基板Wの回転速度は設定される。   When the liquid film forming process is completed, the control unit 8 places the blocking member 9 in the separated position and moves the cooling gas discharge nozzle 3 from the standby position P33 to the cooling gas supply start position, that is, the rotation center position P31 of the substrate W. . Subsequently, the cooling gas is discharged from the cooling gas discharge nozzle 3 toward the surface Wf of the substrate W being rotationally driven. Thereby, the liquid film 11 formed on the substrate surface Wf is locally frozen. Then, the cooling gas discharge nozzle 3 is gradually moved toward the edge position P32 of the substrate W while discharging the cooling gas. As a result, as shown in FIG. 3, the region (frozen region) in which the liquid film 11 is frozen in the surface region of the substrate surface Wf is expanded from the central portion to the peripheral portion of the substrate surface Wf. As a result, a frozen film (ice film) 13 is formed on the entire surface of the substrate surface Wf (step S3; frozen film forming step). In addition, by rotating the substrate W while moving the cooling gas discharge nozzle 3, it is possible to form the frozen film 13 on the entire surface of the substrate surface Wf while suppressing the occurrence of bias in the thickness distribution of the liquid film. However, when the substrate W is rotated at a high speed, the cooling gas discharged from the cooling gas discharge nozzle 3 is diffused by the air flow generated by the rotation of the substrate W, and the processing efficiency of the freezing process is deteriorated. For this reason, the rotation speed of the substrate W during the frozen film formation step is set to 1 to 300 rpm, for example. Further, the rotational speed of the substrate W is set in consideration of the moving speed of the cooling gas discharge nozzle 3, the temperature and flow rate of the discharge gas, and the thickness of the liquid film.
液膜の凍結処理(凍結膜形成工程)が終了すると、制御ユニット8は冷却ガス吐出ノズル3を待機位置P33に移動させる。続いて、加熱ガス吐出ノズル4を待機位置P43から加熱ガス供給開始位置、つまり基板Wの回転中心位置P41に移動させる。続いて、回転駆動されている基板Wの表面Wfに向けて加熱ガス吐出ノズル4から加熱ガスを吐出させる。そして、加熱ガスを吐出させながら加熱ガス吐出ノズル4を徐々に基板Wの端縁位置P42に向けて移動させていく。これにより、図4に示すように基板表面Wfの表面領域のうち凍結膜13が融解した領域(融解領域)が基板表面Wfの中央部から周縁部へと広げられ、基板表面Wfに形成された凍結膜13の全体が融解する(ステップS4;融解工程)。なお、融解処理時における基板Wの回転速度は、融解された後の液膜11が基板Wの回転に伴う遠心力によって基板表面Wfから振り切られない程度に設定される。こうして、凍結膜13が融解されると制御ユニット8は加熱ガス吐出ノズル4を待機位置P43に移動させる。このように、この実施形態では、凍結膜13に向けて液体を吐出することなく凍結膜13を融解している。このため、基板表面Wfに向けて吐出された液体による流れ(液流)が基板表面上に発生することがない。したがって、凍結膜13を融解する際に未融解の凍結膜13の塊が生じることがあっても、その塊が液流の流れ方向に移動することがない。その結果、基板表面Wfに形成されたパターンに凍結膜13の塊が衝突することに起因してパターンが損傷するのを防止することができる。   When the liquid film freezing process (freezing film forming step) is completed, the control unit 8 moves the cooling gas discharge nozzle 3 to the standby position P33. Subsequently, the heated gas discharge nozzle 4 is moved from the standby position P43 to the heated gas supply start position, that is, the rotation center position P41 of the substrate W. Subsequently, the heated gas is discharged from the heated gas discharge nozzle 4 toward the surface Wf of the substrate W that is rotationally driven. Then, the heating gas discharge nozzle 4 is gradually moved toward the edge position P42 of the substrate W while discharging the heating gas. As a result, as shown in FIG. 4, a region (melted region) in which the frozen film 13 is melted out of the surface region of the substrate surface Wf is expanded from the central portion to the peripheral portion of the substrate surface Wf, and is formed on the substrate surface Wf. The entire frozen membrane 13 is thawed (step S4; thawing step). The rotational speed of the substrate W during the melting process is set to such an extent that the melted liquid film 11 is not shaken off from the substrate surface Wf by the centrifugal force accompanying the rotation of the substrate W. Thus, when the frozen film 13 is melted, the control unit 8 moves the heated gas discharge nozzle 4 to the standby position P43. Thus, in this embodiment, the frozen film 13 is melted without discharging the liquid toward the frozen film 13. For this reason, a flow (liquid flow) due to the liquid discharged toward the substrate surface Wf does not occur on the substrate surface. Therefore, even when a mass of the unmelted frozen membrane 13 is generated when the frozen membrane 13 is melted, the mass does not move in the flow direction of the liquid flow. As a result, it is possible to prevent the pattern from being damaged due to the mass of the frozen film 13 colliding with the pattern formed on the substrate surface Wf.
上記したように凍結膜形成工程と融解工程とが実行されると、基板表面Wfに付着しているパーティクルが微小距離だけ基板表面Wfから離れる。具体的には、凍結膜形成工程の実行により液膜11が凍結して体積膨張が生じる一方、融解工程の実行により凍結膜13が融解して体積収縮が生じる。その結果、液膜11が凍結する際に生じる体積膨張および凍結膜13が融解する際に生じる体積収縮の各作用によって、基板表面Wfに付着するパーティクルに対して微弱な外力が加えられる。これにより、基板表面Wfとパーティクルとの間の付着力を低下させ、さらにはパーティクルが基板表面Wfから脱離する。   As described above, when the frozen film forming step and the thawing step are executed, particles adhering to the substrate surface Wf are separated from the substrate surface Wf by a minute distance. Specifically, the liquid film 11 is frozen by the execution of the frozen film forming process and volume expansion occurs, while the frozen film 13 is melted and the volume contraction is generated by executing the melting process. As a result, a weak external force is applied to the particles adhering to the substrate surface Wf by the respective actions of volume expansion that occurs when the liquid film 11 freezes and volume contraction that occurs when the frozen film 13 melts. Thereby, the adhesive force between the substrate surface Wf and the particles is reduced, and further, the particles are detached from the substrate surface Wf.
続いて、制御ユニット8は所定回数だけ凍結膜形成工程と融解工程とが繰り返し実行されたか否かを判断する(ステップS5)。すなわち、被処理面である基板表面Wfの表面状態あるいは除去対象であるパーティクルの粒径、種類等によっては、一回限りの凍結膜形成工程と融解工程の実行では基板表面Wfとパーティクルとの間の付着力を十分に低下させることができない場合がある。つまり、後述するリンス処理によってパーティクルを基板表面Wfから除去することができない場合がある。そこで、基板表面Wfとパーティクルとの間の付着力を十分に低下させるために、凍結膜形成工程と融解工程とが繰り返し実行される。このような凍結膜形成工程および融解工程の繰り返し実行回数は、洗浄処理対象に応じて基板Wの処理内容を規定する処理レシピ等で予め規定される。このため、制御ユニット8は、処理レシピ等で規定された繰り返し実行回数だけ凍結膜形成工程と融解工程とを実行する。   Subsequently, the control unit 8 determines whether or not the frozen film forming process and the thawing process have been repeatedly executed a predetermined number of times (step S5). That is, depending on the surface state of the substrate surface Wf that is the surface to be processed or the particle size, type, etc. of the particles that are to be removed, there is a gap between the substrate surface Wf and the particles in the execution of the one-time frozen film forming step and the melting step. In some cases, the adhesion of the resin cannot be sufficiently reduced. That is, the particles may not be removed from the substrate surface Wf by a rinsing process described later. Therefore, in order to sufficiently reduce the adhesion between the substrate surface Wf and the particles, the frozen film forming step and the melting step are repeatedly performed. The number of repeated executions of the frozen film forming step and the thawing step is specified in advance by a processing recipe or the like that specifies the processing content of the substrate W according to the cleaning target. For this reason, the control unit 8 performs the frozen film forming process and the thawing process as many times as the number of repetitions specified in the processing recipe or the like.
そして、制御ユニット8は凍結膜形成工程および融解工程の実行回数が規定された回数に達していないと判断すると(ステップS5でNO)、規定された回数に達するまで凍結膜形成工程と融解工程とを繰り返し実行する。すなわち、融解工程後には融解された後の液膜11が残留付着している。このため、融解工程後に凍結膜形成工程を実行すると融解された後の液膜11が凍結して凍結膜13が形成される。続いて、融解工程を実行すると凍結膜13が融解する。こうして、液膜11の凍結(凍結膜13の形成)と凍結膜13の融解とが所定回数だけ繰り返し実行される。これにより、液膜11が凍結した際に生じる液膜11の体積膨張と凍結膜13が融解した際に生じる体積収縮とが繰り返され、基板表面Wfに付着するパーティクルに微弱な外力を複数回にわたって加えることができる。その結果、基板表面Wfとパーティクルとの間の付着力を十分に低下させ、さらには基板表面Wfからパーティクルを脱離させることができる。   When the control unit 8 determines that the number of executions of the frozen film forming process and the thawing process has not reached the specified number of times (NO in step S5), the frozen film forming process and the thawing process are performed until the specified number of times is reached. Repeatedly. That is, after the melting step, the liquid film 11 after being melted remains attached. For this reason, when the frozen film forming process is executed after the melting process, the melted liquid film 11 is frozen and the frozen film 13 is formed. Subsequently, when the melting step is executed, the frozen film 13 is melted. Thus, the freezing of the liquid film 11 (formation of the frozen film 13) and the thawing of the frozen film 13 are repeatedly performed a predetermined number of times. Thereby, the volume expansion of the liquid film 11 that occurs when the liquid film 11 freezes and the volume contraction that occurs when the frozen film 13 melts are repeated, and a weak external force is applied to the particles adhering to the substrate surface Wf multiple times. Can be added. As a result, the adhesion force between the substrate surface Wf and the particles can be sufficiently reduced, and the particles can be detached from the substrate surface Wf.
また、この実施形態では、加熱ガスを基板Wの上方位置から基板表面Wfに向けて吐出させていることから、凍結膜13はその表面(露出面)を含む最上層に位置する部位(以下「最上層部位」という)から基板表面Wfに隣接し最下層に位置する部位(以下「最下層部位」という)に向けて融解していく(図6(c))。つまり、最上層部位から融解しはじめて最下層部位が最後に融解することになる。このため、最下層部位は最上層部位を含む他の部位に対して凍結された状態を維持し易くなっており、最下層部位が融解された状態のまま放置されるのを防止できる。その結果、最下層部位が融解された後に、基板表面Wfから脱離し最下層部位に位置するパーティクルが基板表面Wfに再付着するのを抑制することができる。   In this embodiment, since the heated gas is discharged from the position above the substrate W toward the substrate surface Wf, the frozen film 13 is located in the uppermost layer including the surface (exposed surface) (hereinafter, “ Melting is performed from the “uppermost layer portion”) toward the lowermost layer adjacent to the substrate surface Wf (hereinafter referred to as “lowermost layer portion”) (FIG. 6C). That is, the melting starts from the uppermost layer part and the lowermost layer part melts last. For this reason, the lowermost layer part can easily maintain a frozen state with respect to other parts including the uppermost layer part, and the lowermost layer part can be prevented from being left in a melted state. As a result, after the lowermost layer portion is melted, it is possible to prevent particles that are detached from the substrate surface Wf and located at the lowermost layer portion from reattaching to the substrate surface Wf.
こうして、所定回数だけ凍結膜形成工程と融解工程とが繰り返し実行されると(ステップS5でYES)、続いてリンス処理を実行する(ステップS6)。すなわち、遮断部材9を対向位置に配置させるとともに、ノズル97および処理液ノズル27からリンス液としてDIWをそれぞれ、回転駆動されている基板Wの表裏面Wf,Wbに供給する。これにより、融解された後の液膜11が基板表面Wfに供給されたDIWによって押し流され、パーティクルが基板表面Wfから除去される(液膜除去工程)。つまり、パーティクルは基板表面Wfに対する付着力が低下した状態あるいは基板表面Wfから脱離した状態で、融解された後の液膜11中に含まれている。このため、基板表面に供給されたリンス液の流動によりパーティクルを基板表面Wfから容易に除去することができる(図6(d))。このように、この実施形態では、ノズル97が本発明の「リンス液供給手段」として機能する。なお、この液膜除去工程では、基板Wの回転とともに遮断部材9を回転させるのが好ましい。これにより、遮断部材9に付着する液体成分が振り切られるとともに、遮断部材9と基板表面Wfとの間に形成される空間に基板周辺からミスト状の処理液が侵入するのを防止することができる。   Thus, when the frozen film forming process and the thawing process are repeatedly executed a predetermined number of times (YES in step S5), the rinsing process is subsequently executed (step S6). That is, the blocking member 9 is disposed at the opposing position, and DIW is supplied from the nozzle 97 and the processing liquid nozzle 27 to the front and back surfaces Wf and Wb of the substrate W that is rotationally driven. Thereby, the melted liquid film 11 is washed away by the DIW supplied to the substrate surface Wf, and the particles are removed from the substrate surface Wf (liquid film removal step). That is, the particles are contained in the liquid film 11 after being melted in a state where the adhesion to the substrate surface Wf is reduced or detached from the substrate surface Wf. For this reason, the particles can be easily removed from the substrate surface Wf by the flow of the rinse liquid supplied to the substrate surface (FIG. 6D). Thus, in this embodiment, the nozzle 97 functions as the “rinsing liquid supply unit” of the present invention. In this liquid film removing step, it is preferable to rotate the blocking member 9 together with the rotation of the substrate W. Thereby, the liquid component adhering to the blocking member 9 is shaken off, and it is possible to prevent the mist-like processing liquid from entering the space formed between the blocking member 9 and the substrate surface Wf from the periphery of the substrate. .
基板Wに対する一連の洗浄処理が完了すると、制御ユニット8はチャック回転機構22および遮断部材回転機構93のモータの回転速度を高めて基板Wおよび遮断部材9を高速回転させる。これにより、基板Wの乾燥処理(スピンドライ)が実行される(ステップS7)。さらに、この乾燥処理においては、ガス供給路95,29から窒素ガスを供給することで、遮断部材9と基板表面Wfとの間に挟まれた空間およびスピンベース23と基板裏面Wbとの間に挟まれた空間が窒素ガス雰囲気とされる。これにより、基板Wの乾燥が促進され、乾燥時間を短縮することができる。乾燥処理後は基板Wの回転が停止され、処理チャンバー1から処理済の基板Wが搬出される(ステップS8)。   When a series of cleaning processes for the substrate W is completed, the control unit 8 increases the rotation speeds of the motors of the chuck rotating mechanism 22 and the blocking member rotating mechanism 93 to rotate the substrate W and the blocking member 9 at a high speed. Thereby, the drying process (spin drying) of the substrate W is executed (step S7). Further, in this drying process, by supplying nitrogen gas from the gas supply paths 95 and 29, a space sandwiched between the blocking member 9 and the substrate surface Wf and between the spin base 23 and the substrate back surface Wb are provided. The sandwiched space is a nitrogen gas atmosphere. Thereby, the drying of the substrate W is promoted, and the drying time can be shortened. After the drying process, the rotation of the substrate W is stopped, and the processed substrate W is unloaded from the processing chamber 1 (step S8).
以上のように、この実施形態によれば、液膜11を構成する液体の凝固点よりも高い温度に調整された加熱ガスを加熱ガス吐出ノズル4から基板表面Wfに形成された凍結膜13に向けて局部的に吐出している。そして、加熱ガス吐出ノズル4から加熱ガスを吐出させながら該加熱ガス吐出ノズル4を基板Wに対して基板表面Wfに沿って移動させることで凍結膜13の全体を融解している。このように、凍結膜13に向けて液体を供給することなく凍結膜13を融解しているので、基板表面Wfに供給され該基板表面上で流動する液体とともに未融解の凍結膜の塊(固体)が移動するのを防止することができる。したがって、融解された後の液膜11(液体)を基板表面Wfからリンス液を用いて除去することにより、基板表面Wfに形成されたパターンへのダメージを防止しながらパーティクルを基板表面Wfから容易に除去することができる。しかも、凍結膜13に加熱ガスを直接に供給して該凍結膜13を融解していることから、スピンチャック2などの基板保持手段を昇温させる必要がない。このため、基板保持手段に熱履歴が発生するのを抑制して、良好な熱エネルギー効率で基板表面Wfに対して洗浄処理を施すことができる。   As described above, according to this embodiment, the heating gas adjusted to a temperature higher than the freezing point of the liquid constituting the liquid film 11 is directed from the heating gas discharge nozzle 4 to the frozen film 13 formed on the substrate surface Wf. Discharge locally. The entire frozen film 13 is melted by moving the heated gas discharge nozzle 4 along the substrate surface Wf with respect to the substrate W while discharging the heated gas from the heated gas discharge nozzle 4. In this way, since the frozen film 13 is melted without supplying the liquid toward the frozen film 13, a lump (solid) of the unmelted frozen film is supplied together with the liquid supplied to the substrate surface Wf and flowing on the substrate surface. ) Can be prevented from moving. Therefore, by removing the melted liquid film 11 (liquid) from the substrate surface Wf using the rinse liquid, particles can be easily removed from the substrate surface Wf while preventing damage to the pattern formed on the substrate surface Wf. Can be removed. In addition, since the frozen film 13 is melted by directly supplying the heating gas to the frozen film 13, it is not necessary to raise the temperature of the substrate holding means such as the spin chuck 2. For this reason, it is possible to suppress the generation of heat history in the substrate holding means and perform the cleaning process on the substrate surface Wf with good thermal energy efficiency.
また、この実施形態によれば、加熱ガス吐出ノズル4から加熱ガスを吐出させながら回転駆動されている基板Wの表面Wfに加熱ガス吐出ノズル4を対向させながら駆動して基板Wの回転中心位置P41と基板Wの端縁位置P42との間で移動させることで凍結膜13の全体を融解している。このため、加熱ガスの供給部位を基板表面上の微小領域に限定しながらも、基板表面Wfに形成された凍結膜13の全体に加熱ガスを速やかに供給することができる。したがって、加熱ガスの供給量を抑制しながら、スループットを向上させることができる。   Further, according to this embodiment, the center position of rotation of the substrate W is driven by driving the heating gas discharge nozzle 4 while facing the surface Wf of the substrate W being rotated while discharging the heating gas from the heating gas discharge nozzle 4. By moving between P41 and the edge position P42 of the substrate W, the entire frozen film 13 is melted. For this reason, it is possible to quickly supply the heating gas to the entire frozen film 13 formed on the substrate surface Wf, while limiting the supply region of the heating gas to a minute region on the substrate surface. Therefore, it is possible to improve the throughput while suppressing the supply amount of the heated gas.
また、この実施形態によれば、凍結膜形成工程と融解工程とを所定回数だけ繰り返し実行した後に、液膜除去工程を実行している。このため、液膜11が凍結した際に生じる液膜11の体積膨張と凍結膜13が融解した際に生じる体積収縮とが繰り返され、基板表面Wfに付着するパーティクルに対して微弱な外力を繰り返し加えることができる。しかも、基板表面Wfに液体を供給することなく、このような外力をパーティクルに対して繰り返し作用させることが可能となっている。このため、パターンへのダメージを抑制しながら高い除去効率で基板表面Wfからパーティクルを除去することができる。さらに、凍結膜形成工程と融解工程とを所定回数だけ繰り返し実行する際に薬液等の液体を基板Wに供給する必要がないことからランニングコストを低減することができる。   Further, according to this embodiment, the liquid film removal step is executed after the frozen film formation step and the thawing step are repeatedly executed a predetermined number of times. For this reason, the volume expansion of the liquid film 11 that occurs when the liquid film 11 freezes and the volume contraction that occurs when the frozen film 13 melts are repeated, and a weak external force is repeatedly applied to the particles adhering to the substrate surface Wf. Can be added. In addition, such external force can be repeatedly applied to the particles without supplying the liquid to the substrate surface Wf. For this reason, it is possible to remove particles from the substrate surface Wf with high removal efficiency while suppressing damage to the pattern. Furthermore, since it is not necessary to supply a liquid such as a chemical solution to the substrate W when the frozen film forming step and the thawing step are repeatedly performed a predetermined number of times, the running cost can be reduced.
<第2実施形態>
図7は、この発明の第2実施形態にかかる基板処理装置の動作を示す図である。この第2実施形態にかかる基板処理装置が第1実施形態と大きく相違する点は、融解工程において加熱ガスを基板Wに供給することなく基板表面Wfに形成された凍結膜13を融解している点である。したがって、加熱ガスを基板Wに供給するための構成を不要としている点を除いて、装置の構成および図5に示す処理手順は基本的に第1実施形態と同様である。
<Second Embodiment>
FIG. 7 is a view showing the operation of the substrate processing apparatus according to the second embodiment of the present invention. The substrate processing apparatus according to the second embodiment is greatly different from the first embodiment in that the frozen film 13 formed on the substrate surface Wf is melted without supplying the heating gas to the substrate W in the melting step. Is a point. Therefore, the configuration of the apparatus and the processing procedure shown in FIG. 5 are basically the same as those in the first embodiment except that the configuration for supplying the heating gas to the substrate W is not necessary.
この第2実施形態では、未処理の基板Wが装置内に搬入されると(ステップS1)、第1実施形態と同様にして液膜形成処理および液膜の凍結処理が実行される。すなわち、回転駆動されている基板Wの表面Wfにノズル97からDIWが供給される。そして、図7(a)に示すように、DIWの供給を停止した状態で基板Wを回転速度V1(本発明の「第1回転速度」に相当)で回転させる。これにより、ノズル97から基板表面Wfに供給されたDIWの一部が振り切られ所定の厚みにコントロールされた液膜11が基板表面Wfに形成される(ステップS2)。このように、この実施形態では、ノズル97が本発明の「液体供給手段」として機能する。   In the second embodiment, when an unprocessed substrate W is carried into the apparatus (step S1), a liquid film forming process and a liquid film freezing process are performed in the same manner as in the first embodiment. That is, DIW is supplied from the nozzle 97 to the surface Wf of the substrate W that is rotationally driven. Then, as shown in FIG. 7A, the substrate W is rotated at the rotation speed V1 (corresponding to the “first rotation speed” in the present invention) while the supply of DIW is stopped. Thereby, a part of DIW supplied from the nozzle 97 to the substrate surface Wf is shaken off, and the liquid film 11 controlled to a predetermined thickness is formed on the substrate surface Wf (step S2). Thus, in this embodiment, the nozzle 97 functions as the “liquid supply means” of the present invention.
液膜形成処理が終了すると、基板Wを回転速度V1よりも低速の回転速度V2で回転させる。そして、第1実施形態と同様にして冷却ガス吐出ノズル3から冷却ガスを吐出させながら冷却ガス吐出ノズル3を徐々に基板Wの回転中心位置P31から基板Wの端縁位置P32に向けて移動させていく(図7(b))。これにより、基板表面Wfの表面領域のうち液膜11が凍結した領域(凍結領域)が基板表面Wfの中央部から周縁部へと広げられ、基板表面Wfの全面に凍結膜(氷膜)13が形成される(ステップS3;凍結膜形成工程)。   When the liquid film forming process is completed, the substrate W is rotated at a rotational speed V2 that is lower than the rotational speed V1. Then, the cooling gas discharge nozzle 3 is gradually moved from the rotation center position P31 of the substrate W toward the edge position P32 of the substrate W while discharging the cooling gas from the cooling gas discharge nozzle 3 as in the first embodiment. (FIG. 7B). As a result, the region (frozen region) in which the liquid film 11 is frozen in the surface region of the substrate surface Wf is expanded from the central portion to the peripheral portion of the substrate surface Wf, and the frozen film (ice film) 13 is formed on the entire surface of the substrate surface Wf. Is formed (step S3; frozen film forming step).
こうして液膜の凍結処理(凍結膜形成工程)が終了すると、基板Wを回転速度V1よりも低速で、かつ回転速度V2よりも高速の回転速度V3(本発明の「第2回転速度」に相当)で回転させる(図7(c))。これにより、基板表面上に基板Wの回転に伴う気流が発生する。ここで、凍結膜13の周囲雰囲気、つまり処理チャンバー1内の雰囲気温度は液膜11を構成する液体(DIW)の凝固点(氷点)より高い温度に保たれている。このため、基板Wの回転に伴う気流の発生により、凍結膜13から該凍結膜13の周囲雰囲気への冷熱の拡散が促進される。その結果、凍結膜13を速やかに融解させることができる(ステップS4;融解工程)。このように、この実施形態では、凍結膜13を融解するために加熱手段を新たに設ける必要がないので、装置構成を簡素化するとともに、装置コストの低減を図ることができる。   When the liquid film freezing process (freezing film forming step) is completed in this way, the substrate W is rotated at a rotational speed V3 that is lower than the rotational speed V1 and higher than the rotational speed V2 (corresponding to the “second rotational speed” of the present invention). ) (FIG. 7 (c)). As a result, an air flow accompanying the rotation of the substrate W is generated on the substrate surface. Here, the ambient atmosphere of the frozen film 13, that is, the atmosphere temperature in the processing chamber 1 is maintained at a temperature higher than the freezing point (freezing point) of the liquid (DIW) constituting the liquid film 11. For this reason, the generation of an air flow accompanying the rotation of the substrate W promotes the diffusion of cold heat from the frozen film 13 to the ambient atmosphere of the frozen film 13. As a result, the frozen film 13 can be quickly thawed (step S4; melting step). Thus, in this embodiment, since it is not necessary to newly provide a heating means for melting the frozen film 13, the apparatus configuration can be simplified and the apparatus cost can be reduced.
続いて、第1実施形態と同様にして凍結膜形成工程と融解工程とが所定回数だけ繰り返し実行される。これにより、液膜11が凍結した際に生じる液膜11の体積膨張と凍結膜13が融解した際に生じる体積収縮とが繰り返され、基板表面Wfに付着するパーティクルに微弱な外力を複数回にわたって加えることができる。その結果、基板表面Wfとパーティクルとの間の付着力を十分に低下させ、さらには基板表面Wfからパーティクルを脱離させることができる。また、この実施形態では、凍結膜13と周囲雰囲気との間の熱交換を促進させることで凍結膜13を融解していることから、融解された後の液膜11の温度が過度に上昇するのが防止される。したがって、融解工程後、凍結膜形成工程を実行する際に融解された後の液膜11を速やかに凍結させることができる。   Subsequently, similarly to the first embodiment, the frozen film forming step and the thawing step are repeatedly performed a predetermined number of times. Thereby, the volume expansion of the liquid film 11 that occurs when the liquid film 11 freezes and the volume contraction that occurs when the frozen film 13 melts are repeated, and a weak external force is applied to the particles adhering to the substrate surface Wf multiple times. Can be added. As a result, the adhesion force between the substrate surface Wf and the particles can be sufficiently reduced, and the particles can be detached from the substrate surface Wf. In this embodiment, since the frozen film 13 is melted by promoting heat exchange between the frozen film 13 and the surrounding atmosphere, the temperature of the melted liquid film 11 rises excessively. Is prevented. Therefore, after the melting step, the liquid film 11 after being melted when the frozen film forming step is executed can be quickly frozen.
こうして、所定回数だけ凍結膜形成工程と融解工程とが繰り返し実行されると(ステップS5でYES)、基板Wを回転速度V4で回転させてリンス処理を実行する(ステップS6)。この回転速度V4は少なくとも回転速度V2よりも高速に設定される。ステップS6では、第1実施形態と同様にしてリンス液としてDIWがそれぞれ、回転駆動されている基板Wの表裏面Wf,Wbに供給される。これにより、融解された後の液膜11がリンス液によって洗い流され、該液膜11に含まれるパーティクルが基板表面Wfから除去される(図7(d))。その後、基板Wの乾燥処理が実行された後(ステップS7)、処理済の基板Wが装置外に搬出される(ステップS8)。   Thus, when the frozen film forming step and the thawing step are repeatedly executed a predetermined number of times (YES in step S5), the substrate W is rotated at the rotation speed V4 and the rinsing process is executed (step S6). This rotational speed V4 is set to be higher than at least the rotational speed V2. In step S6, DIW is supplied to the front and back surfaces Wf and Wb of the substrate W that is rotationally driven as in the first embodiment. Thereby, the melted liquid film 11 is washed away by the rinse liquid, and the particles contained in the liquid film 11 are removed from the substrate surface Wf (FIG. 7D). Thereafter, after the substrate W is dried (step S7), the processed substrate W is carried out of the apparatus (step S8).
以上のように、この実施形態によれば、液膜11を構成する液体の凝固点よりも高い温度を有する雰囲気中で基板Wを回転させている。このため、凍結膜13を速やかに融解させることができる。このように、凍結膜13に向けて液体を供給することなく凍結膜13を融解しているので、基板表面Wfに供給され該基板表面上で流動する液体とともに未融解の凍結膜の塊(固体)が移動するのを防止することができる。したがって、融解された後の液膜11を基板表面Wfから除去することにより、基板表面Wfに形成されたパターンへのダメージを防止しながらパーティクルを基板表面Wfから容易に除去することができる。しかも、基板Wの回転により凍結膜13と周囲雰囲気との間の熱交換を促進させることで該凍結膜13を融解していることから、スピンチャック2などの基板保持手段を昇温させる必要がない。このため、基板保持手段に熱履歴が発生するのを抑制して、良好な熱エネルギー効率で基板表面Wfに対して洗浄処理を施すことができる。   As described above, according to this embodiment, the substrate W is rotated in an atmosphere having a temperature higher than the freezing point of the liquid constituting the liquid film 11. For this reason, the frozen membrane 13 can be rapidly thawed. In this way, since the frozen film 13 is melted without supplying the liquid toward the frozen film 13, a lump (solid) of the unmelted frozen film is supplied together with the liquid supplied to the substrate surface Wf and flowing on the substrate surface. ) Can be prevented from moving. Therefore, by removing the melted liquid film 11 from the substrate surface Wf, particles can be easily removed from the substrate surface Wf while preventing damage to the pattern formed on the substrate surface Wf. Moreover, since the frozen film 13 is melted by promoting the heat exchange between the frozen film 13 and the ambient atmosphere by the rotation of the substrate W, it is necessary to raise the temperature of the substrate holding means such as the spin chuck 2. Absent. For this reason, it is possible to suppress the generation of heat history in the substrate holding means and perform the cleaning process on the substrate surface Wf with good thermal energy efficiency.
また、この実施形態によれば、基板Wに供給された液体(DIW)の一部を振り切って液膜11を形成するときの基板Wの回転速度(回転速度V1)よりも低い回転速度(回転速度V3)で基板Wを回転させながら凍結膜13を融解している。このため、基板Wの回転に伴う遠心力の作用によって凍結膜13が融解された後の液膜11が基板表面上で流動するのを抑制することができる。その結果、融解工程中に未融解の凍結膜13の塊が生ずる場合であっても、基板表面上の液膜11の流動を防止してパターンへのダメージを確実に防止することができる。   Further, according to this embodiment, a part of the liquid (DIW) supplied to the substrate W is shaken off to form the liquid film 11, and the rotation speed (rotation speed) is lower than the rotation speed (rotation speed V1) of the substrate W. The frozen film 13 is melted while rotating the substrate W at the speed V3). For this reason, it is possible to suppress the liquid film 11 after the frozen film 13 is melted by the action of the centrifugal force accompanying the rotation of the substrate W from flowing on the substrate surface. As a result, even if an unmelted frozen film 13 is formed during the melting step, the liquid film 11 on the substrate surface can be prevented from flowing, and damage to the pattern can be reliably prevented.
<その他>
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば上記実施形態では、処理チャンバー1内で基板表面Wfに液体(DIW)を供給して基板表面Wfに液膜11を形成しているが、予め基板表面Wfに液膜11が形成された基板Wを処理チャンバー1に搬入してもよい。
<Others>
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications other than those described above can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above embodiment, the liquid (DIW) is supplied to the substrate surface Wf in the processing chamber 1 to form the liquid film 11 on the substrate surface Wf. However, the substrate on which the liquid film 11 is formed on the substrate surface Wf in advance. W may be carried into the processing chamber 1.
また、上記実施形態では、凍結膜13の融解後にリンス液としてDIWを供給して液膜11とともにパーティクルを基板表面Wfから除去しているが、リンス液はDIWに限定されない。例えば、炭酸水、水素水、希薄濃度(例えば1ppm程度)のアンモニア水、希薄濃度の塩酸などをリンス液として用いてもよい。さらに、融解処理後、リンス処理を実行する前にSC1溶液(アンモニア水と過酸化水素水との混合水溶液)等の薬液を用いて薬液処理を実行してもよい。このような薬液を用いることで基板表面Wfからパーティクルを効果的に除去することができる。すなわち、SC1溶液中の固体表面のゼータ電位(界面動電電位)は比較的大きな値を有することから、基板表面Wfと該基板表面Wf上のパーティクルとの間がSC1溶液で満たされることにより、基板表面Wfとパーティクルとの間に大きな反発力が作用する。したがって、基板表面Wfからのパーティクルの脱離をさらに容易にして基板表面Wfからパーティクルを効果的に除去することができる。   In the above embodiment, DIW is supplied as a rinsing liquid after the frozen film 13 is melted and particles are removed together with the liquid film 11 from the substrate surface Wf. However, the rinsing liquid is not limited to DIW. For example, carbonated water, hydrogen water, dilute ammonia (for example, about 1 ppm), dilute hydrochloric acid, or the like may be used as the rinse liquid. Further, after the melting treatment, the chemical treatment may be performed using a chemical solution such as an SC1 solution (mixed aqueous solution of ammonia water and hydrogen peroxide solution) before the rinse treatment. By using such a chemical solution, particles can be effectively removed from the substrate surface Wf. That is, since the zeta potential (electrokinetic potential) of the solid surface in the SC1 solution has a relatively large value, when the space between the substrate surface Wf and the particles on the substrate surface Wf is filled with the SC1 solution, A large repulsive force acts between the substrate surface Wf and the particles. Therefore, it is possible to further easily remove particles from the substrate surface Wf and effectively remove particles from the substrate surface Wf.
また、上記実施形態では、融解処理を受けた基板Wに向けてノズルからリンス液を柱状に吐出して液膜11とともにパーティクルを基板表面Wfから除去しているが、次のようにして該液膜11およびパーティクルを基板表面Wfから除去してもよい。すなわち、気体(例えば窒素ガス)と処理液(例えばDIW)とを混合させることで生成した処理液の液滴を二流体ノズルから基板Wに供給することで、液膜11およびパーティクルを基板表面Wfから除去してもよい。これにより、処理液の液滴が液膜11中のパーティクルに衝突して該パーティクルが物理的に除去される。したがって、基板表面Wfからのパーティクルの除去効率を高めて基板表面Wfを良好に洗浄することができる。   In the above embodiment, the rinsing liquid is ejected in a columnar shape from the nozzle toward the melted substrate W to remove particles from the substrate surface Wf together with the liquid film 11. The film 11 and particles may be removed from the substrate surface Wf. That is, by supplying droplets of the processing liquid generated by mixing a gas (for example, nitrogen gas) and a processing liquid (for example, DIW) from the two-fluid nozzle to the substrate W, the liquid film 11 and the particles are transferred to the substrate surface Wf. May be removed. As a result, the droplets of the processing liquid collide with the particles in the liquid film 11 and the particles are physically removed. Therefore, it is possible to improve the particle removal efficiency from the substrate surface Wf and to clean the substrate surface Wf satisfactorily.
また、上記第1実施形態では、回転駆動される基板Wに対して冷却ガス吐出ノズル3と加熱ガス吐出ノズル4とをそれぞれ別個の駆動手段によって独立に駆動させているが、冷却ガス吐出ノズル3と加熱ガス吐出ノズル4とを連結して単一の駆動手段により一体的に移動させてもよい。これにより、駆動機構を簡素化することができる。この場合、冷却ガス吐出ノズル3から吐出される冷却ガスと加熱ガス吐出ノズル4から吐出される加熱ガスとが相互に干渉しないように、冷却ガス吐出ノズル3と加熱ガス吐出ノズル4とは互いに一定距離だけ離間して配置するのが好ましい。   In the first embodiment, the cooling gas discharge nozzle 3 and the heating gas discharge nozzle 4 are independently driven by the separate driving means with respect to the substrate W to be rotationally driven. And the heated gas discharge nozzle 4 may be connected and moved integrally by a single driving means. Thereby, a drive mechanism can be simplified. In this case, the cooling gas discharge nozzle 3 and the heating gas discharge nozzle 4 are fixed to each other so that the cooling gas discharged from the cooling gas discharge nozzle 3 and the heating gas discharged from the heating gas discharge nozzle 4 do not interfere with each other. It is preferable to arrange them apart by a distance.
また、上記第1実施形態では、基板Wを回転させながら加熱ガス吐出ノズル4を基板Wの回転中心位置P41と基板Wの端縁位置P42との間で移動させることで、加熱ガス吐出ノズル4を基板Wに対して相対移動させているが、加熱ガス吐出ノズルを基板Wに対して相対移動させるための構成はこれに限定されない。例えば図8に示すように、基板Wを回転させることなく加熱ガス吐出ノズルを基板Wに対して相対移動させてもよい(第3実施形態)。   In the first embodiment, the heating gas discharge nozzle 4 is moved between the rotation center position P41 of the substrate W and the edge position P42 of the substrate W while rotating the substrate W. However, the configuration for moving the heated gas discharge nozzle relative to the substrate W is not limited to this. For example, as shown in FIG. 8, the heated gas discharge nozzle may be moved relative to the substrate W without rotating the substrate W (third embodiment).
図8はこの発明にかかる基板処理装置の第3実施形態を示す図である。ここで、同図(a)は側面図、同図(b)は平面図である。この装置では、基板表面Wfを上方に向けた状態で基板Wがスピンチャック等の基板保持手段により略水平姿勢で保持される。また、加熱ガス吐出ノズル40(本発明の「加熱ガス吐出手段」に相当)が基板表面Wfに近接しながら対向配置される。加熱ガス吐出ノズル40は、その先端(下端)にX方向に延びるスリット状の吐出口40aを有している。加熱ガス吐出ノズル40は加熱ガス供給部(図示せず)に接続されており、加熱ガス供給部からの加熱ガスを吐出口40aから帯状に基板表面Wfに向けて局部的に吐出する。吐出口40aはX方向において基板表面Wfの平面サイズ(基板径)と同等以上の長さを有している。   FIG. 8 is a diagram showing a third embodiment of the substrate processing apparatus according to the present invention. Here, FIG. 4A is a side view and FIG. 4B is a plan view. In this apparatus, the substrate W is held in a substantially horizontal posture by a substrate holding means such as a spin chuck with the substrate surface Wf facing upward. Further, the heated gas discharge nozzle 40 (corresponding to the “heated gas discharge means” of the present invention) is disposed opposite to the substrate surface Wf. The heated gas discharge nozzle 40 has a slit-like discharge port 40a extending in the X direction at the tip (lower end). The heating gas discharge nozzle 40 is connected to a heating gas supply unit (not shown), and discharges the heating gas from the heating gas supply unit locally from the discharge port 40a toward the substrate surface Wf in a strip shape. The discharge port 40a has a length equal to or greater than the planar size (substrate diameter) of the substrate surface Wf in the X direction.
また、加熱ガス吐出ノズル40はX方向と直交し、かつ基板表面Wfに平行に延びるY方向に沿って移動自在に配置され、ノズル駆動機構47の駆動により、加熱ガス吐出ノズル40をY方向に沿って往復移動可能としている。この実施形態では、Y方向のうち同図の左手方向(−Y)(以下「移動方向」と称する)に加熱ガス吐出ノズル40を移動させることで凍結膜13の融解処理を実行する。このように、この実施形態では、ノズル駆動機構47が本発明の「相対移動機構」として機能する。   Further, the heated gas discharge nozzle 40 is disposed so as to be movable along the Y direction that is orthogonal to the X direction and extends in parallel with the substrate surface Wf, and is driven by the nozzle drive mechanism 47 in the Y direction. It can be reciprocated along. In this embodiment, the melting process of the frozen film 13 is performed by moving the heated gas discharge nozzle 40 in the left-hand direction (-Y) (hereinafter referred to as “movement direction”) of the Y direction in the Y direction. Thus, in this embodiment, the nozzle drive mechanism 47 functions as the “relative movement mechanism” of the present invention.
加熱ガス吐出ノズル40に対して移動方向の下流側(−Y)には、基板表面Wfに付着させた液膜11を凍結するために冷却ガス吐出ノズル30が基板表面Wfに対向して配置されている。冷却ガス吐出ノズル30は冷却ガス供給部(図示せず)と接続されており、冷却ガス供給部からの冷却ガスを基板表面Wfに向けて吐出する。冷却ガス吐出ノズル30は、その先端(下端)にX方向に延びるスリット状の吐出口30aを有し、X方向に沿って帯状に冷却ガスを基板表面Wfに吐出する。吐出口30aはX方向において基板表面Wfの平面サイズ(基板径)と同等以上の長さを有している。   On the downstream side (−Y) in the movement direction with respect to the heating gas discharge nozzle 40, a cooling gas discharge nozzle 30 is disposed to face the substrate surface Wf in order to freeze the liquid film 11 attached to the substrate surface Wf. ing. The cooling gas discharge nozzle 30 is connected to a cooling gas supply unit (not shown), and discharges the cooling gas from the cooling gas supply unit toward the substrate surface Wf. The cooling gas discharge nozzle 30 has a slit-like discharge port 30a extending in the X direction at its tip (lower end), and discharges the cooling gas in a strip shape along the X direction onto the substrate surface Wf. The discharge port 30a has a length equal to or greater than the planar size (substrate diameter) of the substrate surface Wf in the X direction.
冷却ガス吐出ノズル30は加熱ガス吐出ノズル40と同期して移動方向に移動可能に構成されている。すなわち、冷却ガス吐出ノズル30と加熱ガス吐出ノズル40とはリンク機構(図示せず)によって所定間隔だけ離れて連結されており、ノズル駆動機構47の作動により冷却ガス吐出ノズル30と加熱ガス吐出ノズル40とが一体的に移動方向に移動する。その結果、後述する凍結膜形成処理と融解処理とが所定の離間距離を保ったまま実行されるため、互いの処理の安定化を図ることができる。   The cooling gas discharge nozzle 30 is configured to be movable in the movement direction in synchronization with the heating gas discharge nozzle 40. That is, the cooling gas discharge nozzle 30 and the heating gas discharge nozzle 40 are connected to each other with a predetermined distance by a link mechanism (not shown), and the cooling gas discharge nozzle 30 and the heating gas discharge nozzle are operated by the operation of the nozzle drive mechanism 47. 40 and move together in the moving direction. As a result, the frozen film forming process and the melting process, which will be described later, are performed while maintaining a predetermined separation distance, so that the processes can be stabilized.
このように構成された基板処理装置では、ノズル駆動機構47を作動させることで冷却ガス吐出ノズル30と加熱ガス吐出ノズル40とが一定速度で移動方向に移動されていく。また、冷却ガス吐出ノズル30および加熱ガス吐出ノズル40からそれぞれ、冷却ガスおよび加熱ガスを吐出させる。これにより、冷却ガス吐出ノズル30の移動とともに、移動方向の上流側(+Y)から下流側(−Y)にかけて基板表面Wfに付着する液膜11が凍結されていく。その結果、加熱ガス吐出ノズル40に対して移動方向の下流側(−Y)では基板表面Wfに凍結膜13が形成される(凍結膜形成工程)。また、凍結膜13が形成された基板表面Wfに向けてノズル30,40の移動に伴って加熱ガス吐出ノズル40から加熱ガスが吐出され、凍結膜13が融解する。その結果、基板表面Wfの表面領域のうち凍結膜13が融解された領域(融解領域)が移動方向に徐々に拡大し、凍結膜13が全て融解する(融解工程)。   In the substrate processing apparatus configured as described above, the cooling gas discharge nozzle 30 and the heating gas discharge nozzle 40 are moved in the moving direction at a constant speed by operating the nozzle drive mechanism 47. Further, the cooling gas and the heating gas are discharged from the cooling gas discharge nozzle 30 and the heating gas discharge nozzle 40, respectively. Thereby, as the cooling gas discharge nozzle 30 moves, the liquid film 11 attached to the substrate surface Wf is frozen from the upstream side (+ Y) to the downstream side (−Y) in the moving direction. As a result, the frozen film 13 is formed on the substrate surface Wf on the downstream side (−Y) in the movement direction with respect to the heated gas discharge nozzle 40 (frozen film forming step). Further, the heating gas is discharged from the heating gas discharge nozzle 40 as the nozzles 30 and 40 move toward the substrate surface Wf on which the frozen film 13 is formed, and the frozen film 13 is melted. As a result, in the surface region of the substrate surface Wf, the region where the frozen film 13 is melted (melted region) gradually expands in the moving direction, and the frozen film 13 is completely melted (melting step).
このように、この実施形態においても、凍結膜13に向けて液体を供給することなく凍結膜13を融解しているので、基板表面Wfに供給され該基板表面上で流動する液体とともに未融解の凍結膜の塊(固体)が移動するのを防止することができる。したがって、融解された後の液膜11(液体)を基板表面Wfから除去することにより、基板表面Wfに形成されたパターンへのダメージを防止しながらパーティクル等の汚染物質を基板表面Wfから容易に除去することができる。   Thus, also in this embodiment, since the frozen film 13 is melted without supplying the liquid toward the frozen film 13, it is unmelted together with the liquid supplied to the substrate surface Wf and flowing on the substrate surface. It is possible to prevent the frozen membrane mass (solid) from moving. Therefore, by removing the melted liquid film 11 (liquid) from the substrate surface Wf, contaminants such as particles can be easily removed from the substrate surface Wf while preventing damage to the pattern formed on the substrate surface Wf. Can be removed.
また、上記第3実施形態では、基板Wを静止させた状態で冷却ガス吐出ノズル30および加熱ガス吐出ノズル40を駆動しているが、冷却ガス吐出ノズル30および加熱ガス吐出ノズル40を固定配置した状態で基板Wを搬送させてもよい。例えば液晶表示用ガラス基板などのように角型基板の基板表面Wfに対して凍結膜形成処理と融解処理とを施す場合には、図9に示すように、本発明の「相対移動機構」に相当する複数の搬送ローラ68を搬送方向(+Y)に配置するとともに、冷却ガス吐出ノズル30および加熱ガス吐出ノズル40を固定配置してもよい。また、冷却ガス吐出ノズル30と基板Wの双方を移動させながら凍結膜13を形成してもよいし、加熱ガス吐出ノズル40と基板Wの双方を移動させながら凍結膜13を融解してもよい。   In the third embodiment, the cooling gas discharge nozzle 30 and the heating gas discharge nozzle 40 are driven while the substrate W is stationary. However, the cooling gas discharge nozzle 30 and the heating gas discharge nozzle 40 are fixedly arranged. The substrate W may be transported in the state. For example, when a frozen film forming process and a melting process are performed on the substrate surface Wf of a square substrate such as a glass substrate for liquid crystal display, as shown in FIG. 9, the “relative movement mechanism” of the present invention is used. A plurality of corresponding transport rollers 68 may be disposed in the transport direction (+ Y), and the cooling gas discharge nozzle 30 and the heating gas discharge nozzle 40 may be fixedly disposed. Further, the frozen film 13 may be formed while moving both the cooling gas discharge nozzle 30 and the substrate W, or the frozen film 13 may be melted while moving both the heated gas discharge nozzle 40 and the substrate W. .
この発明は、半導体ウエハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、プラズマ表示用ガラス基板、FED(Field Emission Display)用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板などを含む基板全般の表面に形成された液膜を凍結して凍結膜を形成した後、該凍結膜を融解し基板表面から除去することにより基板表面に対して洗浄処理を施す基板処理装置および基板処理方法に適用することができる。   The present invention relates to a semiconductor wafer, a glass substrate for photomask, a glass substrate for liquid crystal display, a glass substrate for plasma display, a substrate for FED (Field Emission Display), a substrate for optical disk, a substrate for magnetic disk, a substrate for magneto-optical disk, etc. A substrate processing apparatus and a substrate processing for performing a cleaning process on a substrate surface by freezing a liquid film formed on the surface of the entire substrate including the substrate and forming a frozen film, and then melting and removing the frozen film from the substrate surface Can be applied to the method.
この発明にかかる基板処理装置の第1実施形態を示す図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which shows 1st Embodiment of the substrate processing apparatus concerning this invention. 図1の基板処理装置の主要な制御構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the main control structures of the substrate processing apparatus of FIG. 図1の基板処理装置に装備された冷却ガス吐出ノズルの動作を示す図である。It is a figure which shows operation | movement of the cooling gas discharge nozzle with which the substrate processing apparatus of FIG. 1 was equipped. 図1の基板処理装置に装備された加熱ガス吐出ノズルの動作を示す図である。It is a figure which shows operation | movement of the heating gas discharge nozzle with which the substrate processing apparatus of FIG. 1 was equipped. 図1の基板処理装置の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the substrate processing apparatus of FIG. 図1の基板処理装置の動作を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows operation | movement of the substrate processing apparatus of FIG. この発明の第2実施形態にかかる基板処理装置の動作を示す図である。It is a figure which shows operation | movement of the substrate processing apparatus concerning 2nd Embodiment of this invention. この発明にかかる基板処理装置の第3実施形態を示す図である。It is a figure which shows 3rd Embodiment of the substrate processing apparatus concerning this invention. この発明にかかる基板処理装置の変形形態を示す図である。It is a figure which shows the deformation | transformation form of the substrate processing apparatus concerning this invention.
符号の説明Explanation of symbols
2…スピンチャック(基板保持手段)
3,30…冷却ガス吐出ノズル(凍結膜形成手段)
4,40…加熱ガス吐出ノズル(加熱ガス吐出手段)
11…液膜
13…凍結膜
22…チャック回転機構(回転手段)
27…処理液ノズル(裏面側液膜形成手段、膜除去手段)
31…第1の回動モータ(凍結膜形成手段)
33…第1の回動軸(凍結膜形成手段)
35…第1のアーム(凍結膜形成手段)
41…第2の回動モータ(駆動手段)
47…ノズル駆動機構(相対移動機構)
63…冷却ガス供給部(凍結膜形成手段)
97…ノズル(液体供給手段、リンス液供給手段)
P41…(基板の)回転中心位置
P42…(基板の)端縁位置
W…基板
Wf…基板表面
2 ... Spin chuck (substrate holding means)
3, 30 ... Cooling gas discharge nozzle (freezing film forming means)
4, 40 ... Heating gas discharge nozzle (heating gas discharge means)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Liquid film 13 ... Frozen film 22 ... Chuck rotation mechanism (rotation means)
27 ... Processing liquid nozzle (back side liquid film forming means, film removing means)
31 ... 1st rotation motor (freezing film formation means)
33 ... 1st rotation axis (freezing film formation means)
35. First arm (freezing film forming means)
41 ... Second rotation motor (driving means)
47 ... Nozzle drive mechanism (relative movement mechanism)
63 ... Cooling gas supply unit (freezing film forming means)
97 ... Nozzle (liquid supply means, rinse liquid supply means)
P41 ... (Substrate) rotation center position P42 ... (Substrate) edge position W ... Substrate Wf ... Substrate surface

Claims (8)

  1. 基板表面に形成された液膜を凍結して凍結膜を形成した後、該凍結膜を融解し前記基板表面から除去することにより前記基板表面に対して洗浄処理を施す基板処理装置において、
    その表面に液膜が形成された基板を保持する基板保持手段と、
    前記液膜を凍結させて凍結膜を形成する凍結膜形成手段と、
    前記液膜を構成する液体の凝固点より高い温度を有する加熱ガスを前記凍結膜に向けて局部的に吐出する加熱ガス吐出手段と、
    前記加熱ガス吐出手段を前記基板表面に沿って前記基板に対して相対移動させる相対移動機構と
    を備え、
    前記加熱ガス吐出手段から前記加熱ガスを吐出させながら前記相対移動機構により前記加熱ガス吐出手段を前記基板に対して相対移動させることで前記基板表面に形成された凍結膜の全体を融解することを特徴とする基板処理装置。
    In a substrate processing apparatus for performing a cleaning process on the substrate surface by freezing the liquid film formed on the substrate surface to form a frozen film, and then thawing the frozen film and removing it from the substrate surface.
    Substrate holding means for holding a substrate having a liquid film formed on its surface;
    A frozen film forming means for freezing the liquid film to form a frozen film;
    Heating gas discharge means for locally discharging a heating gas having a temperature higher than the freezing point of the liquid constituting the liquid film toward the frozen film;
    A relative movement mechanism for moving the heated gas discharge means relative to the substrate along the substrate surface;
    The entire frozen film formed on the substrate surface is melted by moving the heating gas discharge means relative to the substrate by the relative movement mechanism while discharging the heating gas from the heating gas discharge means. A substrate processing apparatus.
  2. 前記基板保持手段に保持された前記基板を回転させる回転手段をさらに備え、
    前記相対移動機構は、前記回転手段により回転駆動されている前記基板の表面に前記加熱ガス吐出手段を対向させながら駆動して前記基板の回転中心位置と前記基板の端縁位置との間で移動させる駆動手段を有する請求項1記載の基板処理装置。
    A rotating means for rotating the substrate held by the substrate holding means;
    The relative movement mechanism moves between the rotation center position of the substrate and the edge position of the substrate by driving the heated gas discharge means while facing the surface of the substrate being rotationally driven by the rotation means. The substrate processing apparatus according to claim 1, further comprising a driving unit for causing the substrate to be driven.
  3. 基板表面に形成された液膜を凍結して凍結膜を形成した後、該凍結膜を融解し前記基板表面から除去することにより前記基板表面に対して洗浄処理を施す基板処理装置において、
    その表面に液膜が形成された基板を保持する基板保持手段と、
    前記液膜を凍結させて凍結膜を形成する凍結膜形成手段と、
    前記基板保持手段に保持された前記基板を回転させる回転手段と、
    前記液膜を構成する液体の凝固点より高い温度を有する雰囲気中で前記回転手段により前記基板を回転させることで前記基板表面に形成された前記凍結膜を融解することを特徴とする基板処理装置。
    In a substrate processing apparatus for performing a cleaning process on the substrate surface by freezing the liquid film formed on the substrate surface to form a frozen film, and then thawing the frozen film and removing it from the substrate surface.
    Substrate holding means for holding a substrate having a liquid film formed on its surface;
    A frozen film forming means for freezing the liquid film to form a frozen film;
    Rotating means for rotating the substrate held by the substrate holding means;
    A substrate processing apparatus, wherein the frozen film formed on the substrate surface is melted by rotating the substrate by the rotating means in an atmosphere having a temperature higher than a freezing point of the liquid constituting the liquid film.
  4. 前記基板表面に前記液体を供給する液体供給手段をさらに備え、
    前記回転手段により前記基板を第1回転速度で回転させることで前記液体供給手段から前記基板表面に供給された液体の一部を振り切って前記基板表面に前記液膜を形成する一方、
    前記第1回転速度よりも低い第2回転速度で前記基板を回転させることで前記基板表面に形成された前記凍結膜を融解する請求項3記載の基板処理装置。
    A liquid supply means for supplying the liquid to the substrate surface;
    While rotating the substrate at the first rotation speed by the rotating means to shake off a part of the liquid supplied from the liquid supplying means to the substrate surface and forming the liquid film on the substrate surface,
    The substrate processing apparatus according to claim 3, wherein the frozen film formed on the surface of the substrate is melted by rotating the substrate at a second rotation speed lower than the first rotation speed.
  5. 前記基板表面にリンス液を供給して前記凍結膜が融解された後の液膜を前記基板表面から除去するリンス液供給手段をさらに備える請求項1ないし4のいずれかに記載の基板処理装置。   The substrate processing apparatus according to claim 1, further comprising a rinsing liquid supply unit that supplies a rinsing liquid to the substrate surface and removes the liquid film after the frozen film is melted from the substrate surface.
  6. 基板表面に液膜を付着させた状態で該液膜を凍結させて凍結膜を形成する凍結膜形成工程と、
    前記液膜を構成する液体の凝固点より高い温度を有する加熱ガスを加熱ガス吐出手段から前記凍結膜に向けて局部的に吐出させながら前記加熱ガス吐出手段を前記基板表面に沿って前記基板に対して相対移動させて前記基板表面に形成された凍結膜を融解する融解工程と、
    融解された後の液膜を前記基板表面から除去する液膜除去工程と
    を備えたことを特徴とする基板処理方法。
    A frozen film forming step of forming the frozen film by freezing the liquid film with the liquid film attached to the substrate surface;
    While the heating gas having a temperature higher than the freezing point of the liquid constituting the liquid film is locally discharged from the heating gas discharge means toward the frozen film, the heating gas discharge means is applied to the substrate along the substrate surface. Melting process for melting the frozen film formed on the surface of the substrate by relative movement,
    And a liquid film removing step of removing the melted liquid film from the substrate surface.
  7. 基板表面に液膜を付着させた状態で該液膜を凍結させて凍結膜を形成する凍結膜形成工程と、
    前記液膜を構成する液体の凝固点より高い温度を有する雰囲気中で前記基板を回転させて前記基板表面に形成された前記凍結膜を融解する融解工程と、
    融解された後の液膜を前記基板表面から除去する液膜除去工程と
    を備えたことを特徴とする基板処理方法。
    A frozen film forming step of forming the frozen film by freezing the liquid film with the liquid film attached to the substrate surface;
    A melting step of melting the frozen film formed on the substrate surface by rotating the substrate in an atmosphere having a temperature higher than the freezing point of the liquid constituting the liquid film;
    And a liquid film removing step of removing the melted liquid film from the substrate surface.
  8. 前記凍結膜形成工程と前記融解工程とを所定回数だけ繰り返し実行した後に、前記液膜除去工程を実行する請求項6または7記載の基板処理方法。
    The substrate processing method according to claim 6 or 7, wherein the liquid film removing step is executed after the frozen film forming step and the melting step are repeatedly executed a predetermined number of times.
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