JP2011204712A - Substrate treatment method and substrate treatment apparatus - Google Patents

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Naozumi Fujiwara
直澄 藤原
Masahiko Kato
雅彦 加藤
Katsuhiko Miya
勝彦 宮
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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

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technology that can effectively remove particles or the like while ensuring high throughput, in a substrate treatment method and an apparatus for removing contaminants, e.g., particles adhering to the substrate surface.SOLUTION: DIW (cold water) cooled near to a freezing point is supplied to the rear surface Wb of a substrate W from a lower surface nozzle 27. At this time, a mixture gas of a nitrogen gas (cooling gas) having a temperature lower than the freezing point of the DIW and a high humidity nitrogen gas (high humidity gas) containing vapor or minute droplets of the DIW is sprayed to the DIW. Particles of ice formed by the freezing of the vapor or droplets of DIW in the high humidity gas is mixed into the DIW, and serve as nuclei thus facilitating ice formation in the DIW. Particles adhering to the substrate or the like can be removed efficiently when the DIW containing the particles of ice flows along the rear surface Wb of the substrate W.

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、光ディスク用基板などの各種基板表面に付着したパーティクル等の汚染物質を除去するための基板処理方法および基板処理装置に関するものである。   The present invention relates to a substrate processing method for removing contaminants such as particles adhering to various substrate surfaces such as a semiconductor wafer, a photomask glass substrate, a liquid crystal display glass substrate, a plasma display glass substrate, and an optical disk substrate, and the like. The present invention relates to a substrate processing apparatus.
従来より、基板表面に付着したパーティクル等の汚染物質を除去するための処理の1つとして凍結洗浄技術が知られている。この技術では、基板表面に形成した液膜を凍結させ、この凍結膜を除去することにより基板表面からパーティクル等を凍結膜とともに除去している。例えば、特許文献1に記載の技術においては、洗浄液としてのDIW(脱イオン水)を基板表面に供給して液膜を形成した後、冷却ガスを吐出するノズルを基板表面近傍でスキャンさせることにより液膜を凍結させ、再度DIWを供給して凍結膜を除去することによって、基板表面からのパーティクルの除去を行っている。   Conventionally, a freeze cleaning technique is known as one of the processes for removing contaminants such as particles adhering to the substrate surface. In this technique, the liquid film formed on the substrate surface is frozen, and the frozen film is removed to remove particles and the like from the substrate surface together with the frozen film. For example, in the technique described in Patent Document 1, after DIW (deionized water) as a cleaning liquid is supplied to the substrate surface to form a liquid film, a nozzle that discharges cooling gas is scanned in the vicinity of the substrate surface. Particles are removed from the substrate surface by freezing the liquid film and supplying DIW again to remove the frozen film.
特開2008−071875号公報(図5)JP 2008-071875 A (FIG. 5)
上記した従来の洗浄技術においては、(1)液膜の形成、(2)液膜の凍結、(3)凍結膜の除去、という3段階の工程を順番に実行する必要があるため、処理に時間がかかってしまい、さらなるスループットの向上という点で改良の余地が残されている。特に、パーティクル等の除去能力を向上させようとすると、上記従来技術では形成する液膜の厚さを増大させたり、冷却ガスを供給する時間を長くすることが必要である。しかしながら、そのことがさらに処理時間を増大させてしまい、パーティクル等の除去能力と処理のスループットとを両立させることが難しい。   In the conventional cleaning technique described above, it is necessary to execute three steps in order: (1) formation of a liquid film, (2) freezing of the liquid film, and (3) removal of the frozen film. It takes time and there is room for improvement in terms of further throughput improvement. In particular, in order to improve the ability to remove particles and the like, it is necessary to increase the thickness of the liquid film to be formed and lengthen the time for supplying the cooling gas in the above-described conventional technique. However, this further increases the processing time, and it is difficult to achieve both the ability to remove particles and the throughput of processing.
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、基板表面に付着したパーティクル等の汚染物質を除去するための基板処理方法および基板処理装置において、高いスループットを得られ、しかもパーティクル等を効果的に除去することのできる技術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 in a substrate processing method and a substrate processing apparatus for removing contaminants such as particles adhering to the substrate surface, high throughput can be obtained, and particles and the like can be effectively removed. It aims at providing the technology which can be removed.
本願発明者らの実験によれば、基板に処理液を供給する際に該処理液にその凝固点よりも低温の冷却ガスを触れさせて処理液を冷却すると、基板表面の液膜の全面が凍結していなくても従来の凍結洗浄技術と同等もしくはそれ以上のパーティクル除去効果を得ることが可能であることがわかった(特願2008−245564)。これは、冷却ガスとの接触によって処理液中に該処理液が凍結凝固してなる微小な凝固体が多数生成され、この凝固体が基板から汚染物質を引き剥がす作用をするためと考えられる。ただし、流動する処理液中に凝固体を効率よく発生させるためには、冷却ガスの温度を処理液の凝固点よりも相当程度低下させる必要があり、このことが処理コストを増大させる可能性がある。   According to the experiments by the present inventors, when supplying the processing liquid to the substrate, the entire surface of the liquid film on the surface of the substrate is frozen when the processing liquid is cooled by contacting the processing liquid with a cooling gas having a temperature lower than its freezing point. Even if not, it has been found that it is possible to obtain a particle removal effect equivalent to or higher than that of the conventional freeze cleaning technique (Japanese Patent Application No. 2008-245564). This is presumably because a large number of minute solidified bodies formed by freezing and solidifying the processing liquid are generated in the processing liquid by contact with the cooling gas, and this solidified body acts to peel off contaminants from the substrate. However, in order to efficiently generate the solidified body in the flowing processing liquid, it is necessary to lower the temperature of the cooling gas to a considerable extent from the freezing point of the processing liquid, which may increase the processing cost. .
上記に鑑み、この発明にかかる基板処理方法の一の態様は、上記目的を達成するため、第1処理液の蒸気または微小な液滴を生成して前記第1処理液の凝固点よりも低温の冷却ガスに混合し、前記第1処理液が凝固してなる微小な凝固体を含む混合気体を生成する混合気体生成工程と、第2処理液を基板に供給するとともに、前記基板に供給される前記第2処理液に対して前記混合気体を供給する処理液供給工程とを備えることを特徴としている。   In view of the above, in one aspect of the substrate processing method according to the present invention, in order to achieve the above-described object, the vapor or the fine droplets of the first processing liquid are generated and the temperature is lower than the freezing point of the first processing liquid. A mixed gas generating step for generating a mixed gas containing a minute solidified body that is mixed with a cooling gas and solidified by the first processing liquid, and a second processing liquid is supplied to the substrate and supplied to the substrate. A treatment liquid supply step of supplying the mixed gas to the second treatment liquid.
また、この発明にかかる基板処理方法の他の態様は、上記目的を達成するため、前記第1処理液の蒸気または微小な液滴を生成して前記第1処理液の凝固点よりも低温に冷却し、前記第1処理液が凝固してなる微小な凝固体を生成する凝固体生成工程と、前記第1処理液の凝固体を混合させた第2処理液を基板に供給する処理液供給工程とを備えることを特徴としている。この場合において、前記凝固体生成工程では、前記第1処理液の凝固点よりも低温の冷却ガスに前記第1処理液の蒸気または液滴を混合するようにしてもよい。   According to another aspect of the substrate processing method of the present invention, in order to achieve the above object, the vapor or minute droplet of the first processing liquid is generated and cooled to a temperature lower than the freezing point of the first processing liquid. Then, a solidified body generating step for generating a minute solidified body formed by solidifying the first processing liquid, and a processing liquid supply step for supplying a second processing liquid obtained by mixing the solidified body of the first processing liquid to the substrate. It is characterized by comprising. In this case, in the solidified body generating step, the vapor or droplet of the first treatment liquid may be mixed with a cooling gas having a temperature lower than the solidification point of the first treatment liquid.
これらの発明では、基板に供給される第2処理液中に、別途生成された第1処理液の凝固体を混合させる。この凝固体を含む第2処理液を基板に供給することで、基板に付着したパーティクル等の汚染物質を効率よく除去することができる。そして、第1処理液の凝固体については、第1処理液の蒸気または微小な液滴を冷却することによって生成する。このため、流動する処理液を冷却することで処理液の凝固体を生成する場合に比べて、より短時間で、しかも低コストで凝固体を含む処理液を得ることができる。このように、この発明によれば、高いスループットを得られ、しかも低い処理コストでパーティクル等を効果的に除去することができる。   In these inventions, the coagulation | solidification body of the 1st process liquid produced | generated separately is mixed in the 2nd process liquid supplied to a board | substrate. By supplying the second treatment liquid containing the solidified body to the substrate, contaminants such as particles adhering to the substrate can be efficiently removed. The solidified body of the first processing liquid is generated by cooling the vapor or minute droplets of the first processing liquid. For this reason, compared with the case where the solidified body of the processing liquid is generated by cooling the flowing processing liquid, a processing liquid containing the solidified body can be obtained in a shorter time and at a lower cost. Thus, according to the present invention, high throughput can be obtained, and particles and the like can be effectively removed at a low processing cost.
これらの発明では、第2処理液を基板に供給する処理液供給工程よりも前に、第2処理液を第2処理液の凝固点近傍まで予冷する予冷工程を備えてもよい。第2処理液を冷却することで、第2処理液中における第1処理液の凝固体の融解を抑制することができる。また、第1処理液の凝固体を核として第2処理液の凝固体が生成されやすくなるため、パーティクル等に対する除去効果をより高めることができる。   In these inventions, a pre-cooling step of pre-cooling the second processing liquid to near the freezing point of the second processing liquid may be provided before the processing liquid supply step of supplying the second processing liquid to the substrate. By cooling the second processing liquid, melting of the solidified body of the first processing liquid in the second processing liquid can be suppressed. Further, since the solidified body of the second processing liquid is easily generated using the solidified body of the first processing liquid as a nucleus, the effect of removing particles and the like can be further enhanced.
また、第1処理液と第2処理液とは同じであってもよい。第2処理液に混入させる凝固体が第2処理液と同じ物質であれば、混入された凝固体が第2処理液中で核となって第2処理液の凝固を促進させるため、パーティクル等に対する除去効果をより高めることができる。また、凝固体が融解しても第2処理液の成分が変化しないので、安定した処理を行うことができる。   Further, the first treatment liquid and the second treatment liquid may be the same. If the solidified body to be mixed into the second processing liquid is the same substance as the second processing liquid, the mixed solidified body becomes a nucleus in the second processing liquid and promotes the solidification of the second processing liquid. The removal effect on can be further enhanced. Further, since the components of the second treatment liquid do not change even when the solidified body melts, stable treatment can be performed.
また、処理液供給工程では、基板をその主面に直交または略直交する回転軸回りに回転させるとともに、基板の回転中心に第2処理液を供給するようにしてもよい。このようにすると、基板の回転に起因して生じる遠心力によって第2処理液が基板の中心から端部へ向かって流れるため、第2処理液を基板全面に行き渡らせることができ、基板の全面をムラなく処理することができる。また基板の回転数とパーティクル除去効果との間に相関性があることも本願発明者らの実験によって確かめられており、基板を回転させることでパーティクル除去効果を高めることが可能である。   In the processing liquid supply step, the substrate may be rotated about a rotation axis that is orthogonal or substantially orthogonal to the main surface, and the second processing liquid may be supplied to the rotation center of the substrate. In this case, since the second processing liquid flows from the center of the substrate toward the end due to the centrifugal force generated due to the rotation of the substrate, the second processing liquid can be spread over the entire surface of the substrate. Can be processed evenly. It has also been confirmed by experiments by the inventors of the present application that there is a correlation between the rotation speed of the substrate and the particle removal effect, and the particle removal effect can be enhanced by rotating the substrate.
また、この発明にかかる基板処理装置は、上記目的を達成するため、基板を保持する基板保持手段と、第1処理液の蒸気または微小な液滴を生成して前記第1処理液の凝固点よりも低温の冷却ガスに混合し、前記第1処理液が凝固してなる微小な凝固体を含む混合気体を生成して前記基板に向けて供給する混合気体供給手段と、第2処理液を前記基板に向けて供給する処理液供給手段とを備えることを特徴としている。   In order to achieve the above object, the substrate processing apparatus according to the present invention generates a substrate holding means for holding the substrate, a vapor or fine droplet of the first processing liquid, and a freezing point of the first processing liquid. A mixed gas supply means that mixes with a low-temperature cooling gas, generates a mixed gas containing a fine solidified body formed by solidification of the first processing liquid, and supplies the mixed gas toward the substrate; And a processing liquid supply means for supplying the substrate toward the substrate.
このように構成された発明では、第1処理液の凝固体を含む冷却ガスと第2処理液とが基板に供給されるので、上記した基板処理方法の発明と同様に、高いスループットで、しかも低い処理コストでパーティクル等を効果的に除去することができる。第1処理液と第2処理液とが同一の物質であってもよい。   In the invention configured as described above, the cooling gas containing the solidified body of the first processing liquid and the second processing liquid are supplied to the substrate, so that, similarly to the above-described invention of the substrate processing method, with high throughput, Particles and the like can be effectively removed at a low processing cost. The first treatment liquid and the second treatment liquid may be the same substance.
ここで、混合気体供給手段は、例えば、基板に供給される第2処理液に向けて混合気体を吹き付けるようにしてもよい。こうすることで、混合気体に含まれる第1処理液の凝固体が第2処理液に混入され、こうして第1処理液の凝固体を含んだ第2処理液が基板に供給されることで、パーティクル等が効率よく除去される。   Here, the mixed gas supply means may spray the mixed gas toward the second processing liquid supplied to the substrate, for example. By doing so, the solidified body of the first processing liquid contained in the mixed gas is mixed into the second processing liquid, and thus the second processing liquid containing the solidified body of the first processing liquid is supplied to the substrate. Particles and the like are efficiently removed.
また、混合気体供給手段は、例えば、第1処理液の蒸気または微小な液滴と冷却ガスとを混合する混合部と、混合部で生成された混合気体を基板に向けて吐出する吐出部とを備えるようにしてもよい。このような構成では、第1処理液の蒸気または微小な液滴と冷却ガスとが予め混合されて基板に供給されるので、混合気体中に第1処理液の凝固体を確実に含ませた状態で基板に供給することができる。   The mixed gas supply means includes, for example, a mixing unit that mixes the vapor or minute droplets of the first processing liquid and the cooling gas, and a discharge unit that discharges the mixed gas generated in the mixing unit toward the substrate. You may make it provide. In such a configuration, since the vapor or minute droplets of the first processing liquid and the cooling gas are mixed in advance and supplied to the substrate, the solidified body of the first processing liquid is surely included in the mixed gas. The substrate can be supplied in a state.
一方、混合気体供給手段は、例えば、第1処理液の蒸気または微小な液滴を基板に向けて吐出する第1吐出部と、冷却ガスを基板に向けて吐出する第2吐出部とを備えるようにしてもよい。このような構成では、第1吐出部から吐出される第1処理液の蒸気または微小な液滴と第2吐出部から吐出される冷却ガスが基板の近傍で混合されて第1処理液の凝固体が形成されるため、第1処理液の凝固体の寿命が短くても十分なパーティクル等の除去効率を得ることができる。また混合気体の供給経路上で第1処理液の凝固体が凝集して混合気体の流通を阻害することがない。   On the other hand, the mixed gas supply means includes, for example, a first discharge unit that discharges vapor or fine droplets of the first processing liquid toward the substrate, and a second discharge unit that discharges the cooling gas toward the substrate. You may do it. In such a configuration, the vapor or minute droplets of the first processing liquid discharged from the first discharge unit and the cooling gas discharged from the second discharge unit are mixed in the vicinity of the substrate to solidify the first processing liquid. Since the body is formed, sufficient removal efficiency of particles and the like can be obtained even if the life of the solidified body of the first treatment liquid is short. Further, the solidified body of the first treatment liquid does not aggregate on the supply path of the mixed gas and does not hinder the flow of the mixed gas.
また、例えば、基板保持手段は、基板の主面に直交または略直交する回転軸回りに基板を回転させ、処理液供給手段は、基板の回転中心に向けて第2処理液を供給するようにしてもよい。前記したように、基板を回転させ、基板の回転中心に第2処理液を供給することで、基板の全面に第2処理液を行き渡らせてムラなく処理を行うことができる。この場合、基板の回転中心に供給される第2処理液の周囲に混合気体供給手段から混合気体を吹き付けるようにすれば、基板の中心に供給される第2処理液に第1処理液の凝固体を含ませることができ、該凝固体が基板の中心から端部に向かって流れることで基板全面から汚染物質を効率よく除去することができる。   Further, for example, the substrate holding means rotates the substrate about a rotation axis orthogonal or substantially orthogonal to the main surface of the substrate, and the processing liquid supply means supplies the second processing liquid toward the rotation center of the substrate. May be. As described above, by rotating the substrate and supplying the second processing liquid to the center of rotation of the substrate, the second processing liquid can be spread over the entire surface of the substrate and processing can be performed without unevenness. In this case, if the mixed gas is sprayed from the mixed gas supply means around the second processing liquid supplied to the rotation center of the substrate, the first processing liquid is coagulated on the second processing liquid supplied to the center of the substrate. A body can be included, and the solidified body flows from the center of the substrate toward the end portion, so that contaminants can be efficiently removed from the entire surface of the substrate.
この発明によれば、基板に供給する第2処理液に第1処理液の凝固体を含有させているので、基板に付着するパーティクル等の汚染物質を効率よく除去することができ、しかも、冷却ガスによって処理液内に凝固体を発生させる場合に比べてより短時間で、しかも低コストで凝固体を含有した処理液を生成し基板に供給することができる。   According to this invention, since the solidified body of the first processing liquid is contained in the second processing liquid supplied to the substrate, contaminants such as particles adhering to the substrate can be efficiently removed, and the cooling is performed. Compared to the case where the solidified body is generated in the processing liquid by the gas, the processing liquid containing the solidified body can be generated and supplied to the substrate in a shorter time and at a lower cost.
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の基板処理装置の制御構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the control structure of the substrate processing apparatus of FIG. スピンベースの構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of a spin base. 混合器の内部構造を示す図である。It is a figure which shows the internal structure of a mixer. 図1の基板処理装置の洗浄処理動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the washing | cleaning processing operation | movement of the substrate processing apparatus of FIG. 第1実施形態の洗浄処理動作を模式的に示す第1の図である。It is a 1st figure which shows typically the washing processing operation of a 1st embodiment. 第1実施形態の洗浄処理動作を模式的に示す第2の図である。It is a 2nd figure showing typically washing processing operation of a 1st embodiment. この発明にかかる基板処理装置の第2実施形態を示す図である。It is a figure which shows 2nd Embodiment of the substrate processing apparatus concerning this invention. 第2実施形態の洗浄処理動作を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the washing process operation | movement of 2nd Embodiment. この発明にかかる基板処理装置の第3実施形態の要部を示す図である。It is a figure which shows the principal part of 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さらなる変形例を示す図である。It is a figure which shows the further modification of the substrate processing apparatus concerning this invention.
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および裏面Wb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基板洗浄処理を実行可能な枚葉式の基板洗浄装置として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については公知の凍結洗浄技術によってパーティクル等の除去を行うのと同時に、基板表面Wfとは反対側の基板裏面Wbについては本発明にかかる洗浄技術によってパーティクル等の除去を行う基板処理装置である。   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 control configuration of the substrate processing apparatus of FIG. This substrate processing apparatus is a substrate processing as a single wafer type substrate cleaning apparatus capable of performing a substrate cleaning process for removing contaminants such as particles adhering to the front surface Wf and the back surface Wb of a substrate W such as a semiconductor wafer. Device. More specifically, the substrate surface Wf on which the fine pattern is formed is subjected to removal of particles and the like by a known freeze cleaning technique, and at the same time, the substrate back surface Wb opposite to the substrate surface Wf is applied to the present invention. A substrate processing apparatus for removing particles and the like by a cleaning technique.
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、処理チャンバー1内に基板表面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スピンチャック2と、スピンチャック2に保持された基板Wの表面Wfに向けて液膜を凍結させるための冷却ガスを吐出する冷却ガス吐出ノズル3と、基板表面Wfに処理液の液滴を供給する二流体ノズル5と、スピンチャック2に保持された基板Wの表面Wfに向けて薬液を吐出する薬液吐出ノズル6と、スピンチャック2に保持された基板Wの表面Wfに対向配置された遮断部材9が設けられている。処理液としては、薬液または純水やDIW(deionized water;脱イオン水)等の洗浄液などが用いられる。   The substrate processing apparatus includes a processing chamber 1 having a processing space for cleaning the substrate W therein, and the substrate W is placed in a substantially horizontal posture with the substrate surface Wf facing upward in the processing chamber 1. A spin chuck 2 that is held and rotated, a cooling gas discharge nozzle 3 that discharges a cooling gas for freezing the liquid film toward the surface Wf of the substrate W held on the spin chuck 2, and a processing liquid on the substrate surface Wf. On the surface Wf of the substrate W held on the spin chuck 2, the chemical solution discharge nozzle 6 that discharges the chemical toward the surface Wf of the substrate W held on the spin chuck 2, and the surface Wf of the substrate W held on the spin chuck 2. A blocking member 9 disposed oppositely is provided. As the treatment liquid, a chemical liquid or a cleaning liquid such as pure water or DIW (deionized water) is used.
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4(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。   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 around 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 4 (FIG. 2) that controls the entire apparatus.
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。   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.
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。   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4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 according to the operation command from the control unit 4, so that the first arm 35 can be swung around the first rotation shaft 33.
冷却ガス吐出ノズル3はガス供給部64(図2)と接続されており、制御ユニット4からの動作指令に応じてガス供給部64から冷却ガスが冷却ガス吐出ノズル3に供給される。より具体的には、ガス供給部64に設けられた窒素ガス貯留部641から供給される窒素ガスが熱交換器642によりDIWの凝固点よりも低い温度まで冷やされ、こうして冷やされた窒素ガスが冷却ガスとして冷却ガス吐出ノズル3に供給される。冷却ガス吐出ノズル3が基板表面Wfに対向配置されると、冷却ガス吐出ノズル3から基板表面Wfに向けて局部的に冷却ガスが吐出される。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4が基板Wを回転させながら冷却ガス吐出ノズル3を基板の回転中心から外周部に向け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できる。このとき、後述するように基板表面WfにDIWによる液膜が予め形成されていると、該液膜の全体を凍結させて基板表面Wfの全面にDIWの凍結膜を生成可能となっている。   The cooling gas discharge nozzle 3 is connected to a gas supply unit 64 (FIG. 2), and a cooling gas is supplied from the gas supply unit 64 to the cooling gas discharge nozzle 3 in accordance with an operation command from the control unit 4. More specifically, the nitrogen gas supplied from the nitrogen gas storage unit 641 provided in the gas supply unit 64 is cooled to a temperature lower than the freezing point of DIW by the heat exchanger 642, and the nitrogen gas thus cooled is cooled. The gas is supplied to the cooling gas discharge nozzle 3 as a gas. When the cooling gas discharge nozzle 3 is disposed opposite to the substrate surface Wf, the cooling gas is locally discharged from the cooling gas discharge nozzle 3 toward the substrate surface Wf. While the cooling gas is discharged from the cooling gas discharge nozzle 3, the control unit 4 moves the cooling gas discharge nozzle 3 from the rotation center of the substrate toward the outer periphery while rotating the substrate W, so that the cooling gas is transferred to the substrate. It can be supplied over the entire surface Wf. At this time, if a liquid film made of DIW is formed in advance on the substrate surface Wf as described later, it is possible to freeze the entire liquid film and generate a frozen film of DIW on the entire surface of the substrate surface Wf.
また、スピンチャック2の外方に第2の回動モータ51が設けられている。第2の回動モータ51には、第2の回動軸53が接続され、第2の回動軸53には、第2のアーム55が連結されている。また、第2のアーム55の先端に二流体ノズル5が取り付けられている。そして、制御ユニット4からの動作指令に応じて第2の回動モータ51が駆動されることで、二流体ノズル5を第2の回動軸53回りに揺動させることができる。この二流体ノズルは、処理液としてのDIWと窒素ガスとを空中(ノズル外部)で衝突させてDIWの液滴を生成する、いわゆる外部混合型の二流体ノズルである。   A second rotation motor 51 is provided outside the spin chuck 2. A second rotation shaft 53 is connected to the second rotation motor 51, and a second arm 55 is connected to the second rotation shaft 53. A two-fluid nozzle 5 is attached to the tip of the second arm 55. The two-fluid nozzle 5 can be swung around the second rotation shaft 53 by driving the second rotation motor 51 in accordance with an operation command from the control unit 4. This two-fluid nozzle is a so-called external mixing type two-fluid nozzle that generates DIW droplets by colliding DIW as a processing liquid and nitrogen gas in the air (outside the nozzle).
また、スピンチャック2の外方には、第3の回動モータ67が設けられている。第3の回動モータ67には、第3の回動軸68が接続されている。また、第3の回動軸68には、第3のアーム69が水平方向に延びるように連結され、第3のアーム69の先端に薬液吐出ノズル6が取り付けられている。そして、制御ユニット4からの動作指令に応じて第3の回動モータ67が駆動されることで、薬液吐出ノズル6を基板Wの回転中心A0の上方の吐出位置と吐出位置から側方に退避した待機位置との間で往復移動させることができる。薬液吐出ノズル6は薬液供給部61と接続されており、制御ユニット4からの動作指令に応じてSC1溶液(アンモニア水と過酸化水素水との混合水溶液)等の薬液が薬液吐出ノズル6に圧送される。   A third rotation motor 67 is provided outside the spin chuck 2. A third rotation shaft 68 is connected to the third rotation motor 67. A third arm 69 is connected to the third rotation shaft 68 so as to extend in the horizontal direction, and a chemical liquid discharge nozzle 6 is attached to the tip of the third arm 69. Then, the third rotation motor 67 is driven in accordance with an operation command from the control unit 4 so that the chemical solution discharge nozzle 6 is retracted laterally from the discharge position and the discharge position above the rotation center A0 of the substrate W. It is possible to reciprocate between the standby position. The chemical solution discharge nozzle 6 is connected to the chemical solution supply unit 61, and a chemical solution such as an SC1 solution (mixed aqueous solution of ammonia water and hydrogen peroxide solution) is pumped to the chemical solution discharge nozzle 6 in accordance with an operation command from the control unit 4. Is done.
なお、冷却ガス吐出ノズル3、二流体ノズル5および薬液吐出ノズル6ならびにこれらに付随するアームやその回動機構としては、例えば前記した特許文献1(特開2008−071875号公報)に記載されたものと同一構造のものを用いることができる。そこで、本明細書ではこれらの構成についてのより詳しい説明は省略する。   The cooling gas discharge nozzle 3, the two-fluid nozzle 5, the chemical liquid discharge nozzle 6, and the arm associated therewith and the rotation mechanism thereof are described in, for example, the above-mentioned Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2008-071875). The thing of the same structure as a thing can be used. Therefore, in this specification, a more detailed description of these configurations is omitted.
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4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。   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 4. 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.
また、遮断部材昇降機構94は、制御ユニット4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4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。   Further, the blocking member elevating mechanism 94 can cause the blocking member 9 to face the spin base 23 in the vicinity of the spin base 23 according to an operation command from the control unit 4, or to separate the blocking member 9. Specifically, the control unit 4 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、ガス供給部64と接続されており、窒素ガス貯留部641から熱交換器642を通さずに供給される窒素ガスが乾燥ガスとして供給される。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DIW供給部62に接続されており、DIW供給部62よりDIWが供給され、ノズル97からDIWをリンス液として基板表面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 gas supply unit 64, and nitrogen gas supplied from the nitrogen gas storage unit 641 without passing through the heat exchanger 642 is supplied as a dry gas. 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 DIW supply unit 62, DIW is supplied from the DIW supply unit 62, and DIW can be discharged from the nozzle 97 as a rinse liquid toward the substrate surface Wf.
DIW供給部62はDIW貯留部621および熱交換器622を有しており、熱交換器622はDIW貯留部621から供給されるDIWをその凝固点近傍温度まで冷却する。すなわち、DIW供給部62はDIW貯留部621から供給される常温のDIW、または熱交換器622により凝固点近傍温度まで冷却されたDIW(以下、単に「冷水」ということがある)を供給可能となっている。   The DIW supply unit 62 includes a DIW storage unit 621 and a heat exchanger 622. The heat exchanger 622 cools the DIW supplied from the DIW storage unit 621 to a temperature near its freezing point. That is, the DIW supply unit 62 can supply room temperature DIW supplied from the DIW storage unit 621 or DIW cooled to a temperature near the freezing point by the heat exchanger 622 (hereinafter, simply referred to as “cold water”). ing.
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。そして、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。処理液供給管25およびガス供給路29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およびガスを吐出する下面ノズル27が設けられている。   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. 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 processing liquid supply pipe 25 and the gas supply path 29 extend to a position close to the lower surface (back surface Wb) of the substrate W held by the spin chuck 2, and the front end of the processing liquid supply tube 25 and the gas supply path 29 are processed toward the lower surface central portion of the substrate W. A lower surface nozzle 27 for discharging liquid and gas is provided.
処理液供給管25は薬液供給部61およびDIW供給部62と接続されており、薬液供給部61から供給されるSC1溶液等の薬液またはDIW供給部62から供給されるDIW(常温もしくは冷水)が選択的に供給される。一方、ガス供給路29はガス供給部64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ガス供給部64からの窒素ガスを供給することができる。より具体的には、ガス供給部64から供給される常温で水分を含まない窒素ガス(乾燥ガス)と冷却ガスとがそれぞれバルブを介してガス供給路29に供給される。   The treatment liquid supply pipe 25 is connected to the chemical liquid supply part 61 and the DIW supply part 62, and a chemical liquid such as an SC1 solution supplied from the chemical liquid supply part 61 or DIW (normal temperature or cold water) supplied from the DIW supply part 62 is received. Selectively supplied. On the other hand, the gas supply path 29 is connected to the gas supply unit 64 and can supply nitrogen gas from the gas supply unit 64 to a space formed between the spin base 23 and the substrate back surface Wb. More specifically, nitrogen gas (dry gas) that does not contain water at normal temperature and cooling gas supplied from the gas supply unit 64 are supplied to the gas supply path 29 via valves.
また、この実施形態では、DIW貯留部621から供給される常温のDIWと窒素ガス貯留部641から供給される常温の窒素ガスとを混合させて、DIWの蒸気または微小な液滴を含む高湿度の窒素ガス(高湿度ガス)を生成する混合器65が設けられている。混合器65から送出される高湿度ガスも、バルブを介してガス供給路29に供給されている。したがって、ガス供給路29には、3種類のガス、すなわち常温で水分を含まない窒素ガス(乾燥ガス)、低温の冷却ガスおよび高湿度ガスが、選択的にまたは適宜に混合されて通送され、このガスは下面ノズル27から基板Wbに向けて吐出される。   In this embodiment, the room temperature DIW supplied from the DIW storage unit 621 and the room temperature nitrogen gas supplied from the nitrogen gas storage unit 641 are mixed to provide high humidity containing DIW vapor or fine droplets. A mixer 65 for generating a nitrogen gas (high humidity gas) is provided. High-humidity gas delivered from the mixer 65 is also supplied to the gas supply path 29 via a valve. Therefore, three types of gas, that is, nitrogen gas (dry gas) that does not contain moisture at room temperature, low-temperature cooling gas, and high-humidity gas, are selectively or appropriately mixed and sent to the gas supply path 29. This gas is discharged from the lower surface nozzle 27 toward the substrate Wb.
図3はスピンベースの構造を示す図である。より具体的には、図3(a)はスピンベース23の上面の構造を示す図であり、図3(b)はその断面図である。図3(a)に示すように、スピンベース23の上面23aの外周端部には複数のチャックピン24が立設されており、これらのチャックピン24によって処理対象となる基板Wを略水平に保持することができる。   FIG. 3 is a diagram showing a spin-based structure. More specifically, FIG. 3A is a view showing the structure of the upper surface of the spin base 23, and FIG. 3B is a sectional view thereof. As shown in FIG. 3A, a plurality of chuck pins 24 are erected on the outer peripheral end portion of the upper surface 23a of the spin base 23, and the substrate W to be processed is made substantially horizontal by these chuck pins 24. Can be held.
また、スピンベース上面23aの中心には下面ノズル27が設けられている。図3(a)および図3(b)に示すように、下面ノズル27は、基板の回転中心AOに向けて開口する処理液吐出口271と、処理液吐出口271と同軸にこれを取り巻くように開口するガス吐出口272とを備えている。処理液吐出口271は処理液供給管25と連通しており、薬液供給部61から供給されるSC1溶液等の薬液またはDIW供給部62から供給されるDIWを基板下面(この実施形態ではパターンを形成されていない基板裏面Wb)に向けて吐出する。一方、ガス吐出口272はガス供給路29と連通しており、ガス供給部64からの窒素ガスおよび混合器65からの高湿度ガスを吐出する。したがって、吐出された窒素ガスや高湿度ガスは、基板下面のDIWを供給される位置、もしくはその位置を取り囲む周辺位置に向けて供給される。   A lower surface nozzle 27 is provided at the center of the spin base upper surface 23a. As shown in FIGS. 3A and 3B, the lower surface nozzle 27 surrounds the processing liquid discharge port 271 that opens toward the rotation center AO of the substrate and the processing liquid discharge port 271 so as to be coaxial. And a gas discharge port 272 that is open at the bottom. The processing liquid discharge port 271 communicates with the processing liquid supply pipe 25, and a chemical liquid such as an SC1 solution supplied from the chemical liquid supply unit 61 or DIW supplied from the DIW supply unit 62 is supplied to the bottom surface of the substrate (in this embodiment, a pattern is used). It discharges toward the substrate back surface Wb) which is not formed. On the other hand, the gas discharge port 272 communicates with the gas supply path 29 and discharges nitrogen gas from the gas supply unit 64 and high-humidity gas from the mixer 65. Therefore, the discharged nitrogen gas or high-humidity gas is supplied toward a position where DIW is supplied on the lower surface of the substrate or a peripheral position surrounding the position.
図4は混合器の内部構造を示す図である。混合器65は、内部が貯留空間SPとなった筐体部651を有しており、貯留空間SPに窒素ガスおよびDIWをそれぞれ導入するための窒素ガス導入管652およびDIW導入管653が筐体部651の上面を貫通して設けられている。このうち窒素ガス導入管652は、DIW導入管653を経て貯留空間SPに貯留されたDIWの液面LLよりも下方まで延び、その端部は液中で開口している。ガス供給部64から窒素ガス導入管652を介して送り込まれる乾燥した窒素ガスは、筐体部651に貯留されたDIWの中に送り込まれる。これにより、筐体部651内のDIWに対して窒素ガスによるバブリングが行われる。その結果、貯留空間SPのうち液面LLよりも上部の空間は、DIWの蒸気および/または微小な液滴を大量に含む高湿度の窒素ガス(高湿度ガス)で満たされる。この高湿度ガスは、液面LLよりも上部で開口する高湿度ガス出力管654を経て外部に取り出される。高湿度ガスの取り出しによって液面LLが低下すると随時DIW導入管653からDIWが補充され、液面LLの位置(高さ)は概ね一定に保たれる。   FIG. 4 is a diagram showing the internal structure of the mixer. The mixer 65 has a casing 651 whose inside is a storage space SP, and a nitrogen gas introduction pipe 652 and a DIW introduction pipe 653 for introducing nitrogen gas and DIW into the storage space SP, respectively, are the casing. The upper surface of the part 651 is provided so as to penetrate therethrough. Among these, the nitrogen gas introduction pipe 652 extends below the DIW liquid level LL stored in the storage space SP via the DIW introduction pipe 653, and its end is opened in the liquid. The dried nitrogen gas sent from the gas supply unit 64 through the nitrogen gas introduction pipe 652 is sent into the DIW stored in the housing unit 651. As a result, bubbling with nitrogen gas is performed on the DIW in the housing unit 651. As a result, the space above the liquid level LL in the storage space SP is filled with high humidity nitrogen gas (high humidity gas) containing a large amount of DIW vapor and / or fine droplets. The high-humidity gas is taken out through a high-humidity gas output pipe 654 that opens above the liquid level LL. When the liquid level LL is reduced by taking out the high-humidity gas, DIW is replenished from the DIW introduction pipe 653 as needed, and the position (height) of the liquid level LL is kept substantially constant.
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ないし図7を参照しつつ説明する。図5は図1の基板処理装置の洗浄処理動作を示すフローチャートである。また、図6および図7は第1実施形態の洗浄処理動作を模式的に示す図である。この装置では、未処理の基板Wが装置内に搬入されると、制御ユニット4が装置各部を制御して該基板Wに対して一連の洗浄処理が実行される。ここで、基板がその表面Wfに微細パターンを形成されたものである場合、該基板表面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S101)。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 cleaning processing operation of the substrate processing apparatus of FIG. 6 and 7 are diagrams schematically showing the cleaning processing operation of the first embodiment. In this apparatus, when an unprocessed substrate W is carried into the apparatus, the control unit 4 controls each part of the apparatus to execute a series of cleaning processes on the substrate W. Here, when the substrate has a fine pattern formed on its surface Wf, the substrate W is loaded into the processing chamber 1 with the substrate surface Wf facing upward and held by the spin chuck 2 ( Step S101). 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(ステップS102)。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4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から常温のDIWを基板表面Wfに供給する。基板表面に供給されたDIWには、基板Wの回転に伴う遠心力が作用し、基板Wの径方向外向きに均一に広げられ、その一部が基板外に振り切られる。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)が形成される(ステップS103)。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 opposing position and is disposed close to the substrate surface Wf (step S102). 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. The control unit 4 drives the chuck rotating mechanism 22 to rotate the spin chuck 2 and supplies room temperature DIW from the nozzle 97 to the substrate surface Wf. Centrifugal force accompanying the rotation of the substrate W acts on the DIW supplied to the substrate surface, and the substrate is uniformly spread outward in the radial direction of the substrate W, and a part of the DIW is shaken off the substrate. As a result, the thickness of the liquid film is uniformly controlled over the entire surface of the substrate surface Wf, and a liquid film (water film) having a predetermined thickness is formed on the entire surface of the substrate Wf (step S103). 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.
この状態では、図6(a)に示すように、基板Wの表面Wfに所定厚さのパドル状液膜LPが形成されている。こうして、液膜形成が終了すると、制御ユニット4は遮断部材9を離間位置に退避させる(ステップS104)。その後、基板Wの表面Wfおよび裏面Wbのそれぞれに対する以下の処理が併行して行われる。ここで、パドル状の液膜LPは、薬液吐出ノズル6から供給されるSC1液によって形成されてもよい。   In this state, as shown in FIG. 6A, a paddle-like liquid film LP having a predetermined thickness is formed on the surface Wf of the substrate W. Thus, when the liquid film formation is completed, the control unit 4 retracts the blocking member 9 to the separated position (step S104). Thereafter, the following processing is performed on each of the front surface Wf and the back surface Wb of the substrate W in parallel. Here, the paddle-like liquid film LP may be formed by the SC1 liquid supplied from the chemical liquid discharge nozzle 6.
基板表面側では、冷却ガス吐出ノズル3を待機位置から基板の回転中心の上方に移動させる。そして、図6(b)に示すように、回転する基板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の端縁位置に向けて移動させていく(ステップS111)。これにより、基板表面Wfの表面領域に形成された液膜LPが冷やされて部分的に凍結し、図6(c)に示すように、凍結した領域(凍結領域FR)が基板表面Wfの中央部に形成される。そして、方向Dnへのノズル3のスキャンによって凍結領域FRは基板表面Wfの中央部から周縁部へと広げられ、図6(d)に示すように、最終的には基板表面Wfの液膜全面が凍結する。液膜全体が凍結すると、冷却ガス吐出ノズル3を退避させるとともに遮断部材9を基板表面Wfに近接配置する(ステップS112)。   On the substrate surface side, the cooling gas discharge nozzle 3 is moved from the standby position to above the rotation center of the substrate. Then, as shown in FIG. 6B, the cooling gas discharge nozzle 3 is gradually moved to the edge position of the substrate W while discharging the cooling gas from the cooling gas discharge nozzle 3 toward the surface Wf of the rotating substrate W. It moves toward (step S111). Thereby, the liquid film LP formed in the surface region of the substrate surface Wf is cooled and partially frozen, and the frozen region (frozen region FR) is the center of the substrate surface Wf as shown in FIG. Formed in the part. Then, the freezing region FR is expanded from the central portion to the peripheral portion of the substrate surface Wf by the scanning of the nozzle 3 in the direction Dn, and finally the entire liquid film on the substrate surface Wf as shown in FIG. Freezes. When the entire liquid film is frozen, the cooling gas discharge nozzle 3 is retracted and the blocking member 9 is disposed close to the substrate surface Wf (step S112).
一方、基板裏面側では、図6(b)に示すように、スピンベース23に設けられた下面ノズル27の処理液吐出口271から冷却されたDIWを吐出して裏面洗浄液として基板裏面Wbに供給する(ステップS121)。次いで、ガス供給部64から供給される冷却ガスと、混合器65から供給される高湿度ガスとを共にガス供給路29に送り込むことで、ガス供給路29内においてこれらを所定の混合比で混合させ、図6(c)に示すように、こうして得られた混合気体を下面ノズル27のガス吐出口272から吐出させる(ステップS122)。冷却ガスと高湿度ガスとの混合比は、混合気体の温度がDIWの凝固点よりも低い温度となるように設定される。また、ガス供給路29やDIWの温度を上昇させないように、まず冷却ガスをガス供給路29に送り込んでから、続いて高湿度ガスを送り込むのが望ましい。   On the other hand, on the back side of the substrate, as shown in FIG. 6B, DIW cooled from the treatment liquid discharge port 271 of the lower surface nozzle 27 provided on the spin base 23 is discharged and supplied to the back surface Wb of the substrate as a back surface cleaning liquid. (Step S121). Next, the cooling gas supplied from the gas supply unit 64 and the high-humidity gas supplied from the mixer 65 are both sent to the gas supply path 29 to mix them in the gas supply path 29 at a predetermined mixing ratio. Then, as shown in FIG. 6C, the mixed gas thus obtained is discharged from the gas discharge port 272 of the lower surface nozzle 27 (step S122). The mixing ratio of the cooling gas and the high humidity gas is set so that the temperature of the mixed gas is lower than the freezing point of DIW. In order not to raise the temperature of the gas supply path 29 or DIW, it is desirable to first send the cooling gas to the gas supply path 29 and then send the high humidity gas.
高湿度ガス中に含まれるDIWの蒸気または液滴は、DIWの凝固点よりも低温の冷却ガスに触れることで凍結凝固し、微小な氷の粒となる。したがって、下面ノズル27のガス吐出口272からは、微小な氷の粒を含んだ窒素ガスが、基板裏面Wbに供給されるDIWに対して吹き付けられることになる。DIW自体が凝固点近くまで冷やされた冷水であり、さらに凝固点よりも低温の冷却ガスが吹き付けられているため、冷水に混入した氷の粒はすぐに溶けることはなく、また氷の粒が核となることで、周囲のDIWの凍結がより促進される。こうして基板裏面Wbの中心部でDIW中に生成された氷の粒が基板裏面Wbに付着するパーティクル等の汚染物質に衝突して基板から浮遊させ、中心部から周縁部に向かって流れるDIWが浮遊した汚染物質を押し流す。これにより、基板裏面Wbに付着した汚染物質が除去される。基板裏面Wbへの冷水、冷却ガスおよび高湿度ガスの供給を所定時間継続した後、これらの供給を停止する(ステップS123)。   The DIW vapor or droplet contained in the high-humidity gas freezes and solidifies when it comes into contact with a cooling gas having a temperature lower than the freezing point of the DIW, and becomes fine ice particles. Therefore, nitrogen gas containing fine ice particles is blown from the gas discharge port 272 of the lower surface nozzle 27 to DIW supplied to the substrate back surface Wb. Since DIW itself is chilled water that has been cooled to near the freezing point, and cooling gas at a temperature lower than the freezing point is blown, the ice particles mixed in the cold water will not melt immediately, and the ice particles As a result, freezing of the surrounding DIW is further promoted. In this way, ice particles generated in the DIW at the center of the substrate back surface Wb collide with contaminants such as particles adhering to the substrate back surface Wb to float from the substrate, and the DIW flowing from the center toward the periphery floats. Flush away contaminated material. Thereby, the contaminant adhering to the substrate back surface Wb is removed. After supplying the cold water, the cooling gas, and the high humidity gas to the substrate back surface Wb for a predetermined time, the supply is stopped (step S123).
続いて、基板Wの両面に対しDIWによるリンス処理を行う(ステップS131)。すなわち、図7(a)に示すように、基板表面Wfに近接配置した遮断部材9のノズル97と、下面ノズル27とからそれぞれ常温のDIWを吐出し、基板Wの両面をDIWによりリンス処理する。   Subsequently, a rinse process using DIW is performed on both surfaces of the substrate W (step S131). That is, as shown in FIG. 7A, normal temperature DIW is discharged from the nozzle 97 of the blocking member 9 and the lower surface nozzle 27 arranged close to the substrate surface Wf, and both surfaces of the substrate W are rinsed by DIW. .
その後、基板両面へのDIWの供給をともに停止し、基板を乾燥させる乾燥処理を行う(ステップS132)。すなわち、図7(b)に示すように、遮断部材9に設けられたノズル97およびスピンベース23に設けられた下面ノズル27から常温で水分を含まない窒素ガス(乾燥ガス)を吐出させながら基板Wを高速度で回転させることにより、基板Wに残留するDIWを振り切り基板Wを乾燥させる。このときに供給される窒素ガスは乾燥ガスとしての作用をするものであり、熱交換器642を通さない常温のガスである。こうして乾燥処理が終了すると、処理済みの基板Wを搬出することによって1枚の基板に対する処理が完了する(ステップS133)。   Thereafter, the supply of DIW to both sides of the substrate is stopped, and a drying process for drying the substrate is performed (step S132). That is, as shown in FIG. 7B, the substrate 97 while discharging moisture-free nitrogen gas (dry gas) from the nozzle 97 provided on the blocking member 9 and the lower surface nozzle 27 provided on the spin base 23 at room temperature. By rotating W at a high speed, the DIW remaining on the substrate W is spun off and the substrate W is dried. The nitrogen gas supplied at this time acts as a dry gas, and is a room temperature gas that does not pass through the heat exchanger 642. When the drying process is completed in this way, the process for one substrate is completed by carrying out the processed substrate W (step S133).
上記処理によって得られる洗浄効果について説明する。まず、基板表面Wfに対する処理は、公知の凍結洗浄処理である。上記のようにして液膜を凍結させると、基板表面Wfとパーティクルの間に入り込んだ液膜の体積が増加(摂氏0℃の水が摂氏0℃の氷になると、その体積はおよそ1.1倍に増加する)し、パーティクルが微小距離だけ基板表面Wfから離れる。その結果、基板表面Wfとパーティクルとの間の付着力が低減され、さらにはパーティクルが基板表面Wfから脱離することとなる。このとき、基板表面Wfに微細パターンが形成されている場合であっても、液膜の体積膨張によってパターンに加わる圧力はあらゆる方向に等しく、つまりパターンに加えられる力が相殺される。そのため、パターンの剥離や倒壊を防止しながら、パーティクルのみを基板表面Wfから剥離させることができる。そして、新たに供給するDIWによって凍結した液膜を除去することにより、パーティクル等についても基板表面Wfから取り除くことができる。   The cleaning effect obtained by the above treatment will be described. First, the process for the substrate surface Wf is a known freeze cleaning process. When the liquid film is frozen as described above, the volume of the liquid film entering between the substrate surface Wf and the particles increases (when water at 0 ° C. becomes ice at 0 ° C., the volume is about 1.1. The particles are separated from the substrate surface Wf by a minute distance. As a result, the adhesion force between the substrate surface Wf and the particles is reduced, and further, the particles are detached from the substrate surface Wf. At this time, even if a fine pattern is formed on the substrate surface Wf, the pressure applied to the pattern by the volume expansion of the liquid film is equal in all directions, that is, the force applied to the pattern is canceled out. Therefore, it is possible to peel only the particles from the substrate surface Wf while preventing the pattern from peeling or collapsing. Then, by removing the liquid film frozen by newly supplied DIW, particles and the like can also be removed from the substrate surface Wf.
一方、基板裏面側では、DIWの供給を連続的に行っているので、液膜は凍結せず基板中心から端部に向けて流動した状態を保っている。この点において、基板裏面Wbにおける洗浄作用は、凍結洗浄処理とは全く異なる原理によるものであるということができる。すなわち、基板裏面Wb側では、液温度を凝固点近くまで冷却したDIWを基板裏面Wbに供給し、さらにDIWの凝固点よりも低温で微小な氷の粒を含んだ窒素ガスをDIWに触れさせることで基板裏面Wbに沿って流れるDIW中に微小な氷の粒を生じさせ、この氷の粒によるパーティクル除去効果を得ている。   On the other hand, since the DIW is continuously supplied on the rear surface side of the substrate, the liquid film is not frozen and kept flowing from the center of the substrate toward the end. In this respect, it can be said that the cleaning action on the substrate back surface Wb is based on a completely different principle from the freeze cleaning process. That is, on the substrate back surface Wb side, DIW whose liquid temperature has been cooled to near the freezing point is supplied to the substrate back surface Wb, and nitrogen gas containing fine ice particles at a temperature lower than the freezing point of DIW is brought into contact with the DIW. Fine ice particles are generated in the DIW flowing along the back surface Wb of the substrate, and the particle removal effect by the ice particles is obtained.
以上のように、この実施形態では、基板裏面Wbに供給する処理液(DIW)中に微小な氷の粒を含ませることによって、基板裏面Wbに付着した汚染物質を効率よく剥離させ除去することができる。このとき、DIWの蒸気または微小な液滴を含む高湿度ガスと、DIWの凝固点よりも低温の冷却ガスとを混合して微小な氷の粒を含む混合気体を生成し、これを基板裏面Wbに供給されるDIWに吹き付けることにより、DIW中に氷の粒を生じさせるようにしている。このため、単に冷水に冷却ガスを吹き付けてDIW中に氷の粒を発生させる場合に比べて、冷却ガスの温度を高くすることができる。また、冷却ガスの温度を同じとしても、より短時間で確実にDIW中に氷の粒を発生させることができる。このため、処理時間および処理コストを大きく低減することができる。   As described above, in this embodiment, the contaminants attached to the substrate back surface Wb are efficiently peeled and removed by including minute ice particles in the processing liquid (DIW) supplied to the substrate back surface Wb. Can do. At this time, a high-humidity gas containing DIW vapor or fine droplets and a cooling gas having a temperature lower than the freezing point of DIW are mixed to generate a mixed gas containing fine ice particles, and this is used as the substrate back surface Wb. By spraying on the DIW supplied to the ice, ice particles are generated in the DIW. For this reason, the temperature of the cooling gas can be increased as compared with the case where ice particles are generated in the DIW simply by blowing the cooling gas to the cold water. Moreover, even if the temperature of the cooling gas is the same, ice particles can be reliably generated in DIW in a shorter time. For this reason, processing time and processing cost can be greatly reduced.
また、上記のような基板裏面Wbに対する処理を、基板表面Wfに対する凍結洗浄と併行して行う。これにより、単なる同時処理による処理時間の短縮に加えて、一方面への冷却が他方面にも影響を及ぼすことに起因する相乗効果によって大幅に処理時間を短縮しガスや処理液等の使用量を低減することができる。したがって低い処理コストで高いスループットを得ることができる。   Further, the processing for the substrate back surface Wb as described above is performed in parallel with the freeze cleaning for the substrate surface Wf. As a result, in addition to shortening the processing time by simple simultaneous processing, the processing time is greatly shortened by the synergistic effect caused by the cooling to one side also affecting the other side, and the amount of gas and processing liquid used, etc. Can be reduced. Therefore, a high throughput can be obtained at a low processing cost.
また、水平状態に保持され鉛直軸回りに回転する基板裏面Wbの中心部に向けて、冷水および混合気体を供給することにより、氷の粒を含むDIWが遠心力により基板全面に広がるので、冷水および混合気体を供給するのにノズルをスキャンさせる必要がない。   Further, by supplying cold water and a mixed gas toward the center of the substrate back surface Wb that is held in a horizontal state and rotates around the vertical axis, DIW containing ice particles spreads over the entire surface of the substrate by centrifugal force. And it is not necessary to scan the nozzle to supply the gas mixture.
基板に供給する処理液と、該処理液に混入される氷(凝固体)の粒とが同一の物質であることは必須ではないが、これらを同一物質としておけば、氷が溶解しても処理液の成分を変化させることがない。また、混入された氷の粒を核として処理液の凍結が促進されるので、パーティクル除去効果を効果的に高めることが可能となる。   Although it is not essential that the processing liquid supplied to the substrate and the ice (solidified body) particles mixed in the processing liquid are the same substance, if these are the same substance, even if the ice melts The components of the processing liquid are not changed. In addition, since the freezing of the treatment liquid is promoted with the mixed ice particles as the core, the particle removal effect can be effectively enhanced.
なお、冷却ガスと高湿度ガスとの混合気体を基板裏面Wbに対して供給する間、これらのガスの合流点から下面ノズル27までのガス供給路29の管路内壁に霜が付着することが考えられる。この霜を除去するために、基板Wに対する処理を行っていないときには乾燥ガスをガス供給路29内に通送しておくことが望ましい。   In addition, while supplying the mixed gas of the cooling gas and the high humidity gas to the substrate rear surface Wb, frost may adhere to the inner wall of the gas supply path 29 from the confluence of these gases to the lower surface nozzle 27. Conceivable. In order to remove this frost, it is desirable to pass dry gas through the gas supply path 29 when the substrate W is not being processed.
次に、この発明にかかる基板処理装置の第2実施形態について説明する。図8はこの発明にかかる基板処理装置の第2実施形態を示す図である。第1実施形態の装置では、DIWの蒸気または液滴を含む高湿度ガスはガス供給路29において冷却ガスと混合されて基板裏面Wbに供給されていた。これに対し、この実施形態では、高湿度ガスを吐出するノズル7がスピンベース23の側方に設けられており、高湿度ガスはこのノズル7から基板裏面Wbとスピンベース23上面との間のギャップ空間Gに送り込まれる。この点を除く各部の構成は第1実施形態のものと同一であるため、第1実施形態と同一の構成には同一の符号を付して詳しい説明を省略する。   Next, a second embodiment of the substrate processing apparatus according to the present invention will be described. FIG. 8 is a view showing a second embodiment of the substrate processing apparatus according to the present invention. In the apparatus of the first embodiment, the high-humidity gas containing DIW vapor or droplets is mixed with the cooling gas in the gas supply path 29 and supplied to the substrate back surface Wb. On the other hand, in this embodiment, the nozzle 7 that discharges the high humidity gas is provided on the side of the spin base 23, and the high humidity gas passes between the nozzle 7 and the back surface Wb of the substrate and the upper surface of the spin base 23. It is sent to the gap space G. Since the configuration of each part excluding this point is the same as that of the first embodiment, the same components as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof is omitted.
図9は第2実施形態の洗浄処理動作を模式的に示す図である。この実施形態では、図9(a)に示すように、第1実施形態と同様にして基板表面Wfに液膜LPが形成されるのと併行して、基板裏面Wbにも下面ノズル27から冷水を供給開始する。そして、図9(b)に示すように、ノズル7から高湿度ガスを吐出して、基板裏面Wbとスピンベース23の上面23aとの間のギャップ空間Gに高湿度ガスを充満させる。   FIG. 9 is a diagram schematically showing the cleaning processing operation of the second embodiment. In this embodiment, as shown in FIG. 9A, the liquid film LP is formed on the substrate surface Wf in the same manner as in the first embodiment. Start supplying. Then, as shown in FIG. 9B, the high humidity gas is discharged from the nozzle 7 to fill the gap space G between the substrate back surface Wb and the upper surface 23 a of the spin base 23 with the high humidity gas.
そして、ノズル7からの高湿度ガス吐出を停止させ(ノズル7を退避させることが望ましい)、こうして高湿度ガスで満たされたギャップ空間Gに対して、図9(c)に示すように、下面ノズル27から冷却ガスを供給する。高湿度ガスに含まれるDIWの蒸気または液滴が冷却ガスに触れることで凍結凝固し、DIW中に混入される。これにより、第1実施形態と同様に、基板裏面Wbに付着する汚染物質を除去することができる。基板表面Wf側については、図9(c)および(d)に示すように、第1実施形態と同様に冷却ガス吐出ノズル3を液膜LPに対してスキャンさせることで凍結洗浄を行うことができる。   Then, the high-humidity gas discharge from the nozzle 7 is stopped (preferably, the nozzle 7 is retracted), and the lower surface of the gap space G filled with the high-humidity gas as shown in FIG. Cooling gas is supplied from the nozzle 27. The DIW vapor or droplets contained in the high-humidity gas freezes and solidifies by touching the cooling gas and is mixed into the DIW. Thereby, the contaminant adhering to the board | substrate back surface Wb can be removed similarly to 1st Embodiment. As shown in FIGS. 9C and 9D, the substrate surface Wf side can be subjected to freeze cleaning by causing the cooling gas discharge nozzle 3 to scan the liquid film LP as in the first embodiment. it can.
以上のように、この実施形態では、基板裏面Wbに供給される冷水の近傍に高湿度ガスを充満させ、ここに冷却ガスを供給することにより高湿度ガス中のDIWを凍結させて氷の粒を発生させる。このようにしても、第1実施形態と同様に、基板に付着する汚染物質の除去を、高いスループットで、しかも低い処理コストで行うことができる。   As described above, in this embodiment, high-humidity gas is filled in the vicinity of the cold water supplied to the substrate back surface Wb, and the cooling gas is supplied to freeze DIW in the high-humidity gas so that ice grains are frozen. Is generated. Even in this case, similarly to the first embodiment, it is possible to remove contaminants adhering to the substrate with high throughput and low processing cost.
図10はこの発明にかかる基板処理装置の第3実施形態の要部を示す図である。この実施形態では、下面ノズルの構造が第1実施形態のものとは異なっている。すなわち、図10(a)に示すように、この実施形態の下面ノズル28は、DIWを吐出する処理液吐出口281と、冷却ガスを吐出する冷却ガス吐出口282と、高湿度ガスを吐出する高湿度ガス吐出口283とを備えている。つまり、この実施形態では、冷却ガスと高湿度ガスとが下面ノズル28から個別に吐出され、基板裏面Wb近傍でこれらが接触し混合されることによって、高湿度ガス中のDIW蒸気または液滴が凍結し氷の粒として処理液吐出口281から吐出されるDIWに混入する。この点を除く各部の構成は第1実施形態のものと同一であるため、第1実施形態と同一の構成には同一の符号を付して詳しい説明を省略する。   FIG. 10 is a view showing the main part of a third embodiment of the substrate processing apparatus according to the present invention. In this embodiment, the structure of the lower surface nozzle is different from that of the first embodiment. That is, as shown in FIG. 10A, the lower surface nozzle 28 of this embodiment discharges a processing liquid discharge port 281 that discharges DIW, a cooling gas discharge port 282 that discharges cooling gas, and a high-humidity gas. And a high-humidity gas discharge port 283. That is, in this embodiment, the cooling gas and the high-humidity gas are individually discharged from the lower surface nozzle 28 and contacted and mixed in the vicinity of the substrate rear surface Wb, whereby DIW vapor or droplets in the high-humidity gas is generated. It is frozen and mixed into DIW discharged from the processing liquid discharge port 281 as ice particles. Since the configuration of each part excluding this point is the same as that of the first embodiment, the same components as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof is omitted.
この実施形態では、図10(b)に示すように、基板裏面Wbに対して冷水、冷却ガスがそれぞれ処理液吐出口281、ガス吐出口283から順次供給される。この状態で、図10(c)に示すように、高湿度ガスが高湿度ガス吐出口283から吐出されると、高湿度ガス中の水分が冷却ガスに触れて凍結し、氷の粒としてDIW内に混入される。こうして氷の粒を含んだDIWが基板裏面Wbに沿って流れることで、基板裏面Wbに付着した汚染物質が効果的に除去される。この実施形態では、より基板の中心部に近い位置に高湿度ガスを供給して氷の粒を発生させることができるので、基板Wの中心部でのパーティクル除去効率を向上させることができる。   In this embodiment, as shown in FIG. 10B, cold water and cooling gas are sequentially supplied from the processing liquid discharge port 281 and the gas discharge port 283 to the substrate back surface Wb, respectively. In this state, as shown in FIG. 10 (c), when the high humidity gas is discharged from the high humidity gas discharge port 283, the moisture in the high humidity gas is frozen by touching the cooling gas, and becomes DIW as ice particles. It is mixed in. Thus, the DIW containing the ice particles flows along the substrate back surface Wb, so that the contaminants attached to the substrate back surface Wb are effectively removed. In this embodiment, ice particles can be generated by supplying high humidity gas to a position closer to the center of the substrate, so that the particle removal efficiency at the center of the substrate W can be improved.
図11はこの発明にかかる基板処理装置のさらなる変形例を示す図である。これらの変形例では下面ノズルの形状が上記した各実施形態のものとは異なっているが、この点を除く構成は上記実施形態のものと共通している。図11(a)に示す下面ノズル27aは、処理液吐出口271aの上部端面がフランジ状に径方向に広がっている。このような形状の下面ノズル27aでは、基板裏面に供給されるDIWや他の処理液がガス吐出口272aに流入することが防止される。これにより、ガス吐出口272aに流入した処理液が冷却ガスによって凍結して供給路が詰まることがない。   FIG. 11 is a view showing a further modification of the substrate processing apparatus according to the present invention. In these modified examples, the shape of the lower surface nozzle is different from that of each of the above-described embodiments, but the configuration excluding this point is common to that of the above-described embodiment. In the lower surface nozzle 27a shown in FIG. 11A, the upper end surface of the processing liquid discharge port 271a extends in a radial shape in a flange shape. In the lower surface nozzle 27a having such a shape, DIW and other processing liquid supplied to the back surface of the substrate are prevented from flowing into the gas discharge port 272a. As a result, the processing liquid flowing into the gas discharge port 272a is not frozen by the cooling gas and the supply path is not clogged.
さらに、図11(b)に示す下面ノズル28aは、処理液吐出口281aの内側に冷却ガスおよび高湿度ガスの混合気体を吐出する高湿度ガス吐出口283aを有している。このような構成によれば、上記した第3実施形態と同様に、基板の中心部に氷の粒を確実に発生させることができ、基板中心部でのパーティクル除去効率を向上させることができる。   Furthermore, the lower surface nozzle 28a shown in FIG. 11B has a high humidity gas discharge port 283a for discharging a mixed gas of cooling gas and high humidity gas inside the processing liquid discharge port 281a. According to such a configuration, as in the third embodiment described above, ice particles can be reliably generated at the center of the substrate, and the particle removal efficiency at the center of the substrate can be improved.
以上説明したように、これらの実施形態においては、スピンチャック2が本発明の「基板保持手段」として機能している。また、第1実施形態においてはガス供給路29および下面ノズル27等が一体として本発明の「混合気体供給手段」として機能している。このうち、特にガス供給路29は本発明の「混合部」として、また下面ノズル27は本発明の「吐出部」としてそれぞれ機能している。また、処理液供給路25および下面ノズル27等が一体として本発明の「処理液供給手段」として機能している。また、第3実施形態では、高湿度ガス吐出口283が本発明の「第1吐出口」として、また冷却ガス吐出口282が本発明の「第2吐出口」として機能している。   As described above, in these embodiments, the spin chuck 2 functions as the “substrate holding means” of the present invention. In the first embodiment, the gas supply passage 29, the lower surface nozzle 27, and the like function as a “mixed gas supply means” of the present invention as a unit. Among these, in particular, the gas supply path 29 functions as the “mixing portion” of the present invention, and the lower surface nozzle 27 functions as the “discharge portion” of the present invention. Further, the processing liquid supply path 25, the lower surface nozzle 27, and the like integrally function as the “processing liquid supply means” of the present invention. In the third embodiment, the high-humidity gas discharge port 283 functions as the “first discharge port” of the present invention, and the cooling gas discharge port 282 functions as the “second discharge port” of the present invention.
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。例えば上記各実施形態では、DIWを本発明の「第1および第2処理液」としているが、第1および第2処理液はこれに限定されない。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用いたり、DIWに少量の界面活性剤を加えたものを第1および第2処理液としてもよい。また第1処理液と第2処理液とが必ずしも同一でなくてもよい点については先に説明したとおりである。   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 each of the above embodiments, DIW is used as the “first and second processing liquids” of the present invention, but the first and second processing liquids are not limited to this. For example, carbonated water, hydrogen water, dilute concentration (for example, about 1 ppm) ammonia water, dilute hydrochloric acid or the like, or a small amount of surfactant added to DIW may be used as the first and second treatment liquids. . In addition, as described above, the first treatment liquid and the second treatment liquid are not necessarily the same.
また、上記各実施形態では、冷却ガスおよび乾燥ガスとして同一の窒素ガス貯留部から供給されて互いに温度を異ならせた窒素ガスを用いているが、乾燥ガスおよび冷却ガスとしては窒素ガスに限定されない。例えば、乾燥ガスおよび冷却ガスのいずれか一方または両方を乾燥空気や他の不活性ガスとしてもよい。特に、冷却ガスは洗浄液を冷却するものであって基板に直接触れるものではないので、冷却ガスとして乾燥空気を好適に使用することができる。   Moreover, in each said embodiment, although nitrogen gas supplied from the same nitrogen gas storage part and having mutually different temperature is used as cooling gas and drying gas, drying gas and cooling gas are not limited to nitrogen gas. . For example, one or both of the dry gas and the cooling gas may be dry air or other inert gas. In particular, since the cooling gas cools the cleaning liquid and does not directly touch the substrate, dry air can be suitably used as the cooling gas.
また、上記各実施形態ではDIWを吐出する処理液吐出口と冷却ガスを吐出するガス吐出口とを同軸構造としているが、このような構造に限定されるものではなく、例えば、基板の回転軸上に洗浄液を吐出する処理液吐出口を設ける一方、冷却ガスを吐出するガス吐出口を処理液吐出口の横に並べて配置してもよい。このような構造では冷却ガスが基板回転軸に対し非対称に吐出されることになるが、基板を回転させているので実質的には等方的に処理が行われる。   Further, in each of the above embodiments, the processing liquid discharge port that discharges DIW and the gas discharge port that discharges the cooling gas have a coaxial structure. However, the present invention is not limited to this structure. While the processing liquid discharge port for discharging the cleaning liquid is provided above, the gas discharge port for discharging the cooling gas may be arranged side by side next to the processing liquid discharge port. In such a structure, the cooling gas is discharged asymmetrically with respect to the substrate rotation axis. However, since the substrate is rotated, processing is performed substantially isotropically.
また、上記各実施形態では、洗浄液としてのDIWと冷却ガスとしての窒素ガスが同じ方向へ、つまりいずれも基板に向けて吐出されるようにしているが、冷却ガスについては基板に向けて吐出する必要は必ずしもなく、基板に向けて吐出される洗浄液の液柱に向けて吐出されるようにしてもよい。   In each of the above embodiments, DIW as the cleaning liquid and nitrogen gas as the cooling gas are discharged in the same direction, that is, both are discharged toward the substrate, but the cooling gas is discharged toward the substrate. It is not always necessary, and it may be discharged toward the liquid column of the cleaning liquid discharged toward the substrate.
また、上記各実施形態の基板処理装置は、DIW貯留部621および窒素ガス貯留部641をいずれも装置内部に内蔵しているが、洗浄液およびガスの供給源については装置の外部に設けられてもよく、例えば工場内に既設の洗浄液やガスの供給源を利用するようにしてもよい。また、これらを冷却するための既設設備がある場合には、該設備によって冷却された洗浄液やガスを利用するようにしてもよい。   In addition, the substrate processing apparatus of each of the above embodiments incorporates the DIW storage unit 621 and the nitrogen gas storage unit 641 inside the apparatus, but the cleaning liquid and the gas supply source may be provided outside the apparatus. For example, an existing cleaning liquid or gas supply source in the factory may be used. Further, when there are existing facilities for cooling them, a cleaning liquid or gas cooled by the facilities may be used.
また、上記各実施形態の基板処理装置は、基板Wの上方に近接配置される遮断部材9を有するものであるが、本発明は遮断部材を有しない装置にも適用可能である。また、これらの実施形態の装置は基板Wをその周縁部に当接するチャックピン24によって保持するものであるが、基板の保持方法はこれに限定されるものではなく、他の方法で基板を保持する装置にも、本発明を適用することが可能である。   Further, the substrate processing apparatus of each of the above embodiments has the blocking member 9 disposed close to the upper side of the substrate W, but the present invention is also applicable to an apparatus having no blocking member. In addition, although the apparatus of these embodiments holds the substrate W by the chuck pins 24 that abut on the peripheral edge thereof, the substrate holding method is not limited to this, and the substrate is held by other methods. The present invention can also be applied to an apparatus that performs the above.
また、上記各実施形態は基板表面を公知の凍結洗浄技術で、基板裏面を本発明にかかる洗浄技術によって洗浄するものである。しかしながら、本発明の実施の態様はこれに限定されず、基板の片面のみを洗浄する場合にも本発明を適用することが可能である。また、基板の両面の洗浄に本発明を適用することも可能である。   In each of the above embodiments, the substrate surface is cleaned by a known freeze cleaning technique, and the back surface of the substrate is cleaned by the cleaning technique according to the present invention. However, the embodiment of the present invention is not limited to this, and the present invention can be applied to the case where only one surface of the substrate is cleaned. In addition, the present invention can be applied to cleaning both surfaces of the substrate.
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を処理する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. The present invention can be applied to a substrate processing apparatus and a substrate processing method for processing an entire substrate including the substrate.
2 スピンチャック(基板保持手段)
3 冷却ガス吐出ノズル
9 遮断部材
25 処理液供給路(処理液供給手段)
27 下面ノズル(混合気体供給手段、処理液供給手段、吐出部)
29 ガス供給路(混合気体供給手段、混合部)
62 DIW供給部
64 ガス供給部
65 混合器
282 冷却ガス吐出口(第2吐出口)
283 高湿度ガス吐出口(第1吐出口)
622 熱交換器
W 基板
Wf 基板表面
Wb 基板裏面
2 Spin chuck (substrate holding means)
3 Cooling gas discharge nozzle 9 Blocking member 25 Treatment liquid supply path (treatment liquid supply means)
27 Bottom nozzle (mixed gas supply means, treatment liquid supply means, discharge part)
29 Gas supply path (mixed gas supply means, mixing section)
62 DIW supply unit 64 Gas supply unit 65 Mixer 282 Cooling gas discharge port (second discharge port)
283 High humidity gas outlet (first outlet)
622 heat exchanger W substrate Wf substrate surface Wb substrate back surface

Claims (11)

  1. 第1処理液の蒸気または微小な液滴を生成して前記第1処理液の凝固点よりも低温の冷却ガスに混合し、前記第1処理液が凝固してなる微小な凝固体を含む混合気体を生成する混合気体生成工程と、
    第2処理液を基板に供給するとともに、前記基板に供給される前記第2処理液に対して前記混合気体を供給する処理液供給工程と
    を備えることを特徴とする基板処理方法。
    A mixed gas containing a minute solidified body formed by generating vapor or minute droplets of the first treatment liquid and mixing it with a cooling gas having a temperature lower than the freezing point of the first treatment liquid, and solidifying the first treatment liquid. A mixed gas generating step for generating
    A substrate processing method comprising: supplying a second processing liquid to a substrate and supplying the mixed gas to the second processing liquid supplied to the substrate.
  2. 第1処理液の蒸気または微小な液滴を生成して前記第1処理液の凝固点よりも低温に冷却し、前記第1処理液が凝固してなる微小な凝固体を生成する凝固体生成工程と、
    前記第1処理液の凝固体を混合させた第2処理液を基板に供給する処理液供給工程と
    を備えることを特徴とする基板処理方法。
    A solidified body generating step of generating vapor or fine droplets of the first processing liquid and cooling to a temperature lower than the freezing point of the first processing liquid to generate a fine solidified body formed by solidification of the first processing liquid. When,
    A substrate processing method comprising: a processing liquid supplying step of supplying a second processing liquid mixed with a solidified body of the first processing liquid to the substrate.
  3. 前記凝固体生成工程では、前記第2処理液の凝固点よりも低温の冷却ガスに前記第1処理液の蒸気または液滴を混合する請求項2に記載の基板処理方法。   3. The substrate processing method according to claim 2, wherein in the solidified body generating step, vapor or droplets of the first processing liquid are mixed with a cooling gas having a temperature lower than a freezing point of the second processing liquid.
  4. 前記処理液供給工程よりも前に、前記第2処理液を前記第2処理液の凝固点近傍まで予冷する予冷工程を備える請求項1ないし3のいずれかに記載の基板処理方法。   4. The substrate processing method according to claim 1, further comprising a pre-cooling step of pre-cooling the second processing liquid to a vicinity of a freezing point of the second processing liquid before the processing liquid supply step.
  5. 前記第1処理液と前記第2処理液とが同じである請求項1ないし4のいずれかに記載の基板処理方法。   The substrate processing method according to claim 1, wherein the first processing liquid and the second processing liquid are the same.
  6. 前記処理液供給工程では、前記基板をその主面に直交または略直交する回転軸回りに回転させるとともに、前記基板の回転中心に前記第2処理液を供給する請求項1ないし5のいずれかに記載の基板処理方法。   6. The process liquid supply step according to claim 1, wherein in the process liquid supply step, the substrate is rotated about a rotation axis orthogonal to or substantially orthogonal to the main surface, and the second process liquid is supplied to the rotation center of the substrate. The substrate processing method as described.
  7. 基板を保持する基板保持手段と、
    第1処理液の蒸気または微小な液滴を生成して前記第1処理液の凝固点よりも低温の冷却ガスに混合し、前記第1処理液が凝固してなる微小な凝固体を含む混合気体を生成して前記基板に向けて供給する混合気体供給手段と、
    第2処理液を前記基板に向けて供給する処理液供給手段と
    を備えることを特徴とする基板処理装置。
    Substrate holding means for holding the substrate;
    A mixed gas containing a minute solidified body formed by generating vapor or minute droplets of the first treatment liquid and mixing it with a cooling gas having a temperature lower than the freezing point of the first treatment liquid, and solidifying the first treatment liquid. A mixed gas supply means for generating and supplying the gas toward the substrate;
    A substrate processing apparatus comprising: a processing liquid supply unit that supplies a second processing liquid toward the substrate.
  8. 前記混合気体供給手段は、前記基板に供給される前記第2処理液に向けて前記混合気体を吹き付ける請求項7に記載の基板処理装置。   The substrate processing apparatus according to claim 7, wherein the mixed gas supply unit sprays the mixed gas toward the second processing liquid supplied to the substrate.
  9. 前記混合気体供給手段は、前記第1処理液の蒸気または微小な液滴と前記冷却ガスとを混合する混合部と、前記混合部で生成された前記混合気体を前記基板に向けて吐出する吐出部とを備える請求項7または8に記載の基板処理装置。   The mixed gas supply unit is configured to mix the vapor or minute droplets of the first processing liquid and the cooling gas, and to discharge the mixed gas generated in the mixing unit toward the substrate. The substrate processing apparatus of Claim 7 or 8 provided with a part.
  10. 前記混合気体供給手段は、前記第1処理液の蒸気または微小な液滴を前記基板に向けて吐出する第1吐出部と、前記冷却ガスを前記基板に向けて吐出する第2吐出部とを備える請求項7または8に記載の基板処理装置。   The mixed gas supply means includes: a first discharge unit that discharges vapor or minute droplets of the first processing liquid toward the substrate; and a second discharge unit that discharges the cooling gas toward the substrate. The substrate processing apparatus of Claim 7 or 8 provided.
  11. 前記基板保持手段は、前記基板の主面に直交または略直交する回転軸回りに前記基板を回転させ、
    前記処理液供給手段は、前記基板の回転中心に向けて前記第2処理液を供給する請求項7ないし10のいずれかに記載の基板処理装置。
    The substrate holding means rotates the substrate around a rotation axis that is orthogonal or substantially orthogonal to the main surface of the substrate,
    The substrate processing apparatus according to claim 7, wherein the processing liquid supply unit supplies the second processing liquid toward a rotation center of the substrate.
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