JP2015023047A - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板上に形成した冷却液体の液膜を凍結させた凍結膜を除去する基板処理技術において、液膜を凍結させるのに要する時間を短縮してスループットを向上させる。
【解決手段】冷却された液体である冷却液体を供給する冷却液体供給手段から配管を介して冷却液体吐出ノズル４１に供給される冷却液体を、略水平に保持されている基板Ｗ上に供給せずに冷却液体吐出ノズル４１の吐出口４１ａから吐出する予備吐出工程と、予備吐出工程の後に吐出口４１ａから基板Ｗ上に冷却液体を吐出し、基板Ｗ上に冷却液体の液膜ＬＰを形成する液膜形成工程と、基板Ｗ上に形成された液膜ＬＰを凍結させる冷却ガスを冷却ガス吐出ノズル５１から液膜ＬＰに向けて吐出し、液膜ＬＰを凍結させて凍結膜を形成する凍結工程と、凍結膜を基板Ｗ上から除去する除去工程とを備える。
【選択図】図４

Description

この発明は、基板上に形成した冷却液体の液膜を凍結させて凍結膜を形成した後、この凍結膜を除去することで、基板上の付着物を除去する基板処理技術に関するものである。

従来より、基板上の付着物を除去するための基板処理技術の１つとして凍結洗浄技術が知られている。この技術は、液体をノズルから基板上に吐出して液膜を形成した後、この液膜を凍結させて基板上に凍結膜を形成し、さらにこの凍結膜を除去することで基板の洗浄を行うものである。このような凍結洗浄技術においては、液膜を凍結させて凍結膜を形成するためにある程度の時間を要する。したがって、基板処理のスループットを向上させるためには、液膜を凍結させるのに要する時間を短縮させることが重要な課題であった。

例えば特許文献１に記載の基板処理装置では、液膜を凍結させるのに要する時間を短縮するため、冷却された液体である冷却液体をノズルに供給するとともに、ノズルに冷却液体を供給する配管を途中で分岐させたスローリーク部を設けている。そして、液膜の形成前に、スローリーク部を介して冷却液体を配管から流出させるスローリーク処理を実行している。こうすることで、配管内で冷却液体が滞留して周辺雰囲気によって暖められることを抑制し、温度上昇が抑制された冷却液体により液膜を形成することができる。このため、液膜の温度を低温とすることができ、かかる液膜を凍結させるのに要する時間を短縮可能となっている。

特開２００９−２５４９６５号公報

ところが、特許文献１に記載のスローリーク処理により流出するのは、スローリーク部が配管から分岐している分岐点よりも上流側の配管内の冷却液体であり、分岐点よりも下流側の配管内およびノズル内の冷却液体は滞留状態を免れ得ず、周辺雰囲気によって暖められるおそれがあった。そうすると、液膜形成時にノズルから初期に吐出される冷却液体は、分岐点よりも下流側の配管内およびノズル内で暖められたものとなり、液膜の温度が高くなる場合があった。その結果、液膜を凍結させるのに多くの時間を要することがあり、スループット向上の観点において改善の余地があった。

この発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、基板上に形成した冷却液体の液膜を凍結させて凍結膜を形成した後、この凍結膜を除去する基板処理技術において、液膜を凍結させるのに要する時間を短縮してスループットを向上させることを目的とする。

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に、基板を略水平に保持する基板保持手段と、冷却された液体である冷却液体を供給する冷却液体供給手段から配管を介して供給される冷却液体を吐出口から吐出する冷却液体吐出ノズルと、基板保持手段に保持された基板上に冷却液体を供給せずに吐出口から冷却液体を吐出する予備吐出状態と、基板保持手段に保持された基板上に吐出口から冷却液体を吐出することで基板上に冷却液体の液膜を形成する液膜形成状態との間で、吐出口からの冷却液体の吐出状態を切り換える切換手段と、基板上に形成された液膜を凍結させる冷却ガスを液膜に向けて吐出する冷却ガス吐出ノズルと、液膜が凍結した凍結膜を基板上から除去する除去手段とを備えることを特徴とする。

また、この発明にかかる基板処理方法は、上記目的を達成するために、冷却された液体である冷却液体を供給する冷却液体供給手段から配管を介して冷却液体吐出ノズルに供給される冷却液体を、略水平に保持されている基板上に供給せずに冷却液体吐出ノズルの吐出口から吐出する予備吐出工程と、予備吐出工程の後に吐出口から基板上に冷却液体を吐出し、基板上に冷却液体の液膜を形成する液膜形成工程と、基板上に形成された液膜を凍結させる冷却ガスを冷却ガス吐出ノズルから液膜に向けて吐出し、液膜を凍結させて凍結膜を形成する凍結工程と、凍結膜を基板上から除去する除去工程とを備えることを特徴とする。

本発明（基板処理装置および基板処理方法）によれば、冷却液体供給手段から配管を介して供給される冷却液体を冷却液体吐出ノズルの吐出口から基板上に吐出して液膜を形成した後、この液膜を凍結させて形成した凍結膜を除去するという一連の基板処理を実行することができる。ここで、冷却液体吐出ノズルは、吐出口から吐出した冷却液体を基板上に供給するだけでなく、基板上に冷却液体を供給しない態様でも冷却液体を吐出口から吐出する。したがって、基板上に冷却液体を吐出して液膜を形成し始める前に、基板上に冷却液体を供給せずに冷却液体を吐出口から吐出することで、液膜を形成する前に配管内および冷却液体吐出ノズル内で冷却液体を流通させることができる。その結果、配管内および冷却液体吐出ノズル内で冷却液体が滞留して暖められることを抑制し、液膜を形成するために基板上に冷却液体を吐出する際には、初期から温度上昇が抑制された低温の冷却液体が吐出される。よって、基板上に低温の液膜を形成することが可能となり、液膜を凍結させるのに要する時間を短縮してスループットを向上させることができる。

ここで、本基板処理装置において、予備吐出状態で吐出口から吐出される冷却液体の流量は、液膜形成状態で吐出口から吐出される冷却液体の流量よりも少ないとよい。予備吐出状態において吐出される冷却液体は液膜の形成に寄与しないものである。したがって、予備吐出状態で吐出される冷却液体の流量を液膜形成状態で吐出される冷却液体の流量よりも少なくすることで、液膜の形成に寄与しない冷却液体の消費量を減らすことができる。

また、冷却ガスノズルが基板上の液膜に対向する対向位置と、冷却ガスノズルが基板の上方から側方に退避した退避位置との間で、冷却ガス吐出ノズルを移動させる駆動手段をさらに備え、液膜形成状態における吐出口からの冷却液体の吐出の終了時に、冷却ガス吐出ノズルが対向位置に位置するとよい。こうすることで、液膜を形成した後に直ちに液膜に向けて冷却ガスを吐出することができ、液膜の凍結を開始するまでの時間を短縮できる。

また、冷却ガス吐出ノズルが退避位置から対向位置に移動する間、冷却ガス吐出ノズルは冷却ガスを吐出するとよい。このように、冷却ガス吐出ノズルが退避位置から対向位置に移動する間も冷却ガスを吐出することで、冷却ガス吐出ノズルの移動中にも基板上の液膜を冷却することができる。

また、冷却ガス吐出ノズルが基板上の液膜に向けて冷却ガスを吐出している間、冷却液体吐出ノズルは基板の上方から側方に外れた位置にあるとよい。冷却ガス吐出ノズルから吐出される冷却ガスによって冷却液体吐出ノズルが冷却されると、冷却液体吐出ノズル内の冷却液体が凍結するという問題が発生するおそれがある。そこで、上述のように、冷却ガス吐出ノズルが基板上の液膜に向けて冷却ガスを吐出している間、冷却液体吐出ノズルが基板の上方から側方に外れた位置にあれば、冷却ガスと冷却液体吐出ノズルとの間に相当の距離を確保することができ、上記問題の発生を抑制することができる。

また、冷却液体吐出ノズルが、基板保持手段により保持された基板の上方から側方に外れた位置に固定されていてもよい。このように冷却液体吐出ノズルを固定式とすることで、冷却液体吐出ノズルを移動式にする場合と比べて、装置構成の簡素化を図ることができる。特に、冷却ガス吐出ノズルが移動式の場合には、冷却液体吐出ノズルも移動式であると、両ノズルの干渉を防止するための装置構成や移動制御が複雑になるおそれがある。しかしながら、冷却液体吐出ノズルを固定式とした上で、冷却液体吐出ノズルを適切な位置に固定すれば、装置構成や移動制御の複雑化を回避しつつ両ノズルの干渉を防止することができる。さらに、冷却液体吐出ノズルを基板の上方から側方に外れた位置に固定することで、冷却ガス吐出ノズルから基板上の液膜に向けて冷却ガスを吐出している間、確実に冷却ガスと冷却液体吐出ノズルとの間に相当の距離を確保することができる。

このとき、基板保持手段に保持された基板の周囲を取り囲んで内部空間に基板を収容するとともに、内部空間と連通する開口が基板の上方に形成された液体飛散防止部材をさらに備え、冷却液体吐出ノズルは開口の上方から側方に外れた位置に固定されているとよい。このような液体飛散防止部材を設けることで、基板処理中に基板に供給される各液体が装置内の各部に飛散することを防止できる。また、冷却液体吐出ノズルを液体飛散防止部材の開口の上方から側方に外れた位置に固定しておくことで、予備吐出状態において吐出口から吐出される冷却液体が開口を通過して、液体飛散防止部材の内部に収容されている基板上に落下することを抑制できる。

また、冷却液体吐出ノズルの下方に設けられ、予備吐出状態において吐出口から吐出される冷却液体を受ける受け部材と、受け部材で受けた冷却液体を受け部材から排出する排出手段とをさらに備えるとよい。このような受け部材および排出手段を設けることで、予備吐出状態において吐出口から吐出される冷却液体を、基板上に落下させることなく排出することができる。

また、本基板処理方法において、液膜形成工程よりも前に実行され、処理液を用いた湿式処理を基板に施す湿式処理工程をさらに備える場合には、湿式処理工程を実行している間に、予備吐出工程を並行して実行するとよい。このように液膜形成工程の前に湿式処理工程が実行される場合には、予備吐出工程を湿式処理工程と並行して実行することで、湿式処理工程の後に直ちに冷却液体で液膜形成工程を実行することができ、基板処理のスループットを向上させることができる。なお、予備吐出工程では基板に冷却液体を供給しないので、予備吐出工程を湿式処理工程と並行して行っても、予備吐出工程で吐出される冷却液体が湿式処理の妨げとはならない。

また、吐出口からの冷却液体の吐出を維持しつつ、吐出口から吐出される冷却液体の流量を増加させることで、予備吐出工程から液膜形成工程へと連続的に移行するとよい。このように、吐出口からの冷却液体の吐出を維持しながら、予備吐出工程から液膜形成工程へと連続的に移行すると、移行時にも配管内および冷却液体吐出ノズル内における冷却液体の流通状態を確実に維持して、冷却液体の温度上昇を抑制することができる。また、液膜形成工程における冷却液体の流量を増加させることで、液膜を速やかに形成することができる。

本発明にかかる基板処理装置の一実施形態を模式的に示す側面図である。 図１の基板処理装置の各ノズルの配置および移動態様を示す平面図である。 基板洗浄処理の一例を示すフローチャートである。 基板洗浄処理における各部の動作を模式的に示す図である。 基板洗浄処理における各部の動作を模式的に示す図である。 低温ＤＩＷ供給ユニットの構成を示すブロック図である。 低温ＤＩＷ吐出ノズルの変形例を示す平面図である。

図１は本発明にかかる基板処理装置の一実施形態を模式的に示す側面図であり、図２は図１の基板処理装置の各ノズルの配置および移動態様を示す平面図である。この基板処理装置１は、半導体ウエハ等の基板Ｗの表面（パターン形成面）Ｗｆに付着しているパーティクル等の付着物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機能する。より具体的には、この基板処理装置１は、基板Ｗの表面Ｗｆに液膜を形成してこれを凍結させた後に凍結膜を除去することで、基板Ｗに付着した付着物を凍結膜とともに除去する凍結洗浄処理を基板洗浄処理として実行する。

基板処理装置１は、基板Ｗに対して洗浄処理を施す処理空間ＳＰをその内部に有する処理チャンバー１０を備え、処理チャンバー１０内に基板表面Ｗｆを上方に向けた状態で基板Ｗを略水平に保持して回転させるスピンチャック２０が配設されている。そして、スピンチャック２０に保持された基板Ｗに対して、後述する一連の基板処理が実行される。

処理チャンバー１０の上面の中央部には、処理チャンバー１０の内部の処理空間ＳＰへ清浄な気体を供給するＦＦＵ（ファンフィルタユニット：fun filter unit）１１が設けられている。ＦＦＵ１１は、ファン１１１によって処理チャンバー１０の外部雰囲気を取り込み、内蔵されたフィルタ（図示省略）により雰囲気中の微粒子等を捕集し清浄化した上で処理空間ＳＰ内へ供給する。したがって、処理空間ＳＰが清浄雰囲気に保たれるとともに、処理空間ＳＰの上方から下方へ向かう気流（ダウンフロー）が生成される。これにより、基板洗浄処理中に発生する液体の飛沫やミスト等は処理空間ＳＰの下方へ押し流され、これらが基板Ｗに付着することが抑制される。ＦＦＵ１１の動作はＦＦＵ制御部１４によって制御され、例えば、ＦＦＵ制御部１４がファン１１１の回転数を制御することで、ＦＦＵ１１を介して処理空間ＳＰに供給される気体の流量や流速を変化させることができる。

処理空間ＳＰ内に配設されたスピンチャック２０は、その上端部に円盤状のスピンベース２１を有している。スピンベース２１は基板Ｗと同等またはこれより少し大きい直径を有しており、その周縁部には、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２２が設けられている。チャックピン２２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の外周端面に当接して基板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２２が基板Ｗを下方および側方から保持することにより、基板Ｗはスピンベース２１の上面から離間した状態で略水平姿勢に保持される。チャック回転機構２３は、スピンベース２１を回転させることができるとともに、その回転速度を変更することができる。したがって、チャック回転機構２３がスピンベース２１を適当な回転速度で回転させることにより、基板Ｗをスピンベース２１の回転中心Ａ０を中心に所望の回転速度で回転させることができる。

処理チャンバー１０の内部には、スピンチャック２０に保持された基板Ｗに対して後述の各処理を実行するために、複数種類のノズル、すなわちフッ酸等の薬液を吐出する薬液吐出ノズル３１、ＤＩＷ（脱イオン水：deionized water）等のリンス液を吐出するリンス液吐出ノズル３２、低温のＤＩＷを吐出する低温ＤＩＷ吐出ノズル４１、低温の窒素ガスを吐出する冷却ガス吐出ノズル５１、および高温のＤＩＷを吐出する高温ＤＩＷ吐出ノズル５２が設けられている。以下、各ノズルに関わる構成について詳細に説明する。なお、以下の説明では、各ノズルを支持するアームと各ノズルに流体を供給する配管とを別体としているが、各配管はアーム内またはアームと一体的に設けられてもよい。

薬液吐出ノズル３１は、処理液供給部３８から供給される薬液を吐出することで、基板Ｗに対して薬液処理を行うことができる。また、リンス液吐出ノズル３２は、処理液供給部３８から供給されるリンス液を吐出することで、基板Ｗに対してリンス処理を行うことができる。

薬液吐出ノズル３１およびリンス液吐出ノズル３２は、略水平方向に一体移動可能に設けられている。具体的には、薬液吐出ノズル３１およびリンス液吐出ノズル３２は共通のノズル取付部３３を介して、それぞれ略水平方向に延設されたアーム３４、３５（図２）の先端部に取り付けられている。アーム３４、３５は略平行に設けられており、アーム３４、３５の基端部はともに略鉛直方向に延設された回動軸３６に接続されている。アーム回動機構３７が回動軸３６を回転中心Ａ１を中心に回転させることで、図２に示すように、薬液吐出ノズル３１およびリンス液吐出ノズル３２が、基板Ｗに対向する対向位置Ｐ１１と基板Ｗの上方から側方に退避した退避位置Ｐ１２との間で、回転中心Ａ１を中心に一体的に移動可能となっている。そして、対向位置Ｐ１１にある薬液吐出ノズル３１から下向きに薬液が吐出されることで基板表面Ｗｆに対して薬液処理が実行され、対向位置Ｐ１１にあるリンス液吐出ノズル３２から下向きにリンス液が吐出されることで基板表面Ｗｆに対してリンス処理が実行される。なお、薬液吐出ノズル３１およびリンス液吐出ノズル３２は、基板Ｗと対向する任意の位置に位置決め可能であり、図２に示す対向位置Ｐ１１はその一例を示すものである。

低温ＤＩＷ吐出ノズル４１には、ＤＩＷ供給部９１から供給される常温のＤＩＷを熱交換器９２で冷却して生成された低温のＤＩＷ（以下、「低温ＤＩＷ」と称する）が配管４１１を介して供給される。そして、低温ＤＩＷ吐出ノズル４１から吐出された低温ＤＩＷが基板表面Ｗｆに供給されることで、基板表面Ｗｆに低温ＤＩＷからなる液膜を形成することができる。

低温ＤＩＷ吐出ノズル４１は、スピンチャック２０により保持された基板Ｗの上方から側方に外れた位置、より具体的には後述するスプラッシュガード６０のポート６１の上面部６１２の上方位置にて支持部材４２（図２）により固定支持されている。低温ＤＩＷ吐出ノズル４１の固定位置は、上述した可動式の薬液吐出ノズル３１やリンス液吐出ノズル３２、および後述する可動式の冷却ガス吐出ノズル５１や高温ＤＩＷ吐出ノズル５２、さらにはこれらのノズルを支持するアーム３４、３５、５３、５４の移動軌跡とは交差しない位置となっている。

低温ＤＩＷ吐出ノズル４１は、その吐出口４１ａが基板Ｗの回転中心Ａ０の方向に向けて配設されている。低温ＤＩＷ吐出ノズル４１の下方には、吐出口４１ａから落下する低温ＤＩＷを受けるための受け部材４３が設けられている。より詳細には、受け部材４３は上部が開口した凹状となっており、吐出口４１ａから落下する低温ＤＩＷは受け部材４３で受け止められる。そして、受け部材４３によって受け止められた低温ＤＩＷは、配管４３１を介して処理チャンバ１０外へ排出され、気液回収部４５にて回収される。

低温ＤＩＷ吐出ノズル４１からの低温ＤＩＷの吐出流量は変更可能となっており、吐出口４１ａから吐出された低温ＤＩＷが基板表面Ｗｆに到達する程度の比較的多い流量（以下、「液膜形成用流量」と称する）とした場合には、基板表面Ｗｆの略中心に低温ＤＩＷが供給されて、基板表面Ｗｆに低温ＤＩＷからなる液膜を形成する液膜形成処理が実行される。一方、低温ＤＩＷの吐出流量を液膜形成用流量よりも少なく、吐出口４１ａから吐出された低温ＤＩＷが基板表面Ｗｆに到達せずに全て受け部材４３に落下するような流量（以下、「スローリーク用流量」と称する）とすることで、低温ＤＩＷを基板表面Ｗｆに供給しない態様で吐出口４１ａから吐出するスローリーク処理を実行することができる。スローリーク処理を液膜形成処理前に実行することで、熱交換器９２から低温ＤＩＷ吐出ノズル４１に至る配管４１１内および低温ＤＩＷ吐出ノズル４１内で低温ＤＩＷが滞留して温度が上昇することを抑制し、液膜形成処理の初期から十分に低温のＤＩＷを基板表面Ｗｆに供給することができる。なお、低温ＤＩＷの液温については、液膜を短時間で凍結させることを可能にするために、ＤＩＷの凝固点よりもわずかに高い温度としておくことが好ましい。

冷却ガス吐出ノズル５１は、窒素ガス供給部５７から供給される窒素ガスを熱交換器５８で冷却して生成された低温の窒素ガス（以下、「冷却ガス」と称する）を吐出する。冷却ガスはＤＩＷの凝固点よりも低温に冷却されており、基板表面Ｗｆに形成した液膜に向けて冷却ガスを吐出することで、液膜を凍結させて凍結膜を形成する凍結処理を実行することができる。また、高温ＤＩＷ吐出ノズル５２には、ＤＩＷ供給部９１から供給される常温のＤＩＷを加熱器９３で加熱して生成された高温のＤＩＷ（以下、「高温ＤＩＷ」と称する）が配管５２１を介して供給される。そして、基板表面Ｗｆに形成された凍結膜に向けて高温ＤＩＷを吐出することで、凍結膜を解凍する解凍処理を実行することができる。

冷却ガス吐出ノズル５１および高温ＤＩＷ吐出ノズル５２は、略水平方向に一体移動可能に設けられている。具体的には、冷却ガス吐出ノズル５１は略水平方向に延設されたアーム５３の先端部に取り付けられており、アーム５３の基端部が略鉛直方向に延設された回動軸５５に接続されている。また、高温ＤＩＷ吐出ノズル５２はアーム５３と略平行に延設されたアーム５４の先端部に取り付けられており、アーム５４の基端部はアーム５３と同様に回動軸５５に接続されている。アーム回動機構５６が回動軸５５を回転中心Ａ２を中心に回転させることで、図２に示すように、冷却ガス吐出ノズル５１および高温ＤＩＷ吐出ノズル５２が、基板Ｗに対向する対向位置Ｐ２１と基板Ｗの上方から側方に退避した退避位置Ｐ２２との間で、回転中心Ａ２を中心に一体的に移動可能となっている。なお、冷却ガス吐出ノズル５１および高温ＤＩＷ吐出ノズル５２は、基板Ｗと対向する任意の位置に位置決め可能であり、図２に示す対向位置Ｐ２１はその一例を示すものである。

凍結処理の際には、冷却ガス吐出ノズル５１が液膜形成後の基板Ｗの周縁部の上方と基板Ｗの中心近傍の上方との間を移動しつつ下向きに冷却ガスを吐出することで液膜が凍結する。その後、高温ＤＩＷ吐出ノズル５２が基板Ｗの略中心の上方に位置決めされた状態で下向きに高温ＤＩＷを吐出することで解凍処理が実行される。このように高温ＤＩＷが基板上の液膜が凍結してなる凍結膜に供給されることで、凍結膜を短時間で解凍することができる。また、冷却ガス吐出ノズル５１と高温ＤＩＷ吐出ノズル５２とが一体的に移動することで、液膜の凍結から解凍に至る処理時間を短くすることができる。

冷却ガス吐出ノズル５１からの冷却ガスの吐出流量は、必要に応じて変更可能となっている。凍結処理の際には、吐出流量を比較的多い流量（以下、「凍結用流量」と称する）とすることで、基板表面Ｗｆに形成された液膜に多量の冷却ガスを供給して液膜を凍結させる。一方、冷却ガスの吐出流量を、凍結用流量よりも少ない流量（以下、「スローリーク用流量」と称する）とすることで、冷却ガス吐出ノズル５１から低流量の冷却ガスを吐出するスローリーク処理を実行することができる。スローリーク処理を凍結処理前に実行することで、熱交換器５８から冷却ガス吐出ノズル５１に至る配管５１１内および冷却ガス吐出ノズル５１内で冷却ガスが滞留して温度が上昇することを抑制し、凍結処理の初期から十分に低温の冷却ガスを液膜に供給して、速やかに液膜を凍結させることができる。

ここで、スローリーク処理の際に冷却ガス吐出ノズル５１から吐出された冷却ガスが、基板表面Ｗｆに存在している薬液やリンス液等の処理液の一部を部分的に凍結させてしまうと、これらの凍結片により基板表面Ｗｆに形成されているパターンがダメージを受けるおそれがある。また、処理空間ＳＰ内に放出された冷却ガスにより雰囲気中の水蒸気が凝結し基板Ｗに付着するおそれがある。そのため、スローリーク処理において冷却ガス吐出ノズル５１から吐出される冷却ガスを回収する必要がある。この目的のために、退避位置Ｐ２２に位置決めされた冷却ガス吐出ノズル５１の下方には、スローリーク処理で吐出される冷却ガスを受け入れる受入部材５９が設けられている。受入部材５９は上部が開口した凹状となっており、開口を通じて受入部材５９に流入する冷却ガスは、配管５９１を介して受入部材５９と接続されている気液回収部４５にて回収される。

なお、受入部材５９は、退避位置Ｐ２２に位置決めされた高温ＤＩＷ吐出ノズル５２から吐出される高温ＤＩＷも受け入れることができるように配設されている。具体的には、受入部材５９の上部に設けられた開口が、退避位置Ｐ２２に位置決めされた高温ＤＩＷ吐出ノズル５２の直下位置を含むように設けられている。後述するように、退避位置Ｐ２２にある高温ＤＩＷ吐出ノズル５２から高温ＤＩＷを吐出するプリディスペンスを実行すると、吐出された高温ＤＩＷは受入部材５９に流入し、冷却ガスと同じ配管５９１を介して気液回収部４５にて回収される。プリディスペンスは、加熱器９３から高温ＤＩＷ吐出ノズル５２に至る配管５２１内および高温ＤＩＷ吐出ノズル５２内で滞留して温度が低下した高温ＤＩＷを予め排出しておくことで、解凍処理の初期から十分に高温のＤＩＷを凍結膜に供給して速やかに凍結膜を解凍するために行われる。

また、基板処理装置１には、スピンチャック２０の側方周囲を取り囲むように、基板Ｗに供給されて落下する液体を受け止めるためのスプラッシュガード６０が設けられている。より詳しくは、スプラッシュガード６０は、スピンベース２１を取り囲んで設けられ基板Ｗから振り切られる液滴を受け止めるポート６１と、ポート６１の内側面に沿って流下する液体を受けるカップ６２と、ポート６１およびカップ６２を内部に収容する排気リング６３とを備えている。スピンチャック２０はこれらの各部材により囲まれた内部空間に配置されている。

ポート６１の側壁６１１は基板回転中心Ａ０と略同軸の円筒状に、また上面部６１２は内側に向けてせり出す鍔状に形成されている。換言すると、上面部６１２は側壁６１１の上端部から中央に向かってわずかに上方に延びており、中央部分にはスピンベース２１の直径よりわずかに大きい開口径を有する回転中心Ａ０と略同軸の開口６１３が設けられている。ポート６１はポート昇降機構６４により昇降可能となっており、図１に実線で示す下位置では開口面がスピンベース２１の上面よりわずかに下がった位置となって基板Ｗの側面を処理空間ＳＰ内に露出させる。一方、図１に点線で示す上位置では、開口面がスピンベース２１に保持された基板Ｗの上面よりも上方に位置し、これにより基板Ｗの側面がポート６１の側壁６１１に囲まれる。基板Ｗに各種の処理液が供給されるときには、ポート６１が上位置に位置決めされて基板Ｗの周縁部から振り切られる液体を受け止める。ポート６１の内壁面に沿って流下する液体は、ポート６１の側壁６１１の下方に設けられて上部が開口するカップ６２に落下し、カップ６２から廃液回収部６５に回収される。

ポート６１およびカップ６２により形成される内部空間には高濃度の薬液蒸気が充満するため、これを排気するために排気リング６３が設けられている。排気リング６３はポート６１およびカップ６２を取り囲むように配置され、排気リング６３の下方には処理チャンバー１０の外部まで延びる排気管１２が連通している。排気管１２は排気ポンプ１３に接続されており、排気リング６３内の気体が排気ポンプ１３により排気される。したがって、ポート６１上部の開口６１３から処理空間ＳＰ内の清浄雰囲気が取り込まれ、ポート６１とカップ６２との隙間を通って排気リング６３を介し外部へ流れ出す気流が生成される。これにより、スプラッシュガード６０の内部空間に発生する薬液蒸気やミスト等が処理空間ＳＰに流れ出すことが抑制される。

以上のように構成された基板処理装置１を用いて実行される基板洗浄処理の流れについて説明する。図３は基板洗浄処理の一例を示すフローチャートであり、図４および図５は基板洗浄処理における各部の動作を模式的に示す図である。基板処理装置１では、処理チャンバー１０内に搬入された未処理の基板Ｗが、その表面Ｗｆを上方に向けた状態でスピンチャック２０により保持されて洗浄処理が実行される。また、洗浄処理中は、チャック回転機構２３がスピンベース２１とともに基板Ｗを各処理に応じた所定の回転速度で適宜回転させる。スプラッシュガード６０のポート６１は上位置に位置決めされる。

洗浄処理が開始されると、まず低温ＤＩＷ吐出ノズル４１の吐出口４１ａからスローリーク用流量（例えば０．１Ｌ／ｍｉｎ）で低温ＤＩＷを吐出するスローリーク処理、および退避位置Ｐ２２にある冷却ガス吐出ノズル５１からスローリーク用流量（例えば１０Ｌ／ｍｉｎ）で冷却ガスを吐出するスローリーク処理が開始される（ステップＳ１０１、図４（ａ））。低温ＤＩＷのスローリーク処理を実行している間、低温ＤＩＷ吐出ノズル４１の吐出口４１ａから比較的低流量で吐出された低温ＤＩＷは、基板Ｗまで到達せずに受け部材４３によって受け止められ、最終的に気液回収部４５で回収される。同様に、冷却ガスのスローリーク処理を実行している間、冷却ガス吐出ノズル５１から吐出された冷却ガスは受入部材５９に流入し、最終的に気液回収部４５で回収される。

低温ＤＩＷおよび冷却ガスをそれぞれのスローリーク用流量で吐出させたまま、続いてチャック回転機構２３により基板Ｗを例えば８００ｒｐｍで回転させた状態で、薬液処理およびリンス処理が実行される（ステップＳ１０２、１０３）。まず、アーム回動機構３７によって基板Ｗの略中心の上方に位置決めされた薬液吐出ノズル３１から基板表面Ｗｆへ向けて薬液を吐出することで薬液処理が実行される。薬液処理が終わると、引き続き、アーム回動機構３７によって基板Ｗの略中心の上方に位置決めされたリンス液吐出ノズル３２から基板表面Ｗｆへ向けてリンス液を吐出してリンス処理が実行される。

リンス処理が終わると、チャック回転機構２３により基板Ｗの回転速度を例えば１５０ｒｐｍに低下させるとともに、低温ＤＩＷ吐出ノズル４１の吐出口４１ａからの低温ＤＩＷの吐出流量をスローリーク流量から液膜形成用流量（例えば１．５Ｌ／ｍｉｎ）に増加させて液膜形成処理を実行する（ステップＳ１０４、図４（ｂ））。低温ＤＩＷの吐出流量を液膜形成用流量に増加させることで、低温ＤＩＷ吐出ノズル４１の吐出口４１ａから吐出される低温ＤＩＷを基板表面Ｗｆの中央部に到達させて、基板表面Ｗｆに低温ＤＩＷを供給し液膜ＬＰを形成する。

そして、基板表面Ｗｆに供給された低温ＤＩＷが遠心力により基板Ｗの中央部から周辺部へと広がり、低温ＤＩＷからなる液膜ＬＰの形成範囲が拡大する。このとき、基板Ｗの回転速度を低下させていることで、基板表面Ｗｆに供給された低温ＤＩＷが過度の遠心力によって基板表面Ｗｆから振り切られることを抑制し、効率的に液膜ＬＰを形成することができる。基板表面Ｗｆの全面に液膜ＬＰが形成されて液膜形成処理が完了すると、低温ＤＩＷの吐出流量をスローリーク用流量に戻して、スローリーク処理を再開する（ステップＳ１０５）。このように、液膜形成処理の実行時以外に低温ＤＩＷのスローリーク処理を実行しておくことで、低温ＤＩＷ吐出ノズル４１に至る配管４１１内および低温ＤＩＷ吐出ノズル４１内で低温ＤＩＷが滞留して暖められることを抑制し、液膜形成処理の初期から温度上昇が抑制された十分に低温のＤＩＷを供給することができる。

液膜形成処理が終了するよりも前に、並行して退避位置Ｐ２２にある高温ＤＩＷ吐出ノズル５２から所定量の高温ＤＩＷを吐出するプリディスペンスを行う（ステップＳ１２１、図４（ｂ））。このプリディスペンスは、加熱器９３から高温ＤＩＷ吐出ノズル５２へと至る配管５２１内において滞留して周辺雰囲気により冷やされた高温ＤＩＷを配管５２１内から排出する処理である。プリディスペンスを行うことで、後の解凍処理では高温ＤＩＷ吐出ノズル５２から当初より十分に高温のＤＩＷが吐出される。プリディスペンスにおけるＤＩＷの排出量は、加熱器９３よりも下流側の配管５２１および高温ＤＩＷ吐出ノズル５２の内容積以上とされる。なお、プリディスペンスにより高温ＤＩＷ吐出ノズル５２から吐出された高温ＤＩＷは受入部材５９によって受けられ、最終的に気液回収部４５で回収される。

プリディスペンスを終えると、アーム回動機構５６が冷却ガス吐出ノズル５１を退避位置Ｐ２２から基板Ｗの中心近傍上方に向けて移動させる。そして、液膜形成処理が終了した時点、換言すると低温ＤＩＷ吐出ノズル４１からの吐出流量が液膜形成用流量からスローリーク用流量に戻されて基板表面Ｗｆへの低温ＤＩＷの供給がなくなった時点において、ポート６１を下位置へ移動させて基板Ｗを露出させるとともに、冷却ガス吐出ノズル５１を基板Ｗの中心近傍に対向させた状態とする（ステップＳ１２２、図４（ｃ））。液膜形成と並行して冷却ガス吐出ノズル５１の移動を行うことで、基板表面Ｗｆの全面に液膜ＬＰが形成された後、直ちに冷却ガス吐出ノズル５１から液膜ＬＰに向けて冷却ガスを吐出することができる。これにより液膜ＬＰの温度上昇を抑制するとともに、処理時間の短縮を図ることができる。

なお、ステップＳ１２２にて冷却ガス吐出ノズル５１の移動を開始する際には、冷却ガスの吐出流量をスローリーク流量から凍結用流量（例えば９０Ｌ／ｍｉｎ）へと増加させる。こうすることで、冷却ガス吐出ノズル５１が退避位置Ｐ２２から基板Ｗの中心近傍上方へ向けて移動している過程においても、液膜ＬＰに凍結用流量の冷却ガスを供給することができ、液膜ＬＰの冷却を行うことができる。また、冷却ガス吐出ノズル５１を移動し始めるまでは冷却ガスのスローリーク処理が行われているので、凍結用流量で吐出される冷却ガスを最初から十分に低温とすることができる。

冷却ガス吐出ノズル５１が基板Ｗの中心近くまで到達すると、チャック回転機構２３により基板Ｗを回転速度を例えば５０ｒｐｍに低下させる。そして、当該回転速度で基板Ｗを回転させた状態で、アーム回動機構５６が冷却ガス吐出ノズル５１を基板Ｗの上面に沿って基板Ｗの中心近傍上方から基板Ｗの周縁部上方に向けて移動させ、その間、冷却ガス吐出ノズル５１は基板表面Ｗｆの液膜ＬＰへ向けて凍結用流量で冷却ガスを吐出する。こうして、液膜ＬＰを凍結させて凍結膜ＦＬを形成する凍結処理が実行される（ステップＳ１０６、図５（ａ））。液膜ＬＰは、冷却ガス吐出ノズル５１の移動に伴い基板中心から周縁部に向けて順次凍結し、最終的に基板表面Ｗｆ全体に凍結膜ＦＬが形成される。冷却ガス吐出ノズル５１が基板周縁部まで到達すると、冷却ガスの吐出が停止され（ステップＳ１０７）、スプラッシュガード６０のポート６１は上位置に戻される。

次に、アーム回動機構５６が高温ＤＩＷ吐出ノズル５２を基板Ｗの略中心上方に位置決めし、高温ＤＩＷ吐出ノズル５２から基板表面Ｗｆの凍結膜ＦＬへ向けて高温ＤＩＷを吐出する。これにより凍結膜を高温ＤＩＷにより解凍する解凍処理が実行される（ステップＳ１０８、図５（ｂ））。なお、解凍処理では、チャック回転機構２３により基板Ｗの回転速度を例えば２０００ｒｐｍに増大させることで、解凍された凍結膜を付着物とともに基板表面Ｗｆから大きな遠心力で除去することができる。退避位置Ｐ２２において予めプリディスペンスが行われているため、高温ＤＩＷ吐出ノズル５２から当初より高温のＤＩＷを吐出することが可能である。解凍処理が終わると、高温ＤＩＷ吐出ノズル５２からの高温ＤＩＷの吐出を停止し（ステップＳ１０９）、アーム回動機構５６により冷却ガス吐出ノズル５１を退避位置Ｐ２２に退避させてから、冷却ガスのスローリーク処理を再開する（ステップＳ１１０）。

その後、アーム回動機構３７により、リンス液吐出ノズル３２を退避位置Ｐ１２から対向位置Ｐ１１へ移動させる。そして、基板Ｗの略中心上方に位置決めされたリンス液吐出ノズル３２から基板表面Ｗｆへ向けてリンス液を吐出してリンス処理が実行される（ステップＳ１１１）。最後に、基板Ｗへのリンス液の供給を停止してからリンス液吐出ノズル３２を退避位置Ｐ１２に退避させた後、チャック回転機構２３により基板Ｗの回転速度を例えば２５００ｒｐｍに増大させてスピン乾燥を実行することで（ステップＳ１１２）、一連の洗浄処理が終了する。

ここで、低温ＤＩＷ吐出ノズル４１に低温ＤＩＷを供給する低温ＤＩＷ供給ユニットについて詳細に説明する。図６は低温ＤＩＷ供給ユニットの構成を示すブロック図である。低温ＤＩＷ供給ユニット９０は、上述のＤＩＷ供給部９１および熱交換器９２に加えて、ＤＩＷ供給部９１と熱交換器９２とを接続する配管９１１、配管９１１に介挿された流量調整バルブ９５、および流量調整バルブ９５を制御するバルブ制御部９６を備える。そして、バルブ制御部９６が流量調整バルブ９５を通過するＤＩＷの流量を制御することで、低温ＤＩＷ吐出ノズル４１から吐出される低温ＤＩＷの流量を調整することができる。

このように基板処理装置１によれば、バルブ制御部９６が流量調整バルブ９５を制御することで、低温ＤＩＷ吐出ノズル４１の吐出口４１ａから吐出される低温ＤＩＷをスローリーク用流量や液膜形成用流量に切り換えることができる。そして、液膜形成処理を実行する前に、低温ＤＩＷの吐出流量をスローリーク用流量とし、基板表面Ｗｆに低温ＤＩＷを供給しない形態で吐出口４１ａから低温ＤＩＷを吐出するスローリーク処理を実行することで、液膜ＬＰを形成する前に配管４１１内および低温ＤＩＷ吐出ノズル４１内で低温ＤＩＷを流通させることができる。その結果、配管４１１内および低温ＤＩＷ吐出ノズル４１内で低温ＤＩＷが滞留して暖められることを抑制し、液膜ＬＰを形成するために基板表面Ｗｆに低温ＤＩＷを吐出する際には、初期から温度上昇が抑制された低温のＤＩＷが吐出される。よって、基板表面Ｗｆに十分に低温の液膜ＬＰを形成することが可能となり、液膜ＬＰを凍結させるのに要する時間を短縮してスループットを向上させることができる。

また、本実施形態では、低温ＤＩＷのスローリーク用流量を液膜形成用流量よりも少なくしている。したがって、スローリーク処理中に低温ＤＩＷ吐出ノズル４１から吐出され、液膜ＬＰの形成に寄与しない低温ＤＩＷの消費量を減らすことができる。

また、本実施形態では、吐出口４１ａからの低温ＤＩＷの吐出を維持しつつ、吐出口４１ａから吐出される低温ＤＩＷの流量をスローリーク流量から液膜形成用流量へと増加させることで、スローリーク処理から液膜形成処理へと連続的に移行している。このように、吐出口４１ａからの低温ＤＩＷの吐出を維持しながら、スローリーク処理から液膜形成処理へと連続的に移行すると、移行時にも配管４１１内および低温ＤＩＷ吐出ノズル４１内における低温ＤＩＷの流通状態を確実に維持して、低温ＤＩＷの温度上昇を抑制することができる。また、液膜形成処理における低温ＤＩＷの流量を液膜形成用流量へと増加させることで、液膜を速やかに形成することができる。

また、本実施形態では、低温ＤＩＷ吐出ノズル４１をスピンチャック２０により保持された基板Ｗの上方から側方に外れた位置に固定支持している。したがって、本実施形態のように他の各ノズル３１、３２、５１、５２が移動式の場合であっても、低温ＤＩＷ吐出ノズル４１を適切な位置に固定することで、各ノズルの構成や移動制御が複雑になることを回避しつつ、ノズル同士の干渉を防止することができる。また、低温ＤＩＷ吐出ノズル４１を基板Ｗの上方から側方に外れた位置に配置してあるので、低温ＤＩＷの吐出流量を変化させるだけで、低温ＤＩＷが基板Ｗに到達しない状態（スローリーク処理における状態）と、低温ＤＩＷが基板Ｗに到達する状態（液膜形成処理における状態）との間で低温ＤＩＷの吐出状態を切り換えることができる。

また、本実施形態では、吐出口４１ａからの液膜形成用流量による低温ＤＩＷの吐出終了時、すなわち液膜形成処理の終了時に、冷却ガス吐出ノズル５１が基板Ｗに対向する対向位置Ｐ２１に位置するように、アーム回動機構５６はアーム５４の回転軸５５を回動させている。したがって、基板表面Ｗｆの全面に液膜ＬＰが形成された後に直ちに液膜ＬＰに向けて冷却ガスを吐出することができ、液膜ＬＰの凍結を開始するまでの時間を短縮できる。なお、本実施形態では、低温ＤＩＷ吐出ノズル４１をスピンチャック２０により保持された基板Ｗの上方から側方に外れた位置に固定しており、当該位置から基板表面Ｗｆに向けて低温ＤＩＷを吐出することで、液膜ＬＰを形成している。したがって、液膜形成処理中であっても、低温ＤＩＷ吐出ノズル４１との干渉を回避しつつ、液膜形成処理の終了時までに冷却ガス吐出ノズル５１を対向位置Ｐ２１へ移動させることが容易となる。

さらに、本実施形態では、冷却ガス吐出ノズル５１が退避位置Ｐ２２から基板Ｗの中心近傍の上方に移動に移動する間も冷却ガスを吐出することで、冷却ガス吐出ノズル５１の移動中にも基板表面Ｗｆの液膜ＬＰを冷却することができる。

また、本実施形態では、冷却ガス吐出ノズル５１が基板表面Ｗｆの液膜ＬＰに向けて冷却ガスを吐出している間、低温ＤＩＷ吐出ノズル４１は基板Ｗの上方から側方に外れた位置にある。したがって、冷却ガス吐出ノズル５１が基板表面Ｗｆの液膜ＬＰに向けて冷却ガスを吐出している間、液膜ＬＰに供給されている冷却ガスと低温ＤＩＷ吐出ノズル４１との間に相当の距離を確保することができ、冷却ガスによって低温ＤＩＷ吐出ノズル４１が冷却されて、低温ＤＩＷ吐出ノズル４１内の低温ＤＩＷが凍結するという問題の発生を抑制することができる。特に、本実施形態では、上述のように低温ＤＩＷ吐出ノズル４１をスピンチャック２０により保持された基板Ｗの上方から側方に外れた位置に固定しているので、冷却ガス吐出ノズル５１が液膜ＬＰに向けて冷却ガスを吐出している間も、必然的に低温ＤＩＷ吐出ノズル４１が基板Ｗの上方から側方に外れた位置を維持することになる。

また、本実施形態では、スピンチャック２０に保持された基板Ｗの周囲を取り囲んで内部空間に基板Ｗを収容するとともに、内部空間と連通する開口６１３が基板Ｗの上方に形成されたポート６１が設けられており、低温ＤＩＷ吐出ノズル４１は開口６１３の上方から側方に外れた位置に固定されている。このように、低温ＤＩＷ吐出ノズル４１を開口６１３の上方から側方に外れた位置に固定しておくことで、スローリーク処理において吐出口４１ａから吐出される低温ＤＩＷが開口６１３を通過して、ポート６１の内部に収容されている基板表面Ｗｆに落下することを抑制できる。なお、このような効果を奏する具体的な配置構成としては、本実施形態のようにポート６１の上面部６１２の直上位置に低温ＤＩＷ吐出ノズル４１を配置することに限らず、ポート６１の側壁６１１よりもさらに外側に低温ＤＩＷ吐出ノズル４１を配置してもよい。

また、本実施形態では、低温ＤＩＷのスローリーク処理において吐出口４１ａから吐出される低温ＤＩＷを受ける受け部材４３が低温ＤＩＷ吐出ノズル４１の下方に設けられており、受け部材４３で受けた低温ＤＩＷは配管４３１を介して気液回収部４５で回収される。したがって、スローリーク処理において吐出口４１ａから吐出される低温ＤＩＷを、基板表面Ｗｆに落下させることなく排出することができる。

また、本実施形態では、液膜形成処理よりも前に薬液処理およびリンス処理が実行され、これらの処理を実行している間に、液膜形成処理を並行して実行している。したがって、薬液処理およびリンス処理の終了後に直ちに十分に低温のＤＩＷで液膜形成処理を実行することができ、基板処理のスループットを向上させることができる。

以上説明したように、本実施形態においては、スピンチャック２０が本発明の「基板保持手段」に相当し、低温ＤＩＷが本発明の「冷却液体」に相当し、低温ＤＩＷ供給ユニット９０が本発明の「冷却液体供給手段」に相当し、低温ＤＩＷ吐出ノズル４１が本発明の「冷却液体吐出ノズル」に相当し、スローリーク処理における低温ＤＩＷの吐出状態が本発明の「予備吐出状態」に相当し、液膜形成処理における低温ＤＩＷの吐出状態が本発明の「液膜形成状態」に相当し、流量調整バルブ９５およびバルブ制御部９６が本発明の「切換手段」に相当し、高温ＤＩＷ吐出ノズル５２が本発明の「除去手段」に相当し、アーム回動機構５６が本発明の「駆動手段」に相当し、ポート６１が本発明の「液体飛散防止部材」に相当し、配管４３１および気液回収部４５が本発明の「排出手段」に相当する。

また、スローリーク処理を実行する工程が本発明の「予備吐出工程」に相当し、液膜形成処理を実行する工程が本発明の「液膜形成工程」に相当し、凍結処理を実行する工程が本発明の「凍結工程」に相当し、解凍処理を実行する工程が本発明の「除去工程」に相当し、薬液処理およびリンス処理を実行する工程が本発明の「湿式処理工程」に相当する。

なお、本発明は上記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記実施形態の要素を適宜組み合わせまたは種々の変更を加えることが可能である。なお、以下の説明では、上記実施形態と共通する構成については説明を省略するが、上記実施形態と共通する構成を具備することで、同様の効果が奏される。

例えば、上記実施形態では、液膜形成処理の実行前および実行後に低温ＤＩＷのスローリーク処理を継続的に行うものとした。しかしながら、スローリーク処理を実行する期間を例えば液膜形成処理の実行前のみとしてもよいし、スローリーク処理を断続的に行うことも可能である。

また、上記実施形態では、スローリーク用流量を液膜形成用流量よりも少なくした。しかしながら、これは当初より低温のＤＩＷを基板Ｗに供給するという目的を達成するために必須の要件ではなく、スローリーク用流量が液膜形成用流量と同量以上であってもよい。この場合、スローリーク処理の際に基板表面Ｗｆに低温ＤＩＷが供給されないようにするために、例えば低温ＤＩＷ吐出ノズル４１の姿勢を変更自在に構成し、スローリーク処理時には吐出口４１ａから吐出される低温ＤＩＷの吐出方向を基板Ｗを指向しない方向とすることで対応することができる。その他にも、スローリーク処理時に吐出口４１ａから吐出された低温ＤＩＷが基板表面Ｗｆに到達することを遮る部材を別途設けるなど、種々の対応が可能である。

また、上記実施形態では、スローリーク処理において低温ＤＩＷ吐出ノズル４１から吐出される低温ＤＩＷを受け部材４３で受けるよう構成した。しかしながら、受け部材４３を設けずに、スローリーク処理において吐出口４１ａから吐出された低温ＤＩＷが、装置内において特に支障のない箇所に着弾するようにしてもよい。また、特に支障がなければ、スローリーク処理で吐出される低温ＤＩＷが基板表面Ｗｆに落下してもよい。

また、上記実施形態では、低温ＤＩＷ吐出ノズル４１が支持部材４２によって固定支持される固定式のものとしたが、低温ＤＩＷ吐出ノズル４１を他のノズルと同様に移動式とすることも可能である。図７は低温ＤＩＷ吐出ノズルの変形例を示す平面図である。例えば、図７に示すように、低温ＤＩＷ吐出ノズル４６を略水平方向に延設されたアーム４７の先端部に取り付けるとともに、アーム４７の基端部を略鉛直方向に延設された回動軸４８に接続することができる。そして、不図示のアーム回動機構が回動軸４８を回転中心Ａ３を中心に回転させることで、低温ＤＩＷ吐出ノズル４６が基板Ｗに対向する対向位置Ｐ３１と基板Ｗの上方から側方に退避した退避位置Ｐ３２との間で移動する移動式ノズルとしてもよい。

そして、低温ＤＩＷ吐出ノズル４６が退避位置Ｐ３２にあるときにスローリーク処理を行い、その後に低温ＤＩＷの吐出を一旦停止してから低温ＤＩＷ吐出ノズル４６を対向位置Ｐ３１に移動させ、対向位置Ｐ３１にて低温ＤＩＷ吐出ノズル４６から下向きに低温ＤＩＷを再び吐出して基板表面Ｗｆに液膜ＬＰを形成することができる。なお、低温ＤＩＷ吐出ノズル４６は、基板Ｗと対向する任意の位置に位置決め可能であり、図７に示す対向位置Ｐ３１はその一例を示すものである。

このとき、液膜形成処理の終了時に冷却ガス吐出ノズル５１を基板Ｗの中心近傍の上方位置で対向させる場合には、図７に示すように低温ＤＩＷ吐出ノズル４６の移動軌跡と冷却ガス吐出ノズル５１の移動軌跡とが交差しないようにしておくことが、両ノズルの干渉を回避する上で好ましい。ただし、これらの移動軌跡が交差する場合でも、移動制御のタイミングで干渉を回避するようにしてもよい。あるいは、低温ＤＩＷ吐出ノズル４６と冷却ガス吐出ノズル５１とを上下方向において離間した位置に配置することで、両ノズルの干渉を回避することも可能である。

また、上記実施形態では、冷却ガス吐出ノズル５１が退避位置Ｐ２２から基板Ｗの中心近傍の上方位置に向けて移動するときに、冷却ガス吐出ノズル５１が冷却ガスを凍結用流量で吐出するものとした。しかしながら、上記移動の際に吐出する冷却ガスの流量を凍結用流量以外（例えばスローリーク用流量）としてもよいし、冷却ガスを吐出しないようにすることも可能である。

また、上記実施形態では、液膜形成処理の終了時に冷却ガス吐出ノズル５１が基板Ｗの中心近傍の上方位置で対向するものとした。しかしながら、液膜形成処理の終了時において冷却ガス吐出ノズル５１が基板表面Ｗｆの液膜ＬＰに対向していれば、必ずしも基板Ｗの中心近傍の上方位置まで移動させなくても、液膜形成処理後に直ちに冷却ガスを液膜ＬＰに向けて吐出することも可能である。さらには、液膜形成処理の終了時に冷却ガス吐出ノズル５１を基板表面Ｗｆの液膜ＬＰの上方位置で対向させることは必須の要件ではなく、液膜形成処理後に冷却ガス吐出ノズル５１を退避位置Ｐ２２から基板Ｗに上方に向けて移動させ始めてもよい。

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に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。

１…基板処理装置
２０…スピンチャック（基板保持手段）
４１、４６…低温ＤＩＷ吐出ノズル（冷却液体吐出ノズル）
４１ａ…吐出口
４１１…配管
４３…受け部材
４３１…配管（排出手段）
４５…気液回収部（排出手段）
５１…冷却ガス吐出ノズル
５２…高温ＤＩＷ吐出ノズル（除去手段）
５６…アーム回動機構（駆動手段）
６１…ポート（液体飛散防止部材）
９０…低温ＤＩＷ供給ユニット（冷却液体供給手段）
９５…流量調整バルブ（切換手段）
９６…バルブ制御部（切換手段）
Ｗ…基板
Ｐ２１…対向位置
Ｐ２２…退避位置

Claims (11)

1. 基板を略水平に保持する基板保持手段と、
   冷却された液体である冷却液体を供給する冷却液体供給手段から配管を介して供給される前記冷却液体を吐出口から吐出する冷却液体吐出ノズルと、
   前記基板保持手段に保持された前記基板上に前記冷却液体を供給せずに前記吐出口から前記冷却液体を吐出する予備吐出状態と、前記基板保持手段に保持された前記基板上に前記吐出口から前記冷却液体を吐出することで前記基板上に前記冷却液体の液膜を形成する液膜形成状態との間で、前記吐出口からの前記冷却液体の吐出状態を切り換える切換手段と、
   前記基板上に形成された前記液膜を凍結させる冷却ガスを前記液膜に向けて吐出する冷却ガス吐出ノズルと、
   前記液膜が凍結した凍結膜を前記基板上から除去する除去手段と
   を備えることを特徴とする基板処理装置。
2. 前記予備吐出状態で前記吐出口から吐出される前記冷却液体の流量は、前記液膜形成状態で前記吐出口から吐出される前記冷却液体の流量よりも少ない請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記冷却ガスノズルが前記基板上の前記液膜に対向する対向位置と、前記冷却ガスノズルが前記基板の上方から側方に退避した退避位置との間で、前記冷却ガス吐出ノズルを移動させる駆動手段をさらに備え、
   前記液膜形成状態における前記吐出口からの前記冷却液体の吐出の終了時に、前記冷却ガス吐出ノズルが前記対向位置に位置する請求項１または２に記載の基板処理装置。
4. 前記冷却ガス吐出ノズルが前記退避位置から前記対向位置に移動する間、前記冷却ガス吐出ノズルは前記冷却ガスを吐出する請求項３に記載の基板処理装置。
5. 前記冷却ガス吐出ノズルが前記基板上の前記液膜に向けて前記冷却ガスを吐出している間、前記冷却液体吐出ノズルは前記基板の上方から側方に外れた位置にある請求項１ないし４のいずれか１項に記載の基板処理装置。
6. 前記冷却液体吐出ノズルが、前記基板保持手段により保持された前記基板の上方から側方に外れた位置に固定されている請求項１ないし５のいずれか１項に記載の基板処理装置。
7. 前記基板保持手段に保持された前記基板の周囲を取り囲んで内部空間に前記基板を収容するとともに、前記内部空間と連通する開口が前記基板の上方に形成された液体飛散防止部材をさらに備え、
   前記冷却液体吐出ノズルは前記開口の上方から側方に外れた位置に固定されている請求項６に記載の基板処理装置。
8. 前記冷却液体吐出ノズルの下方に設けられ、前記予備吐出状態において前記吐出口から吐出される前記冷却液体を受ける受け部材と、
   前記受け部材で受けた前記冷却液体を前記受け部材から排出する排出手段とをさらに備える請求項１ないし７のいずれか１項に記載の基板処理装置。
9. 冷却された液体である冷却液体を供給する冷却液体供給手段から配管を介して冷却液体吐出ノズルに供給される前記冷却液体を、略水平に保持されている基板上に供給せずに前記冷却液体吐出ノズルの吐出口から吐出する予備吐出工程と、
   前記予備吐出工程の後に前記吐出口から前記基板上に前記冷却液体を吐出し、前記基板上に前記冷却液体の液膜を形成する液膜形成工程と、
   前記基板上に形成された前記液膜を凍結させる冷却ガスを冷却ガス吐出ノズルから前記液膜に向けて吐出し、前記液膜を凍結させて凍結膜を形成する凍結工程と、
   前記凍結膜を前記基板上から除去する除去工程と
   を備えることを特徴とする基板処理方法。
10. 前記液膜形成工程よりも前に実行され、処理液を用いた湿式処理を前記基板に施す湿式処理工程をさらに備え、
    前記湿式処理工程を実行している間に、前記予備吐出工程を並行して実行する請求項９に記載の基板処理方法。
11. 前記吐出口からの前記冷却液体の吐出を維持しつつ、前記吐出口から吐出される前記冷却液体の流量を増加させることで、前記予備吐出工程から前記液膜形成工程へと連続的に移行する請求項９または１０に記載の基板処理方法。

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