JP2015185668A - Substrate processing method and substrate processing apparatus - Google Patents

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加藤 雅彦
Masahiko Kato
雅彦 加藤
横内 健一
Kenichi Yokouchi
健一 横内
宮 勝彦
Katsuhiko Miya
勝彦 宮
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a substrate processing method capable of enhancing a particle removal rate in frozen cleaning and to provide a substrate processing apparatus.SOLUTION: A liquid film covering a top face of a substrate W is formed. Then, after freezing a portion other than a peripheral part of the liquid film, a thickness of the peripheral part of the liquid film is reduced so that a difference between a thickness of the peripheral part of the liquid film and a thickness of the liquid film in a center part is reduced. Then, the peripheral part of the liquid film is frozen. Thus, a whole liquid film is frozen and a frozen film covering the top face of the substrate W is formed.

Description

本発明は、基板を処理する基板処理方法および基板処理装置に関する。処理対象となる基板には、たとえば、半導体ウエハ、液晶表示装置用基板、プラズマディスプレイ用基板、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、フォトマスク用基板、セラミック基板、太陽電池用基板などが含まれる。   The present invention relates to a substrate processing method and a substrate processing apparatus for processing a substrate. Examples of substrates to be processed include semiconductor wafers, liquid crystal display substrates, plasma display substrates, FED (Field Emission Display) substrates, optical disk substrates, magnetic disk substrates, magneto-optical disk substrates, and photomasks. Substrate, ceramic substrate, solar cell substrate and the like.

半導体装置や液晶表示装置などの製造工程では、半導体ウエハや液晶表示装置用ガラス基板などの基板からパーティクル等の汚染物質を除去する洗浄工程が行われる。
特許文献1には、凍結洗浄を行う枚葉式の基板処理装置が開示されている。凍結洗浄は、基板の上面を覆う液膜を凍結させ、その後、解凍された液膜を基板から除去する洗浄方法である。パーティクル等の汚染物質は、液膜の凍結により発生する力によって基板に対する付着力が弱められる。
In a manufacturing process of a semiconductor device or a liquid crystal display device, a cleaning process is performed to remove contaminants such as particles from a substrate such as a semiconductor wafer or a glass substrate for a liquid crystal display device.
Patent Document 1 discloses a single-wafer type substrate processing apparatus that performs freeze cleaning. Freezing cleaning is a cleaning method in which a liquid film covering the upper surface of a substrate is frozen and then the thawed liquid film is removed from the substrate. Contaminants such as particles are weakened in adhesion to the substrate by the force generated by freezing of the liquid film.

特開2012−74554号公報JP 2012-74554 A

特許文献1に記載されているように、凍結洗浄において高いパーティクル除去率を確保するためには、液膜の厚みを所定範囲内に調整する必要があり、液膜の厚みがその範囲より大きくても小さくても、パーティクル除去率が低下する。したがって、液膜の厚みは、その全域で最適な範囲内であることが望ましい。
しかしながら、基板の回転による遠心力や基板上の液体の表面張力の影響により、液膜の厚みが基板の上面外周部で部分的に増加するので、凍結開始前の液膜の厚みをその全域で最適な範囲内に調整することはできない。液膜の外周部以外の部分の厚みを最適な範囲内に調整すると、基板の上面外周部でのパーティクル除去率が悪化してしまう。
As described in Patent Document 1, in order to ensure a high particle removal rate in freeze cleaning, it is necessary to adjust the thickness of the liquid film within a predetermined range, and the thickness of the liquid film is larger than that range. Even if it is small, the particle removal rate is lowered. Therefore, it is desirable that the thickness of the liquid film is within an optimum range over the entire area.
However, the thickness of the liquid film partially increases at the outer periphery of the upper surface of the substrate due to the centrifugal force due to the rotation of the substrate and the surface tension of the liquid on the substrate. It cannot be adjusted within the optimum range. When the thickness of the portion other than the outer peripheral portion of the liquid film is adjusted within the optimum range, the particle removal rate at the outer peripheral portion of the upper surface of the substrate is deteriorated.

そこで、本発明の目的の一つは、凍結洗浄においてパーティクル除去率を高めることができる基板処理方法および基板処理装置を提供することである。   Accordingly, one of the objects of the present invention is to provide a substrate processing method and a substrate processing apparatus that can increase the particle removal rate in freeze cleaning.

前記目的を達成するための請求項1に記載の発明は、基板の上面を覆う液膜を形成する液膜形成工程と、前記液膜形成工程の後に、前記液膜を凍結させる凍結工程と、を含む、基板処理方法である。前記凍結工程は、前記液膜形成工程の後に、前記液膜の外周部以外の部分を凍結させる第1凍結工程と、前記第1凍結工程の後に、前記液膜の外周部の厚みを減少させることにより、前記液膜の外周部の厚みと前記液膜の中央部の厚みとの差を減少させる膜厚均一化工程と、前記膜厚均一化工程の後に、前記液膜の外周部を凍結させる第2凍結工程と、を含む。   The invention according to claim 1 for achieving the object includes a liquid film forming step of forming a liquid film covering an upper surface of a substrate, a freezing step of freezing the liquid film after the liquid film forming step, Is a substrate processing method. In the freezing step, after the liquid film forming step, the first freezing step for freezing the portion other than the outer peripheral portion of the liquid film, and after the first freezing step, the thickness of the outer peripheral portion of the liquid film is reduced. The film thickness equalizing step for reducing the difference between the thickness of the outer peripheral portion of the liquid film and the thickness of the central portion of the liquid film, and the outer peripheral portion of the liquid film is frozen after the film thickness equalizing step. And a second freezing step.

この方法によれば、基板の上面を覆う液膜が形成される。そして、液膜の外周部以外の部分を凍結させた後、液膜の外周部の厚みを減少させる。その後、液膜の外周部を凍結させる。これにより、液膜全体が凍結し、基板の上面を覆う凍結膜(凍結後の液膜)が形成される。液膜の外周部の厚みを減少させるので、液膜の外周部の厚みと液膜の中央部の厚みとの差が減少し、膜厚の均一性が高まる。そのため、凍結膜の厚みをその全域で最適な範囲内の大きさにすることができる。これにより、パーティクル除去率を高めることができる。   According to this method, a liquid film covering the upper surface of the substrate is formed. And after freezing parts other than the outer peripheral part of a liquid film, the thickness of the outer peripheral part of a liquid film is reduced. Thereafter, the outer periphery of the liquid film is frozen. As a result, the entire liquid film is frozen, and a frozen film (liquid film after freezing) covering the upper surface of the substrate is formed. Since the thickness of the outer peripheral portion of the liquid film is reduced, the difference between the thickness of the outer peripheral portion of the liquid film and the thickness of the central portion of the liquid film is reduced, and the uniformity of the film thickness is increased. For this reason, the thickness of the frozen membrane can be set within the optimum range over the entire area. Thereby, the particle removal rate can be increased.

請求項2に記載の発明は、前記膜厚均一化工程は、基板の中央部を通る回転軸線まわりの方向に基板を加速させる加速工程を含む、請求項1に記載の基板処理方法である。
この方法によれば、液膜の外周部以外の部分を凍結させた後、基板を回転方向に加速させる。これにより、基板上の液体に加わる遠心力が増加し、基板上から液体が排出される。そのため、液膜の外周部の厚みが減少する。その一方で、液膜の外周部以外の部分は、既に凍結しているので、基板上から排出されない。これにより、液膜の外周部の厚みと液膜の中央部の厚みとの差が減少し、膜厚の均一性が高まる。そのため、凍結膜の厚みをその全域で最適な範囲内の大きさにすることができる。
A second aspect of the present invention is the substrate processing method according to the first aspect, wherein the film thickness uniforming step includes an acceleration step of accelerating the substrate in a direction around a rotation axis passing through a central portion of the substrate.
According to this method, after the portion other than the outer peripheral portion of the liquid film is frozen, the substrate is accelerated in the rotation direction. As a result, the centrifugal force applied to the liquid on the substrate increases, and the liquid is discharged from the substrate. Therefore, the thickness of the outer periphery of the liquid film is reduced. On the other hand, the portions other than the outer peripheral portion of the liquid film are already frozen and are not discharged from the substrate. Thereby, the difference between the thickness of the outer peripheral portion of the liquid film and the thickness of the central portion of the liquid film is reduced, and the uniformity of the film thickness is increased. For this reason, the thickness of the frozen membrane can be set within the optimum range over the entire area.

請求項3に記載の発明は、基板を保持する基板保持手段と、前記基板保持手段に保持されている基板の上面を覆う液膜を形成する液膜形成手段と、前記液膜を凍結させる凍結手段と、前記液膜の外周部の厚みを減少させる膜厚均一化手段と、前記液膜形成手段、凍結手段、および膜厚均一化手段を制御する制御手段と、を含む、基板処理装置である。
前記制御手段は、基板の上面を覆う液膜を形成する液膜形成工程と、前記液膜形成工程の後に、前記液膜を凍結させる凍結工程と、を実行する。前記凍結工程は、前記液膜形成工程の後に、前記液膜の外周部以外の部分を凍結させる第1凍結工程と、前記第1凍結工程の後に、前記液膜の外周部の厚みを減少させることにより、前記液膜の外周部の厚みと前記液膜の中央部の厚みとの差を減少させる膜厚均一化工程と、前記膜厚均一化工程の後に、前記液膜の外周部を凍結させる第2凍結工程と、を含む。この構成によれば、請求項1の発明に関して述べた効果と同様な効果を奏することができる。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a substrate holding means for holding a substrate, a liquid film forming means for forming a liquid film covering an upper surface of the substrate held by the substrate holding means, and freezing for freezing the liquid film. A substrate processing apparatus comprising: a means; a film thickness uniformizing means for reducing the thickness of the outer peripheral portion of the liquid film; and a control means for controlling the liquid film forming means, the freezing means, and the film thickness uniformizing means. is there.
The control means executes a liquid film forming step for forming a liquid film covering the upper surface of the substrate, and a freezing step for freezing the liquid film after the liquid film forming step. In the freezing step, after the liquid film forming step, the first freezing step for freezing the portion other than the outer peripheral portion of the liquid film, and after the first freezing step, the thickness of the outer peripheral portion of the liquid film is reduced. The film thickness equalizing step for reducing the difference between the thickness of the outer peripheral portion of the liquid film and the thickness of the central portion of the liquid film, and the outer peripheral portion of the liquid film is frozen after the film thickness equalizing step. And a second freezing step. According to this configuration, it is possible to achieve an effect similar to the effect described with respect to the invention of claim 1.

本発明の一実施形態に係る基板処理装置に備えられた処理ユニットの内部を水平に見た模式図である。It is the schematic diagram which looked at the inside of the processing unit with which the substrate processing apparatus concerning one embodiment of the present invention was equipped horizontally. 処理ユニットによって行われる処理の一例を示す工程図である。It is process drawing which shows an example of the process performed by the process unit. 図2に示す処理が行われているときの基板の状態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the state of a board | substrate when the process shown in FIG. 2 is performed. 従来技術の方法と本発明の方法により処理された基板のパーティクル除去率(PRE)の違いを示すグラフである。6 is a graph showing a difference in particle removal rate (PRE) of a substrate processed by the method of the prior art and the method of the present invention.

以下では、本発明の実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る基板処理装置1に備えられた処理ユニット2の内部を水平に見た模式図である。
基板処理装置1は、半導体ウエハなどの円板状の基板Wを一枚ずつ処理する枚葉式の装置である。基板処理装置1は、基板Wを処理する処理ユニット2と、処理ユニット2に基板Wを搬送する搬送ロボット(図示せず)と、基板処理装置1を制御する制御装置3と、を含む。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic view of the inside of a processing unit 2 provided in a substrate processing apparatus 1 according to an embodiment of the present invention viewed horizontally.
The substrate processing apparatus 1 is a single-wafer type apparatus that processes a disk-shaped substrate W such as a semiconductor wafer one by one. The substrate processing apparatus 1 includes a processing unit 2 that processes the substrate W, a transfer robot (not shown) that transfers the substrate W to the processing unit 2, and a control device 3 that controls the substrate processing apparatus 1.

処理ユニット2は、処理液を用いて複数枚の基板Wを一枚ずつ処理する枚葉式のユニットである。処理ユニット2は、内部空間を有する箱形のチャンバー4と、チャンバー4内で一枚の基板Wを水平な姿勢で保持しながら、基板Wの中央部を通る鉛直な回転軸線A1まわりに当該基板Wを回転させるスピンチャック5と、を含む。処理ユニット2は、さらに、回転軸線A1まわりにスピンチャック5を取り囲むカップ37と、水平な姿勢でスピンチャック5の上方に配置された円板状の遮断板39と、を含む。   The processing unit 2 is a single-wafer type unit that processes a plurality of substrates W one by one using a processing liquid. The processing unit 2 includes a box-shaped chamber 4 having an internal space, and a substrate W around the vertical rotation axis A1 passing through the central portion of the substrate W while holding a single substrate W in a horizontal posture in the chamber 4. A spin chuck 5 for rotating W. The processing unit 2 further includes a cup 37 surrounding the spin chuck 5 around the rotation axis A1, and a disc-shaped blocking plate 39 disposed above the spin chuck 5 in a horizontal posture.

スピンチャック5は、水平な姿勢で保持された円板状のスピンベース6と、スピンベース6の上面外周部から上方に突出する複数のチャックピン7と、スピンベース6およびチャックピン7を回転軸線A1まわりに回転させるスピンモータ8と、を含む。複数のチャックピン7は、複数のチャックピン7がスピンベース6の上方で基板Wを水平に保持する閉位置と、複数のチャックピン7による基板Wの把持が解除される開位置との間で、スピンベース6に対して移動可能である。図示はしないが、スピンチャック5は、閉位置と開位置との間で複数のチャックピン7を移動させるチャック開閉機構を含む。   The spin chuck 5 includes a disc-shaped spin base 6 held in a horizontal posture, a plurality of chuck pins 7 projecting upward from the outer peripheral portion of the upper surface of the spin base 6, and the spin base 6 and the chuck pins 7 as rotational axes. A spin motor 8 that rotates about A1. The plurality of chuck pins 7 are between a closed position where the plurality of chuck pins 7 hold the substrate W horizontally above the spin base 6 and an open position where the gripping of the substrate W by the plurality of chuck pins 7 is released. , Movable with respect to the spin base 6. Although not shown, the spin chuck 5 includes a chuck opening / closing mechanism that moves a plurality of chuck pins 7 between a closed position and an open position.

処理ユニット2は、基板Wの下面中央部に向けて処理液を吐出する下面ノズル9を含む。処理ユニット2は、さらに、常温(たとえば、20〜30℃)の純水(脱イオン水:Deionzied Water)を下面ノズル9に導く下常温純水配管10と、下常温純水配管10に介装された下常温純水バルブ11と、常温よりも低温(たとえば、0.5℃)の冷水(常温よりも低温の純水)を下面ノズル9に導く下冷水配管12と、下冷水配管12に介装された下冷水バルブ13と、下冷水配管12から下面ノズル9に供給される純水の温度を常温よりも低い温度まで低下させる冷却器(図示せず)と、を含む。   The processing unit 2 includes a lower surface nozzle 9 that discharges the processing liquid toward the center of the lower surface of the substrate W. The processing unit 2 is further provided with a lower room temperature pure water pipe 10 that guides pure water (deionized water: Deionzied Water) at room temperature (for example, 20 to 30 ° C.) to the lower surface nozzle 9 and a lower room temperature pure water pipe 10. The lower room temperature pure water valve 11, the cold water pipe 12 for guiding cold water (pure water having a temperature lower than room temperature) lower than room temperature (for example, pure water lower than room temperature) to the lower surface nozzle 9, and the lower cold water pipe 12 It includes an intervening chilled water valve 13 and a cooler (not shown) that lowers the temperature of pure water supplied from the chilled water pipe 12 to the lower surface nozzle 9 to a temperature lower than room temperature.

処理ユニット2は、さらに、下面ノズル9の外周面とスピンベース6の内周面とによって形成された筒状の下気体流路15と、常温の窒素ガスを下気体流路15に導く下気体配管16と、下気体配管16に介装された下気体バルブ17と、下気体配管16から下気体流路15に供給される窒素ガスの流量を増減させる下気体流量調整バルブ18と、を含む。下気体流路15は、スピンベース6の上面中央部で開口する環状の上向き吐出口14を含む。   The processing unit 2 further includes a cylindrical lower gas flow path 15 formed by the outer peripheral surface of the lower surface nozzle 9 and the inner peripheral surface of the spin base 6, and a lower gas for introducing nitrogen gas at room temperature to the lower gas flow path 15. A pipe 16, a lower gas valve 17 interposed in the lower gas pipe 16, and a lower gas flow rate adjusting valve 18 that increases or decreases the flow rate of nitrogen gas supplied from the lower gas pipe 16 to the lower gas flow path 15. . The lower gas flow path 15 includes an annular upward discharge port 14 that opens at the center of the upper surface of the spin base 6.

処理ユニット2は、薬液の一例であるSC−1(アンモニアと過酸化水素とを含む水溶液)を下向きに吐出する薬液ノズル19と、薬液ノズル19が先端部に取り付けられたノズルアーム20と、ノズルアーム20を移動させることにより、処理位置と退避位置との間で薬液ノズル19を移動させる薬液ノズル移動ユニット21と、を含む。処理ユニット2は、さらに、薬液ノズル19に薬液を導く薬液配管22と、薬液配管22に介装された薬液バルブ23と、を含む。処理位置は、薬液ノズル19から吐出された処理液が基板Wの上面内のいずれかの位置に着液する位置である。退避位置は、薬液ノズル19が基板Wの上方から退避した位置である。以下の説明において、ノズルの位置をスピンチャック5に保持された基板Wの回転軸線A1からの距離R(mm)で表す。例えば基板Wが直径300mmの円形の半導体ウエハの場合、処理位置はR=0〜150で表すものとする。   The processing unit 2 includes a chemical solution nozzle 19 that discharges SC-1 (an aqueous solution containing ammonia and hydrogen peroxide), which is an example of a chemical solution, a nozzle arm 20 having a chemical solution nozzle 19 attached to the tip, and a nozzle. And a chemical nozzle moving unit 21 that moves the chemical nozzle 19 between the processing position and the retracted position by moving the arm 20. The processing unit 2 further includes a chemical liquid pipe 22 that guides the chemical liquid to the chemical liquid nozzle 19 and a chemical liquid valve 23 interposed in the chemical liquid pipe 22. The processing position is a position where the processing liquid discharged from the chemical liquid nozzle 19 is deposited on any position within the upper surface of the substrate W. The retracted position is a position where the chemical nozzle 19 is retracted from above the substrate W. In the following description, the position of the nozzle is represented by a distance R (mm) from the rotation axis A1 of the substrate W held by the spin chuck 5. For example, when the substrate W is a circular semiconductor wafer having a diameter of 300 mm, the processing position is represented by R = 0 to 150.

処理ユニット2は、純水を下向きに吐出する純水ノズル24と、純水ノズル24が先端部に取り付けられたノズルアーム25と、ノズルアーム25を移動させることにより、処理位置と退避位置との間で純水ノズル24を移動させる純水ノズル移動ユニット26と、を含む。処理ユニット2は、さらに、常温の純水を純水ノズル24に導く常温純水配管27と、常温純水配管27に介装された常温純水バルブ28と、常温よりも低温(たとえば、0.5℃)の冷水を純水ノズル24に導く冷水配管29と、冷水配管29に介装された冷水バルブ30と、冷水配管29から純水ノズル24に供給される純水の温度を常温よりも低い温度まで低下させる冷却器(図示せず)と、を含む。   The processing unit 2 includes a pure water nozzle 24 for discharging pure water downward, a nozzle arm 25 to which the pure water nozzle 24 is attached at the tip, and a movement of the nozzle arm 25 to thereby change the processing position and the retreat position. And a pure water nozzle moving unit 26 for moving the pure water nozzle 24 therebetween. The processing unit 2 further includes a room temperature pure water pipe 27 that guides room temperature pure water to the pure water nozzle 24, a room temperature pure water valve 28 interposed in the room temperature pure water pipe 27, and a temperature lower than room temperature (for example, 0 .5 ° C.) cold water pipe 29 for introducing cold water to the pure water nozzle 24, a cold water valve 30 interposed in the cold water pipe 29, and the temperature of pure water supplied from the cold water pipe 29 to the pure water nozzle 24 from room temperature. And a cooler (not shown) for lowering the temperature to a lower temperature.

処理ユニット2は、一気圧での水の凝固点よりも低温(たとえば、−100〜−20℃。具体例は、−150℃)の窒素ガスを下向きに吐出する冷却ガスノズル31と、冷却ガスノズル31が先端部に取り付けられたノズルアーム32と、ノズルアーム32を移動させることにより、処理位置と退避位置との間で冷却ガスノズル31を移動させる冷却ガスノズル移動ユニット33と、を含む。処理ユニット2は、さらに、冷却ガスノズル31に低温の窒素ガスを導く冷却ガス配管34と、冷却ガス配管34に介装された冷却ガスバルブ35と、冷却ガス配管34から冷却ガスノズル31に供給されるガスの温度を水の凝固点よりも低い温度まで低下させる冷却器(図示せず)と、冷却ガス配管34から冷却ガスノズル31に供給される窒素ガスの流量を増減させる冷却ガス流量調整バルブ36と、を含む。   The processing unit 2 includes a cooling gas nozzle 31 that discharges nitrogen gas having a temperature lower than the freezing point of water at one atmospheric pressure (for example, −100 to −20 ° C., specifically −150 ° C.) downward, and a cooling gas nozzle 31. A nozzle arm 32 attached to the tip portion and a cooling gas nozzle moving unit 33 for moving the cooling gas nozzle 31 between the processing position and the retracted position by moving the nozzle arm 32 are included. The processing unit 2 further includes a cooling gas pipe 34 for introducing a low-temperature nitrogen gas to the cooling gas nozzle 31, a cooling gas valve 35 interposed in the cooling gas pipe 34, and a gas supplied from the cooling gas pipe 34 to the cooling gas nozzle 31. A cooler (not shown) that lowers the temperature of water to a temperature lower than the freezing point of water, and a cooling gas flow rate adjustment valve 36 that increases or decreases the flow rate of nitrogen gas supplied from the cooling gas pipe 34 to the cooling gas nozzle 31. Including.

カップ37は、上位置と下位置との間で鉛直方向に昇降可能である。上位置は、カップ37の上端がスピンチャック5による基板Wの保持位置よりも上方に位置する処理位置である。下位置は、カップ37の上端がスピンチャック5による基板Wの保持位置よりも下方に位置する退避位置(図1に示す位置)である。処理ユニット2は、カップ37を上位置と下位置との間で昇降させるカップ昇降ユニット38を含む。カップ37が上位置に位置している状態では、基板Wからその周囲に排出された処理液が、カップ37によって受け止められ、カップ37内に集められる。そして、カップ37内に集められた処理液は、回収または廃棄される。   The cup 37 can be moved up and down in the vertical direction between an upper position and a lower position. The upper position is a processing position where the upper end of the cup 37 is positioned above the holding position of the substrate W by the spin chuck 5. The lower position is a retracted position (position shown in FIG. 1) in which the upper end of the cup 37 is positioned below the holding position of the substrate W by the spin chuck 5. The processing unit 2 includes a cup elevating unit 38 that elevates and lowers the cup 37 between an upper position and a lower position. In a state where the cup 37 is positioned at the upper position, the processing liquid discharged from the substrate W to the periphery thereof is received by the cup 37 and collected in the cup 37. Then, the processing liquid collected in the cup 37 is recovered or discarded.

遮断板39は、回転軸線A1に沿って上下方向に延びる支軸41によって水平な姿勢で支持されている。遮断板39の中心線は、回転軸線A1上に配置されている。遮断板39は、外径が基板Wの直径よりも大きい円形の下面(対向面)と、遮断板39の下面中央部で開口する下向き吐出口40と、を含む。遮断板39は、支軸41の下方に配置されている。支軸41は、遮断板39の上方で水平に延びる支持アーム42に支持されている。   The blocking plate 39 is supported in a horizontal posture by a support shaft 41 extending in the vertical direction along the rotation axis A1. The center line of the blocking plate 39 is disposed on the rotation axis A1. The blocking plate 39 includes a circular lower surface (opposing surface) whose outer diameter is larger than the diameter of the substrate W, and a downward discharge port 40 that opens at the center of the lower surface of the blocking plate 39. The blocking plate 39 is disposed below the support shaft 41. The support shaft 41 is supported by a support arm 42 that extends horizontally above the blocking plate 39.

処理ユニット2は、遮断板39を昇降させる遮断板昇降ユニット43を含む。遮断板昇降ユニット43は、支持アーム42を鉛直方向に昇降させることにより、薬液ノズル19等のスキャンノズルが基板Wと遮断板39との間に進入できない高さまで遮断板39の下面が基板Wの上面に近接する近接位置と、近接位置よりも上方の退避位置(図1に示す位置)との間で、遮断板39を昇降させる。遮断板昇降ユニット43は、下位置から上位置までの任意の位置(高さ)に遮断板39を位置させることができる。   The processing unit 2 includes a blocking plate lifting / lowering unit 43 that lifts and lowers the blocking plate 39. The blocking plate lifting / lowering unit 43 moves the support arm 42 in the vertical direction, so that the lower surface of the blocking plate 39 is lowered to the height at which the scan nozzle such as the chemical solution nozzle 19 cannot enter between the substrate W and the blocking plate 39. The blocking plate 39 is moved up and down between a proximity position close to the upper surface and a retracted position (position shown in FIG. 1) above the proximity position. The blocking plate lifting / lowering unit 43 can position the blocking plate 39 at an arbitrary position (height) from the lower position to the upper position.

処理ユニット2は、遮断板39の下面中央部で開口する下向き吐出口40を介して処理液を下方に吐出する上面ノズル44を含む。処理ユニット2は、さらに、常温よりも高温(たとえば、50〜90℃。具体例は、80℃)の温水(常温よりも高温の純水)を上面ノズル44に導く上温水配管45と、上温水配管45に介装された上温水バルブ46と、上温水配管45から上面ノズル44に供給される純水の温度を常温よりも高い温度まで上昇させる加熱器(図示せず)と、リンス液を上面ノズル44に導く上リンス液配管47と、上リンス液配管47に介装された上リンス液バルブ48と、を含む。   The processing unit 2 includes an upper surface nozzle 44 that discharges the processing liquid downward via a downward discharge port 40 that opens at the center of the lower surface of the blocking plate 39. The processing unit 2 further includes an upper hot water pipe 45 that guides hot water (pure water having a temperature higher than normal temperature) having a temperature higher than normal temperature (for example, 50 to 90 ° C .; specifically, 80 ° C.) to the upper surface nozzle 44; An upper hot water valve 46 interposed in the hot water pipe 45, a heater (not shown) for raising the temperature of pure water supplied from the upper hot water pipe 45 to the upper surface nozzle 44 to a temperature higher than normal temperature, and a rinse liquid An upper rinse liquid pipe 47 that guides the liquid to the upper surface nozzle 44, and an upper rinse liquid valve 48 interposed in the upper rinse liquid pipe 47.

処理ユニット2は、上面ノズル44の外周面と遮断板39の内周面とによって形成された筒状の上気体流路49と、常温の窒素ガスを上気体流路49に導く上気体配管50と、上気体配管50に介装された上気体バルブ51と、を含む。上気体流路49は、遮断板39の対向面で開口する下向き吐出口40の上方に配置されている。
図2は、処理ユニット2によって行われる処理方法の一例を示す工程図である。図3は、図2に示す処理が行われているときの基板Wの状態を示す模式図である。以下では、図1および図2を参照する。図3については適宜参照する。
The processing unit 2 includes a cylindrical upper gas passage 49 formed by the outer peripheral surface of the upper surface nozzle 44 and the inner peripheral surface of the blocking plate 39, and an upper gas pipe 50 that guides nitrogen gas at room temperature to the upper gas passage 49. And an upper gas valve 51 interposed in the upper gas pipe 50. The upper gas flow path 49 is disposed above the downward discharge port 40 that opens on the opposing surface of the blocking plate 39.
FIG. 2 is a process diagram illustrating an example of a processing method performed by the processing unit 2. FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a state of the substrate W when the process illustrated in FIG. 2 is performed. In the following, reference is made to FIG. 1 and FIG. Reference is made to FIG. 3 as appropriate.

処理ユニット2で基板Wを処理するときは、基板Wを処理ユニット2に搬入する搬入工程(図2のステップS1)が行われる。
具体的には、制御装置3は、下気体バルブ17を開いて、スピンベース6の上向き吐出口14に窒素ガスの吐出を開始させる。その後、制御装置3は、遮断板39等が退避している状態で、搬送ロボットのハンドに保持されている基板Wが複数のチャックピン7の上に置かれるように、搬送ロボットを制御する。また、制御装置3は、基板Wが複数のチャックピン7の上に置かれた後、複数のチャックピン7に基板Wを把持させるとともに、搬送ロボットのハンドをチャンバー4内から退避させる。
When the substrate W is processed by the processing unit 2, a loading process (step S <b> 1 in FIG. 2) for loading the substrate W into the processing unit 2 is performed.
Specifically, the control device 3 opens the lower gas valve 17 and starts discharging nitrogen gas to the upward discharge port 14 of the spin base 6. Thereafter, the control device 3 controls the transport robot so that the substrate W held by the hand of the transport robot is placed on the plurality of chuck pins 7 in a state where the blocking plate 39 and the like are retracted. In addition, after the substrate W is placed on the plurality of chuck pins 7, the control device 3 causes the plurality of chuck pins 7 to grip the substrate W and retracts the hand of the transfer robot from the chamber 4.

次に、薬液の一例であるSC−1を基板Wの上面に供給する薬液供給工程(図2のステップS2)が行われる。
具体的には、制御装置3は、液処理速度(たとえば、800rpm)で基板Wが回転するように、スピンモータ8に基板Wの回転を開始させるとともに、薬液ノズル19が退避位置から処理位置に移動し、R=0からR=150の間を往復移動するように、薬液ノズル移動ユニット21を制御する。その後、制御装置3は、薬液バルブ23を開いて、薬液ノズル19にSC−1の吐出を開始させる。これにより、SC−1が基板Wの上面全域に供給され、基板Wの上面全域を覆うSC−1の液膜が基板W上に形成される。薬液バルブ23が開かれてから所定時間が経過すると、制御装置3は、薬液バルブ23を閉じて、薬液ノズル19にSC−1の吐出を終了させる。その後、制御装置3は、薬液ノズル19を退避位置に移動させる。薬液ノズル19がSC−1を吐出している間、制御装置3は、基板Wの上面に対するSC−1の着液位置を中央部で静止させてもよいし、中央部と周縁部との間で移動させてもよい。
Next, a chemical supply process (step S2 in FIG. 2) for supplying SC-1 as an example of the chemical to the upper surface of the substrate W is performed.
Specifically, the control device 3 causes the spin motor 8 to start rotating the substrate W so that the substrate W rotates at a liquid processing speed (for example, 800 rpm), and the chemical nozzle 19 is moved from the retracted position to the processing position. The chemical nozzle moving unit 21 is controlled to move and reciprocate between R = 0 and R = 150. Thereafter, the control device 3 opens the chemical liquid valve 23 and causes the chemical liquid nozzle 19 to start discharging SC-1. Thereby, SC-1 is supplied to the entire upper surface of the substrate W, and an SC-1 liquid film covering the entire upper surface of the substrate W is formed on the substrate W. When a predetermined time elapses after the chemical liquid valve 23 is opened, the control device 3 closes the chemical liquid valve 23 and causes the chemical nozzle 19 to finish discharging SC-1. Thereafter, the control device 3 moves the chemical nozzle 19 to the retracted position. While the chemical nozzle 19 is discharging SC-1, the control device 3 may stop the SC-1 liquid landing position on the upper surface of the substrate W at the central portion, or between the central portion and the peripheral portion. You may move it with.

次に、リンス液の一例である常温の純水を基板Wの上面に供給する上面リンス液供給工程(図2のステップS3)と、リンス液の一例である常温の純水を基板Wの下面に供給する下面リンス液供給工程(図2のステップS3)と、が並行して行われる。
上面リンス液供給工程に関しては、制御装置3は、純水ノズル24が退避位置から処理位置R=0に移動するように、純水ノズル移動ユニット26を制御する。その後、制御装置3は、常温純水バルブ28を開いて、純水ノズル24に常温の純水の吐出を開始させる。これにより、基板Wの上面に付着しているSC−1が、純水によって洗い流され、基板Wの上面全域が純水の液膜で覆われる。常温純水バルブ28が開かれてから所定時間が経過すると、制御装置3は、常温純水バルブ28を閉じて、純水ノズル24に純水の吐出を終了させる。
Next, an upper surface rinsing liquid supply step (step S3 in FIG. 2) for supplying room temperature pure water, which is an example of a rinsing liquid, to the upper surface of the substrate W, and a lower surface of the substrate W, which is an example of a rinsing liquid, The lower surface rinsing liquid supply step (step S3 in FIG. 2) to be supplied to is performed in parallel.
Regarding the upper surface rinsing liquid supply process, the control device 3 controls the pure water nozzle moving unit 26 so that the pure water nozzle 24 moves from the retracted position to the processing position R = 0. Thereafter, the control device 3 opens the normal temperature pure water valve 28 and causes the pure water nozzle 24 to start discharging normal temperature pure water. Thereby, SC-1 adhering to the upper surface of the substrate W is washed away with pure water, and the entire upper surface of the substrate W is covered with a liquid film of pure water. When a predetermined time elapses after the room temperature pure water valve 28 is opened, the control device 3 closes the room temperature pure water valve 28 and causes the pure water nozzle 24 to finish discharging pure water.

下面リンス液供給工程に関しては、制御装置3は、下常温純水バルブ11を開いて、下面ノズル9に常温の純水の吐出を開始させる。これにより、基板Wの下面に付着しているSC−1のミスト等が、純水によって洗い流される。下常温バルブが開かれてから所定時間が経過すると、制御装置3は、下常温純水バルブ11を閉じて、下面ノズル9に純水の吐出を終了させる。制御装置3は、純水ノズル24が純水を吐出している期間の少なくとも一部において、下面ノズル9が純水を吐出するように、下常温純水バルブ11を開閉する。   Regarding the lower surface rinsing liquid supply step, the control device 3 opens the lower room temperature pure water valve 11 and causes the lower surface nozzle 9 to start discharging normal temperature pure water. Thereby, the SC-1 mist and the like adhering to the lower surface of the substrate W are washed away with pure water. When a predetermined time elapses after the lower normal temperature valve is opened, the control device 3 closes the lower normal temperature pure water valve 11 and causes the lower surface nozzle 9 to finish discharging pure water. The control device 3 opens and closes the lower room temperature pure water valve 11 so that the lower surface nozzle 9 discharges pure water during at least a part of the period during which the pure water nozzle 24 discharges pure water.

次に、凝固対象液(凍結洗浄のために凍結させる液)の一例である冷水を基板Wの上面に供給する液膜形成工程(図2のステップS4)が行われる。
具体的には、制御装置3は、液処理速度よりも小さい液膜形成速度(たとえば、150rpm)で基板Wが回転するように、スピンモータ8を制御する。さらに、制御装置3は、冷水バルブ30を開いて、処理位置R=0に位置している純水ノズル24に冷水の吐出を開始させる。冷水バルブ30が開かれてから所定時間が経過すると、制御装置3は、冷水バルブ30を閉じて、純水ノズル24に純水の吐出を終了させる。その後、制御装置3は、純水ノズル24を退避位置に移動させる。
Next, a liquid film forming step (step S4 in FIG. 2) is performed in which cold water, which is an example of a coagulation target liquid (a liquid to be frozen for freeze cleaning), is supplied to the upper surface of the substrate W.
Specifically, the control device 3 controls the spin motor 8 so that the substrate W rotates at a liquid film formation speed (for example, 150 rpm) smaller than the liquid processing speed. Further, the control device 3 opens the cold water valve 30 and causes the pure water nozzle 24 located at the processing position R = 0 to start discharging cold water. When a predetermined time elapses after the cold water valve 30 is opened, the control device 3 closes the cold water valve 30 and causes the pure water nozzle 24 to finish discharging pure water. Thereafter, the control device 3 moves the pure water nozzle 24 to the retracted position.

純水ノズル24から吐出された冷水は、基板Wを冷却すると共に、基板Wの上面全域を覆う液膜を形成する。このときの冷水の液膜の厚みは、複数の要因(基板Wの回転速度、液体の表面張力、基板Wの表面状態(疎水性か否か)など)に依存する大きさに調整される。図3(a)に示すように、基板Wの上面外周部を覆う液膜の外周部の厚みは、液膜の外周部以外の部分の厚みよりも大きい。液膜の厚みは、液膜の外周部よりも内側の領域において、たとえば、50μmであり、液膜の外周部ではそれよりも大きい。   The cold water discharged from the pure water nozzle 24 cools the substrate W and forms a liquid film covering the entire upper surface of the substrate W. At this time, the thickness of the liquid film of the cold water is adjusted to a size depending on a plurality of factors (such as the rotation speed of the substrate W, the surface tension of the liquid, and the surface state of the substrate W (whether it is hydrophobic)). As shown in FIG. 3A, the thickness of the outer peripheral portion of the liquid film covering the outer peripheral portion of the upper surface of the substrate W is larger than the thickness of the portion other than the outer peripheral portion of the liquid film. The thickness of the liquid film is, for example, 50 μm in the region inside the outer peripheral part of the liquid film, and is larger than that in the outer peripheral part of the liquid film.

次に、上記ステップS4に連続して、凝固対象液の凝固点よりも低温の冷却ガスの一例である低温の窒素ガスを基板Wの上面に向けて吐出することにより、基板Wの上面を覆う純水の液膜を凍結させる凍結工程(図2のステップS5〜ステップS7)が行われる。
(ステップS5:液膜の外周部以外の部分を凍結)具体的には、制御装置3は、液膜形成速度よりも小さい第1凍結速度(たとえば、50rpm)で基板Wが回転するように、スピンモータ8を制御する。さらに、制御装置3は、冷却ガスノズル31が退避位置から処理位置(R=60)に移動するように、冷却ガスノズル移動ユニット33を制御する。その後、制御装置3は、冷却ガスノズル31をその位置に滞在させた状態で冷却ガスバルブ35を開いて、冷却ガスノズル31に低温の窒素ガスの吐出を90リットル/分の流量で4秒間実施させる。供給された窒素ガスは冷却ガスノズル31の真下から周囲に広がり、その供給位置から周囲の液膜を凍結させてゆく。そして、制御装置3は、冷却ガスノズル31が低温の窒素ガスを基板Wの上面に向けて吐出している状態で、冷却ガスノズル31を外方(回転軸線A1から離れる方向)に移動させ、9秒間かかってR=150の位置まで移動させる。これにより、液膜の凍結部分が外方に広がり、液膜の外周部以外の部分が凍結する(図3(b)参照)。
Next, in succession to step S4, pure nitrogen covering the upper surface of the substrate W is discharged by discharging low-temperature nitrogen gas, which is an example of a cooling gas lower than the freezing point of the solidification target liquid, toward the upper surface of the substrate W. A freezing step (step S5 to step S7 in FIG. 2) for freezing the liquid film of water is performed.
(Step S5: Freezing the portion other than the outer peripheral portion of the liquid film) Specifically, the control device 3 causes the substrate W to rotate at a first freezing speed (for example, 50 rpm) smaller than the liquid film formation speed. The spin motor 8 is controlled. Furthermore, the control device 3 controls the cooling gas nozzle moving unit 33 so that the cooling gas nozzle 31 moves from the retracted position to the processing position (R = 60). Thereafter, the control device 3 opens the cooling gas valve 35 with the cooling gas nozzle 31 staying at that position, and causes the cooling gas nozzle 31 to discharge low temperature nitrogen gas at a flow rate of 90 liters / minute for 4 seconds. The supplied nitrogen gas spreads from directly under the cooling gas nozzle 31 to the surroundings, and the surrounding liquid film is frozen from the supply position. Then, the control device 3 moves the cooling gas nozzle 31 outward (in a direction away from the rotation axis A1) in a state in which the cooling gas nozzle 31 is discharging low-temperature nitrogen gas toward the upper surface of the substrate W, for 9 seconds. Therefore, it is moved to the position of R = 150. Thereby, the frozen part of the liquid film spreads outward, and the part other than the outer peripheral part of the liquid film freezes (see FIG. 3B).

なお、液膜の外周部以外の部分を凍結させるとき、制御装置3は、基板Wの上面に対する低温の窒素ガスの供給位置を中央部R=0から外周部R=150まで外方に移動させてもよい。
(ステップS6:液膜の外周部の厚み減少)制御装置3は、ステップS5の最後において基板Wの上面に対する低温の窒素ガスの供給位置を外方に移動させ、液膜の外周部に至らしめる。低温の窒素ガスの供給位置が液膜の外周部に至ったとき、液膜の外周部よりも内側の部分は、凍結しており固まっているが、外周部(おおむねR=140〜150程度)はその液膜の厚みが厚いこともあって、まだ凍結していない。制御装置3は、液膜に対する低温の窒素ガスの供給位置が液膜の外周部に到達するのと同時に、第1凍結速度よりも大きい膜厚均一化速度(たとえば、500rpm)で基板Wが回転するように、スピンモータ8を増速制御する。この増速された高速回転により、外周部の未凍結の液膜の一部は基板Wから振り切られ、50μmよりも厚かった液膜の厚みが50μmまで低下してくる。
When freezing the portion other than the outer peripheral portion of the liquid film, the control device 3 moves the supply position of the low-temperature nitrogen gas to the upper surface of the substrate W outward from the central portion R = 0 to the outer peripheral portion R = 150. May be.
(Step S6: Reducing the thickness of the outer peripheral portion of the liquid film) At the end of step S5, the control device 3 moves the supply position of the low-temperature nitrogen gas to the upper surface of the substrate W outward to reach the outer peripheral portion of the liquid film. . When the supply position of the low-temperature nitrogen gas reaches the outer peripheral portion of the liquid film, the inner portion of the liquid film is frozen and solidified, but the outer peripheral portion (generally R = about 140 to 150). Has not been frozen yet because of its thick liquid film. The control device 3 rotates the substrate W at a film thickness uniformizing speed (for example, 500 rpm) larger than the first freezing speed at the same time when the supply position of the low-temperature nitrogen gas to the liquid film reaches the outer periphery of the liquid film. In this way, the spin motor 8 is controlled to increase in speed. Due to this increased high-speed rotation, a part of the unfrozen liquid film on the outer periphery is shaken off from the substrate W, and the thickness of the liquid film thicker than 50 μm is reduced to 50 μm.

(ステップS7:液膜の外周部凍結)基板Wが膜厚均一化速度で所定時間回転した後、制御装置3は、低温の窒素ガスの供給位置が液膜の外周部R=150に滞在している状態で、膜厚均一化速度よりも小さい第2凍結速度(たとえば、50rpm)で基板Wが回転するように、スピンモータ8を制御する。そして、制御装置3は、窒素ガスを90リットル/分の流量で供給しつつ基板Wを第2凍結速度で14秒間回転させる。これにより、外周部の液膜も凍結する。しかる後、制御装置3は、冷却ガスバルブ35を閉じて、冷却ガスノズル31に低温の窒素ガスの吐出を終了させる。その後、制御装置3は、冷却ガスノズル31を退避位置に移動させる。   (Step S7: Freezing of the outer peripheral portion of the liquid film) After the substrate W rotates for a predetermined time at the film thickness uniforming speed, the control device 3 keeps the supply position of the low-temperature nitrogen gas at the outer peripheral portion R = 150 of the liquid film. In this state, the spin motor 8 is controlled so that the substrate W rotates at a second freezing speed (for example, 50 rpm) smaller than the film thickness uniformization speed. Then, the control device 3 rotates the substrate W at the second freezing speed for 14 seconds while supplying nitrogen gas at a flow rate of 90 liters / minute. Thereby, the liquid film in the outer peripheral portion is also frozen. Thereafter, the control device 3 closes the cooling gas valve 35 and terminates the discharge of the low-temperature nitrogen gas to the cooling gas nozzle 31. Thereafter, the control device 3 moves the cooling gas nozzle 31 to the retracted position.

なお、ここでステップS6、S7について補足説明する。基板Wの回転速度が第1凍結速度から膜厚均一化速度に増加する加速時間は、基板Wが膜厚均一化速度で回転している等速回転時間よりも短い。同様に、基板Wの回転速度が膜厚均一化速度から第2凍結速度に減少する減速時間は、等速回転時間よりも短い。加速時間は、たとえば、0.5秒であり、減速時間は、たとえば、0.5秒である。等速回転時間は、たとえば、1.0秒である。減速時間は、加速時間より長くてもよいが、処理時間を短縮する観点から、加速時間以下であることが好ましい。   Here, a supplementary description will be given of steps S6 and S7. The acceleration time for the rotation speed of the substrate W to increase from the first freezing speed to the film thickness uniformization speed is shorter than the constant speed rotation time during which the substrate W rotates at the film thickness uniformization speed. Similarly, the deceleration time during which the rotation speed of the substrate W decreases from the film thickness uniformization speed to the second freezing speed is shorter than the constant speed rotation time. The acceleration time is, for example, 0.5 seconds, and the deceleration time is, for example, 0.5 seconds. The constant speed rotation time is, for example, 1.0 second. The deceleration time may be longer than the acceleration time, but is preferably equal to or less than the acceleration time from the viewpoint of shortening the processing time.

図3(b)に示すように、基板Wの加速が開始されるとき、液膜の外周部よりも内側の部分は、凍結して固まっているが、液膜の外周部は、液体のままである(図2のステップS5)。そのため、図3(c)に示すように、基板Wの加速および高速回転により、基板W上の液体が排出される(図2のステップS6)。これにより、図3(d)に示すように、液膜の外周部の厚みが減少し、液膜の外周部の厚みと液膜の中央部の厚みとの差が小さくなる。低温の窒素ガスの供給位置が液膜の外周部に滞在しているので、液膜の外周部は、その厚みが減少した後、凍結する(図2のステップS7)。これにより、液膜全体が凍結する。そのため、図3(e)に示すように、中央部と外周部とでの厚みの差が小さい凍結膜(凍結後の液膜)が、基板W上に形成される。   As shown in FIG. 3B, when the acceleration of the substrate W is started, the portion inside the outer peripheral portion of the liquid film is frozen and solidified, but the outer peripheral portion of the liquid film remains liquid. (Step S5 in FIG. 2). Therefore, as shown in FIG. 3C, the liquid on the substrate W is discharged by acceleration and high-speed rotation of the substrate W (step S6 in FIG. 2). Thereby, as shown in FIG.3 (d), the thickness of the outer peripheral part of a liquid film reduces, and the difference of the thickness of the outer peripheral part of a liquid film and the thickness of the center part of a liquid film becomes small. Since the supply position of the low-temperature nitrogen gas stays at the outer peripheral portion of the liquid film, the outer peripheral portion of the liquid film is frozen after the thickness is reduced (step S7 in FIG. 2). As a result, the entire liquid film is frozen. Therefore, as shown in FIG. 3E, a frozen film (liquid film after freezing) having a small difference in thickness between the central portion and the outer peripheral portion is formed on the substrate W.

次に、凝固対象液の凝固点よりも高温の解凍液の一例である温水を基板Wの上面に向けて吐出することにより、基板W上の凍結膜を解凍して除去する凍結膜除去工程(図2のステップS8)が行われる。
具体的には、制御装置3は、凍結速度よりも大きい凍結膜除去速度(たとえば、2000rpm)で基板Wが回転するように、スピンモータ8を制御する。さらに、制御装置3は、上気体バルブ51を開いて、遮断板39の下向き吐出口40に窒素ガスの吐出を開始させる。また、制御装置3は、遮断板39が退避位置から処理位置に移動するように、遮断板昇降ユニット43を制御する。その後、制御装置3は、上温水バルブ46を開いて、上面ノズル44に80℃の温水の吐出を開始させる。基板W上の凍結膜は、温水の供給によって解凍し、基板W上からその周囲に排出される。これにより、基板Wの上面全域が温水によって覆われる。上温水バルブ46が開かれてから所定時間が経過すると、制御装置3は、上温水バルブ46を閉じて、上面ノズル44に温水の吐出を終了させる。
Next, a frozen film removing step (FIG. 5) of thawing and removing the frozen film on the substrate W by discharging hot water, which is an example of a thawing solution having a temperature higher than the freezing point of the solidification target liquid, toward the upper surface of the substrate W. 2 step S8) is performed.
Specifically, the control device 3 controls the spin motor 8 so that the substrate W rotates at a frozen film removal speed (for example, 2000 rpm) larger than the freezing speed. Further, the control device 3 opens the upper gas valve 51 to start the discharge of nitrogen gas to the downward discharge port 40 of the blocking plate 39. Further, the control device 3 controls the shielding plate lifting / lowering unit 43 so that the shielding plate 39 moves from the retracted position to the processing position. Thereafter, the control device 3 opens the upper hot water valve 46 and causes the upper surface nozzle 44 to start discharging hot water at 80 ° C. The frozen film on the substrate W is thawed by supplying hot water and discharged from the substrate W to the periphery thereof. Thereby, the entire upper surface of the substrate W is covered with hot water. When a predetermined time elapses after the upper hot water valve 46 is opened, the control device 3 closes the upper hot water valve 46 and causes the upper surface nozzle 44 to finish discharging hot water.

次に、リンス液の一例である常温の純水を基板Wの上面に供給する最終リンス液供給工程(図2のステップS9)が行われる。
具体的には、制御装置3は、凍結膜除去速度よりも小さい最終リンス速度(たとえば、500rpm)で基板Wが回転するように、スピンモータ8を制御する。その後、制御装置3は、遮断板39が処理位置に位置している状態で、上リンス液バルブ48を開いて、上面ノズル44に常温の純水の吐出を開始させる。これにより、基板W上の純水の液膜が、上面ノズル44から吐出された純水に置換され、基板Wの上面全域を覆う純水の液膜が形成される。上リンス液バルブ48が開かれてから所定時間が経過すると、制御装置3は、上リンス液バルブ48を閉じて、上面ノズル44に純水の吐出を終了させる。
Next, a final rinsing liquid supply step (step S9 in FIG. 2) for supplying pure water at room temperature, which is an example of a rinsing liquid, to the upper surface of the substrate W is performed.
Specifically, the control device 3 controls the spin motor 8 so that the substrate W rotates at a final rinse speed (for example, 500 rpm) smaller than the frozen film removal speed. Thereafter, the control device 3 opens the upper rinse liquid valve 48 in a state where the blocking plate 39 is located at the processing position, and causes the upper surface nozzle 44 to start discharging pure water at room temperature. As a result, the pure water liquid film on the substrate W is replaced with the pure water discharged from the upper surface nozzle 44, and a pure water liquid film covering the entire upper surface of the substrate W is formed. When a predetermined time elapses after the upper rinse liquid valve 48 is opened, the control device 3 closes the upper rinse liquid valve 48 and causes the upper surface nozzle 44 to finish discharging pure water.

次に、基板Wの高速回転によって基板Wを乾燥させる乾燥工程(図2のステップS10)が行われる。
具体的には、制御装置3は、遮断板39が基板Wの上面に近接しており、下向き吐出口40が窒素ガスを吐出している状態で、最終リンス速度よりも大きい乾燥速度(たとえば、2500rpm)で基板Wが回転するように、スピンモータ8を制御する。これにより、大きな遠心力が基板Wに付着している液体に加わり、液体が基板Wからその周囲に振り切られる。そのため、液体が基板Wから除去され、基板Wが乾燥する。基板Wの高速回転が開始されてから所定時間が経過すると、制御装置3は、スピンモータ8に基板Wの回転を停止させる。
Next, a drying process (step S10 in FIG. 2) for drying the substrate W by high-speed rotation of the substrate W is performed.
Specifically, the control device 3 has a drying speed (for example, higher than the final rinse speed) in a state where the blocking plate 39 is close to the upper surface of the substrate W and the downward discharge port 40 is discharging nitrogen gas. The spin motor 8 is controlled so that the substrate W rotates at 2500 rpm. Thereby, a large centrifugal force is applied to the liquid adhering to the substrate W, and the liquid is shaken off from the substrate W to the periphery thereof. Therefore, the liquid is removed from the substrate W, and the substrate W is dried. When a predetermined time elapses after the high-speed rotation of the substrate W is started, the control device 3 causes the spin motor 8 to stop the rotation of the substrate W.

次に、基板Wを処理ユニット2から搬出する搬出工程(図2のステップS11)が行われる。
具体的には、制御装置3は、遮断板39が退避位置に移動するように、遮断板昇降ユニット43を制御する。さらに、制御装置3は、上気体バルブ51および下気体バルブ17を閉じて、下向き吐出口40および上向き吐出口14からの窒素ガスの吐出を終了させる。また、制御装置3は、複数のチャックピン7に基板Wの把持を解除させる。制御装置3は、この状態で、搬送ロボットのハンドをチャンバー4内に進入させる。そして、制御装置3は、搬送ロボットのハンドに複数のチャックピン7上の基板Wを保持させる。その後、制御装置3、搬送ロボットのハンドをチャンバー4内から退避させる。これにより、処理済みの基板Wがチャンバー4から搬出される。
Next, an unloading step (Step S11 in FIG. 2) for unloading the substrate W from the processing unit 2 is performed.
Specifically, the control device 3 controls the shield plate lifting / lowering unit 43 so that the shield plate 39 moves to the retracted position. Further, the control device 3 closes the upper gas valve 51 and the lower gas valve 17 to end the discharge of nitrogen gas from the downward discharge port 40 and the upward discharge port 14. Further, the control device 3 causes the plurality of chuck pins 7 to release the grip of the substrate W. In this state, the control device 3 causes the hand of the transfer robot to enter the chamber 4. Then, the control device 3 holds the substrate W on the plurality of chuck pins 7 in the hand of the transfer robot. Thereafter, the control device 3 and the hand of the transfer robot are retracted from the chamber 4. Thereby, the processed substrate W is unloaded from the chamber 4.

以上のように本実施形態では、基板Wの上面を覆う液膜が形成される。そして、液膜の外周部以外の部分を凍結させた後、液膜の外周部の厚みを減少させる。その後、液膜の外周部を凍結させる。これにより、液膜全体が凍結し、基板Wの上面を覆う凍結膜が形成される。凍結洗浄において高いパーティクル除去率を確保するためには、液膜の厚みを所定範囲内に調整する必要があり、液膜の厚みがその範囲より大きくても小さくても、パーティクル除去率が低下する。前述のように、液膜の外周部の厚みを減少させるので、液膜の外周部の厚みと液膜の中央部の厚みとの差が減少し、膜厚の均一性が高まる。そのため、凍結膜の厚みをその全域で最適な範囲内の大きさにすることができる。これにより、パーティクル除去率を高めることができる。図4は、従来技術の方法と本発明の上記実施形態の方法により処理された基板Wのパーティクル除去率(PRE)の違いを示す。従来技術によるものはR>145のところで除去率が低下しているが、本発明の方法によれば、かかる除去率の低下が著しく改善された。   As described above, in the present embodiment, the liquid film that covers the upper surface of the substrate W is formed. And after freezing parts other than the outer peripheral part of a liquid film, the thickness of the outer peripheral part of a liquid film is reduced. Thereafter, the outer periphery of the liquid film is frozen. As a result, the entire liquid film is frozen, and a frozen film covering the upper surface of the substrate W is formed. In order to ensure a high particle removal rate in freeze cleaning, it is necessary to adjust the thickness of the liquid film within a predetermined range, and the particle removal rate decreases regardless of whether the thickness of the liquid film is larger or smaller than that range. . As described above, since the thickness of the outer peripheral portion of the liquid film is reduced, the difference between the thickness of the outer peripheral portion of the liquid film and the thickness of the central portion of the liquid film is reduced, and the uniformity of the film thickness is increased. For this reason, the thickness of the frozen membrane can be set within the optimum range over the entire area. Thereby, the particle removal rate can be increased. FIG. 4 shows the difference in particle removal rate (PRE) of the substrate W processed by the prior art method and the method of the above embodiment of the present invention. According to the prior art, the removal rate is reduced at R> 145, but according to the method of the present invention, the reduction of the removal rate is remarkably improved.

次に、上記処理方法の変形例を説明する。上記実施形態では、ステップS5の最後において冷却ガスノズル31が基板W外周部に至ると同時に、第1凍結速度よりも大きい膜厚均一化速度にスピンモータ8を増速制御していたが、これを、冷却ガスノズル31が基板W外周部に至った後、所定時間経過後にスピンモータ8を増速制御する構成としてもよい。例えば3秒程度経過後にスピンモータ8を増速制御するようにすると、その間に基板Wの外周部が冷却されることになり、その後のステップS7で液膜の外周部が凍結するまでの時間を11秒程度に短縮することができる。   Next, a modification of the above processing method will be described. In the above embodiment, at the end of step S5, the cooling gas nozzle 31 reaches the outer periphery of the substrate W, and at the same time, the spin motor 8 is controlled to be accelerated to a film thickness uniformizing speed larger than the first freezing speed. Further, after the cooling gas nozzle 31 reaches the outer peripheral portion of the substrate W, the spin motor 8 may be controlled to increase in speed after a predetermined time has elapsed. For example, when the speed of the spin motor 8 is controlled to increase after about 3 seconds, the outer periphery of the substrate W is cooled during that time, and the time until the outer periphery of the liquid film is frozen in the subsequent step S7 is set. It can be shortened to about 11 seconds.

本発明の実施形態の説明は以上であるが、本発明は、前述の実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の範囲内において種々の変更が可能である。
たとえば、前述の実施形態では、液膜の外周部の厚みを減少させるときに、基板Wを回転方向に加速させる場合について説明したが、基板Wの上面外周部に向けて気体(たとえば、窒素ガス等の不活性ガス)を吐出することにより、液膜の外周部の厚みを減少させてもよい。
Although the description of the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the contents of the above-described embodiment, and various modifications can be made within the scope of the present invention.
For example, in the above-described embodiment, the case of accelerating the substrate W in the rotation direction when reducing the thickness of the outer peripheral portion of the liquid film has been described. However, a gas (for example, nitrogen gas) is directed toward the upper peripheral portion of the substrate W. The thickness of the outer peripheral portion of the liquid film may be reduced by discharging an inert gas).

また前述の実施形態では、基板Wの上面に対する冷却ガス(低温の窒素ガス)の供給流量が一定である場合について説明したが、冷却ガスの吐出が開始されたときよりも大きい流量で、基板Wの上面外周部(液膜の外周部)に冷却ガスを供給してもよい。この場合、液膜の外周部をより短時間で凍結させることができるので、基板Wの処理時間を短縮できる。具体的には、例えば上記実施形態のステップS7において窒素ガスを90リットル/分の流量で14秒間供給していたが、この時に窒素ガスの流量を150リットル/分の流量に増大させることで、このステップS7で凍結させるまでの時間を6秒程度に短縮することができる。   In the above-described embodiment, the case where the supply flow rate of the cooling gas (low-temperature nitrogen gas) to the upper surface of the substrate W is constant has been described. However, the substrate W has a larger flow rate than when the discharge of the cooling gas is started. A cooling gas may be supplied to the outer peripheral portion of the upper surface (the outer peripheral portion of the liquid film). In this case, since the outer peripheral portion of the liquid film can be frozen in a shorter time, the processing time of the substrate W can be shortened. Specifically, for example, in step S7 of the above embodiment, nitrogen gas was supplied at a flow rate of 90 liters / minute for 14 seconds. At this time, by increasing the flow rate of nitrogen gas to 150 liters / minute, The time until freezing in this step S7 can be shortened to about 6 seconds.

また前述の実施形態では、薬液がSC−1である場合について説明したが、薬液は、硫酸、酢酸、硝酸、塩酸、フッ酸、アンモニア水、過酸化水素水、有機酸(たとえばクエン酸、蓚酸など)、有機アルカリ(たとえば、TMAH:テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドなど)、界面活性剤、腐食防止剤のうちの少なくとも1つを含む液であってもよい。   In the above-described embodiment, the case where the chemical solution is SC-1 has been described. However, the chemical solution is sulfuric acid, acetic acid, nitric acid, hydrochloric acid, hydrofluoric acid, aqueous ammonia, hydrogen peroxide solution, organic acid (for example, citric acid, oxalic acid). Etc.), an organic alkali (for example, TMAH: tetramethylammonium hydroxide, etc.), a surfactant, and a liquid containing at least one of a corrosion inhibitor.

また前述の実施形態では、リンス液が純水である場合について説明したが、リンス液は、炭酸水、電解イオン水、水素水、オゾン水、IPA(イソプロピルアルコール)、および希釈濃度(たとえば、10〜100ppm程度)の塩酸水のいずれかであってもよい。IPAは、水よりも揮発性が高い揮発性溶剤の一例である。
また、前述の実施形態では、純水ノズル24が、常温の純水と冷水とを吐出する場合について説明したが、凝固対象液の一例である冷水を吐出する専用のノズル(凝固対象液ノズル)が設けられていてもよい。この場合、凝固対象液ノズルは、専用のノズルアームに取り付けられていてもよいし、他のノズル用のノズルアームに取り付けられていてもよい。
In the above-described embodiment, the case where the rinse liquid is pure water has been described. However, the rinse liquid is carbonated water, electrolytic ion water, hydrogen water, ozone water, IPA (isopropyl alcohol), and dilution concentration (for example, 10 Or about 100 ppm of hydrochloric acid water. IPA is an example of a volatile solvent that is more volatile than water.
Moreover, although the above-mentioned embodiment demonstrated the case where the pure water nozzle 24 discharges the pure water and cold water of normal temperature, the nozzle for exclusive use which discharges the cold water which is an example of the coagulation target liquid (coagulation target liquid nozzle) May be provided. In this case, the coagulation target liquid nozzle may be attached to a dedicated nozzle arm, or may be attached to a nozzle arm for another nozzle.

また、前述の全ての実施形態のうちの2つ以上が組み合わされてもよい。   Further, two or more of all the embodiments described above may be combined.

1 :基板処理装置
3 :制御装置(制御手段)
5 :スピンチャック(基板保持手段)
8 :スピンモータ(膜厚均一化手段)
24 :純水ノズル(液膜形成手段)
28 :常温純水バルブ(液膜形成手段)
30 :冷水バルブ(液膜形成手段)
31 :冷却ガスノズル(凍結手段)
35 :冷却ガスバルブ(凍結手段)
36 :冷却ガス流量調整バルブ(凍結手段)
W :基板
1: Substrate processing device 3: Control device (control means)
5: Spin chuck (substrate holding means)
8: Spin motor (means for uniform film thickness)
24: Pure water nozzle (liquid film forming means)
28: Room temperature pure water valve (liquid film forming means)
30: Cold water valve (liquid film forming means)
31: Cooling gas nozzle (freezing means)
35: Cooling gas valve (freezing means)
36: Cooling gas flow rate adjustment valve (freezing means)
W: Substrate

Claims (3)

基板の上面を覆う液膜を形成する液膜形成工程と、
前記液膜形成工程の後に、前記液膜を凍結させる凍結工程と、を含み、
前記凍結工程は、
前記液膜形成工程の後に、前記液膜の外周部以外の部分を凍結させる第1凍結工程と、
前記第1凍結工程の後に、前記液膜の外周部の厚みを減少させることにより、前記液膜の外周部の厚みと前記液膜の中央部の厚みとの差を減少させる膜厚均一化工程と、
前記膜厚均一化工程の後に、前記液膜の外周部を凍結させる第2凍結工程と、を含む、基板処理方法。
A liquid film forming step of forming a liquid film covering the upper surface of the substrate;
A freezing step of freezing the liquid film after the liquid film forming step,
The freezing step includes
After the liquid film forming step, a first freezing step of freezing a portion other than the outer peripheral portion of the liquid film;
After the first freezing step, by reducing the thickness of the outer peripheral portion of the liquid film, the film thickness equalizing step for reducing the difference between the thickness of the outer peripheral portion of the liquid film and the thickness of the central portion of the liquid film When,
A substrate processing method including a second freezing step of freezing an outer peripheral portion of the liquid film after the film thickness uniformizing step.
前記膜厚均一化工程は、基板の中央部を通る回転軸線まわりの方向に基板を加速させる加速工程を含む、請求項1に記載の基板処理方法。   The substrate processing method according to claim 1, wherein the film thickness uniforming step includes an acceleration step of accelerating the substrate in a direction around a rotation axis passing through a central portion of the substrate. 基板を保持する基板保持手段と、
前記基板保持手段に保持されている基板の上面を覆う液膜を形成する液膜形成手段と、
前記液膜を凍結させる凍結手段と、
前記液膜の外周部の厚みを減少させる膜厚均一化手段と、
前記液膜形成手段、凍結手段、および膜厚均一化手段を制御する制御手段と、を含み、
前記制御手段は、基板の上面を覆う液膜を形成する液膜形成工程と、前記液膜形成工程の後に、前記液膜を凍結させる凍結工程と、を実行し、
前記凍結工程は、
前記液膜形成工程の後に、前記液膜の外周部以外の部分を凍結させる第1凍結工程と、
前記第1凍結工程の後に、前記液膜の外周部の厚みを減少させることにより、前記液膜の外周部の厚みと前記液膜の中央部の厚みとの差を減少させる膜厚均一化工程と、
前記膜厚均一化工程の後に、前記液膜の外周部を凍結させる第2凍結工程と、を含む、基板処理装置。
Substrate holding means for holding the substrate;
A liquid film forming means for forming a liquid film covering an upper surface of the substrate held by the substrate holding means;
Freezing means for freezing the liquid film;
A film thickness uniformizing means for reducing the thickness of the outer peripheral portion of the liquid film;
Control means for controlling the liquid film forming means, freezing means, and film thickness uniformizing means,
The control means performs a liquid film forming step for forming a liquid film covering the upper surface of the substrate, and a freezing step for freezing the liquid film after the liquid film forming step,
The freezing step includes
After the liquid film forming step, a first freezing step of freezing a portion other than the outer peripheral portion of the liquid film;
After the first freezing step, by reducing the thickness of the outer peripheral portion of the liquid film, the film thickness equalizing step for reducing the difference between the thickness of the outer peripheral portion of the liquid film and the thickness of the central portion of the liquid film When,
A substrate processing apparatus comprising: a second freezing step of freezing an outer peripheral portion of the liquid film after the film thickness uniformizing step.
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