JP7145990B2 - 基板処理装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、基板処理装置に関する。

インプリント用テンプレート、フォトリソグラフィ用マスク、半導体ウェーハなどの基板の表面に付着したパーティクルなどの汚染物を除去する方法として、凍結洗浄法が提案されている。

凍結洗浄法においては、例えば、洗浄に用いる液体として純水を用いる場合、まず、回転させた基板の表面に純水と冷却ガスを供給する。次に、純水の供給を止め、供給した純水の一部を排出して基板の表面に水膜を形成する。水膜は、基板に供給された冷却ガスによって凍結される。水膜が凍結して氷膜が形成される際に、パーティクルなどの汚染物が氷膜に取り込まれることで基板の表面から分離される。次に、氷膜に純水を供給して氷膜を溶融し、純水とともに汚染物を基板の表面から除去する。

ところが、基板の周縁近傍は、基板の面に垂直な方向のみならず基板の面に平行な方向においても外部雰囲気と隣接しているので、外部からの入熱量が多くなる。そのため、基板の周縁近傍は、基板の中央領域よりも温度が高くなりやすい。基板の周縁近傍の温度が高いと、基板の周縁近傍における氷膜の形成が抑制され、基板の周縁近傍における汚染物の除去率が低下するおそれがある。
そこで、基板の周縁近傍の温度が高くなるのを抑制することができる基板処理装置の開発が望まれていた。

特開２０１８－０２６４３６号公報

本発明が解決しようとする課題は、基板の周縁近傍の温度が高くなるのを抑制することができる基板処理装置を提供することである。

実施形態に係る基板処理装置は、板状を呈し、回転可能な載置台と、前記載置台の一方の面に設けられ、基板を支持可能な複数の支持部と、前記載置台と、前記支持部に支持された前記基板の裏面と、の間の空間に、冷却ガスを供給可能な冷却部と、前記基板の表面に液体を供給可能な液体供給部と、前記載置台の一方の面に設けられ、平面視において、前記基板が設けられる領域の境界線に沿って延び、前記基板との間に隙間を有する少なくとも１つの突起部と、を備えている。

本発明の実施形態によれば、基板の周縁近傍の温度が高くなるのを抑制することができる基板処理装置が提供される。

本実施の形態に係る基板処理装置を例示するための模式図である。 （ａ）は、図１における載置部のＡ－Ａ線方向の模式図である。（ｂ）は、他の実施形態に係る支持部を例示するための模式図である。 （ａ）～（ｃ）は、他の実施形態に係る突起部の配置を例示するための模式図である。 （ａ）、（ｂ）は、突起部の頂部の位置を例示するための模式図である。 比較例に係る載置台を例示するための模式図である。 （ａ）、（ｂ）は、他の実施形態に係る突起部を例示するための模式図である。 基板処理装置の作用を例示するためのタイミングチャートである。 他の実施形態に係る基板処理装置を例示するための模式図である。

以下、図面を参照しつつ、実施の形態について例示をする。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
以下に例示をする基板１００は、例えば、半導体ウェーハ、インプリント用テンプレート、フォトリソグラフィ用マスク、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）に用いられる板状体などとすることができる。ただし、基板１００の用途はこれらに限定されるわけではない。また、基板１００には、表面に凹凸部が形成されていることもある。
また、以下においては、一例として、基板１００が、フォトリソグラフィ用マスクである場合を説明する。基板１００が、フォトリソグラフィ用マスクである場合には、基板１００の平面形状は、略四角形とすることができる。基板１００の表面には、マスクのパターンである凹凸部が形成されている。

図１は、本実施の形態に係る基板処理装置１を例示するための模式図である。
図２（ａ）は、図１における載置部２のＡ－Ａ線方向の模式図である。図２（ｂ）は、他の実施形態に係る支持部２ａ２を例示するための模式図である。
図３（ａ）～（ｃ）は、他の実施形態に係る突起部２ａ３の配置を例示するための模式図である。
図４（ａ）、（ｂ）は、突起部２ａ３の頂部２ａ３ａの位置を例示するための模式図である。

図１に示すように、基板処理装置１には、載置部２、冷却部３、第１液体供給部４、第２液体供給部５、筐体６、送風部７、測定部８、制御部９、および排気部１１が設けられている。

載置部２は、載置台２ａ、回転軸２ｂ、および駆動部２ｃを有する。
載置台２ａは、筐体６の内部に回転可能に設けられている。載置台２ａは、板状を呈している。
載置台２ａの一方の主面には、基板１００を支持する複数の支持部２ａ１が設けられている。基板１００を複数の支持部２ａ１に支持させる際には、基板１００の表面１００ｂ（凹凸部が形成された側の面）が、載置台２ａ側とは反対の方を向くようにする。

複数の支持部２ａ１には、基板１００の裏面１００ａの縁（エッジ）が接触する。図１および図２（ａ）に示すように、支持部２ａ１の、基板１００の裏面１００ａの縁と接触する部分は、テーパ面２ａ１ａとすることができる。支持部２ａ１の、基板１００の裏面１００ａの縁と接触する部分が、テーパ面２ａ１ａとなっていれば、支持部２ａ１と、基板１００の裏面１００ａの縁とを点接触させることができるので、基板１００に汚れや損傷などが発生するのを抑制することができる。

また、図２（ｂ）に示すように、支持部２ａ２の、基板１００の裏面１００ａの縁と接触する部分は、傾斜面２ａ２ａとすることもできる。支持部２ａ２の、基板１００の裏面１００ａの縁と接触する部分が、傾斜面２ａ２ａとなっていれば、支持部２ａ２と、基板１００の裏面１００ａの縁とを線接触させることができるので、基板１００に汚れや損傷などが発生するのを抑制することができる。

また、載置台２ａの中央部分には、載置台２ａの厚み方向を貫通する孔２ａａが設けられている。なお、特に断りが無い場合、孔２ａａの中心と基板１００の中心とは平面視において、同じ位置にあるとして論じる。また、基板１００の中心とは、基板１００の内部に内接円が存在する場合には、内接円の中心であり、基板１００の内部に内接円が存在しない場合には、基板１００の重心である。

また、載置台２ａの一方の主面には、少なくとも１つの突起部２ａ３を設けることができる。図１および図２（ａ）、（ｂ）に例示をした突起部２ａ３は、複数設けられている。例えば、突起部２ａ３は、平面視において（載置台２ａの一方の主面に垂直な方向から見た場合に）、少なくとも一部が基板１００の周縁（外周辺）と重なる位置に設けることができる。基板１００の平面形状が四角形の場合には、平面視において、基板１００の角の位置には突起部２ａ３を設けないようにすることができる。

平面視において、載置台２ａの一方の主面に垂直な方向から見て、載置台２ａに載置、支持された基板１００と載置台２ａとが重なる領域を、基板１００が設けられる領域とした時に、突起部２ａ３は、基板１００が設けられる領域の境界線に沿って延びる形状（載置された基板１００の周縁に沿って延びる形状）を有することができる。基板１００の平面形状が四角形の場合には、平面視において、突起部２ａ３は、載置された基板１００の、一の角の近傍と、当該角に隣接する角の近傍との間を、基板１００の周縁に沿って延びる形状を有することができる。つまり、突起部２ａ３は、基板１００の各辺の位置に各辺に沿って延びる形状とできる。そして、基板１００の角の位置には突起部２ａ３を設けない場合、基板１００の四つの辺に対応する四つの突起部２ａ３が設けられることになる。

また、突起部２ａ３は、角を含む基板１００の各辺に対応した位置に設けられた１つの突起からなる四角い枠とすることもできる。すなわち、突起部２ａ３は、一つの枠状の突起部であってもよい。この場合には、角あるいは任意の箇所で基板１００を支持するようにすればよい。

後述のように、基板１００の中心部分に冷却ガス３ａ１を供給する時、基板１００の裏面１００ａ、載置台２ａ、突起部２ａ３によって囲まれる空間に冷却ガス３ａ１が供給される。突起部２ａ３は、基板１００の中央部に供給される冷却ガス３ａ１が基板１００の周縁に向かって広がって流れ、基板１００の周縁から基板１００の外へ流れることを制限する。このように、突起部２ａ３は、基板１００の外へ冷却ガス３ａ１が流通することを制限することができればよく、例えば、図２（ｂ）に示す支持部２ａ２の場合には、支持部２ａ２であっても、冷却ガス３ａ１が基板１００の角から基板１００の外に流れるのを制限できるので、この様な支持部２ａ２も突起部と見なすことができる。同様に、支持部２ａ１であっても、隣り合う支持部２ａ１同士の間の隙間が冷却ガス３ａ１が流れる空間となるので、この隙間がある程度狭ければ、冷却ガス３ａ１が基板１００の周縁より外に流れるのを制限できるので、支持部２ａ１も突起部と見なすことができる。

図２（ａ）、（ｂ）に示すように、平面視において、複数の突起部２ａ３は、基板１００が設けられる領域の内側に設けることができる。この時、突起部２ａ３の外側が必ずしも基板１００が設けられる領域の境界線と一致している必要はなく、基板１００が設けられる領域の境界線より僅かな隙間（例えば、１ｍｍ以下）が設けられるようにしてもよい。
また、図３（ａ）に示すように、平面視において、突起部２ａ３の一部分が基板１００が設けられる領域の内側に設けられ、残りの部分が基板１００が設けられる領域の外側に設けられるようにしてもよい。

また、突起部２ａ３は、平面視において、基板１００が設けられる領域の近傍に位置することができる。
例えば、図３（ｂ）、（ｃ）に示すように、平面視において、複数の突起部２ａ３は、基板１００が設けられる領域の外側に設けるようにしてもよい。この場合、図３（ｂ）に示すように、複数の突起部２ａ３の基板１００側の面が、基板１００が設けられる領域の境界線上に位置する様にしてもよい。また、図３（ｃ）に示すように、複数の突起部２ａ３の基板１００側の面と、基板１００が設けられる領域の境界線との間に僅かな隙間（例えば、１ｍｍ以下）が設けられるようにしてもよい。

図４（ａ）に示すように、突起部２ａ３の頂部２ａ３ａと基板１００の裏面１００ａとの間には僅かな隙間（例えば、１ｍｍ以下）が設けられるようにしてもよい。また、図４（ｂ）に示すように、突起部２ａ３の頂部２ａ３ａの少なくとも一部と基板１００の裏面１００ａとが接触するようにしてもよい。

なお、突起部２ａ３の頂部２ａ３ａと基板１００の裏面１００ａとの間の隙間の寸法は、基板１００の周縁近傍の温度が適切となる様に、実験等で予め決定すればよい。例えば、冷却ガス３ａ１の流量、基板１００の回転数、液体１０１の供給量などをパラメータにして、基板１００の面内温度分布が均等に近づくように隙間の寸法を決定すればよい。

また、隙間は、基板１００の周縁に対して均等に設ける必要はない。隙間を、基板１００の周縁に対して均等に設けたとしても、基板１００の形状や大きさ、支持部２ａ１、２ａ２の位置などによっては、必ずしも基板１００の面内温度が均等になるとは限らない。そのため、隙間の配置は、前述した様な実験等を行うことで決定すればよい。

もちろん、隙間の寸法と隙間の配置を組み合わせても良い。隙間の寸法と隙間の配置は、基板１００の周縁近傍の温度が適切になる様に適宜決定すればよい。また、図３（ｂ）、（ｃ）に例示をした様に、突起部２ａ３と基板１００が平面視で重ならない場合でも、上下方向において、突起部２ａ３の頂部２ａ３ａと基板１００の裏面１００ａとの間に隙間相当の距離が有っても良い。また、図３（ｃ）に例示をした様な場合には、平面視において、基板１００の周縁と突起部２ａ３との間の距離を隙間相当の距離と見なすことができる。
例えば、冷却される基板１００の温度分布は、複数の突起部２ａ３で囲まれた空間から隙間を介して流出する冷却ガス３ａ１の流出抵抗、隙間の開口の大きさ、および隙間の位置の少なくともいずれかにより制御可能である。

次に、突起部２ａ３の作用効果について説明する。
図５は、比較例に係る載置台２０２ａを例示するための模式図である。
図５に示すように、載置台２０２ａの一方の主面には、基板１００を支持する複数の支持部２ａ１が設けられている。また、載置台２０２ａの中央部分には、載置台２０２ａの厚み方向を貫通する孔２０２ａａが設けられている。ただし、前述した載置台２ａには複数の突起部２ａ３が設けられていたが、載置台２０２ａには複数の突起部２ａ３が設けられていない。

後述するように、孔２０２ａａからは冷却ガス３ａ１が供給される。供給された冷却ガス３ａ１は、載置台２０２ａと基板１００の裏面１００ａとの間の空間を流れ、基板１００の外部に排出される。冷却ガス３ａ１が基板１００から熱を奪うことで、基板１００が冷却される。一方、冷却ガス３ａ１は、基板１００から熱を奪うことで温度が上昇する。

載置台２０２ａの面に平行な方向における流路抵抗は、ほぼ同じであるため、図５に示すように、冷却ガス３ａ１は孔２０２ａａから略放射状に流れる。冷却ガス３ａ１は基板１００から熱を奪いながらほぼ一方向に流れるので、基板１００の周縁側になるに従い冷却ガス３ａ１の温度が高くなり冷却効率が低下する。また、基板１００の周縁近傍は、基板１００の表面１００ｂに垂直な方向のみならず基板１００の表面１００ｂに平行な方向においても外部雰囲気と隣接しているので、外部からの入熱量が多くなる。そのため、基板１００の周縁近傍の冷却が抑制される。

ところで、平面形状が正方形の基板１００の場合には、基板１００の辺に接触する円は、内接円１００ｃとなる。内接円１００ｃは、正方形の各辺の中央部と接する。しかし、平面形状が長方形の基板１００の場合には、基板１００の辺に接触する円は、内接円とはならない。基板１００の辺に接触する円の半径は、基板１００の中心と長方形の１辺とを結ぶ最短距離となる。このとき、基板１００の内部に存在し、基板１００の辺に接触する円は、長方形の長辺に接する。このように、基板１００の内部に内接円が存在しない場合もある。しかし、説明を簡略化するため、本実施形態では、基板１００の内部に存在し、基板１００の中心と基板１００の１辺とを最短で結んだ線を半径とする円を「内接円」と呼ぶ。

図５に示すように、基板１００は孔２０２ａａを中心として回転する。基板１００の平面形状が四角形の場合、基板１００の辺に接触する内接円１００ｃの内側における基板１００の裏面１００ａと載置台２０２ａとの間の空間の開口は、内接円１００ｃ上を移動し、外部雰囲気中を移動しない。したがって、基板１００の回転に伴う外気の侵入が少ない。これに対して、内接円１００ｃの外側における基板１００の裏面１００ａと載置台２０２ａとの間の空間、すなわち、四角形の角の近傍の空間の開口は、外部雰囲気中を移動するので、基板１００の回転に伴い、内接円１００ｃの接線方向から外気が侵入し易くなる。そのため、基板１００の平面形状が四角形の場合には、基板１００の周縁近傍の冷却が抑制されることに加えて、基板１００の角の近傍の冷却がさらに抑制されることになる。

なお、前述した基板１００の裏面１００ａと載置台２０２ａとの間の空間の開口は、基板１００の裏面１００ａと載置台２０２ａとの間の空間が、基板１００の周縁（外周辺）の位置で終わっている部分である。つまり、基板１００の裏面１００ａと載置台２０２ａとの間の空間の開口（なお、以下単に「開口」と称する）は、載置台２ａと基板１００の裏面１００ａとの間の空間が、基板１００の外部に臨む部分である。したがって、開口の位置は、基板１００が設けられる領域の境界線上と同じことになる。
平面形状が四角形の基板１００の場合には、平面視において、四角形の各辺位置に開口が設けられる。

前述の通り、内接円１００ｃと基板１００の辺が接する部分近傍の「開口」は、基板１００を基板１００の中心で（内接円の中心で）回転させた時、内接円１００ｃ上を移動し、外部雰囲気中を移動しない。そのため、基板１００より外側の雰囲気は、内接円と基板の辺が接する部分近傍の「開口」を介して基板１００の裏面１００ａと載置台２ａとの間の空間に流入し難い。これに対して、四角形の基板１００の角（例えば、正方形の基板１００の各辺の中央部近傍以外）は、回転移動した場合に、回転移動方向の外部雰囲気を斜めに横切ることになる。これにより、基板１００の裏面１００ａの角の近傍と載置台２ａとの間の空間に基板１００の外側の雰囲気が流入することになる。基板１００の外側の雰囲気は冷却されていないので、流入した雰囲気により基板１００の冷却が抑制される。

また、前述したように、四角形の基板１００を回転させた時、基板１００の角の近傍には冷却されていない雰囲気が流入し、基板１００の角の近傍の冷却が抑制される。しかし、基板１００の角の近傍に突起部２ａ３が有れば、雰囲気の流入が遮蔽、あるいは制限されるので、冷却されていない雰囲気が流入することによって、基板１００の角の近傍が冷却されにくくなることを抑制できる。

なお、基板１００の角の近傍だけでなく、基板１００の周縁では冷却ガス３ａ１が基板１００と載置台２ａとの間の空間より排出される。突起部２ａ３が設けられていなければ、基板１００の周縁近傍は、冷却ガス３ａ１の接触時間が少なく、入熱量も多いので、基板１００の角の近傍と同様に冷却が抑制される。突起部２ａ３が設けられていれば、突起部２ａ３により冷却ガス３ａ１が滞留するので、基板１００の周縁近傍と冷却ガス３ａ１との接触時間が長くなり、冷却されにくくなることを抑制できる。

また、基板１００の裏面１００ａの中央に吹き付けられた冷却ガス３ａ１は、基板１００の裏面１００ａに沿って基板１００の周縁に向かって流れる。基板１００が四角形の場合に、基板１００を基板１００の中心周りに回転させた場合、基板１００の角は辺の部分よりも回転中心から遠くなる。そのため、基板１００の角の近傍は、周速が速くなり冷却ガス３ａ１が基板１００の外側に排出されやすくなる。したがって、基板１００の角の近傍と冷却ガス３ａ１との接触時間は、基板１００の辺の近傍と冷却ガス３ａ１との接触時間よりも短くなる。冷却ガス３ａ１と接触時間が短いと、冷却ガス３ａ１と基板１００との間の熱交換が充分に行われない。そのため、基板１００の角の近傍は冷却し難くなる。

また、冷却ガス３ａ１が、基板１００の角に到達するまでの距離が長いので、冷却ガス３ａ１の温度が高くなっている。また、冷却ガス３ａ１が、基板１００の角に到達するまでの距離が長いので、冷却ガス３ａ１が広がり、結果的に基板１００と冷却ガス３ａ１との間の熱交換の効率が低下して、基板１００の角の近傍は冷却し難くなる。

なお、以上のことは、後述する平面形状が円形の基板１０３の場合も同様である。平面形状が円形の基板１０３の場合には、回転中心（冷却ガス３ａ１の供給位置）から基板１０３の周縁までの距離が同じとなるが、冷却ガス３ａ１は、回転中心から基板１００の周縁方向に拡散していく。基板１００の周縁になるに従い、基板１００の裏面１００ａと載置台２ａとの間の空間の体積は大きくなるので、基板１００の周縁になるに従い、冷却効率は下がっていく。また、基板１００を回転させる場合、基板１００の周縁近傍は周速が速く、遠心力も強く働くので、外部に排出される冷却ガス３ａ１の量も多くなり、冷却ガス３ａ１自体の量が減ることと、接触時間が短くなることとによって、周縁は冷却されにくくなる。したがって、平面形状が円形の基板１０３の場合も、基板１００の周縁近傍の冷却ガス３ａ１の接触時間が短いと、冷却ガス３ａ１が基板１００から熱を受け取る効率（熱交換の効率）が低下し、基板１００の周縁近傍の冷却が抑制される。

これに対して、本実施の形態に係る載置台２ａには、複数の突起部２ａ３が設けられている。そのため、図２（ａ）～図３（ｃ）に示すように、孔２ａａから供給された冷却ガス３ａ１は、突起部２ａ３に当たることで流れ方向が変えられ、突起部２ａ３に沿って流れることになる。すなわち、載置台２ａと、基板１００の裏面１００ａと、の間の空間に供給された冷却ガス３ａ１は、突起部２ａ３に向けて流れる。また、突起部２ａ３に向けて流れた冷却ガス３ａ１は、突起部２ａ３に沿って流れる。
また、突起部２ａ３に当たるまで、基板１００の裏面１００ａの中央に吹き付けられた冷却ガス３ａ１は、基板１００の裏面１００ａに沿って基板１００の周縁に向かってスムーズに流れるため、突起部２ａ３に至るまでの基板１００の冷却を妨げることがない。

突起部２ａ３は、載置された基板１００の周縁に沿って延びる形状を有しているため、冷却ガス３ａ１は、基板１００の周縁に沿って流れることになる。前述したように、基板１００の周縁近傍は、冷却効率の低下や外気からの入熱などにより冷却が抑制され易くなるが、突起部２ａ３が設けられていれば、基板１００の周縁に沿って冷却ガス３ａ１を流すことができるので、基板１００の周縁近傍の冷却を効果的に行うことが可能となる。

なお、平面視において、突起部２ａ３が基板１００の内側にあれば、液体１０１を基板１００に供給した際に、突起部２ａ３により囲まれた部分に液体１０１が侵入し難くなる。仮に、液体１０１が侵入したとしても、載置台２ａに設けられた図示しない排出口を介して液体１０１を排出することもできる。

また、図２（ａ）、図３（ａ）～図３（ｃ）に示すように、平面視において、突起部２ａ３を、載置された基板１００の角の位置に設けず隙間（開口）とすれば、この開口より、冷却ガス３ａ１を集めて、基板１００の角の近傍の空間から外部に排出させることができる。前述したように、基板１００の角の近傍の空間には外気が侵入し易くなるが、冷却ガス３ａ１を集めて排出させれば、外気の侵入を抑制することができる。そのため、基板１００の角の近傍の冷却を効果的に行うことが可能となる。

前述したように、冷却ガス３ａ１の濃度（流量）は、回転中心より遠い角に近づくほど薄まってしまうが、冷却ガス３ａ１を集めることができれば、基板１００から熱を奪うのに十分な濃度（流量）の冷却ガス３ａ１を確保できる。そのため、基板１００の角の近傍が冷却されにくくなることを抑制できる。
以上に説明した様に、突起部２ａ３は、冷却ガス３ａ１が基板１００と接触する時間をある程度長くできるものであれば良い。

図６（ａ）、（ｂ）は、他の実施形態に係る突起部２ａ４を例示するための模式図である。
なお、図６（ｂ）は、図６（ａ）における突起部２ａ４のＢ－Ｂ線方向の模式断面図である。
前述した基板１００の平面形状は四角形であったが、図６（ａ）に示すように、基板１０３の平面形状は円形とすることもできる。基板１０３は、例えば、半導体ウェーハなどとすることができる。

載置台２ａの一方の主面には、少なくとも１つの突起部２ａ４を設けることができる。図６（ａ）、（ｂ）に例示をした突起部２ａ４は、複数設けられている。例えば、突起部２ａ４は、平面視において、少なくとも一部が基板１０３の周縁（外周辺）と重なる位置に設けることができる。図６（ａ）に示すように、平面視において、複数の突起部２ａ４は、基板１０３が設けられる領域の内側に設けることができる。突起部２ａ４には、突起部２ａ４の頂部に開口する複数の溝２ａ４ａを設けることができる。また、冷却ガス３ａ１が排出される孔を突起部２ａ４に設けることもできる。

なお、前述した突起部２ａ３と同様に、平面視において、突起部２ａ４の一部分が基板１０３が設けられる領域の内側に設けられ、残りの部分が基板１０３が設けられる領域の外側に設けられるようにしてもよい。また、突起部２ａ４は、平面視において、基板１０３が設けられる領域の近傍に位置することができる。この場合、複数の突起部２ａ４の基板１０３側の面が、基板１０３が設けられる領域の境界線上に位置する様にしてもよい。

また、平面視において、突起部２ａ４は、基板１０３が設けられる領域の境界線に沿って延びる形状（載置された基板１０３の周縁に沿って延びる形状）を有することができる。なお、支持部２ａ２が設けられた位置には突起部２ａ４が設けられない場合を例示したが、円環状の突起部２ａ４を１つ設けるようにすることもできる。この場合、円環状の突起部２ａ４の頂部に支持部２ａ２を設けることができる。

前述した突起部２ａ３と同様に、突起部２ａ４の頂部と基板１０３の裏面１０３ａとの間には僅かな隙間（例えば、１ｍｍ以下）が設けられるようにしてもよい。また、突起部２ａ４の頂部の少なくとも一部と基板１０３の裏面１０３ａとが接触するようにしてもよい。
なお、突起部２ａ４の頂部と基板１０３の裏面１０３ａとの間の隙間の寸法、隙間の配置などは、前述した突起部２ａ３の場合と同様とすることができる。

本実施の形態に係る突起部２ａ４の場合も、前述した突起部２ａ３と同様の作用効果を得ることができる。孔２ａａから供給された冷却ガス３ａ１は、突起部２ａ４に当たることで流れ方向が変えられ、突起部２ａ４に沿って流れることになる。突起部２ａ４は、載置された基板１０３の周縁に沿って延びる形状を有しているため、冷却ガス３ａ１は、基板１０３の周縁に沿って流れることになる。基板１０３の周縁近傍は、冷却効率の低下や外気からの入熱などにより冷却が抑制され易くなるが、突起部２ａ４が設けられていれば、基板１０３の周縁に沿って冷却ガス３ａ１を流すことができるので、基板１０３の周縁近傍の冷却を効果的に行うことが可能となる。

突起部２ａ４、載置台２ａ、および基板１０３の裏面１０３ａで囲まれた空間の内部に供給された冷却ガス３ａ１は、突起部２ａ４に設けられた複数の溝２ａ４ａを介して外部に排出される。突起部２ａ４を分割し、突起部２ａ４と突起部２ａ４との間に設けられた隙間を介して、冷却ガス３ａ１が排出されるようにしてもよい。基板１０３の平面形状が円形の場合には、基板１０３の周縁近傍の領域に温度分布が生じるのを抑制するために、基板１０３の周縁からなるべく均等に冷却ガス３ａ１が排出されるようにすることが好ましい。そのため、冷却ガス３ａ１が排出される溝２ａ４ａなどは、等間隔に複数設けることが好ましい。
なお、突起部の配置や隙間の設定は、突起部２ａ４、載置台２ａ、および基板１０３の裏面１０３ａで囲まれた空間の内部に供給された冷却ガス３ａ１の排出状態を決定する。すなわち、冷却ガス３ａ１の上記空間からの流出（排出）抵抗を決定することも含まれる。そして、これらの条件は、予め実験やシミュレーションを行うことで求めることができる。

次に、図１に戻って、基板処理装置１に設けられた他の構成要素について説明する。
図１に示すように、回転軸２ｂの一方の端部は、載置台２ａの孔２ａａに嵌合されている。回転軸２ｂの他方の端部は、筐体６の外部に設けられている。回転軸２ｂは、筐体６の外部において駆動部２ｃと接続されている。

回転軸２ｂは、筒状を呈している。回転軸２ｂの載置台２ａ側の端部には、吹き出し部２ｂ１が設けられている。吹き出し部２ｂ１は、載置台２ａの、複数の支持部２ａ１が設けられる面に開口している。吹き出し部２ｂ１の開口側の端部は、孔２ａａの内壁に接続されている。吹き出し部２ｂ１の開口は、載置台２ａに載置された基板１００の裏面１００ａに対向している。

吹き出し部２ｂ１は、載置台２ａ側（開口側）になるに従い断面積が大きくなる形状を有している。そのため、吹き出し部２ｂ１の内部の孔は、載置台２ａ側（開口側）になるに従い断面積が大きくなる。なお、回転軸２ｂの先端に吹き出し部２ｂ１を設ける場合を例示したが、吹き出し部２ｂ１は、後述の冷却ノズル３ｄの先端に設けることもできる。また、載置台２ａの孔２ａａを吹き出し部２ｂ１とすることもできる。

吹き出し部２ｂ１を設ければ、放出された冷却ガス３ａ１を、基板１００の裏面１００ａのより広い領域に供給することができる。また、冷却ガス３ａ１の放出速度を低下させることができる。そのため、基板１００が部分的に冷却されたり、基板１００の冷却速度が速くなりすぎたりするのを抑制することができる。その結果、後述する液体１０１の過冷却状態を生じさせることが容易となる。また、基板１００の表面１００ｂのより広い領域において、液体１０１の過冷却状態を生じさせることができる。そのため、汚染物の除去率を向上させることができる。

回転軸２ｂの、載置台２ａ側とは反対側の端部には、冷却ノズル３ｄが取り付けられている。回転軸２ｂの、載置台２ａ側とは反対側の端部と、冷却ノズル３ｄとの間には、図示しない回転軸シールが設けられている。そのため、回転軸２ｂの、載置台２ａ側とは反対側の端部は、気密となるように封止されている。

駆動部２ｃは、筐体６の外部に設けられている。駆動部２ｃは、回転軸２ｂと接続されている。駆動部２ｃは、モータなどの回転機器を有することができる。駆動部２ｃの回転力は、回転軸２ｂを介して載置台２ａに伝達される。そのため、駆動部２ｃにより載置台２ａ、ひいては載置台２ａに載置された基板１００を回転させることができる。

また、駆動部２ｃは、回転の開始と回転の停止のみならず、回転数（回転速度）を変化させることができる。駆動部２ｃは、例えば、サーボモータなどの制御モータを備えたものとすることができる。

冷却部３は、載置台２ａと、基板１００の裏面１００ａと、の間の空間に、冷却ガス３ａ１を供給する。冷却部３は、冷却液部３ａ、フィルタ３ｂ、流量制御部３ｃ、および冷却ノズル３ｄを有する。冷却液部３ａ、フィルタ３ｂ、および流量制御部３ｃは、筐体６の外部に設けられている。

冷却液部３ａは、冷却液の収納、および冷却ガス３ａ１の生成を行う。冷却液は、冷却ガス３ａ１を液化したものである。冷却ガス３ａ１は、基板１００の材料と反応し難いガスであれば特に限定はない。冷却ガス３ａ１は、例えば、窒素ガス、ヘリウムガス、アルゴンガスなどの不活性ガスとすることができる。

この場合、比熱の高いガスを用いれば基板１００の冷却時間を短縮することができる。例えば、ヘリウムガスを用いれば基板１００の冷却時間を短縮することができる。また、窒素ガスを用いれば基板１００の処理費用を低減させることができる。

冷却液部３ａは、冷却液を収納するタンクと、タンクに収納された冷却液を気化させる気化部とを有する。タンクには、冷却液の温度を維持するための冷却装置が設けられている。気化部は、冷却液の温度を上昇させて、冷却液から冷却ガス３ａ１を生成する。気化部は、例えば、外気温度を利用したり、熱媒体による加熱を用いたりすることができる。冷却ガス３ａ１の温度は、液体１０１の凝固点以下の温度であればよく、例えば、－１７０℃とすることができる。

なお、冷却液部３ａが、タンクに収納された冷却液を気化させることで冷却ガス３ａ１を生成する場合を例示したが、窒素ガス等をチラーなどで冷却し、冷却ガス３ａ１とすることもできる。この様にすれば、冷却液部を簡素化できる。

フィルタ３ｂは、配管を介して、冷却液部３ａに接続されている。フィルタ３ｂは、冷却液に含まれていたパーティクルなどの汚染物が、基板１００側に流出するのを抑制する。

流量制御部３ｃは、配管を介して、フィルタ３ｂに接続されている。流量制御部３ｃは、冷却ガス３ａ１の流量を制御する。流量制御部３ｃは、例えば、ＭＦＣ（Mass Flow Controller）などとすることができる。また、流量制御部３ｃは、冷却ガス３ａ１の供給圧力を制御することで冷却ガス３ａ１の流量を間接的に制御するものであってもよい。この場合、流量制御部３ｃは、例えば、ＡＰＣ（Auto Pressure Controller）などとすることができる。

冷却液部３ａにおいて冷却液から生成された冷却ガス３ａ１の温度は、ほぼ所定の温度となっている。そのため、流量制御部３ｃにより、冷却ガス３ａ１の流量を制御することで基板１００の温度、ひいては基板１００の表面１００ｂにある液体１０１の温度を制御することができる。この場合、流量制御部３ｃにより、冷却ガス３ａ１の流量を制御することで、後述する過冷却工程において液体１０１の過冷却状態を生じさせることができる。

冷却ノズル３ｄは、筒状を呈している。冷却ノズル３ｄの一方の端部は、流量制御部３ｃに接続されている。冷却ノズル３ｄの他方の端部は、回転軸２ｂの内部に設けられている。冷却ノズル３ｄの他方の端部は、吹き出し部２ｂ１の、載置台２ａ側（開口側）とは
反対の端部の近傍に位置している。

冷却ノズル３ｄは、流量制御部３ｃにより流量が制御された冷却ガス３ａ１を基板１００に供給する。冷却ノズル３ｄから放出された冷却ガス３ａ１は、吹き出し部２ｂ１を介して、基板１００の裏面１００ａに直接供給される。

第１液体供給部４は、基板１００の表面１００ｂに液体１０１を供給する。後述する凍結工程において、液体１０１が液体から固体に相変化すると体積が変化するので圧力波が生じる。この圧力波により、基板１００の表面１００ｂに付着している汚染物が分離されると考えられる。そのため、液体１０１は、基板１００の材料と反応し難いものであれば特に限定はない。なお、液体１０１と液体１０１が凍結したものが全体的に存在する状態を「固液相」と呼称する。

なお、液体１０１を凍結した際に体積が増える液体とすれば、体積増加に伴う物理力を利用して、基板１００の表面に付着している汚染物を分離できるとも考えられる。そのため、液体１０１は、基板１００の材料と反応し難く、且つ、凍結した際に体積が増える液体とすることが好ましい。例えば、液体１０１は、水（例えば、純水や超純水など）や、水を主成分とする液体などとすることができる。

水を主成分とする液体とする場合、水以外の成分が余り多くなると、体積増加に伴う物理力を利用することが難しくなるので、汚染物の除去率が低下するおそれがある。そのため、水以外の成分の濃度は、５ｗｔ％以上、３０ｗｔ％以下とすることが好ましい。

また、液体１０１にはガスを溶存させることができる。ガスは、例えば、炭酸ガス、オゾンガス、水素ガスなどとすることができる。液体１０１に炭酸ガスを溶存させれば、液体１０１の導電率を高めることができるので、基板１００の除電や帯電防止を行うことができる。液体１０１にオゾンガスを溶存させれば、有機物からなる汚染物を溶解することができる。

第１液体供給部４は、液体収納部４ａ、供給部４ｂ、流量制御部４ｃ、および液体ノズル４ｄを有する。液体収納部４ａ、供給部４ｂ、および流量制御部４ｃは、筐体６の外部に設けられている。

液体収納部４ａは、前述した液体１０１を収納する。液体１０１は、凝固点よりも高い温度で液体収納部４ａに収納される。液体１０１は、例えば、常温（２０℃）で収納される。
供給部４ｂは、配管を介して、液体収納部４ａに接続されている。供給部４ｂは、液体収納部４ａに収納されている液体１０１を液体ノズル４ｄに向けて供給する。供給部４ｂは、例えば、液体１０１に対する耐性を有するポンプなどとすることができる。なお、供給部４ｂがポンプである場合を例示したが、供給部４ｂはポンプに限定されるわけではない。例えば、供給部４ｂは、液体収納部４ａの内部にガスを供給し、液体収納部４ａに収納されている液体１０１を圧送するものとしてもよい。

流量制御部４ｃは、配管を介して、供給部４ｂに接続されている。流量制御部４ｃは、供給部４ｂにより供給された液体１０１の流量を制御する。流量制御部４ｃは、例えば、流量制御弁とすることができる。また、流量制御部４ｃは、液体１０１の供給の開始と供給の停止をも行うことができる。

液体ノズル４ｄは、筐体６の内部に設けられている。液体ノズル４ｄは、筒状を呈している。液体ノズル４ｄの一方の端部は、配管を介して、流量制御部４ｃに接続されている。液体ノズル４ｄの他方の端部は、載置台２ａに載置された基板１００の表面１００ｂに対向している。そのため、液体ノズル４ｄから吐出した液体１０１は、基板１００の表面１００ｂに供給される。

また、液体ノズル４ｄの他方の端部（液体１０１の吐出口）は、基板１００の表面１００ｂの略中央に位置している。液体ノズル４ｄから吐出した液体１０１は、基板１００の表面１００ｂの略中央から拡がり、基板１００の表面１００ｂで略一定の厚みを有する液膜が形成される。なお、以下においては、基板１００の表面１００ｂに形成された液体１０１の膜を液膜と称する。

第２液体供給部５は、基板１００の表面１００ｂに液体１０２を供給する。第２液体供給部５は、液体収納部５ａ、供給部５ｂ、流量制御部５ｃ、および液体ノズル４ｄを有する。

液体１０２は、後述する解凍工程において用いることができる。そのため、液体１０２は、基板１００の材料と反応し難く、且つ、後述する乾燥工程において基板１００の表面１００ｂに残留し難いものであれば特に限定はない。液体１０２は、例えば、水（例えば、純水や超純水など）や、水とアルコールの混合液などとすることができる。

液体収納部５ａは、前述した液体収納部４ａと同様とすることができる。供給部５ｂは、前述した供給部４ｂと同様とすることができる。流量制御部５ｃは、前述した流量制御部４ｃと同様とすることができる。

なお、液体１０２と液体１０１が同じである場合には、第２液体供給部５を省くことができる。また、液体ノズル４ｄを兼用する場合を例示したが、液体１０１を吐出する液体ノズルと、液体１０２を吐出する液体ノズルを別々に設けることもできる。

また、液体１０２の温度は、液体１０１の凝固点よりも高い温度とすることができる。また、液体１０２の温度は、凍結した液体１０１を解凍できる温度とすることもできる。液体１０２の温度は、例えば、常温（２０℃）程度とすることができる。

なお、第２液体供給部５が省かれる場合には、解凍工程において、第１液体供給部４を用いる。つまり、液体１０１を用いる。液体１０１の温度は、凍結した液体１０１を解凍できる温度とすることもできる。液体１０１の温度は、例えば、常温（２０℃）程度とすることができる。

筐体６は、箱状を呈している。筐体６の内部にはカバー６ａが設けられている。カバー６ａは、基板１００に供給され、基板１００が回転することで基板１００の外部に排出された液体１０１、１０２を受け止める。カバー６ａは、筒状を呈している。カバー６ａの、載置台２ａ側とは反対側の端部の近傍（カバー６ａの上端近傍）は、カバー６ａの中心に向けて屈曲している。そのため、基板１００の上方に飛び散る液体１０１、１０２の捕捉を容易とすることができる。

また、筐体６の内部には仕切り板６ｂが設けられている。仕切り板６ｂは、カバー６ａの外面と、筐体６の内面との間に設けられている。

筐体６の底面側の側面には複数の排出口６ｃが設けられている。図１に例示をした筐体６の場合には、排出口６ｃが２つ設けられている。使用済みの冷却ガス３ａ１、空気７ａ、液体１０１、および液体１０２は、排出口６ｃから筐体６の外部に排出される。排出口６ｃには排気管６ｃ１が接続され、排気管６ｃ１には使用済みの冷却ガス３ａ１、空気７ａを排気する排気部（ポンプ）１１が接続されている。また、排出口６ｃには液体１０１、１０２を排出する排出管６ｃ２が接続されている。

排出口６ｃは基板１００よりも下方に設けられている。そのため、冷却ガス３ａ１が排出口６ｃから排気されることでダウンフローの流れが作りだされる。その結果、パーティクルの舞い上がりを防ぐことができる。

平面視において、複数の排出口６ｃは、筐体６の中心に対して対称となるように設けられている。この様にすれば、筐体６の中心に対して、冷却ガス３ａ１の排気方向が対称となる。冷却ガス３ａ１の排気方向が対称となれば、冷却ガス３ａ１の排気が円滑となる。

送風部７は、筐体６の天井面に設けられている。なお、送風部７は、天井側であれば、筐体６の側面に設けることもできる。送風部７は、ファンなどの送風機とフィルタを備えることができる。フィルタは、例えば、ＨＥＰＡフィルタ（High Efficiency Particulate Air Filter）などとすることができる。

送風部７は、仕切り板６ｂと筐体６の天井との間の空間に空気７ａ（外気）を供給する。そのため、仕切り板６ｂと筐体６の天井との間の空間の圧力が外部の圧力より高くなる。その結果、送風部７により供給された空気７ａを排出口６ｃに導くことが容易となる。また、パーティクルなどの汚染物が、排出口６ｃから筐体６の内部に侵入するのを抑制することができる。

また、送風部７は、基板１００の表面１００ｂに室温の空気７ａを供給する。そのため、送風部７は、空気７ａの供給量を制御することによって基板１００の上の液体１０１、１０２の温度を変化させることができる。そのため、送風部７は、後述する過冷却工程において液体１０１の過冷却状態を制御したり、解凍工程において液体１０１の解凍を促進させたり、乾燥工程において液体１０２の乾燥を促進させたりすることもできる。

測定部８は、仕切り板６ｂと筐体６の天井との間の空間に設けられている。測定部８は、基板１００の表面１００ｂの上の液体１０１の温度を測定する。この場合、測定部８は、例えば、放射温度計、サーモビューア、熱電対、測温抵抗体などの温度センサとすることができる。また、測定部８は、基板１００の表面１００ｂの上の液体１０１の厚み（液膜の厚み）を測定するものとしてもよい。この場合、測定部８は、例えば、レーザ変位計、超音波変位計などとすることができる。測定された液体１０１の温度や厚みは、後述する過冷却工程において液体１０１の過冷却状態を制御するのに用いることができる。
なお、過冷却状態を制御するとは、過冷却状態にある液体１０１の温度変化のカーブを制御して、液体１０１が急激に冷却されることで凍結しないようにすること、すなわち、過冷却状態が維持されるようにすることである。

制御部９は、基板処理装置１に設けられた各要素の動作を制御する。制御部９は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などの演算素子と、半導体メモリなどの記憶素子を有することができる。制御部９は、例えば、コンピュータとすることができる。記憶素子には、基板処理装置１に設けられた各要素の動作を制御する制御プログラムを格納することができる。演算素子は、記憶素子に格納されている制御プログラム、操作者により入力されたデータ、測定部８からのデータなどを用いて、基板処理装置１に設けられた各要素の動作を制御する。

例えば、液体１０１の冷却速度は、液膜の厚みと相関関係がある。例えば、液膜の厚みが薄くなる程、液体１０１の冷却速度が速くなる。逆に、液膜の厚みが厚くなる程、液体１０１の冷却速度が遅くなる。そのため、制御部９は、測定部８により測定された液体１０１の厚み（液膜の厚み）に基づいて、冷却ガス３ａ１の流量、ひいては液体１０１の冷却速度を制御することができる。なお、液体１０１の温度や冷却速度の制御は、後述する過冷却工程において液体１０１の過冷却状態を制御する際に行われる。そのため、例えば
、制御部９は、基板１００の回転、冷却ガス３ａ１の流量、および、液体１０１の供給量
を制御することができる。

次に、基板処理装置１の作用について例示をする。
図７は、基板処理装置１の作用を例示するためのタイミングチャートである。
なお、図７は、基板１００が６０２５クオーツ(Ｑｚ)基板（１５２ｍｍ×１５２ｍｍ×６．３５ｍｍ）、液体１０１が純水の場合である。

まず、筐体６の図示しない搬入搬出口を介して、基板１００が筐体６の内部に搬入される。搬入された基板１００は、載置台２ａの複数の支持部２ａ１の上に載置、支持される。

基板１００が載置台２ａに支持された後に、図７に示すように予備工程、冷却工程（過冷却工程＋凍結工程）、解凍工程、乾燥工程を含む凍結洗浄工程が行われる。

まず、図７に示すように予備工程が実行される。予備工程においては、制御部９が、供給部４ｂおよび流量制御部４ｃを制御して、基板１００の表面１００ｂに、所定の流量の液体１０１を供給する。また、制御部９が、流量制御部３ｃを制御して、基板１００の裏面１００ａに、所定の流量の冷却ガス３ａ１を供給する。また、制御部９が、駆動部２ｃを制御して、基板１００を第２の回転数で回転させる。
したがって、回転する基板１００に、液体１０１がかけ流される状態となる。

例えば、図７に例示したものの場合には、基板１００の回転数を第２の回転数として、例えば、５０ｒｐｍ～５００ｒｐｍ程度とできる。また、液体１０１の流量を０．１Ｌ／ｍｉｎ～１Ｌ／ｍｉｎ程度とできる。また、冷却ガス３ａ１の流量を４０ＮＬ／ｍｉｎ～２００ＮＬ／ｍｉｎ程度とできる。また、予備工程の工程時間を１８００秒程度とすることができる。なお、予備工程の工程時間は、基板１００の面内温度が略均一となる時間であればよく、予め実験やシミュレーションを行うことで求めることができる。

予備工程における液膜の温度は、液体１０１がかけ流し状態であるため、供給される液体１０１の温度とほぼ同じとなる。例えば、供給される液体１０１の温度が常温（２０℃）程度である場合、液膜の温度は常温（２０℃）程度となる。

次に、図７に示すように冷却工程（過冷却工程＋凍結工程）が実行される。なお、本実施の形態では、冷却工程のうち、液体１０１が過冷却状態となってから凍結が始まるまでの工程を「過冷却工程」、過冷却状態の液体１０１が凍結状態となり、解凍工程により解凍が始まるまでを「凍結工程」と呼称する。

ここで、液体１０１の冷却速度が余り速くなると液体１０１が過冷却状態とならず、すぐに凍結してしまう。そのため、制御部９は、冷却ガス３ａ１の流量、および、基板１００の回転数の少なくともいずれかを制御することで、基板１００の表面１００ｂの液体１０１が過冷却状態となるようにする。

冷却工程（過冷却工程＋凍結工程）では、図７に例示するように、第１の回転数とした後に、予備工程において供給されていた液体１０１の供給を停止する。基板１００の回転数は、０ｒｐｍ～５０ｒｐｍ程度とする。第１の回転数は、供給部４ｂから供給された液体１０１が、基板１００の表面１００ｂで拡がり、均一な厚みの液膜が形成され、且つ、均一な厚みの液膜が維持される程度の回転数である。つまり、制御部９は、予備工程時の回転数よりも少ない回転数で基板１００を回転させる。また、この時の液体１０１の液膜の厚みは、基板１００の表面１００ｂに設けられた凹凸部の高さ寸法以上とすることができる。なお、液膜の厚みが薄い場合に、過冷却とすることが困難となる場合がある。このような場合は、液膜の厚みを略１００μｍ以上とするとよい。具体的な回転数の条件は、実験やシミュレーションを行うことで適宜決定することが好ましい。また、冷却ガス３ａ１の流量は予備工程と同じに維持されている。

このように、冷却工程（過冷却工程＋凍結工程）では、液体１０１の供給を停止すること、および、基板１００の回転数を第２の回転数よりも少ない第１の回転数になるように制御することで、基板１００上の液体１０１が停滞するようにする。そのため、基板１００の裏面１００ａに供給され続けていた冷却ガス３ａ１により、基板１００上の液膜の温度が、予備工程における液膜の温度よりもさらに下がり、過冷却状態となる。なお、予備工程を第１の回転数で実施し、基板１００の面内温度が均一となったら、液体１０１の供給を停止するようにしてもよい。

液体１０１が過冷却状態となる条件は、基板１００の大きさ、液体１０１の粘度、冷却ガス３ａ１の比熱などの影響を受ける。そのため、液体１０１が過冷却状態となる制御条件は、実験やシミュレーションを行うことで適宜決定することが好ましい。

過冷却状態においては、例えば、液膜の温度、パーティクルなどの汚染物や気泡の存在
、振動などにより、液体１０１の凍結が開始する。例えば、パーティクルなどの汚染物が
存在する場合、液体１０１の温度が、－３５℃以上、－２０℃以下になると液体１０１の凍結が開始する。また、基板１００の回転を変動させるなどして液体１０１に振動を加えることで、液体１０１の凍結を開始させることもできる。

過冷却状態の液体１０１の凍結が開始すると、過冷却工程から凍結工程に移行する。
凍結工程においては、基板１００の表面１００ｂに、液体１０１と液体１０１が凍結した
ものが存在する。基板１００の裏面１００ａに供給され続けている冷却ガス３ａ１により
、基板１００上の液膜の温度が、凍結工程においてさらに下がり、完全に凍結して氷膜が
形成される。

なお、過冷却状態となった液体１０１を凍結させる条件は、例示をしたものに限定されるわけではない。例えば、冷却ガス３ａ１の流量を増加させるようにしてもよい。また、過冷却状態にある液体１０１に振動を印加するなどして液体１０１を凍結させるようにしてもよい。例えば、基板１００の回転数を変化させたり、回転軸２ｂなどを介して間接的に、あるいは、直接的に、基板１００上の液体１０１に振動を加える超音波発生装置を設けることもできる。

次に、図７に示すように解凍工程が実行される。なお、図７に例示をしたものは、液体１０１と液体１０２が同じ液体の場合である。そのため、図７では液体１０１と記載している。解凍工程においては、制御部９が、供給部４ｂおよび流量制御部４ｃを制御して、基板１００の表面１００ｂに、所定の流量の液体１０１を供給する。なお、液体１０１と液体１０２が異なる場合には、制御部９が、供給部５ｂおよび流量制御部５ｃを制御して、基板１００の表面１００ｂに、所定の流量の液体１０２を供給する。

また、制御部９が、流量制御部３ｃを制御して、冷却ガス３ａ１の供給を停止させる。また、制御部９が、駆動部２ｃを制御して、基板１００の回転数を第３の回転数に増加させる。第３の回転数は、例えば、２００ｒｐｍ～７００ｒｐｍ程度とすることができる。基板１００の回転が速くなれば、液体１０１と液体１０１が凍結したものとを遠心力で振り切ることができる。そのため、液体１０１と液体１０１が凍結したものとを基板１００の表面１００ｂから排出することができる。この際、基板１００の表面１００ｂから分離された汚染物も液体１０１と液体１０１が凍結したものとともに排出される。

なお、液体１０１または液体１０２の供給量は、解凍ができるのであれば特に限定はない。また、基板１００の第３の回転数は、液体１０１、液体１０１が凍結したもの、および汚染物が排出できるのであれば特に限定はない。
また、解凍の開始は、必ずしも氷膜に対して行う必要はなく、例えば、液体１０１が過冷却状態から少なくとも一部が凍結した状態で解凍を開始してもよい。

次に、図７に示すように乾燥工程が実行される。乾燥工程においては、制御部９が、供給部４ｂおよび流量制御部４ｃを制御して、液体１０１の供給を停止させる。なお、液体１０１と液体１０２が異なる液体の場合には、制御部９が、供給部５ｂおよび流量制御部５ｃを制御して、液体１０２の供給を停止させる。

また、制御部９が、駆動部２ｃを制御して、基板１００の回転数を第３の回転数よりも速い第４の回転数に増加させる。基板１００の回転が速くなれば、基板１００の乾燥を迅速に行うことができる。なお、基板１００の第４の回転数は、乾燥ができるのであれば特に限定はない。
凍結洗浄が終了した基板１００は、筐体６の図示しない搬入搬出口を介して、筐体６の
外部に搬出される。
以上の様にすることで、基板１００の処理（汚染物の除去）を行うことができる。

ここで、前述したように、基板１００の周縁近傍は、冷却効率の低下や外気からの入熱などにより冷却が抑制され易くなる。本実施の形態に係る載置台２ａには、突起部２ａ３が設けられているので、孔２ａａから供給された冷却ガス３ａ１を基板１００の周縁に沿って流すことができる。そのため、基板１００の周縁近傍の冷却を効果的に行うことができるので、基板１００の周縁近傍における汚染物の除去率が低下するのを抑制することができる。

また、本実施の形態に係る基板処理装置１においては、基板１００の裏面１００ａに冷却ガス３ａ１を供給して、基板１００の表面１００ｂに供給された液体１０１を冷却している。この場合、例えば、基板１００の表面１００ｂ側に冷却ガス３ａ１を供給すると、液膜に局所的な凍結が起こる場合がある。これに対して、基板１００の裏面１００ａ側に冷却ガス３ａ１を供給すると、基板１００を介して液膜を冷却することができるので、液膜に局所的な凍結が起こるのを抑制することができる。そのため、基板１００の表面１００ｂに設けられた凹凸部間にかかる圧力を均一化することができるので、凹凸部の倒壊（破損）を抑制することができる。また、供給された冷却ガス３ａ１により液体１０１が吹き飛ばないので、膜厚を維持したまま凍結を行うことができる。

また、基板１００の裏面１００ａから表面１００ｂに向かって厚み方向に冷却が進むので、液膜に厚さ方向の温度勾配が存在しても、基板１００の表面１００ｂと、液体１０１との界面の温度を最も低くすることができる。そのため、液体１０１の凍結は、基板１００の表面１００ｂと、液体１０１との界面側から始まる。また、界面付近の液体１０１の温度を最も低くすることができるので、界面付近において、凍結した液体１０１の膨張を大きくすることができる。そのため、基板１００の表面１００ｂに付着した汚染物を効率よく分離することができる。

図８は、他の実施形態に係る基板処理装置１ａを例示するための模式図である。
図８に示すように、基板処理装置１ａには、載置部２、冷却部３、第１液体供給部４、第２液体供給部５、筐体６、送風部７、測定部８、温度測定部８ａ、ガス供給部１０、排気部１１、および制御部９が設けられている。

温度測定部８ａは、基板１００と載置台２ａとの間の空間の温度を測定する。この温度は、基板１００と載置台２ａとの間を流れる混合ガス（冷却ガス３ａ１とガス１０ｄが混合されたガス）の温度とほぼ等しい。温度測定部８ａは、例えば、放射線温度計、サーモビューア、熱電対、測温抵抗体などとすることができる。

ガス供給部１０は、ガス収納部１０ａ、流量制御部１０ｂ、および接続部１０ｃを有する。
ガス収納部１０ａは、ガス１０ｄの収納と供給を行う。ガス収納部１０ａは、ガス１０ｄが収納された高圧ボンベや工場配管などとすることができる。
流量制御部１０ｂは、ガス１０ｄの流量を制御する。流量制御部１０ｂは、例えば、ガス１０ｄの流量を直接的に制御するＭＦＣとすることもできるし、圧力を制御することでガス１０ｄの流量を間接的に制御するＡＰＣとすることもできる。

接続部１０ｃは、回転軸２ｂに接続されている。接続部１０ｃは、回転軸２ｂと冷却ノズル３ｄとの間の空間と、流量制御部１０ｂとを接続する。接続部１０ｃは、例えば、ロータリージョイントとすることができる。

ガス１０ｄは、基板１００の材料と反応し難いガスであれば特に限定はない。ガス１０ｄは、例えば、窒素ガス、ヘリウムガス、アルゴンガスなどの不活性ガスとすることができる。この場合、ガス１０ｄは、冷却ガス３ａ１と同じガスとすることができる。ただし、ガス１０ｄの温度は、冷却ガス３ａ１の温度よりも高くなっている。ガス１０ｄの温度は、例えば、室温とすることができる。

液体１０１の冷却速度が余り速くなると液体１０１が過冷却状態とならず、すぐに凍結してしまう。すなわち、過冷却工程を行うことができなくなる。この場合、液体１０１の冷却速度は、基板１００の回転数、および、冷却ガス３ａ１の流量の少なくともいずれかにより制御することができる。ところが、冷却ガス３ａ１の温度は、冷却ガス３ａ１を供給する冷却部における温度設定によりほぼ一定となる。そのため、冷却ガス３ａ１の流量では、液体１０１の冷却速度を遅くすることが難しくなる場合がある。

また、基板１００の回転数を少なくすれば、液膜の厚みが厚くなるので冷却速度を遅くすることができる。しかしながら、液膜の厚みには、表面張力によって保たれる限界の厚みがあるので、基板１００の回転数では液体１０１の冷却速度を遅くすることが難しくなる場合がある。

そこで、本実施の形態においては、冷却ガス３ａ１よりも温度の高いガス１０ｄと、冷却ガス３ａ１とを混合させることで、液体１０１の冷却速度を遅くすることができる様にしている。液体１０１の冷却速度は、ガス１０ｄと冷却ガス３ａ１の流量、ガス１０ｄと冷却ガス３ａ１の混合割合、ガス１０ｄの温度などにより制御することができる。

冷却ガス３ａ１に冷却ガス３ａ１よりも温度の高いガス１０ｄを混合させることで、基板１００と載置台２ａとの間の空間に供給するガスの温度をより緻密に調整することができる。したがって、基板１００の冷却温度をより高精度に調整できる。また、液体１０１の過冷却状態の制御をより容易に行うことができる。
さらに、前述したように、突起部２ａ３により基板１００の面内温度も均等にすることができる。そのため、液体１０１の過冷却状態の制御をより容易に行うことができるとともに、汚染物の除去率が向上する。

また、測定部８により、液膜の温度を検出して冷却ガス３ａ１の流量を制御したとしても、基板１００の表面１００ｂ側の温度（液膜の温度）と、基板１００の裏面１００ａ側の温度と、には差が生じている場合がある。そのため、測定部８で検出された液膜の温度のみに基づいて冷却ガス３ａ１の流量を制御すると、液膜の温度が適正温度になったとしても、液膜の温度と、基板１００の裏面１００ａの温度との間に差が生じて基板１００の厚み方向の温度勾配が大きくなる場合がある。基板１００の厚み方向の温度勾配が大きくなると、温度不均一による密度変化が凍結の起点となることもあり、このため凍結のタイミングが基板１００毎にばらつくおそれがある。

本実施の形態によれば、制御部９は、温度測定部８ａにより測定された温度に基づいて、ガス１０ｄと冷却ガス３ａ１の流量、ガス１０ｄと冷却ガス３ａ１の混合割合の少なくともいずれかを制御することができる。

そのため、制御部９は、予備工程においてこのような制御を行い、測定部８で検出された温度と、温度測定部８ａで検出された温度との差が所定の範囲内となった後に、予備工程から過冷却工程（液体１０１の供給停止）に切り替えることができる。この様にすれば、基板１００の厚み方向の温度勾配が小さくなった状態で凍結を開始させることができるので、凍結のタイミングがばらつくのを抑制することができる。
さらに、前述したように、突起部２ａ３により基板１００の面内温度も均等にすることができる。そのため、液体１０１の過冷却状態の制御をより容易に行うことができるとともに、汚染物の除去率が向上する。

なお、流量制御部３ｃにより冷却ガス３ａ１の流量を制御することなく（冷却ガス３ａ１の流量を一定にして）、ガス供給部１０から供給されるガス１０ｄの流量を制御して、液体１０１の過冷却状態を制御することもできる。この様な場合には、流量制御部３ｃを省くことができる。ただし、流量制御部３ｃおよびガス供給部１０を設ければ、液体１０１の過冷却状態の制御をより容易に行うことができる。
また、送風部７により供給される空気７ａの量を制御することで、液体１０１の過冷却状態の制御を行うこともできる。

以上、実施の形態について例示をした。しかし、本発明はこれらの記述に限定されるものではない。前述した実施形態に関して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除若しくは設計変更を行ったもの、または、工程の追加、省略若しくは条件変更を行ったものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。

例えば、基板処理装置１が備える各要素の形状、寸法、数、配置などは、例示をしたものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。

１ 基板処理装置、１ａ 基板処理装置、２ 載置部、２ａ 載置台、２ａ１ 支持部、２ａ２ 支持部、２ａ３ 突起部、２ａａ 孔、２ｂ 回転軸、２ｃ 駆動部、３ 冷却部、３ａ 冷却液部、３ａ１ 冷却ガス、３ｄ 冷却ノズル、４ 第１液体供給部、５ 第２液体供給部、６ 筐体、９ 制御部、１０ ガス供給部、１０ｄ ガス、１００ 基板、１００ａ 裏面、１００ｂ 表面、１０１ 液体、１０２ 液体

Claims (3)

1. 板状を呈し、回転可能な載置台と、
   前記載置台の一方の面に設けられ、基板を支持可能な複数の支持部と、
   前記載置台と、前記支持部に支持された前記基板の裏面と、の間の空間に、冷却ガスを供給可能な冷却部と、
   前記基板の表面に液体を供給可能な液体供給部と、
   前記載置台の一方の面に設けられ、平面視において、前記基板が設けられる領域の境界線に沿って延び、前記基板との間に隙間を有する少なくとも１つの突起部と、
   を備えた基板処理装置。
2. 前記基板の平面形状は略四角形であり、
   前記突起部は、平面視において、前記基板の角の位置には設けられていない請求項１に記載の基板処理装置。
3. 冷却される前記基板の温度分布は、前記載置台と前記基板の裏面と前記突起部とで囲まれた空間から前記隙間を介して流出する前記冷却ガスの流出抵抗、前記隙間の開口の大きさ、および前記隙間の位置の少なくともいずれかにより制御可能である請求項１または２に記載の基板処理装置。

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