KR20210108312A - Substrate processing device - Google Patents

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다이스케 마츠시마
마사야 가미야
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시바우라 메카트로닉스 가부시끼가이샤
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Abstract

The purpose of the present invention is to provide a substrate processing device capable of improving the removal rate of contaminants. According to an embodiment, the substrate processing device includes: a mounting table capable of rotating a substrate; a cooling unit capable of supplying a cooling gas to a space between the mounting table and the substrate; a liquid supply unit capable of supplying a liquid to a surface of the substrate opposite to the mounting table; and a control unit for controlling rotation of the substrate, a flow rate of the cooling gas, and a supply amount of the liquid. The control unit causes the liquid on the surface of the substrate to be in a supercooled state. A frozen film is generated by freezing the liquid in the supercooled state. By lowering the temperature of the frozen film, cracks are generated in the frozen film.

Description

기판 처리 장치{SUBSTRATE PROCESSING DEVICE}Substrate processing equipment {SUBSTRATE PROCESSING DEVICE}

본 발명의 실시형태는 기판 처리 장치에 관한 것이다. An embodiment of the present invention relates to a substrate processing apparatus.

임프린트용 템플릿, 포토리소그래피용 마스크, 반도체 웨이퍼 등의 기판의 표면에 부착된 파티클 등의 오염물을 제거하는 방법으로서, 동결 세정법이 제안되어 있다. As a method for removing contaminants such as particles adhering to the surface of a substrate such as a template for imprint, a mask for photolithography, and a semiconductor wafer, a freeze cleaning method has been proposed.

동결 세정법에서는, 예컨대, 세정에 이용하는 액체로서 순수(純水)를 이용하는 경우, 우선, 회전시킨 기판의 표면에 순수와 냉각 가스를 공급한다. 다음으로, 순수의 공급을 멈추고, 공급한 순수의 일부를 배출하여 기판의 표면에 수막을 형성한다. 수막은, 기판에 공급된 냉각 가스에 의해 동결된다. 수막이 동결되어 얼음막이 형성될 때에, 파티클 등의 오염물이 얼음막에 흡수됨으로써 기판의 표면으로부터 분리된다. 다음으로, 얼음막에 순수를 공급하여 얼음막을 용융하여, 순수와 함께 오염물을 기판의 표면으로부터 제거한다. In the freeze washing method, for example, when pure water is used as a liquid used for washing, first, pure water and a cooling gas are supplied to the surface of the rotated substrate. Next, the supply of pure water is stopped, and a part of the supplied pure water is discharged to form a water film on the surface of the substrate. The water film is frozen by the cooling gas supplied to the substrate. When the water film is frozen to form an ice film, contaminants such as particles are absorbed by the ice film and separated from the surface of the substrate. Next, pure water is supplied to the ice film to melt the ice film, and contaminants together with the pure water are removed from the surface of the substrate.

동결 세정법에 의하면, 기판의 표면에 부착된 오염물을 효과적으로 제거할 수 있다.According to the freeze cleaning method, it is possible to effectively remove contaminants adhering to the surface of the substrate.

그러나, 최근에는, 오염물의 제거율을 더욱 높이는 것이 요구되고 있다. However, in recent years, there has been a demand to further increase the removal rate of contaminants.

특허문헌 1 : 일본 특허 공개 제2018-026436호 공보Patent Document 1: Japanese Patent Laid-Open No. 2018-026436

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 오염물의 제거율을 향상시킬 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus capable of improving a removal rate of contaminants.

실시형태에 따른 기판 처리 장치는, 기판을 회전 가능한 배치대와, 상기 배치대와 상기 기판 사이의 공간에 냉각 가스를 공급 가능한 냉각부와, 상기 기판의 상기 배치대측과는 반대의 면에 액체를 공급 가능한 액체 공급부와, 상기 기판의 회전, 상기 냉각 가스의 유량 및 상기 액체의 공급량을 제어하는 제어부를 구비하고 있다. 상기 제어부는, 상기 기판의 상기 면의 위에 있는 상기 액체가 과냉각 상태가 되도록 하고, 상기 과냉각 상태가 된 상기 액체를 동결함으로써 동결막을 생성하고, 상기 동결막의 온도를 저하시켜 상기 동결막에 균열을 생기게 한다. A substrate processing apparatus according to an embodiment includes a mounting table rotatable for a substrate, a cooling unit capable of supplying a cooling gas to a space between the mounting table and the substrate, and a liquid on a surface opposite to the mounting table side of the substrate. A supplyable liquid supply unit is provided, and a control unit configured to control rotation of the substrate, a flow rate of the cooling gas, and a supply amount of the liquid. The control unit causes the liquid on the surface of the substrate to be in a supercooled state, creates a frozen film by freezing the liquid in the supercooled state, and lowers the temperature of the freezing film to cause cracks in the frozen film do.

본 발명의 실시형태에 의하면, 오염물의 제거율을 향상시킬 수 있는 기판 처리 장치가 제공된다. According to an embodiment of the present invention, there is provided a substrate processing apparatus capable of improving the removal rate of contaminants.

도 1은 본 실시형태에 따른 기판 처리 장치를 예시하기 위한 모식도.
도 2는 기판 처리 장치의 작용을 예시하기 위한 타이밍차트.
도 3은 동결 세정 공정에서의 기판에 공급된 액체의 온도 변화를 예시하기 위한 그래프.
도 4의 (a), (b)는, 오염물의 분리 메커니즘을 예시하기 위한 모식도.
도 5는 액막의 두께와 동결 세정 공정의 반복수의 관계를 예시하기 위한 그래프.
도 6은 다른 실시형태에 따른 기판 처리 장치를 예시하기 위한 모식도. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a schematic diagram for illustrating the substrate processing apparatus which concerns on this embodiment.
Fig. 2 is a timing chart for illustrating the operation of the substrate processing apparatus;
3 is a graph for illustrating a temperature change of a liquid supplied to a substrate in a freeze cleaning process.
4 (a) and (b) are schematic diagrams for illustrating the separation mechanism of contaminants.
5 is a graph for illustrating the relationship between the thickness of the liquid film and the number of repetitions of the freeze washing process.
6 is a schematic diagram for illustrating a substrate processing apparatus according to another embodiment.

이하, 도면을 참조하면서 실시형태에 관해 예시한다. 각 도면 중 동일한 구성요소에는 동일한 부호를 붙이고 상세한 설명은 적절하게 생략한다. EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment is illustrated, referring drawings. In each drawing, the same reference numerals are assigned to the same components, and detailed descriptions thereof are omitted appropriately.

이하에 예시하는 기판(100)은, 예컨대, 반도체 웨이퍼, 임프린트용 템플릿, 포토리소그래피용 마스크, MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)에 이용되는 판형체 등으로 할 수 있다. The substrate 100 exemplified below may be, for example, a semiconductor wafer, a template for imprint, a mask for photolithography, a plate-shaped body used in MEMS (Micro Electro Mechanical Systems), or the like.

또한, 기판(100)에는, 표면에 패턴인 요철부가 형성되어 있는 경우도 있지만, 본 실시형태에 관한 기판 처리 장치(1)는, 요철부가 형성되기 전의 기판(예컨대, 소위 벌크 기판)의 세정에 적합하게 이용할 수 있다. 다만, 기판 처리 장치(1)의 용도는, 벌크 기판의 세정에 한정되는 것은 아니다. In addition, although the substrate 100 has an uneven portion that is a pattern formed on the surface in some cases, the substrate processing apparatus 1 according to the present embodiment is suitable for cleaning the substrate (eg, a so-called bulk substrate) before the uneven portion is formed. can be used appropriately. However, the use of the substrate processing apparatus 1 is not limited to washing|cleaning of a bulk substrate.

또한, 이하에서는, 일례로서, 기판(100)이 포토리소그래피용 마스크인 경우를 설명한다. 기판(100)이 포토리소그래피용 마스크인 경우에는, 기판(100)의 평면형상은 대략 사각형으로 할 수 있다. In addition, below, as an example, the case where the board|substrate 100 is a mask for photolithography is demonstrated. When the substrate 100 is a photolithography mask, the planar shape of the substrate 100 may be substantially rectangular.

도 1은, 본 실시형태에 따른 기판 처리 장치(1)를 예시하기 위한 모식도이다. 1 is a schematic diagram for illustrating a substrate processing apparatus 1 according to the present embodiment.

도 1에 도시하는 바와 같이, 기판 처리 장치(1)에는, 배치부(2), 냉각부(3), 제1 액체 공급부(4), 제2 액체 공급부(5), 케이스(6), 송풍부(7), 검출부(8), 제어부(9) 및 배기부(11)가 설치되어 있다. As shown in FIG. 1 , in the substrate processing apparatus 1 , an arrangement unit 2 , a cooling unit 3 , a first liquid supply unit 4 , a second liquid supply unit 5 , a case 6 , and a feeder An abundance 7 , a detection unit 8 , a control unit 9 , and an exhaust unit 11 are provided.

배치부(2)는, 배치대(2a), 회전축(2b) 및 구동부(2c)를 갖는다. The mounting unit 2 includes a mounting table 2a, a rotating shaft 2b, and a driving unit 2c.

배치대(2a)는 케이스(6)의 내부에 회전 가능하게 설치되어 있다. 배치대(2a)는 판형을 띤다. 배치대(2a)의 한쪽 주면(主面)에는 기판(100)을 지지하는 복수의 지지부(2a1)가 설치되어 있다. 기판(100)을 복수의 지지부(2a1)에 지지시킬 때에는, 기판(100)의 표면(100b)(세정을 행하는 측의 면)이 배치대(2a)측과는 반대쪽을 향하도록 한다. The mounting table 2a is rotatably installed inside the case 6 . The mounting table 2a has a plate shape. A plurality of support portions 2a1 for supporting the substrate 100 are provided on one main surface of the mounting table 2a. When the substrate 100 is supported by the plurality of support portions 2a1, the surface 100b (the surface on the side to be cleaned) of the substrate 100 is directed opposite to the side of the mounting table 2a.

복수의 지지부(2a1)에는 기판(100)의 이면(100a)의 가장자리(엣지)가 접촉한다. 지지부(2a1)의, 기판(100)의 이면(100a)의 가장자리와 접촉하는 부분은 테이퍼면 또는 경사면으로 할 수 있다. 지지부(2a1)의, 기판(100)의 이면(100a)의 가장자리와 접촉하는 부분이 테이퍼면으로 되어 있으면, 지지부(2a1)와, 기판(100)의 이면(100a)의 가장자리를 점접촉시킬 수 있다. 지지부(2a1)의, 기판(100)의 이면(100a)의 가장자리와 접촉하는 부분이 경사면으로 되어 있으면, 지지부(2a1)와, 기판(100)의 이면(100a)의 가장자리를 선접촉시킬 수 있다. 지지부(2a1)와, 기판(100)의 이면(100a)의 가장자리를 점접촉 또는 선접촉시키면, 기판(100)에 오염이나 손상 등이 발생하는 것을 억제할 수 있다. Edges (edges) of the back surface 100a of the substrate 100 are in contact with the plurality of support portions 2a1 . A portion of the support portion 2a1 in contact with the edge of the back surface 100a of the substrate 100 may be a tapered surface or an inclined surface. If the portion of the support portion 2a1 in contact with the edge of the back surface 100a of the substrate 100 is a tapered surface, the support portion 2a1 and the edge of the back surface 100a of the substrate 100 may be brought into point contact. have. If the portion of the support portion 2a1 in contact with the edge of the back surface 100a of the substrate 100 is an inclined surface, the support portion 2a1 and the edge of the back surface 100a of the substrate 100 may be brought into line contact. . When the support 2a1 and the edge of the back surface 100a of the substrate 100 are in point or line contact, it is possible to suppress the occurrence of contamination or damage to the substrate 100 .

또한, 배치대(2a)의 중앙 부분에는, 배치대(2a)의 두께 방향을 관통하는 구멍(2aa)이 형성되어 있다. Further, in the central portion of the mounting table 2a, a hole 2aa penetrating through the thickness direction of the mounting table 2a is formed.

회전축(2b)의 한쪽 단부는 배치대(2a)의 구멍(2aa)에 감합되어 있다. 회전축(2b)의 다른 쪽 단부는 케이스(6)의 외부에 설치되어 있다. 회전축(2b)은 케이스(6)의 외부에서 구동부(2c)와 접속되어 있다. One end of the rotating shaft 2b is fitted to the hole 2aa of the mounting table 2a. The other end of the rotating shaft 2b is provided outside the case 6 . The rotating shaft 2b is connected to the driving unit 2c from the outside of the case 6 .

회전축(2b)은 통형을 띤다. 회전축(2b)의 배치대(2a)측의 단부에는 분출부(2b1)가 설치되어 있다. 분출부(2b1)는, 배치대(2a)의, 복수의 지지부(2a1)가 설치되는 면에 개구되어 있다. 분출부(2b1)의 개구측의 단부는 구멍(2aa)의 내벽에 접속되어 있다. 분출부(2b1)의 개구는, 배치대(2a)에 배치된 기판(100)의 이면(100a)에 대향하고 있다. The rotating shaft 2b has a cylindrical shape. At the end of the rotating shaft 2b on the mounting table 2a side, a blowing part 2b1 is provided. The ejection portion 2b1 is opened on the surface of the mounting table 2a on which the plurality of support portions 2a1 are provided. The open end of the ejection portion 2b1 is connected to the inner wall of the hole 2aa. The opening of the ejection part 2b1 faces the back surface 100a of the substrate 100 disposed on the mounting table 2a.

분출부(2b1)는, 배치대(2a)측(개구측)이 됨에 따라서 단면적이 커지는 형상을 갖고 있다. 그 때문에, 분출부(2b1)의 내부의 구멍은, 배치대(2a)측(개구측)이 됨에 따라서 단면적이 커진다. 또, 회전축(2b)의 선단에 분출부(2b1)를 설치하는 경우를 예시했지만, 분출부(2b1)는 후술하는 냉각 노즐(3d)의 선단에 설치할 수도 있다. 또한, 배치대(2a)의 구멍(2aa)을 분출부(2b1)로 할 수도 있다. The ejection portion 2b1 has a shape in which the cross-sectional area increases as it becomes the mounting table 2a side (opening side). Therefore, the cross-sectional area of the hole inside the ejection part 2b1 becomes large as it becomes the mounting table 2a side (opening side). Moreover, although the case where the ejection part 2b1 was provided in the front-end|tip of the rotating shaft 2b was illustrated, the ejection part 2b1 can also be provided in the front-end|tip of the cooling nozzle 3d mentioned later. Moreover, the hole 2aa of the mounting table 2a can also be made into the ejection part 2b1.

분출부(2b1)를 설치하면, 방출된 냉각 가스(3a1)를 기판(100)의 이면(100a)의 보다 넓은 영역에 공급할 수 있다. 또한, 냉각 가스(3a1)의 방출 속도를 저하시킬 수 있다. 그 때문에, 기판(100)이 부분적으로 냉각되거나, 기판(100)의 냉각 속도가 지나치게 빨라지거나 하는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 후술하는 액체(101)의 과냉각 상태를 발생시키는 것이 용이해진다. 또한, 기판(100)의 표면(100b)의 보다 넓은 영역에서 액체(101)의 과냉각 상태를 발생시킬 수 있다. 그 때문에, 오염물의 제거율을 향상시킬 수 있다. When the ejection part 2b1 is provided, the discharged cooling gas 3a1 can be supplied to a wider area of the back surface 100a of the substrate 100 . In addition, it is possible to reduce the rate of release of the cooling gas 3a1. Therefore, it can suppress that the board|substrate 100 cools partially, or the cooling rate of the board|substrate 100 becomes fast too much. As a result, it becomes easy to generate a supercooled state of the liquid 101, which will be described later. In addition, it is possible to generate a supercooled state of the liquid 101 in a larger area of the surface 100b of the substrate 100 . Therefore, the removal rate of a contaminant can be improved.

회전축(2b)의, 배치대(2a)측과는 반대측의 단부에는 냉각 노즐(3d)이 부착되어 있다. 회전축(2b)의, 배치대(2a)측과는 반대측의 단부와, 냉각 노즐(3d)의 사이에는, 도시하지 않은 회전축 시일이 설치되어 있다. 그 때문에, 회전축(2b)의, 배치대(2a)측과는 반대측의 단부는 기체가 밀봉되도록 되어 있다. A cooling nozzle 3d is attached to an end of the rotating shaft 2b opposite to the mounting table 2a side. A rotating shaft seal (not shown) is provided between the end of the rotating shaft 2b on the opposite side to the mounting table 2a side and the cooling nozzle 3d. Therefore, the gas is sealed at the end of the rotating shaft 2b on the opposite side to the mounting table 2a side.

구동부(2c)는 케이스(6)의 외부에 설치되어 있다. 구동부(2c)는 회전축(2b)과 접속되어 있다. 구동부(2c)는 모터 등의 회전 기기를 가질 수 있다. 구동부(2c)의 회전력은 회전축(2b)을 통해 배치대(2a)에 전달된다. 그 때문에, 구동부(2c)에 의해 배치대(2a), 나아가서는 배치대(2a)에 배치된 기판(100)을 회전시킬 수 있다. The driving unit 2c is provided outside the case 6 . The driving unit 2c is connected to the rotating shaft 2b. The driving unit 2c may have a rotating device such as a motor. The rotational force of the driving unit 2c is transmitted to the mounting table 2a through the rotating shaft 2b. Therefore, by the drive part 2c, the mounting table 2a, and by extension, the board|substrate 100 arrange|positioned on the mounting table 2a can be rotated.

또한, 구동부(2c)는, 회전의 개시와 회전의 정지뿐만 아니라, 회전수(회전 속도)를 변화시킬 수 있다. 구동부(2c)는, 예컨대, 서보 모터 등의 제어 모터를 구비한 것으로 할 수 있다. Moreover, the drive part 2c can change the rotation speed (rotation speed) as well as the start and stop of rotation. The driving unit 2c may include, for example, a control motor such as a servo motor.

냉각부(3)는, 배치대(2a)와 기판(100)의 이면(100a) 사이의 공간에 냉각 가스(3a1)를 공급한다. 냉각부(3)는, 냉각액부(3a), 필터(3b), 유량 제어부(3c) 및 냉각 노즐(3d)을 갖는다. 냉각액부(3a), 필터(3b) 및 유량 제어부(3c)는 케이스(6)의 외부에 설치되어 있다. The cooling unit 3 supplies the cooling gas 3a1 to the space between the mounting table 2a and the back surface 100a of the substrate 100 . The cooling unit 3 includes a cooling liquid unit 3a, a filter 3b, a flow rate control unit 3c, and a cooling nozzle 3d. The cooling liquid part 3a, the filter 3b and the flow rate control part 3c are provided outside the case 6 .

냉각액부(3a)는 냉각액의 수납 및 냉각 가스(3a1)의 생성을 행한다. 냉각액은 냉각 가스(3a1)를 액화한 것이다. 냉각 가스(3a1)는, 기판(100)의 재료와 반응하기 어려운 가스라면 특별히 한정되지 않는다. 냉각 가스(3a1)는, 예컨대, 질소 가스, 헬륨 가스, 아르곤 가스 등의 불활성 가스로 할 수 있다. The cooling liquid part 3a accommodates the cooling liquid and generates the cooling gas 3a1. The cooling liquid is obtained by liquefying the cooling gas 3a1. The cooling gas 3a1 is not particularly limited as long as it is a gas that does not easily react with the material of the substrate 100 . The cooling gas 3a1 may be, for example, an inert gas such as nitrogen gas, helium gas, or argon gas.

이 경우, 비열이 높은 가스를 이용하면 기판(100)의 냉각 시간을 단축할 수 있다. 예컨대, 헬륨 가스를 이용하면 기판(100)의 냉각 시간을 단축할 수 있다. 또한, 질소 가스를 이용하면 기판(100)의 처리 비용을 저감시킬 수 있다. In this case, if a gas having a high specific heat is used, the cooling time of the substrate 100 may be shortened. For example, if the helium gas is used, the cooling time of the substrate 100 may be shortened. In addition, the use of nitrogen gas can reduce the processing cost of the substrate 100 .

냉각액부(3a)는, 냉각액을 수납하는 탱크와, 탱크에 수납된 냉각액을 기화시키는 기화부를 갖는다. 탱크에는, 냉각액의 온도를 유지하기 위한 냉각 장치가 설치되어 있다. 기화부는, 냉각액의 온도를 상승시켜 냉각액으로부터 냉각 가스(3a1)를 생성한다. 기화부는, 예컨대, 외기 온도를 이용하거나, 열매체에 의한 가열을 이용하거나 할 수 있다. 냉각 가스(3a1)의 온도는, 액체(101)의 응고점 이하의 온도이면 되며, 예컨대 -170℃로 할 수 있다. The cooling liquid part 3a has a tank which accommodates a cooling liquid, and the vaporization part which vaporizes the cooling liquid accommodated in the tank. The tank is provided with a cooling device for maintaining the temperature of the cooling liquid. The vaporization unit raises the temperature of the cooling liquid to generate the cooling gas 3a1 from the cooling liquid. The vaporization unit can use, for example, outside air temperature or use heating by a heating medium. The temperature of the cooling gas 3a1 should just be a temperature below the freezing point of the liquid 101, and can be set as -170 degreeC, for example.

또, 냉각액부(3a)가, 탱크에 수납된 냉각액을 기화시킴으로써 냉각 가스(3a1)를 생성하는 경우를 예시했지만, 질소 가스 등을 칠러 등으로 냉각시켜 냉각 가스(3a1)로 할 수도 있다. 이와 같이 하면, 냉각액부를 간소화할 수 있다. Moreover, although the case where the cooling liquid part 3a produces|generates the cooling gas 3a1 by vaporizing the cooling liquid accommodated in a tank was exemplified, it is also possible to make the cooling gas 3a1 by cooling nitrogen gas etc. with a chiller etc.. In this way, the cooling liquid part can be simplified.

필터(3b)는 배관을 통해 냉각액부(3a)에 접속되어 있다. 필터(3b)는, 냉각액에 포함되어 있던 파티클 등의 오염물이 기판(100)측으로 유출되는 것을 억제한다. The filter 3b is connected to the cooling liquid part 3a through a pipe. The filter 3b suppresses contaminants such as particles contained in the cooling liquid from flowing out to the substrate 100 side.

유량 제어부(3c)는 배관을 통해 필터(3b)에 접속되어 있다. 유량 제어부(3c)는 냉각 가스(3a1)의 유량을 제어한다. 유량 제어부(3c)는, 예컨대 MFC(Mass Flow Controller) 등으로 할 수 있다. 또한, 유량 제어부(3c)는, 냉각 가스(3a1)의 공급 압력을 제어함으로써 냉각 가스(3a1)의 유량을 간접적으로 제어하는 것이어도 좋다. 이 경우, 유량 제어부(3c)는, 예컨대 APC(Auto Pressure Controller) 등으로 할 수 있다. The flow control unit 3c is connected to the filter 3b through a pipe. The flow rate controller 3c controls the flow rate of the cooling gas 3a1. The flow rate controller 3c can be, for example, an MFC (Mass Flow Controller) or the like. In addition, the flow rate control part 3c may control the flow volume of the cooling gas 3a1 indirectly by controlling the supply pressure of the cooling gas 3a1. In this case, the flow rate control unit 3c may be, for example, an Auto Pressure Controller (APC) or the like.

냉각액부(3a)에서 냉각액으로부터 생성된 냉각 가스(3a1)의 온도는, 대략 소정의 온도로 되어 있다. 그 때문에, 유량 제어부(3c)에 의해 냉각 가스(3a1)의 유량을 제어함으로써, 기판(100)의 온도, 나아가서는 기판(100)의 표면(100b)에 있는 액체(101)의 온도를 제어할 수 있다. 이 경우, 유량 제어부(3c)에 의해 냉각 가스(3a1)의 유량을 제어함으로써, 후술하는 과냉각 공정에서 액체(101)의 과냉각 상태를 발생시킬 수 있다. The temperature of the cooling gas 3a1 generated from the cooling liquid in the cooling liquid part 3a is approximately a predetermined temperature. Therefore, by controlling the flow rate of the cooling gas 3a1 by the flow rate controller 3c, the temperature of the substrate 100 and furthermore the temperature of the liquid 101 on the surface 100b of the substrate 100 can be controlled. can In this case, by controlling the flow rate of the cooling gas 3a1 by the flow rate controller 3c, it is possible to generate a supercooled state of the liquid 101 in a supercooling step to be described later.

냉각 노즐(3d)은 통형을 띤다. 냉각 노즐(3d)의 한쪽 단부는 유량 제어부(3c)에 접속되어 있다. 냉각 노즐(3d)의 다른 쪽 단부는 회전축(2b)의 내부에 설치되어 있다. 냉각 노즐(3d)의 다른 쪽 단부는, 분출부(2b1)의, 배치대(2a)측(개구측)과는 반대의 단부의 근방에 위치하고 있다. The cooling nozzle 3d has a cylindrical shape. One end of the cooling nozzle 3d is connected to the flow control unit 3c. The other end of the cooling nozzle 3d is provided inside the rotating shaft 2b. The other end of the cooling nozzle 3d is located in the vicinity of an end opposite to the mounting table 2a side (opening side) of the ejection portion 2b1.

냉각 노즐(3d)은, 유량 제어부(3c)에 의해 유량이 제어된 냉각 가스(3a1)를 기판(100)에 공급한다. 냉각 노즐(3d)로부터 방출된 냉각 가스(3a1)는, 분출부(2b1)를 통해 기판(100)의 이면(100a)에 직접 공급된다. The cooling nozzle 3d supplies the cooling gas 3a1 whose flow rate is controlled by the flow rate controller 3c to the substrate 100 . The cooling gas 3a1 discharged from the cooling nozzle 3d is directly supplied to the back surface 100a of the substrate 100 through the ejection portion 2b1.

제1 액체 공급부(4)는 기판(100)의 표면(100b)에 액체(101)를 공급한다. 후술하는 동결 공정(고액상)에서, 액체(101)가 고체로 변화하면 체적이 변화하기 때문에 압력파가 생긴다. 이 압력파에 의해, 기판(100)의 표면(100b)에 부착되어 있는 오염물이 분리된다고 생각된다. 그 때문에, 액체(101)는, 기판(100)의 재료와 반응하기 어려운 것이라면 특별히 한정되지 않는다. 한편, 과냉각 상태의 액체(101)는, 액막의 온도 불균일에 의한 밀도 변화, 파티클 등의 오염물의 존재, 진동 등이 동결 개시의 기점이 되는 성질도 갖는다. 즉, 동결 개시의 기점의 몇 할 정도는 오염물이 되는 성질도 갖는다.The first liquid supply unit 4 supplies the liquid 101 to the surface 100b of the substrate 100 . In the freezing step (solid-liquid phase) described later, when the liquid 101 changes to a solid, a pressure wave is generated because the volume changes. It is considered that the contaminants adhering to the surface 100b of the substrate 100 are separated by this pressure wave. Therefore, the liquid 101 is not particularly limited as long as it is difficult to react with the material of the substrate 100 . On the other hand, the liquid 101 in the supercooled state also has a property that a change in density due to temperature non-uniformity of the liquid film, the presence of contaminants such as particles, vibration, and the like become the starting point of freezing. That is, several percent of the starting point of freezing also has a property of becoming a contaminant.

또한, 액체(101)를 동결했을 때에 체적이 증가하는 액체로 하면, 체적 증가에 따르는 물리력을 이용하여 기판(100)의 표면에 부착되어 있는 오염물을 분리할 수 있다고도 생각된다. 그 때문에, 액체(101)는, 기판(100)의 재료와 반응하기 어렵고 동결했을 때에 체적이 증가하는 액체로 하는 것이 바람직하다. 예컨대, 액체(101)는, 물(예컨대 순수나 초순수 등)이나, 물을 주성분으로 하는 액체 등으로 할 수 있다. It is also considered that if the liquid 101 is a liquid whose volume increases when frozen, contaminants adhering to the surface of the substrate 100 can be separated by using the physical force accompanying the increase in volume. Therefore, it is preferable that the liquid 101 is a liquid that does not easily react with the material of the substrate 100 and increases in volume when frozen. For example, the liquid 101 may be water (eg, pure water or ultrapure water), a liquid containing water as a main component, or the like.

물을 주성분으로 하는 액체는, 예컨대, 물과 알코올의 혼합액, 물과 산성 용액의 혼합액, 물과 알칼리 용액의 혼합액 등으로 할 수 있다. The liquid containing water as a main component can be, for example, a mixed solution of water and alcohol, a mixed solution of water and an acidic solution, a mixed solution of water and an alkali solution, and the like.

물과 알코올의 혼합액으로 하면 표면장력을 저하시킬 수 있기 때문에, 기판(100)의 표면(100b)에 형성된 미세한 요철부의 내부에 액체(101)를 공급하는 것이 용이해진다. Since the surface tension can be lowered by using a mixture of water and alcohol, it is easy to supply the liquid 101 to the inside of the minute concavo-convex portions formed on the surface 100b of the substrate 100 .

물과 산성 용액의 혼합액으로 하면, 기판(100)의 표면에 부착된 파티클이나 레지스트 잔사 등의 오염물을 용해할 수 있다. 예컨대, 물과 황산 등의 혼합액으로 하면, 레지스트나 금속으로 이루어진 오염물을 용해할 수 있다. Contaminants such as particles or resist residues adhering to the surface of the substrate 100 can be dissolved by using a mixture of water and an acidic solution. For example, when a mixed solution of water and sulfuric acid or the like is used, it is possible to dissolve resist and contaminants made of metal.

물과 알칼리 용액의 혼합액으로 하면, 제타 전위를 저하시킬 수 있기 때문에, 기판(100)의 표면(100b)으로부터 분리시킨 오염물이 기판(100)의 표면(100b)에 재부착되는 것을 억제할 수 있다. When a mixture of water and an alkali solution is used, since the zeta potential can be lowered, it is possible to suppress the re-adhesion of contaminants separated from the surface 100b of the substrate 100 to the surface 100b of the substrate 100 . .

다만, 물 이외의 성분이 너무 많아지면, 체적 증가에 따르는 물리력을 이용하는 것이 어려워지기 때문에, 오염물의 제거율이 저하될 우려가 있다. 그 때문에, 물 이외의 성분의 농도는 5 wt% 이상, 30 wt% 이하로 하는 것이 바람직하다. However, when there are too many components other than water, since it becomes difficult to use the physical force accompanying an increase in volume, there exists a possibility that the removal rate of a pollutant may fall. Therefore, the concentration of components other than water is preferably 5 wt% or more and 30 wt% or less.

또한, 액체(101)에는 가스를 용존시킬 수 있다. 가스는, 예컨대, 탄산 가스, 오존 가스, 수소 가스 등으로 할 수 있다. 액체(101)에 탄산 가스를 용존시키면 액체(101)의 도전율을 높일 수 있기 때문에, 기판(100)의 제전이나 대전 방지를 행할 수 있다. 액체(101)에 오존 가스를 용존시키면, 유기물로 이루어진 오염물을 용해할 수 있다. Also, a gas may be dissolved in the liquid 101 . The gas can be, for example, carbon dioxide gas, ozone gas, hydrogen gas or the like. When carbon dioxide gas is dissolved in the liquid 101 , the conductivity of the liquid 101 can be increased, so that the substrate 100 can be neutralized or prevented from being charged. When ozone gas is dissolved in the liquid 101, contaminants made of organic matter can be dissolved.

제1 액체 공급부(4)는, 액체 수납부(4a), 공급부(4b), 유량 제어부(4c) 및 액체 노즐(4d)을 갖는다. 액체 수납부(4a), 공급부(4b) 및 유량 제어부(4c)는 케이스(6)의 외부에 설치되어 있다. The first liquid supply unit 4 includes a liquid storage unit 4a, a supply unit 4b, a flow rate control unit 4c, and a liquid nozzle 4d. The liquid accommodating part 4a, the supply part 4b, and the flow rate control part 4c are provided outside the case 6 .

액체 수납부(4a)는 전술한 액체(101)를 수납한다. 액체(101)는, 응고점보다 높은 온도로 액체 수납부(4a)에 수납된다. 액체(101)는, 예컨대 상온(20℃)으로 수납된다. The liquid accommodating portion 4a contains the liquid 101 described above. The liquid 101 is accommodated in the liquid accommodating portion 4a at a temperature higher than the freezing point. The liquid 101 is stored at, for example, room temperature (20°C).

공급부(4b)는, 배관을 통해 액체 수납부(4a)에 접속되어 있다. 공급부(4b)는, 액체 수납부(4a)에 수납되어 있는 액체(101)를 액체 노즐(4d)을 향해 공급한다. 공급부(4b)는, 예컨대, 액체(101)에 대한 내성을 갖는 펌프 등으로 할 수 있다. 공급부(4b)가 펌프인 경우를 예시했지만, 공급부(4b)는 펌프에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 공급부(4b)는, 액체 수납부(4a)의 내부에 가스를 공급하여, 액체 수납부(4a)에 수납되어 있는 액체(101)를 압송하는 것으로 해도 좋다. The supply part 4b is connected to the liquid storage part 4a via piping. The supply unit 4b supplies the liquid 101 stored in the liquid storage unit 4a toward the liquid nozzle 4d. The supply unit 4b may be, for example, a pump having resistance to the liquid 101 or the like. Although the case where the supply part 4b was a pump was illustrated, the supply part 4b is not limited to a pump. For example, the supply part 4b may supply gas to the inside of the liquid storage part 4a, and it is good also as pressure-feeding of the liquid 101 accommodated in the liquid storage part 4a.

유량 제어부(4c)는, 배관을 통해 공급부(4b)에 접속되어 있다. 유량 제어부(4c)는, 공급부(4b)에 의해 공급된 액체(101)의 유량을 제어한다. 유량 제어부(4c)는, 예컨대 유량 제어 밸브로 할 수 있다. 또한, 유량 제어부(4c)는, 액체(101)의 공급의 개시와 공급의 정지도 행할 수 있다. The flow control part 4c is connected to the supply part 4b via piping. The flow rate control unit 4c controls the flow rate of the liquid 101 supplied by the supply unit 4b. The flow rate control unit 4c can be, for example, a flow rate control valve. In addition, the flow control unit 4c can also start and stop the supply of the liquid 101 .

액체 노즐(4d)은 케이스(6)의 내부에 설치되어 있다. 액체 노즐(4d)은 통형을 띤다. 액체 노즐(4d)의 한쪽 단부는, 배관을 통해 유량 제어부(4c)에 접속되어 있다. 액체 노즐(4d)의 다른 쪽 단부는, 배치대(2a)에 배치된 기판(100)의 표면(100b)에 대향하고 있다. 그 때문에, 액체 노즐(4d)로부터 토출한 액체(101)는 기판(100)의 표면(100b)에 공급된다. The liquid nozzle 4d is provided inside the case 6 . The liquid nozzle 4d has a cylindrical shape. One end of the liquid nozzle 4d is connected to the flow rate controller 4c through a pipe. The other end of the liquid nozzle 4d faces the surface 100b of the substrate 100 disposed on the mounting table 2a. Therefore, the liquid 101 discharged from the liquid nozzle 4d is supplied to the surface 100b of the substrate 100 .

또한, 액체 노즐(4d)의 다른 쪽 단부(액체(101)의 토출구)는 기판(100)의 표면(100b)의 대략 중앙에 위치하고 있다. 액체 노즐(4d)로부터 토출한 액체(101)는, 기판(100)의 표면(100b)의 대략 중앙으로부터 퍼져, 기판(100)의 표면(100b)에서 대략 일정한 두께를 갖는 액막이 형성된다. 이하에서는, 기판(100)의 표면(100b)에 형성된 액체(101)의 막을 액막으로 칭한다. In addition, the other end of the liquid nozzle 4d (the discharge port of the liquid 101 ) is located approximately at the center of the surface 100b of the substrate 100 . The liquid 101 discharged from the liquid nozzle 4d spreads from approximately the center of the surface 100b of the substrate 100 , and a liquid film having a substantially constant thickness is formed on the surface 100b of the substrate 100 . Hereinafter, the film of the liquid 101 formed on the surface 100b of the substrate 100 is referred to as a liquid film.

제2 액체 공급부(5)는 기판(100)의 표면(100b)에 액체(102)를 공급한다. 제2 액체 공급부(5)는, 액체 수납부(5a), 공급부(5b), 유량 제어부(5c) 및 액체 노즐(4d)을 갖는다. The second liquid supply unit 5 supplies the liquid 102 to the surface 100b of the substrate 100 . The second liquid supply unit 5 includes a liquid storage unit 5a, a supply unit 5b, a flow rate control unit 5c, and a liquid nozzle 4d.

액체(102)는, 후술하는 해동 공정에서 이용할 수 있다. 그 때문에, 액체(102)는, 기판(100)의 재료와 반응하기 어렵고, 또한 후술하는 건조 공정에서 기판(100)의 표면(100b)에 잔류하기 어려운 것이라면 특별히 한정되지 않는다. 액체(102)는, 예컨대, 물(예컨대 순수나 초순수 등)이나, 물과 알코올의 혼합액 등으로 할 수 있다. The liquid 102 can be used in the thawing process mentioned later. Therefore, the liquid 102 is not particularly limited as long as it is difficult to react with the material of the substrate 100 and hardly remains on the surface 100b of the substrate 100 in a drying step to be described later. The liquid 102 may be, for example, water (eg, pure water or ultrapure water) or a mixture of water and alcohol.

액체 수납부(5a)는 전술한 액체 수납부(4a)와 동일하게 할 수 있다. 공급부(5b)는 전술한 공급부(4b)와 동일하게 할 수 있다. 유량 제어부(5c)는 전술한 유량 제어부(4c)와 동일하게 할 수 있다. The liquid accommodating part 5a may be the same as the above-described liquid accommodating part 4a. The supply unit 5b may be the same as the above-described supply unit 4b. The flow control unit 5c may be the same as the flow control unit 4c described above.

또한, 액체(102)와 액체(101)가 동일한 경우에는 제2 액체 공급부(5)를 생략할 수 있다. 또한, 액체 노즐(4d)을 겸용하는 경우를 예시했지만, 액체(101)를 토출하는 액체 노즐과, 액체(102)를 토출하는 액체 노즐을 따로따로 설치할 수도 있다. In addition, when the liquid 102 and the liquid 101 are the same, the second liquid supply unit 5 may be omitted. In addition, although the case where the liquid nozzle 4d is used also was illustrated, the liquid nozzle which discharges the liquid 101 and the liquid nozzle which discharges the liquid 102 may be provided separately.

또한, 액체(102)의 온도는 액체(101)의 응고점보다 높은 온도로 할 수 있다. 또한, 액체(102)의 온도는 동결된 액체(101)를 해동할 수 있는 온도로 할 수도 있다. 액체(102)의 온도는, 예컨대 상온(20℃) 정도로 할 수 있다. Also, the temperature of the liquid 102 may be higher than the freezing point of the liquid 101 . Also, the temperature of the liquid 102 may be a temperature capable of thawing the frozen liquid 101 . The temperature of the liquid 102 may be, for example, about room temperature (20°C).

또한, 제2 액체 공급부(5)가 생략되는 경우에는, 해동 공정에서 제1 액체 공급부(4)를 이용한다. 즉, 액체(101)를 이용한다. 액체(101)의 온도는 동결된 액체(101)를 해동할 수 있는 온도로 할 수도 있다. 액체(101)의 온도는, 예컨대 상온(20℃) 정도로 할 수 있다. In addition, when the second liquid supply part 5 is omitted, the first liquid supply part 4 is used in the thawing process. That is, the liquid 101 is used. The temperature of the liquid 101 may be a temperature at which the frozen liquid 101 can be thawed. The temperature of the liquid 101 can be, for example, about room temperature (20°C).

케이스(6)는 상자형을 띤다. 케이스(6)의 내부에는 커버(6a)가 설치되어 있다. 커버(6a)는, 기판(100)에 공급되고, 기판(100)이 회전함으로써 기판(100)의 외부로 배출된 액체(101, 102)를 받아낸다. 커버(6a)는 통형을 띤다. 커버(6a)의, 배치대(2a)측과는 반대측의 단부의 근방(커버(6a)의 상단 근방)은, 커버(6a)의 중심을 향해 굴곡되어 있다. 그 때문에, 기판(100)의 상측으로 비산하는 액체(101, 102)의 포착을 용이하게 할 수 있다. The case 6 has a box shape. A cover 6a is provided inside the case 6 . The cover 6a is supplied to the substrate 100 and receives the liquids 101 and 102 discharged to the outside of the substrate 100 as the substrate 100 rotates. The cover 6a has a cylindrical shape. The vicinity of the end of the cover 6a opposite to the mounting table 2a side (near the upper end of the cover 6a) is bent toward the center of the cover 6a. Therefore, it is possible to easily capture the liquids 101 and 102 scattered above the substrate 100 .

또한, 케이스(6)의 내부에는 구획판(6b)이 설치되어 있다. 구획판(6b)은, 커버(6a)의 외면과 케이스(6)의 내면 사이에 설치되어 있다. Further, a partition plate 6b is provided inside the case 6 . The partition plate 6b is provided between the outer surface of the cover 6a and the inner surface of the case 6 .

케이스(6)의 저면측의 측면에는 복수의 배출구(6c)가 설치되어 있다. 도 1에 예시한 케이스(6)의 경우에는, 배출구(6c)가 2개 설치되어 있다. 사용 완료한 냉각 가스(3a1), 공기(7a), 액체(101) 및 액체(102)는, 배출구(6c)로부터 케이스(6)의 외부로 배출된다. 배출구(6c)에는 배기관(6c1)이 접속되고, 배기관(6c1)에는 사용 완료한 냉각 가스(3a1), 공기(7a)를 배기하는 배기부(펌프)(11)가 접속되어 있다. 또한, 배출구(6c)에는 액체(101, 102)를 배출하는 배출관(6c2)이 접속되어 있다. A plurality of outlet ports 6c are provided on the side surface of the case 6 on the bottom face side. In the case 6 illustrated in FIG. 1 , two discharge ports 6c are provided. The used cooling gas 3a1 , the air 7a , the liquid 101 , and the liquid 102 are discharged to the outside of the case 6 from the discharge port 6c . An exhaust pipe 6c1 is connected to the exhaust port 6c, and an exhaust unit (pump) 11 for exhausting the used cooling gas 3a1 and air 7a is connected to the exhaust pipe 6c1. Further, a discharge pipe 6c2 for discharging the liquids 101 and 102 is connected to the discharge port 6c.

배출구(6c)는 기판(100)보다 하측에 설치되어 있다. 그 때문에, 냉각 가스(3a1)가 배출구(6c)로부터 배기됨으로써 다운플로우의 흐름이 만들어진다. 그 결과, 파티클이 날리는 것을 방지할 수 있다. The discharge port 6c is provided below the substrate 100 . Therefore, a downflow flow is created by exhausting the cooling gas 3a1 from the outlet 6c. As a result, it is possible to prevent the particles from flying.

평면시(平面視)에서, 복수의 배출구(6c)는 케이스(6)의 중심에 대하여 대칭이 되도록 설치되어 있다. 이와 같이 하면, 케이스(6)의 중심에 대하여 냉각 가스(3a1)의 배기 방향이 대칭이 된다. 냉각 가스(3a1)의 배기 방향이 대칭이 되면, 냉각 가스(3a1)의 배기가 원활해진다. In a plan view, the plurality of discharge ports 6c are provided so as to be symmetrical with respect to the center of the case 6 . In this way, the exhaust direction of the cooling gas 3a1 is symmetrical with respect to the center of the case 6 . When the exhaust direction of the cooling gas 3a1 becomes symmetrical, the exhaust of the cooling gas 3a1 becomes smooth.

송풍부(7)는 케이스(6)의 천장면에 설치되어 있다. 송풍부(7)는, 천장측이라면 케이스(6)의 측면에 설치할 수도 있다. 송풍부(7)는 팬 등의 송풍기와 필터를 구비할 수 있다. 필터는, 예컨대 HEPA 필터(High Efficiency Particulate Air Filter) 등으로 할 수 있다. The blower 7 is provided on the ceiling surface of the case 6 . The blower 7 can also be provided on the side surface of the case 6 if it is a ceiling side. The blower 7 may include a blower such as a fan and a filter. The filter can be, for example, a HEPA filter (High Efficiency Particulate Air Filter) or the like.

송풍부(7)는, 구획판(6b)과 케이스(6)의 천장 사이의 공간에 공기(7a)(외기)를 공급한다. 그 때문에, 구획판(6b)과 케이스(6)의 천장 사이의 공간의 압력이 외부의 압력보다 높아진다. 그 결과, 송풍부(7)에 의해 공급된 공기(7a)를 배출구(6c)로 유도하는 것이 용이해진다. 또한, 파티클 등의 오염물이, 배출구(6c)로부터 케이스(6)의 내부에 침입하는 것을 억제할 수 있다. The blower 7 supplies air 7a (external air) to the space between the partition plate 6b and the ceiling of the case 6 . Therefore, the pressure in the space between the partition plate 6b and the ceiling of the case 6 becomes higher than the external pressure. As a result, it becomes easy to guide the air 7a supplied by the blower 7 to the outlet 6c. In addition, it is possible to suppress contaminants such as particles from entering the inside of the case 6 from the discharge port 6c.

또한, 송풍부(7)는 기판(100)의 표면(100b)에 실온의 공기(7a)를 공급한다. 그 때문에, 송풍부(7)는, 공기(7a)의 공급량을 제어함으로써 기판(100) 상의 액체(101, 102)의 온도를 변화시킬 수 있다. 그 때문에, 송풍부(7)는, 후술하는 과냉각 공정에서 액체(101)의 과냉각 상태를 제어하거나, 해동 공정에서 액체(101)의 해동을 촉진시키거나, 건조 공정에서 액체(102)의 건조를 촉진시키거나 할 수도 있다. In addition, the blower 7 supplies room temperature air 7a to the surface 100b of the substrate 100 . Therefore, the blower 7 can change the temperature of the liquids 101 and 102 on the substrate 100 by controlling the supply amount of the air 7a. For this reason, the blower 7 controls the supercooling state of the liquid 101 in a supercooling process described later, promotes the thawing of the liquid 101 in the thawing process, or dries the liquid 102 in the drying process. may or may not be promoted.

검출부(8)는, 구획판(6b)과 케이스(6)의 천장 사이의 공간에 설치되어 있다. 검출부(8)는, 액막이나, 액체(101)가 동결된 동결막의 온도를 검출한다. 이 경우, 검출부(8)는, 예컨대, 방사 온도계, 서모 뷰어, 열전대, 측온 저항체로 할 수 있다. 또한, 검출부(8)는, 액막의 두께나 동결막의 표면 위치를 검출하는 것으로 해도 좋다. 이 경우, 검출부(8)는, 예컨대, 레이저 변위계, 초음파 변위계 등으로 할 수 있다. 또한, 검출부(8)는, 액막의 표면 상태나 동결막의 표면 상태를 검출하는 화상 센서 등으로 해도 좋다. The detection unit 8 is provided in the space between the partition plate 6b and the ceiling of the case 6 . The detection unit 8 detects the temperature of the liquid film or the frozen film in which the liquid 101 is frozen. In this case, the detection unit 8 may be, for example, a radiation thermometer, a thermo viewer, a thermocouple, or a resistance thermometer. In addition, the detection unit 8 may detect the thickness of the liquid film or the surface position of the frozen film. In this case, the detection unit 8 can be, for example, a laser displacement gauge, an ultrasonic displacement gauge, or the like. In addition, the detection unit 8 may be an image sensor or the like that detects the surface state of the liquid film or the surface state of the frozen film.

검출된 액막의 온도, 두께, 표면 상태는, 후술하는 과냉각 공정에서 액체(101)의 과냉각 상태를 제어하는 데 이용할 수 있다. 과냉각 상태를 제어한다는 것은, 과냉각 상태에 있는 액체(101)의 온도 변화의 커브를 제어하여, 액체(101)가 급격히 냉각됨으로써 동결되지 않도록 하는 것, 즉, 과냉각 상태가 유지되도록 하는 것이다. The detected temperature, thickness, and surface state of the liquid film can be used to control the supercooling state of the liquid 101 in a supercooling process to be described later. Controlling the supercooled state means controlling the curve of the temperature change of the liquid 101 in the supercooled state so that the liquid 101 is not frozen by rapid cooling, that is, the supercooled state is maintained.

또한, 검출된 동결막의 온도, 두께, 표면 상태는, 후술하는 동결 공정(고상)에서, 「균열의 발생」을 검출하는 데 이용할 수 있다. 예컨대, 검출부(8)가 온도를 검출하는 것인 경우에는, 후술하는 동결 공정(고상)에서, 동결막의 온도로부터 「균열의 발생」을 간접적으로 검출할 수 있다. 검출부(8)가 두께를 검출하는 것인 경우에는, 후술하는 동결 공정(고상)에서, 동결막의 표면 위치의 변화로부터 「균열의 발생」을 검출할 수 있다. 검출부(8)가 표면 상태를 검출하는 것인 경우에는, 후술하는 동결 공정(고상)에서, 동결막의 표면 상태로부터 「균열의 발생」을 검출할 수 있다. In addition, the detected temperature, thickness, and surface state of the frozen film can be used to detect "occurrence of cracks" in a freezing step (solid phase) described later. For example, in the case where the detection unit 8 detects a temperature, in a freezing step (solid phase) described later, “crack generation” can be indirectly detected from the temperature of the frozen film. In the case where the detection unit 8 detects the thickness, in a freezing step (solid phase) described later, “cracking” can be detected from a change in the surface position of the frozen film. In the case where the detection unit 8 detects the surface state, "crack generation" can be detected from the surface state of the frozen film in a freezing step (solid phase) described later.

제어부(9)는, 기판 처리 장치(1)에 설치된 각 요소의 동작을 제어한다. 제어부(9)는, 예컨대, CPU(Central Processing Unit) 등의 연산 소자와, 반도체 메모리 등의 기억 소자를 가질 수 있다. 제어부(9)는, 예컨대 컴퓨터로 할 수 있다. 기억 소자에는, 기판 처리 장치(1)에 설치된 각 요소의 동작을 제어하는 제어 프로그램을 저장할 수 있다. 연산 소자는, 기억 소자에 저장되어 있는 제어 프로그램, 조작자에 의해 입력된 데이터, 검출부(8)로부터의 데이터 등을 이용하여, 기판 처리 장치(1)에 설치된 각 요소의 동작을 제어한다. The control unit 9 controls the operation of each element installed in the substrate processing apparatus 1 . The control unit 9 may include, for example, an arithmetic element such as a CPU (Central Processing Unit) and a storage element such as a semiconductor memory. The control unit 9 can be, for example, a computer. The storage element can store a control program for controlling the operation of each element installed in the substrate processing apparatus 1 . The arithmetic element controls the operation of each element installed in the substrate processing apparatus 1 using a control program stored in the storage element, data input by an operator, data from the detection unit 8 , and the like.

예컨대, 액체(101)의 냉각 속도는 액막의 두께와 상관관계가 있다. 예컨대, 액막의 두께가 얇아질수록 액체(101)의 냉각 속도가 빨라진다. 반대로, 액막의 두께가 두꺼워질수록 액체(101)의 냉각 속도가 느려진다. 그 때문에, 제어부(9)는, 검출부(8)에 의해 검출된 액체(101)의 두께(액막의 두께)에 기초하여, 냉각 가스(3a1)의 유량, 나아가서는 액체(101)의 냉각 속도를 제어할 수 있다. 액체(101)의 온도나 냉각 속도의 제어는, 후술하는 과냉각 공정에서 액체(101)의 과냉각 상태를 제어할 때에 행해진다. 그 때문에, 예컨대, 제어부(9)는, 기판(100)의 회전, 냉각 가스(3a1)의 유량 및 액체(101)의 공급량을 제어할 수 있다. For example, the cooling rate of the liquid 101 is correlated with the thickness of the liquid film. For example, as the thickness of the liquid film decreases, the cooling rate of the liquid 101 increases. Conversely, as the thickness of the liquid film increases, the cooling rate of the liquid 101 becomes slower. Therefore, the control unit 9 adjusts the flow rate of the cooling gas 3a1 and further the cooling rate of the liquid 101 based on the thickness (thickness of the liquid film) of the liquid 101 detected by the detection unit 8 . can be controlled Control of the temperature and cooling rate of the liquid 101 is performed when controlling the supercooled state of the liquid 101 in a supercooling step to be described later. Therefore, for example, the control unit 9 can control the rotation of the substrate 100 , the flow rate of the cooling gas 3a1 , and the supply amount of the liquid 101 .

예컨대, 제어부(9)는, 기판(100)의 표면(100b)의 위에 있는 액체(101)가 과냉각 상태가 되도록 하고, 과냉각 상태가 된 액체(101)를 동결함으로써 동결막을 생성하고, 동결막의 온도를 저하시켜 동결막에 균열을 발생시킨다. For example, the control unit 9 causes the liquid 101 on the surface 100b of the substrate 100 to be in a supercooled state, freezes the supercooled liquid 101 to generate a frozen film, and the temperature of the frozen film It lowers the temperature and causes cracks in the freezing film.

다음으로, 기판 처리 장치(1)의 작용에 관해 예시한다. Next, the operation of the substrate processing apparatus 1 is exemplified.

도 2는, 기판 처리 장치(1)의 작용을 예시하기 위한 타이밍차트이다. 2 is a timing chart for illustrating the operation of the substrate processing apparatus 1 .

도 3은, 동결 세정 공정에서의 기판(100)에 공급된 액체(101)의 온도 변화를 예시하기 위한 그래프이다. 3 is a graph for illustrating the temperature change of the liquid 101 supplied to the substrate 100 in the freeze cleaning process.

또한, 도 2 및 도 3은, 기판(100)이 6025 쿼츠(Qz) 기판(152 mm×152 mm×6.35 mm), 액체(101)가 순수인 경우이다. 2 and 3, the substrate 100 is a 6025 quartz (Qz) substrate (152 mm x 152 mm x 6.35 mm), and the liquid 101 is pure water.

우선, 케이스(6)의 도시하지 않은 반입 반출구를 통해 기판(100)이 케이스(6)의 내부에 반입된다. 반입된 기판(100)은, 배치대(2a)의 복수의 지지부(2a1)의 위에 배치, 지지된다. First, the board|substrate 100 is carried in into the inside of the case 6 through the carry-in/out port (not shown) of the case 6 . The loaded board|substrate 100 is arrange|positioned and supported on the some support part 2a1 of the mounting table 2a.

기판(100)이 배치대(2a)에 지지된 후에, 도 2에 도시하는 바와 같이 예비 공정, 액막의 형성 공정, 냉각 공정, 해동 공정, 건조 공정을 포함하는 동결 세정 공정이 행해진다. After the substrate 100 is supported on the mounting table 2a, as shown in FIG. 2 , a freeze cleaning process including a preliminary process, a liquid film formation process, a cooling process, a thawing process, and a drying process is performed.

우선, 도 2 및 도 3에 도시하는 바와 같이 예비 공정이 실행된다. 예비 공정에서는, 제어부(9)가 공급부(4b) 및 유량 제어부(4c)를 제어하여, 기판(100)의 표면(100b)에 소정 유량의 액체(101)를 공급한다. 또한, 제어부(9)가 유량 제어부(3c)를 제어하여, 기판(100)의 이면(100a)에 소정 유량의 냉각 가스(3a1)를 공급한다. 또한, 제어부(9)가 구동부(2c)를 제어하여, 기판(100)을 제3 회전수로 회전시킨다.First, as shown in Figs. 2 and 3, a preliminary process is performed. In the preliminary process, the control unit 9 controls the supply unit 4b and the flow rate control unit 4c to supply the liquid 101 at a predetermined flow rate to the surface 100b of the substrate 100 . Further, the control unit 9 controls the flow rate control unit 3c to supply the cooling gas 3a1 at a predetermined flow rate to the back surface 100a of the substrate 100 . Further, the control unit 9 controls the driving unit 2c to rotate the substrate 100 at the third rotation speed.

여기서, 냉각부(3)에 의한 냉각 가스(3a1)의 공급에 의해 케이스(6) 내의 분위기가 냉각되면, 분위기 중의 더스트를 포함한 서리가 기판(100)에 부착되어, 오염의 원인이 될 가능성이 있다. 예비 공정에서는, 기판(100)의 표면(100b)에 액체(101)를 계속 공급하고 있기 때문에, 기판(100)을 균일하게 냉각시키면서, 기판(100)의 표면(100b)에 서리가 부착되는 것을 방지할 수 있다.Here, when the atmosphere in the case 6 is cooled by the supply of the cooling gas 3a1 by the cooling unit 3, frost including dust in the atmosphere adheres to the substrate 100, and there is a possibility that it may cause contamination. have. In the preliminary process, since the liquid 101 is continuously supplied to the surface 100b of the substrate 100, while the substrate 100 is uniformly cooled, frost is prevented from adhering to the surface 100b of the substrate 100. can be prevented

예컨대, 도 2에 예시한 것의 경우에는, 기판(100)의 회전수는, 제3 회전수로서, 예컨대 50 rpm∼500 rpm 정도로 할 수 있다. 또한, 액체(101)의 유량은 0.1 L/min∼1.0 L/min 정도로 할 수 있다. 또한, 냉각 가스(3a1)의 유량은 40 NL/min∼200 NL/min 정도로 할 수 있다. 또한, 예비 공정의 공정 시간을 1800초 정도로 할 수 있다. 예비 공정의 공정 시간은, 기판(100)의 면내 온도가 대략 균일해지는 시간이면 되며, 미리 실험이나 시뮬레이션을 행함으로써 구할 수 있다. For example, in the case illustrated in FIG. 2 , the rotation speed of the substrate 100 may be set to, for example, about 50 rpm to 500 rpm as the third rotation speed. In addition, the flow rate of the liquid 101 can be about 0.1 L/min - 1.0 L/min. In addition, the flow rate of the cooling gas 3a1 can be made into about 40 NL/min - 200 NL/min. Moreover, the process time of a preliminary|backup process can be made into about 1800 second. The process time of the preliminary process is just a time for which the in-plane temperature of the substrate 100 becomes substantially uniform, and can be obtained by conducting an experiment or simulation in advance.

예비 공정에서의 액막의 온도는, 액체(101)가 방류 상태이기 때문에, 공급되는 액체(101)의 온도와 거의 동일해진다. 예컨대, 공급되는 액체(101)의 온도가 상온(20℃) 정도인 경우, 액막의 온도는 상온(20℃) 정도가 된다. The temperature of the liquid film in the preliminary process becomes substantially the same as the temperature of the supplied liquid 101 because the liquid 101 is in a discharged state. For example, when the temperature of the supplied liquid 101 is about room temperature (20° C.), the temperature of the liquid film is about room temperature (20° C.).

다음으로, 도 2 및 도 3에 도시하는 바와 같이 액막의 형성 공정이 실행된다. 액막의 형성 공정을 행할 때에는, 액막의 두께가, 높은 제거율을 얻을 수 있는 두께(소정의 두께)가 되는 회전수(제2 회전수)로 한다. 제2 회전수는, 예컨대 50 rpm∼100 rpm이다. 즉, 제어부(9)는, 예비 공정 시의 회전수와 동일, 혹은 예비 공정 시의 회전수보다 적은 회전수로 기판(100)을 회전시킨다. 그리고, 도 2에 예시하는 바와 같이, 예비 공정에서 공급되고 있던 액체(101)의 공급을 정지하고, 소정의 두께가 될 때까지 기판(100)을 제2 회전수로 회전시킨다. 소정의 두께가 되었는지 아닌지는, 검출부(8)에 의해 액막의 두께를 측정하여 확인해도 좋다. 검출부(8)에 의해 액막의 두께를 측정하여 소정의 두께가 되는 시간을 미리 산출해 두고, 소정의 두께가 되는 시간 동안 제2 회전수를 유지하도록 해도 좋다. 그 후, 기판(100)의 회전수를, 공급부(4b)로부터 기판(100) 상에 공급된 액체(101)의 액막이, 균일한 두께로 유지되는 정도의 회전수(제1 회전수)로 한다. 제1 회전수는, 원심력에 의해 액막의 두께가 달라지는 것을 억제할 수 있는 회전수이면 되며, 예컨대 0 rpm∼50 rpm 이하로 하면 좋다. 한편, 액막의 형성 공정 동안, 냉각 가스(3a1)의 유량은 예비 공정과 동일한 공급량으로 유지되고 있다. 전술한 바와 같이, 예비 공정에서 기판(100)의 면내 온도를 대략 균일하게 한 상태로 하고 있다. 액막의 형성 공정에서, 냉각 가스(3a1)의 유량을 예비 공정과 동일한 공급량으로 유지함으로써, 기판(100)의 상태를 면내 온도가 대략 균일해진 상태로 유지할 수 있다. Next, as shown in Figs. 2 and 3, a liquid film forming process is performed. When performing the liquid film formation process, let the thickness of the liquid film be the rotation speed (second rotation speed) at which the thickness (predetermined thickness) at which a high removal rate can be obtained. The second rotation speed is, for example, 50 rpm to 100 rpm. That is, the control unit 9 rotates the substrate 100 at a rotation speed equal to or smaller than the rotation speed during the preliminary process. Then, as illustrated in FIG. 2 , the supply of the liquid 101 supplied in the preliminary process is stopped, and the substrate 100 is rotated at the second rotation speed until a predetermined thickness is reached. Whether or not it has reached a predetermined thickness may be confirmed by measuring the thickness of the liquid film by the detection unit 8 . The thickness of the liquid film may be measured by the detection unit 8, the time required to attain a predetermined thickness may be calculated in advance, and the second rotational speed may be maintained during the time required to attain a predetermined thickness. Thereafter, the rotation speed of the substrate 100 is set to a rotation speed (first rotation speed) such that the liquid film of the liquid 101 supplied onto the substrate 100 from the supply unit 4b is maintained at a uniform thickness. . The first rotation speed may be any rotation speed capable of suppressing a change in the thickness of the liquid film due to centrifugal force, and may be, for example, 0 rpm to 50 rpm or less. On the other hand, during the liquid film forming process, the flow rate of the cooling gas 3a1 is maintained at the same supply amount as in the preliminary process. As described above, the in-plane temperature of the substrate 100 is made substantially uniform in the preliminary process. In the liquid film forming process, by maintaining the flow rate of the cooling gas 3a1 at the same supply amount as in the preliminary process, the state of the substrate 100 can be maintained in a state in which the in-plane temperature becomes substantially uniform.

또한, 소정의 두께를 두껍게 하고자 하는 경우, 제3 회전수로부터 제2 회전수로 하지 않고 제1 회전수로 할 수도 있다. 또한, 이 경우, 제1 회전수는 0 rpm에 가까운 회전수로 하는 것이 바람직하다. 특히, 기판(100)의 회전이 정지하면, 원심력에 의해 액막의 두께가 달라지는 것을 보다 억제할 수 있다. In addition, when the predetermined thickness is to be thickened, the first rotation speed may be set instead of the third rotation speed to the second rotation speed. In this case, the first rotational speed is preferably set to a rotational speed close to 0 rpm. In particular, when the rotation of the substrate 100 is stopped, it is possible to further suppress a change in the thickness of the liquid film due to centrifugal force.

한편, 예비 공정으로부터 제1 회전수로 해도 좋다. 또한, 제3 회전수가 제1 회전수보다 느린 회전수이어도 좋다. In addition, it is good also as a 1st rotation speed from a preliminary|backup process. Moreover, the rotation speed slower than the 1st rotation speed may be sufficient as 3rd rotation speed.

또한, 예비 공정으로부터 액막의 형성 공정으로 이행할 때에, 예비 공정 시에 공급된 액체(101)를, 기판(100)을 고속으로 회전시킴으로써 배출해도 좋다. 이 경우, 액체(101)를 배출후, 기판(100)의 회전수를 균일한 두께의 액막이 유지되는 정도의 회전수(50 rpm) 이하, 혹은 기판(100)의 회전을 정지시킨 후에, 소정의 양의 액체(101)를 기판(100)에 공급하면 된다. 이와 같이 하면, 소정의 두께를 갖는 액막을 용이하게 형성할 수 있다. In addition, when transferring from the preliminary step to the liquid film forming step, the liquid 101 supplied in the preliminary step may be discharged by rotating the substrate 100 at high speed. In this case, after discharging the liquid 101, the rotational speed of the substrate 100 is set to a predetermined rotational speed (50 rpm) or less at which the liquid film of a uniform thickness is maintained, or after the rotation of the substrate 100 is stopped. A positive liquid 101 may be supplied to the substrate 100 . In this way, it is possible to easily form a liquid film having a predetermined thickness.

후술하는 바와 같이, 액막의 형성 공정에서 형성되는 액막의 두께(냉각 공정을 행할 때의 액막의 두께)는 300 μm∼1300 μm 정도로 할 수 있다. 예컨대, 제어부(9)는, 액체(101)의 공급량 및 기판(100)의 회전수를 제어하여, 기판(100)의 표면(100b)의 위에 있는 액막의 두께를 300 μm∼1300 μm 정도로 한다. As will be described later, the thickness of the liquid film formed in the liquid film forming step (the thickness of the liquid film in the cooling step) can be set to about 300 µm to 1300 µm. For example, the control unit 9 controls the supply amount of the liquid 101 and the rotation speed of the substrate 100 so that the thickness of the liquid film on the surface 100b of the substrate 100 is about 300 µm to 1300 µm.

또한, 액막의 두께에 관한 상세한 것은 후술한다. In addition, the detail regarding the thickness of a liquid film is mentioned later.

다음으로, 도 2 및 도 3에 도시하는 바와 같이 냉각 공정이 실행된다. 본 실시형태에서는, 냉각 공정 중, 과냉각 상태가 된 액체(101)의 동결이 시작되기 전까지의 사이를 「과냉각 공정」, 과냉각 상태의 액체(101)의 동결이 개시되고, 동결이 완전히 완료하기 전까지의 사이를 「동결 공정(고액상)」, 동결된 액체(101)를 더 냉각시켜 균열을 생기게 할 때까지의 사이를 「동결 공정(고상)」으로 호칭한다. 과냉각 공정에서는, 기판(100)의 표면(100b)에 액체(101)만이 존재한다. 동결 공정(고액상)에서는, 기판(100)의 표면(100b)에 액체(101)와 액체(101)가 동결된 것이 존재한다. 동결 공정(고상)에서는, 기판(100)의 표면(100b)에 액체(101)가 동결된 것만이 존재한다. 고액상이란, 액체(101)와 액체(101)가 동결된 것이 전체적으로 존재하고 있는 상태를 의미한다. 또한, 액체(101)가 동결된 것만으로 된 상태를 동결막(101a)이라고 부른다. Next, as shown in Figs. 2 and 3, a cooling process is performed. In the present embodiment, during the cooling process, the "supercooling process" between before the start of freezing of the liquid 101 in the supercooled state, the freezing of the liquid 101 in the supercooled state starts, and until the freezing is completely completed. A "freezing process (solid-liquid phase)" is called a "freezing process (solid-liquid phase)", and a period until the frozen liquid 101 is further cooled to generate a crack is called a "freezing process (solid-liquid phase)". In the supercooling process, only the liquid 101 is present on the surface 100b of the substrate 100 . In the freezing step (solid-liquid phase), the liquid 101 and the frozen liquid 101 are present on the surface 100b of the substrate 100 . In the freezing process (solid phase), only the frozen liquid 101 exists on the surface 100b of the substrate 100 . The solid-liquid phase means a state in which the liquid 101 and the frozen liquid 101 exist as a whole. In addition, the state in which the liquid 101 is only frozen is called a freezing film 101a.

우선, 과냉각 공정에서는, 기판(100)의 이면(100a)에 계속 공급되고 있는 냉각 가스(3a1)에 의해, 기판(100) 상의 액막의 온도가 액막의 형성 공정에서의 액막의 온도보다 더 내려가, 과냉각 상태가 된다. First, in the supercooling process, the temperature of the liquid film on the substrate 100 is lowered than the temperature of the liquid film in the liquid film forming process by the cooling gas 3a1 continuously supplied to the back surface 100a of the substrate 100, become supercooled.

여기서, 액체(101)의 냉각 속도가 너무 빨라지면 액체(101)가 과냉각 상태가 되지 않고, 바로 동결되어 버린다. 그 때문에, 제어부(9)는, 기판(100)의 회전수, 냉각 가스(3a1)의 유량 및 액체(101)의 공급량 중 적어도 하나를 제어함으로써, 기판(100)의 표면(100b)의 액체(101)가 과냉각 상태가 되도록 한다. Here, if the cooling rate of the liquid 101 is too fast, the liquid 101 does not become a supercooled state and is immediately frozen. Therefore, the control unit 9 controls at least one of the rotation speed of the substrate 100 , the flow rate of the cooling gas 3a1 , and the supply amount of the liquid 101 , so that the liquid ( 101) becomes supercooled.

액체(101)가 과냉각 상태가 되는 제어 조건은, 기판(100)의 크기, 액체(101)의 점도, 냉각 가스(3a1)의 비열 등의 영향을 받는다. 그 때문에, 액체(101)가 과냉각 상태가 되는 제어 조건은, 실험이나 시뮬레이션을 행함으로써 적절하게 결정하는 것이 바람직하다. The control conditions under which the liquid 101 is in the supercooled state are affected by the size of the substrate 100 , the viscosity of the liquid 101 , the specific heat of the cooling gas 3a1 , and the like. Therefore, it is preferable to appropriately determine the control condition under which the liquid 101 is in a supercooled state by conducting an experiment or simulation.

과냉각 상태에서는, 예컨대, 액막의 온도, 파티클 등의 오염물이나 기포의 존재, 진동 등에 의해 액체(101)의 동결이 개시된다. 예컨대, 파티클 등의 오염물이 존재하는 경우, 액체(101)의 온도 T가 -35℃ 이상, -20℃ 이하가 되면 액체(101)의 동결이 개시된다. 또한, 기판(100)의 회전을 변동시키거나 하여 액체(101)에 진동을 가함으로써, 액체(101)의 동결을 개시시킬 수도 있다. In the supercooled state, freezing of the liquid 101 is initiated by, for example, the temperature of the liquid film, the presence of contaminants such as particles or air bubbles, vibration, or the like. For example, when contaminants such as particles are present, freezing of the liquid 101 is initiated when the temperature T of the liquid 101 is -35°C or higher and -20°C or lower. Also, by varying the rotation of the substrate 100 or applying vibration to the liquid 101, freezing of the liquid 101 can be started.

과냉각 상태의 액체(101)의 동결이 개시되면, 과냉각 공정으로부터 동결 공정(고액상)으로 이행한다. 동결 공정(고액상)에서는, 기판(100)의 표면(100b)에, 액체(101)와 액체(101)가 동결한 것이 전체적으로 존재한다. 전술한 바와 같이, 과냉각 상태의 액체(101)는, 동결 개시의 기점의 몇 할 정도는 오염물이 되는 성질을 갖는다. 이 성질이나, 액체(101)가 고체로 변화했을 때의 체적 변화에 따르는 압력파나, 체적 증가에 따르는 물리력 등에 의해, 기판(100)의 표면(100b)에 부착되어 있는 오염물이 분리된다고 생각되고 있다. 그 때문에, 액체(101)의 일부가 동결되었을 때에 생긴 압력파나 물리력 등에 의해, 기판(100)의 표면(100b)에 부착되어 있는 오염물을 분리할 수 있다. When the freezing of the liquid 101 in the supercooled state is started, it shifts from the supercooling process to the freezing process (solid-liquid phase). In the freezing step (solid-liquid phase), the liquid 101 and the frozen liquid 101 are entirely present on the surface 100b of the substrate 100 . As described above, the liquid 101 in the supercooled state has a property of becoming a contaminant in several percent of the starting point of freezing. It is thought that contaminants adhering to the surface 100b of the substrate 100 are separated by this property, the pressure wave accompanying the volume change when the liquid 101 changes to a solid, or the physical force accompanying the volume increase. . Therefore, contaminants adhering to the surface 100b of the substrate 100 can be separated by a pressure wave or physical force generated when a part of the liquid 101 is frozen.

기판(100)의 표면(100b)의 액막이 완전히 동결되면, 동결 공정(고액상)으로부터 동결 공정(고상)으로 이행한다. 동결 공정(고상)에서는, 기판(100)의 표면(100b)의 동결막(101a)의 온도가 더 저하된다. 여기서, 액체(101)에는, 주로 물이 포함되어 있다. 그 때문에, 기판(100)의 표면(100b)의 액막이 완전히 동결되어 동결막(101a)이 형성되고, 동결막(101a)의 온도가 더 저하되면, 동결막(101a)의 체적이 축소되어 동결막(101a)에 응력이 발생한다. When the liquid film on the surface 100b of the substrate 100 is completely frozen, the process shifts from the freezing process (solid-liquid phase) to the freezing process (solid phase). In the freezing step (solid phase), the temperature of the freezing film 101a on the surface 100b of the substrate 100 is further lowered. Here, the liquid 101 mainly contains water. Therefore, the liquid film on the surface 100b of the substrate 100 is completely frozen to form a freezing film 101a. A stress is generated in (101a).

이 경우, 예컨대, 동결막(101a)의 온도가 -50℃ 이하가 되면, 동결막(101a)에 균열이 발생한다. 동결막(101a)에 균열이 발생하면, 기판(100)의 표면(100b)에 부착되어 있던 오염물(103)이 기판(100)의 표면(100b)으로부터 분리된다. 오염물(103)이 기판(100)의 표면(100b)으로부터 분리되는 메커니즘은 반드시 분명한 것은 아니지만, 이하와 같이 생각할 수 있다. In this case, for example, when the temperature of the freezing film 101a becomes -50° C. or less, cracks occur in the freezing film 101a. When the freezing film 101a cracks, the contaminants 103 attached to the surface 100b of the substrate 100 are separated from the surface 100b of the substrate 100 . The mechanism by which the contaminant 103 is separated from the surface 100b of the substrate 100 is not necessarily clear, but can be considered as follows.

도 4의 (a), (b)는, 오염물(103)의 분리 메커니즘을 예시하기 위한 모식도이다. 4 (a) and (b) are schematic diagrams for illustrating the separation mechanism of the contaminant 103 .

도 4의 (a)에 도시하는 바와 같이, 동결 공정(고상)에서 동결막(101a)의 온도가 저하되면, 동결막(101a)의 열팽창계수와 기판(100)의 열팽창계수의 차에 따른 응력 F가 발생한다. As shown in Fig. 4 (a), when the temperature of the freezing film 101a is lowered in the freezing process (solid phase), the stress due to the difference between the thermal expansion coefficient of the freezing film 101a and the thermal expansion coefficient of the substrate 100 F occurs.

그리고, 도 4의 (b)에 도시하는 바와 같이, 동결막(101a)의 온도가 더 저하되면(예컨대 -50℃ 이하가 되면), 증대된 응력 F을 견디지 못하고 동결막(101a)에 균열이 발생한다. 이 경우, 일반적으로, 물을 주성분으로 하는 동결막(101a)의 열팽창계수는 기판(100)의 열팽창계수보다 크기 때문에, 도 4의 (b)에 도시하는 바와 같이, 동결막(101a)이 외부를 향해 볼록하게 변형하여 균열이 발생한다. And, as shown in (b) of FIG. 4, if the temperature of the freezing film 101a is further lowered (for example, when it becomes -50 ° C or less), the increased stress F cannot be endured and cracks are formed in the freezing film 101a. Occurs. In this case, in general, since the thermal expansion coefficient of the freezing film 101a containing water as a main component is larger than that of the substrate 100, as shown in FIG. It deforms convexly toward , and cracks occur.

동결막(101a)에는 오염물(103)이 포함되어 있기 때문에, 동결막(101a)이 외부를 향해 볼록하게 변형했을 때(균열이 발생했을 때)에, 도 4의 (b)에 도시하는 바와 같이, 오염물(103)이 기판(100)의 표면(100b)으로부터 분리된다. Since the freezing film 101a contains the contaminants 103, when the freezing film 101a is convexly deformed toward the outside (when a crack occurs), as shown in Fig. 4(b), , the contaminants 103 are separated from the surface 100b of the substrate 100 .

또한, 본 발명자가 얻은 지견에 의하면, 과냉각 공정을 행할 때의 액막의 두께를 두껍게 하면, 동결 공정(고상)에서 오염물(103)의 제거율이 향상되는 것이 판명되었다. 아마도, 액막의 두께를 두껍게 함으로써 응력 F가 증대되어, 동결막(101a)이 외부를 향해 볼록하게 변형했을 때의 굴곡이 커졌기 때문이라고 생각된다. 이 경우, 동결 공정(고상)에서 오염물(103)의 제거율이 향상되면, 동결 세정 공정을 복수회 반복하여 행할 때에 실행 횟수를 저감시킬 수 있다. 그 때문에, 동결 세정 작업의 시간의 단축, 나아가서는 생산성의 향상을 도모할 수 있다.Further, according to the knowledge obtained by the present inventors, it was found that the removal rate of the contaminants 103 in the freezing step (solid phase) was improved when the thickness of the liquid film during the supercooling step was increased. This is probably because the stress F is increased by increasing the thickness of the liquid film, and the curvature when the frozen film 101a is convexly deformed toward the outside is increased. In this case, if the removal rate of the contaminants 103 in the freezing step (solid phase) is improved, the number of executions can be reduced when the freeze washing step is repeatedly performed a plurality of times. Therefore, it is possible to shorten the time of the freeze washing operation and further improve the productivity.

도 5는, 액막의 두께와 동결 세정 공정의 반복수의 관계를 예시하기 위한 그래프이다. 도면 중의 횟수는 동결 세정 공정의 반복 횟수이다. 또한, 목표로 하는 기판(100) 상의 오염물의 제거율을 90%로 설정했다. 또, 목표로 하는 제거율(소정의 제거율)은, 기판(100)의 세정에서의 수율이 허용치가 되도록 설정하면 된다. 또한, 원심력의 영향을 제거하기 위해, 제1 회전수를 0 rpm으로 했다. 이 때문에, 기판(100)의 표면(100b) 상에 균일하게 액막을 형성할 수 있는 두께는 300 μm였다. 5 is a graph for illustrating the relationship between the thickness of the liquid film and the number of repetitions of the freeze washing process. The number of times in the figure is the number of repetitions of the freeze washing process. In addition, the target removal rate of contaminants on the substrate 100 was set to 90%. In addition, the target removal rate (predetermined removal rate) may be set so that the yield in washing|cleaning of the board|substrate 100 may become an allowable value. In addition, in order to remove the influence of centrifugal force, the 1st rotation speed was made into 0 rpm. For this reason, the thickness at which the liquid film can be uniformly formed on the surface 100b of the substrate 100 was 300 µm.

도 5로부터 알 수 있는 바와 같이, 반복수가 20회 이상인 경우, 과냉각 공정을 행할 때의 액막의 두께를 300 μm 이상으로 하면, 오염물(103)의 제거율을 90% 이상으로 향상시킬 수 있다. 또한, 반복수가 10회 이상인 경우, 액막의 두께를 600 μm 이상으로 하면, 오염물(103)의 제거율을 90% 이상으로 향상시킬 수 있다. 또한, 반복수가 5회 이상인 경우, 액막의 두께를 1000 μm 이상으로 하면, 오염물(103)의 제거율을 90% 이상으로 향상시킬 수 있다. As can be seen from FIG. 5 , when the number of repetitions is 20 or more and the thickness of the liquid film during the supercooling step is 300 µm or more, the removal rate of the contaminants 103 can be improved to 90% or more. In addition, when the number of repetitions is 10 or more and the thickness of the liquid film is 600 µm or more, the removal rate of the contaminants 103 can be improved to 90% or more. In addition, when the number of repetitions is 5 or more and the thickness of the liquid film is 1000 µm or more, the removal rate of the contaminants 103 can be improved to 90% or more.

그런데, 액막의 두께는, 액체(101)의 표면장력 등의 영향을 받기 때문에, 1300 μm 정도까지 두껍게 할 수 있다. 그러나, 1300 μm 정도까지 두껍게 하면, 50 rpm 이하의 회전수로 하더라도, 액막의 일부가 기판(100)으로부터 넘쳐 버릴 우려가 있다. 그 때문에, 액막의 최대 두께는 1200 μm 정도로 할 수 있다. 그 때문에, 과냉각 공정을 행할 때의 액막의 두께는, 반복수가 20회 이상인 경우 300 μm 이상, 1200 μm 이하로 하는 것이 바람직하고, 반복수가 10회 이상인 경우 600 μm 이상, 1200 μm 이하로 하는 것이 더욱 바람직하다. However, since the thickness of the liquid film is affected by the surface tension of the liquid 101 and the like, it can be thickened to about 1300 µm. However, when the thickness is about 1300 µm, there is a risk that a part of the liquid film overflows from the substrate 100 even at a rotation speed of 50 rpm or less. Therefore, the maximum thickness of the liquid film can be set to about 1200 µm. Therefore, the thickness of the liquid film when performing the supercooling step is preferably 300 µm or more and 1200 µm or less when the number of repetitions is 20 or more, and 600 µm or more and 1200 µm or less when the number of repetitions is 10 or more. desirable.

액막의 두께를 300 μm 이상, 1200 μm 이하로 하면, 동결 세정 공정을 20회 반복하여 행함으로써 오염물(103)의 제거율이 90% 이상으로 향상된다. 상기 범위의 두께의 액막을 형성하는 경우, 회전수를 50 rpm 이하로 하면, 원심력에 의해 액체(101)를 털어내지 못하여, 액막을 형성하기 쉽다. 또한, 액막의 두께를 600 μm 이상, 1200 μm 이하로 하면, 실행 횟수를 10회 이상, 20회 미만으로 줄이는 것이 가능해진다. 그 때문에, 동결 세정 작업의 시간의 단축, 나아가서는 생산성의 향상을 도모할 수 있다. 실행 횟수를 5회 이상, 10회 미만으로 더욱 줄이기 위해서는, 1000 μm 이상, 1200 μm 이하로 하는 것이 바람직하다. When the thickness of the liquid film is 300 µm or more and 1200 µm or less, the removal rate of the contaminants 103 is improved to 90% or more by repeating the freeze washing step 20 times. In the case of forming a liquid film having a thickness within the above range, if the rotation speed is 50 rpm or less, the liquid 101 cannot be shaken off by centrifugal force, and thus the liquid film is easily formed. Further, when the thickness of the liquid film is set to 600 µm or more and 1200 µm or less, it becomes possible to reduce the number of executions to 10 or more and less than 20. Therefore, it is possible to shorten the time of the freeze washing operation and further improve the productivity. In order to further reduce the number of executions to 5 or more and less than 10, it is preferable to set it to 1000 micrometers or more and 1200 micrometers or less.

또한, 동결 세정 공정의 실행 횟수는, 도시하지 않은 입출력 화면을 통해 조작자에 의해 입력된다. 혹은, 기판을 수납하는 케이스에 부속된 바코드나 QR 코드(등록상표) 등의 마크를 기판 처리 장치(1)가 판독하도록 해도 좋다. The number of times the freeze washing process is executed is input by the operator through an input/output screen (not shown). Alternatively, the substrate processing apparatus 1 may read a mark such as a barcode or a QR code (registered trademark) attached to a case for housing the substrate.

또한, 도 5의 결과는, 균열이 발생하는 -50℃ 정도에서 해동한 경우의 데이터이다. 본 발명자가 얻은 지견에 의하면, 동결막(101a)에 균열이 발생하더라도 냉각을 계속한 경우, 동결 세정 공정을 1회 실시했을 때의 제거율이 90%를 넘는 것이 판명되었다. 즉, 동결 공정(고상)의 처리 시간을 길게 설정하면, 1회의 동결 공정에서도 높은 제거율이 얻어진다. 또한, 동결 공정(고상)의 처리 시간을 길게 설정한 경우, 액막의 두께에 상관없이 높은 제거율이 얻어지는 것도 판명되었다. In addition, the result of FIG. 5 is data at the time of thawing at about -50 degreeC which cracks generate|occur|produce. According to the knowledge obtained by the present inventors, it has been found that, even if cracks occur in the frozen film 101a, when cooling is continued, the removal rate when the freeze washing process is performed once is over 90%. That is, if the processing time of the freezing step (solid phase) is set to be long, a high removal rate is obtained even in one freezing step. It was also found that, when the treatment time of the freezing step (solid phase) was set to be long, a high removal rate was obtained regardless of the thickness of the liquid film.

동결 공정(고상)의 처리 시간을 길게 설정함으로써, 왜 제거율이 액막의 두께에 상관없이 향상되는 것인지, 그 메커니즘에 관해서는 분명하지 않다. 그러나, 동결 공정(고상)의 처리 시간을 소정 시간 이상 실시함으로써, 1회의 동결 공정에서도 높은 제거율이 얻어진다. It is not clear as to the mechanism why the removal rate is improved regardless of the thickness of the liquid film by setting the processing time of the freezing step (solid phase) to be long. However, by carrying out the processing time of the freezing process (solid phase) for a predetermined time or more, a high removal rate is acquired also in one freezing process.

다음으로, 동결막(101a)에 균열이 발생한 후에, 도 2 및 도 3에 도시하는 바와 같이 해동 공정이 실행된다. 균열의 발생은 검출부(8)에 의해 검출할 수 있다. 예컨대, 검출부(8)가 온도를 검출하는 것인 경우에는, 동결 공정(고상)에서, 동결막(101a)의 온도(예컨대, -50℃ 이하)로부터 「균열의 발생」을 간접적으로 검출할 수 있다. 검출부(8)가 두께를 검출하는 것인 경우에는, 동결 공정(고상)에서, 동결막(101a)의 표면 위치의 변화로부터 「균열의 발생」을 검출할 수 있다. 검출부(8)가 화상 센서인 경우에는, 동결 공정(고상)에서, 화상 처리에 의해 「균열의 발생」을 검출할 수 있다. Next, after cracking occurs in the frozen film 101a, a thawing step is performed as shown in Figs. 2 and 3 . The occurrence of cracks can be detected by the detection unit 8 . For example, in the case where the detection unit 8 detects the temperature, in the freezing process (solid phase), "crack generation" can be indirectly detected from the temperature (eg, -50°C or less) of the freezing film 101a. have. In the case where the detection unit 8 detects the thickness, in the freezing process (solid phase), "crack generation" can be detected from the change in the surface position of the frozen film 101a. When the detection part 8 is an image sensor, in a freezing process (solid phase), "occurrence|production of a crack" can be detected by image processing.

한편, 도 2 및 도 3에 예시한 것은, 액체(101)와 액체(102)가 동일한 액체인 경우이다. 그 때문에, 도 2 및 도 3에서는 액체(101)로 기재하고 있다. 해동 공정에서는, 제어부(9)가 공급부(4b) 및 유량 제어부(4c)를 제어하여, 기판(100)의 표면(100b)에 소정 유량의 액체(101)를 공급한다. 액체(101)와 액체(102)가 상이한 경우에는, 제어부(9)가 공급부(5b) 및 유량 제어부(5c)를 제어하여, 기판(100)의 표면(100b)에 소정 유량의 액체(102)를 공급한다. Meanwhile, in FIGS. 2 and 3 , the liquid 101 and the liquid 102 are the same liquid. Therefore, in Figs. 2 and 3, the liquid 101 is described. In the thawing step, the control unit 9 controls the supply unit 4b and the flow rate control unit 4c to supply the liquid 101 at a predetermined flow rate to the surface 100b of the substrate 100 . When the liquid 101 and the liquid 102 are different from each other, the control unit 9 controls the supply unit 5b and the flow rate control unit 5c so that a predetermined flow rate of the liquid 102 is applied to the surface 100b of the substrate 100 . to supply

또한, 제어부(9)가 유량 제어부(3c)를 제어하여, 냉각 가스(3a1)의 공급을 정지시킨다. 또한, 제어부(9)가 구동부(2c)를 제어하여, 기판(100)의 회전수를 제4 회전수로 증가시킨다. 제4 회전수는, 예컨대 200 rpm∼700 rpm 정도로 할 수 있다. 기판(100)의 회전이 빨라지면, 액체(101)와 액체(101)가 동결된 것을 원심력으로 털어낼 수 있다. 그 때문에, 액체(101)와 액체(101)가 동결된 것을 기판(100)의 표면(100b)으로부터 배출할 수 있다. 이 때, 기판(100)의 표면(100b)으로부터 분리된 오염물(103)도 액체(101)와 액체(101)가 동결된 것과 함께 배출된다. Further, the control unit 9 controls the flow rate control unit 3c to stop the supply of the cooling gas 3a1. In addition, the control unit 9 controls the driving unit 2c to increase the rotation speed of the substrate 100 to the fourth rotation speed. The fourth rotation speed can be, for example, about 200 rpm to 700 rpm. When the rotation of the substrate 100 is accelerated, the liquid 101 and the frozen liquid 101 may be shaken off by centrifugal force. Therefore, the liquid 101 and the frozen liquid 101 can be discharged from the surface 100b of the substrate 100 . At this time, the contaminants 103 separated from the surface 100b of the substrate 100 are also discharged together with the liquid 101 and the frozen liquid 101 .

또한, 액체(101) 또는 액체(102)의 공급량은, 해동이 가능하다면 특별히 한정되지 않는다. 또한, 기판(100)의 제4 회전수는, 액체(101), 액체(101)가 동결된 것, 및 오염물(103)을 배출할 수 있는 것이라면 특별히 한정되지 않는다. In addition, the supply amount of the liquid 101 or the liquid 102 is not specifically limited as long as thawing is possible. In addition, the fourth rotation speed of the substrate 100 is not particularly limited as long as the liquid 101 , the frozen liquid 101 , and the contaminant 103 can be discharged.

다음으로, 도 2 및 도 3에 도시하는 바와 같이 건조 공정이 실행된다. 건조 공정에서는, 제어부(9)가 공급부(4b) 및 유량 제어부(4c)를 제어하여, 액체(101)의 공급을 정지시킨다. 액체(101)와 액체(102)가 상이한 액체인 경우에는, 제어부(9)가 공급부(5b) 및 유량 제어부(5c)를 제어하여, 액체(102)의 공급을 정지시킨다. Next, as shown in FIG. 2 and FIG. 3, a drying process is performed. In the drying process, the control unit 9 controls the supply unit 4b and the flow rate control unit 4c to stop the supply of the liquid 101 . When the liquid 101 and the liquid 102 are different liquids, the control unit 9 controls the supply unit 5b and the flow rate control unit 5c to stop the supply of the liquid 102 .

또한, 제어부(9)가 구동부(2c)를 제어하여, 기판(100)의 회전수를 제4 회전수보다 빠른 제5 회전수로 증가시킨다. 기판(100)의 회전이 빨라지면, 기판(100)의 건조를 신속하게 행할 수 있다. 기판(100)의 제5 회전수는, 건조가 가능하다면 특별히 한정되지 않는다. In addition, the control unit 9 controls the driving unit 2c to increase the rotation speed of the substrate 100 to a fifth rotation speed faster than the fourth rotation speed. When the rotation of the substrate 100 is accelerated, the drying of the substrate 100 can be performed quickly. The fifth rotation speed of the substrate 100 is not particularly limited as long as drying is possible.

동결 세정이 종료한 기판(100)은, 케이스(6)의 도시하지 않은 반입 반출구를 통해 케이스(6)의 외부로 반출된다. The substrate 100 after the freeze cleaning has been completed is carried out of the case 6 through a carry-in/out port (not shown) of the case 6 .

이상과 같이 함으로써, 1회의 동결 세정 공정을 행할 수 있다. By carrying out as mentioned above, one freeze washing process can be performed.

또한, 전술한 바와 같이, 동결 세정 공정은 복수회 행해진다. 그 때문에, 다음 동결 세정 공정이 실시된다면, 해동 공정에서도 냉각 가스(3a1)의 공급을 유지한다. 이렇게 함으로써, 예비 공정과 동일한 상태를 발생시킬 수 있다. 이 때문에, 다음 동결 세정 공정에서의 예비 공정 및 건조 공정을 생략할 수 있다. In addition, as described above, the freeze washing step is performed a plurality of times. Therefore, if the next freeze-cleaning process is performed, the supply of the cooling gas 3a1 is maintained even in the thawing process. By doing in this way, the same state as the preliminary process can be generated. For this reason, the preliminary|backup process and the drying process in the next freeze-washing process can be abbreviate|omitted.

이 때문에, 복수회 반복하여 동결 세정 공정을 행하는 경우, 동결 세정 공정은, 기판(100)의 표면(101b)의 위에 있는 액체(101)를 과냉각 상태로 하는 과냉각 공정과, 액체(101)와 액체(101)가 동결된 것이 존재하는 동결 공정(고액상)과, 액체(101)를 완전히 동결하여 동결막(101a)을 형성하고, 동결막(101a)의 온도를 저하시켜 동결막(101a)에 균열을 발생시키는 동결 공정(고상)과, 해동 공정을 적어도 포함하고 있으면 된다. For this reason, when the freeze-cleaning process is performed repeatedly a plurality of times, the freeze-cleaning process includes a supercooling process in which the liquid 101 on the surface 101b of the substrate 100 is in a supercooled state, and the liquid 101 and the liquid. The freezing process (solid-liquid phase) in which the frozen 101 is present, the liquid 101 is completely frozen to form the freezing film 101a, and the temperature of the freezing film 101a is lowered to the freezing film 101a What is necessary is just to include the freezing process (solid phase) which generate|occur|produces a crack, and a thawing process at least.

본 실시형태에 따른 기판 처리 장치(1)에서는, 동결 공정(고액상)에서, 오염물을 기점으로 하여 동결이 개시되는 과냉각 상태의 액체의 성질에 더하여, 액체(101)가 고체로 변화했을 때의 체적 변화에 따르는 압력파나, 체적 증가에 따르는 물리력 등에 의해, 기판(100)의 표면에 부착되어 있는 오염물(103)을 분리한다. In the substrate processing apparatus 1 according to the present embodiment, in the freezing step (solid-liquid phase), in addition to the property of the liquid in a supercooled state where freezing is started from the contaminant as a starting point, when the liquid 101 changes to a solid The contaminants 103 adhering to the surface of the substrate 100 are separated by a pressure wave according to a change in volume or a physical force according to an increase in volume.

또한, 동결 공정(고상)에서, 동결막(101a)에 균열을 발생시킴으로써, 오염물(103)이 포함되어 있는 동결막(101a)이 외부를 향해 볼록하게 변형됨으로써, 기판(100)의 표면에 부착되어 있는 오염물(103)을 분리한다. In addition, in the freezing process (solid phase), by generating a crack in the freezing film 101a, the freezing film 101a containing the contaminants 103 is convexly deformed toward the outside, so that it adheres to the surface of the substrate 100 The contaminants 103 are separated.

즉, 기판 처리 장치(1)에 의하면, 동결 공정(고액상) 및 동결 공정(고상)에서, 각각 상이한 메커니즘에 의해 오염물(103)을 분리한다. 그 때문에, 오염물(103)의 제거율을 향상시킬 수 있다. That is, according to the substrate processing apparatus 1, in the freezing process (solid-liquid phase) and the freezing process (solid phase), the contaminants 103 are separated by different mechanisms, respectively. Therefore, the removal rate of the contaminant 103 can be improved.

또한, 본 실시형태에 따른 기판 처리 장치(1)에서는, 냉각 공정에서, 원심력에 의해 액막의 두께가 달라지는 것을 억제할 수 있는 제1 회전수로 하고 있다. 냉각 공정에서, 소정의 두께가 되는 제2 회전수를 유지한 경우, 제2 회전수에 의한 원심력이 기판(100)의 표면(100b) 상의 액체(101)에 가해진다. 원심력은, 회전 중심으로부터 멀어질수록 커진다. 이 때문에, 기판(100)의 외연에 액체(101)가 모인다. 이 때, 액체(101)의 점성이나 표면장력과 같은 힘이 기판(100)의 외연의 액체(101)에 작용하기 때문에, 기판(100)의 외연의 액막의 두께가 두꺼워진다. 즉, 상대적으로 기판(100)의 중앙 부분의 액막의 두께가 얇아진다. Moreover, in the substrate processing apparatus 1 which concerns on this embodiment, it is set as the 1st rotation speed which can suppress that the thickness of a liquid film varies by centrifugal force in a cooling process. In the cooling step, when the second rotation speed at which the predetermined thickness is maintained is maintained, a centrifugal force by the second rotation speed is applied to the liquid 101 on the surface 100b of the substrate 100 . The centrifugal force increases as the distance from the center of rotation increases. For this reason, the liquid 101 collects on the outer edge of the substrate 100 . At this time, since a force such as viscosity or surface tension of the liquid 101 acts on the liquid 101 on the outer periphery of the substrate 100 , the thickness of the liquid film on the outer periphery of the substrate 100 becomes thick. That is, the thickness of the liquid film in the central portion of the substrate 100 is relatively thin.

전술한 바와 같이, 과냉각 공정을 행할 때의 액막의 두께를 두껍게 하면, 동결 공정(고상)에서 오염물(103)의 제거율이 향상된다. 즉, 냉각 공정에서, 소정의 두께가 되는 제2 회전수를 유지한 경우, 기판(100)의 중앙 부분의 제거율이 저하될 우려가 있다. As described above, if the thickness of the liquid film during the supercooling step is increased, the removal rate of the contaminants 103 in the freezing step (solid phase) is improved. That is, in the cooling step, when the second rotation speed to be a predetermined thickness is maintained, there is a fear that the removal rate of the central portion of the substrate 100 may decrease.

또한, 본 실시형태에서는, 냉각 가스(3a1)는, 배치대(2a)의 중앙 부분에 있는 분출부(2b1)로부터 공급된다. 이 때문에, 기판(100)의 중앙 부분의 온도와 비교하면, 기판(100)의 외연의 온도는 높아진다. 전술한 바와 같이, 냉각 공정에서 제2 회전수를 유지한 경우, 기판(100)의 외연의 액막의 두께가 두꺼워진다. 이 때문에, 기판(100)의 중앙 부분의 액막보다 두꺼운 기판(100)의 외연의 액막을 기판(100)의 중앙 부분보다 냉각 효율이 떨어지는 상태에서 냉각하지 않으면 안 된다. 이 때문에, 기판(100)의 외연의 액막은, 기판(100)의 중앙 부분과 비교하면 냉각 속도가 저하된다. 즉, 기판(100)의 외연부에서 균열이 발생하는 것이 지연된다. In addition, in this embodiment, the cooling gas 3a1 is supplied from the ejection part 2b1 in the center part of the mounting table 2a. For this reason, compared with the temperature of the center part of the board|substrate 100, the temperature of the outer edge of the board|substrate 100 becomes high. As described above, when the second rotation speed is maintained in the cooling step, the thickness of the liquid film on the outer edge of the substrate 100 is increased. For this reason, the liquid film on the outer edge of the substrate 100 that is thicker than the liquid film on the central portion of the substrate 100 must be cooled in a state where the cooling efficiency is lower than that of the central portion of the substrate 100 . For this reason, the cooling rate of the liquid film on the outer edge of the substrate 100 is lowered compared with the central portion of the substrate 100 . That is, the occurrence of cracks in the outer edge of the substrate 100 is delayed.

동결 공정(고상)은, 기판(100)의 모든 면내에서 균열이 발생한 것이 확인되면 처리를 종료한다. 따라서, 원심력에 의해 액막의 두께가 달라진 상태에서 동결 공정(고상)을 행하면, 동결 공정(고상)의 처리 시간이 길어져 버린다. The freezing process (solid phase) ends the process when it is confirmed that cracks have occurred in all surfaces of the substrate 100 . Therefore, if the freezing step (solid phase) is performed in a state where the thickness of the liquid film is changed by centrifugal force, the processing time of the freezing step (solid phase) becomes long.

즉, 원심력에 의해 액막의 두께가 달라진 상태에서 동결 공정(고상)을 행하면, 처리 시간이 길어지고, 기대한 제거율이 얻어지지 않을 우려가 있다. 따라서, 냉각 공정에서, 원심력에 의해 액막의 두께가 달라지는 것을 억제할 수 있는 제1 회전수로 하는 것이 바람직하다. That is, if the freezing step (solid phase) is performed in a state where the thickness of the liquid film is changed by centrifugal force, the processing time becomes long, and there is a possibility that the expected removal rate may not be obtained. Therefore, it is preferable to set it as the 1st rotation speed which can suppress that the thickness of a liquid film varies by centrifugal force in a cooling process.

또한, 기판(100)의 회전을 정지시키면(0 rpm으로 하면), 기판(100)의 중앙 부분의 액막의 두께가 기판(100)의 외연의 액막의 두께에 비교하여 두꺼워진다. 액막의 두께의 구배는, 전술한 기판(100)의 온도 구배와 반대이다. 즉, 기판(100)의 중앙 부분과 외연 부분에서 냉각 속도가 일정해진다. 기판(100)의 중앙 부분과 외연 부분에서 냉각 속도가 일정해지면, 기판(100)의 중앙 부분과 외연 부분에서 동시에 균열이 발생하게 되므로, 동결 공정(고상)의 처리 시간이 길어지는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 기판(100)의 회전을 정지시키는(0 rpm으로 하는) 것이 바람직하다. In addition, when the rotation of the substrate 100 is stopped (at 0 rpm), the thickness of the liquid film in the central portion of the substrate 100 becomes thicker than the thickness of the liquid film at the outer edge of the substrate 100 . The gradient of the thickness of the liquid film is opposite to the temperature gradient of the substrate 100 described above. That is, the cooling rate is constant in the central portion and the outer edge portion of the substrate 100 . When the cooling rate is constant in the central portion and the outer edge portion of the substrate 100, cracks occur in the central portion and the outer edge portion of the substrate 100 at the same time. have. Therefore, it is preferable to stop the rotation of the substrate 100 (set to 0 rpm).

또한, 동결 세정 공정의 반복수를 20회 이상으로 하는 경우, 동결 세정 공정을 행할 때의 액막의 두께를 300 μm 이상, 1200 μm 이하로 하면, 생산성을 향상시키면서 오염물(103)의 제거율을 90% 이상으로 효과적으로 향상시킬 수 있다. 또한, 동결 세정 공정의 반복수를 5회 이상으로 하는 경우, 액막의 두께를 1000 μm 이상, 1200 μm 이하로 하면, 더욱 생산성을 향상시키면서 오염물(103)의 제거율을 90% 이상으로 효과적으로 향상시킬 수 있다.In addition, when the number of repetitions of the freeze washing step is 20 or more, when the thickness of the liquid film during the freeze washing step is 300 µm or more and 1200 µm or less, the removal rate of the contaminants 103 is reduced by 90% while improving the productivity. It can be improved more effectively than the above. In addition, when the number of repetitions of the freeze washing process is 5 or more, if the thickness of the liquid film is 1000 μm or more and 1200 μm or less, the removal rate of the contaminants 103 can be effectively improved to 90% or more while further improving the productivity. have.

도 6은, 다른 실시형태에 따른 기판 처리 장치(1a)를 예시하기 위한 모식도이다. 6 is a schematic diagram for illustrating a substrate processing apparatus 1a according to another embodiment.

도 6에 도시하는 바와 같이, 기판 처리 장치(1a)에는, 배치부(2), 냉각부(3), 제1 액체 공급부(4), 제2 액체 공급부(5), 케이스(6), 송풍부(7), 검출부(8), 온도 검출부(8a), 가스 공급부(10), 배기부(11) 및 제어부(9)가 설치되어 있다. As shown in FIG. 6 , in the substrate processing apparatus 1a, an arrangement unit 2 , a cooling unit 3 , a first liquid supply unit 4 , a second liquid supply unit 5 , a case 6 , and a feeder An abundance 7 , a detection unit 8 , a temperature detection unit 8a , a gas supply unit 10 , an exhaust unit 11 , and a control unit 9 are provided.

온도 검출부(8a)는, 기판(100)과 배치대(2a) 사이의 공간의 온도를 검출한다. 이 온도는, 기판(100)과 배치대(2a) 사이를 흐르는 혼합 가스(냉각 가스(3a1)와 가스(10d)가 혼합된 가스)의 온도와 거의 같다. 온도 검출부(8a)는, 예컨대, 방사선 온도계, 서모 뷰어, 열전대, 측온 저항체 등으로 할 수 있다. The temperature detection unit 8a detects the temperature of the space between the substrate 100 and the mounting table 2a. This temperature is substantially equal to the temperature of the mixed gas (a gas in which the cooling gas 3a1 and the gas 10d are mixed) flowing between the substrate 100 and the mounting table 2a. The temperature detection unit 8a may be, for example, a radiation thermometer, a thermo viewer, a thermocouple, a resistance thermometer, or the like.

가스 공급부(10)는, 가스 수납부(10a), 유량 제어부(10b) 및 접속부(10c)를 갖는다. The gas supply unit 10 includes a gas storage unit 10a , a flow rate control unit 10b , and a connection unit 10c .

가스 수납부(10a)는 가스(10d)의 수납과 공급을 행한다. 가스 수납부(10a)는, 가스(10d)가 수납된 고압 봄베나 공장 배관 등으로 할 수 있다. The gas accommodating part 10a accommodates and supplies the gas 10d. The gas storage unit 10a may be a high-pressure cylinder in which the gas 10d is stored, factory piping, or the like.

유량 제어부(10b)는 가스(10d)의 유량을 제어한다. 유량 제어부(10b)는, 예컨대, 가스(10d)의 유량을 직접적으로 제어하는 MFC로 할 수도 있고, 압력을 제어함으로써 가스(10d)의 유량을 간접적으로 제어하는 APC로 할 수도 있다. The flow rate controller 10b controls the flow rate of the gas 10d. The flow rate control unit 10b may be, for example, an MFC that directly controls the flow rate of the gas 10d, or an APC that indirectly controls the flow rate of the gas 10d by controlling the pressure.

접속부(10c)는 회전축(2b)에 접속되어 있다. 접속부(10c)는, 회전축(2b)과 냉각 노즐(3d) 사이의 공간과, 유량 제어부(10b)를 접속한다. 접속부(10c)는, 예컨대 로터리 조인트로 할 수 있다. The connecting portion 10c is connected to the rotating shaft 2b. The connection part 10c connects the space between the rotating shaft 2b and the cooling nozzle 3d, and the flow rate control part 10b. The connecting portion 10c can be, for example, a rotary joint.

가스(10d)는, 기판(100)의 재료와 반응하기 어려운 가스라면 특별히 한정되지 않는다. 가스(10d)는, 예컨대, 질소 가스, 헬륨 가스, 아르곤 가스 등의 불활성 가스로 할 수 있다. 이 경우, 가스(10d)는 냉각 가스(3a1)와 동일한 가스로 할 수 있다. 다만, 가스(10d)의 온도는, 냉각 가스(3a1)의 온도보다 높게 되어 있다. 가스(10d)의 온도는, 예컨대 실온으로 할 수 있다. The gas 10d is not particularly limited as long as it is a gas that hardly reacts with the material of the substrate 100 . The gas 10d may be, for example, an inert gas such as nitrogen gas, helium gas, or argon gas. In this case, the gas 10d can be the same gas as the cooling gas 3a1. However, the temperature of the gas 10d is higher than the temperature of the cooling gas 3a1. The temperature of the gas 10d may be, for example, room temperature.

액체(101)의 냉각 속도가 너무 빨라지면 액체(101)가 과냉각 상태가 되지 않고 바로 동결되어 버린다. 즉, 과냉각 공정을 행할 수 없게 된다. 이 경우, 액체(101)의 냉각 속도는, 기판(100)의 회전수 및 냉각 가스(3a1)의 유량의 적어도 어느 하나에 의해 제어할 수 있다. 그런데, 냉각 가스(3a1)의 온도는, 냉각 가스(3a1)를 공급하는 냉각부에서의 온도 설정에 의해 거의 일정해진다. 그 때문에, 냉각 가스(3a1)의 유량에서는, 액체(101)의 냉각 속도를 느리게 하는 것이 어려워지는 경우가 있다. If the cooling rate of the liquid 101 is too fast, the liquid 101 does not become a supercooled state and is immediately frozen. That is, the supercooling process cannot be performed. In this case, the cooling rate of the liquid 101 can be controlled by at least one of the rotation speed of the substrate 100 and the flow rate of the cooling gas 3a1 . By the way, the temperature of the cooling gas 3a1 is made substantially constant by the temperature setting in the cooling unit to which the cooling gas 3a1 is supplied. Therefore, at the flow rate of the cooling gas 3a1, it may become difficult to slow down the cooling rate of the liquid 101.

또한, 기판(100)의 회전수를 적게 하면, 액막의 두께가 두꺼워지기 때문에 냉각 속도를 느리게 할 수 있다. 그러나, 액막의 두께에는, 표면장력에 의해 유지되는 한계의 두께가 있기 때문에, 기판(100)의 회전수에서는 액체(101)의 냉각 속도를 느리게 하는 것이 어려워지는 경우가 있다. In addition, if the number of rotations of the substrate 100 is reduced, the thickness of the liquid film becomes thick, so that the cooling rate can be slowed down. However, since the thickness of the liquid film has a limit maintained by the surface tension, it may be difficult to slow the cooling rate of the liquid 101 at the rotation speed of the substrate 100 .

따라서, 본 실시형태에서는, 냉각 가스(3a1)보다 온도가 높은 가스(10d)와, 냉각 가스(3a1)를 혼합시킴으로써, 액체(101)의 냉각 속도를 느리게 할 수 있도록 하고 있다. 액체(101)의 냉각 속도는, 가스(10d)와 냉각 가스(3a1)의 유량, 가스(10d)와 냉각 가스(3a1)의 혼합 비율, 가스(10d)의 온도 등에 의해 제어할 수 있다. Accordingly, in the present embodiment, the cooling rate of the liquid 101 can be reduced by mixing the cooling gas 3a1 with the gas 10d having a temperature higher than that of the cooling gas 3a1. The cooling rate of the liquid 101 can be controlled by the flow rates of the gas 10d and the cooling gas 3a1, the mixing ratio of the gas 10d and the cooling gas 3a1, the temperature of the gas 10d, and the like.

냉각 가스(3a1)에 냉각 가스(3a1)보다 온도가 높은 가스(10d)를 혼합시킴으로써, 기판(100)과 배치대(2a) 사이의 공간에 공급하는 가스의 온도를 보다 치밀하게 조정할 수 있다. 따라서, 기판(100)의 냉각 온도를 보다 정밀하게 조정할 수 있다. 또한, 액체(101)의 과냉각 상태의 제어를 보다 용이하게 행할 수 있다. By mixing the cooling gas 3a1 with the gas 10d having a higher temperature than the cooling gas 3a1, the temperature of the gas supplied to the space between the substrate 100 and the mounting table 2a can be more precisely adjusted. Accordingly, the cooling temperature of the substrate 100 may be more precisely adjusted. In addition, control of the supercooled state of the liquid 101 can be performed more easily.

과냉각 상태의 액체(101)는, 오염물을 기점으로 하여 동결을 개시하는 성질을 가지며, 상변화에 의한 체적 팽창률이 과냉각을 거치지 않고 동결된 액체(101)와 비교하면 큰 값이 된다. 전술한 성질은, 액체가 고체가 되는 비율과 상관이 있고, 동결 개시 온도가 낮을수록, 오염물을 기점으로 하여 동결을 개시하는 비율이 높아진다. 또한, 상변화에 의한 체적 팽창률은, 동결 개시 온도가 -20℃부터 -35℃의 범위에서 가장 높은 값이 된다. 이러한 점에서, 동결 개시 온도는, 가능한 한 낮은 온도, 예컨대 -20℃ 이하로 하는 것이 바람직하다. The liquid 101 in the supercooled state has a property of starting freezing with the contaminant as a starting point, and the volume expansion rate due to the phase change becomes a large value compared with the liquid 101 frozen without going through the supercooling. The above property is correlated with the rate at which the liquid becomes solid, and the lower the freezing initiation temperature, the higher the rate at which freezing is initiated from the contaminant as a starting point. In addition, the volume expansion rate due to a phase change becomes the highest value in the range of the freezing initiation temperature of -20 degreeC to -35 degreeC. From this point of view, the freezing initiation temperature is preferably as low as possible, for example, -20°C or less.

전술한 바와 같이, 냉각 가스(3a1)에 냉각 가스(3a1)보다 온도가 높은 가스(10d)를 혼합시킴으로써, 과냉각 상태의 액체(101)를 -20℃ 이하까지 냉각시킬 수 있는 확률을 높일 수 있다. 그 결과, 동결 공정(고액상)에서 높은 제거율을 얻을 수 있다. 또한, 각 동결 세정 공정에서의 동결 공정(고액상)까지의 제거율이 안정된다. 그 결과, 각 기판(100)의 제거율도 안정되고, 수율이 향상된다. 그 때문에, 오염물의 제거율이 향상된다. As described above, by mixing the cooling gas 3a1 with the gas 10d having a higher temperature than the cooling gas 3a1, the probability that the supercooled liquid 101 can be cooled to -20°C or less can be increased. . As a result, a high removal rate can be obtained in the freezing process (solid-liquid phase). In addition, the removal rate from each freeze washing step to the freezing step (solid-liquid phase) is stable. As a result, the removal rate of each substrate 100 is also stabilized, and the yield is improved. Therefore, the removal rate of a contaminant improves.

또한, 가스 공급부(10)가 설치되어 있으면, 전술한 동결 개시 시의 온도 T가 -40℃ 이상, -20℃ 이하가 되도록 냉각 공정의 동결 공정(고액상)에서의 냉각 속도를 조정할 수 있게 된다. In addition, if the gas supply unit 10 is provided, the cooling rate in the freezing step (solid-liquid phase) of the cooling step can be adjusted so that the temperature T at the start of freezing is -40°C or higher and -20°C or lower. .

또한, 검출부(8)에 의해, 액막의 온도를 검출하여 냉각 가스(3a1)의 유량을 제어했다 하더라도, 기판(100)의 표면(100b)측의 온도(액막의 온도)와, 기판(100)의 이면(100a)측의 온도에는 차가 발생한 경우가 있다. 그 때문에, 검출부(8)에서 검출된 액막의 온도에만 기초하여 냉각 가스(3a1)의 유량을 제어하면, 액막의 온도가 적정 온도가 되었다 하더라도, 액막의 온도와, 기판(100)의 이면(100a)의 온도 사이에 차가 생겨 기판(100)의 두께 방향의 온도 구배가 커지는 경우가 있다. 기판(100)의 두께 방향의 온도 구배가 커지면, 온도 불균일에 의한 밀도 변화가 동결의 기점이 되는 경우도 있고, 이 때문에 동결의 타이밍이 기판(100)마다 달라질 우려가 있다. Further, even if the temperature of the liquid film is detected by the detection unit 8 and the flow rate of the cooling gas 3a1 is controlled, the temperature on the surface 100b side of the substrate 100 (the temperature of the liquid film) and the substrate 100 There is a case where a difference occurs in the temperature on the back surface 100a side. Therefore, if the flow rate of the cooling gas 3a1 is controlled based only on the temperature of the liquid film detected by the detection unit 8 , even if the temperature of the liquid film reaches an appropriate temperature, the temperature of the liquid film and the back surface 100a of the substrate 100 are ), a temperature gradient in the thickness direction of the substrate 100 may increase due to a difference between the temperatures. When the temperature gradient in the thickness direction of the substrate 100 becomes large, a density change due to temperature non-uniformity may become the starting point of freezing, and for this reason, there is a fear that the timing of freezing varies for each substrate 100 .

또한, 온도 구배가 커지면 밀도가 달라지기 쉬워지고, 이 밀도가 달라지는 것에 의한 밀도의 변화가 동결의 기점이 된돠고 생각된다. 따라서, 기판(100)의 면내에서도 동결의 타이밍이 달라질 우려가 있다. Moreover, when a temperature gradient becomes large, a density becomes easy to vary, and it is thought that the change of density by this density change became the starting point of freezing. Therefore, there is a possibility that the timing of freezing may vary even within the plane of the substrate 100 .

본 실시형태에 의하면, 제어부(9)는, 온도 검출부(8a)에 의해 측정된 온도에 기초하여, 가스(10d)와 냉각 가스(3a1)의 유량, 가스(10d)와 냉각 가스(3a1)의 혼합 비율 중 적어도 하나를 제어할 수 있다. According to the present embodiment, the control unit 9 controls the flow rates of the gas 10d and the cooling gas 3a1 and the gas 10d and the cooling gas 3a1 based on the temperature measured by the temperature detection unit 8a. At least one of the mixing ratios can be controlled.

그 때문에, 제어부(9)는, 예비 공정에서 이러한 제어를 행하고, 검출부(8)에서 검출된 온도와, 온도 검출부(8a)에서 검출된 온도의 차가 소정의 범위 내가 된 후에, 예비 공정으로부터 과냉각 공정(액체(101)의 공급 정지)으로 전환할 수 있다. 이와 같이 하면, 기판(100)의 두께 방향의 온도 구배가 작아진 상태에서 동결을 개시시킬 수 있기 때문에, 동결의 타이밍이 달라지는 것을 억제할 수 있다. Therefore, the control unit 9 performs such control in the preliminary step, and after the difference between the temperature detected by the detection unit 8 and the temperature detected by the temperature detection unit 8a is within a predetermined range, the supercooling step is performed from the preliminary step. (Supply stop of liquid 101) can be switched. In this way, since freezing can be started in a state in which the temperature gradient in the thickness direction of the substrate 100 is small, it is possible to suppress a change in the timing of freezing.

또한, 유량 제어부(3c)에 의해 냉각 가스(3a1)의 유량을 제어하지 않고(냉각 가스(3a1)의 유량을 일정하게 하여), 가스 공급부(10)로부터 공급되는 가스(10d)의 유량을 제어하여, 액체(101)의 과냉각 상태를 제어할 수도 있다. 이러한 경우에는 유량 제어부(3c)를 생략할 수 있다. 다만, 유량 제어부(3c) 및 가스 공급부(10)를 설치하면, 액체(101)의 과냉각 상태의 제어를 보다 용이하게 행할 수 있다. In addition, the flow rate of the gas 10d supplied from the gas supply unit 10 is controlled without controlling the flow rate of the cooling gas 3a1 by the flow rate controller 3c (by making the flow rate of the cooling gas 3a1 constant). Thus, the supercooling state of the liquid 101 may be controlled. In this case, the flow rate control unit 3c can be omitted. However, if the flow rate control unit 3c and the gas supply unit 10 are provided, the supercooling state of the liquid 101 can be controlled more easily.

또한, 송풍부(7)에 의해 공급되는 공기(7a)의 양을 제어함으로써, 액체(101)의 과냉각 상태의 제어를 행할 수도 있다. Further, by controlling the amount of the air 7a supplied by the blower 7, the supercooled state of the liquid 101 can be controlled.

또한, 검출부(8)에서 검출된 온도에 기초하여, 동결 공정(고상)에서, 가스 공급부(10)로부터의 가스(10d)의 공급을 정지하도록 해도 좋다. 예컨대, 액체(101)가 완전히 동결된 경우, 잠열에 의한 온도 상승이 없어지기 때문에, 동결된 액체(101)의 온도는 다시 저하되기 시작한다. 이 온도 저하를 온도 검출부(8)에 의해 검출함으로써, 액체(101)가 완전히 동결되었다고 판단하고, 가스 공급부(10)로부터의 가스(10d)의 공급을 정지하도록 하면 된다. In addition, based on the temperature detected by the detection part 8, you may make it stop supply of the gas 10d from the gas supply part 10 in a freezing process (solid phase). For example, when the liquid 101 is completely frozen, the temperature rise due to latent heat disappears, so that the temperature of the frozen liquid 101 starts to decrease again. By detecting this temperature drop by the temperature detection unit 8 , it is determined that the liquid 101 is completely frozen, and the supply of the gas 10d from the gas supply unit 10 may be stopped.

이와 같이 함으로써, 동결 공정(고상)의 시간, 즉, 균열이 생기기까지의 시간을 단축할 수 있다. By doing in this way, the time of the freezing step (solid phase), that is, the time until cracks occur can be shortened.

이상, 실시형태에 관해 예시했다. 그러나, 본 발명은 이러한 기술(記述)에 한정되는 것이 아니다. 전술한 실시형태에 관해, 당업자가 적절하게 구성요소의 추가, 삭제 혹은 설계 변경을 행한 것, 또는, 공정의 추가, 생략 혹은 조건 변경을 행한 것도, 본 발명의 특징을 갖추고 있는 한 본 발명의 범위에 포함된다. In the above, embodiment was exemplified. However, the present invention is not limited to these techniques. Regarding the above-described embodiments, those skilled in the art appropriately add, delete, or change the design, or add, omit, or change the conditions of the process are within the scope of the present invention as long as the features of the present invention are provided. are included in

예컨대, 기판 처리 장치(1)가 구비하는 각 요소의 형상, 치수, 수, 배치 등은, 예시한 것에 한정되는 것은 아니고 적절하게 변경할 수 있다. For example, the shape, dimension, number, arrangement, etc. of each element with which the substrate processing apparatus 1 is equipped are not limited to what was illustrated, It can change suitably.

또한, 동결 공정(고액상) 및 동결 공정(고상)의 개시 시각으로부터 미리 결정된 시간, 소정의 조건으로 냉각을 계속하도록 해도 좋다. 예컨대, 온도를 관측하고, 과냉각 상태로부터 온도 상승을 관측한 점, 온도 평행한 상태로부터 저하되어, 전응고가 된 것을 판단할 수 있는 점 등을 기점으로 한다. Further, the cooling may be continued for a predetermined time and under predetermined conditions from the start time of the freezing step (solid-liquid phase) and the freezing step (solid phase). For example, the point at which the temperature is observed and the temperature rise from the supercooled state is observed, the temperature decreases from the parallel state, and the point at which it can be judged that pre-solidification is taken as a starting point.

이와 같이, 동결 공정(고액상) 및 동결 공정(고상)의 개시 시각을 검출부(8)에서 검출할 수 있으면, 검출부(8)의 데이터를 해석 또는 연산하여 구한 결과로부터 균열의 발생 유무를 판단하는 기능을 기판 처리 장치(1)에 부여하지 않아도 좋다. 즉, 간이한 제어부(9)로 할 수 있다.In this way, if the start time of the freezing process (solid-liquid phase) and the freezing process (solid phase) can be detected by the detection unit 8, the occurrence of cracks is determined from the results obtained by analyzing or calculating the data of the detection unit 8. It is not necessary to provide a function to the substrate processing apparatus 1 . That is, it can be set as the simple control part 9.

또한, 반사율에 의해 균열을 검출하도록 해도 좋다. 균열이 발생하면, 동결막이 기판으로부터 박리된 상태가 되기 때문에 반사율이 변화한다. 이 반사율의 변화에 의해, 충분히 얼음이 박리되었다고 판단하고 해동을 시작한다. Moreover, you may make it detect a crack by reflectance. When cracks occur, the reflectance changes because the frozen film is peeled off from the substrate. By the change of this reflectance, it is judged that the ice has fully peeled, and thawing is started.

이와 같이, 반사율에 의해 균열을 검출함으로써, 온도 변화로부터는 검출할 수 없는 균열을 확실하게 검지할 수 있다. 결과적으로, 보다 확실하게 파티클을 제거할 수 있다. In this way, by detecting cracks by reflectance, cracks that cannot be detected from temperature changes can be reliably detected. As a result, it is possible to more reliably remove particles.

또한, -50℃ 이하이면, 균열이 발생한다는 지견으로부터, -50℃를 임계값으로 하여, 동결막의 온도가 임계값 이하가 되면 균열이 발생했다고 보고, 해동을 시작하도록 해도 좋다. In addition, from the knowledge that cracking occurs when the temperature is -50°C or lower, -50°C is set as the threshold value, and when the temperature of the frozen film becomes below the threshold value, cracking is considered to have occurred and thawing may be started.

이와 같이 함으로써, 반사율, 굴절률 및 화상을 촬상하는 기구가 필요없어, 간이한 구성으로 할 수 있다. 임계값이 되고 나서 0.2∼2.0초 정도 경과하고 나서 해동을 시작하도록 해도 좋다. By doing in this way, a mechanism for imaging a reflectance, a refractive index, and an image is not required, and it can be set as a simple structure. You may make it start thawing after about 0.2-2.0 second passes after it becomes a threshold value.

또한, 기판(100)의 처리면을 촬상하고, 촬상한 화상으로부터 균열을 관측하도록 해도 좋다. 예컨대, 촬상한 화상을 처리하고, 소정의 균열 상태(수, 면적)를 검지한다. 균열은 흰 줄로 보이기 때문에, 화상을 흑백의 2치화 처리하여 균열을 검출한다. 그리고, 균열의 수, 혹은 균열의 면적이 임계값 이상이 되면, 충분히 얼음이 박리되었다고 판단하고, 해동을 시작하도록 하면 된다. Moreover, you may make it image the processed surface of the board|substrate 100, and make it observe a crack from the picked-up image. For example, a captured image is processed and a predetermined crack state (number, area) is detected. Since cracks appear as white streaks, cracks are detected by binarizing the image in black and white. Then, when the number of cracks or the area of cracks is equal to or greater than the critical value, it is determined that the ice has been sufficiently peeled, and thawing may be started.

이와 같이 함으로써, 균열의 발생을 직접 검지하기 때문에, 보다 확실하게 파티클의 제거를 할 수 있다. In this way, since generation|occurrence|production of a crack is directly detected, particle removal can be performed more reliably.

1 : 기판 처리 장치 1a : 기판 처리 장치
2 : 배치부 3 : 냉각부
3a1 : 냉각 가스 4 : 제1 액체 공급부
5 : 제2 액체 공급부 6 : 케이스
8 : 검출부 9 : 제어부
10 : 가스 공급부 10d : 가스
100 : 기판 100a : 이면
100b : 표면 101 : 액체
101a : 동결막 102 : 액체
103 : 오염물DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate processing apparatus 1a Substrate processing apparatus
2: arrangement part 3: cooling part
3a1: cooling gas 4: first liquid supply part
5: second liquid supply part 6: case
8: detection unit 9: control unit
10: gas supply unit 10d: gas
100: substrate 100a: back side
100b: surface 101: liquid
101a: freezing film 102: liquid
103: contaminant

Claims (8)

기판을 회전 가능한 배치대와,
상기 배치대와 상기 기판 사이의 공간에 냉각 가스를 공급 가능한 냉각부와,
상기 기판의 상기 배치대측과는 반대의 면에 액체를 공급 가능한 액체 공급부와,
상기 기판의 회전, 상기 냉각 가스의 유량 및 상기 액체의 공급량을 제어하는 제어부
를 구비하고,
상기 제어부는, 상기 기판의 상기 면의 위에 있는 상기 액체가 과냉각 상태가 되도록 하고, 상기 과냉각 상태가 된 상기 액체를 동결함으로써 동결막을 생성하고, 상기 동결막의 온도를 저하시켜 상기 동결막에 균열을 생기게 하는 것인 기판 처리 장치. a rotatable mounting table for the substrate;
a cooling unit capable of supplying a cooling gas to a space between the mounting table and the substrate;
a liquid supply unit capable of supplying a liquid to a surface of the substrate opposite to the mounting table side;
A control unit for controlling rotation of the substrate, a flow rate of the cooling gas, and a supply amount of the liquid
to provide
The control unit causes the liquid on the surface of the substrate to be in a supercooled state, creates a frozen film by freezing the liquid in the supercooled state, and lowers the temperature of the freezing film to cause a crack in the frozen film A substrate processing apparatus that does. 제1항에 있어서,
상기 제어부는, 반복수 20회 이상이면 상기 액체의 공급량을 제어하여, 상기 기판의 상기 면의 위에 있는 상기 액체의 액막의 두께를 300 μm 이상, 1200 μm 이하로 하는 것인 기판 처리 장치. According to claim 1,
The control unit controls the supply amount of the liquid when the number of repetitions is 20 or more so that the thickness of the liquid film of the liquid on the surface of the substrate is 300 µm or more and 1200 µm or less. 제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 액체 공급부를 제어하여 상기 기판의 배치대측과는 반대의 면에 상기 액체를 응고점보다 높은 온도로 공급시키고, 상기 냉각부를 제어하여 상기 냉각 가스를 상기 기판의 상기 배치대측의 면에 공급시킨 후에, 미리 정해진 시간이 경과할 때까지 이 상태를 유지하고,
상기 미리 정해진 시간의 경과 후에, 상기 배치대를 제어하여 상기 액막의 두께가 미리 정해진 두께가 되는 제2 회전수로 변경하고,
상기 제2 회전수로 변경 후, 상기 냉각부를 제어하여 상기 냉각 가스의 공급을 유지하면서, 상기 액체 공급부를 제어하여 상기 액체의 공급을 정지시키고,
상기 액체의 공급의 정지 후에, 상기 액막의 두께가 미리 정해진 두께가 되기까지의 동안에 상기 제2 회전수로 상기 기판을 회전시키고,
상기 액막의 두께가 미리 정해진 두께가 된 후, 상기 배치대를 제어하여 상기 기판의 회전을 정지, 혹은 제2 회전수보다 느린 회전수인 제1 회전수로 하는 것인 기판 처리 장치. According to claim 1,
The control unit is
After controlling the liquid supply unit to supply the liquid at a temperature higher than the freezing point to the surface opposite to the mounting table side of the substrate, and controlling the cooling unit to supply the cooling gas to the mounting table side surface of the substrate, It remains in this state until a predetermined amount of time has elapsed,
After the lapse of the predetermined time, control the mounting table to change the thickness of the liquid film to a second rotation speed at which the thickness becomes a predetermined thickness,
After changing to the second rotation speed, controlling the cooling unit to maintain the supply of the cooling gas, controlling the liquid supply unit to stop the supply of the liquid,
after stopping the supply of the liquid, rotating the substrate at the second rotation speed until the thickness of the liquid film reaches a predetermined thickness;
After the thickness of the liquid film reaches a predetermined thickness, the mounting table is controlled to stop the rotation of the substrate or to set the substrate to a first rotation speed that is lower than a second rotation speed. 제2항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 액체 공급부를 제어하여 상기 기판의 배치대측과는 반대의 면에 상기 액체를 응고점보다 높은 온도로 공급시키고, 상기 냉각부를 제어하여 상기 냉각 가스를 상기 기판의 상기 배치대측의 면에 공급시킨 후에, 미리 정해진 시간이 경과할 때까지 이 상태를 유지하고,
상기 미리 정해진 시간의 경과 후에, 상기 배치대를 제어하여 상기 액막의 두께가 미리 정해진 두께가 되는 제2 회전수로 변경하고,
상기 제2 회전수로 변경 후, 상기 냉각부를 제어하여 상기 냉각 가스의 공급을 유지하면서, 상기 액체 공급부를 제어하여 상기 액체의 공급을 정지시키고,
상기 액체의 공급의 정지 후에, 상기 액막의 두께가 미리 정해진 두께가 되기까지의 동안에 상기 제2 회전수로 상기 기판을 회전시키고,
상기 액막의 두께가 미리 정해진 두께가 된 후, 상기 배치대를 제어하여 상기 기판의 회전을 정지, 혹은 제2 회전수보다 느린 회전수인 제1 회전수로 하는 것인 기판 처리 장치. 3. The method of claim 2,
The control unit is
After controlling the liquid supply unit to supply the liquid at a temperature higher than the freezing point to the surface opposite to the mounting table side of the substrate, and controlling the cooling unit to supply the cooling gas to the mounting table side surface of the substrate, It remains in this state until a predetermined amount of time has elapsed,
After the lapse of the predetermined time, control the mounting table to change the thickness of the liquid film to a second rotation speed at which the thickness becomes a predetermined thickness,
After changing to the second rotation speed, controlling the cooling unit to maintain the supply of the cooling gas, controlling the liquid supply unit to stop the supply of the liquid,
after stopping the supply of the liquid, rotating the substrate at the second rotation speed until the thickness of the liquid film reaches a predetermined thickness;
After the thickness of the liquid film reaches a predetermined thickness, the mounting table is controlled to stop the rotation of the substrate or to set the substrate to a first rotation speed that is lower than a second rotation speed. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 균열을 검출하는 검출부를 더 구비한 기판 처리 장치. 5. The method according to any one of claims 1 to 4,
The substrate processing apparatus further provided with the detection part which detects the said crack. 제5항에 있어서,
상기 검출부는,
상기 기판의 상기 면의 위에 있는 상기 액체의 온도를 검출하고,
상기 제어부는,
상기 검출부가 검출한 상기 온도로부터 상기 액막이 상기 동결막이 된 시각을 검출하고, 미리 결정된 시간이 경과하면 상기 동결막을 해동시키는 것인 기판 처리 장치. 6. The method of claim 5,
The detection unit,
detecting the temperature of the liquid on the side of the substrate;
The control unit is
and detecting a time when the liquid film becomes the frozen film from the temperature detected by the detection unit, and thawing the frozen film when a predetermined time elapses. 제5항에 있어서,
상기 검출부는,
상기 기판의 상기 면의 위에 있는 상기 액체의 온도를 검출하고,
상기 제어부는,
상기 동결막에 균열이 발생하는 온도를 미리 기억하고,
상기 검출부가 검출한 상기 온도가 상기 균열이 발생하는 온도에 도달하면, 상기 동결막을 해동시키는 것인 기판 처리 장치. 6. The method of claim 5,
The detection unit,
detecting the temperature of the liquid on the side of the substrate;
The control unit is
Memorizing the temperature at which cracks occur in the freezing film in advance,
When the temperature detected by the detection unit reaches a temperature at which the crack occurs, the frozen film is thawed. 제5항에 있어서,
상기 검출부는,
상기 기판의 상기 면을 촬상하고,
상기 제어부는,
균열의 수, 혹은 균열의 면적을 임계값으로서 미리 기억하고,
상기 검출부가 촬상한 화상으로부터 상기 균열을 검출하고, 상기 균열의 수, 혹은 상기 균열의 면적이 상기 임계값 이상이 되면 상기 동결막을 해동시키는 것인 기판 처리 장치. 6. The method of claim 5,
The detection unit,
imaging the surface of the substrate,
The control unit is
The number of cracks or the area of cracks is stored in advance as a critical value,
The substrate processing apparatus which detects the said crack from the image picked up by the said detection part, and thaws the said frozen film when the number of the said crack or the area of the said crack becomes more than the said threshold value.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018026436A (en) 2016-08-09 2018-02-15 芝浦メカトロニクス株式会社 Substrate processing apparatus and substrate processing method

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI480937B (en) * 2011-01-06 2015-04-11 Screen Holdings Co Ltd Substrate processing method and substrate processing apparatus
JP5715831B2 (en) * 2011-01-20 2015-05-13 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス Substrate processing method and substrate processing apparatus
JP5639556B2 (en) * 2011-09-21 2014-12-10 株式会社東芝 Semiconductor substrate cleaning method and apparatus
JP6770468B2 (en) * 2017-03-23 2020-10-14 キオクシア株式会社 Freezing and cleaning equipment
JP7062562B2 (en) * 2018-09-06 2022-05-06 キオクシア株式会社 Board processing method, board processing equipment and compound processing equipment

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018026436A (en) 2016-08-09 2018-02-15 芝浦メカトロニクス株式会社 Substrate processing apparatus and substrate processing method
KR20180018330A (en) * 2016-08-09 2018-02-21 시바우라 메카트로닉스 가부시끼가이샤 Substrate processing device and substrate processing method

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