TW201507019A

TW201507019A - 基板處理裝置及基板處理方法

Info

Publication number: TW201507019A
Application number: TW103120382A
Authority: TW
Inventors: Masahiko Kato; Katsuhiko Miya; Hiroyuki Yashiki; Yoshiki Imuro
Original assignee: Screen Holdings Co Ltd
Priority date: 2013-07-16
Filing date: 2014-06-12
Publication date: 2015-02-16
Also published as: JP2015023048A; US20150020852A1; TWI520208B; KR20150009450A

Abstract

本發明之基板處理裝置包括：氣流產生器件11，其於被保持為大致水平姿勢之基板W之周圍產生由自上方朝向下方之氣體所形成之降流；液膜形成器件41，其對基板W之上表面供給液體而形成液膜；冷卻氣體噴出噴嘴51，其對液膜噴出溫度較構成液膜之液體之凝固點更低之冷卻氣體而使液膜凍結；以及去除器件52，其將液膜凍結而成之凍結膜自基板去除。氣流產生器件11於自冷卻氣體噴出噴嘴51對液膜噴出冷卻氣體時，將降流之流速設為較自液膜形成器件41對基板W供給液體時更小。

Description

基板處理裝置及基板處理方法

本發明係關於一種藉由在基板上形成液膜並使其凍結，進而將凍結膜去除而對基板進行處理之基板處理裝置及基板處理方法。

作為用以去除附著於基板之微粒(particle)等附著物之洗淨技術，正研究一種凍結洗淨技術。該技術係於作為處理對象物之基板之表面形成液膜並使其凍結，且將凍結膜去除，藉此，利用液體凍結時之體積變化使附著物自基板剝離。

例如日本專利特開2012-169588號公報所記載之技術中，對在由壁面包圍周圍而得之處理空間內保持為水平姿勢之基板之上表面供給過冷卻狀態之液體，利用向基板著液時之衝擊使液體凝固，藉此形成凍結膜。又，於該技術中，於處理空間之上部設置風扇過濾單元而於處理空間內形成有清潔氣體之降流，從而防止於處理中無法避免地產生於周圍氣體氛圍之霧氣等落下至基板上。

又，作為於基板上形成凍結膜之其他方法，有如下一種方法：例如日本專利特開2012-204559號公報所記載般，藉由自噴嘴將溫度較構成形成於基板上之液膜之液體之凝固點低的冷卻氣體對液膜局部地噴出，而使液膜凍結。於此種技術中，亦期待進行與上述技術相同之氣體氛圍控制。

然而，根據本案發明者等人之實驗，可知於組合執行上述文獻所記載之降流產生與凍結方法之情形時，存在無法獲得充分地去除附著物之效果之情形。作為其原因之一，認為對液膜噴出之冷卻氣體因降流而散射，或於冷卻氣體中混合周圍氣體氛圍而使氣體溫度上升，由此導致對液膜之冷卻能力降低。

本發明係鑒於上述問題而完成者，其提供如下一種技術：對於藉由使形成於基板上之液膜凍結且將凍結膜去除而對基板進行處理之基板處理裝置及基板處理方法，可適當地進行基板周圍之氣體氛圍控制，且可獲得良好之去除效率。

本發明之基板處理裝置之一態樣包括：基板保持器件，其將基板保持為水平姿勢；氣流產生器件，其於保持於上述基板保持器件之上述基板之周圍，產生由自上方朝向下方之氣體所形成之降流；液膜形成器件，其對由上述基板保持器件保持之上述基板之上表面供給液體而形成液膜；冷卻氣體噴出噴嘴，其對上述液膜噴出溫度較構成上述液膜之上述液體之凝固點更低之冷卻氣體而使上述液膜凍結；以及去除器件，其將上述液膜凍結而成之凍結膜自上述基板去除；且上述氣流產生器件於自上述冷卻氣體噴出噴嘴對上述液膜噴出上述冷卻氣體時，將上述降流之流速設為較自上述液膜形成器件對上述基板供給上述液體時更小。

又，本發明之基板處理方法之一態樣包括：基板保持步驟，其將基板保持為水平姿勢；氣流產生步驟，其於上述基板之周圍產生由自上方朝向下方之氣體所形成之降流；液膜形成步驟，其係對上述基板之上表面供給液體而形成液膜；凍結步驟，其係對上述液膜供給溫度較構成上述液膜之上述液體之凝固點更低之冷卻氣體而使上述液膜凍結；以及去除步驟，其將上述液膜凍結而成之凍結膜自上述基板去除；且將上述凍結步驟中之上述降流之流速設為小於上述液膜形成步驟中之上述降流之流速。

於以此方式構成之發明中，於對基板供給液體而形成液膜時，形成流速相對較大之降流。藉此，可將向基板之周圍飛濺之液滴或霧氣等沖向下方而防止其等附著於基板。另一方面，於供給冷卻氣體而使液膜凍結時，降流之流速變得更小。藉此，可使對基板上之液膜供給之冷卻氣體不散射而長時間地停留在基板上，從而可更有效率地將液膜冷卻而使其凍結。根據本案發明者等人之見解，可知凍結膜之溫度越低，則附著物之去除效率越提高，本發明中由於在短時間內亦可形成足夠低溫之凍結膜，故而可提高附著物之去除效率。

亦認為使降流減弱會導致霧氣等變得容易落下至基板。然而，與進行液體之供給之期間相比，霧氣等之產生變少非常多，除此以外，由於基板上表面由液膜覆蓋，進而液膜由所供給之冷卻氣體覆蓋，故而基板表面被與周圍氣體氛圍中之霧氣等阻隔，從而霧氣等附著於基板之虞極低。就該意義而言，亦可於將冷卻氣體供給至液膜時，完全停止利用其他器件產生降流。其原因在於，冷卻氣體之流動本身具有作為降流之作用。

又，本發明之基板處理裝置之另一態樣包括：基板保持器件，其將基板保持為水平姿勢；液膜形成器件，其對保持於上述基板保持器件之上述基板之上表面供給液體而形成液膜；冷卻氣體噴出噴嘴，其對上述液膜噴出溫度較構成上述液膜之上述液體之凝固點更低之冷卻氣體而使上述液膜凍結；去除器件，其將上述液膜凍結而成之凍結膜自上述基板去除；捕集器件，其具有自保持於上述基板保持器件之上述基板之側方包圍上述基板之周圍之側壁，於被該側壁包圍之內部空間收容上述基板，上述側壁之上端部構成使上述基板之上部開放之開口，而捕集自上述基板落下之液體；以及排出器件，其將上述捕集器件之上述內部空間內之流體向外部排出；且上述排出器件於自上述冷卻氣體噴出噴嘴對上述液膜噴出上述冷卻氣體時，將來自上述內部空間之流體之排出量設為較自上述液膜形成器件對上述基板供給上述液體時更小。

於在此種捕集器件之內部空間對基板進行處理之情形時，亦藉由排出內部空間內之流體、具體而言為內部空間內之氣體或氣體與液體之混合物，而產生因外部氣體氛圍自捕集器件上部之開口流入至內部空間而形成之氣流。藉此，於基板周邊產生降流。因此，同樣可能產生因上述冷卻氣體之散射而引起之去除效率降低之問題。於對液膜供給冷卻氣體時使來自內部空間之流體之排出量變小，藉此，可減弱基板周邊之降流，從而防止冷卻氣體之散逸。因此，可形成被冷卻至足夠低溫之凍結膜，而可提高附著物之去除效率。

根據本發明，由於在對基板供給液體而形成液膜時，於基板周邊產生流速相對較大之降流，故而防止產生於周圍氣體氛圍內之霧氣等附著於基板。另一方面，藉由在對液膜供給冷卻氣體時使降流減弱，可抑制冷卻氣體之散射並於短時間內將液膜冷卻。如此，於本發明中，可適當地進行基板周邊之氣體氛圍控制，且可獲得良好之附著物之去除效率。

1‧‧‧基板處理裝置

10‧‧‧處理腔室

11‧‧‧FFU(氣流產生器件)

12‧‧‧排氣管(排出器件)

13‧‧‧排氣泵(排出器件)

14‧‧‧FFU控制部

20‧‧‧旋轉夾盤(基板保持器件)

21‧‧‧旋轉基座(開口面積限制構件)

22‧‧‧夾盤銷

23‧‧‧夾盤旋轉機構

31‧‧‧藥液噴出噴嘴

32‧‧‧沖洗液噴出噴嘴

33‧‧‧噴嘴安裝部

34‧‧‧臂

35‧‧‧臂

36‧‧‧旋動軸

37‧‧‧臂旋動機構

38‧‧‧處理液供給部

41‧‧‧低溫DIW噴出噴嘴(液膜形成器件)

41a‧‧‧噴出口

42‧‧‧支持構件

43‧‧‧承接構件

45‧‧‧氣液回收部

51‧‧‧冷卻氣體噴出噴嘴

52‧‧‧高溫DIW噴出噴嘴(去除器件)

53‧‧‧臂

54‧‧‧臂

55‧‧‧旋動軸

56‧‧‧臂旋動機構

57‧‧‧氮氣供給部

58‧‧‧熱交換器

59‧‧‧接收構件

60‧‧‧防濺板

61‧‧‧(防濺板60之)埠口(捕集器件)

62‧‧‧承杯

63‧‧‧排氣環

64‧‧‧埠口升降機構(升降機構)

65‧‧‧廢液回收部

91‧‧‧DIW供給部

92‧‧‧熱交換器

93‧‧‧加熱器

111‧‧‧風扇

411‧‧‧配管

431‧‧‧配管

511‧‧‧配管

521‧‧‧配管

591‧‧‧配管

611‧‧‧側壁

612‧‧‧上表面部

613‧‧‧開口

A0‧‧‧旋轉中心

A1‧‧‧旋轉中心

A2‧‧‧旋轉中心

AC‧‧‧氣流

CG‧‧‧冷卻氣體

DF‧‧‧降流

Ds‧‧‧掃描方向

FL‧‧‧凍結膜

LP‧‧‧液膜

P11‧‧‧對向位置

P12‧‧‧退避位置

P21‧‧‧對向位置

P22‧‧‧退避位置

SP‧‧‧處理空間(封閉空間)

W‧‧‧基板

Wf‧‧‧基板表面

圖1係模式性地表示本發明之基板處理裝置之一實施形態之側視圖。

圖2係表示圖1之基板處理裝置之各噴嘴之配置及移動態樣的俯視圖。

圖3係表示基板洗淨處理之一例之流程圖。

圖4A至圖4C係模式性地表示基板洗淨處理中之各部之動作之圖。

圖5A及圖5B係模式性地表示基板洗淨處理中之各部之動作之圖。

圖6A至圖6C係模式性地說明本實施形態中之氣體氛圍管理之圖。

圖7係表示測定微粒去除率所得之實驗結果之一例之圖。

圖1係模式性地表示本發明之基板處理裝置之一實施形態之側視圖。圖2係表示圖1之基板處理裝置之噴嘴之配置及移動態樣的俯視圖。該基板處理裝置1作為可執行用以去除附著於半導體晶圓等基板W之表面(圖案形成面)Wf之微粒等附著物之基板洗淨處理的單片式基板洗淨裝置而發揮功能。更具體而言，該基板處理裝置1執行凍結洗淨處理作為基板洗淨處理，上述凍結洗淨處理係藉由於在基板W之表面Wf形成液膜並使其凍結後去除凍結膜，而將附著於基板W之附著物與凍結膜一併去除。

基板處理裝置1包括於內部具有供對基板W實施洗淨處理之處理空間SP的處理腔室10。於處理腔室10內配設有旋轉夾盤(spin chuck)20，該旋轉夾盤20將基板W以使基板表面Wf朝向上方之狀態保持為大致水平並使其旋轉。而且，對保持於旋轉夾盤20之基板W執行下述一系列之基板處理。

於處理腔室10之上表面之中央部，設置有對處理腔室10之內部之處理空間SP供給清潔之氣體之FFU(風扇過濾單元：fun filter unit)11。FFU11係藉由風扇111而引入處理腔室10之外部氣體氛圍，且藉由內置之過濾器(省略圖示)將氣體氛圍中之微粒子等捕集並清潔化，從而對處理空間SP內供給清潔空氣。因此，處理空間SP被保持為清潔氣體氛圍，並且於處理空間SP產生自上方朝向下方之氣流(降流(down flow))。藉此，於基板洗淨處理中產生之液體之飛沫或霧氣等被沖向處理空間SP之下方，故而抑制其等附著於基板W。FFU11之動作由FFU控制部14控制。例如，藉由FFU控制部14控制風扇111之轉速，可使經由FFU11而供給至處理空間SP之氣體之流量或流速變化。

配設於處理空間SP之旋轉夾盤20於上端部具有圓盤狀之旋轉基座21。旋轉基座21具有與基板W同等或稍大於基板W之直徑，且於周緣部設置有用以固持基板W之周緣部之複數個夾盤銷22。夾盤銷22分別包括自下方支持基板W之周緣部之支持部、及抵接於被支持部支持之基板W之外周端面而保持基板W之保持部。藉由各夾盤銷22將基板W自下方支持且自側方保持，從而基板W以與旋轉基座21之上表面相隔之狀態被保持為大致水平姿勢。夾盤旋轉機構23可使旋轉基座21旋轉，並且可變更其轉速。藉由夾盤旋轉機構23使旋轉基座21以適當之轉速旋轉，可使基板W以旋轉基座21之旋轉中心A0為中心，以所期望之轉速進行旋轉。

於處理腔室10之內部，設置有用以對保持於旋轉夾盤20之基板W執行下述各處理之複數種噴嘴、即噴出氫氟酸等藥液之藥液噴出噴嘴31、噴出DIW(去離子水：deionized water)等沖洗液之沖洗液噴出噴嘴32、噴出低溫之DIW之低溫DIW噴出噴嘴41、噴出低溫之氮氣之冷卻氣體噴出噴嘴51、及噴出高溫之DIW之高溫DIW噴出噴嘴52。以下，對與各噴嘴相關之構成進行詳細說明。再者，於以下之說明中，分開示出支持各噴嘴之臂及對各噴嘴供給流體之配管，但亦可為流體於臂內或與臂一體地設置之配管中流通之構成。

藥液噴出噴嘴31可藉由噴出自處理液供給部38供給之藥液，而對基板W進行藥液處理。又，沖洗液噴出噴嘴32可藉由噴出自處理液供給部38供給之沖洗液，而對基板W進行沖洗處理。

藥液噴出噴嘴31及沖洗液噴出噴嘴32可一體地沿大致水平方向移動。具體而言，藥液噴出噴嘴31及沖洗液噴出噴嘴32係經由共用之噴嘴安裝部33而分別安裝於沿大致水平方向延伸設置之臂34、35(圖2)之前端部。臂34、35係大致平行地設置，且臂34、35之基端部均連接於沿大致鉛垂方向延伸設置之旋動軸36。臂旋動機構37使旋動軸36以旋轉中心A1為中心進行旋轉，藉此，如圖2所示，藥液噴出噴嘴31及沖洗液噴出噴嘴32可一體地於與基板W對向之對向位置P11和自基板W之上方退避至側方之退避位置P12之間移動。而且，藉由自位於對向位置P11之藥液噴出噴嘴31朝下噴出藥液而對基板表面Wf執行藥液處理。又，藉由自位於對向位置P11之沖洗液噴出噴嘴32朝下噴出沖洗液而對基板表面Wf執行沖洗處理。再者，藥液噴出噴嘴31及沖洗液噴出噴嘴32可定位於與基板W對向之任意位置，圖2所示之對向位置P11表示其一例。

對於低溫DIW噴出噴嘴41，經由配管411而供給利用熱交換器92將自DIW供給部91供給之常溫DIW冷卻而產生之低溫之DIW(以下稱為「低溫DIW」)。繼而，藉由將自低溫DIW噴出噴嘴41噴出之低溫DIW供給至基板表面Wf，而於基板表面Wf形成包含低溫DIW之液膜。

低溫DIW噴出噴嘴41係由支持構件42(圖2)固定支持於自被旋轉夾盤20保持之基板W之上方偏離至側方之位置、更具體而言為下述防濺板(splash guard)60之埠口(port)61之上表面部612之上方位置。低溫DIW噴出噴嘴41之固定位置成為不與上述可動式之藥液噴出噴嘴31、沖洗液噴出噴嘴32、下述可動式之冷卻氣體噴出噴嘴51及高溫DIW噴出噴嘴52、以及支持該等噴嘴之臂34、35、53、54之移動軌跡交叉之位置。

於低溫DIW噴出噴嘴41，朝向基板W之旋轉中心A0之方向設置有噴出口41a。於低溫DIW噴出噴嘴41之下方，設置有用以承接自噴出口41a落下之低溫DIW之承接構件43。更詳細而言，承接構件43成為上部開口之碟狀，自噴出口41a落下之低溫DIW被承接構件43接住。而且，由承接構件43接住之低溫DIW係經由配管431向處理腔室10外排出，且由氣液回收部45回收。

來自低溫DIW噴出噴嘴41之低溫DIW之噴出流量可變更。以自噴出口41a噴出之低溫DIW到達至基板表面Wf之程度之相對較多之流量(以下稱為「液膜形成用流量」)，對基板表面Wf之大致中心供給低溫DIW，而執行於基板表面Wf形成包含低溫DIW之液膜之液膜形成處理。另一方面，若設為如低溫DIW之噴出流量少於液膜形成用流量，而自噴出口41a噴出之低溫DIW未到達至基板表面Wf而全部落下至承接構件43之流量(以下稱為「慢漏氣用流量」)，則執行將低溫DIW以不供給至基板表面Wf之態樣自噴出口41a噴出之慢漏氣處理。藉由於液膜形成處理前執行慢漏氣處理，而抑制低溫DIW滯留於自熱交換器92至低溫DIW噴出噴嘴41之配管411內及低溫DIW噴出噴嘴41內而溫度上升，從而自液膜形成處理之初期便將足夠低溫之DIW供給至基板表面Wf。再者，作為低溫DIW之液溫，為了可使液膜於短時間內凍結，較佳為略微高於DIW之凝固點之溫度。

冷卻氣體噴出噴嘴51噴出利用熱交換器58將自氮氣供給部57供給之氮氣冷卻而產生之低溫之氮氣(以下稱為「冷卻氣體」)。冷卻氣體被冷卻至較DIW之凝固點更低溫。藉由朝向形成於基板表面Wf之液膜噴出冷卻氣體，而執行使液膜凍結而形成凍結膜之凍結處理。又，對於高溫DIW噴出噴嘴52，經由配管521而供給利用加熱器93將自DIW供給部91供給之常溫之DIW加熱而產生之高溫之DIW(以下稱為「高溫DIW」)。繼而，藉由高溫DIW噴出噴嘴52朝向形成於基板表面Wf之凍結膜噴出高溫DIW，而執行將凍結膜解凍之解凍處理。

冷卻氣體噴出噴嘴51及高溫DIW噴出噴嘴52可一體地沿大致水平方向移動。具體而言，冷卻氣體噴出噴嘴51係安裝於沿大致水平方向延伸設置之臂53之前端部，臂53之基端部連接於沿大致鉛垂方向延伸設置之旋動軸55。又，高溫DIW噴出噴嘴52係安裝於與臂53大致平行地延伸設置之臂54之前端部，臂54之基端部係與臂53同樣地連接於旋動軸55。臂旋動機構56使旋動軸55以旋轉中心A2為中心進行旋轉，藉此，如圖2所示，冷卻氣體噴出噴嘴51及高溫DIW噴出噴嘴52可一體地於與基板W對向之對向位置P21和自基板W之上方退避至側方之退避位置P22之間移動。再者，冷卻氣體噴出噴嘴51及高溫DIW噴出噴嘴52可定位於與基板W對向之任意位置，圖2所示之對向位置P21表示其一例。

於凍結處理時，冷卻氣體噴出噴嘴51一面於液膜形成後之基板W之中心附近之上方與基板W之周緣部之上方之間移動，一面朝下噴出冷卻氣體，藉此，液膜凍結。其後，高溫DIW噴出噴嘴52於被定位於基板W之大致中心之上方之狀態下朝下噴出高溫DIW，藉此，執行解凍處理。藉由以此方式對基板上之液膜凍結而成之凍結膜供給高溫DIW，而使膜解凍於短時間內凍結。又，藉由冷卻氣體噴出噴嘴51與高溫DIW噴出噴嘴52一體地移動，可縮短液膜自凍結至解凍之處理時間。

來自冷卻氣體噴出噴嘴51之冷卻氣體之噴出流量可變更。於凍結處理時，將噴出流量設為相對較多之流量(以下稱為「凍結用流量」)，對形成於基板表面Wf之液膜供給大量冷卻氣體而使液膜凍結。另一方面，若將冷卻氣體之噴出流量設為少於凍結用流量之流量(以下稱為「慢漏氣用流量」)，則執行自冷卻氣體噴出噴嘴51噴出低流量之冷卻氣體之慢漏氣處理。藉由在凍結處理前執行慢漏氣處理，而抑制冷卻氣體滯留於自熱交換器58至冷卻氣體噴出噴嘴51之配管511內及冷卻氣體噴出噴嘴51內而溫度上升。其結果，可自凍結處理之初期便對液膜供給足夠低溫之冷卻氣體，從而使液膜迅速地凍結。

此處，於慢漏氣處理時自冷卻氣體噴出噴嘴51噴出之冷卻氣體可能會使存在於基板表面Wf之藥液或沖洗液等處理液之一部分局部凍結。於此情形時，有處理液之凍結片對形成於基板表面Wf之圖案造成損傷之虞。又，有氣體氛圍中之水蒸氣因釋放至處理空間SP內之冷卻氣體而凝結並附著於基板W之虞。因此，必須回收於慢漏氣處理中自冷卻氣體噴出噴嘴51噴出之冷卻氣體。為了實現該目的，於被定位在退避位置P22之冷卻氣體噴出噴嘴51之下方，設置有接收在慢漏氣處理中噴出之冷卻氣體之接收構件59。接收構件59成為上部開口之凹狀，通過開口流入至接收構件59之冷卻氣體由經由配管591而與接收構件59連接之氣液回收部45回收。

再者，接收構件59係配置於亦可接收自被定位於退避位置P22之高溫DIW噴出噴嘴52噴出之高溫DIW的位置。具體而言，設置於接收構件59之上部之開口係以包含被定位於退避位置P22之高溫DIW噴出噴嘴52之正下方位置之方式設置。如下所述，若執行自位於退避位置P22之高溫DIW噴出噴嘴52噴出高溫DIW之預噴射，則所噴出之高溫DIW流入至接收構件59，且經由與冷卻氣體相同之配管591由氣液回收部45回收。預噴射係將滯留於自加熱器93至高溫DIW噴出噴嘴52之配管521內及高溫DIW噴出噴嘴52內而溫度降低之高溫DIW預先排出之處理。為了自解凍處理之初期便將足夠高溫之DIW供給至凍結膜而迅速地將凍結膜解凍，而進行預噴射。

又，於基板處理裝置1，以包圍旋轉夾盤20之側方周圍之方式設置有用以接住供給至基板W並落下之液體之防濺板60。更詳細而言，防濺板60包括：埠口61，其係包圍旋轉基座21而設置且將自基板W甩落之液滴接住；承杯62，其承接沿埠口61之內側面流下之液體；以及排氣環63，其於內部收容埠口61及承杯62。旋轉夾盤20係配置於由該等各構件包圍成之內部空間。

埠口61之側壁611形成為與基板旋轉中心A0大致同軸之圓筒狀，又，上表面部612形成為朝向內側突出之凸緣狀。換言之，上表面部612係自側壁611之上端部朝向中央略微向上方延伸，且於中央部分設置有開口613，該開口613具有略微大於旋轉基座21之直徑之開口徑且與旋轉中心A0大致同軸。埠口61可藉由埠口升降機構64而升降，於圖1中以實線表示之下位置，開口613之開口面成為自旋轉基座21之上表面略微下降之位置而使基板W之側面露出至處理空間SP內。另一方面，於圖1中以虛線表示之上位置，開口613之開口面位於較保持於旋轉基座21之基板W之上表面更為上方，藉此，基板W之側面被埠口61之側壁611包圍。於對基板W供給各種處理液時，埠口61被定位於上位置而接住自基板W之周緣部甩落之液體。沿埠口61之內壁面流下之液體落下至設置於埠口61之側壁611之下方且上部開口之承杯62，自承杯62被廢液回收部65回收。

由於在由埠口61及承杯62形成之內部空間充滿高濃度之藥液蒸氣，故而為了排出該藥液蒸氣而設置有排氣環63。排氣環63係以包圍埠口61及承杯62之方式配置，且於排氣環63之下方連通有延伸至處理腔室10之外部之排氣管12。排氣管12連接於排氣泵13，藉由排氣泵13將排氣環63內之氣體排出。因此，自埠口61上部之開口613引入處理空間SP內之清潔氣體氛圍，而產生通過埠口61與承杯62之間隙並經由排氣環63而向外部流出之氣流。藉此，抑制產生於防濺板60之內部空間之藥液蒸氣或霧氣等流出至處理空間SP。

對使用以如上方式構成之基板處理裝置1所執行之基板洗淨處理之流程進行說明。圖3係表示基板洗淨處理之一例之流程圖。圖4A至圖4C、圖5A及圖5B係模式性地表示基板洗淨處理中之各部之動作之圖。於基板處理裝置1中，被搬入至處理腔室10內之未處理之基板W係以將其表面Wf朝向上方之狀態由旋轉夾盤20保持而執行洗淨處理。又，洗淨處理中，夾盤旋轉機構23使基板W與旋轉基座21一併以對應於各處理之特定之轉速適當旋轉。防濺板60之埠口61被定位於上位置。

當開始洗淨處理時，首先，開始由低溫DIW噴出噴嘴41之噴出口41a以慢漏氣用流量(例如0.1L/min)噴出低溫DIW之低溫DIW之慢漏氣處理、及由位於退避位置P22之冷卻氣體噴出噴嘴51以慢漏氣用流量(例如10L/min)噴出冷卻氣體之冷卻氣體之慢漏氣處理(步驟S101、圖4A)。於執行低溫DIW之慢漏氣處理期間，自低溫DIW噴出噴嘴41之噴出口41a以相對低流量噴出之低溫DIW未到達至基板W而由承接構件43接住，最終被氣液回收部45回收。同樣地，於執行冷卻氣體之慢漏氣處理期間，自冷卻氣體噴出噴嘴51噴出之冷卻氣體流入至接收構件59，而被氣液回收部45回收。

於使低溫DIW及冷卻氣體以各自之慢漏氣用流量持續噴出、繼而夾盤旋轉機構23使基板W以例如800rpm進行旋轉之狀態下，執行藥液處理及沖洗處理(步驟S102、103)。首先，由利用臂旋動機構37而定位於基板W之大致中心之上方之藥液噴出噴嘴31朝向基板表面Wf噴出藥液而執行藥液處理。當藥液處理結束時，繼而，由利用臂旋動機構37而定位於基板W之大致中心之上方之沖洗液噴出噴嘴32朝向基板表面Wf噴出沖洗液而執行沖洗處理。

當沖洗處理結束時，藉由夾盤旋轉機構23使基板W之轉速降低至例如150rpm，來自低溫DIW噴出噴嘴41之噴出口41a之低溫DIW之噴出流量自慢漏氣流量增加至液膜形成用流量(例如1.5L/min)而執行液膜形成處理(步驟S104、圖4B)。藉由低溫DIW之噴出流量增加至液膜形成用流量，使得自低溫DIW噴出噴嘴41之噴出口41a噴出之低溫DIW到達至基板表面Wf之中央部，供給至基板表面Wf之低溫DIW便形成液膜LP。

繼而，供給至基板表面Wf之低溫DIW藉由離心力自基板W之中央部擴散至周邊部，從而包含低溫DIW之液膜LP之形成範圍擴大。此時，由於基板W之轉速降低，故而可抑制供給至基板表面Wf之低溫DIW因過度之離心力而自基板表面Wf被甩落，從而可有效率地形成液膜LP。當於基板表面Wf之整個面形成液膜LP而完成液膜形成處理時，低溫DIW之噴出流量恢復為慢漏氣用流量，重新進行慢漏氣處理(步驟S105)。如此，藉由在執行液膜形成處理時以外執行低溫DIW之慢漏氣處理，從而抑制低溫DIW滯留於延伸至低溫DIW噴出噴嘴41之配管411內及低溫DIW噴出噴嘴41內而被加熱。其結果，自液膜形成處理之初期便供給溫度上升得到抑制之足夠低溫之DIW。

於較液膜形成處理結束更早之前，進行位於退避位置P22之高溫DIW噴出噴嘴52噴出特定量之高溫DIW之預噴射(步驟S121、圖4B)。該預噴射係將於自加熱器93延伸至高溫DIW噴出噴嘴52之配管521內滯留而被周邊氣體氛圍冷卻之高溫DIW自配管521內排出之處理。藉由進行預噴射，而於之後之解凍處理中自最初便從高溫DIW噴出噴嘴52噴出足夠高溫之DIW。預噴射中之DIW之排出量係設為較加熱器93更為下游側之配管521及高溫DIW噴出噴嘴52之內容積以上。再者，藉由預噴射而自高溫DIW噴出噴嘴52噴出之高溫DIW由接收構件59承接，最終被氣液回收部45回收。

於預噴射之後，臂旋動機構56使冷卻氣體噴出噴嘴51自退避位置P22朝向基板W之中心附近上方移動(步驟S122)。藉由與液膜形成同時地進行冷卻氣體噴出噴嘴51之移動，可於在基板表面Wf之整個面形成液膜LP之後，立即自冷卻氣體噴出噴嘴51朝向液膜LP噴出冷卻氣體。藉此，可抑制液膜LP之溫度上升，並且可謀求處理時間之縮短。

再者，於步驟S122中冷卻氣體噴出噴嘴51開始移動時，使冷卻氣體之噴出流量自慢漏氣流量增加至凍結用流量(例如90L/min)。藉由如此，於冷卻氣體噴出噴嘴51自退避位置P22朝向基板W之中心附近上方移動之過程中，亦可對液膜LP供給凍結用流量之冷卻氣體，而可進行液膜LP之冷卻。又，由於在使冷卻氣體噴出噴嘴51開始移動之前進行著冷卻氣體之慢漏氣處理，故而可使以凍結用流量噴出之冷卻氣體自最初便足夠低溫。

於液膜形成處理結束之時點，換言之，當自低溫DIW噴出噴嘴41之噴出流量自液膜形成用流量恢復為慢漏氣用流量時(步驟S105)，於冷卻氣體噴出噴嘴51到達至基板W之中心附近之後，藉由夾盤旋轉機構23使基板W之轉速降低至例如50rpm。又，使埠口61向下位置移動而使基板W露出(步驟S106、圖4C)。繼而，於基板W以該轉速進行旋轉之狀態下，臂旋動機構56使冷卻氣體噴出噴嘴51沿著基板W之上表面自基板W之中心附近上方朝向基板W之周緣部上方移動。在此期間，冷卻氣體噴出噴嘴51朝向基板表面Wf之液膜LP以凍結用流量噴出冷卻氣體。以此方式執行使液膜LP凍結而形成凍結膜FL之凍結處理(步驟S107、圖5A)。液膜LP係伴隨著冷卻氣體噴出噴嘴51之移動而自基板中心朝向周緣部依序凍結，最終於整個基板表面Wf形成凍結膜FL。當冷卻氣體噴出噴嘴51到達至基板周緣部時，停止冷卻氣體之噴出(步驟S108)，使防濺板60之埠口61返回至上位置。

繼而，臂旋動機構56將高溫DIW噴出噴嘴52定位於基板W之大致中心上方，高溫DIW噴出噴嘴52朝向基板表面Wf之凍結膜FL噴出高溫DIW。藉此，執行藉由高溫DIW將凍結膜解凍之解凍處理(步驟S109、圖5B)。再者，於解凍處理中，夾盤旋轉機構23使基板W之轉速增大至例如2000rpm，藉此，可利用較大之離心力將被解凍之凍結膜與附著物一併自基板表面Wf去除。由於在退避位置P22預先進行預噴射，故而高溫DIW噴出噴嘴52可自最初便噴出高溫之DIW。當解凍處理結束時，停止自高溫DIW噴出噴嘴52噴出高溫DIW(步驟S110)。臂旋動機構56使冷卻氣體噴出噴嘴51退避至退避位置P22後，重新進行冷卻氣體之慢漏氣處理(步驟S111)。

其後，臂旋動機構37使沖洗液噴出噴嘴32自退避位置P12向對向位置P11移動。繼而，被定位於基板W之大致中心上方之沖洗液噴出噴嘴32朝向基板表面Wf噴出沖洗液而執行沖洗處理(步驟S112)。最後，於停止對基板W供給沖洗液並使沖洗液噴出噴嘴32退避至退避位置P12之後，夾盤旋轉機構23使基板W之轉速增大至例如2500rpm，藉此，執行旋轉乾燥(步驟S113)，結束一系列之洗淨處理。

繼而，對上述基板洗淨處理中之氣體氛圍管理進行說明。本實施形態中之基板洗淨處理係於將處理對象之基板W設置於形成有降流之處理腔室10內且基板W之周圍由防濺板60包圍之狀態下進行。此種處理態樣係自先前以來於濕式處理中進行之通常之技術。然而，本案發明者等人發現於包含如本實施形態般對基板W上之液膜供給冷卻氣體而使液膜凍結之製程之處理中，如下之氣體氛圍管理較為有效。即，為了使液膜高效地於短時間內凍結，又，為了良好地進行微粒去除，於腔室內、尤其是基板之上方，動態地管理處理空間SP內之氣體氛圍較為有效。

圖6A至圖6C係模式性地說明本實施形態中之氣體氛圍管理之圖。如圖6A所示，於本實施形態之凍結處理步驟(圖3之步驟S107)中，相對於基板W之表面Wf對向配置冷卻氣體噴出噴嘴51。繼而，冷卻氣體噴出噴嘴51一面噴出被冷卻至較構成液膜LP之DIW之凝固點更低溫之冷卻氣體CG，一面於沿基板表面Wf之掃描方向Ds(例如沿基板半徑之往返方向)上進行掃描移動。藉此，形成於基板W上之液膜LP依序凍結而形成凍結膜FL。

此時，供給至基板W之冷卻氣體CG於在噴嘴正下方位置使基板W上之液膜LP凍結之後，沿著基板表面Wf向周圍擴散。如此基板表面Wf由冷卻氣體CG覆蓋，藉此，維持未凍結之液膜LP之低溫狀態，並且亦抑制已凍結之凍結膜FL溫度上升。藉此，可於短時間內在基板W整個面形成凍結膜FL。

然而，如圖6A中以虛線箭頭表示般，藉由FFU11而形成之降流DF自基板W之上方朝下流動。該降流DF為常溫氣體之流動。降流DF將基板W上之冷卻氣體CG沖走，或與冷卻氣體CG混合，而導致存在於基板表面Wf上液膜LP或凍結膜FL之溫度上升之情況。因此，使液膜LP之整體凍結所需之時間變長。

又，亦可能導致微粒等之去除率降低。如本案申請人先前於例如日本專利特開2011-198894號公報中所揭示般，可知於凍結洗淨技術中，不僅單純地將液膜冷卻而使其凍結，亦藉由降低凍結後之凍結膜之極限溫度而提高微粒去除率。然而，因朝向基板表面Wf吹送降流DF，可能會使凍結膜FL之溫度未充分地降低，而無法獲得較高之微粒去除率。

又，不僅來自FFU11之降流如此，關於包圍基板W之周圍之防濺板60亦存在相同之問題。如圖6B所示，為了接住自基板W之周緣部甩落之液體而考慮於將防濺板60之埠口61定位於上位置(圖1之虛線位置)之狀態下執行凍結處理步驟之情形。由於被埠口61包圍之內部空間係藉由排氣泵13(圖1)而排氣，故而自埠口61上部之開口613引入處理腔室10內(亦即處理空間SP)之氣體氛圍。此時，形成自開口613通過埠口上表面部612與基板W之間隙而流入至埠口61內之氣流AC。該氣流AC與圖6A之實例中之降流DF同樣地，成為使基板W上之冷卻氣體CG散逸之原因，從而產生液膜之凍結花費時間或凍結膜之溫度未充分地降低等問題。

因此，於在本實施形態中執行凍結處理時，如圖6C所示：

(1)埠口61下降至下位置、亦即圖中以一點鏈線表示之埠口61之開口平面之位置成為較旋轉基座21之上表面略靠下方之位置。

(2)藉由FFU11而產生之降流DF之流量變得少於前後之處理、即凍結處理前之濕式處理或液膜形成處理、凍結處理後之沖洗處理或旋轉乾燥處理時之流量。

圖6C中由短箭頭表示之降流DF係表示降流之流速小於圖6A所示之長箭頭。

藉由埠口61下降至下位置，從而埠口61之開口613之大部分被旋轉基座21堵住，實效之開口面積大幅變小。藉此，伴隨著埠口內部空間之排氣而產生之氣流AC僅通過埠口上表面部612與旋轉基座21之間隙，氣流AC之流量被大幅地限制。又，由於基板W位於較開口613更為上方，故而氣流AC產生於遠離基板W之位置，從而抑制其影響到基板W上之冷卻氣體CG。藉此，可避免如下等問題，即，因將埠口61內部排氣而產生之氣流導致液膜LP之凍結花費時間或凍結膜FL之溫度未充分地降低。

再者，為了單純地防止因氣流AC導致之基板W上之冷卻氣體CG之散射，只要避免氣流AC通過基板W附近即可。因此，只要埠口61之開口面下降到至少較基板W之表面Wf更為下方即可。進而，若如上所述般將開口面下降至較旋轉基座21之上表面更為下方，則可限制氣流AC之流量本身，故而更有效。

關於藉由FFU11而產生之降流，凍結處理時之流量越小，則避免上述問題之效果越大。又，由於在冷卻氣體之供給過程中不對基板W供給液體，基板W由低溫DIW覆蓋，故而霧氣等污染基板W之可能性較低。由此，亦可完全停止降流。又，為了更確實地防止於凍結處理中霧氣等於處理空間SP內飛揚，亦可殘留低流量之降流。

為了抑制對供給至基板W上之冷卻氣體CG之影響，較理想為凍結處理中之降流DF之流速小於自冷卻氣體噴出噴嘴51朝向基板W噴出之冷卻氣體CG之流速。於本實施形態中，來自冷卻氣體噴出噴嘴51之冷卻氣體CG之噴出量為90L/min，剛噴出後之冷卻氣體之流速約為1m/sec。因此，凍結處理中之降流DF之流速可設為充分小於1m/sec之例如0.2m/sec左右。關於除凍結處理以外之各處理步驟中之降流DF之流速，無需與冷卻氣體之流速建立關聯地設定，只要根據目的適當設定即可。例如，於執行液膜形成處理(步驟S104)或解凍處理(步驟S109)時，只要設定為大於作為凍結處理時之降流DF之流速即0.2m/sec之流速(例如超過0.2m/sec且最大為1.5m/sec之範圍之任意值)即可。降流DF之流量及流速之調整係藉由FFU控制部14(圖1)控制FFU11而執行。

於結束對液膜供給冷卻氣體之後，且較執行接下來之解凍處理更早之前，使埠口61返回至上位置，並且使降流DF之流量恢復為原先之相對較大之流量。藉此，於接下來之解凍處理、沖洗處理及旋轉乾燥處理中自基板W甩落之液體成分由防濺板60回收而防止其向處理腔室10內飛濺。又，可防止霧氣飛揚至處理空間SP內或防濺板60內之高濕度氣體氛圍流出至處理空間SP。

再者，上述(1)、(2)之對策分別具有獨立之效果，亦可相互獨立地實施。即，即便僅採取其中任一種對策，亦可獲得減少基板W上之冷卻氣體CG之散逸之效果。當然，藉由一併執行兩者可獲得更大之效果。又，若來自上方之降流DF及因排氣而形成之氣流AC中之任一者之影響輕微，則只要僅對另一者實施對策即可。

又，於可變更排氣泵13之排氣能力之情形時，亦可代替上述 (1)，使凍結處理時之排氣量變小，或者除上述(1)以外，使凍結處理時之排氣量變小。藉此，可抑制因排氣而產生於基板W附近之氣流AC，從而可抑制冷卻氣體CG之散射。除此以外，亦可藉由例如於排氣管12設置閥並調節其開度、或切換複數個排氣系統等各種方法，而使排氣量變化。又，亦可設為使排氣完全停止之構成。

圖7係表示改變基板表面附近之降流之強度而測定微粒去除率所得之實驗結果之一例的圖。於該實驗中，於將埠口61固定於上位置之狀態下，將來自FFU11之降流輸出呈4個等級變更，將排氣泵13之排氣能力呈2個等級變更，且對其等之組合進行各種變更而測定微粒去除率。圖中，對各個組合一併記載各2次之測定結果。

如該圖所示，FFU11之輸出越小且降流之流量越少，則微粒去除率越提高。又，若為相同之FFU輸出，則於排氣量較小、亦即排氣泵13之排氣能力更小時，可獲得較高之微粒去除率。再者，於FFU輸出為最大之條件下，即便減小排氣泵13之排氣能力，微粒去除率亦未提高。作為其理由，考慮如下情況。此時之利用FFU11所產生之降流之流速與自冷卻氣體噴出噴嘴51噴出之冷卻氣體之流速大致相同。因此，認為因來自FFU11之降流所引起之冷卻氣體之散逸對此時之微粒去除率之降低造成較大影響，未表現出使排氣泵13之排氣能力變小之效果。可知藉由使降流之流速小於冷卻氣體之流速，微粒去除率會大幅提高，又，藉由降低排氣能力，微粒去除率得到進一步改善。

如以上所說明般，於本實施形態中，旋轉夾盤20作為本發明之「基板保持器件」發揮功能，旋轉基座21相當於本發明之「開口面積限制構件」。又，於本實施形態中，低溫DIW噴出噴嘴41及高溫DIW噴出噴嘴52分別作為本發明之「液膜形成器件」及「去除器件」發揮功能，另一方面，FFU11作為本發明之「氣流產生器件」發揮功能。又，於本實施形態中，高溫DIW相當於本發明之「解凍液」。

又，於上述實施形態中，防濺板60之埠口61作為本發明之「捕集器件」發揮功能，埠口升降機構64作為本發明之「升降機構」發揮功能。又，排氣泵13及排氣管12一體地作為本發明之「排出器件」發揮功能。又，被處理腔室10包圍之處理空間SP相當於本發明之「封閉空間」。

如上所述，本實施形態之基板處理裝置係於在處理空間SP內保持為大致水平姿勢之基板W之表面Wf形成液膜LP並使其凍結，且將凍結膜FL去除，藉此，進行基板W之洗淨處理。液膜LP之凍結係藉由對液膜LP供給被冷卻至較構成該液膜之液體(DIW)之凝固點更低溫之冷卻氣體CG而進行。於對液膜供給冷卻氣體時，與於基板W形成液膜LP時相比，處理空間SP內之降流之流量變小。藉由如此，可抑制供給至基板W上之冷卻氣體CG因降流而自基板W上散逸，或於冷卻氣體中混合常溫氣體而使氣體溫度上升。

因此，於本實施形態中，可使基板W上之液膜於短時間內高效地凍結，並且，可使凍結膜之極限溫度變低而獲得較高之微粒去除率。又，於執行在基板W上形成液膜之液膜形成處理時，形成流量高於凍結處理中之流量之降流，故而可將基板W周邊維持為清潔氣體氛圍，且防止飛揚之霧氣等附著於基板。

於本實施形態中，由於冷卻氣體噴出噴嘴51相對於基板W上之液膜LP進行掃描移動，故而對液膜LP局部地供給自該噴嘴噴出之冷卻氣體。因此，若於與冷卻氣體噴出噴嘴51對向之位置以外之位置，冷卻氣體未留在基板W上而散逸，則無法將基板W上之液膜LP或凍結膜FL維持為低溫。藉由如本實施形態般於冷卻氣體噴出噴嘴51進行掃描移動時使降流變弱，可將基板W上之液膜LP及凍結膜FL維持為低溫。

又，於本實施形態中，將基板W保持於處理腔室10內之處理空間 SP，並且自配置於處理腔室10之上部之FFU11朝下對處理空間SP內吹出清潔氣體，藉此產生有降流。藉由如此，可將於處理腔室10內產生之霧氣等沖向基板W之下方，而可防止霧氣等附著於基板W。另一方面，由於在凍結處理中該降流使冷卻氣體散逸，故而設為較液膜形成時弱之降流較為有效。

又，於對凍結膜供給作為解凍液之高溫DIW時，為了防止解凍液及凍結膜融解而成之液體飛濺而重新附著於基板W，較佳為使降流之流量相對較大。即，於解凍處理中，較佳為形成流量較凍結處理中之流量大之降流。

又，於本實施形態中，設置自側方包圍基板W之周圍並接住飛濺之液體之防濺板60，且保持基板W之內部空間藉由排氣泵13而排氣。藉此，可防止產生於內部空間之藥液蒸氣或高濕度氣體氛圍流出至處理空間SP。因排氣而導致產生於基板W周邊之氣流與上述降流同樣地可能成為使冷卻氣體散逸之原因。就該情況而言，於本實施形態之凍結處理步驟中，使排氣泵13之排氣量較其他步驟變小。藉由如此，可使因排氣所導致產生之氣流減弱而抑制冷卻氣體之散逸，且可將基板W上之液膜LP及凍結膜FL維持為低溫。

具體而言，於執行凍結處理時，覆蓋基板W之側方之防濺板60之埠口61上升而使開口613移動至較基板W更為下方，使基板W露出至處理空間SP。藉此，可防止氣流通過基板W之附近。進而，埠口61之開口面積由旋轉基座21限制，可進一步抑制排氣量。

再者，本發明並不限定於上述實施形態，可於不脫離其主旨之範圍內，除上述實施形態以外進行各種變更。例如，上述實施形態係包括接住自基板W落下之液體之防濺板60之基板處理裝置，但對於不具備此種構成之裝置，亦可較佳地應用上述降流控制技術。

又，例如，於上述實施形態中，對基板W供給低溫DIW而形成液膜LP之低溫DIW噴出噴嘴41係設置於退避至較基板W之上方更為側方之位置。除此以外，亦可與例如冷卻氣體噴出噴嘴51等同樣地，將低溫噴出噴嘴設置於搖動之臂，該噴嘴移動至與基板W對向之位置並供給低溫DIW。

又，例如，於上述實施形態中，藉由對旋轉之基板W上之液膜局部地噴出冷卻氣體之冷卻氣體噴出噴嘴51相對於基板W進行掃描移動，而最終使液膜整體凍結。然而，冷卻氣體之供給態樣並不限定於此。例如，亦可為被定位於基板W之旋轉中心附近之上方之冷卻氣體噴出噴嘴對基板W上之液膜呈放射狀噴出冷卻氣體之構成。又，亦可為自基板W之中心朝向周緣部呈狹縫狀開口之冷卻氣體噴出噴嘴噴出冷卻氣體之構成。於該等構成中，本發明之氣體氛圍管理亦有效地發揮功能。

又，上述實施形態之基板處理裝置1係於處理腔室10內連續地進行使用藥液之濕式處理至洗淨後之乾燥處理之一體型之處理裝置，但本發明之應用對象並不限定於此。至少可將本發明應用於具備如下構成之基板處理裝置全體，即，用以於基板W形成液膜並使其凍結，且將凍結膜解凍去除。

[產業上之可利用性]

本發明可應用於藉由在基板上形成液膜並使其凍結，進而將該凍結膜去除而對基板進行處理之基板處理裝置及基板處理方法全體。作為處理對象之基板，包含半導體晶圓、光罩用玻璃基板、液晶顯示用玻璃基板、電漿顯示用玻璃基板、FED(Field Emission Display，場發射顯示器)用基板、光碟用基板、磁碟用基板、磁光碟用基板等各種基板。