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JP2012018962A - Method and apparatus for processing substrate - Google Patents

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JP2012018962A
JP2012018962A JP2010153753A JP2010153753A JP2012018962A JP 2012018962 A JP2012018962 A JP 2012018962A JP 2010153753 A JP2010153753 A JP 2010153753A JP 2010153753 A JP2010153753 A JP 2010153753A JP 2012018962 A JP2012018962 A JP 2012018962A
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JP
Japan
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substrate
liquid
diw
cleaning liquid
ultrasonic wave
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Application number
JP2010153753A
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Japanese (ja)
Inventor
Naozumi Fujiwara
直澄 藤原
Katsuhiko Miya
勝彦 宮
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
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Publication date
Application filed by Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd filed Critical Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority to JP2010153753A priority Critical patent/JP2012018962A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and an apparatus for processing a substrate, with which a substrate surface can be well cleaned while suppressing damages to a pattern formed on the substrate surface.SOLUTION: A liquid film of toluene is formed on a liquid film of DIW by supplying toluene as an intermediary liquid from an intermediary liquid supply mechanism 55 to a surface Wf of a substrate W which is held by a substrate holding means 11 and on which the liquid film of DIW is formed as a cleaning liquid. Then the DIW is solidified by discharging a nitrogen gas for solidification from a solidifying means 31 to the substrate surface Wf while applying ultrasonic waves to the DIW through the toluene by an ultrasonic wave application mechanism 51. With this method, a solidified body of DIW whose crystal size is small is formed. Therefore it is possible to thaw the solidified body in a short time later in a rinse process, decrease the number of DIW crystals released in a rinse liquid, and prevent damages to a pattern.

Description

この発明は、半導体基板、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、プラズマ表示用ガラス基板、FED(Field Emission Display)用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板などの各種基板(以下、単に「基板」と記載する)に対して洗浄処理を施す基板処理方法および基板処理装置に関するものである。   The present invention includes a semiconductor substrate, a glass substrate for photomask, a glass substrate for liquid crystal display, a glass substrate for plasma display, a substrate for FED (Field Emission Display), a substrate for optical disk, a substrate for magnetic disk, a substrate for magneto-optical disk, etc. The present invention relates to a substrate processing method and a substrate processing apparatus for performing a cleaning process on various substrates (hereinafter simply referred to as “substrates”).

半導体装置や液晶表示装置などの電子部品等の製造工程では、基板の表面に成膜やエッチングなどの処理を繰り返し施して微細パターンを形成していく工程が含まれる。ここで、微細加工を良好に行うためには基板表面を清浄な状態に保つ必要があり、必要に応じて基板表面に対して洗浄処理が行われる。例えば特許文献1に記載された装置においては、基板表面に脱イオン水(De Ionized Water:以下「DIW」と記載する)などの液体を供給し、それを凍結させた後、リンス液で解凍除去することで基板表面の洗浄が実行される。   The manufacturing process of electronic components such as a semiconductor device and a liquid crystal display device includes a process of forming a fine pattern by repeatedly performing processes such as film formation and etching on the surface of the substrate. Here, in order to perform fine processing satisfactorily, it is necessary to keep the substrate surface clean, and a cleaning process is performed on the substrate surface as necessary. For example, in the apparatus described in Patent Document 1, a liquid such as deionized water (hereinafter referred to as “DIW”) is supplied to the substrate surface, and after freezing it, it is thawed and removed with a rinse solution. As a result, the substrate surface is cleaned.

すなわち、特許文献1に記載の装置では、以下の工程が実行される。まず、基板の表面にDIWを供給することで基板表面全体にDIWの液膜を形成する。続いて、DIWの供給を停止し、低温の窒素ガスを基板表面に供給してDIWを凍結させる。これにより、パーティクル等の汚染物質と基板表面との間に侵入したDIWが氷となり、膨張することでパーティクル等の汚染物質が微小距離だけ基板から離れる。その結果、基板表面とパーティクル等の汚染物質との間の付着力が低減され、さらにはパーティクル等の汚染物質が基板表面から脱離することとなる。その後、基板表面の氷をリンス液としてのDIWで解凍除去することで、基板表面からパーティクル等の汚染物質を効率良く除去することができる。   That is, in the apparatus described in Patent Document 1, the following steps are executed. First, a DIW liquid film is formed on the entire surface of the substrate by supplying DIW to the surface of the substrate. Subsequently, the supply of DIW is stopped, and low temperature nitrogen gas is supplied to the substrate surface to freeze the DIW. As a result, the DIW that has entered between the contaminant such as particles and the substrate surface becomes ice and expands so that the contaminant such as particles is separated from the substrate by a minute distance. As a result, the adhesion force between the substrate surface and contaminants such as particles is reduced, and furthermore, contaminants such as particles are detached from the substrate surface. Thereafter, by defrosting and removing the ice on the substrate surface with DIW as a rinse liquid, contaminants such as particles can be efficiently removed from the substrate surface.

特開2008−71875(第3図)Japanese Patent Laid-Open No. 2008-71875 (FIG. 3)

しかしながら、上記従来技術では、洗浄後の基板表面上のパターンにダメージが生ずる現象が見られることがあった。図1は上記従来技術により洗浄を行った基板表面Wf上のパターンのダメージを計測した結果の一例を示す図であり、図中、黒点983で示される場所にダメージが生じたことを示している。尚、矩形981はダメージを計測する領域を示す。次に、基板表面にかけられたリンス液の流動や、基板を回転することによる基板表面の液体の移動の影響を排除した例と比較するため、基板表面Wfに氷を形成するまでの手順は上記従来技術と同様とし、その後常温雰囲気中に放置して基板表面Wfの氷を解凍した。この場合におけるパターンのダメージの計測結果を図2に示す。   However, in the above prior art, a phenomenon in which the pattern on the substrate surface after cleaning is damaged may be observed. FIG. 1 is a diagram showing an example of the result of measuring the damage of the pattern on the substrate surface Wf that has been cleaned by the above-described conventional technique, and shows that damage has occurred at a location indicated by a black dot 983 in the drawing. . A rectangle 981 indicates an area where damage is measured. Next, in order to compare with the example in which the influence of the flow of the rinsing liquid applied to the substrate surface and the movement of the liquid on the substrate surface by rotating the substrate is eliminated, the procedure until ice is formed on the substrate surface Wf is as described above. It was the same as that in the prior art, and then left in a room temperature atmosphere to thaw the ice on the substrate surface Wf. The measurement result of the pattern damage in this case is shown in FIG.

これらを比較すると、基板表面Wf上にリンス液を吐出して解凍することにより、基板表面Wf上のパターンにダメージが生じており、基板表面Wf上でリンス液等を流動させない静止状態で解凍した場合にはパターンにダメージが生じていないことが理解される。   When these are compared, the pattern on the substrate surface Wf is damaged by discharging and thawing the rinse liquid on the substrate surface Wf, and the pattern is thawed in a stationary state where the rinse liquid or the like does not flow on the substrate surface Wf. In some cases, it is understood that the pattern is not damaged.

次に、基板表面Wfに形成された氷が解凍する過程の一部を図3および図4に示す。図3は基板表面Wf上に氷が形成された状態の倍率50倍の拡大写真であり、基板表面Wf上に氷の結晶(以下「氷晶」と記載する)985が形成されていることがわかる。図4は氷を解凍している途中の状態を示す図3と同じ倍率の拡大写真であり、氷晶985が解凍により縮小し、解凍され液体となったDIWの領域987が氷晶985の周囲に存在していることがわかる。また、DIWの領域987の中にある氷晶985の一部は、例えば気流を当てる、あるいは振動を与える等によりDIWが流動するに伴って移動することが観察された。   Next, FIG. 3 and FIG. 4 show a part of the process of thawing ice formed on the substrate surface Wf. FIG. 3 is an enlarged photograph at a magnification of 50 times in a state where ice is formed on the substrate surface Wf. Ice crystals (hereinafter referred to as “ice crystals”) 985 are formed on the substrate surface Wf. Recognize. FIG. 4 is an enlarged photograph at the same magnification as FIG. 3, showing a state in the middle of thawing ice. The DIW region 987 that is reduced by thawing and is defrosted into a liquid is a 987 area around the ice crystal 985. It can be seen that Further, it was observed that a part of the ice crystal 985 in the DIW region 987 moves as the DIW flows, for example, by applying an air flow or applying vibration.

以上より、基板表面Wf上に形成された氷が解凍する場合、解凍しきれなかった氷晶985がDIWの領域987中に浮遊し、DIWが何らかの外力により流動することによって氷晶985が基板表面Wf上を移動し、基板表面Wf上のパターンに衝突することでダメージが生ずると考えられる。   As described above, when the ice formed on the substrate surface Wf thaws, the ice crystal 985 that could not be thawed floats in the DIW region 987, and the DIW flows by some external force, so that the ice crystal 985 becomes the substrate surface. It is considered that damage is caused by moving on Wf and colliding with a pattern on the substrate surface Wf.

半導体に代表される微細デバイスの洗浄に関しては、基板表面からパーティクル等の汚染物質を効率良く除去できる事はもちろんのこと、洗浄の際に基板表面上のパターンにダメージを与えないことが強く求められている。   In the cleaning of fine devices typified by semiconductors, it is strongly demanded that contaminants such as particles can be efficiently removed from the substrate surface, and that the pattern on the substrate surface should not be damaged during cleaning. ing.

従って、基板表面の水を凍結して氷を形成し、その後リンス液で解凍除去して基板洗浄を行うプロセスに於いては、解凍中にリンス液の中を浮遊する解凍しきれなかった氷晶がパターンに衝突することを防止する必要がある。   Therefore, in the process of freezing the water on the substrate surface to form ice and then thawing and removing with a rinsing solution to clean the substrate, ice crystals that could not be thawed floating in the rinsing solution during thawing. Must be prevented from colliding with the pattern.

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、基板表面に形成されたパターンへのダメージを抑制しながら基板表面を良好に洗浄処理することができる基板処理方法および基板処理装置を提供することを目的とする。   This invention is made in view of the said subject, and provides the substrate processing method and substrate processing apparatus which can wash | clean the substrate surface favorably, suppressing the damage to the pattern formed in the substrate surface. Objective.

上記課題を解決するため、この発明は、基板上の洗浄液の液膜に対し、超音波を付与する超音波付与工程と、超音波付与工程により超音波が付与されている洗浄液を冷却して洗浄液の凝固体を生成する凝固工程と、凝固工程により生成された凝固体にリンス液を供給して凝固体を解凍除去するリンス工程と、を備えている。   In order to solve the above-described problems, the present invention provides an ultrasonic application step for applying ultrasonic waves to a liquid film of a cleaning solution on a substrate, and a cleaning solution by cooling the cleaning liquid to which ultrasonic waves are applied by the ultrasonic application step. And a rinsing step of thawing and removing the coagulated body by supplying a rinsing liquid to the coagulated body generated by the coagulating step.

また、この発明は、表面に洗浄液の液膜が形成された基板を保持する基板保持手段と、基板保持手段に保持されている基板表面の洗浄液の液膜に超音波を付与する超音波付与手段と、超音波付与手段により超音波が付与されている洗浄液の液膜を冷却して基板表面に洗浄液の凝固体を生成する凝固手段と、凝固手段により生成された凝固体にリンス液を供給して凝固体を解凍除去するリンス液供給手段と、を備えている。   The present invention also provides a substrate holding means for holding a substrate having a cleaning liquid film formed on the surface, and an ultrasonic wave applying means for applying an ultrasonic wave to the cleaning liquid film on the substrate surface held by the substrate holding means. A cooling liquid film of the cleaning liquid to which the ultrasonic wave is applied by the ultrasonic wave application means to generate a solidified body of the cleaning liquid on the substrate surface, and a rinsing liquid is supplied to the solidified body generated by the solidification means. And a rinsing liquid supply means for thawing and removing the coagulated body.

このように構成された発明(基板処理方法及び装置)では、基板表面に形成された洗浄液の液膜に対し、超音波を付与しながら冷却することにより洗浄液の液膜を凝固させる。これにより、基板上に形成される洗浄液の凝固体の結晶(氷晶)の大きさを小さくすることができ、洗浄液の凝固体を解凍除去するリンス工程において、氷晶をより早く解凍することが可能となる。また、完全に解凍されずにリンス液の中に浮遊する氷晶のサイズを小さくすることができるため、リンス液とともに基板表面上を氷晶が移動してパターンに衝突しても、パターンを倒壊させる等のダメージを低減することができる。   In the invention configured as described above (substrate processing method and apparatus), the liquid film of the cleaning liquid is solidified by cooling the liquid film of the cleaning liquid formed on the substrate surface while applying ultrasonic waves. Thereby, the size of the crystal (ice crystal) of the solidified body of the cleaning liquid formed on the substrate can be reduced, and the ice crystal can be thawed earlier in the rinsing step of thawing and removing the solidified body of the cleaning liquid. It becomes possible. In addition, the size of ice crystals floating in the rinse liquid without being thawed completely can be reduced, so even if the ice crystals move on the substrate surface with the rinse liquid and collide with the pattern, the pattern will collapse. It is possible to reduce damage such as

また、洗浄液の凝固点より低い凝固点を有し、洗浄液より比重が小さく、かつ洗浄液と互いに混合し難い媒介液を基板の表面に供給し、洗浄液の液膜の上に媒介液の液膜を形成する媒介液供給工程を更に備え、超音波付与工程は、媒介液の液膜に超音波を付与し、媒介液を介して洗浄液に超音波を付与することも可能である。   Further, a mediating liquid having a freezing point lower than that of the cleaning liquid, having a specific gravity smaller than that of the cleaning liquid and difficult to mix with the cleaning liquid is supplied to the surface of the substrate, and a liquid film of the mediating liquid is formed on the liquid film of the cleaning liquid. The method further includes a medium solution supplying step, and the ultrasonic wave applying step can apply ultrasonic waves to the liquid film of the medium solution and apply ultrasonic waves to the cleaning liquid via the medium solution.

また、凝固工程では、洗浄液を、洗浄液の凝固点より低く、かつ、媒介液の凝固点より高い温度に冷却する工程とすることも可能である。   In the coagulation step, the cleaning liquid can be cooled to a temperature lower than the freezing point of the cleaning liquid and higher than the freezing point of the medium liquid.

このように構成された発明では、基板表面に形成された洗浄液の液膜を凝固させる際、洗浄液の上に形成された媒介液を介して超音波を付与しているため、超音波付与ヘッドが洗浄液に触れることがなく、洗浄液が凝固しても媒介液が凝固しないため超音波付与ヘッドが基板表面に固着することがない。   In the invention configured as described above, when the liquid film of the cleaning liquid formed on the substrate surface is solidified, the ultrasonic wave is applied via the medium liquid formed on the cleaning liquid. The ultrasonic wave application head does not adhere to the substrate surface because it does not touch the cleaning liquid and the medium does not coagulate even if the cleaning liquid coagulates.

また、基板の裏面に洗浄液の凝固点より低い凝固点を有する媒介液を供給する媒介液供給工程を更に備え、超音波付与工程は、基板裏面に供給される媒介液に超音波を付与し、媒介液を介して基板に超音波を付与し、更に基板を介して洗浄液に超音波を付与することも可能である。   The method further includes a medium supply step for supplying a medium solution having a freezing point lower than the freezing point of the cleaning liquid to the back surface of the substrate, and the ultrasonic wave applying step applies an ultrasonic wave to the medium solution supplied to the back surface of the substrate, It is also possible to apply ultrasonic waves to the substrate via the substrate and further apply ultrasonic waves to the cleaning liquid via the substrate.

また、凝固手段としては、基板裏面に供給する媒介液を洗浄液の凝固点より低い温度として供給することも可能である。   Further, as the coagulation means, it is possible to supply the medium liquid supplied to the back surface of the substrate at a temperature lower than the solidification point of the cleaning liquid.

このように構成された発明では、基板裏面に吐出される媒介液に超音波を付与し、基板を介して基板表面の洗浄液に超音波を付与して洗浄液の凝固体を形成しているため、基板表面に超音波付与ヘッドが固着するようなことがない。また、基板裏面に供給する媒介液を洗浄液の凝固点より低い温度で供給することにより、基板を介して洗浄液を冷却することができ、簡易な構成で基板表面に洗浄液の凝固体を形成する事が可能となる。   In the invention configured as described above, ultrasonic waves are applied to the medium liquid discharged on the back surface of the substrate, and ultrasonic waves are applied to the cleaning liquid on the substrate surface through the substrate to form a solidified body of the cleaning liquid. The ultrasonic wave application head does not adhere to the substrate surface. Also, by supplying the media solution supplied to the back surface of the substrate at a temperature lower than the freezing point of the cleaning solution, the cleaning solution can be cooled through the substrate, and a solidified body of the cleaning solution can be formed on the substrate surface with a simple configuration. It becomes possible.

この発明によれば、基板表面に形成された洗浄液の液膜に超音波を付与しながら冷却して洗浄液の凝固体を形成することにより、基板表面に形成される洗浄液の凝固体の結晶サイズを小さくする。これにより、解凍洗浄の際に短時間で凝固体を解凍することを可能とし、また融け残った場合でも、リンス液の中に浮遊する凝固体の結晶のサイズを小さくすることができるため、パターンに与えるダメージを低減することができる。   According to the present invention, the crystal size of the solidified body of the cleaning liquid formed on the substrate surface is reduced by forming ultrasonic waves on the liquid film of the cleaning liquid formed on the substrate surface to form a solidified body of the cleaning liquid by cooling. Make it smaller. This makes it possible to thaw the coagulated body in a short time during thawing washing, and even if it remains unmelted, the crystal size of the coagulated body floating in the rinsing liquid can be reduced. Can reduce the damage.

基板上の氷を流水解凍した場合のパターンのダメージを示す図である。It is a figure which shows the damage of the pattern at the time of defrosting the ice on a board | substrate. 基板上の氷を自然解凍した場合のパターンのダメージを示す図である。It is a figure which shows the damage of the pattern at the time of naturally thawing the ice on a board | substrate. 解凍前の基板上の氷の状態を示した顕微鏡写真である。It is the microscope picture which showed the state of the ice on the board | substrate before thawing | decompression. 解凍中の基板上の氷の状態を示した顕微鏡写真である。It is the microscope picture which showed the state of the ice on the board | substrate during thawing | decompression. 本発明に係る基板処理装置の概略構成を示す平面図である。It is a top view which shows schematic structure of the substrate processing apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る基板処理装置の概略構成を示す正面図である。It is a front view which shows schematic structure of the substrate processing apparatus which concerns on this invention. 第一の実施の形態にかかる処理ユニットの全体構成を示す図である。It is a figure which shows the whole structure of the processing unit concerning 1st embodiment. 図7の処理ユニットにおける基板保持手段、基板回転手段、処理カップの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the board | substrate holding | maintenance means, board | substrate rotation means, and processing cup in the processing unit of FIG. 図7の処理ユニットにおける雰囲気遮断手段の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the atmosphere interruption | blocking means in the processing unit of FIG. 図7の処理ユニットにおける超音波付与手段の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the ultrasonic provision means in the processing unit of FIG. 図10の超音波付与手段における超音波付与機構の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the ultrasonic provision mechanism in the ultrasonic provision means of FIG. 図11の超音波付与機構における超音波付与ヘッドの構成を示す正面断面図である。It is front sectional drawing which shows the structure of the ultrasonic application head in the ultrasonic application mechanism of FIG. 図10の超音波付与手段における媒介液供給機構の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the mediation liquid supply mechanism in the ultrasonic provision means of FIG. 図7の処理ユニットにおける洗浄液供給手段、リンス手段、乾燥用気体供給手段の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the washing | cleaning liquid supply means, the rinse means, and the drying gas supply means in the processing unit of FIG. 図7の処理ユニットにおける凝固手段の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the solidification means in the processing unit of FIG. 第一の実施の形態にかかる基板処理装置の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the substrate processing apparatus concerning 1st embodiment. 第一の実施の形態にかかる基板処理装置の超音波付与・凝固処理の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the ultrasonic provision and coagulation process of the substrate processing apparatus concerning 1st embodiment. 第二の実施の形態における超音波付与手段の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the ultrasonic provision means in 2nd embodiment. 第二の実施の形態で用いられる超音付与部の構成を示す正面断面図である。It is front sectional drawing which shows the structure of the supersonic wave provision part used by 2nd embodiment. 第二の実施の形態における凝固手段の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the solidification means in 2nd embodiment. 第二の実施の形態にかかる基板処理装置の超音波付与・凝固処理の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement of the ultrasonic provision and coagulation process of the substrate processing apparatus concerning 2nd embodiment. 第二の実施の形態の変形例で使用する超音波付与ノズルの構成を示す正面断面図である。It is front sectional drawing which shows the structure of the ultrasonic provision nozzle used in the modification of 2nd embodiment.

以下の説明において、基板とは、半導体基板、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、プラズマ表示用ガラス基板、FED(Field Emission Display)用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板などの各種基板をいう。また、回路パターン等の各種パターンが形成される基板の面を表面と称し、その反対側の面を裏面と称する。また、下方に向けられた基板の面を下面と称し、上方に向けられた基板の面を上面と称する。   In the following description, a substrate means a semiconductor substrate, a glass substrate for photomask, a glass substrate for liquid crystal display, a glass substrate for plasma display, a substrate for FED (Field Emission Display), a substrate for optical disk, a substrate for magnetic disk, and a magneto-optical substrate. Various substrates such as disk substrates. Further, the surface of the substrate on which various patterns such as circuit patterns are formed is referred to as a front surface, and the opposite surface is referred to as a back surface. Further, the surface of the substrate directed downward is referred to as a lower surface, and the surface of the substrate directed upward is referred to as an upper surface.

また、以下の説明で「氷晶」とは後述する脱イオン水(De Ionized Water:以下「DIW」と記載する)の凝固工程において形成されるDIWの結晶のことをいい、「氷晶サイズ」とはDIWの凝固工程において形成されるDIWの結晶の外形において最も長い軸の寸法を指すこととする。   In the following description, “ice crystal” refers to a DIW crystal formed in a solidification process of deionized water (hereinafter referred to as “DIW”), which will be described later, and “ice crystal size”. Means the dimension of the longest axis in the outer shape of the DIW crystal formed in the DIW solidification process.

以下、本発明の実施の形態を、半導体基板の処理に用いられる基板処理装置を例に採って図面を参照して説明する。尚、本発明は、半導体基板の処理に限らず、液晶表示器用のガラス基板などの各種の基板の処理にも適用することができる。また、本発明が適用できる基板処理装置は、洗浄処理、および乾燥処理を同じ装置内で連続して行うものだけに限らず、単一の処理のみを行う装置や、洗浄処理、および乾燥処理の一部を同じ装置内で連続して行うものなどにも適用可能である。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings, taking a substrate processing apparatus used for processing a semiconductor substrate as an example. The present invention is not limited to the processing of semiconductor substrates, and can be applied to processing of various substrates such as glass substrates for liquid crystal displays. The substrate processing apparatus to which the present invention can be applied is not limited to the apparatus that performs the cleaning process and the drying process continuously in the same apparatus, but the apparatus that performs only a single process, the cleaning process, and the drying process. The present invention can also be applied to a case where a part is continuously performed in the same apparatus.

<第一実施形態>
図5及び図6はこの発明にかかる基板処理装置9の概略構成を示す図である。図5は基板処理装置9の平面図であり、図6は図5の基板処理装置9を矢印X1の方向から見た正面図である。この装置は半導体基板等の基板W(以下、単に「基板W」と記載する)の表面に付着しているパーティクル等の汚染物質(以下「パーティクル等」と記載する)を除去するための洗浄処理に用いられる枚葉式の基板処理装置である。
<First embodiment>
5 and 6 are diagrams showing a schematic configuration of the substrate processing apparatus 9 according to the present invention. FIG. 5 is a plan view of the substrate processing apparatus 9, and FIG. 6 is a front view of the substrate processing apparatus 9 of FIG. 5 viewed from the direction of the arrow X1. This apparatus is a cleaning process for removing contaminants such as particles (hereinafter referred to as “particles”) adhering to the surface of a substrate W such as a semiconductor substrate (hereinafter simply referred to as “substrate W”). 1 is a single-wafer type substrate processing apparatus.

この基板処理装置9では、一方の端部(図5において下側)に基板Wを処理ユニット91に搬入出する移載装置93が配置される。この移載装置93の一端(図5において左側)に、基板Wを収容するカセット96が載置可能に構成されたカセットステーション95が設けられている。移載装置93には、カセット96から処理工程前の基板Wを一枚ずつ取出すと共に、処理工程後の基板Wをカセット96内に1枚ずつ収容する搬送アーム931aを備えた基板搬送装置931が備えられている。カセットステーション95の載置部951は、基板Wを例えば25枚収納したカセット96を載置できる構成になっている。基板搬送装置931は、水平、昇降方向に移動自在であると共に、鉛直軸を中心に回転できるように構成されている。   In the substrate processing apparatus 9, a transfer device 93 that carries the substrate W into and out of the processing unit 91 is disposed at one end (lower side in FIG. 5). At one end of the transfer device 93 (left side in FIG. 5), a cassette station 95 configured to be capable of mounting a cassette 96 that accommodates the substrate W is provided. The transfer device 93 includes a substrate transfer device 931 provided with a transfer arm 931 a for taking out the substrates W before the processing step one by one from the cassette 96 and storing the substrates W after the processing step one by one in the cassette 96. Is provided. The placement unit 951 of the cassette station 95 is configured to be able to place a cassette 96 containing, for example, 25 substrates W. The substrate transfer device 931 is configured to be movable in the horizontal and vertical directions and to be rotatable about a vertical axis.

次に、処理ユニット91の構成について図7を用いて説明する。図7は処理ユニット91の構成を示す模式図である。処理ユニット91は、表面に洗浄液の液膜が形成された基板Wを、基板表面を上方に向けて略水平姿勢に保持する基板保持手段11と、基板保持手段11を基板保持手段11に保持されている基板Wとともに回転する基板回転手段12と、基板保持手段11をその内側に収容し、基板保持手段11及び基板Wからの飛散物等を受け止めて排気・排液する処理カップ13と、基板保持手段11に保持された基板Wの表面Wfに対向して配置され、基板表面Wfを外気から遮断する雰囲気遮断手段15と、を有する。   Next, the configuration of the processing unit 91 will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a schematic diagram showing the configuration of the processing unit 91. The processing unit 91 includes a substrate holding unit 11 that holds a substrate W having a cleaning liquid film formed on the surface thereof in a substantially horizontal posture with the substrate surface facing upward, and the substrate holding unit 11 is held by the substrate holding unit 11. A substrate rotating means 12 that rotates together with the substrate W, and a processing cup 13 that accommodates the substrate holding means 11 inside thereof, receives scattered matter from the substrate holding means 11 and the substrate W, and exhausts and drains, and a substrate. And an atmosphere blocking unit 15 which is disposed to face the surface Wf of the substrate W held by the holding unit 11 and blocks the substrate surface Wf from the outside air.

また、処理ユニット91は更に、基板保持手段11に保持されている基板表面Wfの上に形成されている洗浄液の液膜に超音波を付与する超音波付与手段5と、超音波付与手段5により超音波が付与されている洗浄液の液膜を冷却して基板表面Wfに洗浄液の凝固体を生成する凝固手段31と、基板表面Wf上に洗浄液であるDIWを供給する洗浄液供給手段21と、凝固手段31により生成された凝固体にリンス液であるDIWを供給して凝固体を解凍除去するリンス液供給手段23と、基板表面Wfに乾燥用のガスを供給する乾燥用気体供給手段33と、後述する洗浄プログラムに基づいて基板処理装置9の各部の動作を制御する制御ユニット97と、を有する。   Further, the processing unit 91 further includes an ultrasonic wave applying unit 5 that applies ultrasonic waves to the liquid film of the cleaning liquid formed on the substrate surface Wf held by the substrate holding unit 11, and an ultrasonic wave applying unit 5. A solidification means 31 for cooling the liquid film of the cleaning liquid to which ultrasonic waves are applied to generate a solidified body of the cleaning liquid on the substrate surface Wf, a cleaning liquid supply means 21 for supplying DIW as the cleaning liquid onto the substrate surface Wf, and a solidification A rinsing liquid supply means 23 for supplying DIW as a rinsing liquid to the solidified body generated by the means 31 to defrost and remove the solidified body; a drying gas supply means 33 for supplying a drying gas to the substrate surface Wf; And a control unit 97 that controls the operation of each part of the substrate processing apparatus 9 based on a cleaning program to be described later.

次に、基板保持手段11、基板回転手段12及び処理カップ13の構成について図8を用いて説明する。図8は基板保持手段11、基板回転手段12及び処理カップ13の構成を示す模式図である。   Next, the configuration of the substrate holding means 11, the substrate rotating means 12, and the processing cup 13 will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a schematic diagram showing the configuration of the substrate holding means 11, the substrate rotating means 12 and the processing cup 13.

まず、基板保持手段11について説明する。基板保持手段11の中心軸111の上端部には、円板状のスピンベース113がネジなどの締結部品によって固定されている。スピンベース113の周縁部付近には、基板Wの周縁部を把持するための複数個のチャックピン115が立設されている。チャックピン115は、円形の基板Wを確実に保持するために3個以上設けてあればよく、スピンベース113の周縁部に沿って等角度間隔で配置されている。各チャックピン115のそれぞれは、基板Wの周縁部を下方から支持する基板支持部と、基板支持部に支持された基板Wの外周端面を押圧して基板Wを保持する基板保持部とを備えている。   First, the substrate holding means 11 will be described. A disc-shaped spin base 113 is fixed to the upper end portion of the central axis 111 of the substrate holding means 11 with a fastening component such as a screw. Near the periphery of the spin base 113, a plurality of chuck pins 115 for holding the periphery of the substrate W are provided upright. Three or more chuck pins 115 may be provided to securely hold the circular substrate W, and are arranged at equiangular intervals along the peripheral edge of the spin base 113. Each of the chuck pins 115 includes a substrate support portion that supports the peripheral portion of the substrate W from below, and a substrate holding portion that holds the substrate W by pressing the outer peripheral end surface of the substrate W supported by the substrate support portion. ing.

各チャックピン115は公知のリンク機構や褶動部材等を介してチャックピン駆動機構116内のエアシリンダに連結されている。また、チャックピン駆動機構116は制御ユニット97と電気的に接続されている。そして、制御ユニット97から基板保持手段11への動作指令により、チャックピン駆動機構116のエアシリンダが伸縮することで、各チャックピン115は、その基板保持部が基板Wの外周端面を押圧する押圧状態と、その基板保持部が基板Wの外周端面から離れる解放状態との間を切り替え可能に構成されている。尚、チャックピン115の駆動源としてエアシリンダ以外に、モータやソレノイド等の駆動源を用いることも可能である。   Each chuck pin 115 is connected to an air cylinder in the chuck pin driving mechanism 116 through a known link mechanism, a swinging member, or the like. The chuck pin driving mechanism 116 is electrically connected to the control unit 97. In response to an operation command from the control unit 97 to the substrate holding unit 11, the air cylinder of the chuck pin driving mechanism 116 expands and contracts, so that each chuck pin 115 presses the outer peripheral end surface of the substrate W. It is configured to be switchable between a state and a released state in which the substrate holding portion is separated from the outer peripheral end surface of the substrate W. In addition to the air cylinder, a driving source such as a motor or a solenoid can be used as a driving source for the chuck pin 115.

そして、スピンベース113に対して基板Wが受渡しされる際には、各チャックピン115を解放状態とし、基板Wに対して洗浄処理等を行う際には、各チャックピン115を押圧状態とする。各チャックピン115を押圧状態とすると、各チャックピン115は基板Wの周縁部を把持して、基板Wがスピンベース113から所定間隔を隔てて略水平姿勢に保持されることとなる。これにより、基板Wは、その表面Wfを上方に向け、裏面Wbを下方に向けた状態で保持される。なお、この実施形態では、基板Wの表面Wfに微細パターンが形成されており、表面Wfがパターン形成面となっている。   When the substrate W is delivered to the spin base 113, each chuck pin 115 is in a released state, and when performing a cleaning process or the like on the substrate W, each chuck pin 115 is in a pressed state. . When each chuck pin 115 is in a pressed state, each chuck pin 115 grips the peripheral edge of the substrate W, and the substrate W is held in a substantially horizontal posture at a predetermined interval from the spin base 113. As a result, the substrate W is held with the front surface Wf facing upward and the back surface Wb facing downward. In this embodiment, a fine pattern is formed on the surface Wf of the substrate W, and the surface Wf is a pattern formation surface.

次に、基板回転手段12について説明する。基板保持手段11の中心軸111に、モータを含む基板回転手段12の回転軸が連結されている。また、基板回転手段12は制御ユニット97と電気的に接続されている。そして、制御ユニット97からの動作指令により基板回転手段12が駆動されると、中心軸111に固定されたスピンベース113が回転中心A0を中心に回転する。   Next, the substrate rotating means 12 will be described. A rotation shaft of the substrate rotation means 12 including a motor is connected to the central shaft 111 of the substrate holding means 11. The substrate rotating means 12 is electrically connected to the control unit 97. When the substrate rotating unit 12 is driven by an operation command from the control unit 97, the spin base 113 fixed to the central axis 111 rotates around the rotation center A0.

処理カップ13は、基板Wの処理に用いられた後の処理液等を回収処理するためのものであり、スピンベース113とチャックピン115を収容し、基板Wから飛散する処理液等を受け止めることができるよう、略円筒形状となっている。また、その上面には、基板Wが通過するための開口131が形成されている。この開口131は、回転中心A0を中心とする略円形のものである。処理カップ13の底部には排気液ライン(図示省略)が接続され、基板保持手段11周辺の雰囲気を、その中に含まれる処理液等の微粒子ごと排気(排気液)する。   The processing cup 13 is for recovering the processing liquid and the like after being used for processing the substrate W. The processing cup 13 accommodates the spin base 113 and the chuck pin 115 and receives the processing liquid and the like scattered from the substrate W. It has a substantially cylindrical shape so that In addition, an opening 131 through which the substrate W passes is formed on the upper surface. The opening 131 is substantially circular with the rotation center A0 as the center. An exhaust liquid line (not shown) is connected to the bottom of the processing cup 13 to exhaust (exhaust liquid) the atmosphere around the substrate holding unit 11 together with fine particles such as processing liquid contained therein.

次に、雰囲気遮断手段15の構成について図9を用いて説明する。図9は雰囲気遮断手段15の構成を示す模式図である。雰囲気遮断手段15の基板対向部材である遮断部材151は、中心部に開口を有する円板状に形成されている。遮断部材151の下面は、基板Wの表面Wfと略平行に対向する基板対向面となっており、基板Wの直径と同等以上の大きさに形成されている。遮断部材151は略円筒形状を有する支持軸153の下端部に略水平に取り付けられる。この支持軸153は、水平方向に延びるアーム155により保持されている。   Next, the configuration of the atmosphere blocking means 15 will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a schematic diagram showing the configuration of the atmosphere blocking means 15. A blocking member 151 which is a substrate facing member of the atmosphere blocking means 15 is formed in a disk shape having an opening at the center. The lower surface of the blocking member 151 is a substrate facing surface that faces the surface Wf of the substrate W substantially in parallel, and is formed to have a size equal to or larger than the diameter of the substrate W. The blocking member 151 is attached substantially horizontally to the lower end portion of the support shaft 153 having a substantially cylindrical shape. The support shaft 153 is held by an arm 155 extending in the horizontal direction.

アーム155には、遮断部材昇降機構157が接続されている。また、遮断部材昇降機構157は制御ユニット97と電気的に接続されている。そして、制御ユニット97から雰囲気遮断手段15への動作指令により遮断部材昇降機構157が駆動されると、遮断部材151がスピンベース113に近接し、逆に離間する。すなわち、制御ユニット97は、遮断部材昇降機構157の動作を制御して、処理ユニット91に対して基板Wを搬入出させる際には、遮断部材151を基板保持手段11の上方の離間位置に上昇させる一方、基板Wに対して後述するDIWの供給や基板Wの乾燥等を行う際には、遮断部材151を基板保持手段11に保持された基板Wの表面Wfのごく近傍に設定された対向位置まで下降させる。   The arm 155 is connected to a blocking member lifting mechanism 157. Further, the blocking member lifting mechanism 157 is electrically connected to the control unit 97. When the blocking member lifting mechanism 157 is driven by an operation command from the control unit 97 to the atmosphere blocking means 15, the blocking member 151 approaches the spin base 113 and is separated away. That is, the control unit 97 controls the operation of the blocking member lifting mechanism 157 to raise the blocking member 151 to a separation position above the substrate holding means 11 when the substrate W is carried in / out of the processing unit 91. On the other hand, when the later-described DIW is supplied to the substrate W, the substrate W is dried, or the like, the blocking member 151 is opposed to the surface Wf of the substrate W held by the substrate holding means 11. Lower to position.

また、遮断部材151は遮断部材回転機構159と接続されている。また、遮断部材回転機構159は制御ユニット97と電気的に接続されている。そして、制御ユニット97から雰囲気遮断手段15への動作指令により遮断部材回転機構159が駆動されると、遮断部材151が支持軸153の中心を通る鉛直軸周りに回転される。遮断部材回転機構159は、基板保持手段11に保持された基板Wの回転に応じて基板Wと同じ回転方向でかつ略同じ回転速度で遮断部材151を回転させるように構成されている。   Further, the blocking member 151 is connected to the blocking member rotation mechanism 159. The blocking member rotation mechanism 159 is electrically connected to the control unit 97. When the blocking member rotation mechanism 159 is driven by an operation command from the control unit 97 to the atmosphere blocking means 15, the blocking member 151 is rotated around the vertical axis passing through the center of the support shaft 153. The blocking member rotating mechanism 159 is configured to rotate the blocking member 151 in the same rotational direction as the substrate W and at substantially the same rotational speed in accordance with the rotation of the substrate W held by the substrate holding unit 11.

次に、超音波付与手段5の構成について図10を用いて説明する。図10は超音波付与手段5の構成を示す模式図である。超音波付与手段5は、洗浄液に超音波を付与する超音波付与機構51と、基板表面Wf上に形成された洗浄液の液膜の上に、洗浄液の凝固点より低い凝固点を有し、洗浄液より比重が小さく、かつ洗浄液と互いに混合し難い媒介液を供給し、洗浄液の液膜の上に媒介液の液膜を形成する媒介液供給機構55と、を有し、基板表面Wf上に形成された洗浄液と媒介液の二重液膜のうち、上層にある媒介液の液膜に対し超音波を付与し、媒介液を介して下層の洗浄液に超音波を付与する。   Next, the configuration of the ultrasonic wave applying means 5 will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a schematic diagram showing the configuration of the ultrasonic wave applying means 5. The ultrasonic wave application means 5 has an ultrasonic wave application mechanism 51 for applying ultrasonic waves to the cleaning liquid, and a freezing point lower than the freezing point of the cleaning liquid on the liquid film of the cleaning liquid formed on the substrate surface Wf. A medium solution supplying mechanism 55 for supplying a medium solution that is small and difficult to mix with the cleaning solution and forms a liquid film of the medium solution on the liquid film of the cleaning solution, and is formed on the substrate surface Wf. Of the dual liquid film of the cleaning liquid and the medium liquid, ultrasonic waves are applied to the liquid film of the medium liquid in the upper layer, and ultrasonic waves are applied to the lower layer cleaning liquid through the medium liquid.

まず、図11を用いて超音波付与機構51の構成について説明する。後述する超音波付与ヘッド531を昇降及び旋回させるための駆動源として、処理カップ13の周方向外側にヘッド駆動機構511が設けられている。このヘッド駆動機構511は昇降モータ513を有し、昇降モータ513の回転軸にはボールネジ515が連結されている。このボールネジ515は立設されたガイド517に併設されている。昇降ベース519はガイド517に褶動自在に嵌め付けられているとともに、ボールネジ515に螺合されている。また、昇降モータ513は制御ユニット97と電気的に接続されている。そして、制御ユニット97からの動作指令により昇降モータ513が駆動されると、昇降ベース519が上下方向に昇降される。   First, the configuration of the ultrasonic wave application mechanism 51 will be described with reference to FIG. A head drive mechanism 511 is provided outside the processing cup 13 in the circumferential direction as a drive source for moving up and down and turning an ultrasonic wave application head 531 described later. The head driving mechanism 511 has a lifting motor 513, and a ball screw 515 is connected to the rotating shaft of the lifting motor 513. The ball screw 515 is provided alongside an upright guide 517. The elevating base 519 is slidably fitted to the guide 517 and screwed to the ball screw 515. The lifting motor 513 is electrically connected to the control unit 97. When the lifting motor 513 is driven by an operation command from the control unit 97, the lifting base 519 is lifted up and down.

昇降ベース519には旋回モータ521が搭載されており、旋回モータ521の回転軸には旋回軸523が連結されている。旋回軸523にはアーム525の一端が連結され、このアーム525の他方端には後述する超音波付与ヘッド531が保持されている。また、旋回モータ521は制御ユニット97と電気的に接続されている。そして、制御ユニット97からの動作指令により旋回モータ521が駆動されると、旋回軸523の周りにアーム525が揺動して、超音波付与ヘッド531を基板保持手段11上に保持された基板表面Wf近傍であって基板W中心付近の凍結開始位置、基板表面Wf近傍であって基板W外縁付近の凍結終了位置及び処理カップ13の周方向外側に外れている位置である退避位置との間で移動させる。   A swing motor 521 is mounted on the elevating base 519, and a swing shaft 523 is connected to a rotation shaft of the swing motor 521. One end of an arm 525 is connected to the turning shaft 523, and an ultrasonic wave application head 531 described later is held at the other end of the arm 525. Further, the turning motor 521 is electrically connected to the control unit 97. Then, when the turning motor 521 is driven by an operation command from the control unit 97, the arm 525 swings around the turning shaft 523, and the ultrasonic wave applying head 531 is held on the substrate holding means 11. Between the freezing start position in the vicinity of Wf and near the center of the substrate W, the freezing end position in the vicinity of the substrate surface Wf and near the outer edge of the substrate W, and the retracted position that is a position outside the circumferential direction of the processing cup 13. Move.

次に、超音波付与ヘッド531の構成について図12を用いて説明する。図12は超音波付与ヘッド531の構成を示す断面図である。超音波付与ヘッド531は、アーム525の先端に取り付けられ、後述する振動子537で生ずる超音波振動を基板W上の媒介液へと伝達し、媒介液を介して洗浄液に超音波を付与する。超音波付与ヘッド531は、例えば4フッ化テフロン(登録商標)(poly tetra fuluoroethylene)等のフッ素樹脂からなる本体部533の底面側開口に、例えば石英からなる振動板535が取り付けられている。この振動板535は平面視で円盤形状を有しており、その底面が振動面VFとなっている。   Next, the configuration of the ultrasonic wave applying head 531 will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a cross-sectional view showing the configuration of the ultrasonic wave applying head 531. The ultrasonic wave application head 531 is attached to the tip of the arm 525, transmits ultrasonic vibration generated by a vibrator 537 described later to a medium solution on the substrate W, and applies ultrasonic waves to the cleaning liquid via the medium solution. The ultrasonic wave application head 531 has a vibration plate 535 made of, for example, quartz attached to a bottom side opening of a main body portion 533 made of a fluororesin such as, for example, polytetrafluoroethylene. The vibration plate 535 has a disk shape in plan view, and the bottom surface thereof is a vibration surface VF.

振動板535の上面(振動面VFとは反対の面)には、例えば圧電振動子からなる振動子537が取り付けられている。振動子537は超音波発振器543に配線541を介して電気的に接続され、超音波発振器543は、振動子537に振動を生じさせるためのパルス信号を発振する。   A vibrator 537 made of, for example, a piezoelectric vibrator is attached to the upper surface of the diaphragm 535 (the surface opposite to the vibration surface VF). The vibrator 537 is electrically connected to the ultrasonic oscillator 543 through the wiring 541, and the ultrasonic oscillator 543 oscillates a pulse signal for causing the vibrator 537 to vibrate.

また、超音波発振器543は制御ユニット97と電気的に接続されている。そして、制御ユニット97からの動作指令により、超音波発振器543からパルス信号が配線541を介して振動子537に出力されると、振動子537が超音波振動し、振動板535を超音波振動させる。尚、超音波付与ヘッド531の側面に固設された配管313については後述する。   The ultrasonic oscillator 543 is electrically connected to the control unit 97. Then, when a pulse signal is output from the ultrasonic oscillator 543 to the vibrator 537 via the wiring 541 in accordance with an operation command from the control unit 97, the vibrator 537 vibrates ultrasonically and vibrates the diaphragm 535. . The pipe 313 fixed on the side surface of the ultrasonic wave applying head 531 will be described later.

ヘッド駆動機構511により超音波付与ヘッド531が振動付与位置に位置決めされる場合、振動面VFと基板表面Wfとの間隔は、昇降モータ513の駆動制御によって高精度に制御される。   When the ultrasonic wave application head 531 is positioned at the vibration application position by the head drive mechanism 511, the distance between the vibration surface VF and the substrate surface Wf is controlled with high accuracy by drive control of the elevating motor 513.

次に、媒介液供給機構55の構成について図13を用いて説明する。図13は媒介液供給機構55の構成を示す模式図である。   Next, the configuration of the medium solution supply mechanism 55 will be described with reference to FIG. FIG. 13 is a schematic diagram showing the configuration of the medium liquid supply mechanism 55.

ミスト供給ノズル559をスキャン駆動するための駆動源として、処理カップ13の周方向外側に旋回モータ553が設けられている。この旋回モータ553には回転軸555が接続され、この回転軸555にはアーム557が水平方向に延びるように接続されており、このアーム557の先端にミスト供給ノズル559が取り付けられている。また、旋回モータ553は制御ユニット97と電気的に接続されている。そして、制御ユニット97からの動作指令により旋回モータ553が駆動されると、ミスト供給ノズル559が回転軸555回りに基板表面Wf上空の吐出位置と処理カップ13の周方向外側に外れている位置である退避位置の間を揺動することとなる。   A turning motor 553 is provided on the outer side in the circumferential direction of the processing cup 13 as a driving source for scanning the mist supply nozzle 559. A rotation shaft 555 is connected to the turning motor 553, and an arm 557 is connected to the rotation shaft 555 so as to extend in the horizontal direction. A mist supply nozzle 559 is attached to the tip of the arm 557. Further, the turning motor 553 is electrically connected to the control unit 97. Then, when the turning motor 553 is driven by an operation command from the control unit 97, the mist supply nozzle 559 is located at a position where the mist supply nozzle 559 is disengaged around the rotation axis 555 above the substrate surface Wf and outside the processing cup 13 in the circumferential direction. It swings between certain retracted positions.

ミスト供給ノズル559は配管563を介して、図示しないトルエンのタンク、温度調整ユニット及びポンプを有するトルエン供給部561に管路接続されている。尚、トルエン供給部561のポンプは基板処理装置9が起動した時点から常時動作している。また、配管563には開閉弁565が介挿されている。開閉弁565は常時閉成されている。また、開閉弁565は制御ユニット97と電気的に接続されている。そして、制御ユニット97からの動作指令により開閉弁565が開成すると、トルエン供給部561からトルエンが配管563を介して圧送される。それにより、ミスト供給ノズル559からミスト状のトルエンが基板表面Wfへ向けて吐出される。尚、トルエン供給部561は、基板処理装置9の内部に設けられていても、外部に設けられていてもよい。   The mist supply nozzle 559 is connected via a pipe 563 to a toluene supply unit 561 having a toluene tank, a temperature adjustment unit and a pump (not shown). Note that the pump of the toluene supply unit 561 is always operating from the time when the substrate processing apparatus 9 is activated. Further, an open / close valve 565 is inserted in the pipe 563. The on-off valve 565 is always closed. The on-off valve 565 is electrically connected to the control unit 97. When the opening / closing valve 565 is opened by an operation command from the control unit 97, toluene is pumped from the toluene supply unit 561 through the pipe 563. Accordingly, mist-like toluene is discharged from the mist supply nozzle 559 toward the substrate surface Wf. The toluene supply unit 561 may be provided inside or outside the substrate processing apparatus 9.

ここで、トルエンとは化学式CCHで表される液体であり、水(化学式:HO)とは互いに混合し難く、凝固点は−(マイナス)95℃(摂氏)であり、水の凝固点(0℃(摂氏))より低い。また、密度は0.864(kg/m)であり、水に対する比重は「1」より小さい。従って、本実施形態における「媒介液」としてのトルエンは、「洗浄液」としてのDIWと互いに混合し難く、DIWより凝固点が低く、かつDIWより比重が小さい。尚、トルエンは希釈されていてもよい。 Here, toluene is a liquid represented by the chemical formula C 6 H 5 CH 3 , and water (chemical formula: H 2 O) is difficult to mix with each other, and the freezing point is − (minus) 95 ° C. (degrees Centigrade), Below the freezing point of water (0 ° C (Celsius)). The density is 0.864 (kg / m 3 ) and the specific gravity with respect to water is smaller than “1”. Therefore, toluene as the “medium solution” in this embodiment is difficult to mix with DIW as the “cleaning solution”, has a lower freezing point than DIW, and a specific gravity smaller than DIW. In addition, toluene may be diluted.

次に、洗浄液供給手段21、リンス液供給手段23及び乾燥用気体供給手段33の構成について図14を用いて説明する。図14は、洗浄液供給手段21、リンス液供給手段23及び乾燥用気体供給手段33の構成を示す模式図である。   Next, the configuration of the cleaning liquid supply means 21, the rinse liquid supply means 23, and the drying gas supply means 33 will be described with reference to FIG. FIG. 14 is a schematic diagram showing the configuration of the cleaning liquid supply means 21, the rinse liquid supply means 23, and the drying gas supply means 33.

雰囲気遮断手段15の支持軸153は中空になっており、その内部に第一供給管203が挿通されるとともに、当該第一供給管203に第二供給管205が挿通されて、いわゆる二重管構造となっている。この第一供給管203及び第二供給管205の下方端部は遮断部材151の開口に延設されており、第二供給管205の先端に吐出ノズル201が設けられている。   The support shaft 153 of the atmosphere blocking means 15 is hollow, and the first supply pipe 203 is inserted into the support shaft 153, and the second supply pipe 205 is inserted into the first supply pipe 203. It has a structure. The lower ends of the first supply pipe 203 and the second supply pipe 205 are extended to the opening of the blocking member 151, and a discharge nozzle 201 is provided at the tip of the second supply pipe 205.

第一供給管203には、図示しない窒素ガスタンク、ポンプ及び流量調整弁を有する乾燥用窒素ガス供給部331が配管333を介して管路接続されている。尚、乾燥用窒素ガス供給部331のポンプは基板処理装置9が起動した時点から常時動作している。   A drying nitrogen gas supply unit 331 having a nitrogen gas tank, a pump and a flow rate adjusting valve (not shown) is connected to the first supply pipe 203 via a pipe 333. Note that the pump of the drying nitrogen gas supply unit 331 always operates from the time when the substrate processing apparatus 9 is activated.

第二供給管205には、主配管207が管路接続され、主配管207に対しては配管213を介して、図示しないDIWタンク、温度調整ユニット及びポンプを有する第一DIW供給部211、並びに、配管233を介して、図示しないDIWタンク、温度調整ユニット及びポンプを有する第二DIW供給部231がそれぞれ管路接続されている。また、配管213及び233にはそれぞれ開閉弁215及び235が介挿されている。なお、開閉弁215及び235は常時閉成されている。尚、第一DIW供給部211及び第二DIW供給部231のポンプは基板処理装置9が起動した時点から常時動作している。   A main pipe 207 is connected to the second supply pipe 205, and a first DIW supply unit 211 having a DIW tank, a temperature adjustment unit, and a pump (not shown) is connected to the main pipe 207 via the pipe 213, and A second DIW supply unit 231 having a DIW tank, a temperature adjustment unit, and a pump (not shown) is connected via a pipe 233 to each other. In addition, on-off valves 215 and 235 are inserted in the pipes 213 and 233, respectively. The on-off valves 215 and 235 are always closed. The pumps of the first DIW supply unit 211 and the second DIW supply unit 231 are always operating from the time when the substrate processing apparatus 9 is activated.

開閉弁215は制御ユニット97に電気的に接続されている。そして、制御ユニット97からの動作指令により開閉弁215が開成すると、第一DIW供給部211から洗浄液としてのDIWが配管213と主配管207と第二供給管205を通して吐出ノズル201から基板表面Wfに供給される。この、第一DIW供給部211、開閉弁215、配管213、主配管207、第二供給管205及び吐出ノズル201が洗浄液供給手段21を構成する。   The on-off valve 215 is electrically connected to the control unit 97. Then, when the on-off valve 215 is opened by an operation command from the control unit 97, DIW as a cleaning liquid from the first DIW supply unit 211 passes from the discharge nozzle 201 to the substrate surface Wf through the pipe 213, the main pipe 207, and the second supply pipe 205. Supplied. The first DIW supply unit 211, the on-off valve 215, the pipe 213, the main pipe 207, the second supply pipe 205, and the discharge nozzle 201 constitute the cleaning liquid supply unit 21.

開閉弁235は制御ユニット97と電気的に接続されている。そして、制御ユニット97からの動作指令により開閉弁235が開成すると、第二DIW供給部231からリンス液としてのDIWが配管233と主配管207と第二供給管205を通して吐出ノズル201から基板表面Wfに供給される。この、第二DIW供給部231、開閉弁235、配管233、主配管207、第二供給管205及び吐出ノズル201がリンス液供給手段23を構成する。   The on-off valve 235 is electrically connected to the control unit 97. Then, when the on-off valve 235 is opened by an operation command from the control unit 97, DIW as the rinse liquid from the second DIW supply unit 231 passes through the pipe 233, the main pipe 207, and the second supply pipe 205 from the discharge nozzle 201 to the substrate surface Wf. To be supplied. The second DIW supply unit 231, the on-off valve 235, the pipe 233, the main pipe 207, the second supply pipe 205, and the discharge nozzle 201 constitute the rinse liquid supply unit 23.

ここで、第一DIW供給部211は後述する洗浄液供給工程において、例えば1℃(摂氏)に温度調整されたDIWを供給する。また、第二DIW供給部231は、後述するリンス工程において基板表面Wfに残留するDIWの凝固体を解凍して除去するため、例えば40℃(摂氏)に温度調整されたDIWを供給する。尚、第一DIW供給部211および第二DIW供給部231は、基板処理装置9の内部に設けられていても、外部に設けられていてもよい。   Here, the first DIW supply unit 211 supplies DIW whose temperature is adjusted to, for example, 1 ° C. (Celsius) in a cleaning liquid supply process described later. In addition, the second DIW supply unit 231 supplies DIW whose temperature is adjusted to, for example, 40 ° C. (degrees Celsius) in order to defrost and remove the DIW solidified body remaining on the substrate surface Wf in a rinsing process described later. The first DIW supply unit 211 and the second DIW supply unit 231 may be provided inside the substrate processing apparatus 9 or may be provided outside.

乾燥用窒素ガス供給部331は配管333を介して第一供給管203に管路接続されている。また、乾燥用窒素ガス供給部331は制御ユニット97と電気的に接続されている。この乾燥用窒素ガス供給部331は、制御ユニット97からの動作指令により内部の流量調整弁を開放して、常温の窒素ガスを配管333と第一供給管203を介して基板表面Wfに供給する。この、乾燥用窒素ガス供給部331と、配管333と、第一供給管203とが乾燥用気体供給手段33を構成する。尚、乾燥用窒素ガス供給部331は、基板処理装置9の内部に設けられていても、外部に設けられていてもよい。   The drying nitrogen gas supply unit 331 is connected to the first supply pipe 203 via a pipe 333. The drying nitrogen gas supply unit 331 is electrically connected to the control unit 97. The drying nitrogen gas supply unit 331 opens an internal flow rate adjustment valve in accordance with an operation command from the control unit 97 and supplies room temperature nitrogen gas to the substrate surface Wf via the pipe 333 and the first supply pipe 203. . The drying nitrogen gas supply unit 331, the pipe 333, and the first supply pipe 203 constitute the drying gas supply means 33. Note that the drying nitrogen gas supply unit 331 may be provided inside or outside the substrate processing apparatus 9.

次に、凝固手段31の構成について図15を用いて説明する。図15は凝固手段31の構成を示す模式図である。凝固手段31の凍結用窒素ガス供給部311は、図示しない気体の窒素ガスを貯留する窒素ガスタンク、窒素ガスを圧送するポンプ、窒素ガスの流量を調整する流量調整弁、液体窒素を貯留する液体窒素タンク及び液体窒素タンクの中の液体窒素に浸漬された熱交換器を備える。   Next, the configuration of the coagulation means 31 will be described with reference to FIG. FIG. 15 is a schematic diagram showing the configuration of the coagulation means 31. The freezing nitrogen gas supply unit 311 of the coagulation means 31 includes a nitrogen gas tank that stores gaseous nitrogen gas (not shown), a pump that pumps nitrogen gas, a flow rate adjustment valve that adjusts the flow rate of nitrogen gas, and liquid nitrogen that stores liquid nitrogen A heat exchanger immersed in liquid nitrogen in the tank and liquid nitrogen tank is provided.

窒素ガスタンクはポンプと流量調整弁を介して熱交換器の流入口に管路接続され、熱交換器の流出口は配管313の一端と管路接続されている。配管313の他端は超音波付与ヘッド531まで延設されている。尚、凍結用窒素ガス供給部311のポンプは基板処理装置9が起動した時点から常時動作している。   The nitrogen gas tank is connected to the inlet of the heat exchanger via a pump and a flow rate adjustment valve, and the outlet of the heat exchanger is connected to one end of the pipe 313. The other end of the pipe 313 extends to the ultrasonic wave application head 531. Note that the pump of the freezing nitrogen gas supply unit 311 always operates from the time when the substrate processing apparatus 9 is activated.

また、凍結用ガス供給部311は制御ユニット97に電気的に接続されている。この凍結用ガス供給部313は、制御ユニット97からの動作指令により、流量調整弁を所定流量となるように開放し、例えば摂氏−(マイナス)20℃(摂氏)の窒素ガスを配管313を介して基板表面Wfに供給する。尚、凍結用窒素ガス供給部311は、基板処理装置9の内部に設けられていても、外部に設けられていてもよい。   The freezing gas supply unit 311 is electrically connected to the control unit 97. This freezing gas supply unit 313 opens the flow rate adjustment valve so as to reach a predetermined flow rate according to an operation command from the control unit 97, and, for example, nitrogen gas at −20 degrees Celsius (degrees Celsius) is supplied via the pipe 313. To the substrate surface Wf. The freezing nitrogen gas supply unit 311 may be provided inside or outside the substrate processing apparatus 9.

尚、凍結用ガス供給部311から供給される冷媒は、窒素ガスに限らず、乾燥空気、酸素ガス、アルゴンガス等の他の気体を使用することも可能である。また、冷媒を冷却する手段としては、液体窒素に限らず、液体ヘリウム等の低温の液体を使用することが可能であり、またペルチェ素子を用いて電気的に冷却することも可能である。   The refrigerant supplied from the freezing gas supply unit 311 is not limited to nitrogen gas, and other gases such as dry air, oxygen gas, and argon gas may be used. The means for cooling the refrigerant is not limited to liquid nitrogen, and a low-temperature liquid such as liquid helium can be used, and it is also possible to electrically cool using a Peltier element.

図12に戻って説明する。超音波付与ヘッド531まで延設された配管313は、超音波付与ヘッド531の本体部533の外側面にブラケットを用いて固設される。配管313の先端の開口315は、超音波付与ヘッド531の振動面VFが基板表面Wf上の液膜に接液している状態で液膜の液面より上に位置するよう固定され、凍結用窒素ガス供給部311からの凍結用窒素ガスが液膜の表面に吐出されるよう構成される。   Returning to FIG. The pipe 313 extending to the ultrasonic wave application head 531 is fixed to the outer surface of the main body 533 of the ultrasonic wave application head 531 using a bracket. The opening 315 at the tip of the pipe 313 is fixed so that the vibration surface VF of the ultrasonic wave application head 531 is positioned above the liquid surface of the liquid film in a state where the vibration surface VF is in contact with the liquid film on the substrate surface Wf. The freezing nitrogen gas from the nitrogen gas supply unit 311 is discharged onto the surface of the liquid film.

尚、配管313は図12において矢印X2で表される後述する凝固工程中の超音波付与ヘッド531の移動方向とは逆の側(超音波付与ヘッド531の移動方向の上流側)に取り付けられるのが好ましい。すなわち、本実施形態では後述する凝固工程において、超音波付与ヘッド531が基板Wの中心付近から外縁付近に移動するため、配管313は超音波付与ヘッド531に対して基板Wの中心側に取り付けるのが好ましい。なぜなら、超音波は液体と固体などの界面で反射するため、仮に超音波付与ヘッド531の移動方向の側(超音波付与ヘッド531の移動方向の下流側)に取り付けると振動面VFの直下に液体のDIWと固体のDIWの界面が生ずることが有り、この場合、それらの界面で超音波が反射し、安定した強度で洗浄液であるDIWに超音波を付与することが困難となるためである。   Note that the pipe 313 is attached to the side opposite to the moving direction of the ultrasonic wave applying head 531 (upstream side of the moving direction of the ultrasonic wave applying head 531) represented by an arrow X2 in FIG. Is preferred. That is, in this embodiment, the ultrasonic wave application head 531 moves from the vicinity of the center of the substrate W to the vicinity of the outer edge in the coagulation process described later, and therefore the pipe 313 is attached to the center side of the substrate W with respect to the ultrasonic wave application head 531. Is preferred. This is because the ultrasonic wave is reflected at the interface between the liquid and the solid, so that if the ultrasonic wave is attached to the moving direction side of the ultrasonic wave applying head 531 (downstream side of the moving direction of the ultrasonic wave applying head 531), the liquid is directly below the vibration surface VF. This is because an interface between the DIW and the solid DIW may be generated, and in this case, the ultrasonic waves are reflected at these interfaces, and it is difficult to apply the ultrasonic waves to the DIW as the cleaning liquid with a stable strength.

制御ユニット97は、各種演算処理を行うCPU、基本プログラムを記憶する読み出し専用のメモリであるROM、各種情報を記憶する読み書き自在のメモリであるRAM及び制御用ソフトウェアやデータなどを記憶しておく磁気ディスクを有する。磁気ディスクには、基板Wに応じた洗浄条件が、洗浄プログラム(レシピとも呼ばれる)として予め格納されおり、CPUがその内容をRAMに読み出し、RAMに読み出された洗浄プログラムの内容に従ってCPUが基板処理装置9の各部を制御する。尚、制御ユニット97には洗浄プログラムの作成・変更や、複数の洗浄プログラムの中から所望のものを選択するために用いる操作部(図示せず)が接続されている。   The control unit 97 is a CPU that performs various arithmetic processes, a ROM that is a read-only memory that stores basic programs, a RAM that is a readable and writable memory that stores various information, and a magnet that stores control software and data. Have a disc. In the magnetic disk, the cleaning conditions corresponding to the substrate W are stored in advance as a cleaning program (also called a recipe). The CPU reads the contents into the RAM, and the CPU executes the substrate according to the contents of the cleaning program read into the RAM. Each part of the processing device 9 is controlled. The control unit 97 is connected to an operation unit (not shown) used for creating / changing a cleaning program and selecting a desired one from a plurality of cleaning programs.

次に、上記のように構成された基板処理装置9における洗浄処理動作について図16及び図17を参照して説明する。図16は図5及び図6の基板処理装置9の動作を示すフローチャートであり、図17は図16のステップS03の内容を詳細に示したフローチャートである。   Next, the cleaning processing operation in the substrate processing apparatus 9 configured as described above will be described with reference to FIGS. FIG. 16 is a flowchart showing the operation of the substrate processing apparatus 9 of FIGS. 5 and 6, and FIG. 17 is a flowchart showing details of step S03 of FIG.

尚、以下の説明において特に断らない限り、雰囲気遮断手段15は、遮断部材151が対向位置にある場合、基板回転手段12が基板保持手段11を回転する方向に略同じ回転数で遮断部材151を回転するものとする。   Unless otherwise specified in the following description, when the blocking member 151 is in the opposing position, the atmosphere blocking unit 15 causes the blocking member 151 to rotate at approximately the same number of rotations in the direction in which the substrate rotating unit 12 rotates the substrate holding unit 11. It shall rotate.

図16を用いて説明する。まず、所定の基板Wに応じた洗浄プログラムが図示しない操作部で選択され、実行される。その後、基板Wを処理ユニット91に搬入する準備として、制御ユニット97からの動作指令により以下の動作を行う。   This will be described with reference to FIG. First, a cleaning program corresponding to a predetermined substrate W is selected and executed by an operation unit (not shown). Thereafter, in preparation for carrying the substrate W into the processing unit 91, the following operation is performed according to an operation command from the control unit 97.

すなわち、雰囲気遮断手段15が遮断部材151の回転を停止し、基板回転手段12が基板保持手段11の回転を停止する。雰囲気遮断手段15が遮断部材151を離間位置へ移動すると共に、基板回転手段12が基板保持手段11を基板Wの受け渡しに適した位置へ位置決めする。基板保持手段11が基板Wの受け渡しに適した位置に位置決めされた後、基板保持手段11がチャックピン115を解放状態とする。   That is, the atmosphere blocking unit 15 stops the rotation of the blocking member 151, and the substrate rotating unit 12 stops the rotation of the substrate holding unit 11. The atmosphere blocking unit 15 moves the blocking member 151 to the separated position, and the substrate rotating unit 12 positions the substrate holding unit 11 at a position suitable for delivery of the substrate W. After the substrate holding means 11 is positioned at a position suitable for delivery of the substrate W, the substrate holding means 11 brings the chuck pins 115 into a released state.

また、超音波付与手段5が超音波付与ヘッド531とミスト供給ノズル559を、それぞれ退避位置(超音波付与ヘッド531及びミスト供給ノズル559が処理カップ13の周方向外側に外れている位置)へ移動する。更に、開閉弁215、235及び533cが閉成し、凍結用窒素ガス供給部311と乾燥用窒素ガス供給部331それぞれが凍結用窒素ガスと乾燥用窒素ガスの供給を停止する。また、超音波発振器543が超音波の発振を停止する。   Further, the ultrasonic wave application means 5 moves the ultrasonic wave application head 531 and the mist supply nozzle 559 to the retracted positions (positions where the ultrasonic wave application head 531 and the mist supply nozzle 559 are out of the processing cup 13 in the circumferential direction). To do. Furthermore, the on-off valves 215, 235, and 533c are closed, and the freezing nitrogen gas supply unit 311 and the drying nitrogen gas supply unit 331 stop supplying the freezing nitrogen gas and the drying nitrogen gas, respectively. Further, the ultrasonic oscillator 543 stops the ultrasonic oscillation.

まず、未処理の基板Wを処理ユニット91へ搬入する基板搬入工程が行われる。処理ユニット91への基板Wの搬入準備が完了すると、制御ユニット97からの動作指令により、基板搬送装置931が載置部951に載置されたカセット96の所定の位置から基板Wを取り出し、処理ユニット91へ搬入する(ステップS01)。   First, a substrate carry-in process for carrying an unprocessed substrate W into the processing unit 91 is performed. When preparation for loading the substrate W into the processing unit 91 is completed, the substrate transport device 931 takes out the substrate W from a predetermined position of the cassette 96 placed on the placement unit 951 in accordance with an operation command from the control unit 97, and performs processing. It carries in to the unit 91 (step S01).

未処理の基板Wが処理ユニット91内に搬入され、チャックピン115の基板支持部の上に載置されると、制御ユニット97から基板保持手段11への動作指令により、チャックピン駆動機構116がチャックピン115を押圧状態とする。   When the unprocessed substrate W is loaded into the processing unit 91 and placed on the substrate support portion of the chuck pin 115, the chuck pin driving mechanism 116 is operated by the operation command from the control unit 97 to the substrate holding means 11. The chuck pin 115 is pressed.

基板保持手段11に未処理の基板Wが保持されると、制御ユニット97から雰囲気遮断手段15への動作指令により、遮断部材昇降機構157が遮断部材151を近接位置まで降下し、基板表面Wfに近接配置する。そして、制御ユニット97の動作指令により、基板回転手段12が基板保持手段11を例えば100rpmで回転開始させ、該回転数による回転が継続される。また、制御ユニット97から洗浄液供給手段21への動作指令により、開閉弁215が開成する。これにより、第一DIW供給部211から洗浄液としてのDIWが配管233と主配管207と第二供給管205を介して吐出ノズル201から基板表面Wfに供給される。   When the unprocessed substrate W is held by the substrate holding unit 11, the blocking member lifting mechanism 157 lowers the blocking member 151 to the proximity position by the operation command from the control unit 97 to the atmosphere blocking unit 15, and the substrate surface Wf. Place close together. Then, according to the operation command of the control unit 97, the substrate rotating unit 12 starts rotating the substrate holding unit 11 at, for example, 100 rpm, and the rotation at the rotation number is continued. Further, the on-off valve 215 is opened by an operation command from the control unit 97 to the cleaning liquid supply means 21. Accordingly, DIW as a cleaning liquid is supplied from the discharge nozzle 201 to the substrate surface Wf through the pipe 233, the main pipe 207, and the second supply pipe 205 from the first DIW supply unit 211.

基板表面Wfに供給された洗浄液としてのDIWは基板Wの回転に伴う遠心力により基板表面Wfの全面に均一に広がり、基板表面WfにDIWの液膜(水膜)を形成する。このとき、DIWの流動によりパターンの間隙内部にDIWが入り込む(ステップS02)。基板Wの回転速度は、基板表面Wf上のDIWを流動させてパターンの間隙内部にまでDIWを入り込ませるように設定される。この、基板表面Wfに洗浄液であるDIWを供給する工程が、本発明における「洗浄液供給工程」に該当する。洗浄液供給工程が終了すると、制御ユニット97から洗浄液供給手段21への動作指示により、開閉弁215が閉成する。   The DIW as the cleaning liquid supplied to the substrate surface Wf spreads uniformly over the entire surface of the substrate surface Wf due to the centrifugal force accompanying the rotation of the substrate W, and forms a DIW liquid film (water film) on the substrate surface Wf. At this time, DIW enters the pattern gap due to the flow of DIW (step S02). The rotation speed of the substrate W is set so that the DIW on the substrate surface Wf flows and the DIW enters into the gaps of the pattern. This process of supplying DIW as the cleaning liquid to the substrate surface Wf corresponds to the “cleaning liquid supply process” in the present invention. When the cleaning liquid supply process is completed, the on-off valve 215 is closed by an operation instruction from the control unit 97 to the cleaning liquid supply means 21.

なお、本実施形態では、洗浄液として0〜2℃(摂氏)程度に温度調整されたDIWを用いるのが好ましい。なぜなら、DIWの液膜の温度が比較的高いために、後述の通りDIWの液膜の上にトルエンが供給され、DIWの液膜の上にトルエンの液膜が形成される前にDIWの液膜が蒸発する。このことにより、パターンの倒壊などを生じさせないためであり、また、後述するDIWの凝固に要する時間を短縮するためである。   In this embodiment, it is preferable to use DIW whose temperature is adjusted to about 0 to 2 ° C. (degrees Celsius) as the cleaning liquid. Because the temperature of the DIW liquid film is relatively high, toluene is supplied onto the DIW liquid film as described later, and the DIW liquid film is formed before the toluene liquid film is formed on the DIW liquid film. The film evaporates. This is to prevent the pattern from collapsing, and to shorten the time required for solidifying the DIW, which will be described later.

次に、基板表面Wf上に形成されたDIWの液膜の上に、媒介液としてのトルエンの液膜を形成し、トルエンの液膜を介してDIWの液膜に超音波を付与しながら冷却することにより、基板表面Wf上にDIWの凝固体を形成する超音波付与・凝固処理(ステップS03)について、図17を用いて説明する。   Next, a toluene liquid film is formed on the DIW liquid film formed on the substrate surface Wf, and cooling is performed while applying ultrasonic waves to the DIW liquid film through the toluene liquid film. The ultrasonic wave application / coagulation treatment (step S03) for forming a DIW coagulation body on the substrate surface Wf will be described with reference to FIG.

まず、媒介液供給工程について説明する。制御ユニット97からの動作指令により、基板回転手段12が基板保持手段11の回転数を例えば10rpmまで減速し、該回転数による回転が継続される。また、制御ユニット97から雰囲気遮断手段15への動作指令により、遮断部材昇降機構157が遮断部材151を離間位置へ移動する。その後、制御ユニット97から超音波付与手段5への動作指令により、媒介液供給機構55の旋回モータ553がミスト供給ノズル559を吐出位置へ移動する。   First, the medium solution supplying step will be described. In response to an operation command from the control unit 97, the substrate rotating means 12 decelerates the rotation speed of the substrate holding means 11 to 10 rpm, for example, and the rotation at the rotation speed is continued. Further, in response to an operation command from the control unit 97 to the atmosphere blocking means 15, the blocking member elevating mechanism 157 moves the blocking member 151 to the separated position. Thereafter, the turning motor 553 of the medium liquid supply mechanism 55 moves the mist supply nozzle 559 to the discharge position in accordance with an operation command from the control unit 97 to the ultrasonic wave application unit 5.

ミスト供給ノズル559が吐出位置へ位置決めされた後、制御ユニット97から超音波付与手段5への動作指令により、媒介液供給機構55の開閉弁565が開成する。これにより、トルエン供給部561から媒介液としてのトルエンが、配管563を介してミスト供給ノズル559へ圧送され、ミスト供給ノズル559からミスト状のトルエンが基板表面Wfへ向けて吐出される(ステップS101)。   After the mist supply nozzle 559 is positioned at the discharge position, the open / close valve 565 of the medium liquid supply mechanism 55 is opened by an operation command from the control unit 97 to the ultrasonic wave applying unit 5. As a result, toluene as a medium liquid is sent from the toluene supply unit 561 to the mist supply nozzle 559 via the pipe 563, and mist-like toluene is discharged from the mist supply nozzle 559 toward the substrate surface Wf (step S101). ).

これにより、基板表面Wf上に形成された洗浄液としてのDIWの液膜の上に、媒介液としてのトルエンの液膜が存在する二重液膜構造が形成される。この、洗浄液としてのDIWの凝固点より低い凝固点を有し、DIWより比重が小さく、かつDIWと互いに混合し難い媒介液としてのトルエンを基板表面Wfに供給し、DIWの液膜の上にトルエンの液膜を形成する工程が、本発明における「媒介液供給工程」に該当する。媒介液供給工程が終了すると、制御ユニット97から超音波付与手段5への動作指令により、媒介液供給機構55の開閉弁565が閉成すると共に、旋回モータ553がミスト供給ノズル559を退避位置へ移動する。   As a result, a double liquid film structure is formed in which a liquid film of toluene as a medium is present on a liquid film of DIW as a cleaning liquid formed on the substrate surface Wf. Toluene as a mediator solution having a freezing point lower than that of DIW as a cleaning liquid, a specific gravity smaller than DIW, and difficult to mix with DIW is supplied to the substrate surface Wf. The step of forming a liquid film corresponds to the “medium liquid supply step” in the present invention. When the medium liquid supply step is completed, the opening / closing valve 565 of the medium liquid supply mechanism 55 is closed by the operation command from the control unit 97 to the ultrasonic wave applying means 5, and the turning motor 553 moves the mist supply nozzle 559 to the retracted position. Moving.

ここで、第一実施例における媒介液としては、洗浄液と互いに混合し難く、洗浄液より比重の小さい液体であることが望ましい。なぜなら、媒介液が洗浄液と互いに混合し難く、また比重が小さい場合、上記二重液膜構造が安定し、後述する超音波を付与しながら洗浄液であるDIWを凝固する際にも二重液膜構造が安定的に維持されるためである。更に、媒介液であるトルエンはDIWと混合し難いため、洗浄液であるDIWと混合して凝固点の変動を生じたり氷晶サイズの変動を引き起こすことが無い。第一実施形態における媒介液としてのトルエンは洗浄液としてのDIWとは互いに混合し難く、凝固点も低く、また、トルエンの方がDIWよりも比重が小さいため、媒介液として好ましい。   Here, the mediating liquid in the first embodiment is preferably a liquid that is difficult to mix with the cleaning liquid and has a specific gravity smaller than that of the cleaning liquid. This is because when the medium liquid is difficult to mix with the cleaning liquid and the specific gravity is small, the above-mentioned double liquid film structure is stable, and the dual liquid film is also used when coagulating the cleaning liquid DIW while applying the ultrasonic wave described later. This is because the structure is stably maintained. Furthermore, since toluene as a medium is difficult to mix with DIW, mixing with DIW as a cleaning liquid does not cause a change in freezing point or a change in ice crystal size. Toluene as a mediator in the first embodiment is less likely to mix with DIW as a cleaning fluid, has a low freezing point, and toluene has a lower specific gravity than DIW and is therefore preferred as a mediator.

また、二重液膜構造を構成するために、DIWの液膜が形成された基板表面Wfに対してトルエンをミスト状に供給してトルエンの液膜を形成しているため、二重液膜構造を安定して形成することができる。更に、ミスト状のトルエンの供給と同時に基板Wを回転させているため、トルエンの液膜をDIWの液膜の上面全体に平坦かつ均一に形成することができる。その結果、DIWの液膜の厚みを均一にすることが可能となり、後述する凝固工程において、DIWの液膜に超音波のエネルギーが均一に付与されるため、氷晶サイズの揃ったDIWの凝固体を形成することが可能となる。   Further, in order to form a double liquid film structure, toluene is supplied in a mist form to the substrate surface Wf on which the DIW liquid film is formed, thereby forming a liquid film of toluene. The structure can be formed stably. Further, since the substrate W is rotated simultaneously with the supply of the mist-like toluene, the toluene liquid film can be formed flat and uniformly on the entire upper surface of the DIW liquid film. As a result, the thickness of the DIW liquid film can be made uniform, and the ultrasonic energy is uniformly applied to the DIW liquid film in the solidification process described later, so that the solidification of DIW having the same ice crystal size can be achieved. A body can be formed.

次に、超音波付与工程及び凝固工程について説明する。制御ユニット97からの動作指令により、基板回転手段12が基板保持手段11の回転数を例えば50rpmまで加速し、該回転数による回転が継続される。また、制御ユニット97から超音波付与手段5への動作指令により、ヘッド駆動機構511が超音波付与ヘッド531を凍結開始位置へ移動する。   Next, an ultrasonic application process and a coagulation process will be described. In response to an operation command from the control unit 97, the substrate rotating means 12 accelerates the rotation speed of the substrate holding means 11 to, for example, 50 rpm, and the rotation at the rotation speed is continued. Further, the head drive mechanism 511 moves the ultrasonic wave application head 531 to the freezing start position according to an operation command from the control unit 97 to the ultrasonic wave application unit 5.

超音波付与ヘッド531が凍結開始位置へ位置決めされ、振動面VFがトルエンの液膜と接液した状態で、制御ユニット97から超音波付与手段5への動作指示により、超音波発振器543がパルス信号の発振を開始する。これにより振動子537が超音波振動し、振動板535を振動させ、振動面VFからトルエンの液膜に対し超音波振動が付与される。同時に、制御ユニット97から凝固手段31への動作指示により、凍結用窒素ガス供給部311が凍結用窒素ガスの供給を開始する。   In a state where the ultrasonic wave application head 531 is positioned at the freezing start position and the vibration surface VF is in contact with the liquid film of toluene, the ultrasonic oscillator 543 outputs a pulse signal in response to an operation instruction from the control unit 97 to the ultrasonic wave application unit 5. Start oscillation. As a result, the vibrator 537 vibrates ultrasonically, vibrates the diaphragm 535, and ultrasonic vibration is applied from the vibrating surface VF to the toluene liquid film. At the same time, in accordance with an operation instruction from the control unit 97 to the coagulation means 31, the freezing nitrogen gas supply unit 311 starts supplying the freezing nitrogen gas.

尚、超音波付与ヘッド531からトルエンの液膜に付与される超音波は、DIWの液膜中でキャビテーションを発生させない程度の周波数とエネルギー、例えば3MHzの周波数、および、0.6W/cmのエネルギーで付与される。 The ultrasonic wave applied to the toluene liquid film from the ultrasonic wave applying head 531 has a frequency and energy that do not cause cavitation in the DIW liquid film, for example, a frequency of 3 MHz and 0.6 W / cm 2 . Granted with energy.

凍結用窒素ガス供給部311から配管313を介して開口315から基板表面Wfに供給された凍結用窒素ガスは、トルエンの液膜の表面に吐出され、トルエンの液膜を冷却する。これにより、トルエンの液膜に接しているDIWの液膜を間接的に冷却する。その結果、基板表面Wf上にDIWの凝固体が形成される。この凍結用窒素ガスはDIWの凝固点よりも低い温度でかつトルエンの凝固点より高い温度、例えば摂氏−(マイナス)20℃(摂氏)の温度に調整されているため、トルエンを凝固させることなくDIWのみを凝固させることが可能である。   The freezing nitrogen gas supplied from the opening 315 to the substrate surface Wf via the piping 313 from the freezing nitrogen gas supply unit 311 is discharged onto the surface of the toluene liquid film, thereby cooling the toluene liquid film. Thus, the DIW liquid film in contact with the toluene liquid film is indirectly cooled. As a result, a DIW solidified body is formed on the substrate surface Wf. Since this freezing nitrogen gas is adjusted to a temperature lower than the freezing point of DIW and higher than the freezing point of toluene, for example, a temperature of Celsius- (minus) 20 ° C. (degrees Celsius), only DIW is obtained without solidifying toluene. Can be solidified.

超音波付与手段5からトルエンの液膜に超音波を付与している間、制御ユニット97から超音波付与手段5への動作指示により、ヘッド駆動機構511が超音波付与ヘッド531を基板Wの中心付近の凍結開始位置から外縁付近の凍結終了位置まで揺動させる。このように、基板Wを回転しながら超音波付与ヘッド531を基板Wの中心付近から外縁付近まで揺動させることで、基板表面Wfの全面にわたってDIWの凝固体を形成することが可能となる(ステップS102)。   While the ultrasonic wave is being applied from the ultrasonic wave applying unit 5 to the toluene liquid film, the head drive mechanism 511 causes the ultrasonic wave applying head 531 to move to the center of the substrate W in response to an operation instruction from the control unit 97 to the ultrasonic wave applying unit 5. Swing from near freezing start position to freezing end position near outer edge. Thus, by rotating the ultrasonic wave application head 531 from the vicinity of the center of the substrate W to the vicinity of the outer edge while rotating the substrate W, a solidified body of DIW can be formed over the entire surface of the substrate surface Wf. Step S102).

この、媒介液としてのトルエンの液膜に超音波を付与し、トルエンを介して洗浄液としてのDIWに超音波を付与する工程が、本発明における「超音波付与工程」に該当する。また、超音波付与工程により超音波が付与されているDIWとトルエンの二重液膜に対し、DIWの凝固点より低く、かつ、トルエンの凝固点より高い温度に調整された凍結用窒素ガスを吐出することで、上層のトルエンを介して下層のDIWを冷却し、DIWの凝固体を生成する工程が、本発明における「凝固工程」に該当する。   The process of applying ultrasonic waves to the liquid film of toluene as a medium and applying ultrasonic waves to DIW as a cleaning liquid through toluene corresponds to the “ultrasonic application process” in the present invention. Moreover, the nitrogen gas for freezing adjusted to the temperature lower than the freezing point of DIW and higher than the freezing point of toluene is discharged to the dual liquid film of DIW and toluene to which ultrasonic waves are applied by the ultrasonic wave applying step. Thus, the process of cooling the lower DIW through the upper toluene and producing a solidified body of DIW corresponds to the “solidification process” in the present invention.

凝固工程により、パーティクル等と基板表面Wfとの間に入り込んだDIWの体積が増加(0℃(摂氏)の水が0度℃(摂氏)の氷になると、その体積はおよそ1.1倍に増加する)し、パーティクル等が微小距離だけ基板表面Wfから離れる。その結果、基板表面Wfとパーティクル等との間の付着力が低減され、さらにはパーティクル等が基板表面Wfから脱離することとなり、後述するリンス工程によりDIWの凝固体が除去されることにより、パーティクル等も併せて除去される。また、超音波付与ヘッド531から超音波を付与しながらDIWを凝固することにより、パーティクル等に振動エネルギーを与えながら凝固することになり、パーティクル等を基板表面Wfから脱離させる効果を助長する。   Due to the solidification process, the volume of DIW entering between the particles and the substrate surface Wf increases (when water at 0 ° C (degrees Celsius) becomes ice at 0 ° C (degrees Celsius), the volume increases to about 1.1 times. Particles) and the like are separated from the substrate surface Wf by a minute distance. As a result, the adhesion force between the substrate surface Wf and the particles or the like is reduced, and further particles and the like are detached from the substrate surface Wf, and the solidified body of DIW is removed by a rinsing process described later, Particles and the like are also removed. Further, by solidifying DIW while applying ultrasonic waves from the ultrasonic wave applying head 531, the particles are solidified while giving vibration energy to the particles and the like, and the effect of detaching the particles and the like from the substrate surface Wf is promoted.

ここで、DIWの主成分である水の分子(化学式:HO)は酸素(原子記号:O)と水素(原子記号:H)が共有結合で結びついたものである。酸素は電気陰性度が大きく、このような原子と共有結合で結びついた水素原子は、近傍に位置する他の原子(水の場合は他の水分子の酸素原子)の孤立電子対と非共有結合性の引力相互作用である水素結合でも結合される。 Here, the water molecule (chemical formula: H 2 O), which is the main component of DIW, is formed by covalently bonding oxygen (atomic symbol: O) and hydrogen (atomic symbol: H). Oxygen has a high electronegativity, and a hydrogen atom covalently bonded to such an atom is a non-covalent bond with a lone pair of other nearby atoms (in the case of water, oxygen atoms of other water molecules). It is also bonded by hydrogen bonds, which are sex attractive interactions.

また、液体である水が冷却され凝固する場合、氷の結晶が生成される。結晶が形成される結晶化は核形成と結晶成長という2つの段階からなる。「核形成」は液体中に分散している分子が集まり、数ナノメートル程度の大きさのクラスター(集団)を作る段階であり、出来上がったクラスターはその後の結晶成長の種である核となる。また、「結晶成長」は出来上がった核が成長する事をいう。   In addition, when the liquid water is cooled and solidified, ice crystals are generated. Crystallization in which crystals are formed consists of two stages: nucleation and crystal growth. “Nucleation” is a stage in which molecules dispersed in a liquid gather to form a cluster (group) with a size of several nanometers, and the resulting cluster becomes a nucleus that is a seed for subsequent crystal growth. “Crystal growth” refers to the growth of completed nuclei.

液体である水の、水素結合による分子のネットワークは無秩序に形成されており、氷の結晶の核となり得るほど分子が集合している部分が少ない。このような状態の水を冷却すると数少ない分子の集合が核となり、その核から結晶が成長し氷の結晶となる。この場合、隣接する核同士の距離が大きいため、結晶が成長する範囲が大きく、最終的に大きな氷の結晶が生成される。   The molecular network of hydrogen, which is liquid water, is formed randomly, and there are few parts where molecules are gathered so that they can be the core of ice crystals. When the water in such a state is cooled, a small group of molecules becomes nuclei, and crystals grow from the nuclei to become ice crystals. In this case, since the distance between adjacent nuclei is large, the crystal growth range is large, and finally a large ice crystal is generated.

純粋な水は、何ら外的な作用がなくてもわずかに電離するため、水の中には水酸化物イオン(OH−)と水素イオン(H+)が存在する。電離した水酸化物イオンと水素イオンは再結合してもとの水分子となり、電離と再結合がバランスして全体として平衡が保たれている。   Since pure water is slightly ionized without any external action, hydroxide ions (OH-) and hydrogen ions (H +) exist in the water. The ionized hydroxide ions and hydrogen ions become the original water molecules even after recombination, and the balance between ionization and recombination is maintained as a whole.

液体である水に、外部から超音波等のエネルギーを付与すると、水酸化物イオン(OH−)と水素イオン(H+)の再結合を妨げ、水分子の電離状態を長時間維持することができる。水素結合により無秩序に形成された水分子のネットワークの中に、電離状態の水酸化物イオンと水素イオンが長時間存在すると、その周囲に水分子が集合し、結晶の核となりうるクラスターが生成される。この現象によるクラスターの数は外部からエネルギーが与えられない場合より単位体積で比較すると多くなり、これにより結晶が成長する範囲が小さくなることで最終的に形成される氷の結晶が小さくなる。   When energy such as ultrasonic waves is applied to liquid water from the outside, recombination of hydroxide ions (OH−) and hydrogen ions (H +) is prevented, and the ionized state of water molecules can be maintained for a long time. . When ionized hydroxide ions and hydrogen ions are present in a network of water molecules formed randomly by hydrogen bonding, water molecules gather around it and a cluster that can be the nucleus of the crystal is generated. The The number of clusters due to this phenomenon is larger in unit volume than when no energy is applied from the outside. As a result, the range of crystal growth becomes smaller, and the ice crystals finally formed become smaller.

第一実施形態においては、超音波付与手段5からトルエンの液膜に超音波を付与すると同時に凝固手段31から凍結用窒素ガスを吐出することで、トルエンの液膜を介してDIWの液膜に超音波を付与して水分子のクラスターを安定生成し、併せて冷却することで微細な結晶を有するDIWの凝固体を生成することが可能となる。   In the first embodiment, the ultrasonic wave is applied from the ultrasonic wave application means 5 to the toluene liquid film, and at the same time, the freezing nitrogen gas is discharged from the coagulation means 31 to the DIW liquid film via the toluene liquid film. By applying ultrasonic waves to stably generate a cluster of water molecules and cooling it together, a DIW solidified body having fine crystals can be generated.

また、超音波付与ヘッドはあくまでトルエンの液膜にのみ接液している。従って、その下のDIWの液膜が凝固してDIWの凝固体に変化しても、その上層のトルエンの液膜は液体の状態を維持し、超音波付与ヘッド531が基板表面Wf上の二重液膜に固着することがなく、円滑にDIWの凝固体を形成することが可能となる。   Further, the ultrasonic wave application head is in contact with only the liquid film of toluene. Therefore, even if the underlying DIW liquid film is solidified to be changed into a DIW solidified body, the upper toluene liquid film remains in a liquid state, and the ultrasonic wave application head 531 has a two-dimensional surface on the substrate surface Wf. It is possible to form a DIW solidified body smoothly without sticking to the heavy liquid film.

超音波付与ヘッド531が凍結終了位置まで旋回し、基板表面Wfの全面にDIWの凝固体が形成された時点で、超音波付与工程と凝固工程が終了する。超音波付与工程と凝固工程の終了後、制御ユニット97から超音波付与手段5への動作指示により、超音波発振器543がパルス信号の発振を停止するとともに、ヘッド駆動機構511が超音波付与ヘッド531を退避位置へ移動する。また、制御ユニット97から凝固手段31への動作指示により、凍結用窒素ガス供給部311からの凍結用窒素ガスの吐出が停止する。   When the ultrasonic wave application head 531 turns to the freezing end position and a DIW coagulation body is formed on the entire surface of the substrate surface Wf, the ultrasonic wave application process and the coagulation process are completed. After the ultrasonic application step and the coagulation step are completed, the ultrasonic oscillator 543 stops the oscillation of the pulse signal and the head drive mechanism 511 receives the ultrasonic application head 531 according to an operation instruction from the control unit 97 to the ultrasonic application unit 5. Is moved to the retracted position. Further, the discharge of the freezing nitrogen gas from the freezing nitrogen gas supply unit 311 is stopped by the operation instruction from the control unit 97 to the solidifying means 31.

次に、リンス工程について図16に戻って説明する。制御ユニット97から雰囲気遮断手段15への動作指示により、遮断部材昇降機構157が遮断部材151を対向位置へ移動する。遮断部材151が対向位置に位置決めされた後、制御ユニット97からリンス液供給手段23への動作指示により、開閉弁235が開成する。   Next, the rinsing process will be described with reference to FIG. In response to an operation instruction from the control unit 97 to the atmosphere blocking means 15, the blocking member lifting mechanism 157 moves the blocking member 151 to the opposite position. After the blocking member 151 is positioned at the facing position, the opening / closing valve 235 is opened by an operation instruction from the control unit 97 to the rinsing liquid supply means 23.

これにより、第二DIW供給部231からの例えば40℃(摂氏)に温度調整されたリンス液としてのDIWが、配管233と主配管207と第二供給管205を介して吐出ノズル201から基板表面Wfに供給される。これにより、基板表面Wf上のトルエンの液膜を排除すると共に、DIWの凝固体を融解して除去するリンス処理が行われる(ステップS04)。この、凝固工程により生成された凝固体にリンス液を供給して凝固体を解凍除去する工程が、本発明における「リンス工程」に該当する。   Accordingly, DIW as a rinse liquid whose temperature is adjusted to, for example, 40 ° C. (degrees Celsius) from the second DIW supply unit 231 is discharged from the discharge nozzle 201 via the pipe 233, the main pipe 207, and the second supply pipe 205. Wf is supplied. As a result, the toluene liquid film on the substrate surface Wf is removed, and a rinsing process is performed to melt and remove the DIW solidified body (step S04). This process of supplying a rinse liquid to the coagulated body produced by the coagulation process and thawing and removing the coagulated body corresponds to the “rinsing process” in the present invention.

DIWの凝固体の温度が上昇すると、結晶の周囲、即ち隣接する結晶との境界部分から融解が進行する。これにより、結晶の融解が完了する前に隣接する結晶との接着がなくなり、リンス液であるDIWの中にDIWの結晶が浮遊する。   When the temperature of the DIW solidified body rises, melting proceeds from the periphery of the crystal, that is, from the boundary portion with the adjacent crystal. Thereby, before the melting of the crystal is completed, the adhesion with the adjacent crystal is lost, and the DIW crystal floats in the DIW which is the rinse liquid.

この際、氷晶サイズが大きいと、全て融解するのに時間がかかるため、何らかの外力(第一実施例においてはリンス液としてのDIWの流動や基板Wの回転による遠心力)が加わると、融け残った氷晶が移動し、基板表面Wf上に形成されたパターンに衝突してパターンを倒壊させるなどのダメージを与えることとなる。   At this time, if the ice crystal size is large, it takes time to melt all, so if some external force (in the first embodiment, the flow of DIW as the rinsing liquid or the centrifugal force due to the rotation of the substrate W) is applied, it melts. The remaining ice crystal moves and collides with the pattern formed on the substrate surface Wf to cause damage such as collapse of the pattern.

これに対し、氷晶サイズが小さいと、全て融解するに要する時間が短いため、パターンに衝突する前に融解する。また、仮に融け残ってパターンに衝突したとしても、氷晶サイズ自体が小さいため、パターンに与えるダメージが小さくなる。   On the other hand, when the ice crystal size is small, the time required for melting is short, so that the ice crystal melts before colliding with the pattern. Further, even if the melt remains and collides with the pattern, since the ice crystal size itself is small, damage to the pattern is reduced.

リンス工程終了後、制御ユニット97からリンス液供給手段23への動作指令により、開閉弁235が閉成する。   After the rinsing step, the on-off valve 235 is closed by an operation command from the control unit 97 to the rinsing liquid supply means 23.

次に、基板Wを乾燥する乾燥工程が行われる。制御ユニット97から乾燥用気体供給手段33への動作指令により、乾燥用窒素ガス供給部331が乾燥用窒素ガスの供給を開始する。   Next, a drying process for drying the substrate W is performed. In response to an operation command from the control unit 97 to the drying gas supply means 33, the drying nitrogen gas supply unit 331 starts supplying the drying nitrogen gas.

これにより、乾燥用窒素ガス供給部331からの乾燥用窒素ガスが、配管333と第一供給管203を介して基板表面Wfに供給される。乾燥用窒素ガスが、対向位置に位置決めされた遮断部材151と基板表面Wfとの間の空間に充満することにより、基板表面Wfと外気が接触することを防止する。   Accordingly, the drying nitrogen gas from the drying nitrogen gas supply unit 331 is supplied to the substrate surface Wf via the pipe 333 and the first supply pipe 203. The nitrogen gas for drying fills the space between the blocking member 151 positioned at the opposing position and the substrate surface Wf, thereby preventing the substrate surface Wf from coming into contact with the outside air.

基板表面Wfが外気から遮断された後、制御ユニット97から基板回転手段12と雰囲気遮断手段15への動作指令により、基板保持手段11と遮断部材151を例えば1500rpmで回転し、該回転数による回転が継続される。これにより、基板表面Wf上に残留するリンス液であるDIWに遠心力を作用させて除去し、基板表面Wfを乾燥させる(ステップS05)。   After the substrate surface Wf is blocked from the outside air, the substrate holding means 11 and the blocking member 151 are rotated at, for example, 1500 rpm by the operation command from the control unit 97 to the substrate rotating means 12 and the atmosphere blocking means 15, and the rotation is performed at the rotation speed. Will continue. Thereby, the centrifugal force is applied to the DIW that is the rinse liquid remaining on the substrate surface Wf to remove it, and the substrate surface Wf is dried (step S05).

基板Wの乾燥完了後、制御ユニット97から乾燥用気体供給手段33への動作指令により、乾燥用窒素ガス供給部331が乾燥用窒素ガスの供給を停止する。また、制御ユニット97からの動作指令により基板回転手段12が基板保持手段11の回転を停止する。また、制御ユニット97から雰囲気遮断手段15への動作指令により、遮断部材回転機構159が遮断部材151の回転を停止する。基板保持手段11の回転が停止した後、制御ユニット97からの動作指令により基板回転手段12が基板保持手段11を基板Wの受け渡しに適した位置へ位置決めする。更に、制御ユニット97から雰囲気遮断手段15への動作指令により遮断部材昇降機構157が遮断部材151を退避位置へ移動する。   After the drying of the substrate W is completed, the drying nitrogen gas supply unit 331 stops the supply of the drying nitrogen gas according to an operation command from the control unit 97 to the drying gas supply means 33. Further, the substrate rotating unit 12 stops the rotation of the substrate holding unit 11 in accordance with an operation command from the control unit 97. Further, the blocking member rotating mechanism 159 stops the rotation of the blocking member 151 by an operation command from the control unit 97 to the atmosphere blocking means 15. After the rotation of the substrate holding means 11 is stopped, the substrate rotating means 12 positions the substrate holding means 11 at a position suitable for delivery of the substrate W according to an operation command from the control unit 97. Further, the blocking member lifting mechanism 157 moves the blocking member 151 to the retracted position by an operation command from the control unit 97 to the atmosphere blocking means 15.

最後に、基板Wを処理ユニット91から搬出する基板搬出工程が行われる。基板保持手段11が基板Wの受け渡しに適した位置に位置決めされた後、制御ユニット97から基板保持手段11への動作指令により、チャックピン駆動機構116がチャックピン115を開放状態とする。   Finally, a substrate unloading process for unloading the substrate W from the processing unit 91 is performed. After the substrate holding unit 11 is positioned at a position suitable for delivery of the substrate W, the chuck pin driving mechanism 116 opens the chuck pin 115 according to an operation command from the control unit 97 to the substrate holding unit 11.

その後、制御ユニット97からの動作指令により、基板搬送装置931が処理ユニット91内の処理済みの基板Wを取り出し、載置部951に載置されたカセット96の所定の位置に搬入し(ステップS06)、一連の処理が終了する。   Thereafter, in response to an operation command from the control unit 97, the substrate transport device 931 takes out the processed substrate W in the processing unit 91 and carries it into a predetermined position of the cassette 96 placed on the placement unit 951 (step S06). ), A series of processing ends.

以上のように、第一実施形態においては、超音波付与手段5からトルエンの液膜に超音波を付与すると共に凝固手段31から凍結用窒素ガスを吐出することで、トルエンの液膜を介してDIWの液膜に超音波を付与し、水分子のクラスターを安定生成した上で冷却し、微細な結晶の氷を生成することが可能となる。   As described above, in the first embodiment, the ultrasonic wave is applied from the ultrasonic wave applying unit 5 to the toluene liquid film, and the freezing nitrogen gas is discharged from the coagulating unit 31 to pass through the toluene liquid film. Ultrasonic waves are applied to the liquid film of DIW, and water molecules are stably generated, and then cooled, thereby generating fine crystal ice.

これにより、基板表面Wf上のDIWの凝固体を解凍除去するリンス工程において、氷晶を早く解凍することが可能となり、また、リンス液の中に残留する氷晶のサイズも小さくすることが可能となる。従って、基板表面Wf上に形成されたパターンへのダメージを効果的に防止することが可能となる。   This makes it possible to thaw ice crystals quickly in the rinsing process for thawing and removing the DIW solidified material on the substrate surface Wf, and also to reduce the size of ice crystals remaining in the rinsing liquid. It becomes. Therefore, it is possible to effectively prevent damage to the pattern formed on the substrate surface Wf.

尚、上記第一実施形態では媒介液としてトルエンを使用したが、洗浄液であるDIWより凝固点が低く、かつDIWと互いに混合し難く、かつ密度が小さい液体であれば、他の液体を使用することも可能である。例えば、ヘキサン(化学式:C14。密度:0.658(kg/m)。凝固点:−(マイナス)100℃(摂氏))、ヘプタン(化学式:C16。密度:0.681(kg/m)。凝固点:−(マイナス)91度℃(摂氏))、オクタン(化学式:C18。密度:0.701(kg/m)。凝固点:−(マイナス)56.8度℃(摂氏))等である。尚、これらの液は希釈されていてもよい。 In the first embodiment, toluene is used as a mediator. However, if the liquid has a lower freezing point than DIW, which is a cleaning liquid, is difficult to mix with DIW, and has a low density, use another liquid. Is also possible. For example, hexane (chemical formula: C 6 H 14, density: 0.658 (kg / m 3 ), freezing point: − (minus) 100 ° C. (degrees Celsius)), heptane (chemical formula: C 7 H 16, density: 0.681) (Kg / m 3 ) Freezing point: − (minus) 91 ° C. (Celsius)), Octane (chemical formula: C 8 H 18 ) Density: 0.701 (kg / m 3 ) Freezing point: − (minus) 8 degrees C. (Celsius)). These liquids may be diluted.

また、上記第一実施例においては、超音波付与工程における超音波付与の開始と、凝固工程における凍結用窒素ガスの吐出開始は同時に行われるとしたが、これらのタイミングは同時でなくても良い。即ち、凍結用窒素ガスは超音波付与手段5により超音波が付与されているDIWに対して吐出されればよく、先に超音波付与工程を開始し、次にヘッド駆動機構511が超音波付与ヘッド531の旋回を開始し、配管313の先端の開口315が基板Wの中心直上に来た時点で凝固工程を開始し、凍結用窒素ガスを基板表面Wfに吐出するようにしても良い。また、超音波付与工程開始後、所定時間そのままの状態を保持して基板表面Wf上のDIW全体に超音波が行き渡るようにした後で、超音波付与ヘッド531の旋回を開始し、その後凝固工程を開始するようにしても良い。   In the first embodiment, the start of ultrasonic application in the ultrasonic application process and the start of discharge of freezing nitrogen gas in the coagulation process are performed at the same time, but these timings may not be simultaneous. . That is, the freezing nitrogen gas may be discharged to the DIW to which the ultrasonic wave is applied by the ultrasonic wave applying means 5, and the ultrasonic wave applying process is started first, and then the head driving mechanism 511 applies the ultrasonic wave. The head 531 may start turning, and the solidification process may be started when the opening 315 at the tip of the pipe 313 comes directly above the center of the substrate W, and the freezing nitrogen gas may be discharged onto the substrate surface Wf. In addition, after starting the ultrasonic wave application process, the ultrasonic wave is spread over the entire DIW on the substrate surface Wf by maintaining the state as it is for a predetermined time, and then the rotation of the ultrasonic wave application head 531 is started. May be started.

また、上記第一実施形態では、超音波付与ヘッド531に凍結用窒素ガス供給部311からの配管313を固設してDIWの凝固体を形成していたが、DIWの凝固体を形成する方法はこれに限らない。例えば、凍結用窒素ガスを吐出するためのノズルとそのノズルを駆動する駆動機構をヘッド駆動機構511とは別に設け、前記凝固工程において超音波付与ヘッド531の移動方向の後方に追従して凍結用窒素ガスを吐出することも可能である。また、凍結用窒素ガスを基板表面Wfに吐出するのではなく、基板Wの裏面側から基板裏面Wbに吐出してDIWの凝固体を形成することも可能である。   In the first embodiment, the pipe 313 from the freezing nitrogen gas supply unit 311 is fixed to the ultrasonic wave application head 531 to form the DIW solidified body. However, the DIW solidified body is formed. Is not limited to this. For example, a nozzle for discharging freezing nitrogen gas and a driving mechanism for driving the nozzle are provided separately from the head driving mechanism 511, and in the solidification process, following the rear of the moving direction of the ultrasonic wave applying head 531 for freezing. It is also possible to discharge nitrogen gas. Further, instead of discharging the freezing nitrogen gas to the substrate surface Wf, it is also possible to discharge the DIW solidified body from the back surface side of the substrate W to the substrate back surface Wb.

また、第一実施形態における媒介液供給機構13をなくして媒介液供給工程を実施せず、超音波付与手段5の超音波付与ヘッド531を基板表面Wf上の洗浄液としてのDIWの液膜に接液させ、DIWの液膜に直接超音波を付与しながら凍結用窒素ガスをDIWの液膜に吐出し、DIWの凝固体を形成することも可能である。   Further, the mediating liquid supply mechanism 13 in the first embodiment is eliminated and the mediating liquid supply process is not performed, and the ultrasonic wave application head 531 of the ultrasonic wave application unit 5 is brought into contact with the liquid film of DIW as the cleaning liquid on the substrate surface Wf. It is also possible to form a DIW coagulation by discharging the nitrogen gas for freezing into the DIW liquid film while applying ultrasonic waves directly to the DIW liquid film.

図12に示すように、凍結用窒素ガス供給部311に管路接続した配管313は凝固工程中の超音波付与ヘッド531の移動方向とは逆の側に固設されるため、配管313の先端の開口315から吐出される凍結用窒素ガスによりDIWが凝固される領域は凝固工程における超音波付与ヘッド531の移動方向の後方(超音波付与ヘッド531の移動方向の上流側)となる。   As shown in FIG. 12, the pipe 313 connected to the freezing nitrogen gas supply unit 311 is fixed on the side opposite to the moving direction of the ultrasonic wave application head 531 during the coagulation process, so The region where DIW is solidified by the freezing nitrogen gas discharged from the opening 315 is behind the moving direction of the ultrasonic wave application head 531 in the solidification process (upstream side of the moving direction of the ultrasonic wave application head 531).

従って、開口315から吐出される凍結用窒素ガスにより基板表面Wf上のDIWの凍結が進行する速度よりも速い速度で超音波付与ヘッド531を移動することにより、DIWの凝固体が超音波付与ヘッド531の振動面VFに接することがなくなる。これにより、超音波付与ヘッド531が基板表面Wf上の液膜に固着することがなく、円滑にDIWの凝固体を形成することが可能となる。   Accordingly, by moving the ultrasonic wave application head 531 at a speed faster than the speed at which the freezing of DIW on the substrate surface Wf proceeds by the freezing nitrogen gas discharged from the opening 315, the solidified body of DIW is converted into the ultrasonic wave application head. No contact with the vibration surface VF of 531 occurs. Accordingly, the ultrasonic wave application head 531 does not adhere to the liquid film on the substrate surface Wf, and a DIW solidified body can be formed smoothly.

<第二実施形態>
次に、この発明にかかる基板処理装置の第二実施形態を図18、図19、図20及び図21を用いて説明する。図18及び図20は、第二実施形態における処理ユニット911が、第一実施形態の処理ユニット91と構成上異なる部分を示す模式図である。図19は第二実施形態における処理ユニット911に使用される超音波付与ユニットの正面断面図であり、図20は第二実施形態における超音波付与・凝固処理の詳細を示したフローチャートである。
<Second embodiment>
Next, a second embodiment of the substrate processing apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. 18, FIG. 19, FIG. FIGS. 18 and 20 are schematic views showing a configuration of the processing unit 911 according to the second embodiment that is different from the processing unit 91 according to the first embodiment. FIG. 19 is a front sectional view of an ultrasonic wave application unit used in the processing unit 911 in the second embodiment, and FIG. 20 is a flowchart showing details of the ultrasonic wave application / coagulation process in the second embodiment.

この第二実施形態が第一実施形態と大きく相違する点は、まず、第一実施形態のように基板表面Wf上の洗浄液の液膜の上に媒介液の液膜を形成せず、基板Wの裏面側から基板裏面Wbに超音波を付与した媒介液を吐出し、基板Wを介して基板表面Wf上の洗浄液の液膜に超音波を付与しながら凝固する点である。従って、第二実施形態においては第一実施形態における超音波付与手段5を備えず、媒介液は基板裏面Wbに吐出する構成とされ、媒介液が通る配管経路内に超音波付与ユニット621を備える。   First, the second embodiment is greatly different from the first embodiment in that the liquid film of the medium liquid is not formed on the liquid film of the cleaning liquid on the substrate surface Wf as in the first embodiment. This is a point in which a medium liquid imparted with ultrasonic waves is discharged from the back surface side of the substrate to the substrate back surface Wb and solidifies while applying ultrasonic waves to the liquid film of the cleaning liquid on the substrate surface Wf via the substrate W. Accordingly, the second embodiment does not include the ultrasonic wave application unit 5 in the first embodiment, and the medium liquid is configured to be discharged onto the substrate back surface Wb, and includes the ultrasonic wave application unit 621 in the piping path through which the medium liquid passes. .

また、第一実施形態においては凝固手段31の配管313は超音波付与手段5の超音波付与ヘッド531に固設され、超音波付与ヘッド531の移動に伴って移動する構成であったが、第二実施形態においては、独立した駆動機構を有する凝固手段として構成している。   In the first embodiment, the pipe 313 of the coagulation unit 31 is fixed to the ultrasonic wave application head 531 of the ultrasonic wave application unit 5 and moves along with the movement of the ultrasonic wave application head 531. In 2 embodiment, it is comprised as the solidification means which has an independent drive mechanism.

尚、その他の構成は図5ないし図16に示す基板処理装置9及び処理ユニット91と基本的に同一であるため、以下の説明では上記相違する点について述べ、相違ない点については同一符号を付して構成説明を省略する。   The other configurations are basically the same as those of the substrate processing apparatus 9 and the processing unit 91 shown in FIGS. 5 to 16, and therefore, in the following description, the different points are described, and the same reference numerals are given to the different points. Therefore, description of the configuration is omitted.

まず、第二実施形態における超音波付与手段61について図18を用いて説明する。図18は第二実施形態における超音波付与手段61の構成を示す模式図である。   First, the ultrasonic wave provision means 61 in 2nd embodiment is demonstrated using FIG. FIG. 18 is a schematic diagram showing the configuration of the ultrasonic wave applying means 61 in the second embodiment.

基板保持手段11の中心軸111は中空になっており、その内部に供給管208が挿通されている。そして、供給管208は配管633を介して、図示しないトルエンのタンク、温度調整ユニット及びポンプを有するトルエン供給部631に管路接続されている。尚、トルエン供給部631のポンプは基板処理装置92が起動した時点から常時動作している。また、配管633には開閉弁635が介挿されている。尚、開閉弁635は常時閉成されている。また、開閉弁635は制御ユニット971と電気的に接続されている。尚、トルエン供給部631は、基板処理装置の内部に設けられていても、外部に設けられていてもよい。   The central axis 111 of the substrate holding means 11 is hollow, and a supply pipe 208 is inserted through the inside. The supply pipe 208 is connected via a pipe 633 to a toluene supply section 631 having a toluene tank, a temperature adjustment unit, and a pump (not shown). Note that the pump of the toluene supply unit 631 is always operating from the time when the substrate processing apparatus 92 is activated. In addition, an opening / closing valve 635 is inserted in the pipe 633. The on-off valve 635 is always closed. The on-off valve 635 is electrically connected to the control unit 971. The toluene supply unit 631 may be provided inside or outside the substrate processing apparatus.

スピンベース113の中心には開口が設けられており、供給管208の上方端部がスピンベース113の開口に延設されるとともに、供給管208の先端に吐出ノズル209が設けられている。制御ユニット971から超音波付与手段61への動作指令に応じて、媒介液供給手段613の開閉弁635が開成すると、トルエン供給部631から例えば1℃(摂氏)のトルエンが、配管633と供給管208を介して吐出ノズル209から基板裏面Wbに供給される。   An opening is provided at the center of the spin base 113, an upper end portion of the supply pipe 208 extends to the opening of the spin base 113, and a discharge nozzle 209 is provided at the tip of the supply pipe 208. When the on-off valve 635 of the medium solution supply unit 613 is opened in response to an operation command from the control unit 971 to the ultrasonic wave application unit 61, for example, 1 ° C. (Celsius) toluene is supplied from the toluene supply unit 631 to the pipe 633 and the supply pipe. Through 208, the ink is supplied from the discharge nozzle 209 to the back surface Wb of the substrate.

供給管208には超音波付与ユニット621が介挿されている。図19は超音波付与ユニット621の構造を示す正面断面図である。超音波付与ユニット621は、その上下及び側面の一部に開口を有し、例えば4フッ化テフロン(登録商標)(poly tetra fuluoroethylene)等のフッ素樹脂からなる胴部641と、胴部641の側面の開口647に固設された例えば石英からなる振動板643と、振動板643の胴部641に対して外側に固設された例えば圧電振動子からなる振動子645を有する。   An ultrasonic wave application unit 621 is inserted in the supply pipe 208. FIG. 19 is a front sectional view showing the structure of the ultrasonic wave applying unit 621. The ultrasonic wave imparting unit 621 has openings in the upper and lower sides and a part of the side surface thereof. For example, a body portion 641 made of a fluororesin such as polytetrafluoroethylene, and a side surface of the body portion 641. A diaphragm 643 made of, for example, quartz fixed to the opening 647 and a vibrator 645 made of, for example, a piezoelectric vibrator fixed to the outside of the body 641 of the diaphragm 643.

胴部641の図19における下側に設けられた開口651は、トルエン供給部631に配管633を介して管路接続している供給管208と、胴部641の図19における上側に設けられた開口649は吐出ノズル209と管路接続している供給管208とそれぞれ管路接続している。従って、トルエン供給部631から配管633を介して供給管208に供給されたトルエンは、開口651から胴部641の内部を通り、開口649から吐出ノズル209へと流れる。   The opening 651 provided on the lower side of the trunk portion 641 in FIG. 19 is provided on the supply pipe 208 connected to the toluene supply portion 631 via the pipe 633 and on the upper side of the trunk portion 641 in FIG. The opening 649 is connected to the supply pipe 208 connected to the discharge nozzle 209 and the pipe, respectively. Accordingly, toluene supplied from the toluene supply unit 631 to the supply pipe 208 via the pipe 633 flows from the opening 651 to the inside of the trunk portion 641 and flows from the opening 649 to the discharge nozzle 209.

振動子645は配線623を介して超音波発振器625に電気的に接続されている。また、超音波発振器625は制御ユニット971と電気的に接続されている。そして、制御ユニット971から超音波付与手段61への動作指令により、超音波発振器625からパルス信号が配線623を介して振動子645に出力されると、振動子645が超音波振動し、振動板643を超音波振動させ、胴部641の中に充満しているトルエンに超音波振動を付与する。   The vibrator 645 is electrically connected to the ultrasonic oscillator 625 through a wiring 623. The ultrasonic oscillator 625 is electrically connected to the control unit 971. When a pulse signal is output from the ultrasonic oscillator 625 to the vibrator 645 via the wiring 623 in accordance with an operation command from the control unit 971 to the ultrasonic wave applying unit 61, the vibrator 645 is ultrasonically vibrated, and the vibration plate 643 is ultrasonically vibrated, and ultrasonic vibration is imparted to toluene filled in the body 641.

次に、第二実施形態における凝固手段35について図20を用いて説明する。図20は凝固手段35の構成を示す模式図である。   Next, the solidification means 35 in 2nd embodiment is demonstrated using FIG. FIG. 20 is a schematic diagram showing the configuration of the solidifying means 35.

ノズル駆動機構351は第一実施形態におけるノズル駆動機構531と同様の機構を有する。すなわち、吐出ノズル359をスキャン駆動するための駆動源として、処理カップ13の周方向外側に旋回モータ353が設けられている。この旋回モータ353には旋回軸355が接続され、この旋回軸355にはアーム357が水平方向に延びるように接続されており、このアーム357の先端に吐出ノズル359が取り付けられている。また、旋回モータ353は制御ユニット971に電気的に接続されている。そして、制御ユニット971からの動作指令に応じて旋回モータ353が駆動されると、吐出ノズル359が旋回軸355回りに基板Wの中心付近上空の凍結開始位置と基板Wの外縁付近上空の凍結終了位置、及び処理カップ13の周方向外側に外れている位置である退避位置の間を揺動することとなる。   The nozzle drive mechanism 351 has the same mechanism as the nozzle drive mechanism 531 in the first embodiment. In other words, the turning motor 353 is provided on the outer side in the circumferential direction of the processing cup 13 as a driving source for scanning the discharge nozzle 359. A turning shaft 355 is connected to the turning motor 353, and an arm 357 is connected to the turning shaft 355 so as to extend in the horizontal direction. A discharge nozzle 359 is attached to the tip of the arm 357. Further, the turning motor 353 is electrically connected to the control unit 971. Then, when the turning motor 353 is driven in accordance with the operation command from the control unit 971, the discharge nozzle 359 starts the freezing start position in the vicinity of the center of the substrate W around the turning shaft 355 and the freezing end in the vicinity of the outer edge of the substrate W. It swings between a position and a retracted position that is a position outside the circumferential direction of the processing cup 13.

ノズル駆動機構351の吐出ノズル359は配管365を介して、図示しない気体の窒素ガスを貯留する窒素ガスタンク、窒素ガスを圧送するポンプ、窒素ガスの流量を調整する流量調整弁、液体窒素を貯留する液体窒素タンク及び液体窒素タンクの中の液体窒素に浸漬された熱交換器を有する凍結用窒素ガス供給部363に管路接続されている。窒素ガスタンクはポンプと流量調整弁を介して熱交換器の流入口に管路接続され、熱交換器の流出口は配管365の一端と管路接続されている。尚、凍結用窒素ガス供給部363のポンプは基板処理装置92が起動した時点から常時動作している。   The discharge nozzle 359 of the nozzle drive mechanism 351 stores, via a pipe 365, a nitrogen gas tank that stores gaseous nitrogen gas (not shown), a pump that pumps nitrogen gas, a flow rate adjustment valve that adjusts the flow rate of nitrogen gas, and liquid nitrogen. A liquid nitrogen tank and a freezing nitrogen gas supply unit 363 having a heat exchanger immersed in liquid nitrogen in the liquid nitrogen tank are connected to a pipe line. The nitrogen gas tank is connected to the inlet of the heat exchanger via a pump and a flow control valve, and the outlet of the heat exchanger is connected to one end of the pipe 365. Note that the pump of the freezing nitrogen gas supply unit 363 always operates from the time when the substrate processing apparatus 92 is activated.

また、凍結用窒素ガス供給部363は制御ユニット971に電気的に接続されている。そして、制御ユニット971から冷媒供給部361への動作指令により、流量調整弁を所定流量となるように開放し、洗浄液としてのDIWの凝固点(0度℃(摂氏))よりも低温である温度、例えば摂氏−(マイナス)20℃(摂氏)の窒素ガスを、配管365を介して吐出ノズル359から基板表面Wfに供給する。   The freezing nitrogen gas supply unit 363 is electrically connected to the control unit 971. Then, according to an operation command from the control unit 971 to the refrigerant supply unit 361, the flow rate adjustment valve is opened to a predetermined flow rate, and a temperature lower than the freezing point (0 ° C. (Celsius)) of DIW as a cleaning liquid, For example, nitrogen gas at Celsius− (minus) 20 ° C. (Celsius) is supplied from the discharge nozzle 359 to the substrate surface Wf via the pipe 365.

尚、凍結用窒素ガス供給部363から供給される冷媒は、窒素ガスに限らず、乾燥空気、酸素ガス、アルゴンガス等の他の気体を使用することも可能である。また、冷媒を冷却する手段としては、液体窒素に限らず、液体ヘリウム等の低温の液体を使用することが可能であり、またペルチェ素子を用いて電気的に冷却することも可能である。   The refrigerant supplied from the freezing nitrogen gas supply unit 363 is not limited to nitrogen gas, and other gases such as dry air, oxygen gas, and argon gas may be used. The means for cooling the refrigerant is not limited to liquid nitrogen, and a low-temperature liquid such as liquid helium can be used, and it is also possible to electrically cool using a Peltier element.

次に、上記のように構成された基板処理装置92における洗浄処理動作について説明する。この第二実施形態においても第一実施形態と同様に基板Wを処理ユニット911へ搬入する基板搬入工程と、基板表面Wf上に洗浄液であるDIWを供給する洗浄液供給工程が行われる。洗浄液供給工程により、基板表面Wf全体に洗浄液としてのDIWの液膜が形成された後、制御ユニット971から洗浄液供給手段21への動作指示により、開閉弁215が閉成する。   Next, the cleaning processing operation in the substrate processing apparatus 92 configured as described above will be described. In the second embodiment, similarly to the first embodiment, a substrate carry-in process for carrying the substrate W into the processing unit 911 and a cleaning liquid supply process for supplying DIW as a cleaning liquid onto the substrate surface Wf are performed. After the DIW liquid film as the cleaning liquid is formed on the entire substrate surface Wf by the cleaning liquid supply process, the on-off valve 215 is closed by an operation instruction from the control unit 971 to the cleaning liquid supply means 21.

次に、超音波付与・凝固処理について図21を用いて説明する。制御ユニット971からの動作指令により、基板回転手段12が基板保持手段11の回転を例えば100rpmまで加速し、該回転数による回転が継続される。また、制御ユニット971から雰囲気遮断手段15への動作指令により、遮断部材昇降機構157が遮断部材151を退避位置へ移動する。遮断部材151が退避位置へ移動した後、制御ユニット971から凝固手段35への動作指示により、吐出ノズル359が凍結開始位置へ移動する。   Next, ultrasonic application / coagulation treatment will be described with reference to FIG. In response to an operation command from the control unit 971, the substrate rotating unit 12 accelerates the rotation of the substrate holding unit 11 to, for example, 100 rpm, and the rotation at the rotation number is continued. Further, in response to an operation command from the control unit 971 to the atmosphere blocking unit 15, the blocking member lifting mechanism 157 moves the blocking member 151 to the retracted position. After the blocking member 151 moves to the retracted position, the discharge nozzle 359 moves to the freezing start position in accordance with an operation instruction from the control unit 971 to the coagulation means 35.

その後、制御ユニット971から超音波付与手段61への動作指示により、媒介液供給部553の開閉弁635が開成し、トルエン供給部631から媒介液としてのトルエンが、配管633と供給管208を介して吐出ノズル209から基板裏面Wbに供給される。ここで、トルエンは、基板を介して基板表面Wfに形成されている洗浄液としてのDIWの液膜の温度を上昇させないよう例えば1度℃(摂氏)に温度調節される。   Thereafter, according to an operation instruction from the control unit 971 to the ultrasonic wave application unit 61, the on-off valve 635 of the medium solution supply unit 553 is opened, and toluene as a medium solution from the toluene supply unit 631 passes through the pipe 633 and the supply pipe 208. Then, it is supplied from the discharge nozzle 209 to the back surface Wb of the substrate. Here, the temperature of toluene is adjusted to, for example, 1 ° C. (Celsius) so as not to increase the temperature of the liquid film of DIW as a cleaning liquid formed on the substrate surface Wf through the substrate.

また、制御ユニット971から超音波付与手段611への動作指示により、超音波発振器625がパルス信号の発振を開始する。これにより振動子645が超音波振動し、振動板643を振動させ、超音波付与ユニット621の胴部641の中を流れるトルエンに対し超音波振動が付与される。これにより、超音波振動を付与されたトルエンが基板裏面Wbに供給され、基板Wを介して基板表面Wf上に形成されたDIWの液膜に超音波振動が付与される(S201)。   Further, in response to an operation instruction from the control unit 971 to the ultrasonic wave applying unit 611, the ultrasonic oscillator 625 starts oscillation of a pulse signal. As a result, the vibrator 645 vibrates ultrasonically, vibrates the diaphragm 643, and ultrasonic vibration is applied to toluene flowing in the body 641 of the ultrasonic wave applying unit 621. Thereby, toluene to which ultrasonic vibration is applied is supplied to the substrate back surface Wb, and ultrasonic vibration is applied to the liquid film of DIW formed on the substrate surface Wf via the substrate W (S201).

この、基板裏面Wbに洗浄液としてのDIWの凝固点より低い凝固点を有する媒介液としてのトルエンを供給する工程が、本発明における「媒介液供給工程」に該当する。また、媒介液供給工程により基板裏面Wbに供給される媒介液としてのトルエンに超音波を付与し、トルエンを介して基板Wに超音波を付与し、更に基板Wを介して洗浄液としてのDIWに超音波を付与する工程が、本発明における「超音波付与工程」に該当する。   The process of supplying toluene as a mediating liquid having a freezing point lower than the freezing point of DIW as a cleaning liquid to the substrate back surface Wb corresponds to the “medium liquid supplying process” in the present invention. In addition, ultrasonic waves are applied to toluene as a medium liquid supplied to the substrate back surface Wb in the medium liquid supply process, ultrasonic waves are applied to the substrate W via toluene, and further DIW as a cleaning liquid is supplied via the substrate W. The step of applying ultrasonic waves corresponds to the “ultrasonic application step” in the present invention.

その後、制御ユニット971から凝固手段35への指示により、凍結用窒素ガス供給部363が凍結用窒素ガスの吐出を開始し、併せてノズル駆動機構351が、吐出ノズル359を凍結開始位置から凍結終了位置へ旋回させる。これにより、基板裏面Wbから超音波を付与されたDIWの液膜に対し、基板Wの中央付近から周縁に向かって凍結用窒素ガスが供給され、DIWの液膜がDIWの凝固体へと相転移する(ステップS202)。この、基板表面Wfに形成された洗浄液としてのDIWの液膜に、洗浄液の凝固点より低く、かつ、媒介液の凝固点より高い温度に調整された凍結用窒素ガスを吐出して,DIWを冷却し、基板表面Wf全面にDIWの凝固体を形成する工程が、本発明における「凝固工程」に該当する。   Thereafter, in accordance with an instruction from the control unit 971 to the coagulation means 35, the freezing nitrogen gas supply unit 363 starts discharging the freezing nitrogen gas, and the nozzle driving mechanism 351 completes freezing of the discharge nozzle 359 from the freezing start position. Turn to position. As a result, the nitrogen gas for freezing is supplied from the vicinity of the center of the substrate W toward the periphery of the DIW liquid film to which ultrasonic waves are applied from the back surface Wb of the substrate, and the DIW liquid film is phased into the DIW solidified body. Transition (step S202). The DIW is cooled on the DIW liquid film formed on the substrate surface Wf by discharging a freezing nitrogen gas adjusted to a temperature lower than the freezing point of the cleaning liquid and higher than the freezing point of the medium liquid. The process of forming a DIW solidified body on the entire substrate surface Wf corresponds to the “solidifying process” in the present invention.

尚、基板裏面Wbに供給される媒介液は、基板表面Wfに形成される洗浄液であるDIWの凝固点より低い凝固点を有することが望ましい。なぜなら、洗浄液より高い凝固点を有する媒介液を使用すると、基板表面のDIWを凝固する時点で裏面に供給される媒介液も凝固することになり、媒介液の気液界面で超音波が反射して洗浄液の液膜に均一に超音波を付与することができなくなるためである。また、媒介液の凝固体が基板裏面Wbとスピンベース113上面の間の空間に滞留し、吐出ノズル209を詰まらせる等の問題も生ずるからである。第二実施形態における媒介液としてのトルエンは洗浄液としてのDIWより凝固点が低いため、媒介液として好ましい。   It is desirable that the intermediate liquid supplied to the substrate back surface Wb has a freezing point lower than the freezing point of DIW which is a cleaning liquid formed on the substrate surface Wf. This is because if a media solution having a higher freezing point than the cleaning solution is used, the media solution supplied to the back surface also solidifies when DIW on the substrate surface is solidified, and the ultrasonic wave is reflected at the gas-liquid interface of the media solution. This is because the ultrasonic wave cannot be uniformly applied to the liquid film of the cleaning liquid. Another reason is that the coagulation of the medium liquid stays in the space between the substrate back surface Wb and the top surface of the spin base 113 and clogs the discharge nozzle 209. Toluene as a medium in the second embodiment is preferable as a medium because it has a lower freezing point than DIW as a cleaning liquid.

吐出ノズル359の凍結終了位置への旋回が終了し、基板表面Wf全面にDIWの凝固体が形成された時点で、凝固工程が終了する。凝固工程終了後、制御ユニット971から凝固手段35への指示により、凍結用窒素ガス供給部363が凍結用窒素ガスの吐出を停止し、併せてノズル駆動機構351aが吐出ノズル359を退避位置へ移動する。   When the turning of the discharge nozzle 359 to the freezing end position is completed and the DIW solidified body is formed on the entire surface Wf of the substrate, the solidification process is completed. After completion of the coagulation process, in accordance with an instruction from the control unit 971 to the coagulation means 35, the freezing nitrogen gas supply unit 363 stops discharging the freezing nitrogen gas, and the nozzle driving mechanism 351a moves the discharge nozzle 359 to the retracted position. To do.

その後、制御ユニット971から雰囲気遮断手段15への指示により、遮断部材昇降機構157が遮断部材151を対向位置へ移動し、第一実施形態と同様にDIWにより基板表面Wf上のDIWの凝固体を解凍除去するリンス工程、高速スピンによる基板表面を乾燥する乾燥工程及び処理後の基板Wを搬出する基板搬出工程が行われ一連の処理が終了する。   Thereafter, in response to an instruction from the control unit 971 to the atmosphere blocking means 15, the blocking member lifting mechanism 157 moves the blocking member 151 to the opposite position, and DIW solidified body on the substrate surface Wf is removed by DIW as in the first embodiment. A rinsing process for thawing and removing, a drying process for drying the substrate surface by high-speed spin, and a substrate unloading process for unloading the processed substrate W are performed, and a series of processes is completed.

尚、上記第二実施例において、凝固工程としてDIWの凝固点より低温の凍結用窒素ガスを基板表面Wfに供給することにより行っているが、併せて基板裏面Wbに供給する媒介液としてのトルエンをDIWの凝固点よりも低温にして供給することも可能である。この場合、基板Wの表裏両方から冷却されるため、DIWの凍結に要する時間が短縮される。また、基板表面Wfに凍結用窒素ガスを供給せず、基板裏面Wbに供給する媒介液としてのトルエンをDIWの凝固点よりも低温にして供給することで、トルエンを超音波振動を付与する媒体としての機能と、DIWを凝固させる冷媒としての機能の両方を兼用させることも可能である。これにより、凝固手段35に要する部材を省略することができ、コスト低減に寄与することができる。   In the second embodiment, although the freezing nitrogen gas having a temperature lower than the freezing point of DIW is supplied to the substrate surface Wf as the solidification step, toluene as a medium solution to be supplied to the substrate back surface Wb is also used. It is also possible to supply at a temperature lower than the freezing point of DIW. In this case, since cooling is performed from both the front and back of the substrate W, the time required for freezing the DIW is shortened. Further, by supplying toluene as a medium for supplying the substrate back surface Wf at a temperature lower than the freezing point of DIW without supplying the freezing nitrogen gas to the substrate surface Wf, the toluene is used as a medium for applying ultrasonic vibration. It is also possible to combine both the above function and the function as a refrigerant for solidifying DIW. Thereby, the member which the solidification means 35 requires can be omitted, and it can contribute to cost reduction.

<変形例>
次に、上記第二実施例の変形例を説明する。この変形例では、上記第二実施例のようにスピンベース113中央の吐出ノズル209から超音波を付与した媒介液を吐出せず、基板Wの周方向外側に超音波付与ノズルを設け、基板Wの周方向外側から基板裏面Wbに向けて、超音波を付与した媒介液を吐出する。
<Modification>
Next, a modified example of the second embodiment will be described. In this modified example, unlike the second embodiment, the medium liquid to which ultrasonic waves are applied is not discharged from the discharge nozzle 209 at the center of the spin base 113, and an ultrasonic wave application nozzle is provided on the outer side in the circumferential direction of the substrate W. The medium liquid to which ultrasonic waves are applied is discharged from the outer circumferential direction toward the substrate back surface Wb.

図21に超音波付与ノズル661の正面断面図を示す。この超音波付与ノズル661は、その右半部が円筒形で左半部が円錐形を有し、左端面に円形の吐出口665を有する胴部663と、胴部663の右壁面に形成された透孔667の位置に固設された振動板669と、振動板669の胴部663に対して外側に固設された超音波振動子671とを有する。また、胴部663の下方側壁面に形成された透孔673は配管633を介してトルエン供給部631に管路接続されている。尚、胴部663はフッ素樹脂等の耐薬品性を有する素材で形成されている。   FIG. 21 is a front sectional view of the ultrasonic wave application nozzle 661. The ultrasonic wave imparting nozzle 661 is formed on the right side wall of the body 663 and the body 663 having a cylindrical shape on the right half and a conical shape on the left half and a circular discharge port 665 on the left end surface. The vibration plate 669 is fixed to the position of the through-hole 667 and the ultrasonic vibrator 671 is fixed to the outside of the body 663 of the vibration plate 669. Further, a through hole 673 formed in the lower side wall surface of the body portion 663 is connected to a toluene supply portion 631 via a pipe 633. The body portion 663 is formed of a material having chemical resistance such as a fluororesin.

超音波振動子671はケーブル623を介して超音波発振器625と電気的に接続されており、超音波発振器625からパルス信号が超音波振動子671に出力されると、超音波振動子671が超音波振動し、振動板669を介して胴部663の内部に充満したトルエンに超音波振動が付与される。この超音波が付与されたトルエンを、基板Wの周方向外側に設置された超音波付与ノズル661から基板Wの裏面Wbに向けて吐出し、基板Wを介して基板表面Wf上のDIWの液膜に超音波を付与する可能である。   The ultrasonic vibrator 671 is electrically connected to the ultrasonic oscillator 625 via the cable 623, and when a pulse signal is output from the ultrasonic oscillator 625 to the ultrasonic vibrator 671, the ultrasonic vibrator 671 is supersonic. Ultrasonic vibration is applied to toluene that vibrates with sound and fills the inside of the body portion 663 via the vibration plate 669. The toluene to which this ultrasonic wave has been applied is discharged toward the back surface Wb of the substrate W from an ultrasonic wave application nozzle 661 installed on the outer side in the circumferential direction of the substrate W, and the DIW liquid on the substrate surface Wf is passed through the substrate W. It is possible to apply ultrasonic waves to the film.

上記第二実施形態および上記第二実施形態の変形例では媒介液としてトルエンを使用したが、洗浄液であるDIWより凝固点が低い液体であれば、他の液体を使用することも可能である。例えば、ヘキサン(化学式:C14。凝固点:−(マイナス)100度℃(摂氏))、ヘプタン(化学式:C16。凝固点:−(マイナス)91℃(摂氏))、オクタン(化学式:C18。凝固点:−(マイナス)56.8℃(摂氏))、ハイドロフルオロエーテル(Hydrofluoroether)を主たる成分とする液(化学式:COCH、化学式:COC、化学式:C13OCH、化学式:CHF−CH(CH)O−CHF、化学式:CHFOCH等。凝固点−(マイナス)38℃(摂氏)以下)などである。尚、これらの液は希釈されていてもよい。 In the second embodiment and the modified example of the second embodiment, toluene is used as a medium, but other liquids can be used as long as they have a freezing point lower than that of DIW as a cleaning liquid. For example, hexane (chemical formula: C 6 H 14. Freezing point: − (minus) 100 ° C. (Celsius)), heptane (chemical formula: C 7 H 16. Freezing point: − (minus) 91 ° C. (Celsius)), octane (chemical formula) : C 8 H 18, Freezing point: − (minus) 56.8 ° C. (Celsius)), liquid mainly composed of hydrofluoroether (chemical formula: C 4 F 9 OCH 3 , chemical formula: C 4 F 9 OC 2 H 5 , chemical formula: C 6 F 13 OCH 3 , chemical formula: C 3 HF 6 —CH (CH 3 ) O—C 3 HF 6 , chemical formula: C 2 HF 4 OCH 3, etc. Freezing point— (minus) 38 ° C. ( Celsius) or less). These liquids may be diluted.

<その他>
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記各実施形態では、基板表面Wfに洗浄液としてDIWを供給しているが、洗浄液としてはDIWに限定されるものではなく、純水、超純水や水素水、炭酸水等、更にはSC1等の液体であっても使用することができる。
<Others>
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications other than those described above can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in each of the above embodiments, DIW is supplied as the cleaning liquid to the substrate surface Wf, but the cleaning liquid is not limited to DIW, and pure water, ultrapure water, hydrogen water, carbonated water, etc. Even a liquid such as SC1 can be used.

5 超音波付与手段
9 基板処理装置
11 基板保持手段
12 基板回転手段
13 処理カップ
15 雰囲気遮断手段
21 洗浄液供給手段
23 リンス手段
51 超音波付与機構
53 媒介液供給機構
91 処理ユニット
97 制御ユニット
DESCRIPTION OF SYMBOLS 5 Ultrasonic provision means 9 Substrate processing apparatus 11 Substrate holding means 12 Substrate rotation means 13 Processing cup 15 Atmosphere blocking means 21 Cleaning liquid supply means 23 Rinse means 51 Ultrasonic application mechanism 53 Mediated liquid supply mechanism 91 Processing unit 97 Control unit

Claims (7)

基板上の洗浄液の液膜に対し、超音波を付与する超音波付与工程と、
前記超音波付与工程により超音波が付与されている前記洗浄液を冷却して前記洗浄液の凝固体を生成する凝固工程と、
前記凝固工程により生成された前記凝固体にリンス液を供給して前記凝固体を解凍除去するリンス工程と、
を備えた基板処理方法。
An ultrasonic wave application step for applying ultrasonic waves to the liquid film of the cleaning liquid on the substrate;
A coagulation step of generating a coagulation body of the cleaning liquid by cooling the cleaning liquid to which ultrasonic waves are applied by the ultrasonic application step;
A rinsing step of supplying a rinsing liquid to the coagulated body produced by the coagulation step and thawing and removing the coagulated body;
A substrate processing method comprising:
請求項1に記載の基板処理方法であって、
前記洗浄液の凝固点より低い凝固点を有し、前記洗浄液より比重が小さく、かつ前記洗浄液と互いに混合し難い媒介液を前記基板の表面に供給し、前記洗浄液の液膜の上に前記媒介液の液膜を形成する媒介液供給工程を更に備え、
前記超音波付与工程は、前記媒介液の液膜に超音波を付与し、前記媒介液を介して前記洗浄液に超音波を付与する基板処理方法。
The substrate processing method according to claim 1,
A medium having a freezing point lower than the freezing point of the cleaning liquid, having a specific gravity smaller than that of the cleaning liquid and being difficult to mix with the cleaning liquid, is supplied to the surface of the substrate; A media solution supplying step of forming a film;
The ultrasonic wave applying step is a substrate processing method in which an ultrasonic wave is applied to the liquid film of the medium solution, and an ultrasonic wave is applied to the cleaning liquid through the medium solution.
請求項1に記載の基板処理方法であって、
前記基板の裏面に前記洗浄液の凝固点より低い凝固点を有する媒介液を供給する媒介液供給工程を更に備え、
前記超音波付与工程は、前記基板裏面に供給される前記媒介液に超音波を付与し、前記媒介液を介して前記基板に超音波を付与し、更に前記基板を介して前記洗浄液に超音波を付与する基板処理方法。
The substrate processing method according to claim 1,
A medium supply step of supplying a medium having a freezing point lower than the freezing point of the cleaning liquid on the back surface of the substrate;
The ultrasonic wave application step applies ultrasonic waves to the medium liquid supplied to the back surface of the substrate, applies ultrasonic waves to the substrate via the medium liquid, and further applies ultrasonic waves to the cleaning liquid via the substrate. The substrate processing method which provides.
請求項2または3のいずれか一項に記載の基板処理方法であって、
前記凝固工程は、前記洗浄液を、前記洗浄液の凝固点より低く、かつ、前記媒介液の凝固点より高い温度に冷却する工程である基板処理方法。
The substrate processing method according to any one of claims 2 and 3,
The solidification step is a substrate processing method in which the cleaning liquid is cooled to a temperature lower than the freezing point of the cleaning liquid and higher than the freezing point of the medium liquid.
請求項3に記載の基板処理方法であって、
前記凝固工程は、前記基板裏面に供給する前記媒介液を前記洗浄液の凝固点より低く、かつ、前記媒介液の凝固点より高い温度として供給する基板処理方法。
The substrate processing method according to claim 3,
The solidification step is a substrate processing method in which the medium liquid supplied to the back surface of the substrate is supplied at a temperature lower than the freezing point of the cleaning liquid and higher than the freezing point of the medium liquid.
請求項1から請求項5のいずれかに記載の基板処理方法であって、
前記基板表面に前記洗浄液を供給する洗浄液供給工程を更に備える基板処理方法。
A substrate processing method according to any one of claims 1 to 5,
A substrate processing method further comprising a cleaning liquid supply step of supplying the cleaning liquid to the substrate surface.
表面に洗浄液の液膜が形成された基板を保持する基板保持手段と、
前記基板保持手段に保持されている前記基板表面の前記洗浄液の液膜に超音波を付与する超音波付与手段と、
前記超音波付与手段により超音波が付与されている前記洗浄液の液膜を冷却して前記基板表面に洗浄液の凝固体を生成する凝固手段と、
前記凝固手段により生成された前記凝固体にリンス液を供給して前記凝固体を解凍除去するリンス液供給手段と、
を備える基板処理装置。
Substrate holding means for holding a substrate having a cleaning liquid film formed on the surface;
Ultrasonic application means for applying ultrasonic waves to the liquid film of the cleaning liquid on the substrate surface held by the substrate holding means;
Coagulation means for generating a coagulation body of the cleaning liquid on the substrate surface by cooling the liquid film of the cleaning liquid to which ultrasonic waves are applied by the ultrasonic wave application means;
A rinsing liquid supply means for supplying a rinsing liquid to the solidified body produced by the coagulation means and thawing and removing the solidified body;
A substrate processing apparatus comprising:
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