TW201340198A - 基板處理裝置及基板處理方法 - Google Patents

Abstract

於基板處理裝置1中，藉由自第1液體供給部31被供給至基板9之上表面91之純水之過冷液，於上表面91上形成液膜，並藉由來自凍結部4之冷卻氣體使該液膜冷卻而形成凍結膜。藉由過冷液所形成液膜之溫度係處於較純水之凝固點低，而容易發生凍結之狀態。因此，於藉由凍結部4而被冷卻時，可縮短液膜之凍結所需之時間。又，與藉由較凝固點高溫之純水形成液膜之情形相比，即便提高來自凍結部4之冷卻氣體之溫度，亦可迅速地使液膜凍結。因此，可使自冷卻氣體供給源向冷卻氣體噴嘴41供給冷卻氣體之配管等之隔熱設備簡化。其結果，可抑制液膜之凍結所需之冷卻成本。

Description

基板處理裝置及基板處理方法

本發明係關於一種對基板進行處理之基板處理裝置及基板處理方法。

先前以來，於半導體基板(以下僅稱為「基板」)之製造步驟中，使用基板處理裝置對具有氧化膜等之絕緣膜之基板實施各種處理。例如，藉由對基板之表面供給洗淨液，而進行去除附著於基板之表面上之微粒等之洗淨處理。

於日本專利特開2008-71875號公報中，揭示有如下之技術：於基板之表面形成去離子水(DIW：deionized water)等之液膜，藉由冷卻氣體使該液膜冷卻並使其凍結後，利用淋洗液進行解凍去除，藉此去除基板表面之微粒。又，於日本專利特開2009-254965號公報中，揭示有如下之技術：於上述之凍結洗淨中，對基板之表面供給較常溫冷卻之去離子水，並藉由冷卻氣體使其凍結。於日本專利特開2009-254965號公報中記載有如下內容：去離子水之冷卻溫度較佳為低於10℃，若考慮配管之隔熱構造及熱交換器之能力等，則較佳為設定為2℃左右。於日本專利特開2008-28008號公報中揭示有如下之技術：藉由對基板之背面供給液體冷媒，使形成於基板之表面之去離子水之液膜凍結後，利用淋洗液進行解凍去除。於日本專利特開2008-71875號公報、特開 2009-254965號公報及特開2008-28008號公報所記載之裝置中，使基板旋轉而將被吐出至基板之表面之液體之一部分自基板上去除(即，甩除液體)，藉此於基板之表面上形成液膜。

另一方面，於日本專利特開2000-58494號公報中，提出有如下之方法：於去除基板上之光阻膜時，將光阻膜浸漬於液態氮而使其凍結後，噴附乾冰粒子或冰粒子進行噴射洗淨。又，亦提出有於使光阻膜凍結之前，藉由浸漬於水中或噴吹水蒸氣等手法，而使光阻膜含有水分。

然而，於進行如上述之凍結洗淨之基板處理裝置中，可利用透過通過液態氮內之配管而冷卻至約-190℃為止之氮氣等作為用以使基板上之液膜凍結之冷卻氣體。為了使如此之冷卻氣體向進行基板之處理之腔室內導入，需要高性能之隔熱設備，而使裝置之製造成本增加。然而，若使隔熱設備之性能下降，則冷卻氣體之溫度會變高，液膜之凍結所需之時間就會變長。

於日本專利特開2009-254965號公報之裝置中，藉由利用經冷卻之去離子水形成液膜，可謀求液膜之凍結所需時間之縮短，或液膜之凍結所需冷卻成本之抑制。然而，於使基板旋轉而形成液膜之期間，由於熱自基板之周圍之氣體等流入液膜，使液膜之溫度上升，因此凍結所需時間之縮短及凍結所需冷卻成本之抑制存在其極限。

於如日本專利特開2008-71875號公報、特開2009-254965號公報及特開2008-28008號公報之去除基板表面之微粒等之裝置中，為了於基板之表面形成液膜，需要將去離子水等吐出並供給至液體基板之表面之機構。又，由於一面旋轉基板使液體於基板上移動從而形成液膜，因此若欲使液膜之厚度薄至某種程度以上，則於基板之表面上，存在有液膜之區域與不存在液膜之區域就會混合。

本發明係應用於對基板進行處理之技術，其主要目的在於抑制液膜之凍結所需之冷卻成本，並且，縮短液膜之凍結所需之時間。又，本發明之目的亦在於省略向基板吐出液體之構造而使基板處理裝置小型化。而且，本發明之目的亦在於在基板上容易地形成較薄之液膜。

本發明之一基板處理裝置具備有：腔室；基板保持部，其於上述腔室內以使一主面朝向上側之狀態保持基板；液體供給部，其對上述基板之上述一主面供給被過冷至較凝固點為低之溫度為止之過冷液；基板旋轉機構，其藉由使被供給上述過冷液之上述基板以垂直於上述一主面之軸為中心進行旋轉，而於上述一主面上形成液膜；以及凍結部，其冷卻上述液膜並使其凍結。根據該基板處理裝置，可抑制液膜之凍結所需之冷卻成本。又，可縮短液膜之凍結所需之時間。

於本發明之一較佳之實施形態中，藉由自上述液體供給部 對上述基板之上述一主面供給上述過冷液，而使上述一主面之溫度成為較上述過冷液之凝固點為低之溫度後，進行利用上述基板旋轉機構之上述液膜之形成。

於本發明之其他較佳之實施形態中，上述基板處理裝置進一步具備冷卻部，該冷卻部係於形成上述液膜時，對旋轉中之上述基板之另一主面進行冷卻。

更佳為上述冷卻部對上述另一主面供給上述過冷液。

於本發明進一步之其他實施形態中，上述過冷液為純水。

於本發明進一步之其他實施形態中，上述基板處理裝置進一步具備凍結膜去除部，該凍結膜去除部係對經凍結之上述液膜即凍結膜供給經加熱之解凍用液體而去除上述凍結膜。

本發明之其他基板處理裝置具備有：腔室；基板保持部，其於上述腔室內以使一主面朝向上側之狀態保持基板；第1液體供給部，其對上述基板供給被預先冷卻之第1液體而預冷卻上述基板；第2液體供給部，其對被預冷卻之上述基板之上述一主面供給具有上述第1液體之溫度以上之凝固點之第2液體；基板旋轉機構，其藉由使被供給上述第2液體之上述基板以垂直於上述一主面之軸為中心進行旋轉，而於上述一主面上形成上述第2液體之液膜；以及凍結部，其冷卻上述液膜並使其凍結。根據該基板處理裝置，可抑制液膜之凍結所需之冷卻成本。又，可縮短液膜之凍結所需之時間。

於本發明之一較佳之實施形態中，上述第2液體供給部係 將被預先冷卻之上述第2液體供給至上述基板。

於本發明之其他較佳之實施形態中，藉由利用上述第1液體供給部所進行之預冷卻，使上述基板之溫度成為上述第2液體之凝固點以下。

於本發明進一步之其他實施形態中，上述基板處理裝置進一步具備第3液體供給部，該第3液體供給部係向上述基板之另一主面供給具有上述第1液體之溫度以上之凝固點之第3液體，一面藉由上述基板旋轉機構使上述基板旋轉，一面自上述第1液體供給部向上述基板之上述一主面供給經冷卻至上述第3液體之凝固點以下之上述第1液體，並且自上述第3液體供給部向上述基板之上述另一主面供給上述第3液體。

於本發明進一步之其他實施形態中，上述第1液體供給部向上述基板之另一主面供給上述第1液體。

於本發明進一步之其他實施形態中，上述第2液體為純水。

於本發明進一步之其他實施形態中，上述第1液體為具有蝕刻性能之功能液。

於本發明進一步之其他實施形態中，上述基板處理裝置進 一步具備凍結膜去除部，該凍結膜去除部係對經凍結之上述液膜即凍結膜供給經加熱之解凍用液體而去除上述凍結膜。

本發明進一步之其他基板處理裝置具備有：腔室；基板保 持部，其於上述腔室內以使一主面朝向上側之狀態保持基板；液體供給部，其對上述基板之上述一主面供給液體；基板旋轉機構，其藉由使被供給上述液體之上述基板以垂直於上述一主面之軸為中心進行旋轉，而於上述一主面上形成上述液體之液膜；冷卻部，其於形成上述液膜時，對旋轉中之上述基板之另一主面進行冷卻；以及凍結部，其冷卻上述液膜並使其凍結。根據該基板處理裝置，可抑制液膜之凍結所需之冷卻成本。又，可縮短液膜之凍結所需之時間。

於本發明之一較佳之實施形態中，上述冷卻部對上述基板之上述另一主面供給經冷卻之冷卻用液體。

更佳為，上述冷卻用液體與自上述液體供給部所供給之上述液體相同。

於本發明之其他較佳之實施形態中，上述冷卻部向上述基板之上述另一主面供給經冷卻之氣體。

於本發明進一步之其他實施形態中，自上述液體供給部所供給之上述液體為純水。

於本發明進一步之其他實施形態中，上述基板處理裝置進一步具備凍結膜去除部，該凍結膜去除部係對經凍結之上述液膜即凍結膜供給經加熱之解凍用液體而去除上述凍結膜。

本發明進一步之其他基板處理裝置具備有：腔室；基板保持部，其於上述腔室內保持基板；液膜形成部，其使純水於上述基板之一主面冷凝而於上述一主面上形成液膜；以及凍 結部，其冷卻上述液膜並使其凍結。根據該基板處理裝置，可省略向基板吐出液體之構造而使基板處理裝置小型化。又，亦可於基板上容易地形成較薄之液膜。

於本發明之一較佳之實施形態中，上述液膜形成部為對上述基板進行冷卻之基板冷卻部。

更佳為，上述基板冷卻部亦為上述凍結部。

最佳為，上述基板冷卻部向上述基板之另一主面供給冷卻氣體。

或者，基板處理裝置進一步具備基板旋轉機構，該基板旋轉機構係使上述基板以垂直於上述一主面之軸為中心進行旋轉，一面藉由上述基板旋轉機構使上述基板旋轉，一面自上述基板冷卻部向上述基板之上述一主面之中央部、或另一主面之中央部供給冷卻氣體。

或者，基板處理裝置進一步具備基板旋轉機構，該基板旋轉機構係使上述基板以垂直於上述一主面之軸為中心進行旋轉，上述基板冷卻部具備有：冷卻氣體噴嘴，其對上述基板供給冷卻氣體；以及噴嘴移動機構，其使上述冷卻氣體噴嘴於上述基板之中央部與外緣部之間相對地往返移動；且一面藉由上述基板旋轉機構使上述基板旋轉，一面自藉由上述噴嘴移動機構而往返移動之上述冷卻氣體噴嘴，向上述基板之上述一主面或另一主面供給冷卻氣體。

更佳為，進一步具備冷卻氣體溫度控制部，該冷卻氣體溫 度控制部係對自上述基板冷卻部被供給至上述基板之冷卻氣體之溫度進行控制，自上述冷卻氣體噴嘴被供給至上述基板之上述外緣部之冷卻氣體之溫度係較自上述冷卻氣體噴嘴被供給至上述基板之上述中央部之冷卻氣體之溫度為低。

於本發明之其他較佳之實施形態中，進一步具備對上述腔室內之濕度進行控制之濕度控制部。

於本發明進一步之其他實施形態中，進一步具備凍結膜去除部，該凍結膜去除部係對經凍結之上述液膜即凍結膜供給經加熱之解凍用液體而去除上述凍結膜。

本發明亦可應用於對基板進行處理之基板處理方法。本發明之一基板處理方法具備有如下之步驟：a)於腔室內對以使一主面朝向上側之狀態所保持之基板之上述一主面供給被過冷至較凝固點為低之溫度為止之過冷液之步驟；b)藉由使上述基板以垂直於上述一主面之軸為中心進行旋轉，而於上述一主面上形成液膜之步驟；以及c)冷卻上述液膜並使其凍結之步驟。

本發明之其他基板處理方法具備有如下之步驟：a)於腔室內對以使一主面朝向上側之狀態所保持之基板供給被預先冷卻之第1液體而預冷卻上述基板之步驟；b)對上述基板之上述一主面供給具有上述第1液體之溫度以上之凝固點之第2液體，並使上述基板以垂直於上述一主面之軸為中心進行旋轉，藉此於上述一主面上形成上述第2液體之液膜之步驟；以及c)冷卻上述液膜並使其凍結之步驟。

本發明進一步之其他基板處理方法具備有如下之步驟：a)於腔室內對以使一主面朝向上側之狀態所保持之基板之上述一主面供給液體之步驟；b)一面冷卻上述基板之另一主面，一面使上述基板以垂直於上述一主面之軸為中心進行旋轉，藉此於上述一主面上形成上述液體之液膜之步驟；以及c)冷卻上述液膜並使其凍結之步驟。

本發明進一步之其他基板處理裝置具備有如下之步驟：a)於腔室內使純水於基板之一主面冷凝而於上述一主面上形成液膜之步驟；及b)冷卻上述液膜並使其凍結之步驟。

上述之目的及其他之目的、特徵、態樣及優點可由參照隨附之圖式並於以下所進行該發明之詳細說明而明確化。

圖1係表示本發明之第1實施形態之基板處理裝置1之構成之圖。如圖1所示，基板處理裝置1係對半導體基板9(以下僅稱為「基板9」)逐一進行處理之單片式之裝置。於基板處理裝置1中，於基板9上形成凍結膜，並藉由去除該凍結膜，進行自基板9上去除微粒等之凍結洗淨處理。

基板處理裝置1具備有基板保持部2、遮罩部21、第1液體供給部31、第2液體供給部32、凍結部4、基板旋轉機構5、加熱液供給部6、腔室7、及控制部8。控制部8對第1液體供給部31、第2液體供給部32、凍結部4、基板旋轉機構5及加熱液供給部6等構成進行控制。基板保持 部2於腔室7內以使基板9之一主面91(以下稱為「上表面91」)朝向上側之狀態保持基板9。於基板9之上表面91形成有電路圖案等。遮罩部21於腔室7內包圍基板9及基板保持部2之周圍。基板旋轉機構5係以通過基板9之中心並且垂直於基板9之上表面91之旋轉軸為中心，使基板9與基板保持部2一起於水平面內旋轉。

第1液體供給部31係對基板9之上表面91供給經過冷至較凝固點低之溫度之液體即過冷液。所謂過冷係指於物質之相轉變中，即便於達到應變化之溫度以下但其狀態亦維持不變化之狀態。於本實施形態中，自第1液體供給部31向基板9之上表面91之中央部，吐出經過冷至較0℃低之溫度(例如約-5℃)之純水即過冷水。又，自第2液體供給部32向基板9之另一主面92(以下稱為「下表面92」)之中央部，吐出與自第1液體供給部31所供給之過冷水相同之過冷液。作為過冷液，較佳為利用去離子水(DIW)。

凍結部4向基板9之上表面91供給冷卻氣體。冷卻氣體為經冷卻至較自第1液體供給部31所供給過冷液之凝固點低之溫度之氣體。所謂過冷液之凝固點係指作為過冷液所利用之液體不進行過冷而凝固之溫度。凍結部4具備吐出冷卻氣體之冷卻氣體噴嘴41、及使冷卻氣體噴嘴41以旋轉軸421為中心水平地旋動之噴嘴旋動機構42。噴嘴旋動機構42具備自旋轉軸421沿水平方向延伸並且安裝有冷卻氣體噴嘴 41之臂部422。作為冷卻氣體，可使用冷卻之氮氣(N₂)氣體。冷卻氣體之溫度，較佳為-100℃~-20℃，於本實施形態中，約為-50℃。

加熱液供給部6係對基板9之上表面91之中央部供給經加熱之液體即加熱液。於圖1中，為了便於圖示，將加熱液供給部6描畫於第1液體供給部31之上方，但實際上，於第1液體供給部31自基板9之上方退避至外側之狀態下，加熱液供給部6係自基板9之外側向上方移動。又，於第1液體供給部31位於基板9之上方時，加熱液供給部6自基板9之上方退避至外側。作為加熱液，可使用經加熱至較常溫更高之溫度之純水(較佳為去離子水)。加熱液之溫度，較佳為50℃~90℃，於本實施形態中，約為80℃。

圖2係表示基板處理裝置1之基板9之處理之流程之圖。於基板處理裝置1中，首先，將基板9搬入至腔室7內並由基板保持部2所保持，藉由控制部8之控制開始利用基板旋轉機構5進行基板9之旋轉(步驟S11)。基板9之旋轉數，例如為300 rpm~900 rpm，於本實施形態中為400 rpm。

接著，藉由控制部8對第1液體供給部31及第2液體供給部32進行控制，開始自第1液體供給部31對基板9之上表面91供給過冷液，且開始自第2液體供給部32對基板9之下表面92供給過冷液(步驟S12、S13)。被供給至基板9之上表面91及下表面92之過冷液係藉由基板9之旋轉，自 基板9之中央部朝向外緣部遍及上表面91及下表面92之整個面擴散，而自基板9之邊緣向外側飛散。自基板9飛散之過冷液係由遮罩部21接受並回收。

於基板處理裝置1中，自第1液體供給部31及第2液體供給部32之過冷液之供給僅持續既定之時間。然後，使基板9冷卻至至少使基板9之上表面91之溫度成為較0℃(即，過冷液之凝固點)低為止(步驟S14)。更佳為，持續對基板9之上表面91及下表面92進行過冷液之供給，直至基板9整體之溫度降低至較0℃低為止。於以下之說明中，將步驟S14中基板9之冷卻稱為「預冷卻」。於本實施形態中，藉由預冷卻，將基板9整體冷卻至約-1℃為止。

其後，使利用基板旋轉機構5之基板9之旋轉速度降低，變更為較利用過冷液進行基板9之預冷卻時更小之旋轉速度。基板9之旋轉數，例如為50 rpm~300 rpm，於本實施形態中為80 rpm。接著，停止自第1液體供給部31向基板9之上表面91之過冷液之供給(步驟S15)。於基板處理裝置1中，於以低速進行旋轉之基板9之上表面91，使殘留於上表面91上之過冷液之一部分自基板9之中央部流向邊緣，自基板9向外側飛散。然後，於基板9之上表面91上形成過冷液之較薄之液膜(步驟S16)。液膜之厚度係遍及基板9之上表面91之整個面且大致均勻，於本實施形態中，約為50 μm。再者，液膜之厚度並無必要為均勻。

於基板處理裝置1中，於在基板9之上表面91上形成液膜時，亦藉由第2液體供給部32，對旋轉中之基板9之下表面92持續地供給過冷液，使基板9之下表面92冷卻。換言之，第2液體供給部32為在液膜形成中亦進行基板9之下表面92之冷卻之冷卻部。

若液膜之形成結束，則停止自第2液體供給部32之過冷液之供給(步驟S17)。接著，藉由控制部8之控制，使利用凍結部4之噴嘴旋動機構42之冷卻氣體噴嘴41之旋動開始，而於基板9之中央部與邊緣之間使冷卻氣體噴嘴41重複地往返移動。然後，自設置於基板處理裝置1之外部之冷卻氣體供給源向冷卻氣體噴嘴41供給冷卻氣體，並自冷卻氣體噴嘴41向旋轉中之基板9之上表面91供給。藉此，遍及基板9之上表面91之整個面供給冷卻氣體，使上表面91上之液膜冷卻並凍結(步驟S18)。以下，亦將凍結之液膜稱為「凍結膜」。再者，於基板處理裝置1中，亦可自停止於基板9之中央部上方之冷卻氣體噴嘴41進行冷卻氣體之供給，並藉由基板9之旋轉使冷卻氣體自基板9之中央部向外緣部擴散，藉此形成凍結膜。

於基板9上，使滲入基板9與微粒等之間之過冷液凍結(凝固)而使體積增加，藉此使微粒等自基板9浮起微小距離。其結果，使微粒等與基板9之間之附著力減小，而使微粒等自基板9脫離。又，於過冷液凍結時，藉由於與基板9之上 表面91平行之方向上使體積增加，可使附著於基板9上之微粒等自基板9剝離。

若凍結膜之形成結束，則停止自凍結部4之冷卻氣體之供給，使冷卻氣體噴嘴41自基板9之上方移動至外側。接著，利用基板旋轉機構5之基板9之旋轉速度增加，變更為較進行凍結膜之形成時更大之旋轉速度。基板9之旋轉數，例如為1500 rpm~2500 rpm，於本實施形態中為2000 rpm。

其次，藉由控制部8對加熱液供給部6進行控制，自加熱液供給部6向基板9之上表面91供給加熱液。加熱液係藉由基板9之旋轉，自基板9之中央部朝向外緣部遍及上表面91之整個面擴散。藉此，使上表面91上之凍結膜急速地解凍(即液化)，與加熱液一起自基板9之邊緣向外側飛散(步驟S19)。附著於基板9之上表面91之微粒等係與自基板9上飛散之液體一起自基板9上去除。自基板9上向外側飛散之液體係由遮罩部21接受並回收。於基板處理裝置1中，加熱液供給部6係發揮凍結膜去除部之作用，對基板9上之凍結膜供給解凍用液體即加熱液而去除凍結膜。

若凍結膜之去除結束，則自省略圖示之淋洗液供給部對基板9之上表面91上供給淋洗液(例如常溫之去離子水)，而進行基板9之淋洗處理(步驟S20)。淋洗處理中基板9之旋轉數，較佳為300 rpm~1000 rpm，於本實施形態中為800 rpm。其後，將基板9之旋轉數變更為1500 rpm~3000 rpm(於 本實施形態中為2000 rpm)，並藉由基板9之旋轉，進行去除基板9上之淋洗液之乾燥處理(步驟S21)。若基板9之乾燥處理結束，則停止利用基板旋轉機構5之基板9之旋轉(步驟S22)。

如以上所做之說明，於基板處理裝置1中，藉由對基板9之上表面91所供給之過冷液而於上表面91上形成液膜，使該液膜藉由來自凍結部4之冷卻氣體冷卻而形成凍結膜。藉由過冷液所形成液膜之溫度係處於較該液體(純水)之凝固點低，且相較於較凝固點更高溫之純水容易發生凍結之狀態。因此，於藉由凍結部4而被冷卻時，可縮短液膜之凍結所需之時間(即，液體向固體變化之相轉變時間)。又，藉由縮短相轉變時間，可提高微粒等之去除率。

於基板處理裝置1中，與藉由較凝固點更高溫之純水形成液膜之情形相比，即便提高來自凍結部4之冷卻氣體之溫度，亦可迅速地將液膜凍結。因此，可使自冷卻氣體供給源向冷卻氣體噴嘴41供給冷卻氣體之配管等之隔熱設備簡化。其結果，可抑制利用凍結部4之液膜之凍結所需之冷卻成本。再者，相轉變時間會因過冷狀態之液膜之溫度與凝固點之差即過冷幅度越大而越短。

於基板處理裝置1中，如上述，自第1液體供給部31及第2液體供給部32對基板9之上表面91及下表面92供給過冷液，於使基板9之溫度變得較過冷液之凝固點低後，進 行向基板9上之液膜之形成。因此，可抑制液膜吸收基板9之熱而使液膜之溫度上升之情況。其結果，可進一步縮短液膜之凍結所需之時間。又，可進一步抑制液膜之凍結所需之冷卻成本。

於基板處理裝置1中，於形成液膜時，由於藉由冷卻部即第2液體供給部32使基板9之下表面92冷卻，因此可進一步抑制液膜形成中基板9及液膜之溫度上升。藉此，可更進一步縮短液膜之凍結所需之時間。又，可進一步抑制液膜之凍結所需之冷卻成本。如上述，自第2液體供給部32被供給至下表面92之液體係與自第1液體供給部31供給至上表面91之過冷液為相同之液體。因此，可使第1液體供給部31及第2液體供給部32之配管之一部分為共用等，而使基板處理裝置1之構成簡化。又，亦可將被供給至基板9之上表面91及下表面92之液體集中並回收而再利用於基板處理裝置1之處理。

如上述，由於基板9上之凍結膜係藉由體積膨脹率相對較大之純水所形成，因此相較於藉由其他液體形成凍結膜之情形，可更進一步降低微粒等對基板9之附著力。其結果，可提高自基板9之微粒等之去除率。又，藉由供給加熱液而自基板9去除凍結膜，可將附著於基板9之微粒等與凍結膜一起效率良好地去除。於基板處理裝置1中，藉由使加熱液與自第1液體供給部31及第2液體供給部32所供給之過冷液 為相同之液體，可於凍結膜之解凍時亦將自基板9飛散之液體回收而再利用。

圖3係表示本發明之第2實施形態之基板處理裝置1a之構成之圖。如圖3所示，基板處理裝置1a係對半導體基板9(以下僅稱為「基板9」)逐一進行處理之單片式之裝置。於基板處理裝置1a中，於基板9上形成凍結膜，並藉由去除該凍結膜，可進行自基板9上去除微粒等之凍結洗淨處理。

基板處理裝置1a具備基板保持部2、遮罩部21、第1液體供給部31、第2液體供給部32、第3液體供給部33、凍結部4、基板旋轉機構5、加熱液供給部6、腔室7、及控制部8。控制部8對第1液體供給部31、第2液體供給部32、第3液體供給部33、凍結部4、基板旋轉機構5及加熱液供給部6等之構成進行控制。基板保持部2於腔室7內以使基板9之一主面91(以下稱為「上表面91」)朝向上側之狀態保持基板9。於基板9之上表面91形成有電路圖案等。遮罩部21於腔室7內包圍基板9及基板保持部2之周圍。基板旋轉機構5係以通過基板9之中心並且垂直於基板9之上表面91之旋轉軸為中心，使基板9與基板保持部2一起於水平面內旋轉。

第1液體供給部31係將經預先冷卻至較常溫低之溫度之第1液體，向基板9之上表面91之中央部供給。第2液體供給部32係將具有自第1液體供給部31所供給第1液體之 溫度以上之凝固點之第2液體，向基板9之上表面91之中央部供給。自第2液體供給部32所供給之第2液體，亦預先冷卻至較常溫低之溫度。

作為第2液體，可利用純水、碳酸水、氫水、SC1(氨水及過氧化氫溶液，RCA Standard Cleanning)、叔丁醇(tert-Butanol，TBA)等各種液體。較佳為利用凝固點為0℃之純水作為第2液體，更佳為利用去離子水(DIW)作為第2液體。自第1液體供給部31係供給第2液體之凝固點以下之溫度之各種液體作為第1液體。較佳為利用如SC1、氫氟酸、氨水等，具有蝕刻性能之功能液作為第1液體。TBA之凝固點為25.7℃，氫氟酸之凝固點為-35℃。又，SC1之凝固點雖會根據成分之混合比而變化，但大致為-10℃以下。

第3液體供給部33係將具有自第1液體供給部31所供給第1液體之溫度以上之凝固點之第3液體，向基板9之另一主面92(以下稱為「下表面92」)之中央部供給。作為第3液體係與第2液體同樣地，可利用純水、SC1(氨水及過氧氫溶液)、叔丁醇(TBA)等各種液體。較佳為利用純水作為第3液體，更佳為利用去離子水作為第3液體。於本實施形態中係利用氫氟酸作為第1液體，並利用純水作為第2液體及第3液體。再者，第3液體並無必要為與第2液體相同之液體。

凍結部4向基板9之上表面91供給冷卻氣體。冷卻氣體為經過冷至相較於自第2液體供給部32所供給第2液體之 凝固點低之溫度之氣體。於圖3中，為了便於圖示，雖然將凍結部4描畫於第1液體供給部31之上方，但實際上，於使第1液體供給部31自基板9之上方退避至外側之狀態下，凍結部4係自基板9之外側向上方移動。又，於第1液體供給部31位於基板9之上方時，凍結部4係自基板9之上方退避至外側。

凍結部4具備吐出冷卻氣體之冷卻氣體噴嘴41、及使冷卻氣體噴嘴41以旋轉軸421為中心水平地旋動之噴嘴旋動機構42。噴嘴旋動機構42具備自旋轉軸421沿水平方向延伸並且安裝有冷卻氣體噴嘴41之臂部422。作為冷卻氣體，係使用經冷卻之氮氣(N₂)氣體。冷卻氣體之溫度，較佳為-100℃~-20℃，於本實施形態中，約為-50℃。

加熱液供給部6係對基板9之上表面91之中央部，供給經加熱之液體即加熱液。於圖3中，為了便於圖示，雖然將加熱液供給部6描畫於第2液體供給部32之上方，但實際上，於使第2液體供給部32自基板9之上方退避至外側之狀態下，加熱液供給部6係自基板9之外側向上方移動。又，於第2液體供給部32位於基板9之上方時，加熱液供給部6係自基板9之上方退避至外側。作為加熱液，係使用經加熱至較常溫更高之溫度之純水(較佳為去離子水)。加熱液之溫度，較佳為50℃~90℃，於本實施形態中，約為80℃。

圖4A及圖4B係表示基板處理裝置1a中基板9之處理之 流程之圖。於基板處理裝置1a中，首先，將基板9搬入腔室7內並由基板保持部2所保持，藉由控制部8之控制，開始利用基板旋轉機構5進行基板9之旋轉(步驟S31)。基板9之旋轉數，例如為300 rpm~900 rpm，於本實施形態中為400 rpm。

接著，藉由控制部8對第1液體供給部31及第3液體供給部33進行控制，開始自第1液體供給部31對基板9之上表面91供給第1液體，且開始自第3液體供給部33對基板9之下表面92供給第3液體(步驟S32、S33)。第1液體係預先冷卻至第2液體及第3液體之凝固點以下之溫度(例如-5℃~0℃)。第3液體亦預先冷卻至較常溫低之溫度。分別被供給至基板9之上表面91及下表面92之第1液體及第3液體係藉由基板9之旋轉，自基板9之中央部朝向外緣部遍及上表面91及下表面92之整個面擴散，而自基板9之邊緣向外側飛散。自基板9飛散之液體係由遮罩部21接受並回收。

於基板處理裝置1a中，一面藉由基板旋轉機構5使基板9旋轉，一面使自第1液體供給部31向基板9之上表面91之第1液體之供給，持續既定之時間。藉此，使基板9冷卻，使基板9之溫度成為0℃(即第2液體及第3液體之凝固點)以下(步驟S34)。於以下之說明中，將步驟S34中基板9之冷卻稱為「預冷卻」(於下述步驟S53中亦相同)。於本實施 形態中，藉由預冷卻，使基板9整體冷卻至約-5℃。

於基板處理裝置1a中，與利用第1液體供給部31所進行之預冷卻同時地，使自第3液體供給部33向基板9之下表面92之第3液體之供給，持續既定之時間。如上述，由於基板9之溫度係藉由預冷卻而成為第3液體之凝固點以下，因此使供給至基板9之下表面92之第3液體之一部分凝固並成為粒狀之凝固體。然後，粒狀之凝固體與液狀之第3液體一起自基板9之下表面92之中央部向外緣部移動，藉由於移動中與微粒等碰撞，而自基板9之下表面92去除微粒等。換言之，藉由自第3液體供給部33所供給之第3液體，進行基板9之下表面92之洗淨處理(步驟S35)。

若基板9之預冷卻、及下表面92之利用第3液體所進行之洗淨結束，則停止自第1液體供給部31之第1液體之供給及自第3液體供給部33之第3液體之供給(步驟S36)。接著，利用控制部8對第2液體供給部32進行控制，藉此開始向經預冷卻之基板9之上表面91之中央部，供給預先冷卻至較常溫低之溫度(例如1℃)之第2液體(步驟S37)。被供給至基板9之上表面91之第2液體係藉由基板9之旋轉，自基板9之中央部向外緣部擴散。殘留於基板9之上表面91上之第1液體係由第2液體推擠出而自上表面91上去除。換言之，將基板9之上表面91上之第1液體置換為自第2液體供給部32所供給之第2液體(步驟S38)。

若基板9上之第1液體之由第2液體所進行之置換結束，則利用基板旋轉機構5之基板9之旋轉的速度就會降低，而變更為較進行液體之置換時更小之旋轉速度。基板9之旋轉數，例如為50 rpm~300 rpm，於本實施形態中為80 rpm。然後，停止自第2液體供給部32之第2液體之供給(步驟S39)。於基板處理裝置1a中，於以低速進行旋轉之基板9之上表面91，被供給至上表面91上之第2液體之一部分自基板9之中央部流向邊緣，並自基板9向外側飛散。然後，於基板9之上表面91上形成第2液體之較薄之液膜(步驟S40)。液膜之厚度係遍及基板9之上表面91之整個面大致均勻，且於本實施形態中，約為50 μm。再者，液膜之厚度並無必要為均勻。

若液膜之形成結束，則藉由控制部8之控制，開始利用凍結部4之噴嘴旋動機構42進行冷卻氣體噴嘴41之旋動，於基板9之中央部與邊緣之間使冷卻氣體噴嘴41重複往返移動。然後，自設置於基板處理裝置1a外部之冷卻氣體供給源向冷卻氣體噴嘴41供給冷卻氣體，而自冷卻氣體噴嘴41向旋轉中之基板9之上表面91供給。藉此，使冷卻氣體供給至遍及基板9之上表面91之整個面，而使上表面91上之第2液體之液膜冷卻並凍結(步驟S41)。以下，亦將凍結之液膜稱為「凍結膜」。再者，於基板處理裝置1a中，亦可自於基板9中央部之上方停止之冷卻氣體噴嘴41進行冷卻氣 體之供給，藉由基板9之旋轉使冷卻氣體自基板9之中央部向外緣部擴散，藉此形成凍結膜(於下述基板處理裝置1b中亦相同)。

於基板9上，滲入基板9與微粒等之間之第2液體凍結(凝固)而使體積增加，藉此使微粒等自基板9浮起微小距離。其結果，使微粒等與基板9之間之附著力減小，而使微粒等自基板9脫離。又，於第2液體凍結時，亦可藉由在與基板9之上表面91平行之方向上使體積增加，而將附著於基板9之微粒等自基板9剝離。

若凍結膜之形成結束，則停止自凍結部4之冷卻氣體之供給，使冷卻氣體噴嘴41自基板9之上方移動至外側。接著，使利用基板旋轉機構5之基板9之旋轉速度增加，而變更為較進行凍結膜之形成時更大之旋轉速度。基板9之旋轉數，例如為1500 rpm~2500 rpm，於本實施形態中為2000 rpm。

其次，藉由控制部8對加熱液供給部6進行控制，自加熱液供給部6向基板9之上表面91供給加熱液。加熱液係藉由基板9之旋轉，自基板9之中央部朝向外緣部遍及上表面91之整個面擴散。藉此，使上表面91上之凍結膜急速地解凍(即液化)，而與加熱液一起自基板9之邊緣向外側飛散(步驟S42)。附著於基板9之上表面91之微粒等係與自基板9上飛散之液體一起自基板9上去除。自基板9上向外側飛散之液體係由遮罩部21接受並回收。於基板處理裝置1a中， 加熱液供給部6係發揮凍結膜去除部之作用而對基板9上之凍結膜供給解凍用液體即加熱液而去除凍結膜。

若凍結膜之去除結束，則自省略圖示之淋洗液供給部對基板9之上表面91上供給淋洗液(例如常溫之去離子水)，而進行基板9之淋洗處理(步驟S43)。淋洗處理中基板9之旋轉數，較佳為300 rpm~1000 rpm，於本實施形態中為800 rpm。其後，將基板9之旋轉數變更為1500 rpm~3000 rpm(於本實施形態中為2000 rpm)，藉由基板9之旋轉，進行去除基板9上之淋洗液之乾燥處理(步驟S44)。若基板9之乾燥處理結束，則停止利用基板旋轉機構5之基板9之旋轉(步驟S45)。

如以上所作說明，於基板處理裝置1a中，在藉由第2液體之凝固點以下之溫度之第1液體使基板9預冷卻後，於基板9之上表面91上形成第2液體之液膜，且藉由來自凍結部4之冷卻氣體使該液膜冷卻並形成凍結膜。因此，可抑制液膜吸收基板9之熱而使液膜之溫度上升之情況。其結果，可縮短液膜之凍結所需之時間。又，相較於不對基板9進行預冷卻而形成液膜並使其凍結之情形，即便提高來自凍結部4之冷卻氣體之溫度，亦可迅速地將液膜凍結。因此，可使自冷卻氣體供給源向冷卻氣體噴嘴41供給冷卻氣體之配管等隔熱設備簡化。其結果，可抑制利用凍結部4進行之液膜之凍結所需之冷卻成本。

於基板處理裝置1a中，藉由利用第1液體供給部31所進行基板9之預冷卻，使基板9冷卻至第2液體之凝固點以下之溫度。藉此，可防止基板9之上表面91上之液膜吸收基板9之熱而使液膜之溫度上升之情況。其結果，可進一步縮短液膜之凍結所需之時間。又，可進一步抑制利用凍結部4進行之液膜之凍結所需之冷卻成本。而且，藉由使自第2液體供給部32所供給之第2液體預先冷卻，可更進一步縮短液膜之凍結所需之時間，且可更進一步抑制液膜之凍結所需之冷卻成本。

如上述，於基板處理裝置1a中，於基板9之預冷卻時，將具有蝕刻性能之功能液即第1液體供給至基板9之上表面91，藉此可進一步減小微粒等與基板9之間之附著力。其結果，可提高自基板9之微粒等之去除率。又，於基板9之預冷卻時，使自第3液體供給部33被供給至基板9之下表面92之第3液體之一部分成為粒狀之凝固體並與微粒等碰撞。藉此，亦可去除附著於基板9之下表面92之微粒等。而且，由於使自第3液體供給部33被供給至基板9之第3液體預先冷卻，因此可使第3液體之一部分迅速凝固而形成粒狀之凝固體。

由於基板9上之凍結膜係藉由體積膨脹率相對較大之純水所形成，因此相較於藉由其他液體形成凍結膜之情形，可更進一步減小微粒等對基板9之附著力。其結果，可進一步 提高自基板9之微粒等之去除率。又，藉由供給加熱液而自基板9去除凍結膜，可將附著於基板9之微粒等與凍結膜一起效率良好地去除。於基板處理裝置1a中，藉由使加熱液與形成凍結膜之第2液體為相同之液體，可於凍結膜之解凍時將自基板9飛散之液體回收而再利用。

其次，對本發明之第3實施形態之基板處理裝置進行說明。圖5係表示第3實施形態之基板處理裝置1b之構成之圖。於基板處理裝置1b中，自圖3所示之基板處理裝置1a省略第3液體供給部33，並將第1液體供給部31配置於基板9之下方。於圖5所示之基板處理裝置1b中，自第1液體供給部31向基板9之下表面92之中央部，供給預先冷卻至第2液體之凝固點以下之溫度之第1液體。其他構成係與圖3所示之基板處理裝置1a相同，於以下之說明中，對相對應之構成附上相同之元件符號。於基板處理裝置1b中，亦與基板處理裝置1a同樣地，利用具有蝕刻性能之功能液之一即氫氟酸作為第1液體，並利用純水作為第2液體，更佳為利用去離子水作為第2液體。

圖6係表示基板處理裝置1b中基板9之處理之流程之一部分之圖。於基板處理裝置1b中，首先，與基板處理裝置1a同樣地，將基板9搬入至腔室7內並由基板保持部2所保持，藉由控制部8之控制，開始利用基板旋轉機構5進行基板9之旋轉(步驟S51)。基板9之旋轉數，例如為300 rpm ~900 rpm，於本實施形態中為400 rpm。

接著，藉由控制部8對第1液體供給部31進行控制，開始自第1液體供給部31對基板9之下表面92供給第1液體(步驟S52)。第1液體係預先冷卻至第2液體之凝固點以下之溫度(例如-5℃~0℃)。被供給至基板9之下表面92之第1液體係藉由基板9之旋轉，自基板9之中央部向外緣部遍及下表面92之整個面擴散，而自基板9之邊緣向外側飛散。自基板9飛散之液體係由遮罩部21接受並回收。

於基板處理裝置1b中，一面藉由基板旋轉機構5使基板9旋轉，一面使自第1液體供給部31向基板9之下表面92之第1液體之供給，持續既定之時間。藉此，使基板9預冷卻，而使基板9整體之溫度成為0℃(即第2液體之凝固點)以下(步驟S53)。若基板9之預冷卻結束，則停止自第1液體供給部31之第1液體之供給(步驟S54)。

其次，使利用基板旋轉機構5所進行基板9之旋轉的速度減小，而變更為較預冷卻時更小之旋轉速度。基板9之旋轉數，例如為50 rpm~300 rpm，於本實施形態中為80 rpm。然後，利用控制部8對第2液體供給部32進行控制，藉此開始向預冷卻之基板9之上表面91之中央部，供給預先冷卻至較常溫低之溫度(例如1℃)之第2液體(步驟S55)。被供給至基板9之上表面91之第2液體係藉由基板9之旋轉，自基板9之中央部向外緣部擴散。經過既定時間後，停止第 2液體之供給(步驟S56)。

於基板處理裝置1b中，於以低速進行旋轉之基板9之上表面91，使供給至上表面91上之第2液體之一部分自基板9之中央部流向邊緣，而自基板9向外側飛散。然後，於基板9之上表面91上形成第2液體之較薄之液膜(步驟S57)。液膜之厚度係遍及基板9之上表面91之整個面大致均勻，於本實施形態中約為50 μm。再者，液膜之厚度並無必要為均勻。

若液膜之形成結束，則與圖3所示之基板處理裝置1a同樣地，藉由控制部8對凍結部4進行控制，自於基板9之中央部與邊緣之間重複往返移動之冷卻氣體噴嘴41，向旋轉中之基板9之上表面91供給冷卻氣體。藉此，遍及基板9之上表面91之整個面供給冷卻氣體，將上表面91上之第2液體之液膜凍結而形成凍結膜(圖4A：步驟S41)。

若凍結膜之形成結束，則停止自凍結部4之冷卻氣體之供給，使基板9之旋轉速度變更為較進行凍結膜之形成時更大之旋轉速度。接著，藉由控制部8對加熱液供給部6進行控制，自加熱液供給部6向基板9之上表面91供給加熱液。加熱液係藉由基板9之旋轉，自基板9之中央部朝向外緣部遍及上表面91之整個面擴散。藉此，使上表面91上之凍結膜急速地解凍(即液化)，且與加熱液一起自基板9之邊緣向外側飛散(步驟S42)。附著於基板9之上表面91之微粒等係 與自基板9上飛散之液體一起自基板9上去除。自基板9上向外側飛散之液體係由遮罩部21接受並回收。

若凍結膜之去除結束，則對基板9之上表面91上供給淋洗液(例如常溫之去離子水)，而進行基板9之淋洗處理(步驟S43)。其後，使基板9之旋轉速度增大，藉由基板9之旋轉，進行去除基板9上之淋洗液之乾燥處理(步驟S44)。若基板9之乾燥處理結束，則停止基板9之旋轉(步驟S45)。

如以上所作說明，於基板處理裝置1b中，在藉由第2液體之凝固點以下之溫度之第1液體使基板9預冷卻後，於基板9之上表面91上形成第2液體之液膜，並藉由來自凍結部4之冷卻氣體使該液膜冷卻並形成凍結膜。因此，與圖3所示之基板處理裝置1a同樣地，可抑制因基板9之熱所導致之液膜之溫度上升，且可縮短液膜之凍結所需之時間。又，可抑制利用凍結部4進行之液膜之凍結所需之冷卻成本。

於基板處理裝置1b中，與圖3所示之基板處理裝置1a同樣地，使基板9預冷卻至第2液體之凝固點以下之溫度。藉此，可進一步縮短液膜之凍結所需之時間。又，可進一步抑制液膜之凍結所需之冷卻成本。而且，藉由使自第2液體供給部32所供給之第2液體預先冷卻，可更進一步縮短液膜之凍結所需之時間，且可更進一步抑制液膜之凍結所需之冷卻成本。

如上述，於基板處理裝置1b中，於基板9之預冷卻時，將第1液體供給至基板9之下表面92。因此，於第2液體之液膜形成前，可不需要於基板9上將第1液體置換為第2液體之步驟。其結果，可縮短基板9之凍結洗淨處理所需之時間。又，藉由利用具有蝕刻性能之功能液作為第1液體，可有效地去除基板9之下表面92之微粒等。

圖7係表示本發明之第4實施形態之基板處理裝置1c之構成之圖。如圖7所示，基板處理裝置1c係對半導體基板9(以下僅稱為「基板9」)逐一進行處理之單片式之裝置。於基板處理裝置1c中，於基板9上形成凍結膜並去除該凍結膜，藉此進行自基板9上去除微粒等之凍結洗淨處理。

基板處理裝置1c具備基板保持部2、遮罩部21、第1液體供給部31、第2液體供給部32、凍結部4、基板旋轉機構5、加熱液供給部6、腔室7、及控制部8。控制部8對第1液體供給部31、第2液體供給部32、凍結部4、基板旋轉機構5及加熱液供給部6等構成進行控制。基板保持部2係於腔室7內以使基板9之一主面91(以下稱為「上表面91」)朝向上側之狀態保持基板9。於基板9之上表面91、形成有電路圖案等。遮罩部21係於腔室7內包圍基板9及基板保持部2之周圍。基板旋轉機構5係以通過基板9之中心並且垂直於基板9之上表面91之旋轉軸為中心，使基板9與基板保持部2一起併於水平面內旋轉。

第1液體供給部31係將經預先冷卻之液體向基板9之上表面91之中央部吐出。又，自第2液體供給部32向基板9之另一主面92(以下稱為「下表面92」)之中央部，吐出與自第1液體供給部31所供給之液體相同之液體。於本實施形態中，自第1液體供給部31及第2液體供給部32，將冷卻至約0.5℃之純水(較佳為去離子水(DIW))供給至基板9之上表面91及下表面92。

凍結部4向基板9之上表面91供給冷卻氣體。冷卻氣體為經冷卻至較自第1液體供給部31所供給純水之凝固點即0℃低之溫度之氣體。凍結部4具備有：冷卻氣體噴嘴41，其吐出冷卻氣體；及噴嘴旋動機構42，其使冷卻氣體噴嘴41以旋轉軸421為中心水平地旋動。噴嘴旋動機構42具備臂部422，該臂部422自旋轉軸421沿水平方向延伸並且安裝有冷卻氣體噴嘴41。作為冷卻氣體，使用經冷卻之氮氣(N₂)氣體。冷卻氣體之溫度，較佳為-100℃~-20℃，於本實施形態中約為-50℃。

加熱液供給部6係對基板9之上表面91之中央部，供給經加熱之液體即加熱液。於圖7中，為了便於圖示，雖然將加熱液供給部6描畫於第1液體供給部31之上方，但實際上，於第1液體供給部31自基板9之上方退避至外側之狀態下，加熱液供給部6係自基板9之外側向上方移動。又，於第1液體供給部31位於基板9之上方時，加熱液供給部 6係自基板9之上方退避至外側。作為加熱液，使用經加熱至較常溫高之溫度之純水(較佳為去離子水)。加熱液之溫度，較佳為50℃~90℃，於本實施形態中約為80℃。

圖8係表示基板處理裝置1c中基板9之處理之流程之圖。於基板處理裝置1c中，首先，將基板9搬入至腔室7內並由基板保持部2所保持，藉由控制部8之控制，開始利用基板旋轉機構5進行基板9之旋轉(步驟S61)。基板9之旋轉數，例如為300 rpm~900 rpm，於本實施形態中為400 rpm。

接著，藉由控制部8對第1液體供給部31及第2液體供給部32進行控制，開始自第1液體供給部31對基板9之上表面91供給純水，且開始自第2液體供給部32對基板9之下表面92供給純水(步驟S62、S63)。供給至基板9之上表面91及下表面92之純水係藉由基板9之旋轉，自基板9之中央部向外緣部且遍及上表面91及下表面92之整個面擴散，而自基板9之邊緣向外側飛散。自基板9飛散之純水係由遮罩部21接受並回收。

於基板處理裝置1c中，使自第1液體供給部31及第2液體供給部32之純水之供給持續既定之時間，使基板9之溫度冷卻至與自第1液體供給部31及第2液體供給部32所供給之純水大致相同之溫度(步驟S64)。於以下之說明中，將步驟S64中基板9之冷卻稱為「預冷卻」。於本實施 形態中，藉由預冷卻，使基板9整體冷卻至約0.5℃。

其後，使利用基板旋轉機構5所進行基板9之旋轉的速度減小，而變更為較基板9之預冷卻時更小之旋轉速度。基板9之旋轉數，例如為50 rpm~300 rpm，於本實施形態中為80 rpm。接著，停止自第1液體供給部31向基板9之上表面91之純水之供給(步驟S65)。於基板處理裝置1c中，於以低速進行旋轉之基板9之上表面91，使殘留於上表面91上之純水之一部分自基板9之中央部流向邊緣，而自基板9向外側飛散。然後，於基板9之上表面91上形成純水之較薄之液膜(步驟S66)。液膜之厚度係遍及基板9之上表面91之整個面為大致均勻，於本實施形態中約為50 μm。再者，液膜之厚度並無必要為均勻。

於基板處理裝置1c中，於在基板9之上表面91上形成液膜時，亦藉由第2液體供給部32對旋轉中之基板9之下表面92持續地供給純水，使基板9之下表面92冷卻。換言之，第2液體供給部32係將經冷卻之冷卻用液體供給至液膜形成中之基板9之下表面92，而使基板9冷卻之冷卻部。

若液膜之形成結束，則停止自第2液體供給部32之純水之供給(步驟S67)。接著，藉由控制部8之控制，開始利用凍結部4之噴嘴旋動機構42進行冷卻氣體噴嘴41之旋動，於基板9之中央部與邊緣之間，使冷卻氣體噴嘴41重複往返移動。然後，自設置於基板處理裝置1c之外部之冷卻氣 體供給源向冷卻氣體噴嘴41供給冷卻氣體，且自冷卻氣體噴嘴41向旋轉中之基板9之上表面91供給。藉此，遍及基板9之上表面91之整個面供給冷卻氣體，使上表面91上之液膜冷卻並凍結(步驟S68)。以下，亦將凍結之液膜稱為「凍結膜」。再者，於基板處理裝置1c中，亦可藉由如下之操作而形成凍結膜：自停止於基板9中央部之上方之冷卻氣體噴嘴41進行冷卻氣體之供給，藉由基板9之旋轉使冷卻氣體自基板9之中央部向外緣部擴散。

於基板9上，滲入基板9與微粒等之間之純水凍結(凝固)而使體積增加，藉此使微粒等自基板9浮起微小距離。其結果，使微粒等與基板9之間之附著力減小，而使微粒等自基板9脫離。又，於純水凍結時，亦可藉由在與基板9之上表面91平行之方向上使體積增加，而將附著於基板9之微粒等自基板9剝離。

若凍結膜之形成結束，則停止自凍結部4之冷卻氣體之供給，使冷卻氣體噴嘴41自基板9之上方移動至外側。接著，使利用基板旋轉機構5所進行基板9之旋轉的速度增加，而變更為較進行凍結膜之形成時更大之旋轉速度。基板9之旋轉數，例如為1500 rpm~2500 rpm，於本實施形態中為2000 rpm。

其次，藉由控制部8對加熱液供給部6進行控制，自加熱液供給部6向基板9之上表面91供給加熱液。加熱液係藉 由基板9之旋轉，自基板9之中央部向外緣部遍及上表面91之整個面擴散。藉此，使上表面91上之凍結膜急速地解凍(即液化)，而與加熱液一起自基板9之邊緣向外側飛散(步驟S69)。附著於基板9之上表面91之微粒等係與自基板9上飛散之液體一起自基板9上去除。自基板9上向外側飛散之液體係由遮罩部21係接受並回收。於基板處理裝置1c中，加熱液供給部6係發揮凍結膜去除部之作用，對基板9上之凍結膜供給解凍用液體即加熱液而去除凍結膜。

若凍結膜之去除結束，則自省略圖示之淋洗液供給部對基板9之上表面91上供給淋洗液(例如常溫之去離子水)，而進行基板9之淋洗處理(步驟S70)。淋洗處理中基板9之旋轉數，較佳為300 rpm~1000 rpm，於本實施形態中為800 rpm。其後，將基板9之旋轉數變更為1500 rpm~3000 rpm(於本實施形態中為2000 rpm)，藉由基板9之旋轉，進行將基板9上之淋洗液去除之乾燥處理(步驟S71)。若基板9之乾燥處理結束，則停止利用基板旋轉機構5所進行基板9之旋轉(步驟S72)。

如以上所作說明，於基板處理裝置1c中，於在基板9之上表面91形成液膜時，藉由第2液體供給部32使旋轉中之基板9之下表面92冷卻。藉此，可抑制液膜形成時基板9及液膜之溫度上升。其結果，可於藉由凍結部4進行冷卻時，縮短液膜之凍結所需之時間。又，即便提高來自凍結部 4之冷卻氣體之溫度，亦可迅速地將液膜凍結。因此，可使自冷卻氣體供給源向冷卻氣體噴嘴41供給冷卻氣體之配管等隔熱設備簡化。其結果，可抑制利用凍結部4進行之液膜之凍結所需之冷卻成本。

於基板處理裝置1c中，自第2液體供給部32向基板9之下表面92之純水之供給，較佳為供給至即將開始利用凍結部4所進行之向基板9之冷卻氣體之供給之前。藉此，可於使基板9及液膜之溫度維持為較低之狀態下開始液膜之凍結。

然而，於在液膜之形成時不進行基板下表面之冷卻之基板處理裝置(以下稱為「比較例之基板處理裝置」)中，若用以形成液膜之基板之旋轉時間、即液膜之形成時間變長，則自基板周圍之氣體等流入至基板及液膜之熱量就會增加，而使基板及液膜之溫度上升。

圖9係表示於比較例之基板處理裝置中液膜之形成時間與基板上既定位置之液膜之厚度及液膜之溫度之關係的圖。圖9之橫軸係表示液膜之形成時間，左側及右側之縱軸分別表示基板上之既定位置上之液膜之厚度及液膜之溫度。圖9中之實線95係表示液膜之厚度，虛線96係表示液膜之溫度。

如圖9所示，若使液膜之形成時間變長，雖可使液膜變薄，但會使液膜之溫度上升，使液膜之凍結所需之時間變 長，或產生使自凍結部供給之冷卻氣體之溫度變非常低之必要。因此，於比較例之基板處理裝置中，無法充分地確保液膜之形成時間，且難以使液膜變薄至所期望之厚度。液膜之厚度關係到自基板之微粒等之去除率，若液膜之厚度自所期望之厚度大幅地偏離，則微粒等之去除率就會下降。

相對於此，於本實施形態之基板處理裝置1c中，如上述，可於液膜之形成時自下表面92對基板9進行冷卻而抑制基板9及液膜之溫度上升。因此，可充分地確保液膜之形成時間，且可形成所期望之厚度之液膜。其結果，可提高自基板9之微粒等之去除率。

於基板處理裝置1c中，藉由第2液體供給部32將冷卻用液體即純水供給至基板9之下表面92，藉此與將冷卻氣體供給至基板9之下表面92而進行冷卻之情形相比，可效率良好地進行液膜形成時之基板9之冷卻。再者，於液膜之凍結時，雖然亦可使殘留於基板9之下表面92之純水與上表面91上之液膜一起凍結，但由於基板9之熱容量大於上表面91及下表面92上之純水之熱容量，因此為了將下表面92上之純水凍結所需之熱量會小於因利用預冷卻所抑制基板9之溫度上升而成為不需要之熱量。因此，可使於基板處理裝置1c中液膜之凍結所需之熱量在小於比較例之基板處理裝置中液膜之凍結所需之熱量之情況下就達成目的。

於基板處理裝置1c中，由於自第2液體供給部32供給至 下表面92之液體係與自第1液體供給部31供給至上表面91之液體相同，因此可使第1液體供給部31及第2液體供給部32之配管之一部分為共用，或可使該配管之冷卻機構共用化等，從而使基板處理裝置1c之構成簡化。又，亦可將供給至基板9之上表面91及下表面92之液體集中回收，再利用於基板處理裝置1c之處理中。

如上述，由於基板9上之凍結膜係由體積膨脹率相對較大之純水所形成，因此相較於藉由其他液體形成凍結膜之情形，可更進一步減小微粒等對基板9之附著力。其結果，可提高自基板9之微粒等之去除率。又，藉由供給加熱液而自基板9去除凍結膜，可將附著於基板9之微粒等與凍結膜一起效率良好地去除。於基板處理裝置1c中，藉由使加熱液與自第1液體供給部31及第2液體供給部32所供給之液體為相同之液體，可於凍結膜之解凍時亦將自基板9飛散之液體回收而再利用。

於基板處理裝置1c中，作為對液膜形成中之基板9進行冷卻之冷卻部，亦可取代第2液體供給部32，而設置向基板9之下表面92供給冷卻之氣體(例如氮氣)之機構。如此，由於利用氣體對基板9進行冷卻，因此相較於在液膜形成時，在基板9之旋轉速度較小之凍結膜形成時，不存在純水自基板9之下表面92向上表面91流回並凍結之危險，可提高凍結膜之膜厚之均勻性。

圖10係表示本發明之第5實施形態之基板處理裝置1d之構成之圖。如圖10所示，基板處理裝置1d係對半導體基板9(以下僅稱為「基板9」)逐一進行處理之單片式之裝置。於基板處理裝置1d中，於基板9上形成凍結膜，並藉由去除該凍結膜，進行自基板9上去除微粒等之凍結洗淨處理。

基板處理裝置1d具備基板保持部2、遮罩部21、處理氣體供給部3、冷媒供給部4a、基板旋轉機構5、加熱液供給部6、腔室7、濕度計71、及控制部8。控制部8具備對腔室7內之濕度進行控制之濕度控制部81、及下述對冷卻氣體之溫度進行控制之冷卻氣體溫度控制部82。控制部8係對處理氣體供給部3、冷媒供給部4a、基板旋轉機構5及加熱液供給部6等之構成進行控制。

基板保持部2係於腔室7內以使基板9之一主面91(以下稱為「上表面91」)朝向上側之狀態保持基板9。基板保持部2具備大致圓板狀之保持部本體22、及設置於保持部本體22上之複數個支持部23。複數個支持部23係支持基板9之另一主面即下表面92。於基板9之下表面92與保持部本體22之間設置有間隙。於基板9之上表面91，形成有電路圖案等。遮罩部21係於腔室7內包圍基板9及基板保持部2之周圍。基板旋轉機構5係以通過基板9之中心並且垂直於基板9之上表面91之旋轉軸為中心，使基板9與基板保持部2一起於水平面內旋轉。

處理氣體供給部3係對腔室7之內部空間供給常溫之潔淨之氣體。處理氣體供給部3具備有：氣體配管36，其連接設置於基板處理裝置1d之外部之乾燥氣體供給源(圖示省略)與腔室7；流量調整部37，其對來自乾燥氣體供給源之潔淨且無加濕之乾燥氣體之流量進行調整；及加濕部35，其對乾燥氣體添加水蒸氣。於以下之說明中，將自處理氣體供給部3供給至腔室7內之氣體稱為「處理氣體」。作為乾燥氣體，利用空氣或氮氣(N₂)氣體等。處理氣體係自腔室7上部之供給口34供給並流向腔室7之底部，而自腔室7之底部附近向外部排出。於基板處理裝置1d中，藉由濕度計71測定腔室7內之濕度，並輸出至控制部8之濕度控制部81。濕度控制部81係以由濕度計71所測定之濕度成為既定之目標濕度之方式，對處理氣體供給部3之加濕部35進行控制。

冷媒供給部4a向基板9之上表面91供給冷媒即冷卻氣體。冷卻氣體為經冷卻至較純水之凝固點(0℃)低之溫度之氣體。冷媒供給部4a具備有：冷卻氣體噴嘴41，其吐出冷卻氣體；及噴嘴移動機構42，其使冷卻氣體噴嘴41以旋轉軸421為中心水平地旋動。噴嘴移動機構42具備臂部422，該臂部422自旋轉軸421沿水平方向延伸並且安裝有冷卻氣體噴嘴41。作為冷卻氣體，係使用冷卻之氮氣。自冷媒供給部4a所供給冷卻氣體之溫度係由冷卻氣體溫度控制部82 控制，於本實施形態中，於-100℃~-5℃之範圍內進行控制。

加熱液供給部6係對基板9之上表面91之中央部供給經加熱之液體即加熱液。作為加熱液，係使用加熱至較常溫更高之溫度之純水(較佳為去離子水)。加熱液之溫度，較佳為50℃~90℃，於本實施形態中約為80℃。

圖11係表示基板處理裝置1d中基板9之處理之流程之圖。於基板處理裝置1d中，首先，將基板9搬入至腔室7內並由基板保持部2所保持。當腔室7之搬入口關閉時，藉由控制部8之濕度控制部81對處理氣體供給部3進行控制，直至腔室7內之濕度成為既定之第1濕度為止，將未利用加濕部35進行水蒸氣之添加之乾燥氣體供給至腔室7內作為處理氣體。

接著，藉由加濕部35對乾燥氣體添加水蒸氣，使腔室7內之濕度成為較第1濕度更高之既定之第2濕度(步驟S81)。於基板處理裝置1d中，利用濕度控制部81對處理氣體供給部3進行控制，藉此以使腔室7內之濕度維持在第2濕度之方式持續供給處理氣體。其次，藉由控制部8之控制，開始利用基板旋轉機構5進行基板9之旋轉(步驟S82)。基板9之旋轉數，例如為10 rpm~500 rpm，於本實施形態中為50 rpm。

其後，自設置於基板處理裝置1d外部之冷卻氣體供給源向冷媒供給部4a之冷卻氣體噴嘴41供給冷卻氣體，且自冷 卻氣體噴嘴41向旋轉中之基板9之上表面91之中央部供給。冷卻氣體係藉由基板9之旋轉而遍及上表面91之整個面擴散，使基板9整體冷卻。藉此，使腔室7內之處理氣體中之水分(純水)於基板9之上表面91冷凝，形成覆蓋上表面91整體之純水之較薄之液膜(步驟S83)。換言之，冷媒供給部4a係對基板9進行冷卻之基板冷卻部，且為於基板9之上表面91上形成遍及整個面之純水之液膜之液膜形成部。再者，於基板9之下表面92亦發生冷凝。

若液膜之形成結束，藉由控制部8之控制，開始利用冷媒供給部4a之噴嘴移動機構42進行冷卻氣體噴嘴41之旋動，於基板9之中央部與外緣部之間，使冷卻氣體噴嘴41重複往返移動。藉此，對基板9之上表面91整體供給冷卻氣體，使上表面91上之液膜冷卻並凍結(步驟S84)。以下，亦將凍結之液膜稱為「凍結膜」。於基板處理裝置1d中，冷媒供給部4a亦作為使基板9之上表面91上之液膜冷卻並凍結之凍結部而發揮功能。

如此，於基板處理裝置1d中，於使液膜凍結時，一面藉由基板旋轉機構5使基板9旋轉，一面自藉由噴嘴移動機構42而往返移動之冷卻氣體噴嘴41對基板9之上表面91供給冷卻氣體。藉此，於基板9之直徑方向之任一位置，均使上表面91與冷卻氣體噴嘴41相對向，可提高基板9之上表面91之冷卻之均勻性。

於基板9上，滲入基板9與微粒等之間之純水凍結(凝固)而使體積增加，藉此使微粒等自基板9浮起微小距離。其結果，使微粒等與基板9之間之附著力減小，而使微粒等自基板9脫離。又，於純水凍結時，亦可藉由在與基板9之上表面91平行之方向上使體積增加，而將附著於基板9之微粒等自基板9剝離。

於冷媒供給部4a中，根據冷卻氣體噴嘴41之位置，對自往返移動於基板9之中央部與外緣部之間之冷卻氣體噴嘴41所供給冷卻氣體之溫度進行控制。具體而言，藉由利用冷卻氣體溫度控制部82對冷媒供給部4a進行控制，使於與基板9之外緣部相對向之位置之自冷卻氣體噴嘴41所吐出冷卻氣體之溫度低於與基板9之中央部相對向之位置之自冷卻氣體噴嘴41所吐出之冷卻氣體之溫度。換言之，自冷卻氣體噴嘴41對基板9之外緣部所供給冷卻氣體之溫度係低於對基板9之中央部所供給冷卻氣體之溫度。

於基板處理裝置1d中，藉由於基板9之周圍向下方流動之常溫之處理氣體，基板9之外緣部之溫度係相較於基板9之中央部之溫度更易於接近常溫。因此，如上述，藉由使自冷卻氣體噴嘴41所供給冷卻氣體之溫度於基板9之外緣部較中央部低，可進一步提高基板9之上表面91之冷卻之均勻性。

若凍結膜之形成結束，則停止自冷媒供給部4a之冷卻氣 體之供給，冷卻氣體噴嘴41係自基板9之上方移動至外側。接著，藉由基板旋轉機構5所進行基板9之旋轉速度增加，而變更為較進行凍結膜之形成時更大之旋轉速度。基板9之旋轉數，例如為1500 rpm~2500 rpm，於本實施形態中為2000 rpm。

接著，藉由控制部8對加熱液供給部6進行控制，自加熱液供給部6向基板9之上表面91供給加熱液。加熱液係藉由基板9之旋轉，自基板9之中央部向外緣部遍及上表面91之整個面擴散。藉此，使上表面91上之凍結膜急速地解凍(即液化)，而與加熱液一起自基板9之邊緣向外側飛散(步驟S85)。附著於基板9之上表面91之微粒等係與自基板9上飛散之液體一起自基板9上去除。自基板9上向外側飛散之液體係由遮罩部21接受而回收。於基板處理裝置1d中，加熱液供給部6係發揮凍結膜去除部之作用，對基板9上之凍結膜供給解凍用液體即加熱液而去除凍結膜。

若凍結膜之去除結束，則自省略圖示之淋洗液供給部對基板9之上表面91上供給淋洗液(例如常溫之去離子水)，而進行基板9之淋洗處理(步驟S86)。淋洗處理中基板9之旋轉數，較佳為300 rpm~1000 rpm，於本實施形態中為800 rpm。其後，將基板9之旋轉數變更為1500 rpm~3000 rpm(於本實施形態中為2000 rpm)，藉由基板9之旋轉，進行將基板9上之淋洗液去除之乾燥處理(步驟S87)。若基板9之乾 燥處理結束，則停止利用基板旋轉機構5之基板9之旋轉(步驟S88)。

如以上所作說明，於基板處理裝置1d中，藉由使純水於基板9之上表面91冷凝而形成液膜。藉此，可省略將液膜形成用之液體向基板9之上表面91吐出而供給之構造。其結果，可使基板處理裝置1d小型化。又，相較於藉由利用基板之旋轉使液體自基板之中央部向外緣部擴散而形成液膜之情形，可容易地於基板9之上表面91整體形成較薄之液膜。如此，藉由使液膜變薄，可縮短液膜之凍結所需之時間。而且，即便提高來自冷媒供給部4a之冷卻氣體之溫度，亦可迅速地將液膜凍結。因此，可使自冷卻氣體供給源向冷卻氣體噴嘴41供給冷卻氣體之配管等隔熱設備簡化。其結果，可抑制利用冷媒供給部4a進行之液膜之凍結所需之冷卻成本。

於基板處理裝置1d中，藉由利用冷媒供給部4a將基板9冷卻，使純水於基板9之上表面91冷凝而形成液膜。藉此，可於基板9之上表面91上形成較常溫低之溫度之液膜，可進一步縮短液膜之凍結所需之時間。又，亦可進一步抑制液膜之凍結所需之冷卻成本。

如上述，冷媒供給部4a係發揮如下雙方之作用，即：於基板9之上表面91上形成液膜之液膜形成部、及冷卻該液膜並使其凍結之凍結部。藉此，可使基板處理裝置1d之構 造簡化。又，於在基板9之上表面91上形成液膜時，藉由濕度控制部81將腔室7內之濕度維持於既定之第2濕度。藉此，可將基板9上之冷凝速度(即，每一單位時間液化之純水之量)維持為固定，且可容易地形成所期望之厚度之液膜。

於基板處理裝置1d中，藉由利用加熱液供給部6供給加熱液而自基板9去除凍結膜，可將附著於基板9之微粒等與凍結膜一起效率良好地去除。又，藉由利用形成凍結膜之純水作為加熱液，可於凍結膜之解凍時回收自基板9飛散之液體而再利用。

於基板處理裝置1d中，於步驟S84中，亦可藉由如下之方式形成凍結膜：自配置於基板9之中央部之上方且對該中央部相對地固定之冷卻氣體噴嘴41，向基板9之上表面91之中央部進行冷卻氣體之供給，藉由基板9之旋轉使冷卻氣體自基板9之中央部向外緣部擴散。

又，於步驟S83中，亦可一面使冷卻氣體噴嘴41於旋轉中之基板9之中央部與外緣部之間往返移動，一面自冷卻氣體噴嘴41對基板9之上表面91供給冷卻氣體。藉此，於液膜之形成時亦可提高基板9之上表面91之冷卻之均勻性。

再者，於步驟S83、S84中，利用噴嘴移動機構42之冷卻氣體噴嘴41之移動，只要對基板9相對地進行即可，例如，於將冷卻氣體噴嘴41固定之狀態下，基板9亦可與基 板保持部2一起移動。此情形亦可提高基板9之上表面91之冷卻之均勻性。

其次，對本發明之第6實施形態之基板處理裝置進行說明。圖12係表示第6實施形態之基板處理裝置1e之構成之圖。於基板處理裝置1e中，將冷媒供給部4a配置於基板9之下方，自冷媒供給部4a之冷卻氣體噴嘴41a向基板9之下表面92之中央部，供給冷媒即冷卻氣體。其他構成係與圖10所示之基板處理裝置1d相同，於以下之說明中，對相對應之構成附上相同之元件符號。

由於基板處理裝置1e中基板9之處理之流程係與圖11所示之基板處理裝置1d中處理之流程相同，因此以下參照圖11進行說明。於基板處理裝置1e中，首先，與基板處理裝置1d同樣地，將基板9搬入至腔室7內並由基板保持部2所保持，藉由處理氣體供給部3供給處理氣體並使腔室7內之濕度成為第1濕度。接著，藉由控制部8之濕度控制部81，根據自濕度計71之輸出而對處理氣體供給部3進行控制，藉此，使腔室7內之濕度成為較第1濕度更高之既定之第2濕度，並維持第2濕度(步驟S81)。又，開始利用基板旋轉機構5進行基板9之旋轉(步驟S82)。基板9之旋轉數，例如為10 rpm~500 rpm，於本實施形態中為50 rpm。

其次，自基板冷卻部即冷媒供給部4a向旋轉中之基板9之下表面92之中央部供給冷卻氣體。冷卻氣體係藉由基板 9之旋轉而遍及下表面92之整個面擴散，使基板9整體冷卻。藉此，使腔室7內之處理氣體中之水分(純水)於基板9之上表面91冷凝，而於上表面91上形成純水之較薄之液膜(步驟S83)。再者，於基板9之下表面92亦發生冷凝。

於液膜之形成結束後，亦持續自冷媒供給部4a之冷卻氣體之供給。冷卻氣體係藉由基板9之旋轉而供給至遍及基板9之下表面92之整個面，且藉由使上表面91上之液膜冷卻並凍結而成為凍結膜(步驟S84)。若凍結膜之形成結束，則停止自冷媒供給部4a之冷卻氣體之供給，使利用基板旋轉機構5所進行基板9之旋轉的速度增加，而變更為較進行凍結膜之形成時更大之旋轉速度。基板9之旋轉數，例如為1500 rpm~2500 rpm，於本實施形態中為2000 rpm。

接著，自加熱液供給部6向基板9之上表面91供給加熱液，藉由基板9之旋轉，自基板9之中央部向外緣部遍及上表面91之整個面擴散。藉此，使上表面91上之凍結膜急速地解凍(即液化)，與加熱液一起自基板9之邊緣向外側飛散(步驟S85)。附著於基板9之上表面91之微粒等係與自基板9上飛散之液體一起自基板9上去除。自基板9上向外側飛散之液體係由遮罩部21接受而回收。

若凍結膜之去除結束，則對基板9之上表面91上供給淋洗液(例如常溫之去離子水)，而進行基板9之淋洗處理(步驟S86)。其後，增大基板9之旋轉速度，並藉由基板9之旋轉 進行去除基板9上之淋洗液之乾燥處理(步驟S87)。若基板9之乾燥處理結束，則停止基板9之旋轉(步驟S88)。

如以上所作說明，於基板處理裝置1e中，與圖10所示之基板處理裝置1d同樣地，藉由使純水於基板9之上表面91冷凝而形成液膜。藉此，可省略將液膜形成用之液體向基板9之上表面91吐出而供給之構造，可使基板處理裝置1e小型化。又，可容易地於基板9上形成較薄之液膜，且可縮短液膜之凍結所需之時間。而且，即便提高來自冷媒供給部4a之冷卻氣體之溫度，亦可迅速地將液膜凍結。因此，可使自冷卻氣體供給源向冷卻氣體噴嘴41a供給冷卻氣體之配管等隔熱設備簡化，且可抑制利用冷媒供給部4a進行之液膜之凍結所需之冷卻成本。

於基板處理裝置1e中，藉由利用冷媒供給部4a對基板9進行冷卻，可使純水於基板9之上表面91冷凝而形成較常溫低之溫度之液膜，且可進一步縮短液膜之凍結所需之時間，亦可進一步抑制液膜之凍結所需之冷卻成本。又，冷媒供給部4a係發揮如下雙方之作用，即：於基板9之上表面91上形成液膜之液膜形成部、及使該液膜冷卻而凍結之凍結部，藉此可使基板處理裝置1e之構造簡化。

於基板處理裝置1e中，於步驟S83、S84中，不移動冷媒供給部4a之冷卻氣體噴嘴41a而進行液膜形成及凍結膜形成。因此，可省略移動冷卻氣體噴嘴41a之機構，而使基板 處理裝置1e之構造簡化。

另一方面，於基板處理裝置1e中，藉由設置使冷卻氣體噴嘴41a於基板9之中央部與外緣部之間往返移動之噴嘴移動機構，亦可於步驟S83、S84中提高基板9之上表面91之冷卻之均勻性。再者，冷卻氣體噴嘴41a只要藉由噴嘴移動機構而對基板9相對地移動即可，例如，於使冷卻氣體噴嘴41a固定之狀態下，基板9亦可與基板保持部2一起移動。此情形，亦可提高基板9之上表面91之冷卻之均勻性。

以上，對本發明之實施形態進行說明，但本發明並不限定於上述實施形態，可進行各種變更。

例如，於基板處理裝置1中，亦可自第1液體供給部31對基板9之上表面91供給使純水以外之液體(例如氫水、碳酸水、SC1(氨水及過氧化氫溶液)、叔丁醇(TBA))過冷而成之過冷液，藉由將該過冷液之液膜凍結而形成凍結膜。

於基板處理裝置1、1a~1c中，利用凍結部4所進行液膜之凍結亦可藉由如下之方式進行：將相較於形成液膜之液體之凝固點低溫之氮氣以外之冷卻氣體(例如氧氣、空氣、臭氧、氬氣)供給至基板9之上表面91。液膜之凍結亦可藉由如下之方式進行：將相較於形成液膜之液體之凝固點低溫之冷卻氣體或液體供給至基板9之下表面92。又，於加熱液供給部6中，亦可將純水以外之各種液體加熱至較常溫更高之溫度作為解凍用液體，而供給至基板9之上表面91。又， 亦可利用常溫以下之液體作為解凍用液體。

於第1實施形態中，於在基板9之上表面91形成液膜之前、及形成液膜時，自冷卻部即第2液體供給部32對基板9之下表面92供給純水之過冷液，藉此使下表面92冷卻，但下表面92之冷卻亦可藉由供給使純水以外之液體過冷所成之過冷液而進行。又，基板9之下表面92之冷卻亦可藉由將較常溫低溫之未進行過冷之液體(更佳為，較於基板9之上表面91形成液膜之液體之凝固點低溫之液體)自冷卻部供給至下表面92而進行，亦可藉由供給較常溫低溫之氣體而進行。

於基板處理裝置1中，只要液膜形成中之液膜之溫度上升在容許範圍內，則亦可省略利用冷卻部所進行基板9之下表面92之冷卻。又，只要因液膜吸收基板9之熱所發生之溫度上升在容許範圍內，則亦可省略步驟S14中之基板9之預冷卻。此情形，雖然存在於開始利用凍結部4進行凍結處理時液膜之溫度成為凝固點以上之可能性，但相較於對基板9之上表面91供給較凝固點更高溫之液體而形成液膜之情形，可縮短液膜之凍結所需之時間，又，可抑制利用凍結部4進行之液膜之凍結所需之冷卻成本。

例如，於第2實施形態之基板處理裝置1a中，自第1液體供給部31供給至基板9之上表面91之第1液體並無必要為具有蝕刻性能之功能液，例如亦可為如異丙醇 (IPA(Isopropyl alcohol)：凝固點為-89.5℃)等不具有蝕刻性能之液體。

於基板處理裝置1a中，亦可於步驟S36停止第1液體及第3液體之供給後，於步驟S37開始第2液體之供給前，藉由基板9之旋轉而進行自基板9上去除第1液體及第3液體之乾燥步驟。於此情形，不進行步驟S38之藉由第2液體置換第1液體。又，於基板處理裝置1a中，於無需進行基板9之下表面92之洗淨處理之情形時，亦可省略第3液體供給部33。

於基板處理裝置1a及基板處理裝置1b中，只要供給第2液體之凝固點以下之溫度之液體作為第1液體，則第1液體之凝固點不需較第2液體之凝固點低。例如，第1液體亦可為與經冷卻至凝固點以下之溫度(即過冷)之第2液體相同之液體。於第2液體為較0℃高溫且為較常溫低溫之純水之情形時，第1液體亦可為經過冷至0℃以下之純水。再者，所謂過冷係指於物質之相轉變中，即便於達到應變化之溫度以下但其狀態亦維持不變化之狀態。但是，藉由利用具有較第2液體之凝固點低之凝固點之液體作為第1液體，可容易使自第1液體供給部31所供給第1液體之溫度成為第2液體之凝固點以下。

於基板處理裝置1a中，只要供給第3液體之凝固點以下之溫度之液體作為第1液體，則第1液體之凝固點不需較第 3液體之凝固點低，亦可將對與第3液體相同之液體進行過冷者作為第1液體。但是，藉由利用具有較第3液體之凝固點低之凝固點之液體作為第1液體，可容易使自第1液體供給部31所供給第1液體之溫度成為第3液體之凝固點以下。

於基板處理裝置1a及基板處理裝置1b中，雖然較佳為藉由利用第1液體供給部31所進行之預冷卻，使基板9整體之溫度(至少基板9之上表面91之溫度)成為第2液體之凝固點以下，但若藉由第2液體之凝固點以下之溫度之第1液體對基板9進行預冷卻，則預冷卻後之基板9之溫度亦可較第2液體之凝固點高。又，自第2液體供給部32所供給之第2液體並無必要進行預先冷卻。

自基板處理裝置1c之第2液體供給部32供給至基板9之下表面92之液體並不限定於純水。例如亦可將冷卻之碳酸水或氫水等自第2液體供給部32供給至基板9之下表面92。又，亦可將如異丙醇或氫氟酸等相較於自第1液體供給部31所供給之純水凝固點較低之液體，以冷卻至純水之凝固點以下之溫度之狀態供給至基板9之下表面92。或者，亦可將過冷至凝固點以下之溫度之純水供給至基板9之下表面92。如此，藉由將自第1液體供給部31所供給純水之凝固點以下之低溫之液體供給至基板9之下表面92，可更進一步抑制液膜形成時基板9及液膜之溫度上升。

於基板處理裝置1c中，自第1液體供給部31供給至基板 9之上表面91之液體並無必要為經預先冷卻之純水。例如，亦可將常溫之純水供給至基板9之上表面91，並藉由該純水形成液膜。於此情形，可省略對第1液體供給部31供給純水之機構之冷卻設備或隔熱設備等，而使基板處理裝置1c之構造簡化。又，亦可自第1液體供給部31供給純水以外之液體(碳酸水、氫水、SC1(氨水及過氧化氫溶液)、叔丁醇(TBA)等)，並藉由該液體形成液膜。

於第6實施形態之基板處理裝置1e中，亦可取代冷媒供給部4a之冷卻氣體噴嘴41a而設置冷卻液噴嘴，該冷卻液噴嘴係將液狀之冷媒(即冷卻液)向基板9之下表面92吐出。於此情形，自冷媒供給部4a所供給冷卻液之溫度係較作為純水之凝固點之0℃低溫。較佳為，來自冷卻液噴嘴之冷卻液係填充而保持於基板9之下表面92與基板保持部2之間。藉此，可有效率地使基板9冷卻。

於第5及第6實施形態之基板處理裝置1d、1e中，冷媒供給部4a雖然發揮如下雙方之作用：於基板9之上表面91上形成液膜之液膜形成部、及冷卻該液膜並使其凍結之凍結部；但液膜形成部與凍結部亦可個別地設置。例如，亦可將基板處理裝置1d之冷卻氣體噴嘴41與基板處理裝置1e之冷卻氣體噴嘴41a雙方設置於基板處理裝置，藉由液膜形成部即冷卻氣體噴嘴41a對基板9之下表面92供給冷卻氣體並於基板9之上表面91形成液膜，藉由凍結部即冷卻氣體 噴嘴41對基板9之上表面91供給冷卻氣體而將液膜凍結。

於基板處理裝置1d、1e中，步驟S83、S84之基板9之冷卻，並不限定於藉由冷媒之供給而進行者，亦可於基板保持部2之保持部本體22設置冷卻機構，藉由接近於基板9之下表面92之保持部本體22使基板9冷卻。或者，亦可藉由使基板保持部2接觸於基板9之下表面92，而使基板9冷卻。於此情形，基板保持部2係發揮基板冷卻部之作用。

於基板處理裝置1d、1e中，基板9上之液膜之形成並無必要為利用基板9之冷卻而進行者。例如亦可藉由控制部8之濕度控制部81對處理氣體供給部3進行控制，將水蒸氣處於過飽和狀態之處理氣體(即水蒸氣之分壓較飽和水蒸氣壓高之狀態之處理氣體)供給至腔室7內，並藉由水蒸氣於常溫之基板9上液化，而於基板9之上表面91上形成液膜。於此情形，供給過飽和狀態之處理氣體之處理氣體供給部3係作為液膜形成部而發揮功能。

由基板處理裝置1、1a~1e所處理之基板，亦可為光罩用玻璃基板、液晶顯示用玻璃基板、電漿顯示用玻璃基板、場發射顯示裝置(FED，Field Emission Display)用基板、光碟用基板、磁碟用基板、及磁光碟用基板等。

上述實施形態及各變形例之構成，只要不相互矛盾均可適當地組合。

雖然對此發明進行詳細地描寫並說明，但上述之說明為例 示性而並非限定性者。因此，可認為只要不脫離本發明之範圍，則可為多樣之變形或態樣。

1、1a~1e‧‧‧基板處理裝置

2‧‧‧基板保持部

4‧‧‧凍結部

4a‧‧‧冷媒供給部

5‧‧‧基板旋轉機構

6‧‧‧加熱液供給部

7‧‧‧腔室

8‧‧‧控制部

9‧‧‧基板

21‧‧‧遮罩部

22‧‧‧保持部本體

23‧‧‧支持部

31‧‧‧第1液體供給部

32‧‧‧第2液體供給部

33‧‧‧第3液體供給部

34‧‧‧供給口

35‧‧‧加濕部

36‧‧‧氣體配管

37‧‧‧流量調整部

41、41a‧‧‧冷卻氣體噴嘴

42‧‧‧噴嘴移動機構

71‧‧‧濕度計

81‧‧‧濕度控制部

82‧‧‧冷卻氣體溫度控制部

91‧‧‧上表面

92‧‧‧下表面

95‧‧‧實線

96‧‧‧虛線

421‧‧‧旋轉軸

422‧‧‧臂部

S11~S22、S31~S45、S51~S57、S61~S72、S81~S88‧‧‧步驟

圖1係表示第1實施形態之基板處理裝置之構成之圖。

圖2係表示基板之處理之流程之圖。

圖3係表示第2實施形態之基板處理裝置之構成之圖。

圖4A係表示基板之處理之流程之圖。

圖4B係表示基板之處理之流程之圖。

圖5係表示第3實施形態之基板處理裝置之構成之圖。

圖6係表示基板之處理之流程之圖。

圖7係表示第4實施形態之基板處理裝置之構成之圖。

圖8係表示基板之處理之流程之圖。

圖9係表示比較例之基板處理裝置中液膜之形成時間與液膜之厚度及溫度之關係之圖。

圖10係表示第5實施形態之基板處理裝置之構成之圖。

圖11係表示基板之處理之流程之圖。

圖12係表示第6實施形態之基板處理裝置之構成之圖。

1‧‧‧基板處理裝置

2‧‧‧基板保持部

4‧‧‧凍結部

5‧‧‧基板旋轉機構

6‧‧‧加熱液供給部

7‧‧‧腔室

8‧‧‧控制部

9‧‧‧基板

21‧‧‧遮罩部

31‧‧‧第1液體供給部

32‧‧‧第2液體供給部

41‧‧‧冷卻氣體噴嘴

42‧‧‧噴嘴移動機構

91‧‧‧上表面

92‧‧‧下表面

421‧‧‧旋轉軸

422‧‧‧臂部

Claims (30)

1. 一種基板處理裝置，其係對基板進行處理者，其具備有：腔室；基板保持部，其於上述腔室內以使一主面朝向上側之狀態保持基板；液體供給部，其對上述基板之上述一主面供給被過冷至較凝固點為低之溫度為止之過冷液；基板旋轉機構，其藉由使被供給上述過冷液之上述基板以垂直於上述一主面之軸為中心進行旋轉，而於上述一主面上形成液膜；以及凍結部，其冷卻上述液膜並使其凍結。
2. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中，藉由自上述液體供給部對上述基板之上述一主面供給上述過冷液，而使上述一主面之溫度成為較上述過冷液之凝固點為低之溫度後，進行利用上述基板旋轉機構之上述液膜之形成。
3. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中，進一步具備冷卻部，該冷卻部係於形成上述液膜時，對旋轉中之上述基板之另一主面進行冷卻。
4. 如申請專利範圍第3項之基板處理裝置，其中，上述冷卻部對上述另一主面供給上述過冷液。
5. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中， 上述過冷液為純水。
6. 一種基板處理裝置，其係對基板進行處理者，其具備有：腔室；基板保持部，其於上述腔室內以使一主面朝向上側之狀態保持基板；第1液體供給部，其對上述基板供給被預先冷卻之第1液體而預冷卻上述基板；第2液體供給部，其對被預冷卻之上述基板之上述一主面供給具有上述第1液體之溫度以上之凝固點之第2液體；基板旋轉機構，其藉由使被供給上述第2液體之上述基板以垂直於上述一主面之軸為中心進行旋轉，而於上述一主面上形成上述第2液體之液膜；以及凍結部，其冷卻上述液膜並使其凍結。
7. 如申請專利範圍第6項之基板處理裝置，其中，上述第2液體供給部係將被預先冷卻之上述第2液體供給至上述基板。
8. 如申請專利範圍第6項之基板處理裝置，其中，藉由利用上述第1液體供給部所進行之預冷卻，使上述基板之溫度成為上述第2液體之凝固點以下。
9. 如申請專利範圍第6項之基板處理裝置，其中，進一步具備第3液體供給部，該第3液體供給部係向上述基板之另一主面供給具有上述第1液體之溫度以上之凝固 點之第3液體，一面藉由上述基板旋轉機構使上述基板旋轉，一面自上述第1液體供給部向上述基板之上述一主面供給經冷卻至上述第3液體之凝固點以下之上述第1液體，並且自上述第3液體供給部向上述基板之上述另一主面供給上述第3液體。
10. 如申請專利範圍第6項之基板處理裝置，其中，上述第1液體供給部向上述基板之另一主面供給上述第1液體。
11. 如申請專利範圍第6項之基板處理裝置，其中，上述第2液體為純水。
12. 如申請專利範圍第6項之基板處理裝置，其中，上述第1液體為具有蝕刻性能之功能液。
13. 一種基板處理裝置，其係對基板進行處理者，其具備有：腔室；基板保持部，其於上述腔室內以使一主面朝向上側之狀態保持基板；液體供給部，其對上述基板之上述一主面供給液體；基板旋轉機構，其藉由使被供給上述液體之上述基板以垂直於上述一主面之軸為中心進行旋轉，而於上述一主面上形成上述液體之液膜；冷卻部，其於形成上述液膜時，對旋轉中之上述基板之另 一主面進行冷卻；以及凍結部，其冷卻上述液膜並使其凍結。
14. 如申請專利範圍第13項之基板處理裝置，其中，上述冷卻部對上述基板之上述另一主面供給經冷卻之冷卻用液體。
15. 如申請專利範圍第14項之基板處理裝置，其中，上述冷卻用液體與自上述液體供給部所供給之上述液體相同。
16. 如申請專利範圍第13項之基板處理裝置，其中，上述冷卻部向上述基板之上述另一主面供給經冷卻之氣體。
17. 如申請專利範圍第13項之基板處理裝置，其中，自上述液體供給部所供給之上述液體為純水。
18. 一種基板處理裝置，其係對基板進行處理者，其具備有：腔室；基板保持部，其於上述腔室內保持基板；液膜形成部，其使純水於上述基板之一主面冷凝並於上述一主面上形成液膜；以及凍結部，其冷卻上述液膜並使其凍結。
19. 如申請專利範圍第18項之基板處理裝置，其中，上述液膜形成部為對上述基板進行冷卻之基板冷卻部。
20. 如申請專利範圍第19項之基板處理裝置，其中，上述基板冷卻部亦為上述凍結部。
21. 如申請專利範圍第19項之基板處理裝置，其中，上述基板冷卻部向上述基板之另一主面供給冷卻氣體。
22. 如申請專利範圍第19項之基板處理裝置，其中，進一步具備基板旋轉機構，該基板旋轉機構係使上述基板以垂直於上述一主面之軸為中心進行旋轉，一面藉由上述基板旋轉機構使上述基板旋轉，一面自上述基板冷卻部向上述基板之上述一主面之中央部、或另一主面之中央部供給冷卻氣體。
23. 如申請專利範圍第19項之基板處理裝置，其中，進一步具備基板旋轉機構，該基板旋轉機構係使上述基板以垂直於上述一主面之軸為中心進行旋轉，上述基板冷卻部具備有：冷卻氣體噴嘴，其對上述基板供給冷卻氣體；以及噴嘴移動機構，其使上述冷卻氣體噴嘴於上述基板之中央部與外緣部之間相對地往返移動；且一面藉由上述基板旋轉機構使上述基板旋轉，一面自藉由上述噴嘴移動機構而往返移動之上述冷卻氣體噴嘴，向上述基板之上述一主面或另一主面供給冷卻氣體。
24. 如申請專利範圍第23項之基板處理裝置，其中，進一步具備冷卻氣體溫度控制部，該冷卻氣體溫度控制部 係對自上述基板冷卻部被供給至上述基板之冷卻氣體之溫度進行控制；自上述冷卻氣體噴嘴被供給至上述基板之上述外緣部之冷卻氣體之溫度係較自上述冷卻氣體噴嘴被供給至上述基板之上述中央部之冷卻氣體之溫度為低。
25. 如申請專利範圍第18項之基板處理裝置，其中，進一步具備對上述腔室內之濕度進行控制之濕度控制部。
26. 如申請專利範圍第1至25項中任一項之基板處理裝置，其中，進一步具備凍結膜去除部，該凍結膜去除部係對經凍結之上述液膜即凍結膜供給經加熱之解凍用液體而去除上述凍結膜。
27. 一種基板處理方法，其係對基板進行處理者，其具備有如下之步驟：a)於腔室內對以使一主面朝向上側之狀態所保持之基板之上述一主面供給被過冷至較凝固點為低之溫度為止之過冷液之步驟；b)藉由使上述基板以垂直於上述一主面之軸為中心進行旋轉，而於上述一主面上形成液膜之步驟；以及c)冷卻上述液膜並使其凍結之步驟。
28. 一種基板處理方法，其係對基板進行處理者，其具備有如下之步驟： a)於腔室內對以使一主面朝向上側之狀態所保持之基板供給被預先冷卻之第1液體而預冷卻上述基板之步驟；b)對上述基板之上述一主面供給具有上述第1液體之溫度以上之凝固點之第2液體，並使上述基板以垂直於上述一主面之軸為中心進行旋轉，藉此於上述一主面上形成上述第2液體之液膜之步驟；以及c)冷卻上述液膜並使其凍結之步驟。
29. 一種基板處理方法，其係對基板進行處理者，其具備有如下之步驟：a)於腔室內對以使一主面朝向上側之狀態所保持之基板之上述一主面供給液體之步驟；b)一面冷卻上述基板之另一主面，一面使上述基板以垂直於上述一主面之軸為中心進行旋轉，藉此於上述一主面上形成上述液體之液膜之步驟；以及c)冷卻上述液膜並使其凍結之步驟。
30. 一種基板處理方法，其係對基板進行處理者，其具備有如下之步驟：a)於腔室內使純水於基板之一主面冷凝而於上述一主面上形成液膜之步驟；以及b)冷卻上述液膜並使其凍結之步驟。