(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体が付着した表面を上方に向けた状態の基板に対し、前記液体を介して近接する近接体と、
前記基板の表面と前記近接体とに挟まれる液体を凝固させて凝固体を形成する凝固手段と、
前記凝固体によって前記基板の表面と一体化された前記近接体を前記基板に対して相対的に水平移動させることで、前記凝固体を前記近接体と一体化させたまま前記基板の表面から剥離させる駆動部と
を備えることを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の基板処理装置であって、
前記近接体は、前記液体を介して前記基板の表面に近接する近接面を有しており、
前記近接面は前記基板の表面よりも狭い基板処理装置。
【請求項３】
請求項２に記載の基板処理装置であって、
前記凝固手段は、前記近接面の外周縁の近傍に前記液体の凝固点よりも低い温度の冷却ガスを供給して前記凝固体を形成する冷却ガス供給部を有する基板処理装置。
【請求項４】
請求項２に記載の基板処理装置であって、
前記凝固手段は、前記液体の凝固点よりも低い温度に前記近接体を冷却する近接体冷却部を有する基板処理装置。
【請求項５】
請求項３または４に記載の基板処理装置であって、
前記凝固体の形成と、前記駆動部による前記近接体の相対移動とを並行または交互に繰り返して行う基板処理装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか一項に記載の基板処理装置であって、
前記凝固手段により凝固体を形成するときに前記基板の裏面に冷剤を供給して前記基板の温度を低下させる冷剤供給部をさらに備える基板処理装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか一項に記載の基板処理装置であって、
前記基板の表面に前記液体を供給して付着させる液体供給部をさらに備える基板処理装置。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか一項に記載の基板処理装置であって、
前記液体は水であり、前記近接体は氷体である基板処理装置。
【請求項９】
液体が付着した表面を上方に向けた状態の基板に対し、前記液体を介して近接体を近接させる工程と、
前記基板の表面と前記近接体とに挟まれる液体を凝固させて凝固体を形成することで、前記凝固体を介して前記基板の表面および前記近接体と一体化させる工程と、
前記近接体を前記凝固体と一体化させたまま前記基板に対して相対水平移動させて前記凝固体を前記基板の表面から剥離させる工程と
を備えることを特徴とする基板処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体ウエハ、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、光ディスク用基板などの各種基板の表面に付着する付着物を除去する基板洗浄技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
基板からパーティクルなどの付着物を除去するために種々の技術が提案されており、そのうちの１つとして、例えば特許文献１では洗浄用氷体を用いる技術が記載されている。この特許文献１に記載の装置は、回転する基板の周縁部に対して洗浄用氷体を接触させることで、基板に対する氷体の摩擦作用および氷体の溶融液によって基板の周縁部に付着する付着物を除去している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２９４９８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記したように特許文献１に記載された洗浄技術は基板の周縁部を洗浄対象とするものであるが、その洗浄技術を基板の表面を洗浄する装置にそのまま適用することも可能である。そこで、本願発明者は、特許文献１に記載された洗浄技術を用いて基板の表面を洗浄し、洗浄効率としてパーティクル除去効率（Particle Removal Efficiency：ＰＲＥ）を計測したところ、期待した効果が得られず、従来より多用されている基板洗浄技術と同程度のＰＲＥしか得られなかった。
【０００５】
この発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、基板の表面に付着する付着物を効率良く除去することができる基板洗浄技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明にかかる基板処理装置は、上記目的を達成するために、液体が付着した表面を上方に向けた状態の基板に対し、液体を介して近接する近接体と、基板の表面と近接体とに挟まれる液体を凝固させて凝固体を形成する凝固手段と、凝固体によって基板の表面と一体化された近接体を基板に対して相対的に水平移動させることで、凝固体を近接体と一体化させたまま基板の表面から剥離させる駆動部とを備えることを特徴としている。
【０００７】
また、この発明にかかる基板処理方法は、上記目的を達成するために、液体が付着した表面を上方に向けた状態の基板に対し、液体を介して近接体を近接させる工程と、基板の表面と近接体とに挟まれる液体を凝固させて凝固体を形成することで、凝固体を介して基板の表面および近接体と一体化させる工程と、近接体を凝固体と一体化させたまま基板に対して相対水平移動させて凝固体を基板の表面から剥離させる工程とを備えることを特徴としている。
【０００８】
このように構成された発明（基板処理装置および基板処理方法）では、近接体が液体を介して基板の表面に近接した状態で基板の表面と近接体とに挟まれる液体が凝固して凝固体が形成される。これによって、凝固体が形成された基板の表面領域では、凝固体の形成による体積膨脹によって基板の表面に対するパーティクルなどの付着物の付着力が弱まるとともに、付着物が凝固体と一体化される。そして、この凝固体が基板の表面から剥離されることで付着物も一緒に基板の表面から除去される。
【０００９】
ここで、液体を介して基板の表面に近接する近接体の近接面については、基板の表面よりも狭くなるように構成してもよい。このように近接面の面積を小さくすることで凝固体を介して基板の表面に対して近接体が接着する面積も小さくなる。このため、近接体を基板に対して相対移動させて近接体を基板の表面から剥離する際に、基板に対して過大な応力がかかるのを防止することができ、基板にダメージを与えるのを防止することができる。
【００１０】
また、凝固手段として、近接面の外周縁の近傍に液体の凝固点よりも低い温度の冷却ガスを供給して凝固体を形成する冷却ガス供給部を用いてよく、この場合、近接面と基板の表面との間に挟まれた液体は冷却ガスにより直接的に冷却されて凝固される。また、別の凝固手段として、液体の凝固点よりも低い温度に近接体を冷却する近接体冷却部を用いてもよく、この場合、近接体の温度低下によって近接面と基板の表面との間に挟まれた液体は冷却されて凝固される。このように種々の冷却態様で凝固体を形成することが可能である。
【００１１】
また、近接面が基板の表面よりも狭い場合には、凝固体の形成と駆動部による近接体の相対移動とを並行または交互に繰り返して行うことで、付着物が除去される基板の表面領域が広がり、基板の表面全体から付着物を除去することができる。
【００１２】
また、凝固体を形成するときに冷剤供給部から基板の裏面に冷剤を供給して基板の温度を低下させてもよく、これによって凝固体の体積膨脹が増大されて基板表面からの付着物の除去が促進され、除去率をさらに向上させることができる。
【００１３】
また、基板の表面に液体を供給して付着させる液体供給部をさらに設けてもよく、液体供給部によって例えば基板の表面全体に液体の液膜を形成してもよい。
【００１４】
さらに、液体としては水を用いてもよく、この場合、近接体を氷体で構成することで凝固手段によって形成される凝固体、つまり氷結体は氷体としっかりと一体化される。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように、基板の表面と近接体とに挟まれる液体を凝固させて凝固体を形成し、この凝固体と一体化された近接体を基板に対して相対移動させて凝固体を基板の表面から剥離するため、基板の表面に付着する付着物を効率良く除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明にかかる基板処理装置の第１実施形態を示す図である。
【図２】図１の基板処理装置の部分平面図である。
【図３】図１に示す基板処理装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図４】図１に示す基板処理装置の動作を示すフローチャートである。
【図５】凍結・剥離処理を模式的に示す図である。
【図６】本発明にかかる基板処理装置の第２実施形態を示す図である。
【図７】本発明にかかる基板処理装置の第３実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は本発明にかかる基板処理装置の第１実施形態を示す図である。また、図２は図１の基板処理装置の部分平面図である。さらに、図３は図１に示す基板処理装置の電気的構成を示すブロック図である。この基板処理装置は、半導体ウエハ等の基板Ｗの表面Ｗｆに付着したパーティクルなどの汚染物質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。なお、図１および図２では、各図の方向関係を明確にするために、ＸＹＺ直角座標軸が示される。
【００１８】
この基板処理装置は、基板Ｗよりも若干大きな平面サイズを有するスピンベース１１を有している。また、スピンベース１１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１２が立設されている。チャックピン１２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１１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１２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。また、各チャックピン１２は、基板保持部が基板Ｗの外周端面を押圧する押圧状態と、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で切り替え可能となっており、装置全体を制御する制御ユニット２からの動作指令に応じて状態切替が実行される。
【００１９】
より詳しくは、スピンベース１１に対して基板Ｗが受渡しされる際には、各チャックピン１２を解放状態とし、基板Ｗに対して洗浄処理を行う際には、各チャックピン１２を押圧状態とする。各チャックピン１２を押圧状態とすると、各チャックピン１２は基板Ｗの周縁部を把持して、基板Ｗがスピンベース１１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を上方に向けた状態で保持される。このように本実施形態では、スピンベース１１とチャックピン１２とで基板Ｗを保持しているが、基板保持方式はこれに限定されるものではなく、例えば基板Ｗをスピンチャックなどの吸着方式により保持するようにしてもよい。
【００２０】
スピンベース１１には、図１に示すように、回転軸３１が連結されている。この回転軸３１はベルト３２を介してモータ３３の出力回転軸３４と連結されている。そして、制御ユニット２からの制御信号に基づきモータ３３が作動すると、そのモータ駆動に伴って回転軸３１が回転する。これによって、スピンベース１１の上方でチャックピン１２により保持されている基板Ｗはスピンベース１１とともに回転軸心Ｐａ回りに回転する。
【００２１】
こうして回転駆動される基板Ｗの表面Ｗｆに対してＤＩＷ（deionized water：脱イオン水）を供給するためのＤＩＷ吐出ノズル４１がスピンベース１１の上方位置に配置されている。このＤＩＷ吐出ノズル４１に対してＤＩＷ供給部４２が開閉バルブ４３を介して接続されている。この開閉バルブ４３は常時閉成されており、後述するように基板ＷへのＤＩＷの液膜形成時および基板Ｗのリンス処理時には制御ユニット２からの開指令に応じて開閉バルブ４３が開成する。また、このＤＩＷ吐出ノズル４１は水平に延設された第１アーム４４の先端部に取り付けられている。この第１アーム４４の後端部が、鉛直方向Ｚに延設された回転軸４５により回転中心軸Ｊ１周りに回転自在に支持されている。そして、回転軸４５に対してノズル駆動機構４６が連結されており、制御ユニット２からの動作指令に応じて回転軸４５が回転中心軸Ｊ１周りに回転駆動されて第１アーム４４の先端部に取り付けられたＤＩＷ吐出ノズル４１が図２の点線に示すように基板表面Ｗｆの上方側で移動し、また同図の実線に示すように基板Ｗから離れた待機位置に移動する。
【００２２】
また本実施形態では、第１アーム４４の他に、第２アーム５２が水平に延設されており、その先端部には凍結ヘッド５３が取り付けられる一方、後端部にはヘッド駆動機構５１が連結されている。このヘッド駆動機構５１は図１に示すように回転モータ５１１を有している。そして、回転モータ５１１の回転軸５１２がアーム部材５２の後端部に連結されており、制御ユニット２からの制御信号に応じて回転モータ５１１が作動すると、回転中心Ｊ２の周りにアーム部材５２が揺動して凍結ヘッド５３を基板Ｗの表面中央部の上方位置と退避位置との間で往復移動させる。なお、本明細書では、凍結ヘッド５３が退避位置から基板Ｗの表面中央部の上方位置に移動する動作および方向をそれぞれ「往路動作」および「往路方向」と称する一方、逆に基板Ｗの表面中央部の上方位置から退避位置に移動する動作および方向をそれぞれ「復路動作」および「復路方向」と称する。
【００２３】
回転モータ５１１を搭載している昇降ベース５１４は、立設されたガイド５１５に摺動自在に嵌め付けられているとともに、ガイド５１５に並設されているボールネジ５１６に螺合されている。このボールネジ５１６は、昇降モータ５１７の回転軸に連動連結されている。また、この昇降モータ５１７は制御ユニット２からの制御信号に応じて作動してボールネジ５１６を回転させて凍結ヘッド５３を上下方向に昇降させる。このように、ヘッド駆動機構５１は凍結ヘッド５３を昇降および往復移動させる機構である。
【００２４】
この凍結ヘッド５３は、氷体ホルダ５３１、氷体５３２および冷却ガス吐出ノズル５３３を有している。凍結ヘッド５３では、第２アーム５２の先端部に固着された氷体ホルダ５３１により柱状の氷体５３２の上端が保持されており、氷体ホルダ５３１から氷体５３２が鉛直方向Ｚに垂下している。そして、上記往路動作により凍結ヘッド５３が基板Ｗの表面中央部の上方に位置決めされ、さらに下降されると、氷体５３２の下面が基板表面Ｗｆに近接する。また、氷体５３２に対して復路方向の上流側で、冷却ガス吐出ノズル５３３が第２アーム５２の先端部に取り付けられており、その冷却ガス吐出ノズル５３３の吐出口は氷体５３２の下面の外周縁近傍に向けられている。この冷却ガス吐出ノズル５３３に対して冷却窒素ガス供給部５４が開閉バルブ５５を介して接続されている。この開閉バルブ５５は常時閉成されており、後述するように凍結・剥離処理を行う間、制御ユニット２からの開指令に応じて開閉バルブ５５が開成し、０℃よりも低い温度に冷却された冷却窒素ガスを近接部に吐出する。
【００２５】
また、液膜形成処理、凍結・剥離処理およびリンス処理などの基板処理装置による各種処理を行っている間に、ＤＩＷが基板Ｗおよびスピンベース１１の周辺に飛散するのを防止すべく、飛散防止カップ６１がスピンベース１１を取り囲むように設けられている。すなわち、制御ユニット２からの制御信号に応じてカップ昇降駆動機構６２がカップ６１を所定位置に位置決めすることで、図１に示すようにカップ６１はスピンベース１１およびチャックピン１２で保持された基板Ｗを側方位置から取り囲み、スピンベース１１および基板Ｗから飛散するＤＩＷを捕集可能となっている。
【００２６】
なお、装置全体を制御する制御ユニット２は、主として、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２１と、ＲＡＭ（Random Access Memory）２２と、ＲＯＭ（Read Only Memory）２３と、モータ３３、ＤＩＷ供給部４２や冷却窒素ガス供給部５４などを駆動制御する駆動制御部２４とを有している。これらのうちＲＯＭ２３は、いわゆる不揮発性の記憶部であり、装置各部を制御するためのプログラムを格納している。そして、ＣＰＵ２１がＲＯＭ２３に格納されているプログラムに従って装置各部を制御することによって装置は次に説明する基板処理動作を実行する。
【００２７】
図４は図１に示す基板処理装置の動作を示すフローチャートである。この装置では、未処理の基板Ｗが装置内に搬入されると、制御ユニット２が装置各部を制御して該基板Ｗに対して一連の処理が実行される。ここでは、予め基板Ｗが表面Ｗｆを上方に向けた状態で基板Ｗが基板処理装置にローディングされ、チャックピン１２によって保持される。
【００２８】
基板Ｗの搬入後、制御ユニット２はチャック回転機構２２を駆動させてスピンベース１１を回転させるとともに、ノズル駆動機構４６によって第１アーム４２を回動させてノズル４１を基板Ｗの回転軸心Ｐａ近傍に移動し、ノズル４１の吐出口（図示省略）を基板表面Ｗｆの回転中心部に向けて位置決めする。そして、制御ユニット２はＤＩＷ供給部４２および開閉バルブ４３を制御してＤＩＷ供給部４２からＤＩＷをノズル４１から吐出させる。基板表面Ｗｆの中央部に供給されたＤＩＷは基板Ｗの回転に伴う遠心力によって基板Ｗの径方向外向きに均一に広げられ、その一部が基板外に振り切られる。これによって、基板表面Ｗｆの全面にわたってＤＩＷの液膜の厚みを均一にコントロールして、基板表面Ｗｆの全体に所定の厚みを有する液膜ＬＦが形成される（液膜形成処理：ステップＳ１）。なお、液膜形成に際して、上記のように基板表面Ｗｆに供給されたＤＩＷを振り切ることは必須の要件ではない。例えば、基板Ｗの回転を停止させた状態あるいは基板Ｗを比較的低速で回転させた状態で基板ＷからＤＩＷを振り切ることなく基板表面Ｗｆに液膜ＬＦを形成してもよい。なお、本実施形態では、ノズル４１を基板表面Ｗｆに向けたまま次のステップＳ２に進むが、液膜形成完了後、第１アーム４２を逆方向に回動させてノズル４１を基板Ｗの上方位置から退避位置（図２の実線位置）に移動させておき、後述するようにリンス処理を行う際に、再びノズル４１を移動させて位置決めしてもよい。
【００２９】
次のステップＳ２では、制御ユニット２はヘッド駆動機構５１によって第２アーム５２を往路方向に回動させて凍結ヘッド５３を基板表面Ｗの回転中心部の直上位置に移動させ、氷体５３２の下面を基板表面Ｗｆの中央部と対面させるとともに、図２に示すように冷却ガス吐出ノズル５３３を氷体５３２に対して復路方向の上流側に位置させる。そして、制御ユニット２はさらにヘッド駆動機構５１を制御して第２アーム５２全体を下降させて、氷体５３２の下面を液膜ＬＦを介して基板表面Ｗｆの回転中心部と近接させる。また、これと同時あるいは若干遅れて制御ユニット２は冷却窒素ガス供給部５４および開閉バルブ５５を制御して冷却ガス吐出ノズル５３３からの冷却窒素ガスの吐出を開始する（ステップＳ３）。こうして、凍結・剥離処理が開始される。
【００３０】
図５は凍結・剥離処理を模式的に示す図である。この凍結・剥離処理（ステップＳ４）では、同図（ａ）に示すように、冷却窒素ガスの供給によって氷体５３２の復路方向（同図中の白抜き矢印で示す方向ＲＤ）の上流側部分でＤＩＷが凍結して凝固領域ＦＲが形成され、当該凝固領域ＦＲを介して氷体５３２が基板表面Ｗｆと一体化される。このとき、この凝固領域ＦＲの形成時の体積膨脹によって凝固領域ＦＲで基板表面Ｗｆに付着しているパーティクルＰＴは基板表面Ｗｆから剥離されるとともに凝固領域ＦＲ内に取り込まれる。
【００３１】
また、凍結・剥離処理では、基板Ｗが回転軸心Ｐａ回りに回転するのに対し、凍結ヘッド５３が復路方向ＲＤに移動するため、凝固領域ＦＲは氷体５３２と一体化されたまま移動し、基板表面Ｗｆから剥離される。その結果、同図（ｂ）に示すように、基板表面Ｗｆに付着していたパーティクルＰＴは元の付着位置（点線で示す位置）から離間して基板表面Ｗｆから除去される。
【００３２】
凍結ヘッド５３の移動によって凝固領域ＦＲの下方部は基板表面Ｗｆとの摩擦によってＤＩＷに戻るが、本実施形態では凍結ヘッド５３の移動と窒素ガス供給とは同時に行っているため、同図（ｃ）に示すように、窒素ガス供給によって摩擦によって溶融したＤＩＷは新たに窒素ガスが供給された領域のＤＩＷと一緒に凝固されて新たな凝固領域ＦＲが形成される。この凝固領域ＦＲにおいても、先の凝固領域ＦＲと同様に、凝固領域ＦＲの形成時の体積膨脹によって凝固領域ＦＲで基板表面Ｗｆに付着している別のパーティクルＰＴが基板表面Ｗｆから剥離されるとともに凝固領域ＦＲ内に取り込まれる。そして、復路方向ＲＤへの凍結ヘッド５３の移動により、同図（ｄ）に示すように、基板表面Ｗｆに付着していたパーティクルＰＴは元の付着位置（点線で示す位置）から離間して基板表面Ｗｆから除去される。
【００３３】
このように、氷体５３２を液膜ＬＦを介して基板表面Ｗｆに近接させるとともに０℃よりも低い温度に冷却された窒素ガスを氷体５３２の下面の外周縁近傍に供給しながら、凍結ヘッド５３を基板Ｗに対して相対移動させているため、上記した凍結動作と剥離動作が繰り返されて基板表面Ｗｆに付着するパーティクルが基板表面Ｗｆから除去される。この凍結・剥離処理は、基板表面Ｗｆの全体に対して実行されるまで、つまり制御ユニット２がステップＳ５で「ＹＥＳ」と判断するまで、継続される。
【００３４】
こうして、凍結・剥離処理が完了すると、制御ユニット２は開閉バルブ５５を閉成して窒素ガスの吐出を停止するとともに開閉バルブ４３を開成してＤＩＷを基板表面Ｗｆに供給する。ＤＩＷ吐出ノズル４１から供給されたＤＩＷは遠心力によって流水となって基板表面Ｗｆに広がり、その流水の一部は氷体５３２の下面に達して氷体５３２と基板表面Ｗｆとの間に形成された凝固体を解凍する（ステップＳ６）。それに続いて、制御ユニット２はヘッド駆動機構５１によって凍結ヘッド５３を基板Ｗから離れた退避位置に移動させる（ステップＳ７）。
【００３５】
また、ノズル４１からのＤＩＷ供給を継続させて基板表面Ｗｆに対してリンス処理を施し、凍結・剥離処理によって基板表面Ｗｆから除去されたパーティクルをＤＩＷとともに基板表面Ｗｆから洗い流す（ステップＳ８）。このリンス処理が完了すると、制御ユニット２は開閉バルブ４３を閉成してＤＩＷ供給を停止するとともに、ノズル駆動機構４６によってノズル４１を基板Ｗから離れた退避位置に移動させた後、スピン乾燥させる（ステップＳ９）。
【００３６】
以上のように、本発明の第１実施形態によれば、凍結・剥離処理を実行することで基板表面Ｗｆに付着するパーティクルＰＴなどの付着物を効果的に除去することができ、パーティクル除去効率（ＰＲＥ）を向上させることができる。
【００３７】
また、本実施形態では、図１や図２から明らかなように、氷体５３２の下面は基板Ｗの表面Ｗｆよりも狭く、氷体５３２と基板表面Ｗｆとの間でＤＩＷを凍結して形成される凝固領域ＦＲも小さい。その結果、当該凝固領域ＦＲを介して基板Ｗの表面Ｗｆに対して氷体５３２が接着する面積も小さく、凝固領域ＦＲを基板表面Ｗｆから剥離する際に、基板Ｗに対して過大な応力がかかることなく、基板Ｗにダメージを与えるのを防止することができる。なお、上記のように凝固領域ＦＲを小さく制限しているものの、基板Ｗに対して凍結ヘッド５３を相対移動させて基板表面Ｗｆの全体に対して凍結・剥離処理を施しているため、基板表面Ｗｆをもれなく洗浄することができる。
【００３８】
このように第１実施形態では、ＤＩＷが本発明の「液体」に相当するとともに、氷体５３２およびその下面がそれぞれ本発明の「近接体」および「近接面」に相当している。また、氷体５３２と基板表面Ｗｆとの間にＤＩＷを冷却窒素ガス供給部５４からの冷却窒素ガスにより凝固させており、冷却窒素ガス供給部５４がそれぞれ本発明の「凝固手段」および「冷却ガス供給部」に相当している。また、モータ３３により基板Ｗを回転させるとともにヘッド駆動機構５１により凍結ヘッド５３を往復移動させており、これらが本発明の「駆動部」として機能している。さらに、ＤＩＷ供給部４２が本発明の「液体供給部」に相当している。
【００３９】
図６は本発明にかかる基板処理装置の第２実施形態を示す図である。この第２実施形態が第１実施形態と大きく相違する点は、基板Ｗの裏面Ｗｂに対して基板Ｗを冷却する冷剤を供給する点であり、その他の構成は基本的に第１実施形態と同一である。そこで、同一構成については、同一符号を付して説明を省略し、相違点を中心に図６を参照しつつ説明する。
【００４０】
この第２実施形態では、回転軸３１は中空軸であり、その内部には、基板Ｗの裏面Ｗｂに冷剤およびＤＩＷを供給するための供給管３５が挿通され、チャックピン１２に保持された基板Ｗの下面（裏面Ｗｂ）に近接する位置まで延びており、その先端には基板Ｗの下面中央部に向けて冷剤およびリンス用ＤＩＷを吐出する下面ノズル３７が設けられている。この供給管３５には冷剤供給部７１が接続されている。そして、凍結・剥離処理を実行する際に、制御ユニット２からの開閉指令に応じて開閉バルブ７２を開成することで基板Ｗを冷却する冷剤が冷剤供給部７１から開閉バルブ７２、供給管３５および下面ノズル３７を介して基板Ｗの裏面Ｗｂに供給される。これによって、凍結・剥離処理中に基板Ｗが冷却されて凝固領域ＦＲの体積膨脹が増大してパーティクルＰＴの除去率を向上させることができる。
【００４１】
なお、冷剤としては、凝固点の低いものが好適であり、例えばＩＰＡ（イソプロピルアルコール：isopropyl alcohol、凝固点：−８９．５℃）、エチルアルコール（凝固点：−１１４．５℃）、メチルアルコール（凝固点：−９８℃）およびこれらとＤＩＷとを混合させた混合液がある。また、凍結・剥離処理に続くリンス処理によりＤＩＷと併存することとなるため、冷剤を分離回収して再利用を可能とするためにはＤＩＷと不溶なものを用いるのが好適であり、例えばＨＦＥ（Hydrofluoroether：ハイドロフルオロエーテル）を主成分とするＨＦＥ液、より具体的には住友スリーエム株式会社製の商品名ノベック（登録商標）７１００（凝固点：−１３５゜Ｃ）を用いることができる。なお、ＨＦＥ液としては、同製の商品名ノベック（登録商標）シリーズのＨＦＥ、つまりノベック７２００、ノベック７３００などを用いることができる。
【００４２】
また、供給管３５には、冷剤供給部７１以外に、開閉バルブ７３を介してＤＩＷ供給部４２が接続されており、リンス処理時には、制御ユニット２からの開指令に応じて開閉バルブ７３を開成することでＤＩＷがリンス液として開閉バルブ７３、供給管３５および下面ノズル３７を介して基板Ｗの裏面Ｗｂに供給される。
【００４３】
以上のように、本発明の第２実施形態によれば、第１実施形態と同様にして凍結・剥離処理を実行しており、同様の作用効果が得られるが、凍結・剥離処理中に基板Ｗの裏面Ｗｂに冷剤が供給されるため、パーティクル除去効率をさらに向上させることができる。
【００４４】
図７は本発明にかかる基板処理装置の第３実施形態を示す図である。この第３実施形態が第１実施形態と大きく相違する点は、凍結態様であり、その他の構成は基本的に同一である。すなわち、第３実施形態では、氷体５３２に対して冷剤を供給することで氷体５３２の温度を低下させて凍結・剥離処理を行う。より詳しくは、図７に示すように、氷体５３２の内部に対して冷剤供給管５３４の一方端部が挿入されるとともに、その他方端部は冷剤供給部７４に接続されており、制御ユニット２からの開指令に応じて開閉バルブ５３５を開成することで冷剤供給部７４からの冷剤を氷体５３２に供給して氷体５３２の温度を低下させる。これによって、同図（ａ）に示すように、氷体５３２の下面直下のＤＩＷが凍結されて凝固領域ＦＲが形成される。これによって、当該凝固領域ＦＲを介して氷体５３２が基板表面Ｗｆと一体化され、このときの凝固領域ＦＲの体積膨脹によって凝固領域ＦＲで基板表面Ｗｆに付着しているパーティクルＰＴは基板表面Ｗｆから剥離されるとともに凝固領域ＦＲ内に取り込まれる。また、凍結ヘッド５３が復路方向ＲＤに移動することで、凝固領域ＦＲは氷体５３２と一体化されたまま移動し、基板表面Ｗｆから剥離される。その結果、同図（ｂ）に示すように、基板表面Ｗｆに付着していたパーティクルＰＴは元の付着位置（点線で示す位置）から離間して基板表面Ｗｆから除去される。
【００４５】
以上のように、第３実施形態においても、第１実施形態と同様に凍結・剥離処理によって同様の作用効果が得られる。この第３実施形態では、冷剤供給部７４が本発明の「近接体冷却部」に相当している。
【００４６】
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。例えば上記実施形態では、ＤＩＷを本発明の「液体」として用いるとともに氷体５３２を本発明の「近接体」として用いて凍結・剥離処理を実行しているが、液体と近接体との組み合わせはこれに限定されるものではない。
【００４７】
近接体として、基板Ｗに対する凝固領域ＦＲの付着力（上記実施形態では、着氷力）よりも高い付着力（着氷力）を有する材料で近接体を構成することができる。例えば、本発明の「液体」としてＤＩＷを用い、基板Ｗがシリコン基板である場合について考察する。シリコン基板の着氷力を計測したところ、３．３［ｋｇｆ／ｃｍ２］であるため、これよりも着氷力が大きな材料により近接体を構成してもよい。例えばＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート：Polymethyl methacrylate）などの樹脂材料や板ガラスなどを用いることができる。
【００４８】
また、本発明の「液体」としては、ＤＩＷ以外に大気圧下で常温付近に融点を有する物質、例えばｔｅｒｔ−ブチルアルコール（tert-butyl alcohol、融点：２５℃）、炭酸エチレン（ethylene carbonate、融点：３４〜３７℃）などを用いることができる。
【００４９】
また、上記実施形態での凍結・剥離処理では、凝固領域ＦＲの形成と、基板Ｗに対する凍結ヘッド５３の相対移動とをともに連続的に実行しているが、これらを交互に繰り返すことで凍結・剥離処理を行ってもよい。
【００５０】
また、上記第１実施形態および第２実施形態では、ＤＩＷを凍結して凝固領域ＦＲを形成するために冷却窒素ガスを用いているが、ガス種についてはこれに限定されるものではなく、酸素ガスや二酸化炭素ガスなどの一般的な基板処理プロセスで用いられる冷却ガスを用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
この発明は、半導体ウエハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板などの基板の表面に付着する付着物に除去する基板処理装置および方法に適用することができる。
【符号の説明】
【００５２】
５１…ヘッド駆動機構
５３…凍結ヘッド
５４…冷却窒素ガス供給部（冷却ガス供給部）
７１…冷剤供給部
７４…冷剤供給部（近接体冷却部）
５３２…氷体（近接体）
ＦＲ…凝固領域
ＬＦ…液膜
ＰＴ…パーティクル
Ｗ…基板
Ｗｂ…（基板の）裏面
Ｗｆ…（基板の）表面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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