基板処理方法および基板処理装置
【課題】基板の一方主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の他方主面を良好に洗浄処理する。
【解決手段】基板Ｗの表面Ｗｆに形成された液膜１１ｆを凍結させることによって、パターンＰＴの間隙内部に入り込んだＤＩＷが基板表面Ｗｆに付着するＤＩＷと一緒に凝固して凍結膜１３ｆの一部となり、凍結膜１３ｆによってパターンＰＴが構造的に補強される。そして、基板裏面Ｗｂに対して低温処理液を供給しながら基板裏面Ｗｂに形成される低温処理液の液膜１１ｂに対して超音波振動が付加されて基板裏面Ｗｂが超音波洗浄される。このように、凍結膜１３ｆによりパターンＰＴが補強された状態のまま基板裏面Ｗｂが超音波洗浄されるため、超音波洗浄によりパターンＰＴがダメージを受けることなく、基板裏面Ｗｂを超音波洗浄によって良好に洗浄処理することができる。
【解決手段】基板Ｗの表面Ｗｆに形成された液膜１１ｆを凍結させることによって、パターンＰＴの間隙内部に入り込んだＤＩＷが基板表面Ｗｆに付着するＤＩＷと一緒に凝固して凍結膜１３ｆの一部となり、凍結膜１３ｆによってパターンＰＴが構造的に補強される。そして、基板裏面Ｗｂに対して低温処理液を供給しながら基板裏面Ｗｂに形成される低温処理液の液膜１１ｂに対して超音波振動が付加されて基板裏面Ｗｂが超音波洗浄される。このように、凍結膜１３ｆによりパターンＰＴが補強された状態のまま基板裏面Ｗｂが超音波洗浄されるため、超音波洗浄によりパターンＰＴがダメージを受けることなく、基板裏面Ｗｂを超音波洗浄によって良好に洗浄処理することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、両主面のうち一方主面にパターンが形成された、基板の他方主面を洗浄する基板処理方法および基板処理装置に関するものである。なお、当該基板には、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、ＦＥＤ（電界放出ディスプレイ：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等の各種基板（以下、単に「基板」という）が含まれる。
【背景技術】
【０００２】
従来より、基板に対する処理のひとつとして基板表面に液膜を付着させた状態で基板を冷却することにより液膜を凍結させる技術が用いられている。例えば特許文献１や特許文献２では、このような凍結技術を基板に対する洗浄処理のひとつとして用いている。この凍結洗浄処理では、基板表面に液体を供給して基板表面に液膜を形成するのに続いて、基板を冷却することにより液膜を凍結させる。これにより、パーティクルが付着している基板表面に凍結膜が生成される。そして、最後に凍結膜へのリンス液供給や音響エネルギー付与などによって基板表面から凍結膜を除去し、これにより基板表面からパーティクルを凍結膜とともに除去している。
【０００３】
また、このような凍結技術は基板表面に形成されたホトレジスト膜を除去するためにも用いられることもある。例えば特許文献３では、シリコーンウエハー表面に形成されたホトレジスト膜に対して液体窒素が滴下されてホトレジスト膜が凍結される。そして、その凍結膜を有するシリコーンウエハーがメタノールを貯留した超音波洗浄槽内に浸漬されて超音波洗浄される。
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−７１８７５号公報（図７）
【特許文献２】米国特許出願公開第２００３／００１５５１７号明細書
【特許文献３】特開平７−６６１１９号公報（段落００２４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、例えば特許文献１では、微細パターンが形成された基板表面のみならず、パターンが形成されていない基板裏面にも凍結膜を形成して基板裏面への凍結洗浄を実行している。しかしながら、このような両面凍結洗浄処理を行った場合には、基板表面側のパターンを倒壊させることなく、基板裏面に付着するパーティクルの除去率を高めることは困難であった。そこで、基板表面については凍結洗浄処理（液膜形成−凍結−除去）を施す一方、基板裏面に対して超音波処理液を供給して超音波洗浄を実行することも考えられるが、凍結膜を除去している間に超音波付与位置の反対側に位置するパターンにダメージが及んでしまうことがあった。
【０００６】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、基板の一方主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の他方主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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、両主面のうち一方主面にパターンが形成された、基板の他方主面を洗浄する基板処理方法および装置に関するものであり、上記目的を達成するため、次のように構成されている。すなわち、この発明にかかる基板処理方法は、一方主面に液膜を形成する液膜形成工程と、一方主面の液膜を凍結させる凍結工程と、凍結工程により形成された凍結膜が一方主面に存在する状態で他方主面を超音波洗浄する超音波洗浄工程とを備えたことを特徴としている。また、この発明にかかる基板処理装置は、基板の一方主面に形成される液膜を凍結させる凍結手段と、凍結手段により形成された凍結膜が一方主面に存在する状態で他方主面を超音波洗浄する超音波洗浄手段とを備えたことを特徴としている。
【０００８】
このように構成された発明（基板処理方法および装置）では、基板の両主面のうち一方主面に液膜が形成され、その液膜を構成する液体はパターンの間隙内部に入り込んでいる。そして、この液膜が凍結されて一方主面に凍結膜が形成される。この際、パターンの間隙内部に入り込んだ液体は一方主面に付着する液体と一緒に凝固して凍結膜の一部となり、凍結膜によってパターンが構造的に補強された状態となる。つまり、基板、パターンおよび凍結膜が一体となった固体と見做せる状態となる。そして、凍結膜が一方主面に存在する状態、つまりパターン補強状態で他方主面が超音波洗浄される。したがって、この超音波洗浄によるパターンのダメージを効果的に防止しながら基板の他方主面を超音波洗浄によって良好に洗浄処理することができる。
【０００９】
ここで、超音波洗浄の開始タイミングについては、凍結工程により一方主面の全面に凍結膜が形成された後に行ってもよい。この場合、一方主面に形成された全パターンが凍結膜によって補強されているため、基板の他方主面全体に対して超音波洗浄を施すことができる。
【００１０】
また、基板の一方主面全体に対して凍結膜形成を瞬間的に行うことは比較的に難しく、凍結膜形成の開始後、凍結膜は徐々に一方主面全体に広がっていく。そこで、凍結膜形成を行っている間に、超音波洗浄を開始してもよい。これによって凍結処理と超音波洗浄処理が並行して行われてスループットを向上させることが可能となる。ただし、凍結膜が形成されていない領域について超音波洗浄を行うと、パターンにダメージを与えるおそれがあるため、他方主面のうち凍結工程により一方主面に形成された凍結膜の反対側に位置する領域から超音波洗浄を開始する必要がある。
【００１１】
また、超音波洗浄を行う際、その超音波洗浄処理で使用する処理液の温度については、液膜を構成する液体の凝固点以下の温度に設定するのが望ましい。というのも、このような低温の処理液を基板の他方主面に供給して超音波洗浄した場合には、超音波洗浄中に凍結膜が溶けるのを効果的に防止してパターンが凍結膜により補強されている状態を維持することができるからである。
【００１２】
また、超音波洗浄については次のようにして行ってもよい。すなわち、処理液を他方主面に供給して処理液の液膜を形成されるが、その液膜に対して処理液を介して超音波振動を伝播させて超音波洗浄することができる。また、上記のように他方主面側からではなく、一方主面側から基板を介して他方主面および他方主面に形成される処理液の液膜に対して超音波振動を伝播させて超音波洗浄を行ってもよい。いずれの超音波洗浄においても、超音波振動を確実に与えて他方主面を良好に超音波洗浄することができる。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によれば、基板の一方主面に形成された液膜を凍結されることでパターンが凍結膜で補強され、その補強状態を維持したまま基板の他方主面が超音波洗浄されるため、パターンへのダメージを抑制しながら基板の他方主面を良好に洗浄処理することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
＜第１実施形態＞
図１はこの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り、図２は図１の基板処理装置の制御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および裏面Ｗｂに付着しているパーティクル等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。より具体的には、この基板処理装置は、基板Ｗの両主面のうち微細パターンが形成されている基板表面Ｗｆについては凍結洗浄を行う一方、パターンが形成されていない裏面Ｗｂについては超音波洗浄を行う装置である。このように、本実施形態では、基板Ｗの表面Ｗｆが本発明の「一方主面」に相当し、裏面Ｗｂが本発明の「他方主面」に相当する。
【００１５】
この基板処理装置は、基板Ｗの表面Ｗｆを上方に向けて略水平姿勢に保持した状態で、基板Ｗを回転させるためのスピンチャック２を有している。このスピンチャック２の中心軸２１の上端部には、円板状のスピンベース２３がネジなどの締結部品によって固定されている。この中心軸２１はモータを含むチャック回転機構２２の回転軸に連結されている。そして、本発明の「制御手段」に相当し、装置全体を制御する制御ユニット４からの動作指令に応じてチャック回転機構２２が駆動されると、中心軸２１に固定されたスピンベース２３が回転中心Ａ０を中心に回転する。
【００１６】
また、スピンベース２３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２４が立設されている。チャックピン２４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２３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２４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。また、各チャックピン２４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を切り替え可能に構成されている。
【００１７】
そして、スピンベース２３に対して基板Ｗが受渡しされる際には、各チャックピン２４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２４を押圧状態とする。各チャックピン２４を押圧状態とすると、各チャックピン２４は基板Ｗの周縁部を把持して、基板Ｗがスピンベース２３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。
【００１８】
また、上記のように構成されたスピンチャック２の上方には遮断部材９が配置されている。この遮断部材９は、中心部に開口を有する円板状に形成されている。また、遮断部材９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。この遮断部材９は略円筒形状を有する支持軸９１の下端部に略水平に取り付けられている。この支持軸９１は、水平方向に延びるアーム９２により、基板Ｗの中心を通る鉛直軸回りに回転可能に保持されている。また、アーム９２には、遮断部材回転機構９３と遮断部材昇降機構９４とが接続されている。
【００１９】
遮断部材回転機構９３は、制御ユニット４からの動作指令に応じて、支持軸９１を基板Ｗの中心を通る鉛直軸回りに回転させる。また、制御ユニット４は、遮断部材回転機構９３の動作を制御して、スピンチャック２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９を回転させる。
【００２０】
遮断部材昇降機構９４は、制御ユニット４からの動作指令に応じて、遮断部材９をスピンベース２３に近接させたり、逆に離間させる。具体的には、制御ユニット４は、遮断部材昇降機構９４の動作を制御して、基板処理装置に対して基板Ｗを搬入出させる際には、遮断部材９をスピンチャック２の上方の離間位置（図１に示す位置）に上昇させる一方、基板Ｗに対して所定の処理を施す際には、遮断部材９をスピンチャック２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。
【００２１】
支持軸９１は中空になっており、その内部に、遮断部材９の開口に延設されるガス供給管９５が挿通されている。このガス供給管９５は乾燥ガス供給部６５に接続されている。この乾燥ガス供給部６５は、窒素ガスを供給するもので、適当なタイミングで遮断部材９と基板Ｗの表面Ｗｆとの間に形成される空間に向けてガス供給管９５から窒素ガスを供給する。なお、この実施形態では、乾燥ガス供給部６５から乾燥ガスとして窒素ガスを供給しているが、空気や他の不活性ガスなどを供給するようにしてもよい。
【００２２】
ガス供給管９５の内部には、液体供給管９６が挿通されている。この液体供給管９６の下方端部は遮断部材９の開口に延設されるとともに、その先端に液体吐出ノズル９７が設けられている。一方、液体供給管９６の上方端部は液体供給ユニット６２に接続されている。この液体供給ユニット６２は、基板表面Ｗｆに液膜を構成する液体およびリンス液を供給するものであり、本実施形態では液膜を構成する液体とリンス液としてＤＩＷ（脱イオン水：deionized water）を用いている。
【００２３】
また、スピンチャック２の中心軸２１は円筒状の空洞を有する中空になっており、中心軸２１の内部には、基板Ｗの裏面Ｗｂに液体を供給するための円筒状の液供給管２５が挿通されている。液供給管２５は、スピンチャック２に保持された基板Ｗの下面側である裏面Ｗｂに近接する位置まで延びており、その先端に基板Ｗの下面の中央部に向けて液体を吐出する液吐出ノズル２７が設けられている。液供給管２５は、上記した液体供給ユニット６２に接続されており、基板Ｗの裏面Ｗｂに向けてＤＩＷをリンス液として供給する。
【００２４】
また、中心軸２１の内壁面と液供給管２５の外壁面との隙間は、横断面リング状のガス供給路２９になっている。このガス供給路２９は上記乾燥ガス供給部６５に接続されており、乾燥ガス供給部６５からガス供給路２９を介してスピンベース２３と基板Ｗの裏面Ｗｂとの間に形成される空間に窒素ガスが供給される。
【００２５】
この第１実施形態にかかる基板処理装置では、冷却ガス吐出ノズル３がスピンチャック２に保持された基板Ｗの表面Ｗｆに向けて液膜凍結用冷却ガスを吐出可能に設けられている。また、このノズル３を駆動するためにノズル駆動機構３１が設けられている。このノズル駆動機構３１では、回転モータ３２がスピンチャック２の周方向外側に設けられている。この回転モータ３２の回転軸３３にはアーム３４が水平方向に延びるように接続され、さらに当該アーム３４の先端に上記冷却ガス吐出ノズル３が取り付けられている。そして、制御ユニット４からの動作指令に応じて回転モータ３２が駆動されると、アーム３４が回転軸３３回りに揺動し、ノズル３が以下のように移動する。
【００２６】
図３は冷却ガス吐出ノズルの動きを示す図で、同図（ａ）は側面図、同図（ｂ）は平面図である。制御ユニット４からの動作指令に基づき回転モータ３２が駆動されてアーム３４が揺動すると、冷却ガス吐出ノズル３は、基板Ｗの表面Ｗｆに対向した状態で、図３（ｂ）に示すように、移動軌跡Ｔに沿って移動する。この移動軌跡Ｔは、回転中心位置Ｐｃから端縁位置Ｐｅに向かう軌跡である。ここで、回転中心位置Ｐｃは基板Ｗの上方で、かつ基板Ｗの回転中心Ａ０の上に位置し、端縁位置Ｐｅは基板Ｗの外周端の上方に位置する。すなわち、回転モータ３２は、冷却ガス吐出ノズル３を基板Ｗの表面Ｗｆに沿って基板Ｗに対して相対移動させる。また、冷却ガス吐出ノズル３は、移動軌跡Ｔの延長線上であって基板Ｗの対向位置から側方に退避した待機位置Ｐｓに移動可能となっている。
【００２７】
冷却ガス吐出ノズル３は冷却ガス供給部６４に接続されている。この冷却ガス供給部６４は、制御ユニット４からの動作指令に応じて冷却ガスを冷却ガス吐出ノズル３に供給するものである。冷却ガス吐出ノズル３が基板Ｗの表面Ｗｆの対向位置に配置され、冷却ガス供給部６４から冷却ガスが冷却ガス吐出ノズル３に供給されると、冷却ガス吐出ノズル３から基板Ｗの表面Ｗｆに向けて局部的に冷却ガスが吐出される。そして、制御ユニット４からの動作指令に応じて、冷却ガス吐出ノズル３から冷却ガスが吐出している状態で、スピンチャック２が基板Ｗを回転させながら、回転モータ３２が冷却ガス吐出ノズル３を移動軌跡Ｔに沿って移動させると、冷却ガスが基板Ｗの表面Ｗｆの全体にわたって供給されることとなる。したがって、液体吐出ノズル９７からのＤＩＷにより液膜１１ｆが形成された基板表面Ｗｆに対して上記のようにして冷却ガスを供給することで液膜１１ｆの全体が凍結し、基板Ｗの表面Ｗｆの全面に凍結膜１３ｆが生成される。
【００２８】
基板Ｗの表面Ｗｆからの冷却ガス吐出ノズル３の高さは、冷却ガスの供給量によっても異なるが、例えば５０ｍｍ以下、好ましくは数ｍｍ程度に設定される。このような基板Ｗの表面Ｗｆからの冷却ガス吐出ノズル３の高さおよび冷却ガスの供給量は、(1)冷却ガスが有する冷熱を液膜１１ｆに効率的に付与する観点、(2)冷却ガスにより液膜１１ｆの液面が乱れることがないように液膜１１ｆを安定して凍結する観点などから実験的に定められる。
【００２９】
冷却ガスは、基板Ｗの表面Ｗｆに形成された液膜１１ｆを構成する液体の凝固点、すなわちこの実施形態では０゜Ｃより低い温度を有する。この冷却ガスは、例えば、タンクに貯留されている液体窒素内を通るパイプに窒素ガスを流すことにより生成され、この実施形態では例えば−１００゜Ｃに冷却されている。なお、窒素ガスに代えて、酸素ガスや清浄なエア等を用いてもよい。このように冷却ガスを用いているため、基板Ｗの表面Ｗｆへのガス供給前にフィルタ等を通すことによって、冷却ガスに含まれる汚染物質を容易に除去することができ、液膜１１ｆを凍結させる際に基板Ｗの表面Ｗｆが汚染されるのを防止できる。このように、この実施形態では、冷却ガス吐出ノズル３が本発明の「冷却ガス吐出手段」に相当し、回転モータ３２が本発明の「相対移動機構」に相当する。
【００３０】
図１に戻って、説明を続ける。この実施形態では、スピンチャック２の周囲には、受け部材５１が固定的に取り付けられている。この受け部材５１には、円筒状の仕切り部材が３個立設されて３つの空間が排液槽として形成されている。また、これらの排液槽の上方にはスプラッシュガード５２がスピンチャック２に水平姿勢で保持されている基板Ｗの周囲を包囲するようにスピンチャック２の回転軸に対して昇降自在に設けられている。このスプラッシュガード５２は回転軸に対して略回転対称な形状を有しており、スピンチャック２と同心円状に径方向内側から外側に向かって配置された３つのガードを備えている。そして、ガード昇降機構（図示省略）の駆動によりスプラッシュガード５２を段階的に昇降させることで、回転する基板Ｗから飛散する液膜形成用ＤＩＷ、リンス液や次に説明する処理液などを分別して排液させることが可能となっている。
【００３１】
このように構成されたスプラッシュガード５２のうち最外部のガード５２１の最上部にノズル取付部材５２２が設けられるとともに、吐出口７１をスピンチャック２の回転軸に向けた状態で超音波洗浄ノズル７が当該ノズル取付部材５２２に取り付けられている。そして、図１に示すようにスプラッシュガード５２を最も低い位置に降下させると、超音波洗浄ノズル７はスピンチャック２に保持された基板Ｗの裏面Ｗｂよりも低い位置に位置決めされるとともに、超音波洗浄ノズル７の吐出口７１がスピンチャック２の外周側から基板裏面Ｗｂの中央部に向いている。この位置決め状態で処理液供給ユニット６３から超音波洗浄ノズル７に対して処理液を圧送すると、吐出口７１から処理液が基板裏面Ｗｂに供給されて基板裏面Ｗｂに処理液の液膜（図４の符号１１ｂ）が形成される。
【００３２】
この処理液供給ユニット６３は、ＤＩＷにアルコール、例えばＩＰＡ（isopropyl alcohol：イソプロピルアルコール）を混合して凝固点がＤＩＷの凝固点以下に降下した混合液を処理液として貯留するタンクを有している。また、処理液供給ユニット６３では、タンクから送り出される処理液を熱交換器（図示省略）によってＤＩＷの凝固点以下の温度に調整した後、この温調済の処理液（以下「低温処理液」という）が超音波洗浄ノズル７の導入口７２を介してノズル内部に圧送される。
【００３３】
このノズル内部には振動子７３が配置されて低温処理液に対して超音波振動が付与される。より詳しくは、振動子７３は図１に示すように吐出口７１から吐出される低温処理液の吐出方向（図中の符号７４）において吐出口７１の反対側に配置されている。そして、制御ユニット４からの制御信号に基づき超音波発振器７５からパルス信号が振動子７３に出力されると、振動子７３が超音波振動する。これにより低温処理液を介して基板裏面Ｗｂに形成される低温処理液の液膜１１ｂ（図４（ｃ）参照）に対して超音波振動が伝播して裏面Ｗｂが超音波洗浄される。また、超音波発振器７５からのパルス信号の出力を停止しながら処理液供給ユニット６３を作動させると、超音波振動を付与しない状態のまま低温処理液を基板裏面Ｗｂに供給することが可能となっている。
【００３４】
次に、上記のように構成された基板処理装置における洗浄処理動作について図４を参照しつつ説明する。図４は基板の表面および裏面に対する洗浄処理を模式的に示す図である。同図および後で説明する図５、７および９において、低温処理液中の超音波振動が伝播しているか否かを明確にするため、超音波伝播を伴う低温処理液については、特に「超音波低温処理液」と称する一方、低温処理液を伴わない低温処理液については、単に「低温処理液」と称する。この基板処理装置では、図１に示すように、基板搬入時には、遮断部材９はスピンチャック２の上方の離間位置に退避して基板Ｗとの干渉を防止しており、基板表面Ｗｆを上方に向けた状態で基板Ｗが装置内に搬入され、スピンチャック２に保持される。また、この実施形態では、この基板搬入時、つまり次に説明する液膜形成前において、制御ユニット４は熱交換器を作動させて処理液供給ユニット６３内で低温処理液を準備している。
【００３５】
スピンチャック２に未処理の基板Ｗが保持されると、制御ユニット４はスプラッシュガード５２を上昇させてスピンチャック２に水平姿勢で保持されている基板Ｗの周囲をスプラッシュガード５２により包囲する。また、遮断部材９が基板表面Ｗｆと対向する対向位置まで降下され、基板表面Ｗｆに近接配置される。これにより、基板表面Ｗｆが遮断部材９の基板対向面に近接した状態で覆われ、基板Ｗの周辺雰囲気から遮断される。そして、制御ユニット４はチャック回転機構２２を駆動させてスピンチャック２を回転させる。また、ノズル９７からＤＩＷを基板表面Ｗｆに供給する。ここでは、基板Ｗを所定の回転速度で回転させることで基板表面Ｗｆに供給されたＤＩＷを基板Ｗの径方向外向きに均一に広げるとともに、その一部を基板外に振り切る。これによって、基板表面Ｗｆの全面にわたって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（ＤＩＷからなる膜）１１ｆが形成される（図４（ａ））。その結果、基板表面Ｗｆに付着するパーティクルと基板表面Ｗｆとの隙間がＤＩＷで満たされるとともに、基板表面Ｗｆに形成されたパターンＰＴの間隙内部にもＤＩＷが入り込む。なお、基板Ｗを静止したままＤＩＷを供給して液膜１１ｆを形成してもよい。
【００３６】
こうして、液膜形成処理が終了すると、液膜１１ｆを有する基板Ｗに対して凍結処理を実行する。すなわち、制御ユニット４は遮断部材９を離間位置に配置させるとともに、冷却ガス吐出ノズル３から冷却ガスを吐出させながら冷却ガス吐出ノズル３を待機位置Ｐｓから冷却ガス供給開始位置、つまり基板Ｗの回転中心位置Ｐｃに移動させる。そして、回転駆動されている基板Ｗの表面Ｗｆに向けて冷却ガスを吐出させながら冷却ガス吐出ノズル３を徐々に基板Ｗの端縁位置Ｐｅに向けて移動させていく。これにより、図３に示すように基板表面Ｗｆに形成された液膜１１ｆが局部的に凍結して凍結膜１３ｆが形成され、さらにノズル３の移動に応じて凍結膜１３ｆが基板表面Ｗｆの中央部から周縁部へと広げられる。そして、ノズル３のスキャン完了により、基板表面Ｗｆに形成された液膜１１ｆの全体が凍結し、基板表面Ｗｆの全面に凍結膜１３ｆが形成される。
【００３７】
このようにして凍結処理が実行されると、基板表面Ｗｆと該基板表面Ｗｆに付着するパーティクルの間に入り込んでいる液膜１１ｆの体積が増加し、パーティクルが微小距離だけ基板表面Ｗｆから離れる。また図４（ｂ）に示すように、パターンＰＴの間隙内部に入り込んだＤＩＷも基板表面Ｗｆに付着するＤＩＷと一緒に凝固して凍結膜１３ｆの一部となり、凍結膜１３ｆによってパターンＰＴが構造的に補強された状態となる。つまり、基板Ｗ、パターンＰＴおよび凍結膜１３ｆが一体となった固体と見做せる状態となる。
【００３８】
液膜１１ｆの凍結が完了すると、制御ユニット４は冷却ガス吐出ノズル３を待機位置Ｐｓに移動させる。続いて、制御ユニット４は図１に示すようにスプラッシュガード５２を最も低い位置に降下させた後、処理液供給ユニット６３から超音波洗浄ノズル７に対して低温処理液を圧送し、吐出口７１から低温処理液を基板裏面Ｗｂに供給する。これによって基板裏面Ｗｂに低温処理液の液膜１１ｂが形成される。また、低温処理液の供給とともに、制御ユニット４は超音波発振器７５を作動させて振動子７３にパルス信号を与え、振動子７３を超音波振動させる。これにより低温処理液を介して液膜１１ｂに対して超音波振動が伝播して裏面Ｗｂの全面が超音波洗浄される（図４（ｃ））。この超音波洗浄中において基板Ｗに供給される低温処理液はＤＩＷの凝固点（０゜Ｃ）よりも低い温度を有しているため、凍結膜１３ｆは凍結したままであり、パターンＰＴが補強された状態のまま超音波洗浄処理が実行される。なお、この裏面超音波洗浄処理においては、基板Ｗの回転速度を、低温処理液がスピンチャック２の周囲に飛び散らない程度の回転速度に減速するのが望ましい。
【００３９】
裏面Ｗｂの超音波洗浄が完了すると、振動子７３へのパルス信号の出力を停止するとともに、処理液供給ユニット６３から超音波洗浄ノズル７への低温処理液の圧送を停止する。この後、スプラッシュガード５２を元の位置に上昇させてスピンチャック２に保持された基板Ｗの周囲を包囲する。また、遮断部材９を対向位置に配置させるとともに、スピンチャック２とともに遮断部材９を回転させる。さらに、凍結膜１３ｆが融解しないうちにノズル９７およびノズル２７からＤＩＷをそれぞれ、回転駆動されている基板Ｗの表裏面Ｗｆ、Ｗｂに供給する。これにより、回転駆動されている基板Ｗの表裏面Ｗｆ、ＷｂへのＤＩＷの供給が開始され、ＤＩＷによる凍結膜１３ｆの解凍処理と表面Ｗｆおよび裏面Ｗｂのリンス処理が実行される。その結果、パーティクルを含む凍結膜１３ｆが融解するとともに基板表面Ｗｆからリンス除去されるとともに、裏面Ｗｂに付着する処理液がリンス除去される（図４（ｄ））。なお、この実施形態では、リンス処理を行っている間、制御ユニット４は基板Ｗとスピンベース２３および基板Ｗと遮断部材９との間の空間に窒素ガスを供給して基板Ｗの周辺雰囲気を不活性ガス雰囲気としている。
【００４０】
そして、リンス処理後、制御ユニット４はチャック回転機構２２および遮断部材回転機構５３のモータの回転速度を高めて基板Ｗおよび遮断部材９を高速回転させる。これにより、基板Ｗの乾燥処理（スピンドライ）が実行される。基板Ｗの乾燥処理後は基板Ｗおよび遮断部材９の回転を停止するとともに基板Ｗへの窒素ガスの供給を停止する。その後、処理済の基板Ｗが搬出される。
【００４１】
以上のように、第１実施形態によれば、基板Ｗの表面Ｗｆに形成された液膜１１ｆを凍結させることによって、パターンＰＴの間隙内部に入り込んだＤＩＷが基板表面Ｗｆに付着するＤＩＷと一緒に凝固して凍結膜１３ｆの一部となる。そのため、凍結膜１３ｆによってパターンＰＴは構造的に補強された状態となる。そして、基板裏面Ｗｂに対して低温処理液を供給しながら基板裏面Ｗｂに形成される低温処理液の液膜１１ｂに対して超音波振動を付加して基板裏面Ｗｂを超音波洗浄している。このように、凍結膜１３ｆによりパターンＰＴを補強した状態で基板裏面Ｗｂを超音波洗浄しているため、超音波洗浄によりパターンＰＴがダメージを受けることなく、基板裏面Ｗｂを超音波洗浄によって良好に洗浄処理することができる。
【００４２】
また、超音波洗浄に用いる処理液の温度を基板表面側の液膜１１ｆを構成する液体（この実施形態ではＤＩＷ）の凝固点以下の温度に設定しているため、超音波洗浄中に凍結膜１３ｆが溶けるのを効果的に防止することができる。つまり、低温処理液を用いることで超音波洗浄処理の開始から終了までの間、パターンＰＴを凍結膜１３ｆにより確実に補強することができ、基板裏面Ｗｂの超音波洗浄処理を良好に行うことができる。
【００４３】
＜第２実施形態＞
ところで、上記第１実施形態では凍結膜１３ｆが形成された後に低温処理液を基板裏面Ｗｂに供給しているが、超音波振動の付加を禁止した状態で液膜形成時や液膜凍結時に低温処理液を基板裏面Ｗｂに供給してもよく、これはスループットの向上に寄与する。この実施形態について、図５を参照しつつ説明する。
【００４４】
図５はこの発明にかかる基板処理装置の第２実施形態を示す模式図である。この第２実施形態は図１の基板処理装置と同一構成を有しており、低温処理液の供給態様についてのみ相違している。以下、相違点を中心に第２実施形態について説明する。
【００４５】
この第２実施形態では、スピンチャック２に未処理の基板Ｗが保持されると、制御ユニット４は図１に示すようにスプラッシュガード５２を最も低い位置に降下させる。また、遮断部材９が基板表面Ｗｆと対向する対向位置まで降下され、基板表面Ｗｆに近接配置される。そして、制御ユニット４はチャック回転機構２２を駆動させてスピンチャック２を回転させるとともに、ノズル９７からＤＩＷを基板表面Ｗｆに供給して基板表面ＷｆにＤＩＷの液膜１１ｆを形成する。また、これと並行して、制御ユニット４は、振動子７３へのパルス信号の出力を行わず、つまり超音波振動の発生を禁止した状態で、処理液供給ユニット６３から超音波洗浄ノズル７に対して低温処理液を圧送し、吐出口７１から低温処理液を基板裏面Ｗｂに供給する（図５（ａ））。すなわち、ノズル７から基板裏面Ｗｂに低温処理液を供給して低温処理液の液膜１１ｂを形成して基板Ｗおよび液膜１１ｆの温度を低下させる一方、当該液膜１１ｂへの超音波振動の付与はなされていない。
【００４６】
また、同図（ｂ）に示すように、基板裏面Ｗｂへの低温処理液の供給は液膜形成処理後も継続され、基板Ｗおよび液膜１１ｆの冷却を続けられたまま第１実施形態と同様にして凍結処理が実行される。そして、基板表面Ｗｆの全面に凍結膜１３ｆが形成されてパターンＰＴの補強が完了すると、振動子７３へのパルス信号の出力が開始され、低温処理液を介して基板裏面Ｗｂの液膜１１ｂに超音波振動が与えられて基板裏面Ｗｂの超音波洗浄が開始される（同図（ｃ））。
【００４７】
この超音波洗浄処理の開始以降については、第１実施形態と同様に、裏面Ｗｂの超音波洗浄の完了を待って振動子７３へのパルス信号の出力を停止するとともに、処理液供給ユニット６３から超音波洗浄ノズル７への低温処理液の圧送を停止する。また、スプラッシュガード５２を元の位置に上昇させてスピンチャック２に保持された基板Ｗの周囲を包囲した後、遮断部材９を対向位置に配置させるとともに、スピンチャック２とともに遮断部材９を回転させながら、ＤＩＷによる凍結膜１３ｆの解凍処理と表面Ｗｆおよび裏面Ｗｂのリンス処理が実行される。さらに、基板Ｗの乾燥処理（スピンドライ）が実行された後、処理済基板Ｗが搬出される。
【００４８】
以上のように、第２実施形態によれば、凍結膜１３ｆによってパターンＰＴを構造的に補強した状態で基板裏面Ｗｂの超音波洗浄処理を行っているため、第１実施形態と同様の作用効果が得られる。また、第２実施形態では、第１実施形態と異なり、図５（ａ）および（ｂ）に示すように、液膜凍結処理前および処理中に低温処理液を基板裏面Ｗｂに供給して基板Ｗおよび液膜１１ｆを冷却しているため、液膜１１ｆが凍結するのに要する時間が第１実施形態に比べて短縮される。したがって、第２実施形態によれば、第１実施形態に比べてスループットを向上させることができる。
【００４９】
＜第３実施形態＞
図６はこの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り、図７は図６の基板処理装置の動作を示す模式図である。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、低温処理液の供給態様および供給タイミングである。すなわち、第３実施形態では、液供給管２５は超音波洗浄ノズル７の吐出口７１と接続されている。また、この超音波洗浄ノズル７の導入口７２は液体供給ユニット６２および処理液供給ユニット６３に接続されており、液体供給ユニット６２からのＤＩＷの供給および処理液供給ユニット６３からの低温処理液の供給が選択的に実行される。したがって、ＤＩＷが導入口７２を介してノズル内部に圧送されると、ノズル７の吐出口７１、液供給管２５およびノズル２７を介してＤＩＷがリンス液として基板裏面Ｗｂの中央部に供給される。一方、低温処理液が導入口７２を介してノズル内部に圧送されると、ノズル７の吐出口７１、液供給管２５およびノズル２７を介して低温処理液が基板裏面Ｗｂの中央部に供給される。また、低温処理液の供給と並行して振動子７３にパルス信号が与えられると、超音波振動が低温処理液を介して基板裏面Ｗｂに形成される低温処理液の液膜１１ｂに与えられて基板裏面Ｗｂの超音波洗浄が実行される。なお、その他の基本構成は第１実施形態と同一であるため、同一構成については同一符号を付して構成説明を省略する。
【００５０】
次に、図７を参照しつつ第３実施形態における洗浄動作について説明する。この第３実施形態においては、第１実施形態と同様にして基板搬入、液膜形成および液膜凍結が実行される（図７（ａ））が、液膜凍結処理中に超音波洗浄が開始される。すなわち、液膜凍結の初期段階では、同図（ｂ）に示すように、凍結膜１３ｆが基板表面Ｗｆの中央部に形成される。そして、ノズル３の移動に応じて凍結膜１３ｆが基板表面Ｗｆの中央部から周縁部へと広げられ、液膜凍結の後期ではノズル３のスキャン完了により基板表面Ｗｆに形成された液膜１１ｆの全体が凍結し、基板表面Ｗｆの全面に凍結膜１３ｆが形成される。このように凍結膜１３ｆが形成される範囲は時間経過とともに変化していく。そこで、第３実施形態では、制御ユニット４は液膜凍結処理中にノズル７に対して低温処理液を選択的に圧送して低温処理液を基板裏面Ｗｂの中央部に供給するが、低温処理液の流量や基板Ｗの回転速度などを制御して基板裏面Ｗｂでの低温処理液の供給領域が基板表面Ｗｆに形成された凍結膜１３ｆの反対側に位置する領域以内となるように制御している。したがって、同図（ｂ）に示すように、液膜凍結の初期段階では凍結膜１３ｆは基板表面Ｗｆの中央部付近しか形成されないため、低温処理液の液膜１１ｂも基板裏面Ｗｂの中央部付近にのみ形成される。また、制御ユニット４から動作指令に応じて超音波発振器７５からパルス信号が振動子７３に与えられて低温処理液を介して液膜１１ｂに超音波振動が与えられ、基板裏面Ｗｂの中央部に対して超音波洗浄が実行される。
【００５１】
また、液膜凍結処理の進行に伴って、同図（ｃ）に示すように、制御ユニット４は凍結膜１３ｆの形成範囲が広がるのに応じて低温処理液の流量や基板Ｗの回転速度などを増大させて低温処理液の液膜１１ｂの領域を広げていく（ただし、液膜１１ｂの範囲は上記したように凍結膜１３ｆの反対側に位置する領域以内に制限されている）。これによって超音波洗浄される基板裏面範囲が中央部から周縁部に広がっていき、基板表面Ｗｆ全体に凍結膜１３ｆが形成されるのに応じて基板裏面Ｗｂ全体が超音波洗浄される。なお、この第３実施形態では裏面中央部の下方に配置されたノズル２７から超音波低温処理液を基板裏面Ｗｂの中央部に供給するため、スピンチャック２に保持された基板Ｗの周囲をスプラッシュガード５２により包囲した状態のまま基板裏面Ｗｂに対する超音波洗浄を行うことができる。
【００５２】
こうして裏面Ｗｂの超音波洗浄が完了すると、振動子７３へのパルス信号の出力を停止するとともに、処理液供給ユニット６３から超音波洗浄ノズル７への低温処理液の圧送を停止する。この後、スプラッシュガード５２を元の位置に上昇させてスピンチャック２に保持された基板Ｗの周囲を包囲する。また、遮断部材９を対向位置に配置させるとともに、スピンチャック２とともに遮断部材９を回転させる。さらに、ノズル７にＤＩＷが供給されるように切り替え、凍結膜１３ｆが融解しないうちにノズル９７およびノズル２７からＤＩＷをそれぞれ、回転駆動されている基板Ｗの表裏面Ｗｆ、Ｗｂに供給する。これにより、回転駆動されている基板Ｗの表裏面Ｗｆ、ＷｂへのＤＩＷの供給が開始され、ＤＩＷによる凍結膜１３ｆの解凍処理と表面Ｗｆおよび裏面Ｗｂのリンス処理が実行される。その結果、パーティクルを含む凍結膜１３ｆが融解するとともに基板表面Ｗｆからリンス除去されるとともに、裏面Ｗｂに付着する処理液がリンス除去される（同図（ｄ））。
【００５３】
それに続いて、制御ユニット４はチャック回転機構２２および遮断部材回転機構５３のモータの回転速度を高めて基板Ｗおよび遮断部材９を高速回転させて基板Ｗの乾燥処理（スピンドライ）を実行した後、処理済の基板Ｗが搬出される。
【００５４】
以上のように、第３実施形態によれば、液膜凍結中に超音波洗浄処理を介しているため、第１実施形態に比べてスループットを向上させることができる。また、低温処理液の流量や基板Ｗの回転速度などが制御されることで、基板裏面Ｗｂでの低温処理液の供給領域が基板表面Ｗｆに形成された凍結膜１３ｆの反対側に位置する領域以内となっているため、超音波洗浄される領域（液膜１１ｂの形成範囲）の反対側には常に凍結膜１３ｆが存在してパターンＰＴが構造的に補強されている。したがって、超音波洗浄によりパターンＰＴにダメージが与えられるのを確実に防止することができる。
【００５５】
また、第３実施形態では、第１および第２実施形態と異なり、洗浄処理中、スピンチャック２に保持された基板Ｗの周囲をスプラッシュガード５２により常に包囲しているため、超音波洗浄中に低温処理液が装置周辺に飛散するのを確実に防止することができる。
【００５６】
＜第４実施形態＞
図８はこの発明にかかる基板処理装置の第４実施形態を示す図であり、図９は図８の基板処理装置の動作を示す模式図である。この第４実施形態が第１実施形態と大きく相違する点は超音波振動を基板表面側から与えている点である。すなわち、第４実施形態では、液供給管２５は液体供給ユニット６２のみならず処理液供給ユニット６３にも接続されており、液体供給ユニット６２からのＤＩＷの供給および処理液供給ユニット６３からの低温処理液の供給が選択的に実行される。また、超音波洗浄ノズル７がスピンチャック２に保持された基板Ｗの表面Ｗｆに向けて超音波低温処理液を吐出可能に設けられている。また、このノズル７を駆動するためにノズル駆動機構８１が設けられている。このノズル駆動機構８１では、回転モータ８２がスピンチャック２の周方向外側に設けられている。この回転モータ８２の回転軸８３にはアーム８４が水平方向に延びるように接続され、さらに当該アーム８４の先端に上記超音波洗浄ノズル７が取り付けられている。そして、制御ユニット４からの動作指令に応じて回転モータ８２が駆動されると、アーム８４が回転軸８３回りに揺動し、冷却ガス吐出ノズル３と同様に移動する。なお、その他の基本構成は第１実施形態と同一であるため、同一構成については同一符号を付して構成説明を省略する。
【００５７】
次に、図９を参照しつつ第４実施形態における洗浄動作について説明する。この第４実施形態においては、第１実施形態と同様にして基板搬入、液膜形成および液膜凍結が実行される（図７（ａ）、（ｂ））。そして、同図（ｃ）に示すように、液膜凍結処理が完了すると、制御ユニット４は液供給管２５に対して低温処理液を選択的に圧送して低温処理液をノズル２７から基板裏面Ｗｂの中央部に供給し、基板裏面全体に行き渡らせて低温処理液の液膜１１ｂを形成する。一方、基板表面Ｗｆ側では、ノズル７から低温処理液が基板表面Ｗｆに供給されるとともに、制御ユニット４から動作指令に応じて超音波発振器７５からパルス信号が振動子７３に与えられて低温処理液、凍結膜１３ｆおよび基板Ｗを介して液膜１１ｂに超音波振動が与えられ、基板裏面Ｗｂに対して超音波洗浄が実行される。なお、この第４実施形態では基板表面Ｗｆ側より超音波低温処理液を供給するため、第３実施形態と同様に、スピンチャック２に保持された基板Ｗの周囲をスプラッシュガード５２により包囲した状態のまま基板裏面Ｗｂに対する超音波洗浄を行うことができる。このように、第４実施形態では、ノズル２７が本発明の「第１ノズル」に相当し、当該ノズル２７から供給される低温処理液が本発明の「第１処理液」に相当する一方、ノズル７が本発明の「第２ノズル」に相当し、当該ノズル７から供給される超音波低温処理液が本発明の「第２処理液」に相当している。
【００５８】
こうして裏面Ｗｂの超音波洗浄が完了すると、振動子７３へのパルス信号の出力を停止するとともに、処理液供給ユニット６３から超音波洗浄ノズル７への低温処理液の圧送を停止する。この後、遮断部材９を対向位置に配置させるとともに、スピンチャック２とともに遮断部材９を回転させる。さらに、ノズル７にＤＩＷが供給されるように切り替え、凍結膜１３ｆが融解しないうちにノズル９７およびノズル２７からＤＩＷをそれぞれ、回転駆動されている基板Ｗの表裏面Ｗｆ、Ｗｂに供給する。これにより、回転駆動されている基板Ｗの表裏面Ｗｆ、ＷｂへのＤＩＷの供給が開始され、ＤＩＷによる凍結膜１３ｆの解凍処理と表面Ｗｆおよび裏面Ｗｂのリンス処理が実行される。その結果、パーティクルを含む凍結膜１３ｆが融解するとともに基板表面Ｗｆからリンス除去されるとともに、裏面Ｗｂに付着する処理液がリンス除去される（同図（ｄ））。
【００５９】
それに続いて、制御ユニット４はチャック回転機構２２および遮断部材回転機構５３のモータの回転速度を高めて基板Ｗおよび遮断部材９を高速回転させて基板Ｗの乾燥処理（スピンドライ）を実行した後、処理済の基板Ｗが搬出される。
【００６０】
以上のように、第４実施形態によれば、第１実施形態と同様に、凍結膜１３ｆによってパターンＰＴを構造的に補強した状態で基板裏面Ｗｂの超音波洗浄処理を行っているため、第１実施形態と同様の作用効果が得られる。また、第４実施形態では、第１実施形態と異なり、洗浄処理中、スピンチャック２に保持された基板Ｗの周囲をスプラッシュガード５２により常に包囲しているため、超音波洗浄中に低温処理液が装置周辺に飛散するのを確実に防止することができる。
【００６１】
＜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。例えば上記実施形態では、本発明の液膜を形成する液体としてＤＩＷを用いているが、これに限られず、例えば純水、炭酸水、水素水、脱気水、溶存酸素や溶存窒素などの溶存気体成分を調整した純水、ＳＣ１溶液（アンモニア水と過酸化水素水との混合水溶液）等の薬液などを用いてもよい。
【００６２】
上記実施形態では、液膜を構成する液体（実施形態ではＤＩＷ）に当該液体と固溶体を形成しない溶質（実施形態ではＩＰＡ）を溶かして凝固点を液体よりも低くしているが、処理液を構成する液体成分は任意であり、上記液体の凝固点以下の温度を有する液体成分であればよく、例えばＳＣ１などの薬液や純水、炭酸水、水素水、脱気水、溶存酸素や溶存窒素などの溶存気体成分を調整した純水などを用いることができる。また、上記した凝固点降下以外の現象を利用してもよく、例えば液膜１１ｆを構成する液体（実施形態ではＤＩＷ）と同一の過冷状態の液体を処理液として使用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
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、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基板において、一方主面に形成されたパターンにダメージを与えることなく、他方主面を超音波洗浄する基板処理装置および基板処理方法に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】この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の基板処理装置の制御構成を示すブロック図である。
【図３】冷却ガス吐出ノズルの動きを示す図である。
【図４】基板の表面および裏面に対する洗浄処理を模式的に示す図である。
【図５】この発明にかかる基板処理装置の第２実施形態を示す模式図である。
【図６】この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。
【図７】図６の基板処理装置の動作を示す模式図である。
【図８】この発明にかかる基板処理装置の第４実施形態を示す図である。
【図９】図８の基板処理装置の動作を示す模式図である。
【符号の説明】
【００６５】
３…冷却ガス吐出ノズル（冷却ガス吐出手段）
７…超音波洗浄ノズル
１１ｂ，１１ｆ…液膜
１３ｆ…凍結膜
２２…チャック回転機構
２７…ノズル
３１…回転モータ（相対移動機構）
７３…振動子
Ｗ…基板
Ｗｆ…基板表面（一方主面）
Ｗｂ…基板裏面（他方主面）
【技術分野】
【０００１】
この発明は、両主面のうち一方主面にパターンが形成された、基板の他方主面を洗浄する基板処理方法および基板処理装置に関するものである。なお、当該基板には、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、ＦＥＤ（電界放出ディスプレイ：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等の各種基板（以下、単に「基板」という）が含まれる。
【背景技術】
【０００２】
従来より、基板に対する処理のひとつとして基板表面に液膜を付着させた状態で基板を冷却することにより液膜を凍結させる技術が用いられている。例えば特許文献１や特許文献２では、このような凍結技術を基板に対する洗浄処理のひとつとして用いている。この凍結洗浄処理では、基板表面に液体を供給して基板表面に液膜を形成するのに続いて、基板を冷却することにより液膜を凍結させる。これにより、パーティクルが付着している基板表面に凍結膜が生成される。そして、最後に凍結膜へのリンス液供給や音響エネルギー付与などによって基板表面から凍結膜を除去し、これにより基板表面からパーティクルを凍結膜とともに除去している。
【０００３】
また、このような凍結技術は基板表面に形成されたホトレジスト膜を除去するためにも用いられることもある。例えば特許文献３では、シリコーンウエハー表面に形成されたホトレジスト膜に対して液体窒素が滴下されてホトレジスト膜が凍結される。そして、その凍結膜を有するシリコーンウエハーがメタノールを貯留した超音波洗浄槽内に浸漬されて超音波洗浄される。
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−７１８７５号公報（図７）
【特許文献２】米国特許出願公開第２００３／００１５５１７号明細書
【特許文献３】特開平７−６６１１９号公報（段落００２４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、例えば特許文献１では、微細パターンが形成された基板表面のみならず、パターンが形成されていない基板裏面にも凍結膜を形成して基板裏面への凍結洗浄を実行している。しかしながら、このような両面凍結洗浄処理を行った場合には、基板表面側のパターンを倒壊させることなく、基板裏面に付着するパーティクルの除去率を高めることは困難であった。そこで、基板表面については凍結洗浄処理（液膜形成−凍結−除去）を施す一方、基板裏面に対して超音波処理液を供給して超音波洗浄を実行することも考えられるが、凍結膜を除去している間に超音波付与位置の反対側に位置するパターンにダメージが及んでしまうことがあった。
【０００６】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、基板の一方主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の他方主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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、両主面のうち一方主面にパターンが形成された、基板の他方主面を洗浄する基板処理方法および装置に関するものであり、上記目的を達成するため、次のように構成されている。すなわち、この発明にかかる基板処理方法は、一方主面に液膜を形成する液膜形成工程と、一方主面の液膜を凍結させる凍結工程と、凍結工程により形成された凍結膜が一方主面に存在する状態で他方主面を超音波洗浄する超音波洗浄工程とを備えたことを特徴としている。また、この発明にかかる基板処理装置は、基板の一方主面に形成される液膜を凍結させる凍結手段と、凍結手段により形成された凍結膜が一方主面に存在する状態で他方主面を超音波洗浄する超音波洗浄手段とを備えたことを特徴としている。
【０００８】
このように構成された発明（基板処理方法および装置）では、基板の両主面のうち一方主面に液膜が形成され、その液膜を構成する液体はパターンの間隙内部に入り込んでいる。そして、この液膜が凍結されて一方主面に凍結膜が形成される。この際、パターンの間隙内部に入り込んだ液体は一方主面に付着する液体と一緒に凝固して凍結膜の一部となり、凍結膜によってパターンが構造的に補強された状態となる。つまり、基板、パターンおよび凍結膜が一体となった固体と見做せる状態となる。そして、凍結膜が一方主面に存在する状態、つまりパターン補強状態で他方主面が超音波洗浄される。したがって、この超音波洗浄によるパターンのダメージを効果的に防止しながら基板の他方主面を超音波洗浄によって良好に洗浄処理することができる。
【０００９】
ここで、超音波洗浄の開始タイミングについては、凍結工程により一方主面の全面に凍結膜が形成された後に行ってもよい。この場合、一方主面に形成された全パターンが凍結膜によって補強されているため、基板の他方主面全体に対して超音波洗浄を施すことができる。
【００１０】
また、基板の一方主面全体に対して凍結膜形成を瞬間的に行うことは比較的に難しく、凍結膜形成の開始後、凍結膜は徐々に一方主面全体に広がっていく。そこで、凍結膜形成を行っている間に、超音波洗浄を開始してもよい。これによって凍結処理と超音波洗浄処理が並行して行われてスループットを向上させることが可能となる。ただし、凍結膜が形成されていない領域について超音波洗浄を行うと、パターンにダメージを与えるおそれがあるため、他方主面のうち凍結工程により一方主面に形成された凍結膜の反対側に位置する領域から超音波洗浄を開始する必要がある。
【００１１】
また、超音波洗浄を行う際、その超音波洗浄処理で使用する処理液の温度については、液膜を構成する液体の凝固点以下の温度に設定するのが望ましい。というのも、このような低温の処理液を基板の他方主面に供給して超音波洗浄した場合には、超音波洗浄中に凍結膜が溶けるのを効果的に防止してパターンが凍結膜により補強されている状態を維持することができるからである。
【００１２】
また、超音波洗浄については次のようにして行ってもよい。すなわち、処理液を他方主面に供給して処理液の液膜を形成されるが、その液膜に対して処理液を介して超音波振動を伝播させて超音波洗浄することができる。また、上記のように他方主面側からではなく、一方主面側から基板を介して他方主面および他方主面に形成される処理液の液膜に対して超音波振動を伝播させて超音波洗浄を行ってもよい。いずれの超音波洗浄においても、超音波振動を確実に与えて他方主面を良好に超音波洗浄することができる。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によれば、基板の一方主面に形成された液膜を凍結されることでパターンが凍結膜で補強され、その補強状態を維持したまま基板の他方主面が超音波洗浄されるため、パターンへのダメージを抑制しながら基板の他方主面を良好に洗浄処理することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
＜第１実施形態＞
図１はこの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り、図２は図１の基板処理装置の制御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および裏面Ｗｂに付着しているパーティクル等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。より具体的には、この基板処理装置は、基板Ｗの両主面のうち微細パターンが形成されている基板表面Ｗｆについては凍結洗浄を行う一方、パターンが形成されていない裏面Ｗｂについては超音波洗浄を行う装置である。このように、本実施形態では、基板Ｗの表面Ｗｆが本発明の「一方主面」に相当し、裏面Ｗｂが本発明の「他方主面」に相当する。
【００１５】
この基板処理装置は、基板Ｗの表面Ｗｆを上方に向けて略水平姿勢に保持した状態で、基板Ｗを回転させるためのスピンチャック２を有している。このスピンチャック２の中心軸２１の上端部には、円板状のスピンベース２３がネジなどの締結部品によって固定されている。この中心軸２１はモータを含むチャック回転機構２２の回転軸に連結されている。そして、本発明の「制御手段」に相当し、装置全体を制御する制御ユニット４からの動作指令に応じてチャック回転機構２２が駆動されると、中心軸２１に固定されたスピンベース２３が回転中心Ａ０を中心に回転する。
【００１６】
また、スピンベース２３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２４が立設されている。チャックピン２４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２３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２４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。また、各チャックピン２４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を切り替え可能に構成されている。
【００１７】
そして、スピンベース２３に対して基板Ｗが受渡しされる際には、各チャックピン２４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２４を押圧状態とする。各チャックピン２４を押圧状態とすると、各チャックピン２４は基板Ｗの周縁部を把持して、基板Ｗがスピンベース２３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。
【００１８】
また、上記のように構成されたスピンチャック２の上方には遮断部材９が配置されている。この遮断部材９は、中心部に開口を有する円板状に形成されている。また、遮断部材９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。この遮断部材９は略円筒形状を有する支持軸９１の下端部に略水平に取り付けられている。この支持軸９１は、水平方向に延びるアーム９２により、基板Ｗの中心を通る鉛直軸回りに回転可能に保持されている。また、アーム９２には、遮断部材回転機構９３と遮断部材昇降機構９４とが接続されている。
【００１９】
遮断部材回転機構９３は、制御ユニット４からの動作指令に応じて、支持軸９１を基板Ｗの中心を通る鉛直軸回りに回転させる。また、制御ユニット４は、遮断部材回転機構９３の動作を制御して、スピンチャック２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９を回転させる。
【００２０】
遮断部材昇降機構９４は、制御ユニット４からの動作指令に応じて、遮断部材９をスピンベース２３に近接させたり、逆に離間させる。具体的には、制御ユニット４は、遮断部材昇降機構９４の動作を制御して、基板処理装置に対して基板Ｗを搬入出させる際には、遮断部材９をスピンチャック２の上方の離間位置（図１に示す位置）に上昇させる一方、基板Ｗに対して所定の処理を施す際には、遮断部材９をスピンチャック２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。
【００２１】
支持軸９１は中空になっており、その内部に、遮断部材９の開口に延設されるガス供給管９５が挿通されている。このガス供給管９５は乾燥ガス供給部６５に接続されている。この乾燥ガス供給部６５は、窒素ガスを供給するもので、適当なタイミングで遮断部材９と基板Ｗの表面Ｗｆとの間に形成される空間に向けてガス供給管９５から窒素ガスを供給する。なお、この実施形態では、乾燥ガス供給部６５から乾燥ガスとして窒素ガスを供給しているが、空気や他の不活性ガスなどを供給するようにしてもよい。
【００２２】
ガス供給管９５の内部には、液体供給管９６が挿通されている。この液体供給管９６の下方端部は遮断部材９の開口に延設されるとともに、その先端に液体吐出ノズル９７が設けられている。一方、液体供給管９６の上方端部は液体供給ユニット６２に接続されている。この液体供給ユニット６２は、基板表面Ｗｆに液膜を構成する液体およびリンス液を供給するものであり、本実施形態では液膜を構成する液体とリンス液としてＤＩＷ（脱イオン水：deionized water）を用いている。
【００２３】
また、スピンチャック２の中心軸２１は円筒状の空洞を有する中空になっており、中心軸２１の内部には、基板Ｗの裏面Ｗｂに液体を供給するための円筒状の液供給管２５が挿通されている。液供給管２５は、スピンチャック２に保持された基板Ｗの下面側である裏面Ｗｂに近接する位置まで延びており、その先端に基板Ｗの下面の中央部に向けて液体を吐出する液吐出ノズル２７が設けられている。液供給管２５は、上記した液体供給ユニット６２に接続されており、基板Ｗの裏面Ｗｂに向けてＤＩＷをリンス液として供給する。
【００２４】
また、中心軸２１の内壁面と液供給管２５の外壁面との隙間は、横断面リング状のガス供給路２９になっている。このガス供給路２９は上記乾燥ガス供給部６５に接続されており、乾燥ガス供給部６５からガス供給路２９を介してスピンベース２３と基板Ｗの裏面Ｗｂとの間に形成される空間に窒素ガスが供給される。
【００２５】
この第１実施形態にかかる基板処理装置では、冷却ガス吐出ノズル３がスピンチャック２に保持された基板Ｗの表面Ｗｆに向けて液膜凍結用冷却ガスを吐出可能に設けられている。また、このノズル３を駆動するためにノズル駆動機構３１が設けられている。このノズル駆動機構３１では、回転モータ３２がスピンチャック２の周方向外側に設けられている。この回転モータ３２の回転軸３３にはアーム３４が水平方向に延びるように接続され、さらに当該アーム３４の先端に上記冷却ガス吐出ノズル３が取り付けられている。そして、制御ユニット４からの動作指令に応じて回転モータ３２が駆動されると、アーム３４が回転軸３３回りに揺動し、ノズル３が以下のように移動する。
【００２６】
図３は冷却ガス吐出ノズルの動きを示す図で、同図（ａ）は側面図、同図（ｂ）は平面図である。制御ユニット４からの動作指令に基づき回転モータ３２が駆動されてアーム３４が揺動すると、冷却ガス吐出ノズル３は、基板Ｗの表面Ｗｆに対向した状態で、図３（ｂ）に示すように、移動軌跡Ｔに沿って移動する。この移動軌跡Ｔは、回転中心位置Ｐｃから端縁位置Ｐｅに向かう軌跡である。ここで、回転中心位置Ｐｃは基板Ｗの上方で、かつ基板Ｗの回転中心Ａ０の上に位置し、端縁位置Ｐｅは基板Ｗの外周端の上方に位置する。すなわち、回転モータ３２は、冷却ガス吐出ノズル３を基板Ｗの表面Ｗｆに沿って基板Ｗに対して相対移動させる。また、冷却ガス吐出ノズル３は、移動軌跡Ｔの延長線上であって基板Ｗの対向位置から側方に退避した待機位置Ｐｓに移動可能となっている。
【００２７】
冷却ガス吐出ノズル３は冷却ガス供給部６４に接続されている。この冷却ガス供給部６４は、制御ユニット４からの動作指令に応じて冷却ガスを冷却ガス吐出ノズル３に供給するものである。冷却ガス吐出ノズル３が基板Ｗの表面Ｗｆの対向位置に配置され、冷却ガス供給部６４から冷却ガスが冷却ガス吐出ノズル３に供給されると、冷却ガス吐出ノズル３から基板Ｗの表面Ｗｆに向けて局部的に冷却ガスが吐出される。そして、制御ユニット４からの動作指令に応じて、冷却ガス吐出ノズル３から冷却ガスが吐出している状態で、スピンチャック２が基板Ｗを回転させながら、回転モータ３２が冷却ガス吐出ノズル３を移動軌跡Ｔに沿って移動させると、冷却ガスが基板Ｗの表面Ｗｆの全体にわたって供給されることとなる。したがって、液体吐出ノズル９７からのＤＩＷにより液膜１１ｆが形成された基板表面Ｗｆに対して上記のようにして冷却ガスを供給することで液膜１１ｆの全体が凍結し、基板Ｗの表面Ｗｆの全面に凍結膜１３ｆが生成される。
【００２８】
基板Ｗの表面Ｗｆからの冷却ガス吐出ノズル３の高さは、冷却ガスの供給量によっても異なるが、例えば５０ｍｍ以下、好ましくは数ｍｍ程度に設定される。このような基板Ｗの表面Ｗｆからの冷却ガス吐出ノズル３の高さおよび冷却ガスの供給量は、(1)冷却ガスが有する冷熱を液膜１１ｆに効率的に付与する観点、(2)冷却ガスにより液膜１１ｆの液面が乱れることがないように液膜１１ｆを安定して凍結する観点などから実験的に定められる。
【００２９】
冷却ガスは、基板Ｗの表面Ｗｆに形成された液膜１１ｆを構成する液体の凝固点、すなわちこの実施形態では０゜Ｃより低い温度を有する。この冷却ガスは、例えば、タンクに貯留されている液体窒素内を通るパイプに窒素ガスを流すことにより生成され、この実施形態では例えば−１００゜Ｃに冷却されている。なお、窒素ガスに代えて、酸素ガスや清浄なエア等を用いてもよい。このように冷却ガスを用いているため、基板Ｗの表面Ｗｆへのガス供給前にフィルタ等を通すことによって、冷却ガスに含まれる汚染物質を容易に除去することができ、液膜１１ｆを凍結させる際に基板Ｗの表面Ｗｆが汚染されるのを防止できる。このように、この実施形態では、冷却ガス吐出ノズル３が本発明の「冷却ガス吐出手段」に相当し、回転モータ３２が本発明の「相対移動機構」に相当する。
【００３０】
図１に戻って、説明を続ける。この実施形態では、スピンチャック２の周囲には、受け部材５１が固定的に取り付けられている。この受け部材５１には、円筒状の仕切り部材が３個立設されて３つの空間が排液槽として形成されている。また、これらの排液槽の上方にはスプラッシュガード５２がスピンチャック２に水平姿勢で保持されている基板Ｗの周囲を包囲するようにスピンチャック２の回転軸に対して昇降自在に設けられている。このスプラッシュガード５２は回転軸に対して略回転対称な形状を有しており、スピンチャック２と同心円状に径方向内側から外側に向かって配置された３つのガードを備えている。そして、ガード昇降機構（図示省略）の駆動によりスプラッシュガード５２を段階的に昇降させることで、回転する基板Ｗから飛散する液膜形成用ＤＩＷ、リンス液や次に説明する処理液などを分別して排液させることが可能となっている。
【００３１】
このように構成されたスプラッシュガード５２のうち最外部のガード５２１の最上部にノズル取付部材５２２が設けられるとともに、吐出口７１をスピンチャック２の回転軸に向けた状態で超音波洗浄ノズル７が当該ノズル取付部材５２２に取り付けられている。そして、図１に示すようにスプラッシュガード５２を最も低い位置に降下させると、超音波洗浄ノズル７はスピンチャック２に保持された基板Ｗの裏面Ｗｂよりも低い位置に位置決めされるとともに、超音波洗浄ノズル７の吐出口７１がスピンチャック２の外周側から基板裏面Ｗｂの中央部に向いている。この位置決め状態で処理液供給ユニット６３から超音波洗浄ノズル７に対して処理液を圧送すると、吐出口７１から処理液が基板裏面Ｗｂに供給されて基板裏面Ｗｂに処理液の液膜（図４の符号１１ｂ）が形成される。
【００３２】
この処理液供給ユニット６３は、ＤＩＷにアルコール、例えばＩＰＡ（isopropyl alcohol：イソプロピルアルコール）を混合して凝固点がＤＩＷの凝固点以下に降下した混合液を処理液として貯留するタンクを有している。また、処理液供給ユニット６３では、タンクから送り出される処理液を熱交換器（図示省略）によってＤＩＷの凝固点以下の温度に調整した後、この温調済の処理液（以下「低温処理液」という）が超音波洗浄ノズル７の導入口７２を介してノズル内部に圧送される。
【００３３】
このノズル内部には振動子７３が配置されて低温処理液に対して超音波振動が付与される。より詳しくは、振動子７３は図１に示すように吐出口７１から吐出される低温処理液の吐出方向（図中の符号７４）において吐出口７１の反対側に配置されている。そして、制御ユニット４からの制御信号に基づき超音波発振器７５からパルス信号が振動子７３に出力されると、振動子７３が超音波振動する。これにより低温処理液を介して基板裏面Ｗｂに形成される低温処理液の液膜１１ｂ（図４（ｃ）参照）に対して超音波振動が伝播して裏面Ｗｂが超音波洗浄される。また、超音波発振器７５からのパルス信号の出力を停止しながら処理液供給ユニット６３を作動させると、超音波振動を付与しない状態のまま低温処理液を基板裏面Ｗｂに供給することが可能となっている。
【００３４】
次に、上記のように構成された基板処理装置における洗浄処理動作について図４を参照しつつ説明する。図４は基板の表面および裏面に対する洗浄処理を模式的に示す図である。同図および後で説明する図５、７および９において、低温処理液中の超音波振動が伝播しているか否かを明確にするため、超音波伝播を伴う低温処理液については、特に「超音波低温処理液」と称する一方、低温処理液を伴わない低温処理液については、単に「低温処理液」と称する。この基板処理装置では、図１に示すように、基板搬入時には、遮断部材９はスピンチャック２の上方の離間位置に退避して基板Ｗとの干渉を防止しており、基板表面Ｗｆを上方に向けた状態で基板Ｗが装置内に搬入され、スピンチャック２に保持される。また、この実施形態では、この基板搬入時、つまり次に説明する液膜形成前において、制御ユニット４は熱交換器を作動させて処理液供給ユニット６３内で低温処理液を準備している。
【００３５】
スピンチャック２に未処理の基板Ｗが保持されると、制御ユニット４はスプラッシュガード５２を上昇させてスピンチャック２に水平姿勢で保持されている基板Ｗの周囲をスプラッシュガード５２により包囲する。また、遮断部材９が基板表面Ｗｆと対向する対向位置まで降下され、基板表面Ｗｆに近接配置される。これにより、基板表面Ｗｆが遮断部材９の基板対向面に近接した状態で覆われ、基板Ｗの周辺雰囲気から遮断される。そして、制御ユニット４はチャック回転機構２２を駆動させてスピンチャック２を回転させる。また、ノズル９７からＤＩＷを基板表面Ｗｆに供給する。ここでは、基板Ｗを所定の回転速度で回転させることで基板表面Ｗｆに供給されたＤＩＷを基板Ｗの径方向外向きに均一に広げるとともに、その一部を基板外に振り切る。これによって、基板表面Ｗｆの全面にわたって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（ＤＩＷからなる膜）１１ｆが形成される（図４（ａ））。その結果、基板表面Ｗｆに付着するパーティクルと基板表面Ｗｆとの隙間がＤＩＷで満たされるとともに、基板表面Ｗｆに形成されたパターンＰＴの間隙内部にもＤＩＷが入り込む。なお、基板Ｗを静止したままＤＩＷを供給して液膜１１ｆを形成してもよい。
【００３６】
こうして、液膜形成処理が終了すると、液膜１１ｆを有する基板Ｗに対して凍結処理を実行する。すなわち、制御ユニット４は遮断部材９を離間位置に配置させるとともに、冷却ガス吐出ノズル３から冷却ガスを吐出させながら冷却ガス吐出ノズル３を待機位置Ｐｓから冷却ガス供給開始位置、つまり基板Ｗの回転中心位置Ｐｃに移動させる。そして、回転駆動されている基板Ｗの表面Ｗｆに向けて冷却ガスを吐出させながら冷却ガス吐出ノズル３を徐々に基板Ｗの端縁位置Ｐｅに向けて移動させていく。これにより、図３に示すように基板表面Ｗｆに形成された液膜１１ｆが局部的に凍結して凍結膜１３ｆが形成され、さらにノズル３の移動に応じて凍結膜１３ｆが基板表面Ｗｆの中央部から周縁部へと広げられる。そして、ノズル３のスキャン完了により、基板表面Ｗｆに形成された液膜１１ｆの全体が凍結し、基板表面Ｗｆの全面に凍結膜１３ｆが形成される。
【００３７】
このようにして凍結処理が実行されると、基板表面Ｗｆと該基板表面Ｗｆに付着するパーティクルの間に入り込んでいる液膜１１ｆの体積が増加し、パーティクルが微小距離だけ基板表面Ｗｆから離れる。また図４（ｂ）に示すように、パターンＰＴの間隙内部に入り込んだＤＩＷも基板表面Ｗｆに付着するＤＩＷと一緒に凝固して凍結膜１３ｆの一部となり、凍結膜１３ｆによってパターンＰＴが構造的に補強された状態となる。つまり、基板Ｗ、パターンＰＴおよび凍結膜１３ｆが一体となった固体と見做せる状態となる。
【００３８】
液膜１１ｆの凍結が完了すると、制御ユニット４は冷却ガス吐出ノズル３を待機位置Ｐｓに移動させる。続いて、制御ユニット４は図１に示すようにスプラッシュガード５２を最も低い位置に降下させた後、処理液供給ユニット６３から超音波洗浄ノズル７に対して低温処理液を圧送し、吐出口７１から低温処理液を基板裏面Ｗｂに供給する。これによって基板裏面Ｗｂに低温処理液の液膜１１ｂが形成される。また、低温処理液の供給とともに、制御ユニット４は超音波発振器７５を作動させて振動子７３にパルス信号を与え、振動子７３を超音波振動させる。これにより低温処理液を介して液膜１１ｂに対して超音波振動が伝播して裏面Ｗｂの全面が超音波洗浄される（図４（ｃ））。この超音波洗浄中において基板Ｗに供給される低温処理液はＤＩＷの凝固点（０゜Ｃ）よりも低い温度を有しているため、凍結膜１３ｆは凍結したままであり、パターンＰＴが補強された状態のまま超音波洗浄処理が実行される。なお、この裏面超音波洗浄処理においては、基板Ｗの回転速度を、低温処理液がスピンチャック２の周囲に飛び散らない程度の回転速度に減速するのが望ましい。
【００３９】
裏面Ｗｂの超音波洗浄が完了すると、振動子７３へのパルス信号の出力を停止するとともに、処理液供給ユニット６３から超音波洗浄ノズル７への低温処理液の圧送を停止する。この後、スプラッシュガード５２を元の位置に上昇させてスピンチャック２に保持された基板Ｗの周囲を包囲する。また、遮断部材９を対向位置に配置させるとともに、スピンチャック２とともに遮断部材９を回転させる。さらに、凍結膜１３ｆが融解しないうちにノズル９７およびノズル２７からＤＩＷをそれぞれ、回転駆動されている基板Ｗの表裏面Ｗｆ、Ｗｂに供給する。これにより、回転駆動されている基板Ｗの表裏面Ｗｆ、ＷｂへのＤＩＷの供給が開始され、ＤＩＷによる凍結膜１３ｆの解凍処理と表面Ｗｆおよび裏面Ｗｂのリンス処理が実行される。その結果、パーティクルを含む凍結膜１３ｆが融解するとともに基板表面Ｗｆからリンス除去されるとともに、裏面Ｗｂに付着する処理液がリンス除去される（図４（ｄ））。なお、この実施形態では、リンス処理を行っている間、制御ユニット４は基板Ｗとスピンベース２３および基板Ｗと遮断部材９との間の空間に窒素ガスを供給して基板Ｗの周辺雰囲気を不活性ガス雰囲気としている。
【００４０】
そして、リンス処理後、制御ユニット４はチャック回転機構２２および遮断部材回転機構５３のモータの回転速度を高めて基板Ｗおよび遮断部材９を高速回転させる。これにより、基板Ｗの乾燥処理（スピンドライ）が実行される。基板Ｗの乾燥処理後は基板Ｗおよび遮断部材９の回転を停止するとともに基板Ｗへの窒素ガスの供給を停止する。その後、処理済の基板Ｗが搬出される。
【００４１】
以上のように、第１実施形態によれば、基板Ｗの表面Ｗｆに形成された液膜１１ｆを凍結させることによって、パターンＰＴの間隙内部に入り込んだＤＩＷが基板表面Ｗｆに付着するＤＩＷと一緒に凝固して凍結膜１３ｆの一部となる。そのため、凍結膜１３ｆによってパターンＰＴは構造的に補強された状態となる。そして、基板裏面Ｗｂに対して低温処理液を供給しながら基板裏面Ｗｂに形成される低温処理液の液膜１１ｂに対して超音波振動を付加して基板裏面Ｗｂを超音波洗浄している。このように、凍結膜１３ｆによりパターンＰＴを補強した状態で基板裏面Ｗｂを超音波洗浄しているため、超音波洗浄によりパターンＰＴがダメージを受けることなく、基板裏面Ｗｂを超音波洗浄によって良好に洗浄処理することができる。
【００４２】
また、超音波洗浄に用いる処理液の温度を基板表面側の液膜１１ｆを構成する液体（この実施形態ではＤＩＷ）の凝固点以下の温度に設定しているため、超音波洗浄中に凍結膜１３ｆが溶けるのを効果的に防止することができる。つまり、低温処理液を用いることで超音波洗浄処理の開始から終了までの間、パターンＰＴを凍結膜１３ｆにより確実に補強することができ、基板裏面Ｗｂの超音波洗浄処理を良好に行うことができる。
【００４３】
＜第２実施形態＞
ところで、上記第１実施形態では凍結膜１３ｆが形成された後に低温処理液を基板裏面Ｗｂに供給しているが、超音波振動の付加を禁止した状態で液膜形成時や液膜凍結時に低温処理液を基板裏面Ｗｂに供給してもよく、これはスループットの向上に寄与する。この実施形態について、図５を参照しつつ説明する。
【００４４】
図５はこの発明にかかる基板処理装置の第２実施形態を示す模式図である。この第２実施形態は図１の基板処理装置と同一構成を有しており、低温処理液の供給態様についてのみ相違している。以下、相違点を中心に第２実施形態について説明する。
【００４５】
この第２実施形態では、スピンチャック２に未処理の基板Ｗが保持されると、制御ユニット４は図１に示すようにスプラッシュガード５２を最も低い位置に降下させる。また、遮断部材９が基板表面Ｗｆと対向する対向位置まで降下され、基板表面Ｗｆに近接配置される。そして、制御ユニット４はチャック回転機構２２を駆動させてスピンチャック２を回転させるとともに、ノズル９７からＤＩＷを基板表面Ｗｆに供給して基板表面ＷｆにＤＩＷの液膜１１ｆを形成する。また、これと並行して、制御ユニット４は、振動子７３へのパルス信号の出力を行わず、つまり超音波振動の発生を禁止した状態で、処理液供給ユニット６３から超音波洗浄ノズル７に対して低温処理液を圧送し、吐出口７１から低温処理液を基板裏面Ｗｂに供給する（図５（ａ））。すなわち、ノズル７から基板裏面Ｗｂに低温処理液を供給して低温処理液の液膜１１ｂを形成して基板Ｗおよび液膜１１ｆの温度を低下させる一方、当該液膜１１ｂへの超音波振動の付与はなされていない。
【００４６】
また、同図（ｂ）に示すように、基板裏面Ｗｂへの低温処理液の供給は液膜形成処理後も継続され、基板Ｗおよび液膜１１ｆの冷却を続けられたまま第１実施形態と同様にして凍結処理が実行される。そして、基板表面Ｗｆの全面に凍結膜１３ｆが形成されてパターンＰＴの補強が完了すると、振動子７３へのパルス信号の出力が開始され、低温処理液を介して基板裏面Ｗｂの液膜１１ｂに超音波振動が与えられて基板裏面Ｗｂの超音波洗浄が開始される（同図（ｃ））。
【００４７】
この超音波洗浄処理の開始以降については、第１実施形態と同様に、裏面Ｗｂの超音波洗浄の完了を待って振動子７３へのパルス信号の出力を停止するとともに、処理液供給ユニット６３から超音波洗浄ノズル７への低温処理液の圧送を停止する。また、スプラッシュガード５２を元の位置に上昇させてスピンチャック２に保持された基板Ｗの周囲を包囲した後、遮断部材９を対向位置に配置させるとともに、スピンチャック２とともに遮断部材９を回転させながら、ＤＩＷによる凍結膜１３ｆの解凍処理と表面Ｗｆおよび裏面Ｗｂのリンス処理が実行される。さらに、基板Ｗの乾燥処理（スピンドライ）が実行された後、処理済基板Ｗが搬出される。
【００４８】
以上のように、第２実施形態によれば、凍結膜１３ｆによってパターンＰＴを構造的に補強した状態で基板裏面Ｗｂの超音波洗浄処理を行っているため、第１実施形態と同様の作用効果が得られる。また、第２実施形態では、第１実施形態と異なり、図５（ａ）および（ｂ）に示すように、液膜凍結処理前および処理中に低温処理液を基板裏面Ｗｂに供給して基板Ｗおよび液膜１１ｆを冷却しているため、液膜１１ｆが凍結するのに要する時間が第１実施形態に比べて短縮される。したがって、第２実施形態によれば、第１実施形態に比べてスループットを向上させることができる。
【００４９】
＜第３実施形態＞
図６はこの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り、図７は図６の基板処理装置の動作を示す模式図である。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、低温処理液の供給態様および供給タイミングである。すなわち、第３実施形態では、液供給管２５は超音波洗浄ノズル７の吐出口７１と接続されている。また、この超音波洗浄ノズル７の導入口７２は液体供給ユニット６２および処理液供給ユニット６３に接続されており、液体供給ユニット６２からのＤＩＷの供給および処理液供給ユニット６３からの低温処理液の供給が選択的に実行される。したがって、ＤＩＷが導入口７２を介してノズル内部に圧送されると、ノズル７の吐出口７１、液供給管２５およびノズル２７を介してＤＩＷがリンス液として基板裏面Ｗｂの中央部に供給される。一方、低温処理液が導入口７２を介してノズル内部に圧送されると、ノズル７の吐出口７１、液供給管２５およびノズル２７を介して低温処理液が基板裏面Ｗｂの中央部に供給される。また、低温処理液の供給と並行して振動子７３にパルス信号が与えられると、超音波振動が低温処理液を介して基板裏面Ｗｂに形成される低温処理液の液膜１１ｂに与えられて基板裏面Ｗｂの超音波洗浄が実行される。なお、その他の基本構成は第１実施形態と同一であるため、同一構成については同一符号を付して構成説明を省略する。
【００５０】
次に、図７を参照しつつ第３実施形態における洗浄動作について説明する。この第３実施形態においては、第１実施形態と同様にして基板搬入、液膜形成および液膜凍結が実行される（図７（ａ））が、液膜凍結処理中に超音波洗浄が開始される。すなわち、液膜凍結の初期段階では、同図（ｂ）に示すように、凍結膜１３ｆが基板表面Ｗｆの中央部に形成される。そして、ノズル３の移動に応じて凍結膜１３ｆが基板表面Ｗｆの中央部から周縁部へと広げられ、液膜凍結の後期ではノズル３のスキャン完了により基板表面Ｗｆに形成された液膜１１ｆの全体が凍結し、基板表面Ｗｆの全面に凍結膜１３ｆが形成される。このように凍結膜１３ｆが形成される範囲は時間経過とともに変化していく。そこで、第３実施形態では、制御ユニット４は液膜凍結処理中にノズル７に対して低温処理液を選択的に圧送して低温処理液を基板裏面Ｗｂの中央部に供給するが、低温処理液の流量や基板Ｗの回転速度などを制御して基板裏面Ｗｂでの低温処理液の供給領域が基板表面Ｗｆに形成された凍結膜１３ｆの反対側に位置する領域以内となるように制御している。したがって、同図（ｂ）に示すように、液膜凍結の初期段階では凍結膜１３ｆは基板表面Ｗｆの中央部付近しか形成されないため、低温処理液の液膜１１ｂも基板裏面Ｗｂの中央部付近にのみ形成される。また、制御ユニット４から動作指令に応じて超音波発振器７５からパルス信号が振動子７３に与えられて低温処理液を介して液膜１１ｂに超音波振動が与えられ、基板裏面Ｗｂの中央部に対して超音波洗浄が実行される。
【００５１】
また、液膜凍結処理の進行に伴って、同図（ｃ）に示すように、制御ユニット４は凍結膜１３ｆの形成範囲が広がるのに応じて低温処理液の流量や基板Ｗの回転速度などを増大させて低温処理液の液膜１１ｂの領域を広げていく（ただし、液膜１１ｂの範囲は上記したように凍結膜１３ｆの反対側に位置する領域以内に制限されている）。これによって超音波洗浄される基板裏面範囲が中央部から周縁部に広がっていき、基板表面Ｗｆ全体に凍結膜１３ｆが形成されるのに応じて基板裏面Ｗｂ全体が超音波洗浄される。なお、この第３実施形態では裏面中央部の下方に配置されたノズル２７から超音波低温処理液を基板裏面Ｗｂの中央部に供給するため、スピンチャック２に保持された基板Ｗの周囲をスプラッシュガード５２により包囲した状態のまま基板裏面Ｗｂに対する超音波洗浄を行うことができる。
【００５２】
こうして裏面Ｗｂの超音波洗浄が完了すると、振動子７３へのパルス信号の出力を停止するとともに、処理液供給ユニット６３から超音波洗浄ノズル７への低温処理液の圧送を停止する。この後、スプラッシュガード５２を元の位置に上昇させてスピンチャック２に保持された基板Ｗの周囲を包囲する。また、遮断部材９を対向位置に配置させるとともに、スピンチャック２とともに遮断部材９を回転させる。さらに、ノズル７にＤＩＷが供給されるように切り替え、凍結膜１３ｆが融解しないうちにノズル９７およびノズル２７からＤＩＷをそれぞれ、回転駆動されている基板Ｗの表裏面Ｗｆ、Ｗｂに供給する。これにより、回転駆動されている基板Ｗの表裏面Ｗｆ、ＷｂへのＤＩＷの供給が開始され、ＤＩＷによる凍結膜１３ｆの解凍処理と表面Ｗｆおよび裏面Ｗｂのリンス処理が実行される。その結果、パーティクルを含む凍結膜１３ｆが融解するとともに基板表面Ｗｆからリンス除去されるとともに、裏面Ｗｂに付着する処理液がリンス除去される（同図（ｄ））。
【００５３】
それに続いて、制御ユニット４はチャック回転機構２２および遮断部材回転機構５３のモータの回転速度を高めて基板Ｗおよび遮断部材９を高速回転させて基板Ｗの乾燥処理（スピンドライ）を実行した後、処理済の基板Ｗが搬出される。
【００５４】
以上のように、第３実施形態によれば、液膜凍結中に超音波洗浄処理を介しているため、第１実施形態に比べてスループットを向上させることができる。また、低温処理液の流量や基板Ｗの回転速度などが制御されることで、基板裏面Ｗｂでの低温処理液の供給領域が基板表面Ｗｆに形成された凍結膜１３ｆの反対側に位置する領域以内となっているため、超音波洗浄される領域（液膜１１ｂの形成範囲）の反対側には常に凍結膜１３ｆが存在してパターンＰＴが構造的に補強されている。したがって、超音波洗浄によりパターンＰＴにダメージが与えられるのを確実に防止することができる。
【００５５】
また、第３実施形態では、第１および第２実施形態と異なり、洗浄処理中、スピンチャック２に保持された基板Ｗの周囲をスプラッシュガード５２により常に包囲しているため、超音波洗浄中に低温処理液が装置周辺に飛散するのを確実に防止することができる。
【００５６】
＜第４実施形態＞
図８はこの発明にかかる基板処理装置の第４実施形態を示す図であり、図９は図８の基板処理装置の動作を示す模式図である。この第４実施形態が第１実施形態と大きく相違する点は超音波振動を基板表面側から与えている点である。すなわち、第４実施形態では、液供給管２５は液体供給ユニット６２のみならず処理液供給ユニット６３にも接続されており、液体供給ユニット６２からのＤＩＷの供給および処理液供給ユニット６３からの低温処理液の供給が選択的に実行される。また、超音波洗浄ノズル７がスピンチャック２に保持された基板Ｗの表面Ｗｆに向けて超音波低温処理液を吐出可能に設けられている。また、このノズル７を駆動するためにノズル駆動機構８１が設けられている。このノズル駆動機構８１では、回転モータ８２がスピンチャック２の周方向外側に設けられている。この回転モータ８２の回転軸８３にはアーム８４が水平方向に延びるように接続され、さらに当該アーム８４の先端に上記超音波洗浄ノズル７が取り付けられている。そして、制御ユニット４からの動作指令に応じて回転モータ８２が駆動されると、アーム８４が回転軸８３回りに揺動し、冷却ガス吐出ノズル３と同様に移動する。なお、その他の基本構成は第１実施形態と同一であるため、同一構成については同一符号を付して構成説明を省略する。
【００５７】
次に、図９を参照しつつ第４実施形態における洗浄動作について説明する。この第４実施形態においては、第１実施形態と同様にして基板搬入、液膜形成および液膜凍結が実行される（図７（ａ）、（ｂ））。そして、同図（ｃ）に示すように、液膜凍結処理が完了すると、制御ユニット４は液供給管２５に対して低温処理液を選択的に圧送して低温処理液をノズル２７から基板裏面Ｗｂの中央部に供給し、基板裏面全体に行き渡らせて低温処理液の液膜１１ｂを形成する。一方、基板表面Ｗｆ側では、ノズル７から低温処理液が基板表面Ｗｆに供給されるとともに、制御ユニット４から動作指令に応じて超音波発振器７５からパルス信号が振動子７３に与えられて低温処理液、凍結膜１３ｆおよび基板Ｗを介して液膜１１ｂに超音波振動が与えられ、基板裏面Ｗｂに対して超音波洗浄が実行される。なお、この第４実施形態では基板表面Ｗｆ側より超音波低温処理液を供給するため、第３実施形態と同様に、スピンチャック２に保持された基板Ｗの周囲をスプラッシュガード５２により包囲した状態のまま基板裏面Ｗｂに対する超音波洗浄を行うことができる。このように、第４実施形態では、ノズル２７が本発明の「第１ノズル」に相当し、当該ノズル２７から供給される低温処理液が本発明の「第１処理液」に相当する一方、ノズル７が本発明の「第２ノズル」に相当し、当該ノズル７から供給される超音波低温処理液が本発明の「第２処理液」に相当している。
【００５８】
こうして裏面Ｗｂの超音波洗浄が完了すると、振動子７３へのパルス信号の出力を停止するとともに、処理液供給ユニット６３から超音波洗浄ノズル７への低温処理液の圧送を停止する。この後、遮断部材９を対向位置に配置させるとともに、スピンチャック２とともに遮断部材９を回転させる。さらに、ノズル７にＤＩＷが供給されるように切り替え、凍結膜１３ｆが融解しないうちにノズル９７およびノズル２７からＤＩＷをそれぞれ、回転駆動されている基板Ｗの表裏面Ｗｆ、Ｗｂに供給する。これにより、回転駆動されている基板Ｗの表裏面Ｗｆ、ＷｂへのＤＩＷの供給が開始され、ＤＩＷによる凍結膜１３ｆの解凍処理と表面Ｗｆおよび裏面Ｗｂのリンス処理が実行される。その結果、パーティクルを含む凍結膜１３ｆが融解するとともに基板表面Ｗｆからリンス除去されるとともに、裏面Ｗｂに付着する処理液がリンス除去される（同図（ｄ））。
【００５９】
それに続いて、制御ユニット４はチャック回転機構２２および遮断部材回転機構５３のモータの回転速度を高めて基板Ｗおよび遮断部材９を高速回転させて基板Ｗの乾燥処理（スピンドライ）を実行した後、処理済の基板Ｗが搬出される。
【００６０】
以上のように、第４実施形態によれば、第１実施形態と同様に、凍結膜１３ｆによってパターンＰＴを構造的に補強した状態で基板裏面Ｗｂの超音波洗浄処理を行っているため、第１実施形態と同様の作用効果が得られる。また、第４実施形態では、第１実施形態と異なり、洗浄処理中、スピンチャック２に保持された基板Ｗの周囲をスプラッシュガード５２により常に包囲しているため、超音波洗浄中に低温処理液が装置周辺に飛散するのを確実に防止することができる。
【００６１】
＜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。例えば上記実施形態では、本発明の液膜を形成する液体としてＤＩＷを用いているが、これに限られず、例えば純水、炭酸水、水素水、脱気水、溶存酸素や溶存窒素などの溶存気体成分を調整した純水、ＳＣ１溶液（アンモニア水と過酸化水素水との混合水溶液）等の薬液などを用いてもよい。
【００６２】
上記実施形態では、液膜を構成する液体（実施形態ではＤＩＷ）に当該液体と固溶体を形成しない溶質（実施形態ではＩＰＡ）を溶かして凝固点を液体よりも低くしているが、処理液を構成する液体成分は任意であり、上記液体の凝固点以下の温度を有する液体成分であればよく、例えばＳＣ１などの薬液や純水、炭酸水、水素水、脱気水、溶存酸素や溶存窒素などの溶存気体成分を調整した純水などを用いることができる。また、上記した凝固点降下以外の現象を利用してもよく、例えば液膜１１ｆを構成する液体（実施形態ではＤＩＷ）と同一の過冷状態の液体を処理液として使用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
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、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基板において、一方主面に形成されたパターンにダメージを与えることなく、他方主面を超音波洗浄する基板処理装置および基板処理方法に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】この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の基板処理装置の制御構成を示すブロック図である。
【図３】冷却ガス吐出ノズルの動きを示す図である。
【図４】基板の表面および裏面に対する洗浄処理を模式的に示す図である。
【図５】この発明にかかる基板処理装置の第２実施形態を示す模式図である。
【図６】この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。
【図７】図６の基板処理装置の動作を示す模式図である。
【図８】この発明にかかる基板処理装置の第４実施形態を示す図である。
【図９】図８の基板処理装置の動作を示す模式図である。
【符号の説明】
【００６５】
３…冷却ガス吐出ノズル（冷却ガス吐出手段）
７…超音波洗浄ノズル
１１ｂ，１１ｆ…液膜
１３ｆ…凍結膜
２２…チャック回転機構
２７…ノズル
３１…回転モータ（相対移動機構）
７３…振動子
Ｗ…基板
Ｗｆ…基板表面（一方主面）
Ｗｂ…基板裏面（他方主面）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
両主面のうち一方主面にパターンが形成された、基板の他方主面を洗浄する基板処理方法において、
前記一方主面に液膜を形成する液膜形成工程と、
前記一方主面の前記液膜を凍結させる凍結工程と、
前記凍結工程により形成された凍結膜が前記一方主面に存在する状態で前記他方主面を超音波洗浄する超音波洗浄工程と
を備えたことを特徴とする基板処理方法。
【請求項２】
前記超音波洗浄工程は、前記凍結工程により前記一方主面の全面に凍結膜が形成された後に実行される請求項１記載の基板処理方法。
【請求項３】
前記超音波洗浄工程は前記凍結工程の実行中に開始され、前記他方主面のうち前記凍結工程により前記一方主面に形成された凍結膜の反対側に位置する領域から超音波洗浄を開始する工程である請求項１記載の基板処理方法。
【請求項４】
前記超音波洗浄工程は、前記液膜を構成する液体の凝固点以下の温度を有する処理液を前記他方主面に供給して超音波洗浄する工程である請求項１ないし３のいずれか一項に記載の基板処理方法。
【請求項５】
前記超音波洗浄工程は前記処理液を介して前記他方主面に形成される前記処理液の液膜に対して超音波振動を伝播させて超音波洗浄する工程である請求項４記載の基板処理方法。
【請求項６】
前記超音波洗浄工程は前記一方主面側から前記基板を介して前記他方主面および前記他方主面に形成される前記処理液の液膜に対して超音波振動を伝播させて超音波洗浄する工程である請求項４記載の基板処理方法。
【請求項７】
両主面のうち一方主面にパターンが形成された、基板の他方主面を洗浄する基板処理装置において、
前記基板の一方主面に形成される液膜を凍結させる凍結手段と、
前記凍結手段により形成された凍結膜が前記一方主面に存在する状態で前記他方主面を超音波洗浄する超音波洗浄手段と
を備えたことを特徴とする基板処理装置。
【請求項８】
前記超音波洗浄手段は、
前記液膜を構成する液体の凝固点以下の温度を有する処理液を前記他方主面に供給するノズルと、
前記ノズルから前記他方主面に向けて吐出される前記処理液に超音波振動を付与することで前記他方主面に形成される前記処理液の液膜に対して超音波振動を伝播させて超音波洗浄する振動子と
を有する請求項７記載の基板処理装置。
【請求項９】
前記ノズルから供給された前記処理液により前記他方主面に形成される液膜の範囲を制御する制御手段をさらに備え、
前記超音波洗浄手段は前記凍結手段による液膜凍結中に前記ノズルからの前記処理液の供給を開始するとともに、
前記制御手段は前記他方主面での前記処理液の液膜範囲を前記凍結手段により前記一方主面に形成される凍結膜の範囲以内に制御する請求項８記載の基板処理装置。
【請求項１０】
前記超音波洗浄手段は、
前記液膜を構成する液体の凝固点以下の温度を有する第１処理液を前記他方主面に供給する第１ノズルと、
前記液膜を構成する液体の凝固点以下の温度を有する第２処理液を前記一方主面に供給する第２ノズルと、
前記第２ノズルから前記一方主面に向けて吐出される前記第２処理液に超音波振動を付与することで前記基板を介して前記他方主面に形成される前記第１処理液の液膜に対して超音波振動を伝播させて超音波洗浄する振動子と
を有する請求項７記載の基板処理装置。
【請求項１１】
前記凍結手段は、
前記一方主面に形成される前記液膜を構成する液体の凝固点より低い温度を有する冷却ガスを前記一方主面に向けて局部的に吐出する冷却ガス吐出部と、
前記冷却ガス吐出部を前記一方主面に沿って前記基板に対して相対移動させる相対移動機構とを備え、
前記冷却ガス吐出部から冷却ガスを吐出させながら前記相対移動機構により前記冷却ガス吐出部を前記基板に対して相対移動させて前記一方主面に形成された液膜を凍結させる請求項７ないし１０のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項１】
両主面のうち一方主面にパターンが形成された、基板の他方主面を洗浄する基板処理方法において、
前記一方主面に液膜を形成する液膜形成工程と、
前記一方主面の前記液膜を凍結させる凍結工程と、
前記凍結工程により形成された凍結膜が前記一方主面に存在する状態で前記他方主面を超音波洗浄する超音波洗浄工程と
を備えたことを特徴とする基板処理方法。
【請求項２】
前記超音波洗浄工程は、前記凍結工程により前記一方主面の全面に凍結膜が形成された後に実行される請求項１記載の基板処理方法。
【請求項３】
前記超音波洗浄工程は前記凍結工程の実行中に開始され、前記他方主面のうち前記凍結工程により前記一方主面に形成された凍結膜の反対側に位置する領域から超音波洗浄を開始する工程である請求項１記載の基板処理方法。
【請求項４】
前記超音波洗浄工程は、前記液膜を構成する液体の凝固点以下の温度を有する処理液を前記他方主面に供給して超音波洗浄する工程である請求項１ないし３のいずれか一項に記載の基板処理方法。
【請求項５】
前記超音波洗浄工程は前記処理液を介して前記他方主面に形成される前記処理液の液膜に対して超音波振動を伝播させて超音波洗浄する工程である請求項４記載の基板処理方法。
【請求項６】
前記超音波洗浄工程は前記一方主面側から前記基板を介して前記他方主面および前記他方主面に形成される前記処理液の液膜に対して超音波振動を伝播させて超音波洗浄する工程である請求項４記載の基板処理方法。
【請求項７】
両主面のうち一方主面にパターンが形成された、基板の他方主面を洗浄する基板処理装置において、
前記基板の一方主面に形成される液膜を凍結させる凍結手段と、
前記凍結手段により形成された凍結膜が前記一方主面に存在する状態で前記他方主面を超音波洗浄する超音波洗浄手段と
を備えたことを特徴とする基板処理装置。
【請求項８】
前記超音波洗浄手段は、
前記液膜を構成する液体の凝固点以下の温度を有する処理液を前記他方主面に供給するノズルと、
前記ノズルから前記他方主面に向けて吐出される前記処理液に超音波振動を付与することで前記他方主面に形成される前記処理液の液膜に対して超音波振動を伝播させて超音波洗浄する振動子と
を有する請求項７記載の基板処理装置。
【請求項９】
前記ノズルから供給された前記処理液により前記他方主面に形成される液膜の範囲を制御する制御手段をさらに備え、
前記超音波洗浄手段は前記凍結手段による液膜凍結中に前記ノズルからの前記処理液の供給を開始するとともに、
前記制御手段は前記他方主面での前記処理液の液膜範囲を前記凍結手段により前記一方主面に形成される凍結膜の範囲以内に制御する請求項８記載の基板処理装置。
【請求項１０】
前記超音波洗浄手段は、
前記液膜を構成する液体の凝固点以下の温度を有する第１処理液を前記他方主面に供給する第１ノズルと、
前記液膜を構成する液体の凝固点以下の温度を有する第２処理液を前記一方主面に供給する第２ノズルと、
前記第２ノズルから前記一方主面に向けて吐出される前記第２処理液に超音波振動を付与することで前記基板を介して前記他方主面に形成される前記第１処理液の液膜に対して超音波振動を伝播させて超音波洗浄する振動子と
を有する請求項７記載の基板処理装置。
【請求項１１】
前記凍結手段は、
前記一方主面に形成される前記液膜を構成する液体の凝固点より低い温度を有する冷却ガスを前記一方主面に向けて局部的に吐出する冷却ガス吐出部と、
前記冷却ガス吐出部を前記一方主面に沿って前記基板に対して相対移動させる相対移動機構とを備え、
前記冷却ガス吐出部から冷却ガスを吐出させながら前記相対移動機構により前記冷却ガス吐出部を前記基板に対して相対移動させて前記一方主面に形成された液膜を凍結させる請求項７ないし１０のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−２７８１６（Ｐ２０１０−２７８１６Ａ）
【公開日】平成２２年２月４日（２０１０．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１８６６３６（Ｐ２００８−１８６６３６）
【出願日】平成２０年７月１８日（２００８．７．１８）
【出願人】（０００２０７５５１）大日本スクリーン製造株式会社 (2,640)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月４日（２０１０．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月１８日（２００８．７．１８）
【出願人】（０００２０７５５１）大日本スクリーン製造株式会社 (2,640)
【Ｆターム（参考）】
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