基板処理方法および基板処理装置
【課題】 凝固体を形成するための冷却ガスを使用せず、基板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。
【解決手段】 基板Ｗに凝固対象液としての過冷却状態のＤＩＷを供給し、基板Ｗへ着液する衝撃でＤＩＷの凝固体を形成する。これにより、凝固体形成に必要な気体の冷媒を使用する必要がなくなり、気体の冷媒を生成する設備を不要とし、処理時間を短縮し、更にランニングコスト等を抑えることが可能となる。
【解決手段】 基板Ｗに凝固対象液としての過冷却状態のＤＩＷを供給し、基板Ｗへ着液する衝撃でＤＩＷの凝固体を形成する。これにより、凝固体形成に必要な気体の冷媒を使用する必要がなくなり、気体の冷媒を生成する設備を不要とし、処理時間を短縮し、更にランニングコスト等を抑えることが可能となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。また、基板の表面と平行な方向にも膨張することで、基板に固着しているパーティクル等を剥離する。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。
【０００４】
また、低温の窒素ガスを生成するために、例えば特許文献２に記載された装置のように、容器に貯留された液体窒素の中に浸漬された配管の中に窒素ガスを流通させ、熱交換により窒素ガスを冷却する方法が行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−７１８７５号公報（第３図）
【特許文献２】特開２０１０−１２３８３５号公報（第５図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記従来技術のような基板上のＤＩＷを凍結させてパーティクル等を除去する凍結洗浄においては、図１に示すように凍結後のＤＩＷの温度がパーティクル等を除去する能力（図１において「ＰＲＥ」で表されている。数値が大きいほどパーティクルを除去する能力が高いことを示す。以下「洗浄能力」と記載する）を高めるため、凍結後のＤＩＷを−（マイナス）２０℃（摂氏）前後まで低下させる必要がある。
【０００７】
前記従来技術においては、基板上のＤＩＷを冷却する為に窒素ガスを用いているが、気体により液体を冷却するという方法であるため冷却効率が高いとは言えず、短時間に冷却するためには窒素ガスの温度を−（マイナス）１００℃（摂氏）以下とする必要があった。従って、基板の冷却に必要な温度および流量の清浄な窒素ガスを得るために、液体窒素により窒素ガスを冷却する方法を採用していた。
【０００８】
このような場合、熱交換のために液体窒素を貯留する容器や、冷却された窒素ガスを通送する配管について、雰囲気からの吸熱を防止するため断熱性を高める必要があり、装置の大型化やコスト増大につながっていた。また、液体窒素を使用することでランニングコストの増大にもなっていた。また、気体により冷却するため、熱の伝達効率が低く、基板上の全てのＤＩＷを凍結し、凍結したＤＩＷを必要な温度まで冷却するのに時間がかかっていた。
【０００９】
これに対し、基板上の液体のＤＩＷを凍結させるために、液体の冷媒を直接供給することも考えられる。しかし、液体のＤＩＷの上に液体の冷媒を供給すると、液体の冷媒により基板表面からＤＩＷが排除されて洗浄できなくなる、あるいは一部のＤＩＷが押し流されることにより凍結後の氷の膜が基板上で不均一になることで、基板の面内における洗浄能力がばらついてしまう等の問題が生ずる。
【００１０】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、コスト増大や処理時間の増大につながる気体の冷媒を使用することなく基板を洗浄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】
【００１１】
上記課題を解決するため、この発明は、基板に供給する凝固対象液を液体の状態で準備する準備工程と、準備工程により準備された凝固対象液を空間を介して基板に供給し、基板上に凝固対象液の凝固体を形成する凝固体形成工程と、基板上の凝固対象液の凝固体を融解して除去する融解工程と、を備え、凝固対象液は、準備工程から凝固体形成工程に至るまでの外的刺激により凝固することを特徴とする。
【００１２】
また、この発明は、液体の状態の凝固対象液をノズルから吐出して基板に供給し、基板上に凝固対象液の凝固体を形成する凝固体形成手段と、基板上の凝固対象液の凝固体を融解して除去する融解手段と、を備え、凝固対象液は、ノズルから吐出されてから基板に着液する過程及び基板上に放置されている過程のうち少なくとも一方において受ける外的刺激により凝固することを特徴とする。
【００１３】
このように構成された発明（基板処理方法及び基板処理装置）では、液体の状態で準備された凝固対象液が外的刺激により凝固するので、凝固対象液を凝固させるための気体を供給する必要がない。これにより、装置の大規模化やコスト増大、更に液体窒素等を使用することによるランニングコストの増大を防止することができる。
【００１４】
また、凝固体形成工程において基板に供給される凝固対象液が過冷却状態であると好適である。
【００１５】
このように構成された発明では、過冷却状態の凝固対象液が基板に着液する衝撃により、過冷却状態の凝固対象液を凝固させ、基板上に凝固対象液の凝固体を形成している。従って、凝固対象液を凝固させるための気体を供給する必要がない。なお、凝固対象液が基板上で凝固体を形成するようにさえ構成されていれば、過冷却状態の凝固対象液が結晶化し始めるのは基板上に限らず、基板に到達するまでの過程で結晶化し始めてもよい。この発明によれば、基板上に過冷却状態とした凝固対象液を供給するのみで凝固体を形成するため、凝固体を形成するために低温の気体を供給する工程が不要であり、処理時間の短縮につながる。
【００１６】
また、基板上の凝固対象液の凝固体に、凝固対象液の凝固点より低い温度の流体を供給して冷却する凝固体冷却工程をさらに備えることができる。
【００１７】
このように構成された発明では、基板上に形成された凝固対象液の凝固体の温度を、凝固対象液の凝固点より低い温度の流体により低下させているため、基板表面のパーティクル等を除去する能力を向上することが可能である。
【００１８】
また、凝固体冷却工程において供給される流体として、凝固対象液の凝固点より低い凝固点を有する冷却液とすることができる。
【００１９】
このように構成された発明では、基板上の凝固対象液の凝固体に対し、凝固対象液の凝固点より低い凝固点を有する冷却液を供給して、凝固対象液の凝固体の温度を低下させている。液体は気体より熱の伝達効率が高く、また気体のように雰囲気に拡散することもないため、より短い時間で凝固対象液の凝固体の温度を低下させることが可能となる。また、基板全面に容易に冷却液を広げることができ、基板上の凝固対象液の凝固体を均一に冷却することができる。これにより、基板上における洗浄能力の分布を小さくすることが可能となる。
【００２０】
また、凝固体形成工程は、基板を冷却する基板冷却工程を更に有し、基板冷却工程として、凝固体形成工程の前に、基板の裏面に冷媒を吐出する、あるいは基板の表面に冷媒を吐出することも可能である。
【００２１】
このように構成された発明では、基板の表面や裏面に冷媒を吐出して基板を冷却するため、過冷却状態の凝固対象液を効率よく凝固させることが可能となる。即ち、予め基板を冷却しておくことで、凝固対象液により基板を冷却する必要がなく、凝固対象液を供給した直後から基板表面上に凝固対象液の凝固体を形成することが可能となる。
【００２２】
また、凝固体形成工程は、基板上の凝固対象液の凝固体の厚さを、基板の面内で変更してもよい。
【００２３】
図２に示すように、凍結洗浄においては、洗浄能力は基板上に形成された凝固体の厚さにも依存するため、このように構成された発明では、基板上の凝固対象液の凝固体の厚さを、基板の面内で異なる厚さとすることにより、洗浄能力に面内分布を持たせることができる。即ち、基板上の凝固体の厚さが均一の場合に洗浄能力が基板の面内で分布を持つ場合、洗浄能力が低い部分の凝固体の厚さを大きくして、洗浄能力の面内分布を小さくすることが可能となる。
【００２４】
また、凝固体形成工程は、基板上に供給する凝固対象液の量を、基板の面内で変更することにより、基板上の凝固体の厚さを変更することができる。
【００２５】
このように構成された発明では、基板上に供給する過冷却状態の凝固対象液の量を、ある部分は少なく、またある部分では多くすることで簡単に基板上の凝固体の厚さを変更することができ、洗浄能力の面内分布を小さくすることが容易となる。
【００２６】
また、凝固体形成工程は、基板の面内における凝固対象液の凝固体の厚さを、基板の中心部から周縁部に向かうに従い厚くしてもよい。
【００２７】
このように構成された発明では、基板の面内における凝固対象液の厚さを、基板の中心部から周縁部に向かって順次厚くしていくことにより、基板の中心部に比べ基板の周縁部の洗浄能力を大きくすることができる。これにより、雰囲気からの吸熱等により凝固対象液の凝固体の温度が上昇しやすい基板周縁部の洗浄能力を向上し、基板の面内における洗浄能力の分布を小さくすることができる。
【発明の効果】
【００２８】
この発明によれば、凝固対象液を凝固させるための気体等を供給する必要がない。これにより、装置の大規模化やコスト増大、更に液体窒素等を使用することによるランニングコストの増大を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】凍結洗浄技術における凍結後の液膜の温度とパーティクル除去率との関係を示すグラフである。
【図２】凍結洗浄技術における液膜の厚さとパーティクル除去率との関係を示すグラフである。
【図３】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。
【図４】図３のＢ１−Ｂ１線に沿った矢視断面図である。
【図５】図３の矢印Ｂ２から見た側面図である。
【図６】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。
【図７】図６の処理ユニットにおける基板保持手段、排液捕集手段および雰囲気遮断手段の構成を示す図である。
【図８】図６の処理ユニットにおける凝固体形成手段の構成を示す図である。
【図９】図８の凝固体形成手段における第一ＤＩＷ供給部の構成を示す図である。
【図１０】図６の処理ユニットにおける表面冷却手段の構成を示す図である。
【図１１】図１０の表面冷却手段におけるＨＦＥ供給部の構成を示す図である。
【図１２】図６の処理ユニットにおける融解手段の構成を示す図である。
【図１３】図１２の融解手段における第二ＤＩＷ供給部の構成を示す図である。
【図１４】図６の処理ユニットにおけるリンス手段、乾燥用気体供給手段および裏面冷却手段の構成を示す図である。
【図１５】第一の実施の形態に係る基板処理装置の動作を示すフローチャートである。
【図１６】第二の実施の形態に係る基板処理装置の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
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。
【００３１】
また、以下の説明において、一方主面のみに回路パターン等が形成されている基板を例として用いる。ここで、回路パターン等が形成されている主面の側を「表面」と称し、その反対側の回路パターン等が形成されていない主面を「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。尚、以下においては上面を表面として説明する。
【００３２】
また、以下の説明において、「過冷却」とは、物質の相変化において、変化するべき温度以下でもその状態が変化しないでいる状態を指す。即ち、以下の説明においては過冷却の液体を使用するので、液体が凝固点（転移点）を過ぎて冷却されても凝固せず、液相を保持する状態を示す。例えば、水であれば摂氏零度以下でもなお凍結しない状態を指す。
【００３３】
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にも適用可能である。
【００３４】
＜第一実施形態＞
図３、図４および図５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３は基板処理装置９の正面図であり、図４は図３の基板処理装置９のＢ１−Ｂ１線に沿った矢視断面図である。また、図５は図３の基板処理装置９を矢印Ｂ２側からみた側面図である。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）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。
【００３５】
尚、各図には方向関係を明確にするため、Ｚ軸を鉛直方向とし、ＸＹ平面を水平面とする座標系を適宜付している。また、各座標系において、矢印の先端が向く方向を＋（プラス）方向とし、逆の方向を−（マイナス）方向とする。
【００３６】
基板処理装置９は、基板Ｗを例えば２５枚収容したＦＯＵＰ（Ｆｒｏｎｔ Ｏｐｅｎ Ｕｎｉｆｉｅｄ Ｐｏｄ）９４９を載置するオープナー９４と、オープナー９４上のＦＯＵＰ９４９から未処理の基板Ｗを取り出し、また処理完了後の基板ＷをＦＯＵＰ９４９内に収納するインデクサユニット９３と、インデクサユニット９３とセンターロボット９６との間で基板Ｗの受け渡しを行うシャトル９５と、基板Ｗをセンターロボット９６でその内部に収容して洗浄を行う処理ユニット９１と、処理ユニット９１に供給される液体や気体の配管、開閉弁等を収容する流体ボックス９２と、で構成される。
【００３７】
まず、これらの平面的な配置について図４を用いて説明する。基板処理装置９の一端（図４において左端）には複数の（本実施形態においては３台の）オープナー９４が配置される。オープナー９４の図４における右側（＋Ｙ側）に隣接してインデクサユニット９３が配置される。インデクサユニット９３のＸ方向における中央付近であって、インデクサユニットの図４における右側（＋Ｙ側）に隣接してシャトル９５が配置され、シャトル９５の図４における右側（＋Ｙ側）に、シャトル９５と＋Ｙ方向に並ぶようにセンターロボット９６が配置される。このように、インデクサユニット９３と、シャトル９５およびセンターロボット９６は、直交する二本のラインの配置をなしている。
【００３８】
＋Ｙ方向に並ぶように配置されたシャトル９５とセンターロボット９６の図４における上側（−Ｘ側）と下側（＋Ｘ側）には処理ユニット９１と流体ボックス９２が配置されている。即ち、シャトル９５とセンターロボット９６の図４における上側（−Ｘ側）または下側（＋Ｘ側）に、インデクサユニット９３の図４における右側（＋Ｙ側）に隣接して、流体ボックス９２、処理ユニット９１、処理ユニット９１、流体ボックス９２の順に配置されている。
【００３９】
尚、インデクサユニット９３の＋Ｘ側（図４における下側）の側面には後述する制御ユニット９７の操作部９７１が設置されている（図３参照）。
【００４０】
次に、オープナー９４について説明する。オープナー９４はその上部にＦＯＵＰ９４９を載置する載置面９４１と、ＦＯＵＰ９４９の正面（図３および図４におけるＦＯＵＰ９４９の右側（＋Ｙ側）の面）に対向して配置され、ＦＯＵＰ９４９の正面にある蓋部（図示省略）を開閉する開閉機構９４３（図５参照）を有する。
【００４１】
基板処理装置９の外部から自動搬送車両等により搬入されたＦＯＵＰ９４９は、オープナー９４の載置面９４１上に載置され、開閉機構９４３により蓋部が解放される。これにより、後述するインデクサユニット９３のインデクサロボット９３１が、ＦＯＵＰ９４９内の基板Ｗを搬出し、逆にＦＯＵＰ９４９内に基板Ｗを搬入することが可能となる。
【００４２】
次に、インデクサユニット９３について説明する。インデクサユニット９３には、ＦＯＵＰ９４９から処理工程前の基板Ｗを一枚ずつ取り出すとともに、処理工程後の基板ＷをＦＯＵＰ９４９に一枚ずつ収容し、更に基板Ｗをシャトル９５と受け渡しする、Ｚ軸方向に上下に配置された２組のハンド９３３を有するインデクサロボット９３１が備えられている。インデクサロボット９３１はＸ軸方向に水平移動自在であり、またＺ軸方向に昇降移動自在であるとともに、Ｚ軸周りに回転可能に構成されている。
【００４３】
次に、シャトル９５について説明する。シャトル９５には、基板Ｗの図４における上側（−Ｘ側）および下側（＋Ｘ側）の周縁部付近であって、インデクサロボット９３１のハンド９３３および後述するセンターロボット９６のハンド９６１と干渉しない位置を保持するＺ軸方向に上下に配置された２組のハンド９５１と、２組のハンド９５１をそれぞれ独立してＹ軸方向に水平移動する水平移動機構（図示せず）とを備える。
【００４４】
シャトル９５はインデクサロボット９３１とセンターロボット９６双方との間で基板Ｗを受け渡し可能に構成されている。即ち、図示しない水平移動機構によりハンド９５１が図４における左側（−Ｙ側）に移動した場合インデクサロボット９３１のハンド９５１との間で基板Ｗの受け渡しが可能となり、また、ハンド９５１が図４における右側（＋Ｙ側）に移動した場合はセンターロボット９６のハンド９５１との間で基板Ｗの受け渡しが可能となる。
【００４５】
次に、センターロボット９６について説明する。センターロボット９６には、基板Ｗを１枚ずつ保持し、シャトル９５または処理ユニット９１との間で基板Ｗの受け渡しを行うＺ軸方向に上下に配置された２組のハンド９６１と、鉛直方向（Ｚ軸方向）に延設され、ハンド９６１の鉛直方向の移動の軸となる昇降軸９６３と、ハンド９６１を昇降移動させる昇降機構９６５と、ハンド９６１をＺ軸周りに回転させる回転機構９６７が備えられている。センターロボット９６はＺ軸方向に昇降軸９６３に沿って昇降移動自在であるとともに、回転機構９６７によってハンドがＺ軸周りに回転可能に構成されている。
【００４６】
尚、処理ユニット９１の後述する側壁であって、センターロボット９６に対向する面には、センターロボット９６のハンド９６１を伸ばして処理ユニット９１内に基板Ｗを搬入し、または搬出するための開口が設けられている。また、センターロボット９６が処理ユニット９１と基板Ｗの受け渡しを行わない場合に上記開口を閉塞して処理ユニット９１内部の雰囲気の清浄度を保持するためのシャッター９１１が設けられている。
【００４７】
尚、図３に示すように処理ユニット９１と流体ボックス９２は上下２段に積み上げる構成とされている。従って、本実施形態における基板処理装置９には処理ユニット９１および流体ボックス９２はそれぞれ８台備えられている。
【００４８】
次に、インデクサロボット９３１、シャトル９５およびセンターロボット９６による基板Ｗの搬送の手順について説明する。基板処理装置９の外部から自動搬送車両等により搬入されたＦＯＵＰ９４９は、オープナー９４の載置面９４１上に載置され、開閉機構９４３により蓋部が解放される。インデクサロボット９３１はＦＯＵＰ９４９の所定の位置から下側のハンド９３３により基板Ｗを１枚取り出す。その後、インデクサロボット９３１はシャトル９５の前（図４におけるインデクサユニット９３のＸ軸方向中央付近）に移動する。同時にシャトル９５は下側のハンド９５１をインデクサユニット９３の側（図４における左側（−Ｙ側））へ移動する。
【００４９】
シャトル９５の前に移動したインデクサロボット９３１は下側のハンド９３３に保持した基板Ｗをシャトル９５の下側のハンド９５１に移載する。その後、シャトル９５は下側のハンド９５１をセンターロボット９６の側（図４における右側（＋Ｙ側））に移動する。また、センターロボット９６がシャトル９５にハンド９６１を向ける位置に移動する。
【００５０】
その後、センターロボット９６が下側のハンド９６１により、シャトル９５の下側のハンド９５１に保持された基板Ｗを取り出し、８つある処理ユニット９１のいずれかのシャッター９１１へハンド９６１を向けるように移動する。その後、シャッター９１１が解放され、センターロボット９６が下側のハンド９６１を伸ばして処理ユニット９１内に基板Ｗを搬入し、処理ユニット９１内での基板Ｗの洗浄処理が開始される。
【００５１】
処理ユニット９１内で処理が完了した基板Ｗは、センターロボット９６の上側のハンド９６１で搬出され、その後は上記未処理の基板Ｗを搬送する場合とは逆にセンターロボット９６の上側のハンド９６１、シャトル９５の上側のハンド９５１、インデクサロボット９３１の上側のハンド９３３の順に移載され、最終的にＦＯＵＰ９４９の所定の位置に収容される。
【００５２】
次に、処理ユニット９１の構成について図６を用いて説明する。図６は処理ユニット９１の構成を示す模式図である。ここで、本実施形態における８つの処理ユニット９１はそれぞれ同じ構成であるため、図４における矢印Ｂ３の示す処理ユニット９１（図３において左下側の処理ユニット９１）を代表として以下説明する。
【００５３】
処理ユニット９１は、基板Ｗを略水平に保持し、回転する基板保持手段１１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・排液する排液捕集手段２１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の上方の空間を外気から遮断する雰囲気遮断手段２３と、を有する。
【００５４】
また、処理ユニット９１は、凝固体を形成可能な凝固対象液を過冷却状態にして基板Ｗに供給し、基板Ｗ上に凝固対象液の凝固体を形成する凝固体形成手段３１と、基板Ｗ上の凝固対象液の凝固体に、凝固対象液の凝固点より低い凝固点を有し、かつ凝固対象液の凝固点より低い温度の冷却液を供給して冷却する表面冷却手段３５と、凝固した凝固対象液を融解する融解手段４１と、基板表面Ｗｆおよび基板裏面Ｗｂに向けてリンス液を供給するリンス手段４５と、基板裏面Ｗｂに凝固対象液の凝固点より低い温度の冷媒を吐出して基板Ｗを冷却する裏面冷却手段４７と、基板表面Ｗｆおよび基板裏面Ｗｂに向けて乾燥用気体を供給して基板表面Ｗｆおよび基板裏面Ｗｂを外気から遮断する乾燥用気体供給手段５１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。
【００５５】
尚、本実施形態においては、凝固対象液、融解液及びリンス液として脱イオン水（Ｄｅ Ｉｏｎｉｚｅｄ Ｗａｔｅｒ：以下「ＤＩＷ」と記載する）を、表面及び裏面の冷却用の冷媒としてＨＦＥを、それぞれ用いる。また、本実施形態においては乾燥用気体として窒素ガスを用いる。
【００５６】
ここで、ＨＦＥとはハイドロフルオロエーテル（Ｈｙｄｒｏｆｌｕｏｒｏｅｔｈｅｒ）を主たる成分とする液体をいう。「ＨＦＥ」として例えば住友スリーエム株式会社製の商品名ノベック（登録商標）シリーズのＨＦＥを用いることができる。具体的には、ＨＦＥとして、例えば化学式：Ｃ４Ｆ９ＯＣＨ３、化学式：Ｃ４Ｆ９ＯＣ２Ｈ５、化学式：Ｃ６Ｆ１３ＯＣＨ３、化学式：Ｃ３ＨＦ６−ＣＨ（ＣＨ３）Ｏ−Ｃ３ＨＦ６、化学式：Ｃ２ＨＦ４ＯＣＨ３（凝固点：−（マイナス）３８℃（摂氏）以下）などを用いることができる。これらのＨＦＥは希釈されていても良い。
【００５７】
また、処理ユニット９１は、中空の略角柱形状を有する側壁９０１と、側壁９０１に略水平に固設され、処理ユニット９１内の空間を仕切る上側ベース部材９０２及び下側ベース部材９０３と、側壁９０１の内部であって上側ベース部材９０２の上方である上側空間９０５と、側壁９０１の内部であって、上側ベース部材９０２の下方であり、かつ下側ベース部材９０３の上方である処理空間９０４と、側壁９０１の内部であって下側ベース部材９０３の下方である下側空間９０６と、を有する。尚、本実施形態において側壁９０１は略角柱形状としたが、側壁の形状はそれに限定されず、略円柱形状やその他の形状としても良い。
【００５８】
尚、側壁９０１のうちセンターロボット９６に対向する側には、センターロボットが処理ユニット９１内に基板Ｗを搬入し、または搬出可能な開口と、その開口を閉塞して処理ユニット９１内部の雰囲気の清浄度を保持するためのシャッター９１１が設けられている。
【００５９】
上側ベース部材９０２は側壁９０１の上方（図６における上側）に略水平に固設され、処理ユニット９１の内部の空間である上側空間９０５と処理空間９０４との間を仕切っている。上側ベース部材９０２の中央付近には、上側ベース部材９０２の下面から、処理ユニット９１の上端に連通する雰囲気導入路９０７が設けられている。また、雰囲気導入路９０７の上端付近には、処理空間９０４へ清浄な雰囲気を供給するファンフィルタユニット９０８が設けられている。上側空間９０５内の雰囲気導入路９０７に設置されたファンフィルタユニット９０８は、処理ユニット９１上方から雰囲気を取り込み、内蔵したＨＥＰＡフィルタ等により雰囲気中の微粒子等を捕集した上で、下方である処理空間９０４内へ清浄化された雰囲気を供給する。
【００６０】
下側ベース部材９０３は側壁９０１の中程（図６における下側）に略水平に固設され、処理ユニット９１の内部の空間である処理空間９０４と下側空間９０６との間を仕切っている。下側ベース部材９０３には複数の排気口９０９が設けられており、各排気口９０９は図示しない排気系統に接続され、処理空間９０４内の雰囲気を外部に排出している。
【００６１】
ここで、処理空間９０４内は清浄な雰囲気が保たれており、基板Ｗの洗浄等が行われる空間である。また、上側空間９０５及び下側空間９０６は処理空間９０４内に設置される各部材を駆動するための駆動源等が配設される空間である。
【００６２】
ファンフィルタユニット９０８を通して処理空間９０４内に供給された雰囲気は、処理空間９０４の上方から下方へ向かう流れとなり、最終的に排気口９０９から処理空間９０４の外に排出される。これにより、後述する基板Ｗを処理する各工程において発生する微細な液体の微粒子等を、処理空間９０４の中を上から下に向かって流れる気流により下向きに移動させて排気口９０９から排出する。よって、これら微粒子が基板Ｗや処理空間９０４内の各部材に付着することを防止できる。
【００６３】
次に、基板保持手段１１、排液捕集手段２１および雰囲気遮断手段２３の構成について図７を用いて説明する。図７は基板保持手段１１、排液捕集手段２１および雰囲気遮断手段２３の構成を示す模式図である。
【００６４】
まず、基板保持手段１１について説明する。基板保持手段１１のベースユニット１１１は下側ベース部材９０３の上に固設されており、ベースユニット１１１の上方に、中心部に開口を有する円板状のスピンベース１１３が回転可能に略水平に支持されている。スピンベース１１３の下面中心には中心軸１１７の上端がネジなどの締結部品によって固定されている。また、スピンベース１１３の周縁付近には、基板Ｗの周縁部を把持するための複数個の基板保持部材１１５が立設されている。基板保持部材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の周縁に沿って等角度間隔で配置されている。各基板保持部材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。
【００６５】
各基板保持部材１１５は公知のリンク機構や褶動部材等を介して基板保持部材駆動機構１１９内のエアシリンダに連結されている。尚、基板保持部材駆動機構１１９はスピンベース１１３の下側であってベースユニット１１１の内部に設置される。また、基板保持部材駆動機構１１９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、基板保持部材駆動機構１１９のエアシリンダが伸縮することで、各基板保持部材１１５は、その基板保持部が基板Ｗの外周端面を押圧する「閉状態」と、その基板保持部が基板Ｗの外周端面から離れる「開状態」との間を切り替え可能に構成されている。尚、基板保持部材１１５の駆動源としてエアシリンダ以外に、モーターやソレノイド等の公知の駆動源を用いることも可能である。
【００６６】
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、各基板保持部材１１５を開状態とし、基板Ｗに対して洗浄処理等を行う際には、各基板保持部材１１５を閉状態とする。各基板保持部材１１５を閉状態とすると、各基板保持部材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。
【００６７】
また、基板保持手段１１の中心軸１１７には、モーターを含む基板回転機構１２１の回転軸が連結されている。尚、基板回転機構１２１は下側ベース部材９０３の上であってベースユニット１１１の内部に設置される。また、基板回転機構１２１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、基板回転機構１２１が駆動されると、中心軸１１７に固定されたスピンベース１１３が回転中心軸Ａ１を中心に回転する。
【００６８】
尚、スピンベース１１３の上面から中心軸１１７を通して下側空間９０６に至るまで、後述する下側第一供給管及び下側第二供給管が挿通可能なように、連通した中空部が形成されている。
【００６９】
次に、排液捕集手段２１について説明する。基板保持手段１１の周囲であって下側ベース部材９０３の上側に略円環状のカップ２１０が、基板保持手段１１に保持されている基板Ｗの周囲を包囲するように設けられている。カップ２１０は基板保持手段１１及び基板Ｗから飛散する液体などを捕集することが可能なように回転中心軸Ａ１に対して略回転対称な形状を有している。尚、図中、カップ２１０については説明のため断面形状を示している。
【００７０】
カップ２１０は互いに独立して昇降可能な内構成部材２１１、中構成部材２１３及び外構成部材２１５で構成される。図７に示すとおり、内構成部材２１１の上に中構成部材２１３及び外構成部材２１５が重ねられた構造を有する。内構成部材２１１、中構成部材２１３及び外構成部材２１５は、下側空間９０６に設けられた、モーター及びボールネジ等の公知の駆動機構で構成されたガード昇降機構２１７にそれぞれ接続されている。また、ガード昇降機構２１７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から排液捕集手段２１への動作指令によりガード昇降機構２１７が駆動されると、内構成部材２１１、中構成部材２１３及び外構成部材２１５がそれぞれ独立に、又は複数の部材が同期して回転中心軸Ａ１に沿って上下方向に移動する。
【００７１】
内構成部材２１１には、内構成部材２１１、中構成部材２１３及び外構成部材２１５それぞれで捕集された液体をそれぞれ別の経路で排液処理系へ導くための収集溝が３つ設けられている。それぞれの収集溝は回転中心軸Ａ１を中心とする略同心円状に設けられ、各収集溝には図示しない排液処理系へと接続する配管がそれぞれ管路接続されている。
【００７２】
カップ２１０は内構成部材２１１、中構成部材２１３及び外構成部材２１５のそれぞれの上下方向の位置を組合せて使用する。例えば、内構成部材２１１、中構成部材２１３及び外構成部材２１５の全てが下位置にあるホームポジション、内構成部材２１１及び中構成部材２１３が下位置であって外構成部材２１５のみ上位置にある外捕集位置、内構成部材２１１が下位置であって中構成部材２１３及び外構成部材２１５が上位置に有る中捕集位置、及び内構成部材２１１、中構成部材２１３及び外構成部材２１５の全てが上位置にある内捕集位置である。
【００７３】
ホームポジションはセンターロボット９６が基板Ｗを処理ユニット９１内に搬入出する場合などにおいて取られる位置である。外捕集位置は外構成部材２１５で受け止めた液体を捕集して外側の収集溝に導く位置であり、中捕集位置は中構成部材２１３で受け止めた液体を中間の収集溝に導く位置であり、また、内捕集位置は内構成部材２１１で受け止めた液体を内側の収集溝に導く位置である。
【００７４】
このような構成の排液捕集手段２１を用いることにより、処理に使用される液体に応じて内構成部材２１１、中構成部材２１３及び外構成部材２１５のそれぞれの位置を変更して分別捕集することが可能となり、それぞれの液体を分別し、対応する排液処理系に排出することで、液体の再利用や混合することが危険な複数の液体を分別して処理することが可能となる。
【００７５】
次に、雰囲気遮断手段２３について説明する。雰囲気遮断手段２３の基板対向部材である遮断部材２３１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２３１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２３１は、その内部が中空であって略円筒形状を有する支持軸２３３の下方に回転可能に略水平に支持される。
【００７６】
支持軸２３３の上端部は遮断部材２３１を回転する遮断部材回転機構２３５の下面に固設される。遮断部材回転機構２３５は、例えば中空モーター２３７及び中空軸２３９で構成される。中空軸２３９の一端（図７における上端）は中空モーター２３７の回転軸に連結されており、他端（図７における下端）は支持軸２３３の中を通して遮断部材２３１の上面に連結されている。また、遮断部材回転機構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から雰囲気遮断手段２３への動作指令により遮断部材回転機構２３５が駆動されると、遮断部材２３１が支持軸２３３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２３５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２３１を回転させるように構成されている。
【００７７】
尚、遮断部材回転機構２３５の上面から遮断部材２３１の中心部の開口にいたるまで、後述する上側第一供給管及び上側第二供給管が挿通可能なように、中空モーター２３７及び中空軸２３９の内部空間を含む連通した中空部が形成されている。
【００７８】
遮断部材回転機構２３５の一側面（図７における左側面）にはアーム２４１の一端が接続され、アーム２４１の他端は上下軸２４３の図７における上端付近に接続されている。上下軸２４３は排液捕集手段２１のカップ２１０の周方向外側であって、下側ベース部材９０３の上に固設された円筒形状のベース部材２４５に昇降可能に取り付けられる。上下軸２４３には、ベース部材２４５の中を通して、モーター及びボールネジ等の公知の駆動機構で構成された遮断部材昇降機構２４７が接続されている。
【００７９】
尚、遮断部材昇降機構２４７は下側空間９０６に設けられている。また、遮断部材昇降機構２４７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２３への動作指令により遮断部材昇降機構２４７が駆動されると、遮断部材２３１がスピンベース１１３に近接し、逆に離間する。
【００８０】
すなわち、制御ユニット９７は、遮断部材昇降機構２４７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２３１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に対して後述するリンス処理や基板Ｗの乾燥等を行う際には、遮断部材２３１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。
【００８１】
次に、凝固体形成手段３１の構成について図８を用いて説明する。図８は凝固体形成手段３１の構成を示す模式図である。基板Ｗに凝固対象液を供給するノズル３１１は、上側ベース部材９０２の下面に設置されたノズル駆動機構３１３に昇降及び旋回可能に支持されている。ノズル駆動機構３１３のベース部材３１５は、上側ベース部材９０２の下面であって雰囲気導入路９０７の外側に下方に伸びるように固設されている。
【００８２】
ベース部材３１５の下方には、旋回上下軸３１７が上下及び回転自在に支持されている。尚、ベース部材３１５は旋回上下軸３１７と、後述する上下駆動部３２１及び旋回駆動部３１９を接続するために中空の略円筒形状に構成される。旋回上下軸３１７の下面にはアーム３２３の一端が結合されており、アーム３２３の他端にノズル３１１が取り付けられている。
【００８３】
旋回上下軸３１７はベース部材３１５の中を通して、モーター及びボールネジ等の公知の駆動機構で構成された上下駆動部３２１及び、モーター及びギア等の公知の駆動機構で構成された旋回駆動部３１９に接続されている。また、上下駆動部３２１及び旋回駆動部３１９は制御ユニット９７と電気的に接続されている。尚、上下駆動部３２１及び旋回駆動部３１９は上側空間９０５に配設される。
【００８４】
制御ユニット９７から凝固体形成手段３１への動作指令により上下駆動部３２１が駆動されると、旋回上下軸３１７が上下に移動し、アーム３２３に取り付けられているノズル３１１を上下に移動させる。また、制御ユニット９７から凝固体形成手段３１への動作指令により旋回駆動部３１９が駆動されると、旋回上下軸３１７が回転中心軸Ａ２を中心に回転し、アーム３２３を旋回することで、アーム３２３に取り付けられたノズル３１１を揺動させる。
【００８５】
ノズル３１１は配管３３５を介して、第一ＤＩＷ供給部３３３に管路接続されている。また、配管３３５には開閉弁３３７が介挿されており、開閉弁３３７は常時閉成とされている。また、開閉弁３３７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から凝固体形成手段３１への動作指令により開閉弁３３７が開成すると、第一ＤＩＷ供給部３３３から過冷却状態のＤＩＷが配管３３５を介してノズル３１１へ圧送される。尚、第一ＤＩＷ供給部３３３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。
【００８６】
図９に第一ＤＩＷ供給部３３３の構成を示す。第一ＤＩＷ供給部３３３は、ＤＩＷを貯留するＤＩＷタンク３４１、ＤＩＷタンク３４１からのＤＩＷを圧送するポンプ３４３及びＤＩＷを冷却する冷却ユニット３４４で構成される。ＤＩＷタンク３４１に管路接続されたポンプ３４３はＤＩＷを加圧して冷却ユニット３４４に送出する。ポンプ３４３を介して冷却ユニット３４４に供給されたＤＩＷは、冷却ユニット３４４において過冷却状態とされ、配管３３５を介してノズル３１１に供給される。
【００８７】
本実施形態では、冷却ユニット３４４として、気体冷媒を用いた冷凍サイクルによる冷却装置を用いる。即ち、ＨＣＦＣ（ハイドロクロロフルオロカーボン）、ＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）、二酸化炭素、アンモニアなどの気体が圧縮機３４６で圧縮され、配管３４９を介して凝縮器３４７に圧送される。圧縮機３４６で加圧された冷媒は凝縮器３４７で冷却され高圧の液体となり配管３４９を介してキャピラリチューブ３４８に送られて減圧される。キャピラリチューブ３４８で減圧された液体は、配管３４９を介して蒸発器３４５に送られる。
【００８８】
蒸発器３４５は、配管３３５の周りに配管３４９が螺旋状に巻回された構造となっている。配管３３５の周りに巻回された配管３４９の中で冷媒が気化することにより気化熱を生じ、配管３３５の中の凝固対象液から熱を奪って冷却する。蒸発器３４５で気化した冷媒は、配管３４９を介して再び圧縮機３４６に戻り、上記のサイクルが繰り返し行われる。
【００８９】
尚、本実施形態では、冷却ユニット３４４として冷凍サイクルを用いた冷却装置を使用したが、凝固対象液を冷却する手段はこれに限られない。即ち、冷却ユニット３４４としてペルチェ素子により電気的に冷却する装置や、冷却された冷媒に直接配管３３５を浸漬して冷却する方法など、公知の冷却手段を用いることができる。また、第一ＤＩＷ供給部３３３にＤＩＷタンク３４１を設けず、工場ユーティリティー側から直接ＤＩＷを供給する構成とすることも可能である。尚、第一ＤＩＷ供給部３３３のポンプ３４３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。
【００９０】
次に、表面冷却手段３５の構成について図１０を用いて説明する。図１０は表面冷却手段３５の構成を示す模式図である。基板Ｗに液体冷媒を供給するノズル３５１は、上側ベース部材９０２の下面に設置されたノズル駆動機構３５３により、昇降及び旋回可能に支持されている。ノズル駆動機構３５３のベース部材３５５は、上側ベース部材９０２の下面であって雰囲気導入路９０７の外側に下方に伸びるように固設されている。
【００９１】
ベース部材３５５の下方には、旋回上下軸３５７が上下及び回転自在に支持されている。尚、ベース部材３５５は旋回上下軸３５７と、後述する上下駆動部３６１及び旋回駆動部３５９を接続するために中空の略円筒形状に構成される。旋回上下軸３５７はベース部材３５５に対して昇降可能及び回転可能に支持される。旋回上下軸３５７の下面にはアーム３６３の一端が結合されており、アーム３６３の他端にノズル３５１が取り付けられている。
【００９２】
旋回上下軸３５７はベース部材３５５の中を通して、モーター及びボールネジ等の公知の駆動機構で構成された上下駆動部３６１及び、モーター及びギア等の公知の駆動機構で構成された旋回駆動部３５９に接続されている。また、上下駆動部３６１及び旋回駆動部３５９は制御ユニット９７と電気的に接続されている。尚、上下駆動部３６１及び旋回駆動部３５９は上側空間９０５に配設される。
【００９３】
制御ユニット９７から表面冷却手段３５への動作指令により上下駆動部３６１が駆動されると、旋回上下軸３５７が上下に移動し、アーム３６３に取り付けられているノズル３５１を上下に移動させる。また、制御ユニット９７から表面冷却手段３５への動作指令により旋回駆動部３５９が駆動されると、旋回上下軸３５７が中心軸Ａ３を中心に回転し、アーム３６３を旋回することで、アーム３６３に取り付けられたノズル３５１を揺動させる。
【００９４】
ノズル３５１は配管３７５を介して、ＨＦＥ供給部３７３に管路接続されている。また、配管３７５には開閉弁３７７が介挿されており、開閉弁３７７は常時閉成とされている。また、開閉弁３７７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から表面冷却手段３５への動作指令により開閉弁３７７が開成すると、ＨＦＥ供給部３７３から低温のＨＦＥが配管３７５を介してノズル３５１へ圧送される。尚、ＨＦＥ供給部３７３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。
【００９５】
図１１にＨＦＥ供給部３７３の構成を示す。ＨＦＥ供給部３７３は、ＨＦＥを貯留するＨＦＥタンク３８１、ＨＦＥタンク３８１からのＨＦＥを圧送するポンプ３８３及びＨＦＥの温度を調整する温度調整ユニット３８５で構成される。ＨＦＥタンク３８１に管路接続されたポンプ３８３はＨＦＥを加圧して温度調整ユニット３８５に送出する。ポンプ３８３を介して温度調整ユニット３８５に供給されたＨＦＥは、温度調整ユニット３８５において冷却され、配管３７５を介してノズル３５１に供給される。
【００９６】
ここで、温度調整ユニット３８５はペルチェ素子による温度調整装置や冷媒を用いた熱交換器など、公知の温度調整手段を用いることができる。また、ＨＦＥ供給部３７３にＨＦＥタンク３８１を設けず、工場ユーティリティー側から直接ＨＦＥを供給する構成とすることも可能である。尚、ＨＦＥ供給部３７３のポンプ３８３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。
【００９７】
次に、融解手段４１の構成について図１２を用いて説明する。図１２は融解手段４１の構成を示す模式図である。基板Ｗに融解液を供給するノズル４１１は、上側ベース部材９０２の下面に設置されたノズル駆動機構４１３に昇降及び旋回可能に支持されている。ノズル駆動機構４１３のベース部材４１５は、上側ベース部材９０２の下面であって雰囲気導入路９０７の外側に下方に伸びるように固設されている。
【００９８】
ベース部材４１５の下方には、旋回上下軸４１７が上下及び回転自在に支持されている。尚、ベース部材４１５は旋回上下軸４１７と、後述する上下駆動部４２１及び旋回駆動部４１９を接続するために中空の略円筒形状に構成される。旋回上下軸４１７の下面にはアーム４２３の一端が結合されており、アーム４２３の他端にノズル４１１が取り付けられている。
【００９９】
旋回上下軸４１７はベース部材４１５の中を通して、モーター及びボールネジ等の公知の駆動機構で構成された上下駆動部４２１及び、モーター及びギア等の公知の駆動機構で構成された旋回駆動部４１９に接続されている。また、上下駆動部４２１及び旋回駆動部４１９は制御ユニット９７と電気的に接続されている。尚、上下駆動部４２１及び旋回駆動部４１９は上側空間９０５に配設される。
【０１００】
制御ユニット９７から融解手段４１への動作指令により上下駆動部４２１が駆動されると、旋回上下軸４１７が上下に移動し、アーム４２３に取り付けられているノズル４１１を上下に移動させる。また、制御ユニット９７から融解手段４１への動作指令により旋回駆動部４１９が駆動されると、旋回上下軸４１７が回転中心軸Ａ４を中心に回転し、アーム４２３を旋回することで、アーム４２３に取り付けられたノズル４１１を揺動させる。
【０１０１】
ノズル４１１は配管４３５を介して、第二ＤＩＷ供給部４３３に管路接続されている。また、配管４３５には開閉弁４３７が介挿されており、開閉弁４３７は常時閉成とされている。また、開閉弁４３７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から融解手段４１への動作指令により開閉弁４３７が開成すると、第二ＤＩＷ供給部４３３からＤＩＷが配管４３５を介してノズル４１１へ圧送される。尚、第二ＤＩＷ供給部４３３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。
【０１０２】
図１３に第二ＤＩＷ供給部４３３の構成を示す。第二ＤＩＷ供給部４３３は、ＤＩＷを貯留するＤＩＷタンク４４１、ＤＩＷタンク４４１からのＤＩＷを圧送するポンプ４４３及びＤＩＷの温度を調整する温度調整ユニット４４５を有する。ＤＩＷタンク４４１に管路接続されたポンプ４４３はＤＩＷを加圧して温度調整ユニット４４５に送出する。ポンプ４４３を介して温度調整ユニット４４５に供給されたＤＩＷは、温度調整ユニット４４５において温度調整され、配管４３５を介してノズル４１１に供給される。
【０１０３】
ここで、温度調整ユニット４４５はペルチェ素子による温度調整装置や冷媒を用いた熱交換器など、公知の温度調整手段を用いることができる。また、第二ＤＩＷ供給部４３３にＤＩＷタンク４４１を設けず、工場ユーティリティー側から直接ＤＩＷを供給する構成とすることも可能である。尚、第二ＤＩＷ供給部４３３のポンプ４４３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。
【０１０４】
次に、リンス手段４５、裏面冷却手段４７および乾燥用気体供給手段５１の構成について図１４を用いて説明する。図１４は、リンス手段４５、裏面冷却手段４７および乾燥用気体供給手段５１の構成を示す模式図である。リンス手段４５は基板表面Ｗｆおよび基板裏面Ｗｂに向けてリンス液を供給するものであり、裏面冷却手段４７は基板裏面Ｗｂに向けて冷媒を供給するためのものであり、乾燥用気体供給手段５１は基板表面Ｗｆおよび基板裏面Ｗｂに向けて乾燥用気体を供給するものである。
【０１０５】
まず、基板表面Ｗｆ側の管路構成について説明する。前述の雰囲気遮断手段２３の遮断部材回転機構２３５の上面から、遮断部材２３１の中心部の開口まで連通する中空部の内部に上側第一供給管２７１が挿通されるとともに、当該上側第一供給管２７１に上側第二供給管２７３が挿通され、いわゆる二重管構造となっている。この上側第一供給管２７１及び上側第二供給管２７３の下方端部は遮断部材２３１の開口に延設されており、上側第二供給管２７３の先端にノズル２７５が設けられている。
【０１０６】
次に、基板裏面Ｗｂ側の管路構成について説明する。前述の基板保持手段１１のスピンベース１１３の上面から中心軸１１７を通って下側空間９０６に至る連通空間の内部に下側第一供給管２８１が挿通されるとともに、当該下側第一供給管２８１に下側第二供給管２８３が挿通され、いわゆる二重管構造となっている。この下側第一供給管２８１及び下側第二供給管２８３の上方端部はスピンベース１１３の開口に延設されており、下側第二供給管２８３の先端にノズル２９１が設けられている。
【０１０７】
次に、リンス手段４５について説明する。リンス手段４５はリンス液の供給源である第三ＤＩＷ供給部４５３から基板表面Ｗｆおよび基板裏面Ｗｂにそれぞれリンス液を供給する。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三ＤＩＷ供給部４５３に主配管４５５の一端が管路接続されている。主配管４５５の他端は、上側分岐配管４５７および下側分岐配管４６１に分岐し、上側分岐配管４５７は上側第二供給管２７３に、下側分岐配管４６１は下側第二供給管２８３にそれぞれ管路接続している。また、第三ＤＩＷ供給部４５３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。
【０１０８】
上側分岐配管４５７には開閉弁４５９が介挿されている。なお、開閉弁４５９は常時閉成されている。また、開閉弁４５９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からリンス手段４５への動作指令により開閉弁４５９が開成すると、第三ＤＩＷ供給部４５３からＤＩＷが主配管４５５、上側分岐配管４５７および上側第二供給管２７３を通してノズル２７５から基板表面Ｗｆに供給される。
【０１０９】
下側分岐配管４６１には開閉弁４６３が介挿されている。なお、開閉弁４６３は常時閉成されている。また、開閉弁４６３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からリンス手段４５への動作指令により開閉弁４６３が開成すると、第三ＤＩＷ供給部４５３からＤＩＷが主配管４５５、下側分岐配管４６１と下側第二供給管２８３を通してノズル２９１から基板裏面Ｗｂに供給される。
【０１１０】
この、第三ＤＩＷ供給部４５３、主配管４５５、上側分岐配管４５７、下側分岐配管４６１、開閉弁４５９、開閉弁４６３、上側第二供給管２７３、下側第二供給管２８３、ノズル２７５及びノズル２９１がリンス手段４５を構成する。尚、第三ＤＩＷ供給部４５３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。
【０１１１】
次に、裏面冷却手段４７について説明する。裏面冷却手段は、ＨＦＥ供給部３７３から基板裏面Ｗｂに冷却液であるＨＦＥを供給する。ＨＦＥ供給部３７３に一方の端を管路接続された配管４７５は、他方の端を、開閉弁４６３と下側第二供給管２８３との間の下側分岐配管４６１に合流するよう管路接続されている。
【０１１２】
配管４７５には開閉弁４７７が介挿されている。なお、開閉弁４７７は常時閉成されている。また、開閉弁４７７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から裏面冷却手段４７への動作指令により開閉弁４７７が開成すると、ＨＦＥ供給部３７３からＨＦＥが配管４７５、下側分岐配管４６１と下側第二供給管２８３を通してノズル２９１から基板裏面Ｗｂに供給される。
【０１１３】
次に、乾燥用気体供給手段５１について説明する。乾燥用気体供給手段５１は乾燥用気体の供給源である乾燥用窒素ガス供給部５１３から基板表面Ｗｆ及び基板裏面Ｗｂにそれぞれ乾燥用窒素ガスを供給する。図示しない窒素ガスタンク及びポンプを有する乾燥用窒素ガス供給部５１３に主配管５１５の一端が管路接続されている。主配管５１５の他端は、上側分岐配管５１７および下側分岐配管５２１に分岐し、上側分岐配管５１７は上側第一供給管２７１に、下側分岐配管は下側第一供給管２８１にそれぞれ管路接続している。また、乾燥用窒素ガス供給部５１３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。
【０１１４】
上側分岐配管５１７にはマスフローコントローラ５１９が介挿されている。マスフローコントローラ５１９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から乾燥用気体供給手段５１への動作指令によりマスフローコントローラ５１９が所定流量となるように開放されると、常温の窒素ガスが主配管５１５、上側分岐配管５１７と上側第一供給管２７１を介して基板表面Ｗｆに供給される。
【０１１５】
下側分岐配管５２１にはマスフローコントローラ５２３が介挿されている。マスフローコントローラ５２３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から乾燥用気体供給手段５１への動作指令によりマスフローコントローラ５２３が所定流量となるように開放されると、常温の窒素ガスが主配管５１５、下側分岐配管５２１と下側第一供給管２８１を介して基板裏面Ｗｂに供給される。
【０１１６】
この、乾燥用窒素ガス供給部５１３、主配管５１５、上側分岐配管５１７、下側分岐配管５２１、マスフローコントローラ５１９、マスフローコントローラ５２３、上側第一供給管２７１及び下側第一供給管２８１が乾燥用気体供給手段５１を構成する。尚、乾燥用窒素ガス供給部５１３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。
【０１１７】
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９７１（図３参照）が接続されている。
【０１１８】
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１５を参照して説明する。図１５は基板処理装置９の全体の動作を示すフローチャートである。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２３は、遮断部材２３１が対向位置にある場合、基板保持手段１１の基板回転手段１３がスピンベース１１３を回転する方向に略同じ回転数で遮断部材２３１を回転するものとする。
【０１１９】
まず、所定の基板Ｗに応じた洗浄プログラムが操作部９７１で選択され、実行指示される。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。
【０１２０】
すなわち、雰囲気遮断手段２３が遮断部材２３１の回転を停止し、基板保持手段１１がスピンベース１１３の回転を停止する。雰囲気遮断手段２３が遮断部材２３１を離間位置へ移動すると共に、基板保持手段１１がスピンベース１１３を基板Ｗの受け渡しに適した位置へ位置決めする。また、排液捕集手段２１がカップ２１０をホームポジションに位置決めする。スピンベース１１３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が基板保持部材１１５を開状態とする。
【０１２１】
また、凝固体形成手段３１がノズル３１１を退避位置（ノズル３１１がカップ２１０の周方向外側に外れている位置）へ移動する。また、表面冷却手段３５がノズル３５１を退避位置（ノズル３５１がカップ２１０の周方向外側に外れている位置）へ移動する。また、融解手段４１がノズル４１１を退避位置（ノズル４１１がカップ２１０の周方向外側に外れている位置）へ移動する。更に、開閉弁３３７、３７７、４３７、４５９、４６３及び４７７が閉成する。また、マスフローコントローラ５１９及び５２３が流量０（ゼロ）に設定される。
【０１２２】
基板Ｗを処理ユニット９１に搬入する準備が完了した後、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（ステップＳ１０１）。即ち、インデクサロボット９３１がオープナー９４上のＦＯＵＰ９４９の所定の位置にある基板Ｗを下側のハンド９３３で取り出し、シャトル９５の下側のハンド９５１に載置する。その後、シャトル９５の下側のハンド９５１がセンターロボット９６の側に移動され、センターロボット９６がシャトル９５の下側のハンド９５１上の基板Ｗを、下側のハンド９６１で取り上げる。
【０１２３】
その後、処理ユニット９１のシャッター９１１が開かれ、センターロボット９６が下側のハンド９６１を処理ユニット９１の中に伸ばし、基板Ｗを基板保持手段１１の基板保持部材１１５の基板支持部の上に載置する。基板Ｗの処理ユニット９１への搬入が終了すると、センターロボット９６が下側のハンド９６１を縮めて処理ユニット９１内の外に出すとともに、シャッター９１１が閉じられる。
【０１２４】
未処理の基板Ｗが処理ユニット９１内に搬入され、基板保持部材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、基板保持部材駆動機構１１９が基板保持部材１１５を閉状態とする。
【０１２５】
次に、基板表面Ｗｆに対して、凝固対象液の凝固体を形成する凝固体形成工程（ステップＳ１０２）が行われる。まず、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、基板回転機構１２１がスピンベース１１３の回転数を変更し、凝固体形成工程の間維持する。また、制御ユニット９７から排液捕集手段２１への動作指令により、カップ２１０が内捕集位置に位置決めされる。尚、雰囲気遮断手段２３の遮断部材２３１は離間位置のままとされる。
【０１２６】
凝固体形成工程における基板Ｗの回転数は、基板表面Ｗｆに供給された凝固対象液としてのＤＩＷが安定して凝固体を形成可能なように５０〜３００ｒｐｍとすることが好ましい。以下では、凝固体形成工程における基板Ｗの回転数を８０ｒｐｍとして説明する。
【０１２７】
また、制御ユニット９７から凝固体形成手段３１への動作指令により、ノズル駆動機構３１３がノズル３１１を基板表面Ｗｆの中心付近上空へ位置決めする。ノズル３１１の位置決めが完了した後、制御ユニット９７から凝固体形成手段３１への動作指令により、開閉弁３３７が開成する。これにより、第一ＤＩＷ供給部３３３から凝固対象液が配管３３５を介してノズル３１１から基板表面Ｗｆの中心付近に供給される。
【０１２８】
尚、凝固対象液としてのＤＩＷは、過冷却状態のまま基板表面Ｗｆに供給されて凝固体を形成可能で、かつ、基板表面Ｗｆに供給されるまでの管路内で凝固しないよう、−（マイナス）５℃（摂氏）〜０℃（摂氏）に温度調整されていることが好ましい。以下では、凝固対象液の温度を−（マイナス）５℃（摂氏）であるとして説明する。
【０１２９】
液体を構成する分子が結晶化過程（第一種相転移）に移行するためには、核となる微小な相（液体の場合は種結晶等）が必要となるが、過冷却においては微小相の発達が不十分で、そのままでは相転移が行われない。これに対し、過冷却状態にある液体に何らかの物理的刺激（振動など）を加えると、液体内の温度分布にゆらぎが生じ、局所的に低温となって種結晶が生成され、その種結晶を核として急速に結晶化する（接種凍結）。例えば、過冷却状態の水が瓶に入っていれば叩いただけで急速に凍結し、別の容器に移し替えようとすると注がれながら凍っていくので柱状の氷が形成されたりする現象が接種凍結に該当する。
【０１３０】
本実施形態の場合は、ノズル３１１から吐出された凝固対象液が基板表面Ｗｆに着液する衝撃で凝固し、基板表面Ｗｆに凝固対象液の凝固体を形成する。なお、凝固対象液が基板表面Ｗｆ上で凝固体を形成するようにさえ構成されていれば、過冷却状態の凝固対象液が結晶化し始めるのは基板表面Ｗｆ上に限らず、基板Ｗに到達するまでの過程で結晶化し始めてもよい。ノズル３１１が基板表面Ｗｆの中心付近上空で静止したままの状態では、ノズル３１１直下付近に凝固対象液である凝固対象液の凝固体が集中することとなる。従って、凝固体形成工程においては、回転する基板Ｗの上空で、ノズル３１１を移動しながら凝固対象液を吐出することが好ましい。
【０１３１】
即ち、ノズル３１１から凝固対象液の吐出を開始した後、制御ユニット９７から凝固体形成手段３１への動作指令により、ノズル駆動機構３１３がノズル３１１を基板表面Ｗｆの中心付近上空から周縁付近上空へ移動させる。このように回転する基板Ｗ上空をノズル３１１が中心付近上空から周縁付近上空まで移動しながら凝固対象液を吐出することで、基板表面Ｗｆ全面に凝固対象液を吐出することが可能となり、その結果、基板表面Ｗｆ全面に凝固対象液の凝固体を形成することができる。
【０１３２】
また、凝固対象液の凝固体がノズル３１１の直下近傍に集中して形成されることから、ノズル３１１から基板表面Ｗｆに供給される凝固対象液の量を変更することで基板表面Ｗｆのそれぞれの部分に形成される凝固対象液である凝固対象液の凝固体の厚さを変更することが可能となる。
【０１３３】
即ち、前述のとおり、凝固対象液を吐出しながらノズル３１１を基板表面Ｗｆの中心付近上空から外縁付近上空まで移動する間に、ノズル３１１の移動速度は一定としてノズル３１１から吐出される凝固対象液の量を変更する、あるいはノズル３１１から吐出される凝固対象液の量は一定としてノズル３１１の移動速度を変更する事により凝固対象液の凝固体の厚さを変更することが可能となる。このように、基板表面Ｗｆ上に形成する凝固対象液の凝固体の厚さを変更することにより、前述のとおり洗浄能力を変化させることができる（図２参照）。
【０１３４】
基板の周縁近傍は、前述の基板冷却工程において基板裏面Ｗｂに向けて冷却液を吐出するノズル２９１から距離があり、また中心部近傍に比べて冷却すべき面積も大きいため基板Ｗの中心近傍に比べて冷却効率が低い。加えて、基板Ｗの周縁近傍は処理ユニット９１内部を上から下に流れ落ちる雰囲気の影響を受けて温度上昇しやすい。このため、基板Ｗの中心部近傍に比較して周縁部近傍のほうが基板表面Ｗｆ上に形成された凝固対象液の凝固体の温度が上昇しやすく、洗浄能力が低下するおそれがある（図１参照）。
【０１３５】
このため、基板Ｗの外縁部近傍の凝固対象液の凝固体の厚さを中心部近傍より厚くすることで洗浄能力の低下を防止することが好ましい。尚、凝固対象液の凝固体の厚みが大きいほうが熱容量も大きくなって温度上昇しにくくなるため、雰囲気などからの吸熱による温度上昇も抑えることが可能となり、この点においても洗浄能力の低下を防止することができる。
【０１３６】
凝固対象液であるＤＩＷは、凝固して氷となることにより体積が増加する（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）。従って、基板表面Ｗｆとパーティクル等との間に侵入したＤＩＷが凝固して膨張することにより、パーティクル等が基板表面Ｗｆから微小距離だけ離間する。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Ｗから脱離することとなる。また、基板表面Ｗｆと平行な方向にも膨張することにより、基板に固着しているパーティクル等を剥離する。これにより、後述する除去工程によりＤＩＷの凝固体である氷が除去されるとともに、パーティクル等も併せて除去される。
【０１３７】
基板表面Ｗｆの全面にわたって凝固対象液の凝固体が形成された後、制御ユニット９７から凝固体形成手段３１への動作指令により、開閉弁３３７が閉成する。また、制御ユニット９７から凝固体形成手段３１への動作指令により、ノズル駆動機構３１３がノズル３１１を退避位置（ノズル３１１がカップ２１０の周方向外側に外れている位置）へ位置決めする。
【０１３８】
次に、基板表面Ｗｆに対して、冷却液を供給する凝固体冷却工程（ステップＳ１０３）が行われる。まず、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、基板回転機構１２１がスピンベース１１３の回転数を変更し、凝固体冷却工程の間維持する。また、制御ユニット９７から排液捕集手段２１への動作指令により、カップ２１０が中捕集位置に位置決めされる。尚、雰囲気遮断手段２３の遮断部材２３１は離間位置のままとされる。
【０１３９】
凝固体冷却工程における基板Ｗの回転数は、基板表面Ｗｆに供給された冷却液が基板表面Ｗｆの全面に拡散可能なように３００〜９００ｒｐｍとすることが好ましい。以下では、凝固体冷却工程における基板Ｗの回転数を４００ｒｐｍとして説明する。
【０１４０】
また、制御ユニット９７から表面冷却手段３５への動作指令により、ノズル駆動機構３５３がノズル３５１を基板表面Ｗｆの中心上空へ位置決めする。ノズル３５１の位置決めが完了した後、制御ユニット９７から表面冷却手段３５への動作指令により、開閉弁３７７が開成する。これにより、ＨＦＥ供給部３７３から冷却液が配管３７５を介してノズル３５１から基板表面Ｗｆの中心付近に供給される。
【０１４１】
尚、冷却液としてのＨＦＥは、基板表面Ｗｆ上の凝固対象液の凝固体の温度を低下させて洗浄能力を向上するため、−（マイナス）４０℃（摂氏）〜−（マイナス）１０℃（摂氏）に温度調整されていることが好ましい。以下では、冷却液としてのＨＦＥの温度を−（マイナス）２０℃（摂氏）であるとして説明する。
【０１４２】
基板表面Ｗｆの中心付近に供給された冷却液は、基板Ｗが回転することにより生ずる遠心力により、基板Ｗの中心から基板Ｗの周縁部に向かって流動し、基板表面Ｗｆ全面に拡散する。これにより、基板表面Ｗｆ上に形成された凝固対象液の凝固体全ての温度を低下させることが可能となる。
【０１４３】
尚、凝固体冷却工程において基板表面Ｗｆに供給された冷却液は、基板Ｗの回転により生ずる遠心力により基板表面Ｗｆの中心から基板表面Ｗｆの周縁部に向かって流動し、基板外へ飛散して排液捕集手段２１により捕集されて排液される。捕集された冷却液には、基板上に残留した液体の凝固対象液も含まれているが、冷却液であるＨＦＥは凝固対象液であるＤＩＷに対して不溶性であるため、冷却液のみ分離して回収し、再利用することもできる。この点は、前述した基板冷却工程に使用した冷却液も同様である。
【０１４４】
また、本実施形態においては、ノズル３５１を基板表面Ｗｆの中心付近上空に静止して冷却液を供給するが、基板表面Ｗｆへの冷却方法はこれに限らない。即ち、ノズル３５１から基板表面Ｗｆへの冷却液の供給を開始した後、制御ユニット９７から表面冷却手段３５への動作指令により、ノズル駆動機構３５３がノズル３５１を基板表面Ｗｆの中心上空から基板表面Ｗｆの中心付近上空から周縁付近上空へ移動させる。これにより、基板表面Ｗｆの全面に均等に冷却液を供給することが可能となる。
【０１４５】
尚、前述のとおり基板Ｗの周縁部付近の温度は中心付近に比較して上昇しやすいため、ノズル３５１を基板表面Ｗｆの中心付近上空から周縁付近上空まで移動させた後、所定時間周縁部付近上空で停止させて冷却液の吐出を継続することで、基板Ｗの周縁部付近をより強く冷却することができる。これにより、洗浄能力の均一化を図ることができる。
【０１４６】
基板表面Ｗｆの全面に冷却液が拡散した後、制御ユニット９７から表面冷却手段３５への動作指令により、開閉弁３７７が閉成する。また、制御ユニット９７から表面冷却手段３５への動作指令により、ノズル駆動機構３５３がノズル３５１を退避位置（ノズル３５１がカップ２１０の周方向外側に外れている位置）へ位置決めする。
【０１４７】
次に、基板表面Ｗｆ上に形成された凝固対象液であるＤＩＷの凝固体を融解する融解工程（ステップＳ１０４）が行われる。まず、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、基板回転機構１２１がスピンベース１１３の回転数を変更し、融解工程の間維持する。また、制御ユニット９７から排液捕集手段２１への動作指令により、カップ２１０が内捕集位置に位置決めされる。尚、雰囲気遮断手段２３の遮断部材２３１は離間位置のままとされる。
【０１４８】
融解工程における基板Ｗの回転数は、基板表面Ｗｆに供給された融解液としてのＤＩＷが基板表面Ｗｆの全面に拡散可能であり、かつ基板表面Ｗｆを拡散する流れにより、基板表面Ｗｆ上に残留する冷却液、及び基板表面Ｗｆから脱離したパーティクル等を押し流すことが可能なように１５００〜２５００ｒｐｍとすることが好ましい。以下では、融解工程における基板Ｗの回転数を２０００ｒｐｍとして説明する。
【０１４９】
また、制御ユニット９７から融解手段４１への動作指令により、ノズル駆動機構４１３がノズル４１１を基板表面Ｗｆの中心付近の上空へ位置決めする。ノズル４１１の位置決めが完了した後、制御ユニット９７から融解手段４１への動作指令により、開閉弁４３７が開成する。これにより、第二ＤＩＷ供給部４３３から融解液が配管４３５を介してノズル４１１から基板表面Ｗｆの中心付近に供給される。
【０１５０】
基板表面Ｗｆに供給された融解液としてのＤＩＷは、基板Ｗの表面Ｗｆに形成された凝固対象液の凝固体を融解する時間を短縮し、融解し切れなかった凝固対象液の凝固体が融解液であるＤＩＷ中に浮遊してパターンに衝突してダメージを与えることを防止するため、５０℃（摂氏）から９０℃（摂氏）の温度に調節されることが好ましい。以下では、融解液として８０℃（摂氏）のＤＩＷが供給されるとして説明する。
【０１５１】
基板表面Ｗｆの中心付近に供給された融解液は、基板Ｗの回転に伴う遠心力により、基板表面Ｗｆの中心から基板表面Ｗｆの周縁部に向かって流動し、基板表面Ｗｆ全面に拡散し、基板外へ飛散して排液捕集手段２１により捕集されて排液される。基板表面Ｗｆ上に拡散した融解液は、基板表面Ｗｆ上に形成された凝固対象液の凝固体を急速に解凍するとともに、基板表面Ｗｆから脱離したパーティクル等をその流れにより押し流して基板Ｗの外に排出する。また、基板表面Ｗｆ上に残留する冷却液もその流れにより押し流して基板Ｗの外に排出する。
【０１５２】
基板表面Ｗｆ上の凝固対象液の凝固体が融解された後、制御ユニット９７から融解手段４１への動作指令により、開閉弁４３７が閉成する。また、制御ユニット９７から融解手段４１への動作指令により、ノズル駆動機構４１３がノズル４１１を退避位置（ノズル４１１がカップ２１０の周方向外側に外れている位置）へ位置決めする。
【０１５３】
次に、リンス工程（ステップＳ１０５）が行われる。制御ユニット９７から雰囲気遮断手段２３への動作指示により、遮断部材昇降機構２４７が遮断部材２３１を対向位置へ移動する。また、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、基板回転手段１３がスピンベース１１３の回転数を変更し、リンス工程の間維持する。尚、カップ２１０は内捕集位置のままとされる。
【０１５４】
リンス工程における基板Ｗの回転数は、基板表面Ｗｆおよび基板裏面Ｗｂに供給されたリンス液が基板表面Ｗｆおよび基板裏面Ｗｂの全面に拡散可能なように３００〜１０００ｒｐｍとすることが好ましい。以下では、リンス工程における基板Ｗの回転数を８００ｒｐｍとして説明する。
【０１５５】
遮断部材２３１が対向位置に位置決めされた後、制御ユニット９７からリンス手段４５への動作指示により、開閉弁４５９及び開閉弁４６３が開成する。
【０１５６】
これにより、第三ＤＩＷ供給部４５３からリンス液が、主配管４５５、上側分岐配管４５７、上側第二供給管２７３を介してノズル２７５から基板表面Ｗｆへ、また、主配管４５５、下側分岐配管４６１、下側第二供給管２８３を介してノズル２９１から基板裏面Ｗｂへ供給される。基板表面Ｗｆ及び基板裏面Ｗｂのそれぞれ中心付近に供給されたリンス液は、基板Ｗの回転による遠心力により、基板周縁方向に流動し、最終的には基板周縁部から基板Ｗ外へ飛散し、排液捕集手段２１に捕集されて排液される。
【０１５７】
尚、リンス液は、先行する各工程において基板Ｗの裏面Ｗｂへ飛散したＤＩＷ等や、雰囲気の中に浮遊していたパーティクル等が基板Ｗに付着したものなどを除去する役割をも果たす。
【０１５８】
リンス工程終了後、制御ユニット９７からリンス手段４５への動作指令により、開閉弁４５９及び開閉弁４６３が閉成する。
【０１５９】
次に、基板Ｗを乾燥する乾燥工程（ステップＳ１０６）が行われる。制御ユニット９７から乾燥用気体供給手段５１への動作指令により、マスフローコントローラ５１９及び５２３が所定流量となるように開放される。尚、雰囲気遮断手段２３の遮断部材２３１は対向位置のままとされ、カップ２１０は内捕集位置のままとされる。
【０１６０】
これにより、乾燥用窒素ガス供給部５１３からの常温の乾燥用窒素ガスが、主配管５１５、上側分岐配管５１７、上側第一供給管２７１を介して基板表面Ｗｆへ、また、主配管５１５、下側分岐配管５２１、下側第一供給管２８１を介して基板裏面Ｗｂへ供給される。乾燥用窒素ガスが、対向位置に位置決めされた遮断部材２３１の下面と基板表面Ｗｆとの間の空間に充満し、また、スピンベース１１３の上面と基板裏面Ｗｂとの間の空間に充満することにより、基板表面Ｗｆ及び基板裏面Ｗｂと外気とが接触することを防止する。
【０１６１】
基板Ｗが外気から遮断された後、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、基板回転機構１２１がスピンベース１１３の回転数を変更し、乾燥工程の間維持する。乾燥工程における基板Ｗの回転数は、基板表面Ｗｆおよび基板裏面Ｗｂに残留したリンス液を遠心力により基板Ｗの外に振り切ることが可能なように１５００〜３０００ｒｐｍとすることが好ましい。以下では、乾燥工程における基板Ｗの回転数を２０００ｒｐｍとして説明する。
【０１６２】
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５１への動作指令により、マスフローコントローラ５１９及び５２３が流量０（ゼロ）に設定される。また、制御ユニット９７からの動作指令により基板回転機構１２１がスピンベース１１３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２３への動作指令により、遮断部材回転機構２３５が遮断部材２３１の回転を停止する。
【０１６３】
また、制御ユニット９７から排液捕集手段２１への動作指令により、カップ２１０がホームポジションに位置決めされる。スピンベース１１３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機構１２１がスピンベース１１３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２３への動作指令により遮断部材昇降機構２４７が遮断部材２３１を離間位置へ移動する。
【０１６４】
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（ステップＳ１０７）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、基板保持部材駆動機構１１９が基板保持部材１１５を開状態とし、基板Ｗを各基板保持部材１１５の基板支持部の上に載置する。
【０１６５】
その後、シャッター９１１が開放され、センターロボット９６が上側のハンド９６１を処理ユニット９１の中に伸ばし、基板Ｗを処理ユニット９１の外に搬出し、シャトル９５の上側のハンド９５１に移載する。その後、シャトル９５は上側のハンド９５１をインデクサユニット９３の側に移動する。
【０１６６】
そして、インデクサロボット９３１が上側のハンド９３３でシャトル９５の上側のハンドに保持されている基板Ｗを取り出し、ＦＯＵＰ９４９の所定の位置に搬入し、一連の処理が終了する。
【０１６７】
以上のように、本実施形態では、基板表面Ｗｆに過冷却状態の凝固対象液を吐出して、凝固対象液が基板表面Ｗｆに着液する衝撃を利用して凝固させている。従って、従来技術のように基板表面Ｗｆ上の凝固対象液の液膜を凝固させるための冷却手段、即ち、窒素ガスを液体窒素で冷却して供給する装置等が不要であり、これら装置を追加することによる装置全体の大型化やコスト上昇、及び、液体窒素等を用いることによるランニングコストの増大を防止することができる。
【０１６８】
また、基板表面Ｗｆ上の凝固対象液の液膜を凝固させるために、熱の伝達効率が低い気体の冷媒を用いず、凝固対象液自体を過冷却状態として基板表面Ｗｆ上に供給することのみで凝固対象液の凝固体を形成しているため、凝固体形成に要する時間の短縮が可能である。
【０１６９】
また、基板表面Ｗｆ上に形成された凝固対象液の凝固体の温度を低下させるために、凝固対象液の凝固体に液体の冷却液を直接吐出して冷却している。液体は気体に対して熱の伝達効率が高いため、短時間に凝固対象液の凝固体の温度を低下させることができ、処理に要する時間を短縮することが可能である。
【０１７０】
また、基板表面Ｗｆに過冷却状態の凝固対象液を吐出して凝固体を形成しているため、その後冷却液を基板表面Ｗｆ上に吐出しても基板表面Ｗｆ上の凝固対象液は凝固しており排除されることがない。従って、冷却液を供給することにより基板表面Ｗｆ上の凝固対象液の凝固体の厚さを変動させることがなく、洗浄能力を正確に制御することが可能である。
【０１７１】
＜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説明する。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、凝固体形成工程の前に、基板Ｗを冷却する基板冷却工程を行う点である。
【０１７２】
尚、第二実施形態の構成は図３ないし図１４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、以下の説明では同一符号を付して構成説明を省略する。
【０１７３】
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９１へ搬入する基板搬入工程（Ｓ２０１）が行われる。
【０１７４】
次に、基板裏面Ｗｂに対して、基板Ｗを冷却する基板冷却工程（ステップＳ２０２）が行われる。まず、制御ユニット９９６から基板保持手段１１への動作指令により、基板回転機構１２１がスピンベース１１３の回転を開始させ、基板冷却工程の間維持する。また、制御ユニット９９６から排液捕集手段２１への動作指令により、カップ２１０が中捕集位置に位置決めされる。尚、雰囲気遮断手段２３の遮断部材２３１は離間位置のままとされる。
【０１７５】
基板冷却工程における基板Ｗの回転数は、基板裏面Ｗｂに供給された冷却液が、基板裏面Ｗｂ全面に拡散可能なように３００〜９００ｒｐｍとすることが好ましい。以下では、基板冷却工程における基板Ｗの回転数を４００ｒｐｍとして説明する。
【０１７６】
また、制御ユニット９９６から裏面冷却手段４７への動作指令により、開閉弁４７７が開成する。これにより、ＨＦＥ供給部３７３から冷却液が配管４７５、下側分岐配管４６１、下側第二供給管２８３を介してノズル２９１から基板裏面Ｗｂへ供給される。
【０１７７】
尚、冷却液としてのＨＦＥは、後述する凝固体形成工程において基板Ｗに着液した凝固対象液が速やかに凝固するよう、−（マイナス）４０℃（摂氏）〜−（マイナス）１０℃（摂氏）に温度調整されていることが好ましい。以下では、冷却液の温度を−（マイナス）２０℃（摂氏）であるとして説明する。
【０１７８】
基板裏面Ｗｂの中心付近に供給された冷却液は、基板Ｗが回転することにより生ずる遠心力により、基板裏面Ｗｂの中心付近から基板裏面Ｗｂの周縁部に向かって拡散する。これにより、冷却液が基板裏面Ｗｂ全体に広がって基板裏面Ｗｂの全面が冷却液に接液し、基板Ｗが冷却液の冷熱により冷却される。
【０１７９】
続いて、第一実施形態と同様に、基板表面Ｗｆに過冷却状態の凝固対象液を供給して凝固対象液の凝固体を形成する凝固体形成工程が行われる（ステップＳ２０３）。
【０１８０】
本実施形態においても、第一実施形態と同様、ノズル３１１から吐出された凝固対象液が基板表面Ｗｆに着液する衝撃で凝固する。また、これに加えて凝固対象液の凝固点以下に冷却された基板Ｗに凝固対象液が接触することにより急速に冷却される事によっても凝固する。
【０１８１】
また、予め基板Ｗを冷却液により冷却することで、後述する凝固体形成工程において基板表面Ｗｆに供給された凝固対象液が、基板Ｗの有する熱によって温度上昇されることなく、基板表面Ｗｆに着液した時点で速やかに凝固する。
【０１８２】
更に、凝固対象液が凝固すると凝固熱が生じ、周辺の凝固対象液の温度を上昇させて全体として凝固に要する時間を遅延させる要因となるが、本実施形態においては、発生した凝固熱は冷却された基板Ｗに吸収されるため、周辺の凝固対象液の温度を上昇することがなく、速やかに凝固体が形成される。
【０１８３】
基板表面Ｗｆの全面にわたって凝固対象液の凝固体が形成された後、制御ユニット９９６から凝固体形成手段３１への動作指令により、開閉弁３３７が閉成する。また、制御ユニット９９６から凝固体形成手段３１への動作指令により、ノズル駆動機構３１３がノズル３１１を退避位置（ノズル３１１がカップ２１０の周方向外側に外れている位置）へ位置決めする。また、制御ユニット９９６から裏面冷却手段４７への動作指令により、開閉弁４７７が閉成する。
【０１８４】
尚、裏面冷却手段４７からの冷却液の吐出は、基板Ｗを冷却して凝固対象液の凝固体の形成に要する時間を短縮出来ればよいため、凝固体形成工程終了まで行わなくてもよい。即ち、凝固体形成工程の開始時に停止してもよいし、凝固体形成工程の途中で停止してもよい。また、後述する凝固体冷却工程の終了時まで吐出してもよい。
【０１８５】
その後、第一実施形態と同様、凝固体冷却工程（ステップＳ２０４）、融解工程（ステップＳ２０５）、リンス工程（ステップＳ２０６）、乾燥工程（ステップＳ２０７）および基板搬出工程（ステップＳ１０８）が行われ、一連の処理が終了する。
【０１８６】
以上のように、本実施形態では、基板表面Ｗｆに過冷却状態の凝固対象液を吐出して、凝固対象液が基板表面Ｗｆに着液する衝撃および冷却された基板Ｗの冷熱により急速に冷却される刺激を利用して凝固させている。従って、従来技術のように基板表面Ｗｆ上の凝固対象液の液膜を凝固させるための冷却手段、即ち、窒素ガスを液体窒素で冷却して供給する装置等が不要であり、これら装置を追加することによる装置全体の大型化やコスト上昇、及び、液体窒素等を用いることによるランニングコストの増大を防止することができる。
【０１８７】
また、基板表面Ｗｆ上の凝固対象液の液膜を凝固させるために、熱の伝達効率が低い気体の冷媒を用いず、凝固対象液自体を過冷却状態として基板表面Ｗｆ上に供給することのみで凝固対象液の凝固体を形成しているため、凝固体形成に要する時間の短縮が可能である。
【０１８８】
また、予め基板Ｗを冷却液により冷却することで、後述する凝固体形成工程において基板表面Ｗｆに供給された凝固対象液が、基板Ｗの有する熱によって温度上昇されることなく、基板表面Ｗｆに着液した時点で速やかに凝固する。
【０１８９】
更に、凝固対象液が凝固すると凝固熱が生じ、周辺の凝固対象液の温度を上昇させて全体としての凝固に要する時間を遅延させる要因となるが、本実施形態においては、発生した凝固熱は冷却された基板Ｗに吸収され、周辺の凝固対象液の温度を上昇することがなく、速やかに凝固体が形成される。
【０１９０】
また、基板表面Ｗｆ上に形成された凝固対象液の凝固体の温度を低下させるために、凝固対象液の凝固体に液体の冷却液を直接吐出して冷却している。液体は気体に対して熱の伝達効率が高いため、短時間に凝固対象液の凝固体の温度を低下させることができ、処理に要する時間を短縮することが可能である。
【０１９１】
また、基板表面Ｗｆに過冷却状態の凝固対象液を吐出して凝固体を形成しているため、その後冷却液を基板表面Ｗｆ上に吐出しても基板表面Ｗｆ上の凝固対象液は凝固しており排除されることがない。従って、冷却液を供給することにより基板表面Ｗｆ上の凝固対象液の凝固体の厚さを変動させることがなく、洗浄能力を正確に制御することが可能である。
【０１９２】
また、上記実施形態では、凝固対象液を吐出する前に冷却液を基板Ｗの裏面Ｗｂから吐出して基板を冷却していたが、基板を冷却する方法はこれに限らない。即ち、凝固対象液を供給する前に、冷却液を基板表面Ｗｆに供給して基板Ｗを冷却してもよい。また、凝固体形成工程において、基板表面Ｗｆに対し凝固対象液の吐出を開始した後、ノズル３１１を旋回移動させる前に一定の時間基板表面Ｗｆの中心近傍に凝固対象液の吐出を行い、基板Ｗ全体を冷却してもよい。
【０１９３】
＜第三実施形態＞
次に、この発明にかかる基板処理装置の第三実施形態を説明する。この第三実施形態が第二実施形態と大きく相違する点は、基板冷却工程を凝固体形成工程の間継続し、冷却液に振動を付与する点である。
【０１９４】
尚、第三実施形態の構成は図３ないし図１４および図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、以下の説明では同一符号を付して構成説明を省略する。
【０１９５】
この第三実施形態においても第二実施形態と同様に基板Ｗを処理ユニット９１へ搬入する基板搬入工程（Ｓ２０１）が行われる。
【０１９６】
次に、基板裏面Ｗｂに対して、基板Ｗを冷却する基板冷却工程（ステップＳ２０２）が行われる。まず、制御ユニット９９７から基板保持手段１１への動作指令により、基板回転機構１２１がスピンベース１１３の回転を開始させ、基板冷却工程の間維持する。また、制御ユニット９９７から排液捕集手段２１への動作指令により、カップ２１０が中捕集位置に位置決めされる。尚、雰囲気遮断手段２３の遮断部材２３１は離間位置のままとされる。
【０１９７】
基板冷却工程における基板Ｗの回転数は、基板裏面Ｗｂに供給された冷却液が、基板裏面Ｗｂ全面に拡散可能なように３００〜９００ｒｐｍとすることが好ましい。以下では、基板冷却工程における基板Ｗの回転数を４００ｒｐｍとして説明する。
【０１９８】
また、制御ユニット９９７から裏面冷却手段４７への動作指令により、開閉弁４７７が開成する。これにより、ＨＦＥ供給部３７３から冷却液が配管４７５、下側分岐配管４６１、下側第二供給管２８３を介してノズル２９１から基板裏面Ｗｂへ供給される。
【０１９９】
尚、冷却液としてのＨＦＥは、後述する凝固体形成工程において基板Ｗに着液した凝固対象液が速やかに凝固するよう、−（マイナス）４０℃（摂氏）〜−（マイナス）１０℃（摂氏）に温度調整されていることが好ましい。以下では、冷却液の温度を−（マイナス）２０℃（摂氏）であるとして説明する。
【０２００】
また、下側分岐配管４６１には超音波発振器が介挿されており、冷却液を介して基板Ｗを振動させるようになっている。尚、超音波発振器の動作は開閉弁４７７に同期している。即ち、開閉弁４７７が開成した時点で超音波の発振を開始し、開閉弁４７７が閉成した時点で超音波の発振を停止する。
【０２０１】
基板裏面Ｗｂの中心付近に供給された冷却液は、基板Ｗが回転することにより生ずる遠心力により、基板裏面Ｗｂの中心付近から基板裏面Ｗｂの周縁部に向かって拡散する。これにより、冷却液が基板裏面Ｗｂ全体に広がって基板裏面Ｗｂの全面が冷却液に接液し、基板Ｗが冷却液の冷熱により冷却される。また、冷却液に付与された超音波振動は基板Ｗにも伝達され、基板Ｗを振動させる。
【０２０２】
続いて、第二実施形態と同様に、基板表面Ｗｆに過冷却状態の凝固対象液を供給して凝固対象液の凝固体を形成する凝固体形成工程が行われる（ステップＳ２０３）。
【０２０３】
本実施形態においても、第二実施形態と同様、ノズル３１１から吐出された凝固対象液が基板表面Ｗｆに着液する衝撃で凝固する。また、これに加えて凝固対象液の凝固点以下に冷却された基板Ｗに凝固対象液が接触することにより急速に冷却される事によっても凝固する。
【０２０４】
更に、基板裏面Ｗｂに供給される冷却液には超音波が付与されており、基板Ｗを超音波振動させている。この超音波振動も凝固対象液に対する外的刺激となり、凝固対象液の凝固を促進する。
【０２０５】
また、予め基板Ｗを冷却液により冷却することで、後述する凝固体形成工程において基板表面Ｗｆに供給された凝固対象液が、基板Ｗの有する熱によって温度上昇されることなく、基板表面Ｗｆに着液した時点で速やかに凝固する。
【０２０６】
更に、凝固対象液が凝固すると凝固熱が生じ、周辺の凝固対象液の温度を上昇させて全体としての凝固に要する時間を遅延させる要因となるが、本実施形態においては、発生した凝固熱は冷却された基板Ｗに吸収され、周辺の凝固対象液の温度を上昇することがなく、速やかに凝固体が形成される。
【０２０７】
基板表面Ｗｆの全面にわたって凝固対象液の凝固体が形成された後、制御ユニット９９７から凝固体形成手段３１への動作指令により、開閉弁３３７が閉成する。また、制御ユニット９９７から凝固体形成手段３１への動作指令により、ノズル駆動機構３１３がノズル３１１を退避位置（ノズル３１１がカップ２１０の周方向外側に外れている位置）へ位置決めする。また、制御ユニット９９７から裏面冷却手段４７への動作指令により、開閉弁４７７が閉成する。
【０２０８】
その後、第二実施形態と同様、凝固体冷却工程（ステップＳ２０４）、融解工程（ステップＳ２０５）、リンス工程（ステップＳ２０６）、乾燥工程（ステップＳ２０７）および基板搬出工程（ステップＳ１０８）が行われ、一連の処理が終了する。
【０２０９】
以上のように、本実施形態では、基板表面Ｗｆに過冷却状態の凝固対象液を吐出して、凝固対象液が基板表面Ｗｆに着液する衝撃および冷却された基板Ｗの冷熱により急速に冷却される刺激、更に基板に付与される超音波振動を利用して凝固させている。従って、従来技術のように基板表面Ｗｆ上の凝固対象液の液膜を凝固させるための冷却手段、即ち、窒素ガスを液体窒素で冷却して供給する装置等が不要であり、これら装置を追加することによる装置全体の大型化やコスト上昇、及び、液体窒素等を用いることによるランニングコストの増大を防止することができる。
【０２１０】
また、基板表面Ｗｆ上の凝固対象液の液膜を凝固させるために、熱の伝達効率が低い気体の冷媒を用いず、凝固対象液自体を過冷却状態として基板表面Ｗｆ上に供給することのみで凝固対象液の凝固体を形成しているため、凝固体形成に要する時間の短縮が可能である。
【０２１１】
また、予め基板Ｗを冷却液により冷却することで、後述する凝固体形成工程において基板表面Ｗｆに供給された凝固対象液が、基板Ｗの有する熱によって温度上昇されることなく、基板表面Ｗｆに着液した時点で速やかに凝固する。
【０２１２】
更に、凝固対象液が凝固すると凝固熱が生じ、周辺の凝固対象液の温度を上昇させて全体としての凝固に要する時間を遅延させる要因となるが、本実施形態においては、発生した凝固熱は冷却された基板Ｗに吸収されるため、周辺の凝固対象液の温度を上昇することがないため、速やかに凝固体が形成される。
【０２１３】
また、基板表面Ｗｆ上に形成された凝固対象液の凝固体の温度を低下させるために、凝固対象液の凝固体に液体の冷却液を直接吐出して冷却している。液体は気体に対して熱の伝達効率が高いため、短時間に凝固対象液の凝固体の温度を低下させることができ、処理に要する時間を短縮することが可能である。
【０２１４】
また、基板表面Ｗｆに過冷却状態の凝固対象液を吐出して凝固体を形成しているため、その後冷却液を基板表面Ｗｆ上に吐出しても基板表面Ｗｆ上の凝固対象液は凝固しており排除されることがない。従って、冷却液を供給することにより基板表面Ｗｆ上の凝固対象液の凝固体の厚さを変動させることがなく、洗浄能力を正確に制御することが可能である。
【０２１５】
また、裏面冷却手段４７から供給される冷却液に振動を付与する手段については上記の超音波発振器に限定されるものではない。例えば、開閉弁４７７を短い間隔で開閉させる、ＨＦＥ供給部３７３のポンプ３８３をベローズポンプにするなどして細かく脈動させる、あるいは下側分岐配管４６１に流量調整弁を介挿してその流量を変動させる等の手段によって冷却液に振動を与えても良い。
【０２１６】
＜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、凝固体形成工程として他の方法を採用することもできる。即ち、凝固体形成工程において基板表面Ｗｆに凝固対象液が着液する衝撃を利用せず他の外的刺激により凝固することも可能である。
【０２１７】
例えば、凝固体形成工程においてノズル３１１を基板表面に近接させて凝固対象液を供給することにより、基板表面Ｗｆに凝固対象液が着液する衝撃を与えることなく基板表面Ｗｆ上に凝固対象液の液膜を形成し、その後、ノズル３１１を上昇させて液滴を滴下する、基板裏面Ｗｂに冷却液を吐出して急激に冷却する、基板裏面Ｗｂに超音波を付与した冷却液を吐出する、基板保持手段１１を振動させるなどにより外的な刺激を与えて凝固させることも可能である。
【０２１８】
また、上記各実施形態では、基板Ｗに凝固対象液としてＤＩＷを供給しているが、凝固対象液としては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。
【０２１９】
また、上記各実施形態では、基板Ｗに融解液としてＤＩＷを供給しているが、融解液としては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。
【０２２０】
また、上記各実施形態では、凝固対象液と融解液を同じＤＩＷとしているが、それぞれ別の液とすることも可能である。
【０２２１】
また、上記各実施形態では、冷却液としてＨＦＥを使用しているが、凝固対象液の凝固点より低い凝固点を有している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ｏ-キシレン（１，２−ジメチルベンゼン）（化学式：Ｃ８Ｈ１０。凝固点：−（マイナス）２５．２℃（摂氏））、ｍ-キシレン（１，３―ジメチルベンゼン）（化学式：Ｃ８Ｈ１０。凝固点：−（マイナス）４８．９℃（摂氏））、トリクロロメタン（化学式：ＣＨＣｌ３。凝固点：−（マイナス）６３．５℃（摂氏））、テトラクロロエチレン（化学式：ＣＣｌ２＝ＣＣｌ。凝固点：−（マイナス）２２．２℃（摂氏））、ヘキサン（化学式：Ｃ６Ｈ１４。凝固点：−（マイナス）１００度℃（摂氏））、ヘプタン（化学式：Ｃ７Ｈ１６。凝固点：−（マイナス）９１℃（摂氏））、イソプロピルアルコール（化学式：Ｃ３Ｈ８Ｏ）、エチルアルコール（化学式：Ｃ２Ｈ５ＯＨ。凝固点：−（マイナス）１１４℃（摂氏））、メチルアルコール（化学式：ＣＨ３ＯＨ。凝固点：−（マイナス）９８℃（摂氏））、オクタン（化学式：Ｃ８Ｈ１８。凝固点：−（マイナス）５６．８℃（摂氏））などである。尚、これらの液は希釈されていてもよい。
【０２２２】
また、これらの液体のうち、イソプロピルアルコールやエチルアルコール等は凝固対象液であるＤＩＷに可溶性であり、凝固体冷却工程において回収された液体は凝固対象液と冷却液が混合した溶液となる。しかし、凝固対象液に冷却液が混合することにより、その溶液は凝固対象液の凝固点より低い凝固点を有する（例えばＤＩＷにイソプロピルアルコールが混合した場合、イソプロピルアルコールの濃度により凝固点は変動するが、大半の濃度において−（マイナス）２０℃（摂氏）以下の凝固点を有する）。従って、ＨＦＥのように冷却液のみを分離して回収するのではなく、混合した溶液を回収して再利用することもできる。
【０２２３】
また、上記各実施形態では凝固体冷却工程として液体であるＨＦＥを使用したが、凝固体を冷却する手段はこれに限らない。すなわち、凝固体が形成された基板に対し、窒素ガス、オゾンガス、アルゴンガス等の気体を凝固対象液の凝固点より低い温度に冷却して供給することで凝固体を冷却することも可能である。
【０２２４】
例えば、凝固体冷却工程においてノズル３５１から冷却された気体を基板表面Ｗｆに吐出し、ノズル駆動機構３５３により基板Ｗ上空を旋回移動させることにより基板表面Ｗｆ全面に供給することができる。この場合、すでに基板Ｗ上で凝固対象液は凝固しているため、冷却用の気体の流量を大きくして冷却能力を大きくしても、基板上の凝固対象液を吹き寄せて凝固対象液の凝固体の厚さを不均一にしたり、凝固対象液を基板表面Ｗｆから排除して凝固対象液の凝固体が形成されなくなるようなことがない。
【０２２５】
また、凝固体形成手段３１において、第一ＤＩＷ供給部３３３のＤＩＷタンク３４１、あるいはＤＩＷタンク３４１からノズル３１１に至る配管経路において、凝固対象液に磁場環境、電場環境や超音波を付与することでより低温の過冷却水を安定して基板表面Ｗｆに供給することも可能である。
【０２２６】
また、上記各実施形態では、表面冷却手段３５及び裏面冷却手段４７に対し、冷却液として同じＨＦＥを１つのＨＦＥ供給部３７３から供給しているが、それぞれ別の供給源から冷却液を供給することも可能である。この場合、それぞれ別の液を使用することもでき、また、別の温度の冷却液をそれぞれ供給することも可能となる。
【符号の説明】
【０２２７】
９ 基板処理装置
１１ 基板保持手段
２１ 排液捕集手段
２３ 雰囲気遮断手段
３１ 凝固体形成手段
３５ 凝固体表面冷却手段
４１ 融解手段
４５ リンス手段
４７ 裏面冷却手段
５１ 乾燥用気体供給手段
９１ 処理ユニット
９２ 流体ボックス
９３ インデクサユニット
９４ オープナー
９５ シャトル
９６ センターロボット
９７ 制御ユニット
１１１ ベースユニット
１１３ スピンベース
１１５ 基板保持部材
１１７ 中心軸
１１９ 基板保持部材駆動機構
１２１ 基板回転機構
２１０ カップ
２１７ ガード昇降機構
２３１ 遮断部材
２３５ 遮断部材回転機構
２４７ 遮断部材昇降機構
２７１ 上側第一供給管
２７３ 上側第二供給管
２７５ ノズル
２８１ 下側第一供給管
２８３ 下側第二供給管
２９１ ノズル
３１１ ノズル
３１３ ノズル駆動機構
３３３ 第一ＤＩＷ供給部
３５１ ノズル
３５３ ノズル駆動機構
３７３ ＨＦＥ供給部
４１１ ノズル
４１３ ノズル駆動機構
４３３ 第二ＤＩＷ供給部
４５３ 第三ＤＩＷ供給部
４５５ 主配管
４５７ 上側分岐配管
４６１ 下側分岐配管
５１３ 乾燥用窒素ガス供給部
５１５ 主配管
５１７ 上側分岐配管
５２１ 下側分岐配管
９０１ 側壁
９０２ 上側ベース部材
９０３ 下側ベース部材
９０４ 処理空間
９０５ 上側空間
９０６ 下側空間
９０７ 雰囲気導入路
９０８ ファンフィルタユニット
９０９ 排気口
９１１ シャッター
９３１ インデクサロボット
Ｗ 基板
Ｗｂ 基板裏面
Ｗｆ 基板表面
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。また、基板の表面と平行な方向にも膨張することで、基板に固着しているパーティクル等を剥離する。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。
【０００４】
また、低温の窒素ガスを生成するために、例えば特許文献２に記載された装置のように、容器に貯留された液体窒素の中に浸漬された配管の中に窒素ガスを流通させ、熱交換により窒素ガスを冷却する方法が行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−７１８７５号公報（第３図）
【特許文献２】特開２０１０−１２３８３５号公報（第５図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記従来技術のような基板上のＤＩＷを凍結させてパーティクル等を除去する凍結洗浄においては、図１に示すように凍結後のＤＩＷの温度がパーティクル等を除去する能力（図１において「ＰＲＥ」で表されている。数値が大きいほどパーティクルを除去する能力が高いことを示す。以下「洗浄能力」と記載する）を高めるため、凍結後のＤＩＷを−（マイナス）２０℃（摂氏）前後まで低下させる必要がある。
【０００７】
前記従来技術においては、基板上のＤＩＷを冷却する為に窒素ガスを用いているが、気体により液体を冷却するという方法であるため冷却効率が高いとは言えず、短時間に冷却するためには窒素ガスの温度を−（マイナス）１００℃（摂氏）以下とする必要があった。従って、基板の冷却に必要な温度および流量の清浄な窒素ガスを得るために、液体窒素により窒素ガスを冷却する方法を採用していた。
【０００８】
このような場合、熱交換のために液体窒素を貯留する容器や、冷却された窒素ガスを通送する配管について、雰囲気からの吸熱を防止するため断熱性を高める必要があり、装置の大型化やコスト増大につながっていた。また、液体窒素を使用することでランニングコストの増大にもなっていた。また、気体により冷却するため、熱の伝達効率が低く、基板上の全てのＤＩＷを凍結し、凍結したＤＩＷを必要な温度まで冷却するのに時間がかかっていた。
【０００９】
これに対し、基板上の液体のＤＩＷを凍結させるために、液体の冷媒を直接供給することも考えられる。しかし、液体のＤＩＷの上に液体の冷媒を供給すると、液体の冷媒により基板表面からＤＩＷが排除されて洗浄できなくなる、あるいは一部のＤＩＷが押し流されることにより凍結後の氷の膜が基板上で不均一になることで、基板の面内における洗浄能力がばらついてしまう等の問題が生ずる。
【００１０】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、コスト増大や処理時間の増大につながる気体の冷媒を使用することなく基板を洗浄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】
【００１１】
上記課題を解決するため、この発明は、基板に供給する凝固対象液を液体の状態で準備する準備工程と、準備工程により準備された凝固対象液を空間を介して基板に供給し、基板上に凝固対象液の凝固体を形成する凝固体形成工程と、基板上の凝固対象液の凝固体を融解して除去する融解工程と、を備え、凝固対象液は、準備工程から凝固体形成工程に至るまでの外的刺激により凝固することを特徴とする。
【００１２】
また、この発明は、液体の状態の凝固対象液をノズルから吐出して基板に供給し、基板上に凝固対象液の凝固体を形成する凝固体形成手段と、基板上の凝固対象液の凝固体を融解して除去する融解手段と、を備え、凝固対象液は、ノズルから吐出されてから基板に着液する過程及び基板上に放置されている過程のうち少なくとも一方において受ける外的刺激により凝固することを特徴とする。
【００１３】
このように構成された発明（基板処理方法及び基板処理装置）では、液体の状態で準備された凝固対象液が外的刺激により凝固するので、凝固対象液を凝固させるための気体を供給する必要がない。これにより、装置の大規模化やコスト増大、更に液体窒素等を使用することによるランニングコストの増大を防止することができる。
【００１４】
また、凝固体形成工程において基板に供給される凝固対象液が過冷却状態であると好適である。
【００１５】
このように構成された発明では、過冷却状態の凝固対象液が基板に着液する衝撃により、過冷却状態の凝固対象液を凝固させ、基板上に凝固対象液の凝固体を形成している。従って、凝固対象液を凝固させるための気体を供給する必要がない。なお、凝固対象液が基板上で凝固体を形成するようにさえ構成されていれば、過冷却状態の凝固対象液が結晶化し始めるのは基板上に限らず、基板に到達するまでの過程で結晶化し始めてもよい。この発明によれば、基板上に過冷却状態とした凝固対象液を供給するのみで凝固体を形成するため、凝固体を形成するために低温の気体を供給する工程が不要であり、処理時間の短縮につながる。
【００１６】
また、基板上の凝固対象液の凝固体に、凝固対象液の凝固点より低い温度の流体を供給して冷却する凝固体冷却工程をさらに備えることができる。
【００１７】
このように構成された発明では、基板上に形成された凝固対象液の凝固体の温度を、凝固対象液の凝固点より低い温度の流体により低下させているため、基板表面のパーティクル等を除去する能力を向上することが可能である。
【００１８】
また、凝固体冷却工程において供給される流体として、凝固対象液の凝固点より低い凝固点を有する冷却液とすることができる。
【００１９】
このように構成された発明では、基板上の凝固対象液の凝固体に対し、凝固対象液の凝固点より低い凝固点を有する冷却液を供給して、凝固対象液の凝固体の温度を低下させている。液体は気体より熱の伝達効率が高く、また気体のように雰囲気に拡散することもないため、より短い時間で凝固対象液の凝固体の温度を低下させることが可能となる。また、基板全面に容易に冷却液を広げることができ、基板上の凝固対象液の凝固体を均一に冷却することができる。これにより、基板上における洗浄能力の分布を小さくすることが可能となる。
【００２０】
また、凝固体形成工程は、基板を冷却する基板冷却工程を更に有し、基板冷却工程として、凝固体形成工程の前に、基板の裏面に冷媒を吐出する、あるいは基板の表面に冷媒を吐出することも可能である。
【００２１】
このように構成された発明では、基板の表面や裏面に冷媒を吐出して基板を冷却するため、過冷却状態の凝固対象液を効率よく凝固させることが可能となる。即ち、予め基板を冷却しておくことで、凝固対象液により基板を冷却する必要がなく、凝固対象液を供給した直後から基板表面上に凝固対象液の凝固体を形成することが可能となる。
【００２２】
また、凝固体形成工程は、基板上の凝固対象液の凝固体の厚さを、基板の面内で変更してもよい。
【００２３】
図２に示すように、凍結洗浄においては、洗浄能力は基板上に形成された凝固体の厚さにも依存するため、このように構成された発明では、基板上の凝固対象液の凝固体の厚さを、基板の面内で異なる厚さとすることにより、洗浄能力に面内分布を持たせることができる。即ち、基板上の凝固体の厚さが均一の場合に洗浄能力が基板の面内で分布を持つ場合、洗浄能力が低い部分の凝固体の厚さを大きくして、洗浄能力の面内分布を小さくすることが可能となる。
【００２４】
また、凝固体形成工程は、基板上に供給する凝固対象液の量を、基板の面内で変更することにより、基板上の凝固体の厚さを変更することができる。
【００２５】
このように構成された発明では、基板上に供給する過冷却状態の凝固対象液の量を、ある部分は少なく、またある部分では多くすることで簡単に基板上の凝固体の厚さを変更することができ、洗浄能力の面内分布を小さくすることが容易となる。
【００２６】
また、凝固体形成工程は、基板の面内における凝固対象液の凝固体の厚さを、基板の中心部から周縁部に向かうに従い厚くしてもよい。
【００２７】
このように構成された発明では、基板の面内における凝固対象液の厚さを、基板の中心部から周縁部に向かって順次厚くしていくことにより、基板の中心部に比べ基板の周縁部の洗浄能力を大きくすることができる。これにより、雰囲気からの吸熱等により凝固対象液の凝固体の温度が上昇しやすい基板周縁部の洗浄能力を向上し、基板の面内における洗浄能力の分布を小さくすることができる。
【発明の効果】
【００２８】
この発明によれば、凝固対象液を凝固させるための気体等を供給する必要がない。これにより、装置の大規模化やコスト増大、更に液体窒素等を使用することによるランニングコストの増大を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】凍結洗浄技術における凍結後の液膜の温度とパーティクル除去率との関係を示すグラフである。
【図２】凍結洗浄技術における液膜の厚さとパーティクル除去率との関係を示すグラフである。
【図３】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。
【図４】図３のＢ１−Ｂ１線に沿った矢視断面図である。
【図５】図３の矢印Ｂ２から見た側面図である。
【図６】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。
【図７】図６の処理ユニットにおける基板保持手段、排液捕集手段および雰囲気遮断手段の構成を示す図である。
【図８】図６の処理ユニットにおける凝固体形成手段の構成を示す図である。
【図９】図８の凝固体形成手段における第一ＤＩＷ供給部の構成を示す図である。
【図１０】図６の処理ユニットにおける表面冷却手段の構成を示す図である。
【図１１】図１０の表面冷却手段におけるＨＦＥ供給部の構成を示す図である。
【図１２】図６の処理ユニットにおける融解手段の構成を示す図である。
【図１３】図１２の融解手段における第二ＤＩＷ供給部の構成を示す図である。
【図１４】図６の処理ユニットにおけるリンス手段、乾燥用気体供給手段および裏面冷却手段の構成を示す図である。
【図１５】第一の実施の形態に係る基板処理装置の動作を示すフローチャートである。
【図１６】第二の実施の形態に係る基板処理装置の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
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。
【００３１】
また、以下の説明において、一方主面のみに回路パターン等が形成されている基板を例として用いる。ここで、回路パターン等が形成されている主面の側を「表面」と称し、その反対側の回路パターン等が形成されていない主面を「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。尚、以下においては上面を表面として説明する。
【００３２】
また、以下の説明において、「過冷却」とは、物質の相変化において、変化するべき温度以下でもその状態が変化しないでいる状態を指す。即ち、以下の説明においては過冷却の液体を使用するので、液体が凝固点（転移点）を過ぎて冷却されても凝固せず、液相を保持する状態を示す。例えば、水であれば摂氏零度以下でもなお凍結しない状態を指す。
【００３３】
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にも適用可能である。
【００３４】
＜第一実施形態＞
図３、図４および図５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３は基板処理装置９の正面図であり、図４は図３の基板処理装置９のＢ１−Ｂ１線に沿った矢視断面図である。また、図５は図３の基板処理装置９を矢印Ｂ２側からみた側面図である。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）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。
【００３５】
尚、各図には方向関係を明確にするため、Ｚ軸を鉛直方向とし、ＸＹ平面を水平面とする座標系を適宜付している。また、各座標系において、矢印の先端が向く方向を＋（プラス）方向とし、逆の方向を−（マイナス）方向とする。
【００３６】
基板処理装置９は、基板Ｗを例えば２５枚収容したＦＯＵＰ（Ｆｒｏｎｔ Ｏｐｅｎ Ｕｎｉｆｉｅｄ Ｐｏｄ）９４９を載置するオープナー９４と、オープナー９４上のＦＯＵＰ９４９から未処理の基板Ｗを取り出し、また処理完了後の基板ＷをＦＯＵＰ９４９内に収納するインデクサユニット９３と、インデクサユニット９３とセンターロボット９６との間で基板Ｗの受け渡しを行うシャトル９５と、基板Ｗをセンターロボット９６でその内部に収容して洗浄を行う処理ユニット９１と、処理ユニット９１に供給される液体や気体の配管、開閉弁等を収容する流体ボックス９２と、で構成される。
【００３７】
まず、これらの平面的な配置について図４を用いて説明する。基板処理装置９の一端（図４において左端）には複数の（本実施形態においては３台の）オープナー９４が配置される。オープナー９４の図４における右側（＋Ｙ側）に隣接してインデクサユニット９３が配置される。インデクサユニット９３のＸ方向における中央付近であって、インデクサユニットの図４における右側（＋Ｙ側）に隣接してシャトル９５が配置され、シャトル９５の図４における右側（＋Ｙ側）に、シャトル９５と＋Ｙ方向に並ぶようにセンターロボット９６が配置される。このように、インデクサユニット９３と、シャトル９５およびセンターロボット９６は、直交する二本のラインの配置をなしている。
【００３８】
＋Ｙ方向に並ぶように配置されたシャトル９５とセンターロボット９６の図４における上側（−Ｘ側）と下側（＋Ｘ側）には処理ユニット９１と流体ボックス９２が配置されている。即ち、シャトル９５とセンターロボット９６の図４における上側（−Ｘ側）または下側（＋Ｘ側）に、インデクサユニット９３の図４における右側（＋Ｙ側）に隣接して、流体ボックス９２、処理ユニット９１、処理ユニット９１、流体ボックス９２の順に配置されている。
【００３９】
尚、インデクサユニット９３の＋Ｘ側（図４における下側）の側面には後述する制御ユニット９７の操作部９７１が設置されている（図３参照）。
【００４０】
次に、オープナー９４について説明する。オープナー９４はその上部にＦＯＵＰ９４９を載置する載置面９４１と、ＦＯＵＰ９４９の正面（図３および図４におけるＦＯＵＰ９４９の右側（＋Ｙ側）の面）に対向して配置され、ＦＯＵＰ９４９の正面にある蓋部（図示省略）を開閉する開閉機構９４３（図５参照）を有する。
【００４１】
基板処理装置９の外部から自動搬送車両等により搬入されたＦＯＵＰ９４９は、オープナー９４の載置面９４１上に載置され、開閉機構９４３により蓋部が解放される。これにより、後述するインデクサユニット９３のインデクサロボット９３１が、ＦＯＵＰ９４９内の基板Ｗを搬出し、逆にＦＯＵＰ９４９内に基板Ｗを搬入することが可能となる。
【００４２】
次に、インデクサユニット９３について説明する。インデクサユニット９３には、ＦＯＵＰ９４９から処理工程前の基板Ｗを一枚ずつ取り出すとともに、処理工程後の基板ＷをＦＯＵＰ９４９に一枚ずつ収容し、更に基板Ｗをシャトル９５と受け渡しする、Ｚ軸方向に上下に配置された２組のハンド９３３を有するインデクサロボット９３１が備えられている。インデクサロボット９３１はＸ軸方向に水平移動自在であり、またＺ軸方向に昇降移動自在であるとともに、Ｚ軸周りに回転可能に構成されている。
【００４３】
次に、シャトル９５について説明する。シャトル９５には、基板Ｗの図４における上側（−Ｘ側）および下側（＋Ｘ側）の周縁部付近であって、インデクサロボット９３１のハンド９３３および後述するセンターロボット９６のハンド９６１と干渉しない位置を保持するＺ軸方向に上下に配置された２組のハンド９５１と、２組のハンド９５１をそれぞれ独立してＹ軸方向に水平移動する水平移動機構（図示せず）とを備える。
【００４４】
シャトル９５はインデクサロボット９３１とセンターロボット９６双方との間で基板Ｗを受け渡し可能に構成されている。即ち、図示しない水平移動機構によりハンド９５１が図４における左側（−Ｙ側）に移動した場合インデクサロボット９３１のハンド９５１との間で基板Ｗの受け渡しが可能となり、また、ハンド９５１が図４における右側（＋Ｙ側）に移動した場合はセンターロボット９６のハンド９５１との間で基板Ｗの受け渡しが可能となる。
【００４５】
次に、センターロボット９６について説明する。センターロボット９６には、基板Ｗを１枚ずつ保持し、シャトル９５または処理ユニット９１との間で基板Ｗの受け渡しを行うＺ軸方向に上下に配置された２組のハンド９６１と、鉛直方向（Ｚ軸方向）に延設され、ハンド９６１の鉛直方向の移動の軸となる昇降軸９６３と、ハンド９６１を昇降移動させる昇降機構９６５と、ハンド９６１をＺ軸周りに回転させる回転機構９６７が備えられている。センターロボット９６はＺ軸方向に昇降軸９６３に沿って昇降移動自在であるとともに、回転機構９６７によってハンドがＺ軸周りに回転可能に構成されている。
【００４６】
尚、処理ユニット９１の後述する側壁であって、センターロボット９６に対向する面には、センターロボット９６のハンド９６１を伸ばして処理ユニット９１内に基板Ｗを搬入し、または搬出するための開口が設けられている。また、センターロボット９６が処理ユニット９１と基板Ｗの受け渡しを行わない場合に上記開口を閉塞して処理ユニット９１内部の雰囲気の清浄度を保持するためのシャッター９１１が設けられている。
【００４７】
尚、図３に示すように処理ユニット９１と流体ボックス９２は上下２段に積み上げる構成とされている。従って、本実施形態における基板処理装置９には処理ユニット９１および流体ボックス９２はそれぞれ８台備えられている。
【００４８】
次に、インデクサロボット９３１、シャトル９５およびセンターロボット９６による基板Ｗの搬送の手順について説明する。基板処理装置９の外部から自動搬送車両等により搬入されたＦＯＵＰ９４９は、オープナー９４の載置面９４１上に載置され、開閉機構９４３により蓋部が解放される。インデクサロボット９３１はＦＯＵＰ９４９の所定の位置から下側のハンド９３３により基板Ｗを１枚取り出す。その後、インデクサロボット９３１はシャトル９５の前（図４におけるインデクサユニット９３のＸ軸方向中央付近）に移動する。同時にシャトル９５は下側のハンド９５１をインデクサユニット９３の側（図４における左側（−Ｙ側））へ移動する。
【００４９】
シャトル９５の前に移動したインデクサロボット９３１は下側のハンド９３３に保持した基板Ｗをシャトル９５の下側のハンド９５１に移載する。その後、シャトル９５は下側のハンド９５１をセンターロボット９６の側（図４における右側（＋Ｙ側））に移動する。また、センターロボット９６がシャトル９５にハンド９６１を向ける位置に移動する。
【００５０】
その後、センターロボット９６が下側のハンド９６１により、シャトル９５の下側のハンド９５１に保持された基板Ｗを取り出し、８つある処理ユニット９１のいずれかのシャッター９１１へハンド９６１を向けるように移動する。その後、シャッター９１１が解放され、センターロボット９６が下側のハンド９６１を伸ばして処理ユニット９１内に基板Ｗを搬入し、処理ユニット９１内での基板Ｗの洗浄処理が開始される。
【００５１】
処理ユニット９１内で処理が完了した基板Ｗは、センターロボット９６の上側のハンド９６１で搬出され、その後は上記未処理の基板Ｗを搬送する場合とは逆にセンターロボット９６の上側のハンド９６１、シャトル９５の上側のハンド９５１、インデクサロボット９３１の上側のハンド９３３の順に移載され、最終的にＦＯＵＰ９４９の所定の位置に収容される。
【００５２】
次に、処理ユニット９１の構成について図６を用いて説明する。図６は処理ユニット９１の構成を示す模式図である。ここで、本実施形態における８つの処理ユニット９１はそれぞれ同じ構成であるため、図４における矢印Ｂ３の示す処理ユニット９１（図３において左下側の処理ユニット９１）を代表として以下説明する。
【００５３】
処理ユニット９１は、基板Ｗを略水平に保持し、回転する基板保持手段１１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・排液する排液捕集手段２１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の上方の空間を外気から遮断する雰囲気遮断手段２３と、を有する。
【００５４】
また、処理ユニット９１は、凝固体を形成可能な凝固対象液を過冷却状態にして基板Ｗに供給し、基板Ｗ上に凝固対象液の凝固体を形成する凝固体形成手段３１と、基板Ｗ上の凝固対象液の凝固体に、凝固対象液の凝固点より低い凝固点を有し、かつ凝固対象液の凝固点より低い温度の冷却液を供給して冷却する表面冷却手段３５と、凝固した凝固対象液を融解する融解手段４１と、基板表面Ｗｆおよび基板裏面Ｗｂに向けてリンス液を供給するリンス手段４５と、基板裏面Ｗｂに凝固対象液の凝固点より低い温度の冷媒を吐出して基板Ｗを冷却する裏面冷却手段４７と、基板表面Ｗｆおよび基板裏面Ｗｂに向けて乾燥用気体を供給して基板表面Ｗｆおよび基板裏面Ｗｂを外気から遮断する乾燥用気体供給手段５１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。
【００５５】
尚、本実施形態においては、凝固対象液、融解液及びリンス液として脱イオン水（Ｄｅ Ｉｏｎｉｚｅｄ Ｗａｔｅｒ：以下「ＤＩＷ」と記載する）を、表面及び裏面の冷却用の冷媒としてＨＦＥを、それぞれ用いる。また、本実施形態においては乾燥用気体として窒素ガスを用いる。
【００５６】
ここで、ＨＦＥとはハイドロフルオロエーテル（Ｈｙｄｒｏｆｌｕｏｒｏｅｔｈｅｒ）を主たる成分とする液体をいう。「ＨＦＥ」として例えば住友スリーエム株式会社製の商品名ノベック（登録商標）シリーズのＨＦＥを用いることができる。具体的には、ＨＦＥとして、例えば化学式：Ｃ４Ｆ９ＯＣＨ３、化学式：Ｃ４Ｆ９ＯＣ２Ｈ５、化学式：Ｃ６Ｆ１３ＯＣＨ３、化学式：Ｃ３ＨＦ６−ＣＨ（ＣＨ３）Ｏ−Ｃ３ＨＦ６、化学式：Ｃ２ＨＦ４ＯＣＨ３（凝固点：−（マイナス）３８℃（摂氏）以下）などを用いることができる。これらのＨＦＥは希釈されていても良い。
【００５７】
また、処理ユニット９１は、中空の略角柱形状を有する側壁９０１と、側壁９０１に略水平に固設され、処理ユニット９１内の空間を仕切る上側ベース部材９０２及び下側ベース部材９０３と、側壁９０１の内部であって上側ベース部材９０２の上方である上側空間９０５と、側壁９０１の内部であって、上側ベース部材９０２の下方であり、かつ下側ベース部材９０３の上方である処理空間９０４と、側壁９０１の内部であって下側ベース部材９０３の下方である下側空間９０６と、を有する。尚、本実施形態において側壁９０１は略角柱形状としたが、側壁の形状はそれに限定されず、略円柱形状やその他の形状としても良い。
【００５８】
尚、側壁９０１のうちセンターロボット９６に対向する側には、センターロボットが処理ユニット９１内に基板Ｗを搬入し、または搬出可能な開口と、その開口を閉塞して処理ユニット９１内部の雰囲気の清浄度を保持するためのシャッター９１１が設けられている。
【００５９】
上側ベース部材９０２は側壁９０１の上方（図６における上側）に略水平に固設され、処理ユニット９１の内部の空間である上側空間９０５と処理空間９０４との間を仕切っている。上側ベース部材９０２の中央付近には、上側ベース部材９０２の下面から、処理ユニット９１の上端に連通する雰囲気導入路９０７が設けられている。また、雰囲気導入路９０７の上端付近には、処理空間９０４へ清浄な雰囲気を供給するファンフィルタユニット９０８が設けられている。上側空間９０５内の雰囲気導入路９０７に設置されたファンフィルタユニット９０８は、処理ユニット９１上方から雰囲気を取り込み、内蔵したＨＥＰＡフィルタ等により雰囲気中の微粒子等を捕集した上で、下方である処理空間９０４内へ清浄化された雰囲気を供給する。
【００６０】
下側ベース部材９０３は側壁９０１の中程（図６における下側）に略水平に固設され、処理ユニット９１の内部の空間である処理空間９０４と下側空間９０６との間を仕切っている。下側ベース部材９０３には複数の排気口９０９が設けられており、各排気口９０９は図示しない排気系統に接続され、処理空間９０４内の雰囲気を外部に排出している。
【００６１】
ここで、処理空間９０４内は清浄な雰囲気が保たれており、基板Ｗの洗浄等が行われる空間である。また、上側空間９０５及び下側空間９０６は処理空間９０４内に設置される各部材を駆動するための駆動源等が配設される空間である。
【００６２】
ファンフィルタユニット９０８を通して処理空間９０４内に供給された雰囲気は、処理空間９０４の上方から下方へ向かう流れとなり、最終的に排気口９０９から処理空間９０４の外に排出される。これにより、後述する基板Ｗを処理する各工程において発生する微細な液体の微粒子等を、処理空間９０４の中を上から下に向かって流れる気流により下向きに移動させて排気口９０９から排出する。よって、これら微粒子が基板Ｗや処理空間９０４内の各部材に付着することを防止できる。
【００６３】
次に、基板保持手段１１、排液捕集手段２１および雰囲気遮断手段２３の構成について図７を用いて説明する。図７は基板保持手段１１、排液捕集手段２１および雰囲気遮断手段２３の構成を示す模式図である。
【００６４】
まず、基板保持手段１１について説明する。基板保持手段１１のベースユニット１１１は下側ベース部材９０３の上に固設されており、ベースユニット１１１の上方に、中心部に開口を有する円板状のスピンベース１１３が回転可能に略水平に支持されている。スピンベース１１３の下面中心には中心軸１１７の上端がネジなどの締結部品によって固定されている。また、スピンベース１１３の周縁付近には、基板Ｗの周縁部を把持するための複数個の基板保持部材１１５が立設されている。基板保持部材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の周縁に沿って等角度間隔で配置されている。各基板保持部材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。
【００６５】
各基板保持部材１１５は公知のリンク機構や褶動部材等を介して基板保持部材駆動機構１１９内のエアシリンダに連結されている。尚、基板保持部材駆動機構１１９はスピンベース１１３の下側であってベースユニット１１１の内部に設置される。また、基板保持部材駆動機構１１９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、基板保持部材駆動機構１１９のエアシリンダが伸縮することで、各基板保持部材１１５は、その基板保持部が基板Ｗの外周端面を押圧する「閉状態」と、その基板保持部が基板Ｗの外周端面から離れる「開状態」との間を切り替え可能に構成されている。尚、基板保持部材１１５の駆動源としてエアシリンダ以外に、モーターやソレノイド等の公知の駆動源を用いることも可能である。
【００６６】
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、各基板保持部材１１５を開状態とし、基板Ｗに対して洗浄処理等を行う際には、各基板保持部材１１５を閉状態とする。各基板保持部材１１５を閉状態とすると、各基板保持部材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。
【００６７】
また、基板保持手段１１の中心軸１１７には、モーターを含む基板回転機構１２１の回転軸が連結されている。尚、基板回転機構１２１は下側ベース部材９０３の上であってベースユニット１１１の内部に設置される。また、基板回転機構１２１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、基板回転機構１２１が駆動されると、中心軸１１７に固定されたスピンベース１１３が回転中心軸Ａ１を中心に回転する。
【００６８】
尚、スピンベース１１３の上面から中心軸１１７を通して下側空間９０６に至るまで、後述する下側第一供給管及び下側第二供給管が挿通可能なように、連通した中空部が形成されている。
【００６９】
次に、排液捕集手段２１について説明する。基板保持手段１１の周囲であって下側ベース部材９０３の上側に略円環状のカップ２１０が、基板保持手段１１に保持されている基板Ｗの周囲を包囲するように設けられている。カップ２１０は基板保持手段１１及び基板Ｗから飛散する液体などを捕集することが可能なように回転中心軸Ａ１に対して略回転対称な形状を有している。尚、図中、カップ２１０については説明のため断面形状を示している。
【００７０】
カップ２１０は互いに独立して昇降可能な内構成部材２１１、中構成部材２１３及び外構成部材２１５で構成される。図７に示すとおり、内構成部材２１１の上に中構成部材２１３及び外構成部材２１５が重ねられた構造を有する。内構成部材２１１、中構成部材２１３及び外構成部材２１５は、下側空間９０６に設けられた、モーター及びボールネジ等の公知の駆動機構で構成されたガード昇降機構２１７にそれぞれ接続されている。また、ガード昇降機構２１７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から排液捕集手段２１への動作指令によりガード昇降機構２１７が駆動されると、内構成部材２１１、中構成部材２１３及び外構成部材２１５がそれぞれ独立に、又は複数の部材が同期して回転中心軸Ａ１に沿って上下方向に移動する。
【００７１】
内構成部材２１１には、内構成部材２１１、中構成部材２１３及び外構成部材２１５それぞれで捕集された液体をそれぞれ別の経路で排液処理系へ導くための収集溝が３つ設けられている。それぞれの収集溝は回転中心軸Ａ１を中心とする略同心円状に設けられ、各収集溝には図示しない排液処理系へと接続する配管がそれぞれ管路接続されている。
【００７２】
カップ２１０は内構成部材２１１、中構成部材２１３及び外構成部材２１５のそれぞれの上下方向の位置を組合せて使用する。例えば、内構成部材２１１、中構成部材２１３及び外構成部材２１５の全てが下位置にあるホームポジション、内構成部材２１１及び中構成部材２１３が下位置であって外構成部材２１５のみ上位置にある外捕集位置、内構成部材２１１が下位置であって中構成部材２１３及び外構成部材２１５が上位置に有る中捕集位置、及び内構成部材２１１、中構成部材２１３及び外構成部材２１５の全てが上位置にある内捕集位置である。
【００７３】
ホームポジションはセンターロボット９６が基板Ｗを処理ユニット９１内に搬入出する場合などにおいて取られる位置である。外捕集位置は外構成部材２１５で受け止めた液体を捕集して外側の収集溝に導く位置であり、中捕集位置は中構成部材２１３で受け止めた液体を中間の収集溝に導く位置であり、また、内捕集位置は内構成部材２１１で受け止めた液体を内側の収集溝に導く位置である。
【００７４】
このような構成の排液捕集手段２１を用いることにより、処理に使用される液体に応じて内構成部材２１１、中構成部材２１３及び外構成部材２１５のそれぞれの位置を変更して分別捕集することが可能となり、それぞれの液体を分別し、対応する排液処理系に排出することで、液体の再利用や混合することが危険な複数の液体を分別して処理することが可能となる。
【００７５】
次に、雰囲気遮断手段２３について説明する。雰囲気遮断手段２３の基板対向部材である遮断部材２３１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２３１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２３１は、その内部が中空であって略円筒形状を有する支持軸２３３の下方に回転可能に略水平に支持される。
【００７６】
支持軸２３３の上端部は遮断部材２３１を回転する遮断部材回転機構２３５の下面に固設される。遮断部材回転機構２３５は、例えば中空モーター２３７及び中空軸２３９で構成される。中空軸２３９の一端（図７における上端）は中空モーター２３７の回転軸に連結されており、他端（図７における下端）は支持軸２３３の中を通して遮断部材２３１の上面に連結されている。また、遮断部材回転機構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から雰囲気遮断手段２３への動作指令により遮断部材回転機構２３５が駆動されると、遮断部材２３１が支持軸２３３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２３５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２３１を回転させるように構成されている。
【００７７】
尚、遮断部材回転機構２３５の上面から遮断部材２３１の中心部の開口にいたるまで、後述する上側第一供給管及び上側第二供給管が挿通可能なように、中空モーター２３７及び中空軸２３９の内部空間を含む連通した中空部が形成されている。
【００７８】
遮断部材回転機構２３５の一側面（図７における左側面）にはアーム２４１の一端が接続され、アーム２４１の他端は上下軸２４３の図７における上端付近に接続されている。上下軸２４３は排液捕集手段２１のカップ２１０の周方向外側であって、下側ベース部材９０３の上に固設された円筒形状のベース部材２４５に昇降可能に取り付けられる。上下軸２４３には、ベース部材２４５の中を通して、モーター及びボールネジ等の公知の駆動機構で構成された遮断部材昇降機構２４７が接続されている。
【００７９】
尚、遮断部材昇降機構２４７は下側空間９０６に設けられている。また、遮断部材昇降機構２４７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２３への動作指令により遮断部材昇降機構２４７が駆動されると、遮断部材２３１がスピンベース１１３に近接し、逆に離間する。
【００８０】
すなわち、制御ユニット９７は、遮断部材昇降機構２４７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２３１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に対して後述するリンス処理や基板Ｗの乾燥等を行う際には、遮断部材２３１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。
【００８１】
次に、凝固体形成手段３１の構成について図８を用いて説明する。図８は凝固体形成手段３１の構成を示す模式図である。基板Ｗに凝固対象液を供給するノズル３１１は、上側ベース部材９０２の下面に設置されたノズル駆動機構３１３に昇降及び旋回可能に支持されている。ノズル駆動機構３１３のベース部材３１５は、上側ベース部材９０２の下面であって雰囲気導入路９０７の外側に下方に伸びるように固設されている。
【００８２】
ベース部材３１５の下方には、旋回上下軸３１７が上下及び回転自在に支持されている。尚、ベース部材３１５は旋回上下軸３１７と、後述する上下駆動部３２１及び旋回駆動部３１９を接続するために中空の略円筒形状に構成される。旋回上下軸３１７の下面にはアーム３２３の一端が結合されており、アーム３２３の他端にノズル３１１が取り付けられている。
【００８３】
旋回上下軸３１７はベース部材３１５の中を通して、モーター及びボールネジ等の公知の駆動機構で構成された上下駆動部３２１及び、モーター及びギア等の公知の駆動機構で構成された旋回駆動部３１９に接続されている。また、上下駆動部３２１及び旋回駆動部３１９は制御ユニット９７と電気的に接続されている。尚、上下駆動部３２１及び旋回駆動部３１９は上側空間９０５に配設される。
【００８４】
制御ユニット９７から凝固体形成手段３１への動作指令により上下駆動部３２１が駆動されると、旋回上下軸３１７が上下に移動し、アーム３２３に取り付けられているノズル３１１を上下に移動させる。また、制御ユニット９７から凝固体形成手段３１への動作指令により旋回駆動部３１９が駆動されると、旋回上下軸３１７が回転中心軸Ａ２を中心に回転し、アーム３２３を旋回することで、アーム３２３に取り付けられたノズル３１１を揺動させる。
【００８５】
ノズル３１１は配管３３５を介して、第一ＤＩＷ供給部３３３に管路接続されている。また、配管３３５には開閉弁３３７が介挿されており、開閉弁３３７は常時閉成とされている。また、開閉弁３３７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から凝固体形成手段３１への動作指令により開閉弁３３７が開成すると、第一ＤＩＷ供給部３３３から過冷却状態のＤＩＷが配管３３５を介してノズル３１１へ圧送される。尚、第一ＤＩＷ供給部３３３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。
【００８６】
図９に第一ＤＩＷ供給部３３３の構成を示す。第一ＤＩＷ供給部３３３は、ＤＩＷを貯留するＤＩＷタンク３４１、ＤＩＷタンク３４１からのＤＩＷを圧送するポンプ３４３及びＤＩＷを冷却する冷却ユニット３４４で構成される。ＤＩＷタンク３４１に管路接続されたポンプ３４３はＤＩＷを加圧して冷却ユニット３４４に送出する。ポンプ３４３を介して冷却ユニット３４４に供給されたＤＩＷは、冷却ユニット３４４において過冷却状態とされ、配管３３５を介してノズル３１１に供給される。
【００８７】
本実施形態では、冷却ユニット３４４として、気体冷媒を用いた冷凍サイクルによる冷却装置を用いる。即ち、ＨＣＦＣ（ハイドロクロロフルオロカーボン）、ＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）、二酸化炭素、アンモニアなどの気体が圧縮機３４６で圧縮され、配管３４９を介して凝縮器３４７に圧送される。圧縮機３４６で加圧された冷媒は凝縮器３４７で冷却され高圧の液体となり配管３４９を介してキャピラリチューブ３４８に送られて減圧される。キャピラリチューブ３４８で減圧された液体は、配管３４９を介して蒸発器３４５に送られる。
【００８８】
蒸発器３４５は、配管３３５の周りに配管３４９が螺旋状に巻回された構造となっている。配管３３５の周りに巻回された配管３４９の中で冷媒が気化することにより気化熱を生じ、配管３３５の中の凝固対象液から熱を奪って冷却する。蒸発器３４５で気化した冷媒は、配管３４９を介して再び圧縮機３４６に戻り、上記のサイクルが繰り返し行われる。
【００８９】
尚、本実施形態では、冷却ユニット３４４として冷凍サイクルを用いた冷却装置を使用したが、凝固対象液を冷却する手段はこれに限られない。即ち、冷却ユニット３４４としてペルチェ素子により電気的に冷却する装置や、冷却された冷媒に直接配管３３５を浸漬して冷却する方法など、公知の冷却手段を用いることができる。また、第一ＤＩＷ供給部３３３にＤＩＷタンク３４１を設けず、工場ユーティリティー側から直接ＤＩＷを供給する構成とすることも可能である。尚、第一ＤＩＷ供給部３３３のポンプ３４３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。
【００９０】
次に、表面冷却手段３５の構成について図１０を用いて説明する。図１０は表面冷却手段３５の構成を示す模式図である。基板Ｗに液体冷媒を供給するノズル３５１は、上側ベース部材９０２の下面に設置されたノズル駆動機構３５３により、昇降及び旋回可能に支持されている。ノズル駆動機構３５３のベース部材３５５は、上側ベース部材９０２の下面であって雰囲気導入路９０７の外側に下方に伸びるように固設されている。
【００９１】
ベース部材３５５の下方には、旋回上下軸３５７が上下及び回転自在に支持されている。尚、ベース部材３５５は旋回上下軸３５７と、後述する上下駆動部３６１及び旋回駆動部３５９を接続するために中空の略円筒形状に構成される。旋回上下軸３５７はベース部材３５５に対して昇降可能及び回転可能に支持される。旋回上下軸３５７の下面にはアーム３６３の一端が結合されており、アーム３６３の他端にノズル３５１が取り付けられている。
【００９２】
旋回上下軸３５７はベース部材３５５の中を通して、モーター及びボールネジ等の公知の駆動機構で構成された上下駆動部３６１及び、モーター及びギア等の公知の駆動機構で構成された旋回駆動部３５９に接続されている。また、上下駆動部３６１及び旋回駆動部３５９は制御ユニット９７と電気的に接続されている。尚、上下駆動部３６１及び旋回駆動部３５９は上側空間９０５に配設される。
【００９３】
制御ユニット９７から表面冷却手段３５への動作指令により上下駆動部３６１が駆動されると、旋回上下軸３５７が上下に移動し、アーム３６３に取り付けられているノズル３５１を上下に移動させる。また、制御ユニット９７から表面冷却手段３５への動作指令により旋回駆動部３５９が駆動されると、旋回上下軸３５７が中心軸Ａ３を中心に回転し、アーム３６３を旋回することで、アーム３６３に取り付けられたノズル３５１を揺動させる。
【００９４】
ノズル３５１は配管３７５を介して、ＨＦＥ供給部３７３に管路接続されている。また、配管３７５には開閉弁３７７が介挿されており、開閉弁３７７は常時閉成とされている。また、開閉弁３７７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から表面冷却手段３５への動作指令により開閉弁３７７が開成すると、ＨＦＥ供給部３７３から低温のＨＦＥが配管３７５を介してノズル３５１へ圧送される。尚、ＨＦＥ供給部３７３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。
【００９５】
図１１にＨＦＥ供給部３７３の構成を示す。ＨＦＥ供給部３７３は、ＨＦＥを貯留するＨＦＥタンク３８１、ＨＦＥタンク３８１からのＨＦＥを圧送するポンプ３８３及びＨＦＥの温度を調整する温度調整ユニット３８５で構成される。ＨＦＥタンク３８１に管路接続されたポンプ３８３はＨＦＥを加圧して温度調整ユニット３８５に送出する。ポンプ３８３を介して温度調整ユニット３８５に供給されたＨＦＥは、温度調整ユニット３８５において冷却され、配管３７５を介してノズル３５１に供給される。
【００９６】
ここで、温度調整ユニット３８５はペルチェ素子による温度調整装置や冷媒を用いた熱交換器など、公知の温度調整手段を用いることができる。また、ＨＦＥ供給部３７３にＨＦＥタンク３８１を設けず、工場ユーティリティー側から直接ＨＦＥを供給する構成とすることも可能である。尚、ＨＦＥ供給部３７３のポンプ３８３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。
【００９７】
次に、融解手段４１の構成について図１２を用いて説明する。図１２は融解手段４１の構成を示す模式図である。基板Ｗに融解液を供給するノズル４１１は、上側ベース部材９０２の下面に設置されたノズル駆動機構４１３に昇降及び旋回可能に支持されている。ノズル駆動機構４１３のベース部材４１５は、上側ベース部材９０２の下面であって雰囲気導入路９０７の外側に下方に伸びるように固設されている。
【００９８】
ベース部材４１５の下方には、旋回上下軸４１７が上下及び回転自在に支持されている。尚、ベース部材４１５は旋回上下軸４１７と、後述する上下駆動部４２１及び旋回駆動部４１９を接続するために中空の略円筒形状に構成される。旋回上下軸４１７の下面にはアーム４２３の一端が結合されており、アーム４２３の他端にノズル４１１が取り付けられている。
【００９９】
旋回上下軸４１７はベース部材４１５の中を通して、モーター及びボールネジ等の公知の駆動機構で構成された上下駆動部４２１及び、モーター及びギア等の公知の駆動機構で構成された旋回駆動部４１９に接続されている。また、上下駆動部４２１及び旋回駆動部４１９は制御ユニット９７と電気的に接続されている。尚、上下駆動部４２１及び旋回駆動部４１９は上側空間９０５に配設される。
【０１００】
制御ユニット９７から融解手段４１への動作指令により上下駆動部４２１が駆動されると、旋回上下軸４１７が上下に移動し、アーム４２３に取り付けられているノズル４１１を上下に移動させる。また、制御ユニット９７から融解手段４１への動作指令により旋回駆動部４１９が駆動されると、旋回上下軸４１７が回転中心軸Ａ４を中心に回転し、アーム４２３を旋回することで、アーム４２３に取り付けられたノズル４１１を揺動させる。
【０１０１】
ノズル４１１は配管４３５を介して、第二ＤＩＷ供給部４３３に管路接続されている。また、配管４３５には開閉弁４３７が介挿されており、開閉弁４３７は常時閉成とされている。また、開閉弁４３７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から融解手段４１への動作指令により開閉弁４３７が開成すると、第二ＤＩＷ供給部４３３からＤＩＷが配管４３５を介してノズル４１１へ圧送される。尚、第二ＤＩＷ供給部４３３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。
【０１０２】
図１３に第二ＤＩＷ供給部４３３の構成を示す。第二ＤＩＷ供給部４３３は、ＤＩＷを貯留するＤＩＷタンク４４１、ＤＩＷタンク４４１からのＤＩＷを圧送するポンプ４４３及びＤＩＷの温度を調整する温度調整ユニット４４５を有する。ＤＩＷタンク４４１に管路接続されたポンプ４４３はＤＩＷを加圧して温度調整ユニット４４５に送出する。ポンプ４４３を介して温度調整ユニット４４５に供給されたＤＩＷは、温度調整ユニット４４５において温度調整され、配管４３５を介してノズル４１１に供給される。
【０１０３】
ここで、温度調整ユニット４４５はペルチェ素子による温度調整装置や冷媒を用いた熱交換器など、公知の温度調整手段を用いることができる。また、第二ＤＩＷ供給部４３３にＤＩＷタンク４４１を設けず、工場ユーティリティー側から直接ＤＩＷを供給する構成とすることも可能である。尚、第二ＤＩＷ供給部４３３のポンプ４４３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。
【０１０４】
次に、リンス手段４５、裏面冷却手段４７および乾燥用気体供給手段５１の構成について図１４を用いて説明する。図１４は、リンス手段４５、裏面冷却手段４７および乾燥用気体供給手段５１の構成を示す模式図である。リンス手段４５は基板表面Ｗｆおよび基板裏面Ｗｂに向けてリンス液を供給するものであり、裏面冷却手段４７は基板裏面Ｗｂに向けて冷媒を供給するためのものであり、乾燥用気体供給手段５１は基板表面Ｗｆおよび基板裏面Ｗｂに向けて乾燥用気体を供給するものである。
【０１０５】
まず、基板表面Ｗｆ側の管路構成について説明する。前述の雰囲気遮断手段２３の遮断部材回転機構２３５の上面から、遮断部材２３１の中心部の開口まで連通する中空部の内部に上側第一供給管２７１が挿通されるとともに、当該上側第一供給管２７１に上側第二供給管２７３が挿通され、いわゆる二重管構造となっている。この上側第一供給管２７１及び上側第二供給管２７３の下方端部は遮断部材２３１の開口に延設されており、上側第二供給管２７３の先端にノズル２７５が設けられている。
【０１０６】
次に、基板裏面Ｗｂ側の管路構成について説明する。前述の基板保持手段１１のスピンベース１１３の上面から中心軸１１７を通って下側空間９０６に至る連通空間の内部に下側第一供給管２８１が挿通されるとともに、当該下側第一供給管２８１に下側第二供給管２８３が挿通され、いわゆる二重管構造となっている。この下側第一供給管２８１及び下側第二供給管２８３の上方端部はスピンベース１１３の開口に延設されており、下側第二供給管２８３の先端にノズル２９１が設けられている。
【０１０７】
次に、リンス手段４５について説明する。リンス手段４５はリンス液の供給源である第三ＤＩＷ供給部４５３から基板表面Ｗｆおよび基板裏面Ｗｂにそれぞれリンス液を供給する。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三ＤＩＷ供給部４５３に主配管４５５の一端が管路接続されている。主配管４５５の他端は、上側分岐配管４５７および下側分岐配管４６１に分岐し、上側分岐配管４５７は上側第二供給管２７３に、下側分岐配管４６１は下側第二供給管２８３にそれぞれ管路接続している。また、第三ＤＩＷ供給部４５３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。
【０１０８】
上側分岐配管４５７には開閉弁４５９が介挿されている。なお、開閉弁４５９は常時閉成されている。また、開閉弁４５９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からリンス手段４５への動作指令により開閉弁４５９が開成すると、第三ＤＩＷ供給部４５３からＤＩＷが主配管４５５、上側分岐配管４５７および上側第二供給管２７３を通してノズル２７５から基板表面Ｗｆに供給される。
【０１０９】
下側分岐配管４６１には開閉弁４６３が介挿されている。なお、開閉弁４６３は常時閉成されている。また、開閉弁４６３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からリンス手段４５への動作指令により開閉弁４６３が開成すると、第三ＤＩＷ供給部４５３からＤＩＷが主配管４５５、下側分岐配管４６１と下側第二供給管２８３を通してノズル２９１から基板裏面Ｗｂに供給される。
【０１１０】
この、第三ＤＩＷ供給部４５３、主配管４５５、上側分岐配管４５７、下側分岐配管４６１、開閉弁４５９、開閉弁４６３、上側第二供給管２７３、下側第二供給管２８３、ノズル２７５及びノズル２９１がリンス手段４５を構成する。尚、第三ＤＩＷ供給部４５３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。
【０１１１】
次に、裏面冷却手段４７について説明する。裏面冷却手段は、ＨＦＥ供給部３７３から基板裏面Ｗｂに冷却液であるＨＦＥを供給する。ＨＦＥ供給部３７３に一方の端を管路接続された配管４７５は、他方の端を、開閉弁４６３と下側第二供給管２８３との間の下側分岐配管４６１に合流するよう管路接続されている。
【０１１２】
配管４７５には開閉弁４７７が介挿されている。なお、開閉弁４７７は常時閉成されている。また、開閉弁４７７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から裏面冷却手段４７への動作指令により開閉弁４７７が開成すると、ＨＦＥ供給部３７３からＨＦＥが配管４７５、下側分岐配管４６１と下側第二供給管２８３を通してノズル２９１から基板裏面Ｗｂに供給される。
【０１１３】
次に、乾燥用気体供給手段５１について説明する。乾燥用気体供給手段５１は乾燥用気体の供給源である乾燥用窒素ガス供給部５１３から基板表面Ｗｆ及び基板裏面Ｗｂにそれぞれ乾燥用窒素ガスを供給する。図示しない窒素ガスタンク及びポンプを有する乾燥用窒素ガス供給部５１３に主配管５１５の一端が管路接続されている。主配管５１５の他端は、上側分岐配管５１７および下側分岐配管５２１に分岐し、上側分岐配管５１７は上側第一供給管２７１に、下側分岐配管は下側第一供給管２８１にそれぞれ管路接続している。また、乾燥用窒素ガス供給部５１３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。
【０１１４】
上側分岐配管５１７にはマスフローコントローラ５１９が介挿されている。マスフローコントローラ５１９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から乾燥用気体供給手段５１への動作指令によりマスフローコントローラ５１９が所定流量となるように開放されると、常温の窒素ガスが主配管５１５、上側分岐配管５１７と上側第一供給管２７１を介して基板表面Ｗｆに供給される。
【０１１５】
下側分岐配管５２１にはマスフローコントローラ５２３が介挿されている。マスフローコントローラ５２３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から乾燥用気体供給手段５１への動作指令によりマスフローコントローラ５２３が所定流量となるように開放されると、常温の窒素ガスが主配管５１５、下側分岐配管５２１と下側第一供給管２８１を介して基板裏面Ｗｂに供給される。
【０１１６】
この、乾燥用窒素ガス供給部５１３、主配管５１５、上側分岐配管５１７、下側分岐配管５２１、マスフローコントローラ５１９、マスフローコントローラ５２３、上側第一供給管２７１及び下側第一供給管２８１が乾燥用気体供給手段５１を構成する。尚、乾燥用窒素ガス供給部５１３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。
【０１１７】
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９７１（図３参照）が接続されている。
【０１１８】
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１５を参照して説明する。図１５は基板処理装置９の全体の動作を示すフローチャートである。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２３は、遮断部材２３１が対向位置にある場合、基板保持手段１１の基板回転手段１３がスピンベース１１３を回転する方向に略同じ回転数で遮断部材２３１を回転するものとする。
【０１１９】
まず、所定の基板Ｗに応じた洗浄プログラムが操作部９７１で選択され、実行指示される。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。
【０１２０】
すなわち、雰囲気遮断手段２３が遮断部材２３１の回転を停止し、基板保持手段１１がスピンベース１１３の回転を停止する。雰囲気遮断手段２３が遮断部材２３１を離間位置へ移動すると共に、基板保持手段１１がスピンベース１１３を基板Ｗの受け渡しに適した位置へ位置決めする。また、排液捕集手段２１がカップ２１０をホームポジションに位置決めする。スピンベース１１３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が基板保持部材１１５を開状態とする。
【０１２１】
また、凝固体形成手段３１がノズル３１１を退避位置（ノズル３１１がカップ２１０の周方向外側に外れている位置）へ移動する。また、表面冷却手段３５がノズル３５１を退避位置（ノズル３５１がカップ２１０の周方向外側に外れている位置）へ移動する。また、融解手段４１がノズル４１１を退避位置（ノズル４１１がカップ２１０の周方向外側に外れている位置）へ移動する。更に、開閉弁３３７、３７７、４３７、４５９、４６３及び４７７が閉成する。また、マスフローコントローラ５１９及び５２３が流量０（ゼロ）に設定される。
【０１２２】
基板Ｗを処理ユニット９１に搬入する準備が完了した後、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（ステップＳ１０１）。即ち、インデクサロボット９３１がオープナー９４上のＦＯＵＰ９４９の所定の位置にある基板Ｗを下側のハンド９３３で取り出し、シャトル９５の下側のハンド９５１に載置する。その後、シャトル９５の下側のハンド９５１がセンターロボット９６の側に移動され、センターロボット９６がシャトル９５の下側のハンド９５１上の基板Ｗを、下側のハンド９６１で取り上げる。
【０１２３】
その後、処理ユニット９１のシャッター９１１が開かれ、センターロボット９６が下側のハンド９６１を処理ユニット９１の中に伸ばし、基板Ｗを基板保持手段１１の基板保持部材１１５の基板支持部の上に載置する。基板Ｗの処理ユニット９１への搬入が終了すると、センターロボット９６が下側のハンド９６１を縮めて処理ユニット９１内の外に出すとともに、シャッター９１１が閉じられる。
【０１２４】
未処理の基板Ｗが処理ユニット９１内に搬入され、基板保持部材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、基板保持部材駆動機構１１９が基板保持部材１１５を閉状態とする。
【０１２５】
次に、基板表面Ｗｆに対して、凝固対象液の凝固体を形成する凝固体形成工程（ステップＳ１０２）が行われる。まず、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、基板回転機構１２１がスピンベース１１３の回転数を変更し、凝固体形成工程の間維持する。また、制御ユニット９７から排液捕集手段２１への動作指令により、カップ２１０が内捕集位置に位置決めされる。尚、雰囲気遮断手段２３の遮断部材２３１は離間位置のままとされる。
【０１２６】
凝固体形成工程における基板Ｗの回転数は、基板表面Ｗｆに供給された凝固対象液としてのＤＩＷが安定して凝固体を形成可能なように５０〜３００ｒｐｍとすることが好ましい。以下では、凝固体形成工程における基板Ｗの回転数を８０ｒｐｍとして説明する。
【０１２７】
また、制御ユニット９７から凝固体形成手段３１への動作指令により、ノズル駆動機構３１３がノズル３１１を基板表面Ｗｆの中心付近上空へ位置決めする。ノズル３１１の位置決めが完了した後、制御ユニット９７から凝固体形成手段３１への動作指令により、開閉弁３３７が開成する。これにより、第一ＤＩＷ供給部３３３から凝固対象液が配管３３５を介してノズル３１１から基板表面Ｗｆの中心付近に供給される。
【０１２８】
尚、凝固対象液としてのＤＩＷは、過冷却状態のまま基板表面Ｗｆに供給されて凝固体を形成可能で、かつ、基板表面Ｗｆに供給されるまでの管路内で凝固しないよう、−（マイナス）５℃（摂氏）〜０℃（摂氏）に温度調整されていることが好ましい。以下では、凝固対象液の温度を−（マイナス）５℃（摂氏）であるとして説明する。
【０１２９】
液体を構成する分子が結晶化過程（第一種相転移）に移行するためには、核となる微小な相（液体の場合は種結晶等）が必要となるが、過冷却においては微小相の発達が不十分で、そのままでは相転移が行われない。これに対し、過冷却状態にある液体に何らかの物理的刺激（振動など）を加えると、液体内の温度分布にゆらぎが生じ、局所的に低温となって種結晶が生成され、その種結晶を核として急速に結晶化する（接種凍結）。例えば、過冷却状態の水が瓶に入っていれば叩いただけで急速に凍結し、別の容器に移し替えようとすると注がれながら凍っていくので柱状の氷が形成されたりする現象が接種凍結に該当する。
【０１３０】
本実施形態の場合は、ノズル３１１から吐出された凝固対象液が基板表面Ｗｆに着液する衝撃で凝固し、基板表面Ｗｆに凝固対象液の凝固体を形成する。なお、凝固対象液が基板表面Ｗｆ上で凝固体を形成するようにさえ構成されていれば、過冷却状態の凝固対象液が結晶化し始めるのは基板表面Ｗｆ上に限らず、基板Ｗに到達するまでの過程で結晶化し始めてもよい。ノズル３１１が基板表面Ｗｆの中心付近上空で静止したままの状態では、ノズル３１１直下付近に凝固対象液である凝固対象液の凝固体が集中することとなる。従って、凝固体形成工程においては、回転する基板Ｗの上空で、ノズル３１１を移動しながら凝固対象液を吐出することが好ましい。
【０１３１】
即ち、ノズル３１１から凝固対象液の吐出を開始した後、制御ユニット９７から凝固体形成手段３１への動作指令により、ノズル駆動機構３１３がノズル３１１を基板表面Ｗｆの中心付近上空から周縁付近上空へ移動させる。このように回転する基板Ｗ上空をノズル３１１が中心付近上空から周縁付近上空まで移動しながら凝固対象液を吐出することで、基板表面Ｗｆ全面に凝固対象液を吐出することが可能となり、その結果、基板表面Ｗｆ全面に凝固対象液の凝固体を形成することができる。
【０１３２】
また、凝固対象液の凝固体がノズル３１１の直下近傍に集中して形成されることから、ノズル３１１から基板表面Ｗｆに供給される凝固対象液の量を変更することで基板表面Ｗｆのそれぞれの部分に形成される凝固対象液である凝固対象液の凝固体の厚さを変更することが可能となる。
【０１３３】
即ち、前述のとおり、凝固対象液を吐出しながらノズル３１１を基板表面Ｗｆの中心付近上空から外縁付近上空まで移動する間に、ノズル３１１の移動速度は一定としてノズル３１１から吐出される凝固対象液の量を変更する、あるいはノズル３１１から吐出される凝固対象液の量は一定としてノズル３１１の移動速度を変更する事により凝固対象液の凝固体の厚さを変更することが可能となる。このように、基板表面Ｗｆ上に形成する凝固対象液の凝固体の厚さを変更することにより、前述のとおり洗浄能力を変化させることができる（図２参照）。
【０１３４】
基板の周縁近傍は、前述の基板冷却工程において基板裏面Ｗｂに向けて冷却液を吐出するノズル２９１から距離があり、また中心部近傍に比べて冷却すべき面積も大きいため基板Ｗの中心近傍に比べて冷却効率が低い。加えて、基板Ｗの周縁近傍は処理ユニット９１内部を上から下に流れ落ちる雰囲気の影響を受けて温度上昇しやすい。このため、基板Ｗの中心部近傍に比較して周縁部近傍のほうが基板表面Ｗｆ上に形成された凝固対象液の凝固体の温度が上昇しやすく、洗浄能力が低下するおそれがある（図１参照）。
【０１３５】
このため、基板Ｗの外縁部近傍の凝固対象液の凝固体の厚さを中心部近傍より厚くすることで洗浄能力の低下を防止することが好ましい。尚、凝固対象液の凝固体の厚みが大きいほうが熱容量も大きくなって温度上昇しにくくなるため、雰囲気などからの吸熱による温度上昇も抑えることが可能となり、この点においても洗浄能力の低下を防止することができる。
【０１３６】
凝固対象液であるＤＩＷは、凝固して氷となることにより体積が増加する（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）。従って、基板表面Ｗｆとパーティクル等との間に侵入したＤＩＷが凝固して膨張することにより、パーティクル等が基板表面Ｗｆから微小距離だけ離間する。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Ｗから脱離することとなる。また、基板表面Ｗｆと平行な方向にも膨張することにより、基板に固着しているパーティクル等を剥離する。これにより、後述する除去工程によりＤＩＷの凝固体である氷が除去されるとともに、パーティクル等も併せて除去される。
【０１３７】
基板表面Ｗｆの全面にわたって凝固対象液の凝固体が形成された後、制御ユニット９７から凝固体形成手段３１への動作指令により、開閉弁３３７が閉成する。また、制御ユニット９７から凝固体形成手段３１への動作指令により、ノズル駆動機構３１３がノズル３１１を退避位置（ノズル３１１がカップ２１０の周方向外側に外れている位置）へ位置決めする。
【０１３８】
次に、基板表面Ｗｆに対して、冷却液を供給する凝固体冷却工程（ステップＳ１０３）が行われる。まず、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、基板回転機構１２１がスピンベース１１３の回転数を変更し、凝固体冷却工程の間維持する。また、制御ユニット９７から排液捕集手段２１への動作指令により、カップ２１０が中捕集位置に位置決めされる。尚、雰囲気遮断手段２３の遮断部材２３１は離間位置のままとされる。
【０１３９】
凝固体冷却工程における基板Ｗの回転数は、基板表面Ｗｆに供給された冷却液が基板表面Ｗｆの全面に拡散可能なように３００〜９００ｒｐｍとすることが好ましい。以下では、凝固体冷却工程における基板Ｗの回転数を４００ｒｐｍとして説明する。
【０１４０】
また、制御ユニット９７から表面冷却手段３５への動作指令により、ノズル駆動機構３５３がノズル３５１を基板表面Ｗｆの中心上空へ位置決めする。ノズル３５１の位置決めが完了した後、制御ユニット９７から表面冷却手段３５への動作指令により、開閉弁３７７が開成する。これにより、ＨＦＥ供給部３７３から冷却液が配管３７５を介してノズル３５１から基板表面Ｗｆの中心付近に供給される。
【０１４１】
尚、冷却液としてのＨＦＥは、基板表面Ｗｆ上の凝固対象液の凝固体の温度を低下させて洗浄能力を向上するため、−（マイナス）４０℃（摂氏）〜−（マイナス）１０℃（摂氏）に温度調整されていることが好ましい。以下では、冷却液としてのＨＦＥの温度を−（マイナス）２０℃（摂氏）であるとして説明する。
【０１４２】
基板表面Ｗｆの中心付近に供給された冷却液は、基板Ｗが回転することにより生ずる遠心力により、基板Ｗの中心から基板Ｗの周縁部に向かって流動し、基板表面Ｗｆ全面に拡散する。これにより、基板表面Ｗｆ上に形成された凝固対象液の凝固体全ての温度を低下させることが可能となる。
【０１４３】
尚、凝固体冷却工程において基板表面Ｗｆに供給された冷却液は、基板Ｗの回転により生ずる遠心力により基板表面Ｗｆの中心から基板表面Ｗｆの周縁部に向かって流動し、基板外へ飛散して排液捕集手段２１により捕集されて排液される。捕集された冷却液には、基板上に残留した液体の凝固対象液も含まれているが、冷却液であるＨＦＥは凝固対象液であるＤＩＷに対して不溶性であるため、冷却液のみ分離して回収し、再利用することもできる。この点は、前述した基板冷却工程に使用した冷却液も同様である。
【０１４４】
また、本実施形態においては、ノズル３５１を基板表面Ｗｆの中心付近上空に静止して冷却液を供給するが、基板表面Ｗｆへの冷却方法はこれに限らない。即ち、ノズル３５１から基板表面Ｗｆへの冷却液の供給を開始した後、制御ユニット９７から表面冷却手段３５への動作指令により、ノズル駆動機構３５３がノズル３５１を基板表面Ｗｆの中心上空から基板表面Ｗｆの中心付近上空から周縁付近上空へ移動させる。これにより、基板表面Ｗｆの全面に均等に冷却液を供給することが可能となる。
【０１４５】
尚、前述のとおり基板Ｗの周縁部付近の温度は中心付近に比較して上昇しやすいため、ノズル３５１を基板表面Ｗｆの中心付近上空から周縁付近上空まで移動させた後、所定時間周縁部付近上空で停止させて冷却液の吐出を継続することで、基板Ｗの周縁部付近をより強く冷却することができる。これにより、洗浄能力の均一化を図ることができる。
【０１４６】
基板表面Ｗｆの全面に冷却液が拡散した後、制御ユニット９７から表面冷却手段３５への動作指令により、開閉弁３７７が閉成する。また、制御ユニット９７から表面冷却手段３５への動作指令により、ノズル駆動機構３５３がノズル３５１を退避位置（ノズル３５１がカップ２１０の周方向外側に外れている位置）へ位置決めする。
【０１４７】
次に、基板表面Ｗｆ上に形成された凝固対象液であるＤＩＷの凝固体を融解する融解工程（ステップＳ１０４）が行われる。まず、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、基板回転機構１２１がスピンベース１１３の回転数を変更し、融解工程の間維持する。また、制御ユニット９７から排液捕集手段２１への動作指令により、カップ２１０が内捕集位置に位置決めされる。尚、雰囲気遮断手段２３の遮断部材２３１は離間位置のままとされる。
【０１４８】
融解工程における基板Ｗの回転数は、基板表面Ｗｆに供給された融解液としてのＤＩＷが基板表面Ｗｆの全面に拡散可能であり、かつ基板表面Ｗｆを拡散する流れにより、基板表面Ｗｆ上に残留する冷却液、及び基板表面Ｗｆから脱離したパーティクル等を押し流すことが可能なように１５００〜２５００ｒｐｍとすることが好ましい。以下では、融解工程における基板Ｗの回転数を２０００ｒｐｍとして説明する。
【０１４９】
また、制御ユニット９７から融解手段４１への動作指令により、ノズル駆動機構４１３がノズル４１１を基板表面Ｗｆの中心付近の上空へ位置決めする。ノズル４１１の位置決めが完了した後、制御ユニット９７から融解手段４１への動作指令により、開閉弁４３７が開成する。これにより、第二ＤＩＷ供給部４３３から融解液が配管４３５を介してノズル４１１から基板表面Ｗｆの中心付近に供給される。
【０１５０】
基板表面Ｗｆに供給された融解液としてのＤＩＷは、基板Ｗの表面Ｗｆに形成された凝固対象液の凝固体を融解する時間を短縮し、融解し切れなかった凝固対象液の凝固体が融解液であるＤＩＷ中に浮遊してパターンに衝突してダメージを与えることを防止するため、５０℃（摂氏）から９０℃（摂氏）の温度に調節されることが好ましい。以下では、融解液として８０℃（摂氏）のＤＩＷが供給されるとして説明する。
【０１５１】
基板表面Ｗｆの中心付近に供給された融解液は、基板Ｗの回転に伴う遠心力により、基板表面Ｗｆの中心から基板表面Ｗｆの周縁部に向かって流動し、基板表面Ｗｆ全面に拡散し、基板外へ飛散して排液捕集手段２１により捕集されて排液される。基板表面Ｗｆ上に拡散した融解液は、基板表面Ｗｆ上に形成された凝固対象液の凝固体を急速に解凍するとともに、基板表面Ｗｆから脱離したパーティクル等をその流れにより押し流して基板Ｗの外に排出する。また、基板表面Ｗｆ上に残留する冷却液もその流れにより押し流して基板Ｗの外に排出する。
【０１５２】
基板表面Ｗｆ上の凝固対象液の凝固体が融解された後、制御ユニット９７から融解手段４１への動作指令により、開閉弁４３７が閉成する。また、制御ユニット９７から融解手段４１への動作指令により、ノズル駆動機構４１３がノズル４１１を退避位置（ノズル４１１がカップ２１０の周方向外側に外れている位置）へ位置決めする。
【０１５３】
次に、リンス工程（ステップＳ１０５）が行われる。制御ユニット９７から雰囲気遮断手段２３への動作指示により、遮断部材昇降機構２４７が遮断部材２３１を対向位置へ移動する。また、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、基板回転手段１３がスピンベース１１３の回転数を変更し、リンス工程の間維持する。尚、カップ２１０は内捕集位置のままとされる。
【０１５４】
リンス工程における基板Ｗの回転数は、基板表面Ｗｆおよび基板裏面Ｗｂに供給されたリンス液が基板表面Ｗｆおよび基板裏面Ｗｂの全面に拡散可能なように３００〜１０００ｒｐｍとすることが好ましい。以下では、リンス工程における基板Ｗの回転数を８００ｒｐｍとして説明する。
【０１５５】
遮断部材２３１が対向位置に位置決めされた後、制御ユニット９７からリンス手段４５への動作指示により、開閉弁４５９及び開閉弁４６３が開成する。
【０１５６】
これにより、第三ＤＩＷ供給部４５３からリンス液が、主配管４５５、上側分岐配管４５７、上側第二供給管２７３を介してノズル２７５から基板表面Ｗｆへ、また、主配管４５５、下側分岐配管４６１、下側第二供給管２８３を介してノズル２９１から基板裏面Ｗｂへ供給される。基板表面Ｗｆ及び基板裏面Ｗｂのそれぞれ中心付近に供給されたリンス液は、基板Ｗの回転による遠心力により、基板周縁方向に流動し、最終的には基板周縁部から基板Ｗ外へ飛散し、排液捕集手段２１に捕集されて排液される。
【０１５７】
尚、リンス液は、先行する各工程において基板Ｗの裏面Ｗｂへ飛散したＤＩＷ等や、雰囲気の中に浮遊していたパーティクル等が基板Ｗに付着したものなどを除去する役割をも果たす。
【０１５８】
リンス工程終了後、制御ユニット９７からリンス手段４５への動作指令により、開閉弁４５９及び開閉弁４６３が閉成する。
【０１５９】
次に、基板Ｗを乾燥する乾燥工程（ステップＳ１０６）が行われる。制御ユニット９７から乾燥用気体供給手段５１への動作指令により、マスフローコントローラ５１９及び５２３が所定流量となるように開放される。尚、雰囲気遮断手段２３の遮断部材２３１は対向位置のままとされ、カップ２１０は内捕集位置のままとされる。
【０１６０】
これにより、乾燥用窒素ガス供給部５１３からの常温の乾燥用窒素ガスが、主配管５１５、上側分岐配管５１７、上側第一供給管２７１を介して基板表面Ｗｆへ、また、主配管５１５、下側分岐配管５２１、下側第一供給管２８１を介して基板裏面Ｗｂへ供給される。乾燥用窒素ガスが、対向位置に位置決めされた遮断部材２３１の下面と基板表面Ｗｆとの間の空間に充満し、また、スピンベース１１３の上面と基板裏面Ｗｂとの間の空間に充満することにより、基板表面Ｗｆ及び基板裏面Ｗｂと外気とが接触することを防止する。
【０１６１】
基板Ｗが外気から遮断された後、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、基板回転機構１２１がスピンベース１１３の回転数を変更し、乾燥工程の間維持する。乾燥工程における基板Ｗの回転数は、基板表面Ｗｆおよび基板裏面Ｗｂに残留したリンス液を遠心力により基板Ｗの外に振り切ることが可能なように１５００〜３０００ｒｐｍとすることが好ましい。以下では、乾燥工程における基板Ｗの回転数を２０００ｒｐｍとして説明する。
【０１６２】
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５１への動作指令により、マスフローコントローラ５１９及び５２３が流量０（ゼロ）に設定される。また、制御ユニット９７からの動作指令により基板回転機構１２１がスピンベース１１３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２３への動作指令により、遮断部材回転機構２３５が遮断部材２３１の回転を停止する。
【０１６３】
また、制御ユニット９７から排液捕集手段２１への動作指令により、カップ２１０がホームポジションに位置決めされる。スピンベース１１３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機構１２１がスピンベース１１３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２３への動作指令により遮断部材昇降機構２４７が遮断部材２３１を離間位置へ移動する。
【０１６４】
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（ステップＳ１０７）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、基板保持部材駆動機構１１９が基板保持部材１１５を開状態とし、基板Ｗを各基板保持部材１１５の基板支持部の上に載置する。
【０１６５】
その後、シャッター９１１が開放され、センターロボット９６が上側のハンド９６１を処理ユニット９１の中に伸ばし、基板Ｗを処理ユニット９１の外に搬出し、シャトル９５の上側のハンド９５１に移載する。その後、シャトル９５は上側のハンド９５１をインデクサユニット９３の側に移動する。
【０１６６】
そして、インデクサロボット９３１が上側のハンド９３３でシャトル９５の上側のハンドに保持されている基板Ｗを取り出し、ＦＯＵＰ９４９の所定の位置に搬入し、一連の処理が終了する。
【０１６７】
以上のように、本実施形態では、基板表面Ｗｆに過冷却状態の凝固対象液を吐出して、凝固対象液が基板表面Ｗｆに着液する衝撃を利用して凝固させている。従って、従来技術のように基板表面Ｗｆ上の凝固対象液の液膜を凝固させるための冷却手段、即ち、窒素ガスを液体窒素で冷却して供給する装置等が不要であり、これら装置を追加することによる装置全体の大型化やコスト上昇、及び、液体窒素等を用いることによるランニングコストの増大を防止することができる。
【０１６８】
また、基板表面Ｗｆ上の凝固対象液の液膜を凝固させるために、熱の伝達効率が低い気体の冷媒を用いず、凝固対象液自体を過冷却状態として基板表面Ｗｆ上に供給することのみで凝固対象液の凝固体を形成しているため、凝固体形成に要する時間の短縮が可能である。
【０１６９】
また、基板表面Ｗｆ上に形成された凝固対象液の凝固体の温度を低下させるために、凝固対象液の凝固体に液体の冷却液を直接吐出して冷却している。液体は気体に対して熱の伝達効率が高いため、短時間に凝固対象液の凝固体の温度を低下させることができ、処理に要する時間を短縮することが可能である。
【０１７０】
また、基板表面Ｗｆに過冷却状態の凝固対象液を吐出して凝固体を形成しているため、その後冷却液を基板表面Ｗｆ上に吐出しても基板表面Ｗｆ上の凝固対象液は凝固しており排除されることがない。従って、冷却液を供給することにより基板表面Ｗｆ上の凝固対象液の凝固体の厚さを変動させることがなく、洗浄能力を正確に制御することが可能である。
【０１７１】
＜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説明する。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、凝固体形成工程の前に、基板Ｗを冷却する基板冷却工程を行う点である。
【０１７２】
尚、第二実施形態の構成は図３ないし図１４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、以下の説明では同一符号を付して構成説明を省略する。
【０１７３】
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９１へ搬入する基板搬入工程（Ｓ２０１）が行われる。
【０１７４】
次に、基板裏面Ｗｂに対して、基板Ｗを冷却する基板冷却工程（ステップＳ２０２）が行われる。まず、制御ユニット９９６から基板保持手段１１への動作指令により、基板回転機構１２１がスピンベース１１３の回転を開始させ、基板冷却工程の間維持する。また、制御ユニット９９６から排液捕集手段２１への動作指令により、カップ２１０が中捕集位置に位置決めされる。尚、雰囲気遮断手段２３の遮断部材２３１は離間位置のままとされる。
【０１７５】
基板冷却工程における基板Ｗの回転数は、基板裏面Ｗｂに供給された冷却液が、基板裏面Ｗｂ全面に拡散可能なように３００〜９００ｒｐｍとすることが好ましい。以下では、基板冷却工程における基板Ｗの回転数を４００ｒｐｍとして説明する。
【０１７６】
また、制御ユニット９９６から裏面冷却手段４７への動作指令により、開閉弁４７７が開成する。これにより、ＨＦＥ供給部３７３から冷却液が配管４７５、下側分岐配管４６１、下側第二供給管２８３を介してノズル２９１から基板裏面Ｗｂへ供給される。
【０１７７】
尚、冷却液としてのＨＦＥは、後述する凝固体形成工程において基板Ｗに着液した凝固対象液が速やかに凝固するよう、−（マイナス）４０℃（摂氏）〜−（マイナス）１０℃（摂氏）に温度調整されていることが好ましい。以下では、冷却液の温度を−（マイナス）２０℃（摂氏）であるとして説明する。
【０１７８】
基板裏面Ｗｂの中心付近に供給された冷却液は、基板Ｗが回転することにより生ずる遠心力により、基板裏面Ｗｂの中心付近から基板裏面Ｗｂの周縁部に向かって拡散する。これにより、冷却液が基板裏面Ｗｂ全体に広がって基板裏面Ｗｂの全面が冷却液に接液し、基板Ｗが冷却液の冷熱により冷却される。
【０１７９】
続いて、第一実施形態と同様に、基板表面Ｗｆに過冷却状態の凝固対象液を供給して凝固対象液の凝固体を形成する凝固体形成工程が行われる（ステップＳ２０３）。
【０１８０】
本実施形態においても、第一実施形態と同様、ノズル３１１から吐出された凝固対象液が基板表面Ｗｆに着液する衝撃で凝固する。また、これに加えて凝固対象液の凝固点以下に冷却された基板Ｗに凝固対象液が接触することにより急速に冷却される事によっても凝固する。
【０１８１】
また、予め基板Ｗを冷却液により冷却することで、後述する凝固体形成工程において基板表面Ｗｆに供給された凝固対象液が、基板Ｗの有する熱によって温度上昇されることなく、基板表面Ｗｆに着液した時点で速やかに凝固する。
【０１８２】
更に、凝固対象液が凝固すると凝固熱が生じ、周辺の凝固対象液の温度を上昇させて全体として凝固に要する時間を遅延させる要因となるが、本実施形態においては、発生した凝固熱は冷却された基板Ｗに吸収されるため、周辺の凝固対象液の温度を上昇することがなく、速やかに凝固体が形成される。
【０１８３】
基板表面Ｗｆの全面にわたって凝固対象液の凝固体が形成された後、制御ユニット９９６から凝固体形成手段３１への動作指令により、開閉弁３３７が閉成する。また、制御ユニット９９６から凝固体形成手段３１への動作指令により、ノズル駆動機構３１３がノズル３１１を退避位置（ノズル３１１がカップ２１０の周方向外側に外れている位置）へ位置決めする。また、制御ユニット９９６から裏面冷却手段４７への動作指令により、開閉弁４７７が閉成する。
【０１８４】
尚、裏面冷却手段４７からの冷却液の吐出は、基板Ｗを冷却して凝固対象液の凝固体の形成に要する時間を短縮出来ればよいため、凝固体形成工程終了まで行わなくてもよい。即ち、凝固体形成工程の開始時に停止してもよいし、凝固体形成工程の途中で停止してもよい。また、後述する凝固体冷却工程の終了時まで吐出してもよい。
【０１８５】
その後、第一実施形態と同様、凝固体冷却工程（ステップＳ２０４）、融解工程（ステップＳ２０５）、リンス工程（ステップＳ２０６）、乾燥工程（ステップＳ２０７）および基板搬出工程（ステップＳ１０８）が行われ、一連の処理が終了する。
【０１８６】
以上のように、本実施形態では、基板表面Ｗｆに過冷却状態の凝固対象液を吐出して、凝固対象液が基板表面Ｗｆに着液する衝撃および冷却された基板Ｗの冷熱により急速に冷却される刺激を利用して凝固させている。従って、従来技術のように基板表面Ｗｆ上の凝固対象液の液膜を凝固させるための冷却手段、即ち、窒素ガスを液体窒素で冷却して供給する装置等が不要であり、これら装置を追加することによる装置全体の大型化やコスト上昇、及び、液体窒素等を用いることによるランニングコストの増大を防止することができる。
【０１８７】
また、基板表面Ｗｆ上の凝固対象液の液膜を凝固させるために、熱の伝達効率が低い気体の冷媒を用いず、凝固対象液自体を過冷却状態として基板表面Ｗｆ上に供給することのみで凝固対象液の凝固体を形成しているため、凝固体形成に要する時間の短縮が可能である。
【０１８８】
また、予め基板Ｗを冷却液により冷却することで、後述する凝固体形成工程において基板表面Ｗｆに供給された凝固対象液が、基板Ｗの有する熱によって温度上昇されることなく、基板表面Ｗｆに着液した時点で速やかに凝固する。
【０１８９】
更に、凝固対象液が凝固すると凝固熱が生じ、周辺の凝固対象液の温度を上昇させて全体としての凝固に要する時間を遅延させる要因となるが、本実施形態においては、発生した凝固熱は冷却された基板Ｗに吸収され、周辺の凝固対象液の温度を上昇することがなく、速やかに凝固体が形成される。
【０１９０】
また、基板表面Ｗｆ上に形成された凝固対象液の凝固体の温度を低下させるために、凝固対象液の凝固体に液体の冷却液を直接吐出して冷却している。液体は気体に対して熱の伝達効率が高いため、短時間に凝固対象液の凝固体の温度を低下させることができ、処理に要する時間を短縮することが可能である。
【０１９１】
また、基板表面Ｗｆに過冷却状態の凝固対象液を吐出して凝固体を形成しているため、その後冷却液を基板表面Ｗｆ上に吐出しても基板表面Ｗｆ上の凝固対象液は凝固しており排除されることがない。従って、冷却液を供給することにより基板表面Ｗｆ上の凝固対象液の凝固体の厚さを変動させることがなく、洗浄能力を正確に制御することが可能である。
【０１９２】
また、上記実施形態では、凝固対象液を吐出する前に冷却液を基板Ｗの裏面Ｗｂから吐出して基板を冷却していたが、基板を冷却する方法はこれに限らない。即ち、凝固対象液を供給する前に、冷却液を基板表面Ｗｆに供給して基板Ｗを冷却してもよい。また、凝固体形成工程において、基板表面Ｗｆに対し凝固対象液の吐出を開始した後、ノズル３１１を旋回移動させる前に一定の時間基板表面Ｗｆの中心近傍に凝固対象液の吐出を行い、基板Ｗ全体を冷却してもよい。
【０１９３】
＜第三実施形態＞
次に、この発明にかかる基板処理装置の第三実施形態を説明する。この第三実施形態が第二実施形態と大きく相違する点は、基板冷却工程を凝固体形成工程の間継続し、冷却液に振動を付与する点である。
【０１９４】
尚、第三実施形態の構成は図３ないし図１４および図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、以下の説明では同一符号を付して構成説明を省略する。
【０１９５】
この第三実施形態においても第二実施形態と同様に基板Ｗを処理ユニット９１へ搬入する基板搬入工程（Ｓ２０１）が行われる。
【０１９６】
次に、基板裏面Ｗｂに対して、基板Ｗを冷却する基板冷却工程（ステップＳ２０２）が行われる。まず、制御ユニット９９７から基板保持手段１１への動作指令により、基板回転機構１２１がスピンベース１１３の回転を開始させ、基板冷却工程の間維持する。また、制御ユニット９９７から排液捕集手段２１への動作指令により、カップ２１０が中捕集位置に位置決めされる。尚、雰囲気遮断手段２３の遮断部材２３１は離間位置のままとされる。
【０１９７】
基板冷却工程における基板Ｗの回転数は、基板裏面Ｗｂに供給された冷却液が、基板裏面Ｗｂ全面に拡散可能なように３００〜９００ｒｐｍとすることが好ましい。以下では、基板冷却工程における基板Ｗの回転数を４００ｒｐｍとして説明する。
【０１９８】
また、制御ユニット９９７から裏面冷却手段４７への動作指令により、開閉弁４７７が開成する。これにより、ＨＦＥ供給部３７３から冷却液が配管４７５、下側分岐配管４６１、下側第二供給管２８３を介してノズル２９１から基板裏面Ｗｂへ供給される。
【０１９９】
尚、冷却液としてのＨＦＥは、後述する凝固体形成工程において基板Ｗに着液した凝固対象液が速やかに凝固するよう、−（マイナス）４０℃（摂氏）〜−（マイナス）１０℃（摂氏）に温度調整されていることが好ましい。以下では、冷却液の温度を−（マイナス）２０℃（摂氏）であるとして説明する。
【０２００】
また、下側分岐配管４６１には超音波発振器が介挿されており、冷却液を介して基板Ｗを振動させるようになっている。尚、超音波発振器の動作は開閉弁４７７に同期している。即ち、開閉弁４７７が開成した時点で超音波の発振を開始し、開閉弁４７７が閉成した時点で超音波の発振を停止する。
【０２０１】
基板裏面Ｗｂの中心付近に供給された冷却液は、基板Ｗが回転することにより生ずる遠心力により、基板裏面Ｗｂの中心付近から基板裏面Ｗｂの周縁部に向かって拡散する。これにより、冷却液が基板裏面Ｗｂ全体に広がって基板裏面Ｗｂの全面が冷却液に接液し、基板Ｗが冷却液の冷熱により冷却される。また、冷却液に付与された超音波振動は基板Ｗにも伝達され、基板Ｗを振動させる。
【０２０２】
続いて、第二実施形態と同様に、基板表面Ｗｆに過冷却状態の凝固対象液を供給して凝固対象液の凝固体を形成する凝固体形成工程が行われる（ステップＳ２０３）。
【０２０３】
本実施形態においても、第二実施形態と同様、ノズル３１１から吐出された凝固対象液が基板表面Ｗｆに着液する衝撃で凝固する。また、これに加えて凝固対象液の凝固点以下に冷却された基板Ｗに凝固対象液が接触することにより急速に冷却される事によっても凝固する。
【０２０４】
更に、基板裏面Ｗｂに供給される冷却液には超音波が付与されており、基板Ｗを超音波振動させている。この超音波振動も凝固対象液に対する外的刺激となり、凝固対象液の凝固を促進する。
【０２０５】
また、予め基板Ｗを冷却液により冷却することで、後述する凝固体形成工程において基板表面Ｗｆに供給された凝固対象液が、基板Ｗの有する熱によって温度上昇されることなく、基板表面Ｗｆに着液した時点で速やかに凝固する。
【０２０６】
更に、凝固対象液が凝固すると凝固熱が生じ、周辺の凝固対象液の温度を上昇させて全体としての凝固に要する時間を遅延させる要因となるが、本実施形態においては、発生した凝固熱は冷却された基板Ｗに吸収され、周辺の凝固対象液の温度を上昇することがなく、速やかに凝固体が形成される。
【０２０７】
基板表面Ｗｆの全面にわたって凝固対象液の凝固体が形成された後、制御ユニット９９７から凝固体形成手段３１への動作指令により、開閉弁３３７が閉成する。また、制御ユニット９９７から凝固体形成手段３１への動作指令により、ノズル駆動機構３１３がノズル３１１を退避位置（ノズル３１１がカップ２１０の周方向外側に外れている位置）へ位置決めする。また、制御ユニット９９７から裏面冷却手段４７への動作指令により、開閉弁４７７が閉成する。
【０２０８】
その後、第二実施形態と同様、凝固体冷却工程（ステップＳ２０４）、融解工程（ステップＳ２０５）、リンス工程（ステップＳ２０６）、乾燥工程（ステップＳ２０７）および基板搬出工程（ステップＳ１０８）が行われ、一連の処理が終了する。
【０２０９】
以上のように、本実施形態では、基板表面Ｗｆに過冷却状態の凝固対象液を吐出して、凝固対象液が基板表面Ｗｆに着液する衝撃および冷却された基板Ｗの冷熱により急速に冷却される刺激、更に基板に付与される超音波振動を利用して凝固させている。従って、従来技術のように基板表面Ｗｆ上の凝固対象液の液膜を凝固させるための冷却手段、即ち、窒素ガスを液体窒素で冷却して供給する装置等が不要であり、これら装置を追加することによる装置全体の大型化やコスト上昇、及び、液体窒素等を用いることによるランニングコストの増大を防止することができる。
【０２１０】
また、基板表面Ｗｆ上の凝固対象液の液膜を凝固させるために、熱の伝達効率が低い気体の冷媒を用いず、凝固対象液自体を過冷却状態として基板表面Ｗｆ上に供給することのみで凝固対象液の凝固体を形成しているため、凝固体形成に要する時間の短縮が可能である。
【０２１１】
また、予め基板Ｗを冷却液により冷却することで、後述する凝固体形成工程において基板表面Ｗｆに供給された凝固対象液が、基板Ｗの有する熱によって温度上昇されることなく、基板表面Ｗｆに着液した時点で速やかに凝固する。
【０２１２】
更に、凝固対象液が凝固すると凝固熱が生じ、周辺の凝固対象液の温度を上昇させて全体としての凝固に要する時間を遅延させる要因となるが、本実施形態においては、発生した凝固熱は冷却された基板Ｗに吸収されるため、周辺の凝固対象液の温度を上昇することがないため、速やかに凝固体が形成される。
【０２１３】
また、基板表面Ｗｆ上に形成された凝固対象液の凝固体の温度を低下させるために、凝固対象液の凝固体に液体の冷却液を直接吐出して冷却している。液体は気体に対して熱の伝達効率が高いため、短時間に凝固対象液の凝固体の温度を低下させることができ、処理に要する時間を短縮することが可能である。
【０２１４】
また、基板表面Ｗｆに過冷却状態の凝固対象液を吐出して凝固体を形成しているため、その後冷却液を基板表面Ｗｆ上に吐出しても基板表面Ｗｆ上の凝固対象液は凝固しており排除されることがない。従って、冷却液を供給することにより基板表面Ｗｆ上の凝固対象液の凝固体の厚さを変動させることがなく、洗浄能力を正確に制御することが可能である。
【０２１５】
また、裏面冷却手段４７から供給される冷却液に振動を付与する手段については上記の超音波発振器に限定されるものではない。例えば、開閉弁４７７を短い間隔で開閉させる、ＨＦＥ供給部３７３のポンプ３８３をベローズポンプにするなどして細かく脈動させる、あるいは下側分岐配管４６１に流量調整弁を介挿してその流量を変動させる等の手段によって冷却液に振動を与えても良い。
【０２１６】
＜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、凝固体形成工程として他の方法を採用することもできる。即ち、凝固体形成工程において基板表面Ｗｆに凝固対象液が着液する衝撃を利用せず他の外的刺激により凝固することも可能である。
【０２１７】
例えば、凝固体形成工程においてノズル３１１を基板表面に近接させて凝固対象液を供給することにより、基板表面Ｗｆに凝固対象液が着液する衝撃を与えることなく基板表面Ｗｆ上に凝固対象液の液膜を形成し、その後、ノズル３１１を上昇させて液滴を滴下する、基板裏面Ｗｂに冷却液を吐出して急激に冷却する、基板裏面Ｗｂに超音波を付与した冷却液を吐出する、基板保持手段１１を振動させるなどにより外的な刺激を与えて凝固させることも可能である。
【０２１８】
また、上記各実施形態では、基板Ｗに凝固対象液としてＤＩＷを供給しているが、凝固対象液としては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。
【０２１９】
また、上記各実施形態では、基板Ｗに融解液としてＤＩＷを供給しているが、融解液としては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。
【０２２０】
また、上記各実施形態では、凝固対象液と融解液を同じＤＩＷとしているが、それぞれ別の液とすることも可能である。
【０２２１】
また、上記各実施形態では、冷却液としてＨＦＥを使用しているが、凝固対象液の凝固点より低い凝固点を有している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ｏ-キシレン（１，２−ジメチルベンゼン）（化学式：Ｃ８Ｈ１０。凝固点：−（マイナス）２５．２℃（摂氏））、ｍ-キシレン（１，３―ジメチルベンゼン）（化学式：Ｃ８Ｈ１０。凝固点：−（マイナス）４８．９℃（摂氏））、トリクロロメタン（化学式：ＣＨＣｌ３。凝固点：−（マイナス）６３．５℃（摂氏））、テトラクロロエチレン（化学式：ＣＣｌ２＝ＣＣｌ。凝固点：−（マイナス）２２．２℃（摂氏））、ヘキサン（化学式：Ｃ６Ｈ１４。凝固点：−（マイナス）１００度℃（摂氏））、ヘプタン（化学式：Ｃ７Ｈ１６。凝固点：−（マイナス）９１℃（摂氏））、イソプロピルアルコール（化学式：Ｃ３Ｈ８Ｏ）、エチルアルコール（化学式：Ｃ２Ｈ５ＯＨ。凝固点：−（マイナス）１１４℃（摂氏））、メチルアルコール（化学式：ＣＨ３ＯＨ。凝固点：−（マイナス）９８℃（摂氏））、オクタン（化学式：Ｃ８Ｈ１８。凝固点：−（マイナス）５６．８℃（摂氏））などである。尚、これらの液は希釈されていてもよい。
【０２２２】
また、これらの液体のうち、イソプロピルアルコールやエチルアルコール等は凝固対象液であるＤＩＷに可溶性であり、凝固体冷却工程において回収された液体は凝固対象液と冷却液が混合した溶液となる。しかし、凝固対象液に冷却液が混合することにより、その溶液は凝固対象液の凝固点より低い凝固点を有する（例えばＤＩＷにイソプロピルアルコールが混合した場合、イソプロピルアルコールの濃度により凝固点は変動するが、大半の濃度において−（マイナス）２０℃（摂氏）以下の凝固点を有する）。従って、ＨＦＥのように冷却液のみを分離して回収するのではなく、混合した溶液を回収して再利用することもできる。
【０２２３】
また、上記各実施形態では凝固体冷却工程として液体であるＨＦＥを使用したが、凝固体を冷却する手段はこれに限らない。すなわち、凝固体が形成された基板に対し、窒素ガス、オゾンガス、アルゴンガス等の気体を凝固対象液の凝固点より低い温度に冷却して供給することで凝固体を冷却することも可能である。
【０２２４】
例えば、凝固体冷却工程においてノズル３５１から冷却された気体を基板表面Ｗｆに吐出し、ノズル駆動機構３５３により基板Ｗ上空を旋回移動させることにより基板表面Ｗｆ全面に供給することができる。この場合、すでに基板Ｗ上で凝固対象液は凝固しているため、冷却用の気体の流量を大きくして冷却能力を大きくしても、基板上の凝固対象液を吹き寄せて凝固対象液の凝固体の厚さを不均一にしたり、凝固対象液を基板表面Ｗｆから排除して凝固対象液の凝固体が形成されなくなるようなことがない。
【０２２５】
また、凝固体形成手段３１において、第一ＤＩＷ供給部３３３のＤＩＷタンク３４１、あるいはＤＩＷタンク３４１からノズル３１１に至る配管経路において、凝固対象液に磁場環境、電場環境や超音波を付与することでより低温の過冷却水を安定して基板表面Ｗｆに供給することも可能である。
【０２２６】
また、上記各実施形態では、表面冷却手段３５及び裏面冷却手段４７に対し、冷却液として同じＨＦＥを１つのＨＦＥ供給部３７３から供給しているが、それぞれ別の供給源から冷却液を供給することも可能である。この場合、それぞれ別の液を使用することもでき、また、別の温度の冷却液をそれぞれ供給することも可能となる。
【符号の説明】
【０２２７】
９ 基板処理装置
１１ 基板保持手段
２１ 排液捕集手段
２３ 雰囲気遮断手段
３１ 凝固体形成手段
３５ 凝固体表面冷却手段
４１ 融解手段
４５ リンス手段
４７ 裏面冷却手段
５１ 乾燥用気体供給手段
９１ 処理ユニット
９２ 流体ボックス
９３ インデクサユニット
９４ オープナー
９５ シャトル
９６ センターロボット
９７ 制御ユニット
１１１ ベースユニット
１１３ スピンベース
１１５ 基板保持部材
１１７ 中心軸
１１９ 基板保持部材駆動機構
１２１ 基板回転機構
２１０ カップ
２１７ ガード昇降機構
２３１ 遮断部材
２３５ 遮断部材回転機構
２４７ 遮断部材昇降機構
２７１ 上側第一供給管
２７３ 上側第二供給管
２７５ ノズル
２８１ 下側第一供給管
２８３ 下側第二供給管
２９１ ノズル
３１１ ノズル
３１３ ノズル駆動機構
３３３ 第一ＤＩＷ供給部
３５１ ノズル
３５３ ノズル駆動機構
３７３ ＨＦＥ供給部
４１１ ノズル
４１３ ノズル駆動機構
４３３ 第二ＤＩＷ供給部
４５３ 第三ＤＩＷ供給部
４５５ 主配管
４５７ 上側分岐配管
４６１ 下側分岐配管
５１３ 乾燥用窒素ガス供給部
５１５ 主配管
５１７ 上側分岐配管
５２１ 下側分岐配管
９０１ 側壁
９０２ 上側ベース部材
９０３ 下側ベース部材
９０４ 処理空間
９０５ 上側空間
９０６ 下側空間
９０７ 雰囲気導入路
９０８ ファンフィルタユニット
９０９ 排気口
９１１ シャッター
９３１ インデクサロボット
Ｗ 基板
Ｗｂ 基板裏面
Ｗｆ 基板表面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に供給する凝固対象液を液体の状態で準備する準備工程と、
前記準備工程により準備された前記凝固対象液を空間を介して前記基板に供給し、前記基板上に前記凝固対象液の凝固体を形成する凝固体形成工程と、
前記基板上の前記凝固対象液の凝固体を融解して除去する融解工程と、を備え、
前記凝固対象液は、前記準備工程から前記凝固体形成工程に至るまでの外的刺激により凝固することを特徴とする基板処理方法。
【請求項２】
請求項１に記載の基板処理方法であって、
前記凝固体形成工程において前記基板に供給される前記凝固対象液が過冷却状態である基板処理方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の基板処理方法であって、
前記基板上の前記凝固対象液の凝固体に、前記凝固対象液の凝固点より低い温度の流体を供給して冷却する凝固体冷却工程をさらに有する基板処理方法。
【請求項４】
請求項３に記載の基板処理方法であって、
前記凝固体冷却工程において供給される流体が、前記凝固対象液の凝固点より低い凝固点を有する冷却液である基板処理方法。
【請求項５】
請求項４に記載の基板処理方法であって、
前記凝固体形成工程は、前記基板を冷却する基板冷却工程を更に有する基板処理方法。
【請求項６】
請求項５に記載の基板処理方法であって、
前記基板冷却工程は、前記基板の裏面に冷媒を吐出する基板処理方法。
【請求項７】
請求項５に記載の基板処理方法であって、
前記基板冷却工程は、前記凝固体形成工程の前に、前記基板の表面に冷媒を吐出する基板処理方法。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載の基板処理方法であって、
前記凝固体形成工程は、前記基板上の前記凝固対象液の凝固体の厚さを、前記基板の面内で変更する基板処理方法。
【請求項９】
請求項８に記載の基板処理方法であって、
前記凝固体形成工程は、前記基板上に供給する前記凝固対象液の量を、前記基板の面内で変更することにより、前記基板上の前記凝固体の厚さを変更する基板処理方法。
【請求項１０】
請求項８または９に記載の基板処理方法であって、
前記凝固体形成工程は、前記基板の面内における前記凝固対象液の凝固体の厚さを、前記基板の中心部から周縁部に向かうに従い厚くする基板処理方法。
【請求項１１】
液体の状態の凝固対象液をノズルから吐出して基板に供給し、前記基板上に前記凝固対象液の凝固体を形成する凝固体形成手段と、
前記基板上の前記凝固対象液の凝固体を融解して除去する融解手段と、を備え、
前記凝固対象液は、前記ノズルから吐出されてから前記基板に着液する過程及び前記基板上に放置されている過程のうち少なくとも一方において受ける外的刺激により凝固することを特徴とする基板処理装置。
【請求項１】
基板に供給する凝固対象液を液体の状態で準備する準備工程と、
前記準備工程により準備された前記凝固対象液を空間を介して前記基板に供給し、前記基板上に前記凝固対象液の凝固体を形成する凝固体形成工程と、
前記基板上の前記凝固対象液の凝固体を融解して除去する融解工程と、を備え、
前記凝固対象液は、前記準備工程から前記凝固体形成工程に至るまでの外的刺激により凝固することを特徴とする基板処理方法。
【請求項２】
請求項１に記載の基板処理方法であって、
前記凝固体形成工程において前記基板に供給される前記凝固対象液が過冷却状態である基板処理方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の基板処理方法であって、
前記基板上の前記凝固対象液の凝固体に、前記凝固対象液の凝固点より低い温度の流体を供給して冷却する凝固体冷却工程をさらに有する基板処理方法。
【請求項４】
請求項３に記載の基板処理方法であって、
前記凝固体冷却工程において供給される流体が、前記凝固対象液の凝固点より低い凝固点を有する冷却液である基板処理方法。
【請求項５】
請求項４に記載の基板処理方法であって、
前記凝固体形成工程は、前記基板を冷却する基板冷却工程を更に有する基板処理方法。
【請求項６】
請求項５に記載の基板処理方法であって、
前記基板冷却工程は、前記基板の裏面に冷媒を吐出する基板処理方法。
【請求項７】
請求項５に記載の基板処理方法であって、
前記基板冷却工程は、前記凝固体形成工程の前に、前記基板の表面に冷媒を吐出する基板処理方法。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載の基板処理方法であって、
前記凝固体形成工程は、前記基板上の前記凝固対象液の凝固体の厚さを、前記基板の面内で変更する基板処理方法。
【請求項９】
請求項８に記載の基板処理方法であって、
前記凝固体形成工程は、前記基板上に供給する前記凝固対象液の量を、前記基板の面内で変更することにより、前記基板上の前記凝固体の厚さを変更する基板処理方法。
【請求項１０】
請求項８または９に記載の基板処理方法であって、
前記凝固体形成工程は、前記基板の面内における前記凝固対象液の凝固体の厚さを、前記基板の中心部から周縁部に向かうに従い厚くする基板処理方法。
【請求項１１】
液体の状態の凝固対象液をノズルから吐出して基板に供給し、前記基板上に前記凝固対象液の凝固体を形成する凝固体形成手段と、
前記基板上の前記凝固対象液の凝固体を融解して除去する融解手段と、を備え、
前記凝固対象液は、前記ノズルから吐出されてから前記基板に着液する過程及び前記基板上に放置されている過程のうち少なくとも一方において受ける外的刺激により凝固することを特徴とする基板処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１２−１６９５８８（Ｐ２０１２−１６９５８８Ａ）
【公開日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２２６３４（Ｐ２０１１−２２２６３４）
【出願日】平成２３年１０月７日（２０１１．１０．７）
【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２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月７日（２０１１．１０．７）
【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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