(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を洗浄処理する基板処理装置において、
前記基板を保持する第１保持手段と、前記第１保持手段により保持された基板を回転させる第１回転手段と、前記第１回転手段により回転される前記基板の上面に前処理液を供給する第１上面処理ノズルとを有し、前記基板に前記前処理液を塗布して前記基板の上面に前記前処理液の液膜を形成する前処理ユニットと、
その表面温度が前記前処理液の凝固点より低い温度を有する基板冷却面を有し、該基板冷却面を前記基板の下面と対向しながら近接配置して前記基板を冷却する基板冷却部と、前記基板の下面に当接して前記基板を支持しながら前記基板と前記基板冷却部を離間配置する支持手段とを有し、前記基板の上面に形成された液膜を凍結させる凍結処理ユニットと、
前記基板を保持する第２保持手段と、前記第２保持手段により保持された基板を回転させる第２回転手段と、前記第２回転手段により回転される前記基板の上面に後処理液を供給する第２上面処理ノズルと、前記第２回転手段により回転される前記基板の下面に前記後処理液を供給する下面処理ノズルとを有し、凍結後の液膜に前記後処理液を供給して該液膜を前記基板の上面から除去するとともに前記基板の下面に前記後処理液を供給する後処理ユニットと、
装置内で相互に分離配置された前記３つの処理ユニットのうち前記前処理ユニットと前記凍結処理ユニットの間および前記凍結処理ユニットと前記後処理ユニットの間で基板を装置内で搬送する搬送手段と
を備えたことを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
前記凍結処理ユニットは、前記前処理ユニットおよび／または前記後処理ユニットの上方に配置される請求項１記載の基板処理装置。
【請求項３】
基板を洗浄処理する基板処理方法において、
前記基板を保持する第１保持手段と、前記第１保持手段により保持された基板を回転させる第１回転手段と、前記第１回転手段により回転される前記基板の上面に前処理液を供給する第１上面処理ノズルとを有する前処理ユニットにおいて前記基板の上面に前記前処理液を塗布して前記前処理液による液膜を形成する液膜形成工程と、
前記前処理液の液膜が形成された基板を、前記前処理ユニットから分離して設けられ、その表面温度が前記前処理液の凝固点より低い温度を有する基板冷却面を有し、該基板冷却面を前記基板の下面と対向しながら近接配置して前記基板を冷却する基板冷却部と、前記基板の下面に当接して前記基板を支持しながら前記基板と前記基板冷却部を離間配置する支持手段とを有する凍結処理ユニットに搬送する第１搬送工程と、
前記凍結処理ユニットにおいて液膜を凍結させる凍結工程と、
前記凍結処理ユニットにより液膜が凍結された基板を、前記凍結処理ユニットから分離して設けられ、前記基板を保持する第２保持手段と、前記第２保持手段により保持された基板を回転させる第２回転手段と、前記第２回転手段により回転される前記基板の上面に後処理液を供給する第２上面処理ノズルと、前記第２回転手段により回転される前記基板の下面に前記後処理液を供給する下面処理ノズルとを有する後処理ユニットに搬送する第２搬送工程と、
前記後処理ユニットにおいて前記基板の上面に前記後処理液を供給して前記凍結後の液膜を除去するとともに前記基板の下面に前記後処理液を供給する膜除去工程と
を備えたことを特徴とする基板処理方法。
【請求項４】
前記第１搬送工程は、前記基板の被処理面に形成された液膜が乾燥しないうちに、前記基板を前記前処理ユニットから前記凍結処理ユニットへ搬送する請求項３記載の基板処理方法。
【請求項５】
前記第２搬送工程は、凍結後の液膜が融解しないうちに、前記基板を前記凍結処理ユニットから前記後処理ユニットへ搬送する請求項３または４記載の基板処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体ウエハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、プラズマ表示用ガラス基板、光ディスク用基板などの各種基板（以下、単に「基板」という）を洗浄処理する基板処理装置および基板処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置に代表されるデバイスの微細化、高機能化、高精度化にともなって基板表面に形成されたパターンを倒壊させずに、基板表面に付着した異物、パーティクル等の微小な汚染物質を除去することが益々困難になっている。そこで、このような課題に対応すべく、次のような洗浄処理方法が提案されている。先ず、基板に液体を塗布して基板上に液膜を形成する。続いて、基板上の液膜を凍結させることにより、基板に付着した汚染物質を基板から脱離させることが行われる。そして、最後に凍結した液膜（凍結膜）を基板から除去することによって、基板からの汚染物質の除去を容易にしている（特許文献１〜５参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−３１６７３号公報
【特許文献２】特開平３−５０３９７５号公報
【特許文献３】特開平３−２６１１４２号公報
【特許文献４】米国特許第６７８３５９９号明細書
【特許文献５】特開昭６２−１６９４２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記した洗浄処理（液膜形成工程＋凍結工程＋膜除去工程）の実行においては、洗浄室（処理チャンバー）内で基板を保持手段により保持させながら、前処理として基板に液体を供給して液膜を形成した後、該保持手段により保持された基板に対して冷却用ガスを送り込むなどして液膜を凍結させている。また、凍結させた液膜（凍結膜）を基板から除去するために、同一の洗浄室内で保持手段により保持された基板に対して、後処理として温水等の液体を供給するなどして凍結膜を解凍除去している。
【０００５】
しかしながら、上記のように同一の洗浄室内で洗浄処理を実行した場合には、次のような問題が生じることがあった。すなわち、凍結膜を基板から除去する際には、基板だけでなく基板を保持する保持手段も冷熱を蓄えているため、基板の解凍処理が容易に進まず、凍結膜とともに基板に付着する汚染物質を速やかに除去することができなかった。一方で、保持手段の温度が上昇していると、液膜を速やかに凍結させることができなかった。
【０００６】
また、製造プロセスにおいては洗浄処理を連続的に実行する必要があるが、汚染物質を基板から除去するために、基板とともに保持手段も含めて、凍結処理と解凍処理を繰り返して実行するのは、エネルギー効率およびスループットの観点からも効率が悪い。つまり、同一の洗浄室内で一連の洗浄処理を実行した場合には、基板だけでなく保持手段に関しても温度を昇降（熱または冷熱を付与）させる必要が生じてしまい、生産性が劣化してしまうという問題があった。
【０００７】
さらに、洗浄処理を連続して行っていくと、基板のみならず保持手段まで凍結により氷膜（氷片）が付着して堆積していく。このため、保持手段の基板保持機能に支障を来たしたり、保持手段に堆積した氷膜が洗浄処理された処理済の基板に付着するなどして不具合を引き起こすことがあった。また、同一の洗浄室内に基板を凍結させる冷却手段のほか、基板に液体を供給する液供給手段等を配置すると、特に基板の下面に対向しながら冷却手段と液供給手段とを配置した場合には、液供給手段についても冷却されてしまい、基板に液を供給すること自体が機能不全に陥るおそれがあった。
【０００８】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、基板に付着する汚染物質を速やかに、しかも効率良く除去することができる基板処理装置および基板処理方法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】
【０００９】
この発明は、基板を洗浄処理する基板処理装置であって、上記目的を達成するため、基板を保持する第１保持手段と、第１保持手段により保持された基板を回転させる第１回転手段と、第１回転手段により回転される基板の上面に前処理液を供給する第１上面処理ノズルとを有し、基板に前処理液を塗布して基板の上面に前処理液の液膜を形成する前処理ユニットと、その表面温度が前処理液の凝固点より低い温度を有する基板冷却面を有し、該基板冷却面を基板の下面と対向しながら近接配置して基板を冷却する基板冷却部と、基板の下面に当接して基板を支持しながら基板と基板冷却部を離間配置する支持手段とを有し、基板の上面に形成された液膜を凍結させる凍結処理ユニットと、基板を保持する第２保持手段と、第２保持手段により保持された基板を回転させる第２回転手段と、第２回転手段により回転される基板の上面に後処理液を供給する第２上面処理ノズルと、第２回転手段により回転される基板の下面に後処理液を供給する下面処理ノズルとを有し、凍結後の液膜に後処理液を供給して該液膜を基板の上面から除去するとともに基板の下面に後処理液を供給する後処理ユニットと、前処理ユニットと凍結処理ユニットの間および凍結処理ユニットと後処理ユニットの間で基板を装置内で搬送する搬送手段とを備えている。
【００１０】
このように構成された発明では、前処理ユニットと凍結処理ユニットと後処理ユニットとが装置内に分離されて設けられており、前処理ユニットと凍結処理ユニットの間および凍結処理ユニットと後処理ユニットの間で基板が装置内で搬送されることにより洗浄処理が実行される。すなわち、前処理ユニットにおいて基板の被処理面に前処理液による液膜が形成された後、搬送手段により凍結処理ユニットに搬送される。凍結処理ユニットでは、液膜が凍結された後、搬送手段により後処理ユニットに搬送される。そして、最後に後処理ユニットにおいて後処理液が凍結後の液膜に供給されることで該液膜とともに基板に付着する汚染物質が除去される。そのため、凍結処理ユニットは凍結処理を専門に実行することで、前処理ユニットと後処理ユニットとに冷熱が蓄えられることがない。例えば基板を保持する保持手段に冷熱が蓄えられることがない。したがって、後処理ユニットにおいて、凍結後の液膜を基板から除去する際にも、該液膜とともに基板に付着する汚染物質を速やかに除去することができる。
【００１１】
また、複数の基板に対して凍結処理と後処理（凍結後の液膜除去処理）を繰り返して実行する際にも、凍結処理は基板のみ温度を降下させれば良く、また後処理は基板のみ温度を上昇させれば良く、保持手段を含めて温度を昇降させる必要がない。そのため、各処理ユニットにおける処理時間を大幅に短縮することができるとともに、従来技術に比べて、すなわち、同一の処理ユニット内で洗浄処理を実行する場合に比べてエネルギー効率を改善することができる。
【００１２】
さらに、前処理ユニットと凍結処理ユニットの間および凍結処理ユニットと後処理ユニットの間で基板を装置内で搬送するようにしているので、搬送に要する時間管理が容易となり、洗浄処理にかかる各種パラメータを的確にコントロールすることが可能となっている。例えば、前処理ユニットから凍結処理ユニットに基板を搬送する際には、液膜が乾燥しないうちに基板の搬送を完了させたり、凍結処理ユニットから後処理ユニットに基板を搬送する際には、凍結後の液膜が融解しないうちに基板の搬送を完了させることが可能となっている。
また、前処理ユニットは、基板を保持する第１保持手段と、第１保持手段により保持された基板を回転させる第１回転手段と、第１回転手段により回転される基板の上面に前処理液を供給する第１上面処理ノズルとを有している。したがって、第１上面処理ノズルより供給された前処理液の一部を基板の回転により振り切ることで、基板の上面（被処理面）に残留させる処理液の量（液膜の厚み）を調整することができる。
また、凍結処理ユニットは、その表面温度が前処理液の凝固点より低い温度を有する基板冷却面を有し、該基板冷却面を基板の下面と対向しながら近接配置して基板を冷却する基板冷却部と、基板の下面に当接して基板を支持しながら基板と基板冷却部を離間配置する支持手段とを有している。したがって、支持手段により支持される基板の下面に近接して対向配置される基板冷却面によって、基板上面の液膜が凍結される。そのため、同一の処理室（処理チャンバー）内にスピンチャック等の保持手段と、冷却用ガスなどを基板に供給して基板を冷却する冷却手段とを備える構成に対して次のような利点を有する。すなわち、凍結処理を繰り返して実行するうちに保持手段に氷膜（氷片）が堆積することにより、基板に悪影響を及ぼすあるいは保持機能に支障を来たすなどの不具合が発生するようなことがなく、基板上の液膜を確実に、しかも良好に凍結させることができる。
また、後処理ユニットは、基板を保持する第２保持手段と、第２保持手段により保持された基板を回転させる第２回転手段と、第２回転手段により回転される基板の上面に後処理液を供給する第２上面処理ノズルと、第２回転手段により回転される基板の下面に後処理液を供給する下面処理ノズルとを有している。したがって、基板上面の凍結後の液膜と、該液膜に供給された後処理液とに基板の回転に伴う遠心力が作用して基板上から液膜とともに汚染物質が基板外に容易に排出される。つまり、凍結処理によって基板との付着力が低減された汚染物質が、後処理液によって押し流されるとともに、遠心力によってその流速が高められ、基板からの汚染物質の除去が促進される。また、基板の両面に処理液を供給することができ、基板下面に付着する汚染物質も除去することが可能となる。しかも、後処理ユニットは、凍結処理ユニットと分離されていることから、下面処理ノズルとともに冷却手段が基板に対向して配設されることはなく、基板に対する凍結処理とともに下面処理ノズルが冷却されて基板に処理液を供給すること自体が機能不全に陥るおそれがない。
【００１３】
ここで、装置内における前処理ユニット、凍結処理ユニットおよび後処理ユニットのレイアウトは任意であるが、例えば凍結処理ユニットを前処理ユニットおよび／または後処理ユニットの上方に配置することで次のような作用効果が得られる。すなわち、スペース効率を高めて装置をよりコンパクトに構成することができる。特に、前処理ユニットにおける液膜形成処理や後処理ユニットにおける凍結後の液膜除去処理に比べて凍結処理に時間を要する場合は、処理タクトを考慮して凍結処理ユニットを多数設ける必要があるが、この場合に、凍結処理ユニットを前処理ユニットおよび／または後処理ユニットの上方に多段に積層配置することで、スペース効率が高まり、装置のフットプリントを低減することができる。
【００１８】
なお、前処理ユニットと後処理ユニットとは使用する処理液を共通にすれば、同一構成とすることも可能であるが、前処理ユニットにおいては、基板の上面に液膜を形成する観点からは、処理液を塗布する塗布機能に特化して構成することもできる。例えば、基板を回転させることなく、スリットコータ等の塗布手段により基板の上面に処理液を塗布するように簡易に構成することもできる。その一方で、後処理ユニットにおいては、基板からの汚染物質の除去性能および基板下面に対する洗浄の必要性から、基板を回転させながら両面処理することが可能な構成を採用することが好ましい。
【００１９】
また、この発明にかかる基板処理方法は、基板を保持する第１保持手段と、第１保持手段により保持された基板を回転させる第１回転手段と、第１回転手段により回転される基板の上面に前処理液を供給する第１上面処理ノズルとを有する前処理ユニットにおいて基板の上面に前処理液を塗布して前処理液による液膜を形成する液膜形成工程と、前処理液の液膜が形成された基板を、前処理ユニットから分離して設けられ、その表面温度が前処理液の凝固点より低い温度を有する基板冷却面を有し、該基板冷却面を基板の下面と対向しながら近接配置して基板を冷却する基板冷却部と、基板の下面に当接して基板を支持しながら基板と基板冷却部を離間配置する支持手段とを有する凍結処理ユニットに搬送する第１搬送工程と、凍結処理ユニットにおいて液膜を凍結させる凍結工程と、凍結処理ユニットにより液膜が凍結された基板を、凍結処理ユニットから分離して設けられ、基板を保持する第２保持手段と、第２保持手段により保持された基板を回転させる第２回転手段と、第２回転手段により回転される基板の上面に後処理液を供給する第２上面処理ノズルと、第２回転手段により回転される基板の下面に後処理液を供給する下面処理ノズルとを有する後処理ユニットに搬送する第２搬送工程と、後処理ユニットにおいて基板の上面に後処理液を供給して凍結後の液膜を除去するとともに基板の下面に後処理液を供給する膜除去工程とを備えている。
【００２０】
このように構成された発明では、前処理ユニットから凍結処理ユニットへ、また凍結処理ユニットから前処理ユニットに基板を搬送させながら、各処理ユニットにおいてそれぞれ、前処理液による液膜形成処理、液膜の凍結処理、後処理液による液膜除去処理を順に実行している。そのため、凍結処理ユニットは凍結処理を専門に実行することで、前処理ユニットと後処理ユニットとに冷熱が蓄えられることがない。例えば基板を保持する保持手段に冷熱が蓄えられることがない。したがって、後処理ユニットにおいて、凍結後の液膜を基板から除去する際にも、該液膜とともに基板に付着する汚染物質を速やかに除去することができる。
【００２１】
また、液膜に対して凍結処理と後処理（凍結後の液膜除去処理）を繰り返して実行する際にも、凍結処理は基板のみ温度を降下させれば良く、また後処理は基板のみ温度を上昇させれば良く、保持手段を含めて温度を昇降させる必要がない。そのため、各処理ユニットにおける処理時間を大幅に短縮することができるとともに、従来技術に比べてエネルギー効率を改善することができる。
【００２２】
ここで、前処理ユニットから凍結処理ユニットへの基板の搬送は、基板の被処理面に形成された液膜が乾燥しないうちに実行するのが好ましい。このように基板が搬送されることで、基板の被処理面に形成された液膜の乾燥による液膜の厚みの変動を抑えて、凍結させる液膜の基板上に残留させる液量（液膜の厚み）を的確にコントロールすることができる。
【００２３】
また、凍結処理ユニットから後処理ユニットへの基板の搬送のタイミングは放置しないかぎり任意であるが、すなわち、凍結後の液膜が融解した状態で基板を搬送してもよいし、凍結後の液膜が融解しないうちに基板を搬送してもよい。ただし、後者のように凍結後の液膜が融解しないうちに搬送することで、凍結処理により基板から脱離した汚染物質が基板に再付着するのを確実に回避することができる。その結果、後処理ユニットにおいて、液膜（凍結膜）とともに汚染物質を除去することが容易となり、汚染物質の除去率を向上させる点で有利である。
【００２４】
なお、本発明における「被処理面」とは、洗浄処理を施すべき面を意味しており、基板の両主面のうちデバイスパターンなどが形成された一方主面に対して洗浄処理を施す必要がある場合には、該一方主面が本発明の「被処理面」に相当する。また、他方主面に対して洗浄処理を施す必要がある場合には、該他方主面が本発明の「被処理面」に相当する。もちろん、両面実装基板のように両主面に対して洗浄処理を施す必要がある場合には、両主面が本発明の「被処理面」に相当する。
【発明の効果】
【００２５】
この発明によれば、前処理ユニットと凍結処理ユニットと後処理ユニットとが装置内に分離されて設けられ、前処理ユニットと凍結処理ユニットの間および凍結処理ユニットと後処理ユニットの間で基板を装置内で搬送することにより、各処理ユニットにおいて、前処理液による液膜形成処理、液膜の凍結処理、後処理液による液膜除去処理を実行している。このため、凍結処理ユニットは凍結処理を専門に実行することで、前処理ユニットと後処理ユニットとに冷熱が蓄えられることがなく、凍結後の液膜を基板から除去する際にも、該液膜とともに基板に付着する汚染物質を速やかに除去することができる。また、凍結処理は基板のみ温度を降下させれば良く、また後処理は基板のみ温度を上昇させれば良く、基板を保持する保持手段を含めて温度を昇降させる必要がない。そのため、良好なエネルギー効率を達成しながらも各処理ユニットにおける処理時間を大幅に短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
図１は、この発明にかかる基板処理装置の一実施形態を示す平面レイアウト図であり、図２は、その側面図である。また、図３は、図１の基板処理装置の主要な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（本発明の「被処理面」に相当）に付着したパーティクルや各種金属不純物などの汚染物質を除去するための洗浄処理に用いられる枚葉式の基板処理装置である。より具体的には、デバイスパターンが形成された基板表面に対して前処理液を塗布して前処理液による液膜を形成した後に、該液膜を凍結させて、凍結後の液膜（凍結膜）に後処理液を供給することにより該凍結膜とともに汚染物質を除去する装置である。
【００２７】
この基板処理装置は、基板処理部ＰＳと、この基板処理部ＰＳに結合されたインデクサ部ＩＤとを備えている。インデクサ部ＩＤは、複数枚の基板Ｗを収納したカセットＣ（複数の基板Ｗを密閉した状態で収容するＦＯＵＰ（Ｆｒｏｎｔ  Ｏｐｅｎｉｎｇ  Ｕｎｉｆｉｅｄ  Ｐｏｄ）、ＳＭＩＦ（Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｉｎｔｅｒ  Ｆａｃｅ）ポッド、ＯＣ（Ｏｐｅｎ  Ｃａｓｓｅｔｔｅ）など）から処理を行うべき基板Ｗを１枚ずつ搬出するとともに処理を終えた基板Ｗを再度カセットＣ内に搬入するためのインデクサロボット１１を備えている。各カセットＣは、複数枚の基板Ｗを微小な間隔をあけて上下方向に積層して保持するための複数段の棚（図示省略）を備えており、各段の棚に１枚ずつ基板Ｗを保持することができるようになっている。各段の棚は、基板Ｗの下面の周縁部に接触し、基板Ｗを下方から保持する構成となっており、基板Ｗは表面（デバイスパターン形成面）を上方に向け、裏面を下方に向けたほぼ水平な姿勢でカセットＣに収容されている。
【００２８】
基板処理部ＰＳは、平面視においてほぼ中央に配置された基板搬送ロボット１２（本発明の「搬送手段」に相当）と、この基板搬送ロボット１２が取付けられたフレーム１００とを有している。このフレーム１００には、基板搬送ロボット１２を取り囲むように、複数個（この実施形態では４個）のユニット配置部１０１，１０２，１０３，１０４が設けられている。ユニット配置部１０１，１０２，１０３，１０４には、基板Ｗの表面に前処理液を塗布して基板表面に液膜を形成（液膜形成処理）するための前処理ユニット２と、基板Ｗの表面（および裏面）に後処理液を供給して凍結膜を除去（膜除去処理）するための後処理ユニット６とが配置され、前処理ユニット２および／または後処理ユニット６の上方に、基板Ｗに塗布された液膜を凍結（凍結処理）させるための凍結処理ユニット４が配置されている。また、基板処理部ＰＳの天井部には、各処理ユニットおよび基板搬送ロボット１２に清浄な空気をダウンフローするためのファンフィルタユニット（ＦＦＵ）１４が配設され、基板処理部ＰＳの下部には、薬液タンクや配管等を収容するキャビネット１５等が配設されている（図２）。
【００２９】
この実施形態では、ユニット配置部１０１，１０２，１０３，１０４に、前処理ユニット２と後処理ユニット６とがそれぞれ、２個ずつ配置されている。また、このように２種類の処理ユニットを搭載する場合に、処理タクトに合わせて、前処理ユニット２を１個搭載し、後処理ユニット６を３個搭載したり、前処理ユニット２を３個搭載し、後処理ユニット６を１個搭載したりすることもできる。さらに、前処理液と後処理液として共通の処理液を用いるとともに、前処理ユニット２と後処理ユニット６の構成を共通化することにより、同一の処理ユニットを４個配置して該処理ユニットにおいて前処理液による液膜形成処理と後処理液による膜除去処理を実行するようにしてもよい。
【００３０】
また、凍結処理ユニット４については、前処理ユニット２における液膜形成処理や後処理ユニット６における膜除去処理に比べて凍結処理に時間を要することから、処理タクトを考慮して凍結処理ユニット４を多数設けることが必要となる。この場合、凍結処理ユニット４をユニット配置部１０１，１０２，１０３，１０４に多段に凍結処理ユニット４のみを積層配置してもよいが、前処理ユニット２および／または後処理ユニット６の上方に多段（例えば、この実施形態では３段としている）に積層して配置することにより、ユニット配置部１０１，１０２，１０３，１０４に前処理ユニット２および後処理ユニット６を配置しながら凍結処理ユニット４を配置させることができ、ユニットを設置するために必要となる占有床面積、つまりフットプリントの低減が可能となる。
【００３１】
このように、前処理ユニット２と、凍結処理ユニット４と、後処理ユニット６とは基板処理装置内で相互に分離して配置されており、装置全体を制御する制御ユニット８からの動作指令に応じて基板搬送ロボット１２が前処理ユニット２と凍結処理ユニット４の間および凍結処理ユニット４と後処理ユニット６の間で基板Ｗを装置内で搬送することで、装置内で一連の洗浄処理（液膜形成工程＋凍結工程＋膜除去工程）を実行することが可能となっている。また、基板搬送ロボット１２はインデクサ部ＩＤに配置されたインデクサロボット１１から未処理の基板Ｗを受け取るとともに、インデクサロボット１１に処理済の基板Ｗを受け渡すように動作する。
【００３２】
図４は、図１の基板処理装置に装備される基板搬送ロボット１２の要部を示す斜視図である。この基板搬送ロボット１２は、基板Ｗを保持して搬送するための上下一対の基板搬送アーム３ａ、３ｂと、これらの基板搬送アーム３ａ、３ｂを互いに独立して水平方向（Ｘ方向）に移動させるための水平移動機構と、これらの基板搬送アーム３ａ、３ｂを同期して鉛直方向（Ｚ方向）に移動させるための伸縮昇降機構と、これらの基板搬送アーム３ａ、３ｂを鉛直軸まわり（θ方向）に同期して回転させるための回転駆動機構とを備える。
【００３３】
上述した伸縮昇降機構は、カバー３４をカバー３３内に、カバー３３をカバー３２内に、カバー３２をカバー３１内に、各々収納可能なテレスコピック型の多段入れ子構造を有する。基板搬送アーム３ａ、３ｂを下降させる際には、カバー３４をカバー３３内に、カバー３３をカバー３２内に、カバー３２をカバー３１内に、各々収納する。また、基板搬送アーム３ａ、３ｂを上昇させる際には、カバー３４をカバー３３内から、カバー３３をカバー３２内から、カバー３２をカバー３１内から、各々引き出すようにする。また、上述した回転駆動機構は、テレスコピック型の伸縮昇降機構を基台３５に対してθ方向に回転させる構成を有する。なお、基台３５には、カバー３６が付設されている。
【００３４】
基板搬送アーム３ａ、３ｂは、各々、ベース部３０の上方において、基板Ｗを保持するための基板保持部３０１と、第１連結部材３０２と、第２連結部材３０３とを備え、この第１、第２連結部材３０２、３０３が屈伸動作を行うことにより、基板保持部３０１を水平方向であるＸ方向に直進させる構成を有する。この基板搬送アーム３ａは、基板Ｗを保持するための先端側に設けられた基板保持部３０１と、この基板保持部３０１を水平面内で回動自在に支持する第１連結部材３０２と、この第１連結部材３０２を水平面内で回動自在に支持する第２連結部材３０３と、この第２連結部材３０３を水平面内で回動させるモータ（図示せず）を有する水平移動機構とを備える。なお、基板搬送アーム３ｂも、この基板搬送アーム３ａと同様の構造を有する。
【００３５】
以上のように、基板搬送ロボット１２は、基板Ｗを保持して搬送するための上下一対の基板搬送アーム３ａ、３ｂと、これらの基板搬送アーム３ａ、３ｂを互いに独立して水平方向に移動させるための水平移動機構と、これらの基板搬送アーム３ａ、３ｂを同期して鉛直方向に移動させるための伸縮昇降機構と、これらの基板搬送アーム３ａ、３ｂを鉛直軸まわりに同期して回転させるための回転駆動機構とを備え、基板保持部３０１に保持した基板Ｗを任意の処理ユニットに搬送することが可能な構成となっている。
【００３６】
また、インデクサロボット１１は、上述した基板搬送ロボット１２における上下一対の基板搬送アーム３ａ、３ｂの代わりに、単一の基板搬送アーム３ｃを備える点のみが上述した基板搬送ロボット１２と異なる。このインデクサロボット１１は、図示しないモータの駆動により、インデクサ部ＩＤに沿って配設されたガイド部材１３に沿って往復移動可能となっている（図１）。
【００３７】
次に、図５を参照しつつ、前処理ユニット２について説明する。図５は、図１の基板処理装置に装備される前処理ユニット２の構成を示す図である。各前処理ユニット２は、基板Ｗの表面を上方に向けた状態で水平に保持して回転させるスピンチャック２１（基板保持手段）と、スピンチャック２１に保持された基板Ｗの上面（表面）の中央部に向けて前処理液として純水を供給する前処理液供給手段としてのノズル２２とを備えている。このスピンチャック２１は、基板Ｗと同程度の平面サイズを有する円盤状のベース部材２１１と、このベース部材２１１の上面に固着された複数の保持部材２１２とを備えており、保持部材２１２により基板Ｗの周縁部を支持することで基板Ｗを略水平状態で保持可能となっている。なお、この実施形態では基板Ｗを機械的に保持しているが、基板保持方式はこれに限定されるものではなく、例えば基板Ｗの下面を真空吸着して保持してもよい。
【００３８】
また、ベース部材２１１は、モータ２３の出力回転軸２４に連結されており、制御ユニット８からの動作指令に応じてモータ２３が回転駆動されることで回転する。これによって、スピンチャック２１に保持されている基板Ｗは所望タイミングで基板Ｗの中心回りに回転駆動される。このように、この実施形態では、スピンチャック２１が本発明の「第１保持手段」に、モータ２３が本発明の「第１回転手段」に相当している。
【００３９】
ノズル２２は、スピンチャック２１の上方位置に設けられており、前処理液として純水を基板Ｗに向けて吐出可能となっている。そして、ノズル２２の基端は、同図に示すように、昇降回転機構２５に連結されており、昇降回転機構２５によって回転中心ＡＸ周りで水平揺動および昇降可能となっている。また、ノズル２２の後端部は純水供給バルブ２６を介して純水供給源２７に接続されており、制御ユニット８からの開閉指令に応じて純水供給バルブ２６開成することで、ノズル２２から純水を吐出可能となっている。このように、この実施形態では、ノズル２２が、本発明の「第１上面処理ノズル」として機能している。
【００４０】
また、この前処理ユニット２では、基板Ｗに供給され、液膜として基板Ｗの表面に残留することなく基板Ｗから除去される純水の余剰分を回収すべく、スピンチャック２１の周囲に処理カップ２８が設けられている。なお、この処理カップ２８は昇降可能に構成され、その底部には排液口２８１（２８２）や排気口２８２（２８１）が設けられている。
【００４１】
次に、図６を参照しつつ、凍結処理ユニット４について説明する。図６は、図１の基板処理装置に装備される凍結処理ユニット４の構成を示す図である。この凍結処理ユニット４は、基板表面に形成された液膜を凍結させる処理を実行する。凍結処理ユニット４は、隔壁４０で区画されたほぼ直方体形状の処理室４１（冷却処理室）内に、基板Ｗよりも若干大きめの石英製のクーリングプレート４２（基板冷却部）を有している。このクーリングプレート４２は、ほぼ水平で基板Ｗの平面大きさよりも大きな基板冷却面４２ａを有し、この基板冷却面４２ａには、球状のプロキシミティボール４３（支持手段）が複数個突設されている。クーリングプレート４２の内部には、冷媒経路４４が基板冷却面４２ａに沿ってほぼ平行に形成されており、この冷媒経路４４の両端が冷媒供給部４５に接続されている。冷媒供給部４５は、冷媒を冷却させる冷却手段と、冷媒を冷媒経路４４に圧送して冷媒経路４４内を循環させるポンプ等の圧送手段を備える。このため、冷媒供給部４５から冷媒が供給され、冷媒経路４４を出た冷媒は再び冷媒供給部４５に帰還されるようになっている。なお、冷媒としては、基板冷却面４２ａを前処理液の凝固点より低い温度に冷却するものであればよい。
【００４２】
クーリングプレート４２を上下方向に貫通するように複数本のリフトピン４６が配置されており、このリフトピン４６と、このリフトピン４６を昇降するエアシリンダなどを含む昇降駆動機構４７とによって、基板Ｗを基板冷却面４２ａに対して近接／離隔させる近接／離隔機構が構成されている。リフトピン４６は、その上端に基板Ｗを支持することができ、昇降駆動機構４７による昇降によって、基板Ｗを、基板搬送ロボット１２との間での基板受け渡しのための基板受け渡し高さ（二点鎖線の位置）に支持できる他、クーリングプレート４２の基板冷却面４２ａよりも下方（正確にはプロキシミティボール４３よりも下方）にその上端を埋没させることにより、基板Ｗを基板冷却面４２ａ上（正確にはプロキシミティボール４３上）に載置することができる（実線の位置）。
【００４３】
基板搬送ロボット１２が対向可能な前面隔壁４０ａには、基板受け渡し高さに対応する位置に、基板通過口４９が形成されており、この基板通過口４９を開閉するためのシャッタ機構５０が設けられている。このシャッタ機構５０は、基板通過口４９を閉塞することができるシャッタ板５１と、このシャッタ板５１を、基板通過口４９を閉塞した閉成位置と、基板通過口４９を開放した開成位置との間で移動させるシャッタ駆動機構５２とを有している。シャッタ板５１を開成位置として基板通過口４９を開放した状態では、基板搬送ロボット１２の基板搬送アーム３ａ、３ｂは、処理室４１内に入り込んで、リフトピン４６との間で基板Ｗの授受を行うことができる。なお、上記冷媒供給部４５、昇降駆動機構４７およびシャッタ駆動機構５２の各動作などは、制御ユニット８によって制御されるようになっている。
【００４４】
次に、図７を参照しつつ、後処理ユニット２について説明する。図７は、図１の基板処理装置に装備される後処理ユニット６の構成を示す図である。この後処理ユニット６は、スピンチャック６１により基板Ｗを保持した状態で、基板Ｗを回転させながら基板Ｗの両面に対して後処理液を供給することにより基板上の凍結膜を除去する処理を実行する。スピンチャック６１は、基板裏面側の遮断部材としての機能を兼ねた円盤状のベース部材６１１と、その上面に設けられた３個以上の保持部材６１２とを備えている。これらの保持部材６１２のそれぞれは基板Ｗの外周端部を下方から載置支持する支持部６１２ａと、基板Ｗの外周端縁の位置を規制する規制部６１２ｂとを有しており、これらの保持部材６１２をベース部材６１１の外周端部付近に設けている。また、各規制部６１２ｂは、基板Ｗの外周端縁に接触して基板Ｗを保持する作用状態と、基板Ｗの外周端縁から離れて基板Ｗの保持を解除する非作用状態とを採り得るように構成されており、非作用状態で基板搬送ロボット１２によって支持部６１２ａに対する基板Ｗの搬入／搬出を行う一方、基板Ｗの表面を上側にして支持部６１２ａに載置された後で各規制部６１２ｂを作用状態に切替えることで基板Ｗがスピンチャック６１に保持される。
【００４５】
また、ベース部材６１１の下面には、中空の回転支軸６２の上方端部が取り付けられている。そして、この回転支軸６２の下方端部にプーリ６３ａが固着されるとともに、このプーリ６３ａとモータ６３の回転軸に固着されたプーリ６３ｂとの間にベルト６３ｃを介してモータ６３の回転駆動力が回転支軸６２に伝達されるように構成されている。このため、モータ６３を駆動することでスピンチャック６１に保持された基板Ｗは基板Ｗの中心周りに回転される。このように、この実施形態では、スピンチャック６１が本発明の「第２保持手段」に、モータ６３が本発明の「第２回転手段」に相当している。
【００４６】
ベース部材６１１の中央部には本発明の下面処理ノズルとして機能するノズル６４が固定的に配設されている。中空の回転支軸６２には、処理液供給管６５が挿通されており、その上端にノズル６４が結合されている。処理液供給管６５は後処理液を供給する液供給部７０に接続されており、液供給部７０より後処理液が供給されることで、ノズル６４から後処理液を吐出可能となっている。なお、液供給部７０の構成について後で詳述する。
【００４７】
また、回転支軸６２の内壁面と処理液供給管６５の外壁面の隙間は、円筒状のガス供給路６６を形成している。このガス供給路６６はバルブ６７を介してガス供給部６８と接続されており、遮断部材としてのベース部材６１１と基板Ｗの下面との間に形成される空間に窒素ガスを供給することができる。なお、この実施形態では、ガス供給部６８から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吐出するように構成してもよい。
【００４８】
スピンチャック６１の上方には遮断部材７１が設けられている。この遮断部材７１は、鉛直方向に配設された懸垂アーム７２の下端部に取り付けられている。また、この懸垂アーム７２の上方端部には、モータ７３が設けられ、モータ７３を駆動することにより、遮断部材７１が懸垂アーム７２を回転中心として回転されるようになっている。なお、スピンチャック６１の回転支軸６２の回転軸芯と懸垂アーム７２の回転軸芯とは一致されていて、遮断部材としてのベース部材６１１、スピンチャック６１に保持された基板Ｗ、遮断部材７１は同軸周りに回転されるようになっている。また、モータ７３は、スピンチャック６１（に保持された基板Ｗ）と同じ方向でかつ略同じ回転速度で遮断部材７１を回転させるように構成されている。
【００４９】
遮断部材７１の中央部には本発明の第２上面処理ノズルとして機能するノズル７４が設けられている。中空の懸垂アーム７２には、処理液供給管７５が挿通されており、その下端にノズル７４が結合されている。処理液供給管７５は後処理液を供給する液供給部８０に接続されており、液供給部８０より後処理液が供給されることで、ノズル７４から後処理液を吐出可能となっている。なお、液供給部８０の構成について後で詳述する。
【００５０】
また、懸垂アーム７２の内壁面と処理液供給管７５の外壁面の隙間は、円筒状のガス供給路７６を形成している。このガス供給路７６はバルブ７７を介してガス供給部７８と接続されており、遮断部材７１と基板Ｗの上面（表面）との間に形成される空間に窒素ガスを供給することができる。
【００５１】
また、スピンチャック６１の周囲には処理液の周囲への飛散を防止するカップ７９が配設されている。カップ７９に補集された処理液は装置外へ排液され、カップ７９の下方に設けられたタンク（図示せず）に蓄えられる。
【００５２】
次に、液供給部７０，８０の構成について説明する。なお、液供給部７０，８０はともに同一構成を有しているため、ここでは一方の液供給部７０の構成について説明し、他方の液供給部８０の構成については相当の符号を付して説明を省略する。この液供給部７０は、純水を供給する純水供給部７０１と、薬液を供給する薬液供給部７０２とを備えている。なお、後処理液として純水のみを供給して薬液を供給する必要がない場合には、薬液供給部７０２は不要となる。
【００５３】
そして、純水供給部７０１がバルブ７０３を介してミキシングユニット７０４に接続される一方、薬液供給部７０２がバルブ７０５を介してミキシングユニット７０４に接続されている。そして、制御ユニット８からの制御指令に応じてバルブ７０３，７０５の開閉の切換によりミキシングユニット７０４から純水または薬液を選択的に基板Ｗの裏面に向けて供給可能となっている。すなわち、開閉弁７０３，７０５をすべて開にすると、薬液および純水がミキシングユニット７０４に供給されて所定濃度の洗浄液が後処理液として調合される。このような洗浄液としては、基板に対するエッチング量（被エッチング膜厚）を１オングストローム以下、好ましくは０．４オングストローム以下に抑えるために、例えばアンモニア濃度を極めて薄くした（１％以下）アルカリ洗浄液などが用いられる。なお、複数種類の薬液を使用する場合には、同様の構成を有する薬液供給部をそれぞれの薬液ごとに設ければよい。
【００５４】
次に、上記のように構成された基板処理装置の動作について図８を参照しつつ詳述する。図８は、図１の基板処理装置の動作を示すフローチャートである。ここでは、動作理解を助けるために１枚の基板Ｗに着目して装置各部の動作について説明する。
【００５５】
カセットＣに収容されている未処理基板Ｗは、インデクサロボット１１により搬出された（ステップＳ１）後、基板搬送ロボット１２に直接受け渡される。こうして、未処理基板Ｗが基板処理部ＰＳにローディングされる。そして、この未処理基板Ｗを受け取った基板搬送ロボット１２は、前処理ユニット２（２つの前処理ユニットのいずれか一方）の前まで移動し、当該前処理ユニット２に基板Ｗを搬入する（ステップＳ２）。前処理ユニット２に搬入された基板Ｗはスピンチャック２１に保持され、モータ２３の駆動によりスピンチャック２１を回転させるとともに、ノズル２２から基板Ｗの表面に前処理液として純水を供給する。基板表面に供給された純水は、基板Ｗが回転されることで基板Ｗの回転に伴う遠心力により表面全体に広げられ、その一部が基板外に振り切られる。これによって、基板Ｗの表面全体に純水が塗布され、所定の厚みの液膜（水膜）が形成される（ステップＳ３；液膜形成工程）。
【００５６】
基板表面に残留させる液膜の厚みは、除去すべきパーティクル等の汚染物質に応じて任意に設定することができる。例えば、基板表面に残留させる液膜の厚みを除去対象とするパーティクルのサイズを基準として、当該サイズ以下にしたり、反対に当該サイズと同等以上に調整することも可能である。現状では０．０６μｍ以上のサイズの汚染物質を管理対象としているが、実際に除去すべき汚染物質のサイズは０．０６μｍ以下から数μｍ以上の広い範囲に及んでいる。そのため、除去対象となる汚染物質のサイズと同等以上に液膜の厚みを調整する場合には、汚染物質を効果的に基板から除去するために、少なくとも数十μｍ、好ましくは数百μｍ以上の液膜を残留させるのが望ましい。
【００５７】
こうして、前処理ユニット２における液膜形成処理が終了すると、基板表面に形成された液膜が乾燥しないうちに、基板搬送ロボット１２は基板Ｗを前処理ユニット２から凍結処理ユニット４（前処理ユニット２および後処理ユニット６の上方に多段に積層配置された凍結処理ユニット４のいずれか）へ装置内で搬送する（ステップＳ４；第１搬送工程）。具体的には、表面に液膜が形成された基板Ｗを基板搬送アーム３ａ（または３ｂ）で保持したまま、前処理ユニット２から搬出した後、凍結処理ユニット４の処理室４１内に搬入してリフトピン４６上に載置する。制御ユニット８は、この基板Ｗの搬送を所定の制限時間内で完了するように搬送時間の管理を行う。このように基板Ｗを搬送させることで、液膜の乾燥を抑え、基板表面に残留させる液膜の厚みを的確にコントロールすることができる。なお、このとき、シャッタ部５１は上昇させて、基板通過口４９を開放状態にするとともに、リフトピン４６を上昇させておく。
【００５８】
この後、制御ユニット８は、シャッタ部５１を下降させ閉塞状態にするとともに昇降駆動機構４７を制御してリフトピン４６を下降させ、基板Ｗを基板冷却面４２ａに近接させていき、プロキシミティボール４３上に載置する。これにより、基板Ｗの下面がプロキシミティボール４３に当接して支持されるとともに、基板Ｗは基板冷却面４２ａとの間に微小な間隙を設けた状態で、基板冷却面４２ａと対向しながら近接配置される。したがって、基板Ｗがプロキシミティボール４３によって支持されて基板冷却面４２ａに近接されている状態では、基板Ｗは、基板冷却面４２ａからの冷熱の伝導によって下面側から冷却される。その結果、基板表面に付着している液膜が凍結される（ステップＳ５；凍結工程）。
【００５９】
このとき、液膜が体積膨張（摂氏０℃の水が摂氏０℃の氷になると、その体積はおよそ１．１倍に増加する）することによって、基板Ｗに付着している汚染物質は基板Ｗの表面から微小距離だけ移動する。すなわち、基板表面と汚染物質の間に入り込んだ液膜の体積が増加することによって汚染物質が微小距離だけ基板表面から離れる。その結果、基板Ｗと汚染物質との間の付着力が低減され、さらには汚染物質が基板表面から脱離することとなる。そのため、後述する後処理ユニット６にて後処理液を基板に供給することで、容易に基板表面に付着する汚染物質を除去できる状態となっている。しかも、汚染物質と基板Ｗとの間には処理液（純水）が侵入しているが、基板表面に形成されたデバイスパターンは基板と一体となって密着しているため、そのパターンと基板の下地との間には処理液が侵入しない。そのため、パターンを剥離あるいは倒壊させることなく、汚染物質のみを選択的に優先して、基板表面から除去することができる。
【００６０】
所定時間の経過後、液膜の凍結が完了すると、制御ユニット８は、昇降駆動機構４７を制御してリフトピン４６を上昇させ、基板Ｗを基板受け渡し高さまで導く。そして、シャッタ板５１が開成され、基板通過口４９を介して基板搬送ロボット１２に液膜凍結後の基板Ｗを受け渡される。続いて、基板搬送ロボット１２は、液膜凍結後の基板Ｗを凍結処理ユニット４から後処理ユニット６（２つの後処理ユニット６のいずれか一方）へ装置内で搬送する（ステップＳ６；第２搬送工程）。ここで、凍結処理ユニット４から後処理ユニット６への基板Ｗの搬送のタイミングは放置しないかぎり任意である。すなわち、凍結膜が融解してから基板Ｗを搬送してもよいし、凍結膜が融解しないうちに基板Ｗの搬送を完了してもよい。ただし、後者のように基板Ｗを搬送することで、凍結処理によって一旦基板Ｗから脱離した汚染物質が基板Ｗに再付着するのを確実に回避することができる。したがって、制御ユニット８は、凍結膜が融解しないうちに基板搬送ロボット１２が基板Ｗの搬送を完了するように搬送時間を管理することが好ましい。
【００６１】
ここで、前処理ユニット２から凍結処理ユニット４への基板搬送と、凍結処理ユニット４から後処理ユニット６への基板搬送とで基板搬送アーム３ａ，３ｂを使い分けるようにしてもよい。前者の基板搬送は基板が液（純水）で濡れた状態である一方、後者の基板搬送はその液が凍結して凍結膜（氷膜）となった状態であることから、両者の基板搬送において基板搬送アームをそれぞれ専門的に用いることで、基板Ｗの搬送を良好に行うことができる。すなわち、液で濡れた基板搬送アームを凍結処理ユニット４から後処理ユニット６への基板搬送に用いることで、凍結膜を解凍させてしまうようなことがない。
【００６２】
基板搬送ロボット１２により凍結後の基板Ｗが後処理ユニット６に搬入されると、基板Ｗがスピンチャック６１に保持され、基板表面（上面）に遮断部材７１が近接配置される。そして、基板Ｗがベース部材６１１と遮断部材７１とに挟まれた状態で、モータ６３の駆動を開始してスピンチャック６１とともに基板Ｗを回転させる。また、後処理液として薬液と純水とを所定の濃度に調合した洗浄液を用いる場合には、開閉弁７０３，７０５，８０３，８０５をすべて開いて薬液および純水をミキシングユニット７０４，８０４に供給し、所定濃度の洗浄液を調合するとともに、該洗浄液をノズル６４，７４に圧送する。これにより該ノズル６４，７４から基板Ｗの両面への洗浄液の供給が開始される。
【００６３】
これにより基板表面の凍結膜が洗浄液によって解凍されるとともに、凍結膜と基板表面に供給された洗浄液とに基板Ｗの回転による遠心力が作用して、基板表面から汚染物質を含む凍結膜が除去され、基板外に容易に排出される（ステップＳ７；膜除去工程）。具体的には、凍結処理によって基板Ｗとの付着力が低減された汚染物質が、洗浄液によって押し流されるとともに、遠心力によってその流速が高められ、汚染物質が基板Ｗから容易に除去される。したがって、基板表面に形成されたパターンにダメージを与えることなく、基板Ｗから汚染物質を除去することができる。このとき、基板表面の凍結膜を解凍するために、スピンチャック６１の温度は室温以上に高くする必要はない。
【００６４】
また、基板Ｗの裏面（下面）についても洗浄液が基板Ｗの回転により裏面全体に広がり基板Ｗの裏面が洗浄される。したがって、基板表面のみならず、基板Ｗの全体から汚染物質を除去することができる。
【００６５】
なお、後処理液として純水のみを供給して基板Ｗを該純水によって処理する場合には、開閉弁７０３，８０３を開いて純水をノズル６４，７４に圧送することで、基板Ｗの両面を純水によって処理することも可能である。
【００６６】
こうして、膜除去工程が完了すると、開閉弁７０３，７０５，８０３，８０５をすべて閉じて、ノズル６４，７４から基板Ｗへの洗浄液の供給を停止した後、基板Ｗの回転により洗浄液を振り切って装置外へ排液する。こうして洗浄液の液切りが完了すると、制御ユニット８は、モータ６３の回転速度を高めて基板Ｗを高速回転させる（ステップＳ８）。また、基板Ｗの回転と合わせてモータ７３を駆動させて遮断部材７１を高速回転させる。これにより、基板Ｗおよび遮断部材７１に付着する液体成分が振り切られる。このとき、ガス供給路６６，７６からも窒素ガスを供給することで、基板Ｗの両面に窒素ガスを供給させる。これにより、基板Ｗの両面の乾燥が促進される。
【００６７】
こうして、一連の洗浄処理（液膜形成工程＋凍結工程＋膜除去工程）が完了すると、遮断部材７１をスピンチャック６１に保持された基板Ｗの表面から離間させるとともに、保持部材６１２による基板保持を解除した後、基板搬送ロボット１２が処理済の基板Ｗを後処理ユニット６から搬出する。そして、ローディング時とは逆の手順、つまりアンローディング動作を実行して処理済みの基板Ｗをインデクサロボット１１に受け渡した後、カセットＣに収容する（ステップＳ９）。
【００６８】
以上のように、この実施形態によれば、前処理ユニット２と凍結処理ユニット４と後処理ユニット６とを装置内に分離して設けるとともに、前処理ユニット２から凍結処理ユニット４へ、および凍結処理ユニット４から後処理ユニットへ基板搬送ロボット１２が基板Ｗを装置内で搬送することにより、洗浄処理（液膜形成工程＋凍結工程＋膜除去工程）を実行している。このため、凍結処理ユニット２は凍結処理を専門に実行することで、前処理ユニット２と後処理ユニット６とに冷熱が蓄えられることがない。したがって、後処理ユニット６において、凍結膜を基板Ｗから除去する際にも、凍結膜とともに基板Ｗに付着する汚染物質を速やかに除去することができる。具体的には、後処理ユニット６が備えるスピンチャック６１には冷熱が蓄えられていないことから、必要以上にスピンチャック６１の温度を上昇させることなく、凍結膜を解凍して基板Ｗに付着する汚染物質を速やかに除去することができる。
【００６９】
また、この実施形態によれば、複数の基板Ｗに対して凍結処理と膜除去処理を繰り返して実行する際にも、凍結処理時には基板Ｗのみ温度を降下させれば良く、また膜除去処理時には基板Ｗのみ温度を上昇（解凍）させれば良く、スピンチャック等の保持手段を含めて温度を昇降させる必要がない。そのため、各処理ユニットにおける処理時間を大幅に短縮することができるとともに、従来技術に比べて、すなわち、同一の処理ユニット内で洗浄処理を実行する場合に比べてエネルギー効率を大幅に改善することができる。
【００７０】
また、この実施形態によれば、前処理ユニット２と凍結処理ユニット４の間および凍結処理ユニット４と後処理ユニット６の間で基板Ｗを装置内で搬送するようにしているので、搬送に要する時間管理が容易となり、洗浄処理にかかる各種パラメータを的確にコントロールすることが可能となっている。つまり、この実施形態によれば、装置内において一連の洗浄処理（液膜形成工程＋凍結工程＋膜除去工程）の各工程を担う処理ユニットを分離しながら、装置全体を制御する制御ユニット８が、基板搬送ロボット１２による搬送時間および各処理ユニット８における洗浄パラメータ（処理液による処理時間、凍結時間など）をコントロールすることが可能となっている。そのため、一連の洗浄処理を効率良く、的確に実行することができ、処理時間を短縮するとともに、基板Ｗを良好に洗浄することができる。
【００７１】
特に、基板Ｗの搬送に関して、前処理ユニット２から凍結処理ユニット４への基板Ｗの搬送を基板表面に形成された液膜が乾燥しないうちに実行させることで、液膜の乾燥による液膜の厚みの変動を抑えて、凍結させる液膜の基板上に残留させる液量（液膜の厚み）を的確にコントロールすることができる。また、凍結処理ユニット４から後処理ユニット６への基板Ｗの搬送を凍結膜が融解しないうちに実行させることで、凍結処理により基板Ｗから脱離した汚染物質が基板Ｗに再付着するのを確実に回避して、汚染物質の除去率を向上させることができる。
【００７２】
また、この実施形態によれば、プロキシミティボール４３（支持手段）によって基板Ｗを支持しながら、その表面温度が前処理液の凝固点より低い温度を有する基板冷却面４２ａを基板Ｗと対向させながら近接配置して基板表面に形成された液膜を凍結させている。そのため、同一の処理ユニット（処理チャンバー）内にスピンチャック等の保持手段と、冷却用ガスなどを基板に供給して基板を冷却する冷却手段とを備える構成に対して次のような利点を有する。すなわち、凍結処理を繰り返して実行するうちに保持手段に氷膜（氷片）が堆積することにより、基板Ｗに悪影響を及ぼすあるいは保持機能に支障を来たすなどの不具合が発生するようなことがなく、基板上の液膜を確実に、しかも良好に凍結させることができる。
【００７３】
また、基板全体を凍結処理させることから基板表面のみならず裏面を洗浄することも必須となっている、つまり基板Ｗの両面を洗浄することが不可欠となっているが、同一の処理ユニット内に、基板Ｗの裏面（下面）に対向しながら冷却手段とノズルなどの液供給手段とを配置させると、凍結処理を繰り返し実行するうちに液供給手段についても徐々に冷却されてしまい、基板Ｗに液を供給すること自体が機能不全に陥るおそれがある。そこで、凍結処理時に液供給手段を基板Ｗの下面から離間させる一方、膜除去処理時に液供給手段を基板Ｗの下面に近接させることも考えられるが、このような構成を採用することは実際には困難である。
【００７４】
これに対して、この発明によれば、凍結処理ユニット４に対して前処理ユニット２や後処理ユニット６を分離して設けているので、前処理ユニット２や後処理ユニット６が備えるノズルに上記した問題が発生することがない。したがって、後処理ユニット６では、基板Ｗの下面（裏面）に処理液を供給するノズルを固定的に基板Ｗの下面に対向させて配置することができる。もちろん、このように基板Ｗの下面に対向させたノズルを配置しても、処理液の吐出に支障を来たすことがない。したがって、基板表面とともに裏面についても洗浄することが可能となる。
【００７５】
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、前処理ユニット２と後処理ユニット６とを互いに異なる構成として各々の処理ユニットにおいて液膜形成処理と膜除去処理とを専門的に実行しているが、前処理液と後処理液を共通化することで、同一のユニット構成として１つの処理ユニットにおいて液膜形成処理と膜除去処理の両方を実行させるようにしてもよい。この場合、液膜形成処理を実行した処理ユニットと同一の処理ユニットに凍結処理後の基板Ｗを基板搬送ロボット１２により搬送させ、該処理ユニットにおいて膜除去処理を行うことも可能である。このように構成しても、液膜形成処理と膜除去処理の両方を実行する処理ユニットに冷熱が蓄えられることがなく、上記実施形態と同様の作用効果が得られる。
【００７６】
また、上記実施形態では、前処理ユニット２において、基板Ｗを回転させながら基板表面に前処理液を塗布して液膜を形成しているが、前処理ユニット２の構成はこれに限定されない。例えば、図９に示すように、さらに簡易に前処理ユニットを構成して装置のコストダウンを図ることも可能である。すなわち、基板Ｗを回転させることなく、基板表面に液膜を形成することも可能である。
【００７７】
図９は、この発明にかかる基板処理装置に装備される前処理ユニットの変形形態を示す図である。前処理ユニット２０は、基台９１上に載置された基板Ｗに前処理液として純水を供給するスリットノズル９２と、スリットノズル９２を水平方向に駆動する水平駆動機構９３とを備えている。スリットノズル９２は基板Ｗの直径と同等の長さを有する吐出口を有しており、バルブ９３を介して純水供給源９４と接続されている。また、水平駆動機構９３は、モータ９３１、プーリ９３２およびベルト９３３で構成されている。モータ９３１のモータ軸にはプーリ９３２が連結されており、プーリ９３２にはベルト９３３が掛けられている。すなわち、モータ９３１の回転にともなってベルト９３３が循環回走するように構成されている。また、スリットノズル９２はアーム９５によって支持されるとともに、アーム９５とベルト９３３とが係止部材９６によって接続されている。したがって、モータ９３１の正または逆回転にともなって、アーム９５に支持されたスリットノズル１２４が（＋Ｘ）または（−Ｘ）の向きに移動することとなる。
【００７８】
このような構成により、バルブ９３を開成することでスリットノズル９２から純水を基板Ｗ上に滴下させつつ、水平駆動機構９３を使用してスリットノズル９２を基板Ｗと平行に（＋Ｘ）の向きに移動させ、基板Ｗの表面全体に純水を塗布するようにしている。したがって、このような構成を採用することで、簡易に基板表面に液膜を形成することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
この発明は、半導体ウエハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、プラズマ表示用ガラス基板、光ディスク用基板などを含む基板全般に対して洗浄処理を施す基板処理装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】この発明にかかる基板処理装置の一実施形態を示す平面レイアウト図である。
【図２】図１の基板処理装置の側面図である。
【図３】図１の基板処理装置の主要な制御構成を示すブロック図である。
【図４】図１の基板処理装置に装備される基板搬送ロボットの要部を示す斜視図である。
【図５】図１の基板処理装置に装備される前処理ユニットの構成を示す図である。
【図６】図１の基板処理装置に装備される凍結処理ユニットの構成を示す図である。
【図７】図１の基板処理装置に装備される後処理ユニットの構成を示す図である。
【図８】図１の基板処理装置の動作を示すフローチャートである。
【図９】この発明にかかる基板処理装置に装備される前処理ユニットの変形形態を示す図である。
【符号の説明】
【００８１】
２，２０…前処理ユニット
４…凍結処理ユニット
６…後処理ユニット
１２…基板搬送ロボット（搬送手段）
２１…スピンチャック（第１保持手段）
２２…ノズル（第１上面処理ノズル）
２３…モータ（第１回転手段）
４２…クーリングプレート（基板冷却部）
４２ａ…基板冷却面
４３…プロキシミティボール（支持手段）
６１…スピンチャック（第２保持手段）
６３…モータ（第２回転手段）
６４…ノズル（下面処理ノズル）
７４…ノズル（第２上面処理ノズル）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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