JP5658549B2

JP5658549B2 - 基板処理方法および基板処理装置

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Publication number: JP5658549B2
Application number: JP2010277996A
Authority: JP
Inventors: 宮　勝彦; 勝彦宮
Original assignee: Screen Holdings Co Ltd
Current assignee: Screen Holdings Co Ltd
Priority date: 2010-12-14
Filing date: 2010-12-14
Publication date: 2015-01-28
Anticipated expiration: 2030-12-14
Also published as: JP2012129294A

Description

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（ＦｉｅｌｄＥｍｉｓｓｉｏｎＤｉｓｐｌａｙ）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。

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、回転する基板の表面にブラシを当接して基板表面の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）を除去している。また、特許文献２に記載された装置においては、洗浄槽に貯留された洗浄液に基板を浸漬し、その洗浄液に超音波を付与してパーティクル等を除去している。また、特許文献３に記載された装置においては、二流体ノズルにおいて純水と窒素ガスを混合して純水の液滴を生成し、その液滴を基板に衝突させることでパーティクルを除去している。

また、特許文献４に記載された装置においては、基板表面に脱イオン水（ＤｅＩｏｎｉｚｅｄＷａｔｅｒ：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。

特開２００９−４９４３２号公報（第１図）特開昭６４−１８２２９号公報（第１図）特開２００４−３４９５０１号公報（第１図）特開２００８−７１８７５号公報（第７図）

半導体装置や液晶表示装置などに代表される電子部品等に形成される微細な凹凸形状からなるパターンは、微細化がさらに進み、また、構造自体についても３次元化されるなど、微細かつ複雑な形状を有してきている。特にトランジスタやコンデンサなどの個別半導体に用いられるパターンについてこの傾向が顕著である。

このようにパターンの微細化及び構造の複雑化が進展することにより、パターンの凸部の底面と基板とが接触する面積が縮小し、パターンの凸部と基板との付着力が小さくなっている。従って、小さな外力でもパターンの凸部が倒壊・剥離し、また凹部の形状が変形する（以下、これらをまとめてパターンへの「ダメージ」と記載する）可能性が高くなっている。

また、現在半導体装置や液晶表示装置等を製造する上で問題とされているのは、パターンが形成されていない部分、例えば個別半導体同士の間の部分（以下「パターン外領域」と記載する）に付着したパーティクルであり、この部分のパーティクル等を、基板上に形成されたパターンにダメージを与えずに除去することが求められている。

このような微細なパターンが形成されている基板に対し、特許文献１に開示されている従来技術の洗浄方法を適用すると、基板表面に当接したブラシが、パターンに直接接触して洗浄することになり、パターンに基板表面に平行な方向の外力を加え、パターンへのダメージを生ずる可能性がある。

また、特許文献２及び特許文献３に開示されている従来技術についても、基板に超音波振動や液滴が衝突する衝撃力により、パターンにダメージを生ずるおそれがある。これらについては超音波振動や液滴の衝突エネルギーを小さくすることでダメージを抑制することは可能であるが、同時にパーティクル等を除去するエネルギーが不足することになり、結局パーティクルを除去しきれないことになる。

また、特許文献４に開示されている従来技術を適用すると、ＤＩＷの流動性により微小間隔を隔てた隣接する凸部の間や３次元の円筒形状の内部等（以下「パターンの間隙」と記載する）及びパターンの外縁の近傍（以下、パターン凸部上面を除くパターンの間隙とパターンの外縁の近傍を併せて「パターン近傍」と記載する）にも侵入し、その部分も含めたＤＩＷが凍結されて洗浄が行われる。この従来技術は、ＤＩＷが氷となり膨張する際に生ずる力を利用してパーティクルを除去しているが、この力はパターンにも等しく働く。

即ち、パターン全体に対しては基板の主面と平行な方向に働く力が、また、パターン間隙については、パターン間隙を外方に押し広げようとする力が働く。この力によりパターンの凸部が倒壊・剥離し、また凹部の形状が変形する等のダメージが生ずるおそれがある。

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、微細かつ複雑な形状のパターンに対してダメージを与えることなく、パターン近傍を除いたパターン外領域を洗浄することができる基板処理方法および基板処理装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、この発明は、パターンが形成された基板に対し、侵入防止液を供給する侵入防止液供給工程と、侵入防止液が供給された基板に対し、凝固体を形成可能な凝固対象液を供給する凝固対象液供給工程と、凝固対象液を凝固する凝固工程と、凝固対象液及び侵入防止液を除去する除去工程とを備え、侵入防止液は、凝固対象液の凝固点より低い凝固点を有する物質であり、パターン近傍に残留して凝固対象液がパターン近傍に侵入することを防止し、凝固工程は、侵入防止液および凝固対象液の順で供給を受けた基板を凝固対象液の凝固点以下かつ侵入防止液の凝固点以上に冷却して、侵入防止液は液体のまま、凝固対象液を凝固する。

また、この発明は、パターンが形成された基板に対し、侵入防止液を供給する侵入防止液供給手段と、侵入防止液が供給された基板に対し、凝固体を形成可能な凝固対象液を供給する凝固対象液供給手段と、凝固対象液を凝固する凝固手段と、凝固対象液及び侵入防止液を除去する除去手段とを備え、侵入防止液は、凝固対象液の凝固点より低い凝固点を有する物質であり、パターン近傍に残留して凝固対象液がパターン近傍に侵入することを防止し、凝固手段は、侵入防止液および凝固対象液の順で供給を受けた基板を凝固対象液の凝固点以下かつ侵入防止液の凝固点以上に冷却して、侵入防止液は液体のまま、凝固対象液を凝固する。

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、パターンが形成された基板のパターン近傍に侵入防止液を残留させ、凝固対象液が侵入しない領域を形成し、凝固対象液のみ凝固して基板を洗浄している。これにより、パターンへのダメージを防止した上で、パターン近傍を除く基板上の領域に付着したパーティクル等を除去する。

即ち、凝固対象液の凝固点より低い凝固点を有する侵入防止液を使用し、凝固対象液の凝固点以下、かつ侵入防止液の凝固点以上に冷却して凝固対象液のみ凝固し、侵入防止液は液体のままとされる。これにより、凝固対象液が凝固して体積膨張することによる力を受け流すことでパターンに直接外力が伝わるのを防止し、パターンへのダメージを防止することができ、かつ、パターン近傍以外の基板の領域についてパーティクル等を除去することが可能となる。

また、凝固対象液供給工程は、侵入防止液が付着した基板に対し、凝固対象液を供給し、パターン近傍以外の侵入防止液を除去することもできる。

このように構成された発明では、基板上に凝固対象液を供給することのみにより、基板に付着した侵入防止液をパターン近傍にのみ残留させ、他の部分については凝固対象液の流れにより押し流して除去することができる。

また、侵入防止液を、凝固対象液に対し不溶性の物質とすることができる。

このように構成された発明では、パターン近傍以外に存在する侵入防止液を凝固対象液で除去した後、凝固対象液を凝固するまでの間に、侵入防止液が凝固対象液に混合してパターン近傍に存在する侵入防止液の領域が縮小し、または凝固対象液と混合することによりその領域の凝固点が上昇することがない。従って、本来液体の状態を維持すべき領域が縮小し、またはその領域まで凝固することがなく、凝固対象液が凝固して体積膨張することによる外力からパターンを保護する。

また、侵入防止液を凝固対象液に対し不溶性の物質とした場合、基板にリンス液を供給するリンス工程を更に有し、除去工程は、リンス液に対し可溶性の物質であって、基板上に残留する侵入防止液を置換し、あるいは侵入防止液と混合してリンス液に対し可溶性となる置換液を供給する置換工程を有することもできる。

このように構成された発明では、パターン近傍に残留する侵入防止液を置換し、あるいは侵入防止液と置換液が混合することによりリンス液に溶解しやすくし、後続のリンス工程で侵入防止液を容易に除去することができる。

この発明によれば、パターン近傍に残留した凝固対象液の凝固点と異なる凝固点を有する侵入防止液により、パターンにダメージを与えることなく、パターン近傍以外の基板の領域を洗浄することができる。即ち、侵入防止液をパターン近傍に残留させて凝固対象液のみ凝固することで、凝固対象液が凝固して体積膨張することによって生ずる力を、液体の侵入防止液で受け流してパターンに直接外力が伝わるのを防止する。これによりパターンへのダメージを防止した上でパターン外領域の洗浄を行うことができる。

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１のＢ１−Ｂ１線に沿った矢視断面図である。図１の矢印Ｂ２から見た側面図である。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４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４の処理ユニットにおける凝固対象液供給手段、置換手段および除去手段の構成を示す図である。図６の凝固対象液供給手段における第一ＤＩＷ供給部の構成を示す図である。図６の除去手段における第二ＤＩＷ供給部の構成を示す図である。図６の置換手段における置換液供給部の構成を示す図である。図４の処理ユニットにおける侵入防止液供給手段の構成を示す図である。図１０の侵入防止液供給手段ニおける侵入防止液供給部の構成を示す図である。図４の処理ユニットにおける凝固手段の構成を示す図である。図１２の凝固手段における凝固用窒素ガス供給部の構成を示す図である。図４の処理ユニットにおけるリンス手段および乾燥用気体供給手段の構成を示す図である。第一実施形態における基板処理装置の動作を示すフローチャートである。侵入防止液供給工程終了後の状態を示す模式図である。凝固対象液供給工程終了後の状態を示す模式図である。

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（ＦｉｅｌｄＥｍｉｓｓｉｏｎＤｉｓｐｌａｙ）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。

以下の説明においては、一方主面のみに回路パターン等（以下「パターン」と記載する）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。

また、微細な凹凸形状からなるパターンの凸部が倒壊・剥離し、あるいは凹部の形状が変形する等の影響をまとめて、パターンへの「ダメージ」と称する。また、微小間隔を隔てた隣接する凸部の間や３次元の円筒形状の内部等を「パターン間隙」と称し、パターンの間隙とパターンの外縁の近傍を併せて「パターン近傍」と称する。ただし、パターン近傍にはパターンの凸部上面は含まれないものとする。また、パターン近傍以外の領域であって、パターンが形成されていない部分（例えば個別半導体同士の間の部分）を「パターン外領域」と称する。

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。

＜第一実施形態＞
図１、図２および図３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１は基板処理装置９の正面図であり、図２は図１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３は図１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。

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。

基板処理装置９は、基板Ｗを例えば２５枚収容したＦＯＵＰ（ＦｒｏｎｔＯｐｅｎＵｎｉｆｉｅｄＰｏｄ）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。

まず、これらの平面的な配置について図２を用いて説明する。基板処理装置９の一端（図２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２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２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２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。

＋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２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２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２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。

尚、インデクサユニット９３の＋Ｘ側（図２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１参照）。

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１および図２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３参照）を有する。

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。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。

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。

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２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。

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２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２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９６１との間で基板Ｗの受け渡しが可能となる。

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。

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。

尚、図１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。

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２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２における左側（−Ｙ側））へ移動する。

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２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。

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。

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。

次に、処理ユニット９１の構成について図４を用いて説明する。図４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２における矢印Ｂ３の示す処理ユニット９１（図１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。

処理ユニット９１は、表面にパターンが形成された基板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。

また、処理ユニット９１は、基板Ｗの表面Ｗｆに形成されたパターン近傍に残留させるための侵入防止液を供給する侵入防止液供給手段３１と、基板Ｗの表面に凝固対象液を供給する凝固対象液供給手段４３と、基板Ｗの表面Ｗｆの凝固対象液に対し低温の凝固用気体を供給して凝固する凝固手段３５と、基板表面Ｗｆ上の、凝固した凝固対象液に対し除去液を供給して除去する除去手段４５と、パターン近傍に残留する侵入防止液を置換する置換液を供給する置換手段４７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５１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５５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。

尚、本実施形態においては、侵入防止液としてＨＦＥを、凝固対象液、除去液及びリンス液として脱イオン水（ＤｅＩｏｎｉｚｅｄＷａｔｅｒ：以下「ＤＩＷ」と記載する）を、置換液としてイソプロピルアルコール（Ｉｓｏｐｒｏｐｙｌａｌｃｏｈｏｌ。以下「ＩＰＡ」と記載する）を、それぞれ用いる。また、本実施形態においては、凝固用気体及び乾燥用気体として窒素ガスを用いる。

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：Ｃ_４Ｆ_９ＯＣＨ_３、化学式：Ｃ_４Ｆ_９ＯＣ_２Ｈ_５、化学式：Ｃ_６Ｆ_１３ＯＣＨ_３、化学式：Ｃ_３ＨＦ_６−ＣＨ（ＣＨ_３）Ｏ−Ｃ_３ＨＦ_６、化学式：Ｃ_２ＨＦ_４ＯＣＨ_３（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。

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。

尚、側壁９０１の内センターロボット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。

上側ベース部材９０２は側壁９０１の上方（図４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。

下側ベース部材９０３は側壁９０１の中程（図４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。

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。

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。

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５を用いて説明する。図５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構成を示す模式図である。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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５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。

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。

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。

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。

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。

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。

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５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５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。

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。

遮断部材回転機構２３５の一側面（図５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５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。

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。

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。

次に、凝固対象液供給手段４３、除去手段４５および置換手段４７の構成について図６を用いて説明する。図６は凝固対象液供給手段４３、除去手段４５および置換手段４７の構成を示す模式図である。

基板Ｗの表面Ｗｆに凝固対象液、除去液または置換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。

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保持されている。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。

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。

制御ユニット９７からノズル駆動機構４１３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からノズル駆動機構４１３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。

ノズル４１１は集合配管４４９と、配管４３５、４５５および４７５を介して第一ＤＩＷ供給部４３３、第二ＤＩＷ供給部４５３および置換液供給部４７３と、それぞれ管路接続されている。

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から凝固対象液供給手段４３への動作指令により開閉弁４３７が開成すると、第一ＤＩＷ供給部４３３から凝固対象液が配管４３５および集合配管４４９を介してノズル４１１へ圧送される。尚、第一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。

配管４５５には開閉弁４５７が介挿されており、開閉弁４５７は常時閉成とされている。また、開閉弁４５７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から除去手段４５への動作指令により開閉弁４５７が開成すると、第二ＤＩＷ供給部４５３から除去液が配管４５５および集合配管４４９を介してノズル４１１へ圧送される。尚、第二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。

配管４７５には開閉弁４７７が介挿されており、開閉弁４７７は常時閉成とされている。また、開閉弁４７７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から除去手段４７への動作指令により開閉弁４７７が開成すると、置換液供給部４７３から置換液が配管４７５および集合配管４４９を介してノズル４１１へ圧送される。尚、置換液供給部４７３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。

図７に第一ＤＩＷ供給部４３３の構成を示す。第一ＤＩＷ供給部４３３は、ＤＩＷを貯留するＤＩＷタンク４４１、ＤＩＷタンク４４１から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で構成される。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において所定の温度に調整され、配管４３５および集合配管４４９を介してノズル４１１に供給される。

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、第一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、第一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。

この、第一ＤＩＷ供給部４３３、配管４３５、集合配管４４９、開閉弁４３７、ノズル４１１およびノズル駆動機構４１３が、凝固対象液供給手段４３を構成する。

図８に第二ＤＩＷ供給部４５３の構成を示す。第二ＤＩＷ供給部４５３は、ＤＩＷを貯留するＤＩＷタンク４６１、ＤＩＷタンク４６１からのＤＩＷを圧送するポンプ４６３及びＤＩＷの温度を調整する温度調整ユニット４６５を有する。ＤＩＷタンク４６１に管路接続されたポンプ４６３はＤＩＷを加圧して温度調整ユニット４６５に送出する。ポンプ４６３を介して温度調整ユニット４６５に供給されたＤＩＷは、温度調整ユニット４６５において所定の温度に調整され、配管４５５を介してノズル４１１に供給される。

ここで、温度調整ユニット４６５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４５３にＤＩＷタンク４６１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４５３のポンプ４６３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。

この、第二ＤＩＷ供給部４５３、配管４５５、集合配管４４９、開閉弁４５７、ノズル４１１およびノズル駆動機構４１３が、除去手段４５を構成する。

図９に置換液供給部４７３の構成を示す。置換液供給部４７３は、ＩＰＡを貯留するＩＰＡタンク４８１、ＩＰＡタンク４８１からＩＰＡを圧送するポンプ４８３及びＩＰＡの温度を調整する温度調整ユニット４８５で構成される。ＩＰＡタンク４８１に管路接続されたポンプ４８７はＩＰＡを加圧して温度調整ユニット４８５に送出する。ポンプ４８７を介して温度調整ユニット４８５に供給されたＩＰＡは、温度調整ユニット４８５において所定の温度に調整され、配管４７５および集合配管４８９を介してノズル４１１に供給される。

ここで、温度調整ユニット４８５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、置換液供給部４７３にＩＰＡタンク４８１を設けず、工場ユーティリティー側から直接ＩＰＡを供給する構成とすることも可能である。尚、置換液供給部４７３のポンプ４８３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。

この、置換液供給部４７３、配管４７５、集合配管４８９、開閉弁４７７、ノズル４１１およびノズル駆動機構４１３が、置換液供給手段４７を構成する。

次に、侵入防止液供給手段３１の構成について図１０を用いて説明する。図１０は侵入防止液供給手段３１の構成を示す模式図である。基板Ｗに除去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。

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保持されている。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。

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。

制御ユニット９７から侵入防止液供給手段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から侵入防止液供給手段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。

ノズル３１１は配管３３５を介して、侵入防止液供給部３３３に管路接続されている。尚、侵入防止液供給部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。

図１１に侵入防止液供給部３３３の構成を示す。侵入防止液供給部３３３は、侵入防止液を貯留する侵入防止液タンク３４１、侵入防止液タンク３４１からの侵入防止液を圧送するポンプ３４３及び侵入防止液の温度を調整する温度調整ユニット３４５で構成される。

侵入防止液タンク３４１に管路接続されたポンプ３４３は、侵入防止液を加圧して配管３３５を通して送出する。配管３３５に介挿されたポンプ３４３が侵入防止液を送出する側に、配管３３６が更に管路接続され、侵入防止液が送出される経路が２つに分岐されている。配管３３５はノズル３１１に、他方の配管３３６は侵入防止液タンク３４１の中に、それぞれ管路接続されている。配管３３５には開閉弁３３７が、配管３３６には開閉弁３３８がそれぞれ介挿されており、開閉弁３３７は常時閉成、開閉弁３３８は常時開成とされている。

また、開閉弁３３７、３３８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から侵入防止液供給手段３１への動作指令により、開閉弁３３７が開成、開閉弁３３８が閉成すると、侵入防止液供給部３３３から所定の温度に調整された侵入防止液が配管３３５を介してノズル３１１に供給される。

また、制御ユニット９７から侵入防止液供給手段３１への動作指令により、開閉弁３３７が閉成、開閉弁３３８が開成すると、ポンプ３４３から送出された侵入防止液が配管３３６を通して再び侵入防止液タンク３４１に戻る。これにより、侵入防止液タンク３４１内の侵入防止液を撹拌し、侵入防止液タンク３４１内の侵入防止液の温度を均一にする。尚、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。

侵入防止液タンク３４１には温度調整ユニット３４５が設けられており、温度調整ユニット３４５から延びる熱交換パイプ３４７は侵入防止液タンク３４１内の侵入防止液に浸漬されている。熱交換パイプ３４７の内部には水が循環されるようになっており、温度調整ユニット３４５により、熱交換パイプ３４７の内部を循環する水の温度が調整される。熱交換パイプ３４７の内部を流れる水は、侵入防止液タンク３４１内の侵入防止液と熱交換を行い、侵入防止液の温度を調節する。

ここで、開閉弁３３７と３３８は開成と閉成の状態が互いに逆となるように構成される。即ち、ノズル３１１から基板表面Ｗｆに侵入防止液を吐出する場合は開閉弁３３７が開成し時は開閉弁３３８が閉成する。これに対し、ノズル３１１から基板表面Ｗｆに侵入防止液を吐出しない場合は開閉弁３３７が閉成し、時は開閉弁３３８が開成する。

ノズル３１１から基板表面Ｗｆに侵入防止液を吐出しない場合、侵入防止液タンク３４１からポンプ３４３により送出された侵入防止液は、配管３３６を通って再び侵入防止液タンク３４１に戻されることにより、侵入防止液タンク３４１内の侵入防止液を撹拌する。これにより、侵入防止液タンク３４１内の侵入防止液の温度を均一にすることができる。

尚、侵入防止液の温度調整を行う方法は、上記した方法に限られず、侵入防止液タンク３４１の壁面自体を温度調整する方法や、熱交換パイプ３４７に替えてペルチェ素子のユニットを浸漬して温度調整する方法等、公知の温度調整方法を用いることができる。

また、侵入防止液タンク３４１内の侵入防止液の温度を均一にする方法としては、上記した方法に限られず、別途循環用のポンプを設けて侵入防止液を循環する方法や、侵入防止液タンク３４１の中に撹拌用のプロペラを設ける方法等、公知の方法を用いることができる。

次に、凝固手段３５の構成について図１２用いて説明する。図１２は凝固手段３５の構成を示す模式図である。基板Ｗに凝固用気体を供給するノズル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の外側に伸びるように固設されている。

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保持されている。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。

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。

制御ユニット９７から凝固手段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から凝固手段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。

ノズル３５１は配管３７５を介して凝固用窒素ガス供給部３７３と管路接続されている。また、凝固用窒素ガス供給部３７３は制御ユニット９７に電気的に接続されている。この凝固用窒素ガス供給部３７３は、制御ユニット９７からの動作指令により、凝固対象液の凝固点より低い温度の窒素ガスを配管３７５を介してノズル３５１に供給する。また、凝固用窒素ガス供給部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。

図１３に凝固用窒素ガス供給部３７３の構成を示す。凝固用窒素ガス供給部３７３は、液体窒素の冷熱を用いて窒素ガスを冷却するガス冷却ユニット６１１、液体窒素を貯蔵する液体窒素タンク６１３、液体窒素タンク６１３から液体窒素をガス冷却ユニット６１１へ供給するポンプ６１５、窒素ガスを貯蔵する窒素ガスタンク６１９、窒素ガスタンク６１９から窒素ガスをガス冷却ユニット６１１へ供給するポンプ６２１および窒素ガスタンク６１９からガス冷却ユニット６１１に供給される窒素ガスの流量を制御するマスフローコントローラ６２５で構成される。

ガス冷却ユニット６１１の容器６２７は内部に液体窒素を貯留する事ができるようタンク状になっており、液体窒素の温度（−（マイナス）１９５．８℃（摂氏））に耐えうる材料、例えば、ガラス、石英またはＨＤＰＥ（高密度ポリエチレン：ＨｉｇｈＤｅｎｓｉｔｙＰｏｌｙｅｔｙｌｅｎｅ）により形成されている。なお、容器６２７を断熱容器で覆う二重構造を採用してもよい。この場合、断熱容器は、外部の雰囲気と容器６２７との間での熱移動を抑制するために、断熱性の高い材料、例えば発泡性樹脂やＰＶＣ（ポリ塩化ビニル樹脂：ＰｏｌｙｖｉｎｙｌＣｈｌｏｒｉｄｅ）などにより形成するのが好ましい。

容器６２７は配管６１７を介して液体窒素タンク６１３に管路接続されており、配管６１７にはポンプ６１５が介挿されている。また、ポンプ６１５は制御ユニット９７と電気的に接続されている。また、容器６２７内には液面センサ（図示省略）が設けられ、制御ユニット９７と電気的に接続されている。制御ユニット９７は、液面センサが検出した値に基づいてポンプ６１５の動作を制御することにより、容器６２７内に貯留される液体窒素の量を一定に保持する。

また、容器６２７の内部には、ステンレス、銅などの金属管で形成されたコイル状の熱交換パイプ６２９がガス通送路として設けられ、容器６２７に貯留された液体窒素に浸漬されている。熱交換パイプ６２９の一方の端（図１３において容器６２７の側壁上方から右に突出する側）は、配管６２３を介して窒素ガスタンク６１９に管路接続されており、配管６２３にはポンプ６２１が介挿され、ポンプ６２１と容器６２７の間にはマスフローコントローラ６２５が介挿されている。

マスフローコントローラ６２５は制御ユニット９７と電気的に接続されている。また、熱交換パイプ６２９の他方の端（図１３において容器６２７の上方に突出する側）は、配管３７５を介してノズル３５１に管路接続されている。尚、ポンプ６２１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。

制御ユニット９７から凝固手段３５への動作指令によりマスフローコントローラ６２５が所定の流量となるように開放されると、窒素ガスタンク６１９から窒素ガスがガス冷却ユニット６１１内の熱交換パイプ６２９に供給され、窒素ガスが熱交換パイプ６２９内を通過する間、容器６２７内に貯留された液体窒素の冷熱により冷却される。熱交換パイプ６２９内を通過するうちに冷却された窒素ガスは配管３７５を介してノズル３５１へと供給される。

尚、熱交換パイプ６２９の他方の端（図１３において容器６２７の上方に突出する側）と容器６２７の間に微小な空間が設けられており、容器６２７の内部の空間から排気管路６３１に至る連通した流通経路を形成している。容器６２７の内部に貯留された液体窒素は、熱交換パイプ６２９の中を流れる窒素ガスを冷却して気化し、気化した窒素ガスは、この流通経路を通り排気管路６３１を介して図示しない排気系統に排出される。

尚、本実施形態においては凝固用気体として窒素ガスを用いたが、凝固用気体としては窒素ガスに限らず、乾燥空気、オゾンガス、アルゴンガス等の他の気体を使用することも可能である。また、凝固用気体を冷却する手段としては、液体窒素に限らず、液体ヘリウム等の低温の液体を使用することが可能であり、またペルチェ素子を用いて電気的に冷却することも可能である。

また、凝固用窒素ガス供給部３７３に液体窒素タンク６１３及び窒素ガスタンク６１９を設けず、工場ユーティリティー側から液体窒素と窒素ガスを供給する構成とすることも可能である。尚、凝固用窒素ガス供給部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。

次に、リンス手段５１および乾燥用気体供給手段５５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５１および乾燥用気体供給手段５５の構成を示す模式図である。リンス手段５１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、乾燥用気体供給手段５５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。

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。

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。

次に、リンス手段５１について説明する。リンス手段５１はリンス液の供給源である第三ＤＩＷ供給部５１３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は上側第二供給管２７３に、下側分岐配管５２１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。

上側分岐配管５１７には開閉弁５１５が介挿されている。なお、開閉弁５１５は常時閉成されている。開閉弁５１５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５１への動作指令により開閉弁５１５が開成すると、第三ＤＩＷ供給部５１３からリンス液が主配管５１５、上側分岐配管５１７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。

下側分岐配管５２１には開閉弁５２３が介挿されている。なお、開閉弁５２３は常時閉成されている。開閉弁５２３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５１への動作指令により開閉弁５２３が開成すると、第三ＤＩＷ供給部５１３からリンス液が主配管５１５、下側分岐配管５２１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。

この、第三ＤＩＷ供給部５１３、主配管５１５、上側分岐配管５１７、下側分岐配管５２１、開閉弁５１９、開閉弁５２３、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５１を構成する。尚、第三ＤＩＷ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。

次に、乾燥用気体供給手段５５について説明する。乾燥用気体供給手段５５は乾燥用気体の供給源である乾燥用窒素ガス供給部５５３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５５３に主配管５５５の一端が管路接続されている。主配管５５５の他端は、上側分岐配管５５７および下側分岐配管５６１に分岐し、上側分岐配管５５７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５５３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。

上側分岐配管５５７にはマスフローコントローラ５５９が介挿されている。マスフローコントローラ５５９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５５への動作指令によりマスフローコントローラ５５９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５５５、上側分岐配管５５７と上側第一供給管２７１を介して基板表面Ｗｆに供給される。

下側分岐配管５６１にはマスフローコントローラ５６３が介挿されている。マスフローコントローラ５６３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５５への動作指令によりマスフローコントローラ５６３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５５５、下側分岐配管５６１と下側第一供給管２８１を介して基板裏面Ｗｂに供給される。

この、乾燥用窒素ガス供給部５５３、主配管５５５、上側分岐配管５５７、下側分岐配管５６１、マスフローコントローラ５５９、マスフローコントローラ５６３、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５５を構成する。尚、乾燥用窒素ガス供給部５５３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。

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１参照）が接続されている。

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の基板回転機構１２１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。

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。

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開状態とする。

また、侵入防止液供給手段３１がノズル３１１を、凝固手段３５がノズル３５１を、凝固対象液供給手段４３がノズル４１１をそれぞれ退避位置（各ノズルがカップ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、４３７、４５７、４７７、５１９及び５２３が閉成し、開閉弁３３８が閉成する。また、マスフローコントローラ５５９、５６３及び６２５が流量０（ゼロ）に設定される。

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（ステップＳ１０１）が行われる。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。

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。

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。

次に、基板表面Ｗｆに対して、侵入防止液を供給する侵入防止液供給工程（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の回転を開始させ、侵入防止液供給工程の間維持する。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。

侵入防止液供給工程における基板Ｗの回転数は、基板表面Ｗｆに供給された侵入防止液が基板表面Ｗｆの全面に拡散可能なように３００〜５００ｒｐｍとすることが好ましい。以下では、侵入防止液供給工程における基板Ｗの回転数を３００ｒｐｍとして説明する。

また、制御ユニット９７から侵入防止液供給手段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から侵入防止液供給手段３１への動作指令により、開閉弁３３７が開成すると共に開閉弁３３８が閉成する。これにより、侵入防止液供給部３３３から侵入防止液が配管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。

尚、侵入防止液は、基板Ｗを冷却し、後述する凝固工程において凝固対象液の凝固に要する時間を短縮するため、−（マイナス）１０℃（摂氏）〜５℃（摂氏）に温度調整されていることが好ましい。以下では、侵入防止液の温度を０．５℃（摂氏）であるとして説明する。

基板表面Ｗｆの中心付近に供給された侵入防止液は、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。この侵入防止液の流動に伴って、基板表面Ｗｆに形成されたパターンの間隙内部にまで侵入防止液が侵入する。

基板表面Ｗｆの全面に侵入防止液が拡散した後、制御ユニット９７から侵入防止液供給手段３１への動作指令により、開閉弁３３７が閉成すると共に開閉弁３３８が開成する。また、制御ユニット９７から侵入防止液供給手段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。

次に、侵入防止液が付着している基板表面Ｗｆに凝固対象液を供給する凝固対象液供給工程（ステップＳ１０３）が行われる。まず、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が外捕集位置に位置決めされる。尚、基板Ｗの回転は侵入防止液供給工程の際の回転数と同じ回転数が維持される。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。

また、制御ユニット９７から凝固対象液供給手段４３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から凝固対象液供給手段４３への動作指令により、開閉弁４３７が開成する。これにより、第一ＤＩＷ供給部４３３から凝固対象液が配管４３５および集合配管４４９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。

尚、凝固対象液は、後述する凝固工程において凝固に要する時間を短縮するため、また温度が高いゆえに凝固工程において凝固される前に蒸発してパターンを倒壊させることがないよう、０℃（摂氏）〜５℃（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０．５℃（摂氏）であるとして説明する。

基板表面Ｗｆの中心付近に供給された凝固対象液は、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基板表面Ｗｆに付着した侵入防止液を排除しながら流動する。ただし、基板表面Ｗｆに形成されたパターンは微細なものであり、凝固対象液はパターン間隙内部を含むパターン近傍（以下「パターン近傍」と記載する）の微小領域には容易に侵入することができない。また、侵入防止液は凝固対象液に対し不溶性であるため、更に侵入し難くなる。従って、凝固対象液供給工程においては、基板表面Ｗｆに形成されたパターン近傍に侵入防止液を残留させたまま、基板表面Ｗｆ上に凝固対象液の液層が形成される。

ここで、凝固対象液供給工程における基板表面Ｗｆの状態について図１６及び図１７を用いて説明する。図１６は侵入防止液供給工程終了後の基板表面Ｗｆの状態を示した模式図であり、図１７は凝固対象液供給工程終了後の基板表面Ｗｆの状態を示した模式図である。

侵入防止液供給工程において、基板表面Ｗｆに供給された侵入防止液９８３は、図１６に示すように、一群の微細な凹凸形状からなるパターン９８１の隣接する凸部の間であるパターン間隙内部にまで侵入する。

その後、凝固対象液供給工程により基板表面Ｗｆ上に供給された凝固対象液９８５により、基板表面Ｗｆ上に残留する侵入防止液９８３が押し流される。しかし、前述のとおり、パターン９８１の凸部付近には侵入防止液９８３が残留することとなるため、凝固対象液供給工程が終了した時点では、図１７に示すような状態となる。

即ち、基板表面Ｗｆ上に形成されたパターン９８１の間隙内部及び最も外側の凸部の側壁近傍については侵入防止液９８３が残留し、その他の部分（パターンが形成されていない基板表面やパターンの凸部上面等）については凝固対象液９８５の液膜が形成されている。ここで、本実施形態における「パターン近傍」とは、図１７において符号９８７で示される侵入防止液９８３が残留する領域を示し、「パターン外領域」とは、図１７において符号９８９で示される侵入防止液９８３が凝固対象液９８５により除去され、凝固対象液９８５が基板表面Ｗｆに接している領域を示す。

ここで、パターン近傍９８７とパターン外領域９８９との境界は、凝固対象液供給工程において供給される凝固対象液９８５を供給する時間やその流量、基板Ｗの回転数などにより決定され、これらの条件を変更することにより、パターン近傍９８７を広くしてパターン外領域９８９を狭くする、あるいは、パターン近傍９８７を狭くしてパターン外領域９８９を広くすることができる。これらの領域の広狭については、パターンの強度や洗浄したいパターン外領域９８９の範囲等に基づいて適宜決定される。

図１５に戻る。基板表面に凝固対象液の液層が形成された後、制御ユニット９７から凝固対象液供給手段４３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から凝固対象液供給手段４３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。

次に、基板表面に形成された凝固対象液の液膜を凝固する凝固工程（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、凝固工程の間維持する。凝固工程における基板Ｗの回転数は、基板表面Ｗｆに形成された凝固対象液の液膜を均一に凝固可能なように３０〜１００ｒｐｍの回転数で回転することが望ましい。以下では、凝固工程における基板Ｗの回転数を６０ｒｐｍとして説明する。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。

また、制御ユニット９７から凝固手段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３５３の位置決めが完了した後、制御ユニット９７から凝固手段３５への動作指令により、凝固用窒素ガス供給部３７３から凝固対象液の凝固点（０℃（摂氏））より低い温度に調整された凝固用気体が配管３７５を介して、ノズル３５１から基板表面Ｗｆの中心部付近に供給される。

尚、凝固用気体の温度は、凝固対象液の温度をできるだけ低下させてパーティクル等の除去率を向上する為に可能な限り低いほうが好ましい。しかし、侵入防止液を液体のまま維持して凍結洗浄を行うためには、凝固対象液と侵入防止液の温度をＨＦＥの凝固点（最も凝固点が高いもので、−（マイナス）３８℃（摂氏））より低い温度に冷却しないようにしなければならない。

ただし、後述するように、凝固用気体は、回転する基板Ｗの表面Ｗｆ上を、基板Ｗの中心付近上空から端部上空まで移動するノズル３５１から吐出され、基板Ｗ、基板表面Ｗｆ上の凝固対象液および侵入防止液を冷却するため、基板Ｗ上の単位面積当たりに供給される冷熱の量は限られている。また、液体および固体を気体で冷却する効率、および、雰囲気からの吸熱も考慮して−５０℃〜−（マイナス）１９０℃（摂氏）に温度調整されていることが好ましい。以下では、凝固用気体の温度を−（マイナス）１９０℃（摂氏）に調整するとして説明する。

ノズル３５１から凝固用気体の吐出が開始された後、制御ユニット９７から凝固手段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の中心付近上空から基板表面Ｗｆの周縁部付近上空へ旋回移動させる。このように、基板Ｗを回転させながらノズル３５１を基板表面Ｗｆの中心付近上空から周縁部付近上空まで旋回移動させることで、基板表面Ｗｆ全面に凝固用気体を吹きつけることが可能となり、基板表面Ｗｆ全面について均一に凝固対象液の凝固体を形成することが可能となる。

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凝固対象液の凝固体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。

尚、凝固対象液が凝固することによる体積の膨張は基板表面Ｗｆの全面にわたって発生するが、パターン近傍については侵入防止液が液体の状態で残留しているため、凝固対象液が凝固して体積が膨張することによる力の影響を受けず、パターンへのダメージが防止される。即ち、体積膨張による力は液体により受け流されることにより、パターン自体に直接作用しない。従って、パターン凸部の倒壊や剥離等のダメージが生じない。

尚、ノズル３５１の旋回移動は、基板表面Ｗｆの中心付近上空から基板表面Ｗｆの周縁部付近上空へ１回移動するだけでなく、中心付近上空から周縁部付近上空への移動を複数回繰り返したり、中心付近上空から周縁部付近上空との間で往復運動させてもよい。

基板Ｗｆ全面について凝固対象液の凝固体が形成された後、制御ユニット９７から凝固手段３５への動作指令により、凝固用窒素ガス供給部３７３からの窒素ガスの供給が停止される。また、制御ユニット９７から凝固手段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。

次に、基板表面Ｗｆ上に形成された凝固対象液の凝固体を除去する除去工程（ステップＳ１０５）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、除去工程の間維持する。

除去工程における基板Ｗの回転数は、基板表面Ｗｆに供給された除去液が基板表面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、除去工程における基板Ｗの回転数を２０００ｒｐｍとして説明する。尚、カップ２１０は内捕集位置、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。

また、制御ユニット９７から除去手段４５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から除去手段４５への動作指令により、開閉弁４５７が開成する。これにより、第二ＤＩＷ供給部４５３から除去液が配管４５５および集合配管４４９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。

基板表面Ｗｆに供給された除去液は、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除去液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、除去液として８０℃（摂氏）のＤＩＷが供給されるとして説明する。

基板表面Ｗｆの中心付近に供給された除去液は、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上に拡散した除去液は、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除去する。

基板表面Ｗｆから凝固対象液の凝固体が除去された後、制御ユニット９７から凝固対象液供給手段４３への動作指令により、開閉弁４５７が閉成する。また、制御ユニット９７から除去手段４５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。

次に、パターン近傍に残留する侵入防止液を置換液で置換する置換工程（ステップＳ１０６）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、置換工程の間維持する。

置換工程における基板Ｗの回転数は、基板表面Ｗｆに供給された置換液が基板表面Ｗｆの全面に拡散可能なように３００〜１５００ｒｐｍとすることが好ましい。以下では、侵入防止液供給工程における基板Ｗの回転数を１０００ｒｐｍとして説明する。尚、カップ２１０は内捕集位置、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。

また、制御ユニット９７から置換手段４７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から置換手段４７への動作指令により、開閉弁４７７が開成する。これにより、置換液供給部４７３から置換液が配管４７５および集合配管４４９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。

基板表面Ｗｆの中心付近に供給された置換液は、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全面に拡散する。基板表面Ｗｆ上に拡散した置換液は、パターン近傍に残留する侵入防止液と置換し、あるいは侵入防止液と混合する。置換液または置換液と侵入防止液の混合物はリンス液と混合しやすいため、後述するリンス工程においてパターン近傍の置換液あるいは侵入防止液と置換液の混合液がリンス液により除去されることとなる。

パターン近傍に残留する侵入防止液が置換液と置換され、あるいは置換液と混合した後、制御ユニット９７から凝固対象液供給手段４３への動作指令により、開閉弁４７７が閉成する。また、制御ユニット９７から置換手段４７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。

次に、リンス工程が行われる（ステップＳ１０７）。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、基板回転機構１２１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。

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に残留する置換液や、ＩＰＡと侵入防止液との混合液を除去可能なように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。

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５１への動作指示により、開閉弁５１９及び開閉弁５２３が開成する。

これにより、第三ＤＩＷ供給部５１３からリンス液が、主配管５１５、上側分岐配管５１７、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５１５、下側分岐配管５２１、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。

尚、リンス液は、先行する各工程において基板Ｗの裏面Ｗｂの部分へ飛散した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。

リンス工程終了後、制御ユニット９７からリンス手段５１への動作指令により、開閉弁５１９及び開閉弁５２３が閉成する。

次に、基板Ｗを乾燥する乾燥工程が行われる（ステップＳ１０８）。制御ユニット９７から乾燥用気体供給手段５５への動作指令により、マスフローコントローラ５５９とマスフローコントローラ５６３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。

これにより、乾燥用窒素ガス供給部５５３からの常温の乾燥用窒素ガスが、主配管５５５、上側分岐配管５５７、上側第一供給管２７１を介して基板表面Ｗｆへ、また、主配管５５５、下側分岐配管５６１、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。

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。

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５５への動作指令により、マスフローコントローラ５５９とマスフローコントローラ５６３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。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。

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が行われる（ステップＳ１０９）。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を開状態として基板支持部の上に載置する。

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。

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９５１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。

以上のように、本実施形態では、パターン近傍に侵入防止液が液体の状態で残留しているため、凝固対象液が凝固して体積が膨張することによる力が軽減され、パターンへのダメージが防止される。即ち、体積膨張による力は液体により受け流されることにより、パターン自体に直接作用しない。従って、パターン自体には力が加わらないため、パターン凸部の倒壊や剥離等のダメージが生じず、パターン近傍以外のパターン外領域についてはＤＩＷの体積膨張により生ずる力が有効に作用して良好に洗浄することが可能となる。

尚、上記第一実施形態では、侵入防止液としてＨＦＥを使用しているが、凝固対象液に対し不溶性で、かつ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：Ｃ_８Ｈ_１０。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：Ｃ_８Ｈ_１０。凝固点：−（マイナス）４８．９℃（摂氏））、トリクロロメタン（化学式：ＣＨＣｌ_３。凝固点：−（マイナス）６３．５℃（摂氏））、テトラクロロエチレン（化学式：ＣＣｌ_２＝ＣＣｌ。凝固点：−（マイナス）２２．２℃（摂氏））等である。尚、これらの物質は希釈されていても良い。

また、侵入防止液として、凝固対象液に対し可溶性で、かつ凝固対象液の凝固点より低い凝固点を有している液体を使用することも可能である。例えば、イソプロピルアルコール（化学式：Ｃ_３Ｈ_８Ｏ。凝固点：−（マイナス）９０℃（摂氏））、エチルアルコール（化学式：Ｃ_２Ｈ_５ＯＨ。凝固点：−（マイナス）１１４℃（摂氏））、メチルアルコール（化学式：ＣＨ_３ＯＨ。凝固点：−（マイナス）９８℃（摂氏））などである。尚、これらの物質は希釈されていてもよい。

尚、侵入防止液として凝固対象液に対し可溶性の物質を使用する場合、凝固対象液供給工程に要する時間を短くして、パターン近傍から完全に除去されてしまう前に次工程である凝固工程に進み、凝固対象液を凝固すればよい。また、パターン近傍で凝固対象液と侵入防止液が混合した場合、凝固対象液の凝固点を降下させることになり、凝固工程を終了した後もパターン近傍の凝固対象液と侵入防止液との混合物が液体の状態を維持することになり、パターンへのダメージを防止することができる。

また、侵入防止液として凝固対象液に対し可溶性のものを使用した場合、除去工程後に侵入防止液を置換する必要がないため、置換工程（ステップＳ１０６）を行う必要がなく、また、置換手段４７も不要となるため、処理時間が短くなり、装置自体もより簡易な構成となる。

また、上記第一実施形態では、置換液としてＩＰＡを用いたが、リンス液対し可溶性であり、侵入防止液と置換可能、あるいは侵入防止液と混合し、リンス液と混合しやすくする物質であれば他の物質を使用することも可能である。例えば、エチルアルコールやメチルアルコールを使用することが可能である。尚、これらの液は希釈されていてもよい。

＜その他＞
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記各実施形態では、基板表面Ｗｆ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。

また、上記各実施形態では、基板表面Ｗｆに除去液としてＤＩＷを供給しているが、除去液としては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。

また、上記各実施形態では、凝固対象液と除去液を同じ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。

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侵入防止液供給手段
３５凝固手段
４３凝固対象液供給手段
４５除去手段
５１リンス手段
５５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
１１３スピンベース
１１５基板保持部材
１１９基板保持部材駆動機構
１２１基板回転機構
２１０カップ
２１１内構成部材
２１３中構成部材
２１５外構成部材
２１７ガード昇降機構
２３１遮断部材
２３３支持軸
２３５遮断部材回転機構
２４１アーム
２４３上下軸
２４５ベース部材
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
２８１下側第一供給管
２８３下側第二供給管
３１３ノズル駆動機構
３３１侵入防止液供給手段
３５３ノズル駆動機構
３７１凝固用窒素ガス供給手段
４１３ノズル駆動機構
５５３乾燥用窒素ガス供給部
７３８基板保持部材駆動機構
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
９９７制御ユニット
Ｗ基板
Ｗｂ基板裏面
Ｗｆ基板表面

Claims

パターンが形成された基板に対し、侵入防止液を供給する侵入防止液供給工程と、前記侵入防止液が供給された前記基板に対し、凝固体を形成可能な凝固対象液を供給する凝固対象液供給工程と、前記凝固対象液を凝固する凝固工程と、前記凝固対象液及び前記侵入防止液を除去する除去工程とを備え、前記侵入防止液は、前記凝固対象液の凝固点より低い凝固点を有する物質であり、前記パターン近傍に残留して前記凝固対象液が前記パターン近傍に侵入することを防止し、前記凝固工程は、前記侵入防止液および前記凝固対象液の順で供給を受けた前記基板を前記凝固対象液の凝固点以下かつ前記侵入防止液の凝固点以上に冷却して、前記侵入防止液は液体のまま、前記凝固対象液を凝固する基板処理方法。
請求項１に記載の基板処理方法であって、
前記凝固対象液供給工程は、前記侵入防止液が付着した前記基板に対し、前記凝固対象液を供給し、前記パターン近傍以外の前記侵入防止液を除去する基板処理方法。
請求項２記載の基板処理方法であって、
前記侵入防止液は、前記凝固対象液に対し不溶性の物質である基板処理方法。
請求項３に記載の基板処理方法であって、
前記基板にリンス液を供給するリンス工程を更に有し、
前記除去工程は、前記リンス液に対し可溶性の物質であって、前記基板上に残留する前記侵入防止液を置換し、あるいは前記侵入防止液と混合して前記リンス液に対し可溶性となる置換液を供給する置換工程を有する基板処理方法。
パターンが形成された基板に対し、侵入防止液を供給する侵入防止液供給手段と、前記侵入防止液が供給された前記基板に対し、凝固体を形成可能な凝固対象液を供給する凝固対象液供給手段と、前記凝固対象液を凝固する凝固手段と、前記凝固対象液及び前記侵入防止液を除去する除去手段とを備え、前記侵入防止液は、前記凝固対象液の凝固点より低い凝固点を有する物質であり、前記パターン近傍に残留して前記凝固対象液が前記パターン近傍に侵入することを防止し、前記凝固手段は、前記侵入防止液および前記凝固対象液の順で供給を受けた前記基板を前記凝固対象液の凝固点以下かつ前記侵入防止液の凝固点以上に冷却して、前記侵入防止液は液体のまま、前記凝固対象液を凝固する基板処理装置。