CN102592970B - 基板处理方法以及基板处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种不使用用于形成凝固体的冷却气体，就能够良好地对基板进行清洗处理的基板处理方法以及基板处理装置。向基板(W)供给作为凝固对象液体的过冷却状态的DIW，借助落在基板(W)而产生的冲击来形成DIW的凝固体。由此，无需使用形成凝固体所需要的气体的冷媒，不需要用于生成气体的冷媒的设备，从而能够缩短处理时间，还能够抑制运转成本等。

Description

基板处理方法以及基板处理装置
技术领域
本发明涉及对半导体基板、光掩模用玻璃基板、液晶显示用玻璃基板、等离子显示用玻璃基板、FED(Field Emission Display：场致发射显示器)用基板、光盘用基板、磁盘用基板、光磁盘用基板等各种基板(以下，仅记载为“基板”)进行清洗处理的基板处理方法以及基板处理装置。
背景技术
在半导体装置、液晶显示装置等电子部件等的制造工序中，包括对基板的表面反复进行成膜和蚀刻等处理来形成微细图案的工序。在此，为了良好地进行微细加工需要将基板表面保持为清洁的状态，从而需要按照需要对基板表面进行清洗处理。例如，在JP特开2008-71875号公报记载的装置中，向基板表面供给去离子水(De Ionized Water，以下记载为“DIW”)等液体，在使去离子水冻结之后，通过冲洗液进行解冻并除去去离子水，由此对基板表面进行清洗。
即，在JP特开2008-71875号公报记载的装置中，执行以下的工序。首先，向基板的表面供给DIW，在整个基板表面形成DIW的液膜。接着，停止供给DIW，向基板表面供给低温的氮气，使DIW冻结。由此，进入颗粒等污染物质与基板表面之间的DIW变为冰，由于膨胀，颗粒等污染物质从基板离开微小距离。另外，由于还在与基板的表面平行的方向上膨胀，所以能够剥离粘固在基板上的颗粒等。结果，基板表面与颗粒等污染物质之间的附着力降低，而且，变为颗粒等污染物质能够从基板表面脱离的状态。此后，通过作为冲洗液的DIW解冻除去基板表面的冰，由此能够高效地从基板表面除去颗粒等污染物质。
另外，为了生成低温的氮气，如JP特开2010-123835号公报记载的装置那样，在储存于容器的液态氮中浸渍配管，在配管中流通氮气，通过热交换使氮气冷却。
在上述现有技术的使基板上的DIW冻结来除去颗粒等的冻结清洗方法中，如图1所示，冻结后的DIW的温度为了提高除去颗粒等的能力(在图1中用“PRE”表示。数值越大除去颗粒的能力越高。以下记载为“清洗能力”)，需要使冻结后的DIW降低至-(负)20℃(摄氏)左右。
在上述现有技术中，为了冷却基板上的DIW而使用氮气，但是由于是通过气体使液体冷却的方法，所以冷却效率不高，然而为了在短时间内进行冷却，需要使氮气的温度为-(负)100℃(摄氏)以下。因此，为了得到冷却基板所需的温度以及流量的清洁的氮气，采用了通过液态氮使氮气冷却的方法。
此时，为了防止从环境气体吸热，需要提高用于进行热交换而储存液态氮的容器、输送被冷却后的氮气的配管的隔热性，这样会使装置大型化、成本增加。另外，由于使用液态氮还增大了运转成本。另外，由于通过气体进行冷却，所以热传递效率低，从而使基板上的所有的DIW冻结，并且将冻结的DIW冷却至需要的温度，需要花费时间。
相对于此，为了使基板上的液态的DIW冻结，考虑直接供给液体的冷媒。但是，如果向液体的DIW供给液体的冷媒，则变得不能够通过液体的冷媒从基板表面除去DIW来进行清洗，或者由于一部分的DIW被推动而流动，所以冻结后的冰膜在基板上不均匀，产生基板的面内的清洗能力不均匀等问题。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种不使成本增大、不使处理时间增加且不使用气体的冷媒就能够清洗基板的基板处理方法以及基板处理装置。
为了解决上述问题，本发明为一种基板处理方法，其特征在于，包括：准备工序，以液体状态准备要向基板供给的凝固对象液体，凝固体形成工序，将准备工序中准备的凝固对象液体经由空间供给至基板，在基板上形成凝固对象液体的凝固体，除去工序，除去基板上的凝固对象液体的凝固体；凝固对象液体借助从准备工序到凝固体形成工序为止所受到的外部刺激而凝固。
另外，本发明为一种基板处理装置，其特征在于，具有：凝固体形成装置，其从嘴喷出液体状态的凝固对象液体来将该凝固对象液体供给至基板，在基板上形成凝固对象液体的凝固体，除去装置，其除去基板上的凝固对象液体的凝固体；凝固对象液体，借助从嘴喷出起落在基板上为止的过程以及置于基板上的过程中的至少一个过程中所受到的外部刺激而凝固。
在这样构成的发明(基板处理方法以及基板处理装置)中，由于通过外部刺激使以液体状态准备的凝固对象液体凝固，所以不需要供给用于使凝固对象液体凝固的气体。由此，能够防止装置的大规模化、成本增大，而且能够防止因使用液态氮等而造成运转成本增大的情况。
另外，优选在凝固体形成工序中供给至基板的凝固对象液体处于过冷却状态。同样，优选凝固体形成装置使凝固对象液体成为过冷却状态并供给至基板。
在这样构成的发明中，借助过冷却状态的凝固对象液体落在基板上而产生的冲击使过冷却状态的凝固对象液体凝固，来在基板上形成凝固对象液体的凝固体。因此，不需要供给用于使凝固对象液体凝固的气体。此外，只要构成为凝固对象液体在基板上形成凝固体即可，不限于在基板上使过冷却状态的凝固对象液体开始结晶，可以在到达基板之前的过程中开始结晶。根据本发明，由于仅向基板上供给过冷却状态的凝固对象液体就形成凝固体，所以不需要供给用于形成凝固体的低温的气体的工序，从而能够缩短处理时间。
另外，能够还具有凝固体冷却工序，在凝固体冷却工序中，向基板上的凝固对象液体的凝固体供给温度比凝固对象液体的凝固点低的流体，来对基板上的凝固对象液体的凝固体进行冷却。
在这样构成的发明中，由于通过温度比凝固对象液体的凝固点低的流体降低形成在基板上的凝固对象液体的凝固体的温度，所以能够提高除去基板表面的颗粒等的能力。
另外，在凝固体冷却工序中供给的流体为具有比凝固对象液体的凝固点低的凝固点的冷却液。
在这样构成的发明中，对基板上的凝固对象液体的凝固体供给具有比凝固对象液体的凝固点低的凝固点的冷却液，使凝固对象液体的凝固体的温度降低。由于液体比气体的热传递效率高，另外不会如气体那样向环境气体中扩散，所以能够在更短的时间内使凝固对象液体的凝固体的温度降低。另外，能够易于使冷却液在整个基板上蔓延，均匀冷却基板上的凝固对象液体的凝固体。由此，能够使基板上的清洗能力的分布偏差变小。
另外，凝固体形成工序还具有用于冷却基板的基板冷却工序，在基板冷却工序中，能够在凝固体形成工序之前向基板的背面喷出冷媒，或者向基板的表面喷出冷媒。
在这样构成的发明中，由于向基板的表面、背面喷出冷媒来使基板冷却，所以能够高效地使过冷却状态的凝固对象液体凝固。即，通过预先使基板冷却，不需要通过凝固对象液体冷却基板，能够在刚供给凝固对象液体之后就在基板表面上形成凝固对象液体的凝固体。
另外，可以在凝固体形成工序中，使基板上的凝固对象液体的凝固体的厚度在基板的面内改变。
如图2所示，就冻结清洗而言，由于清洗能力也与形成在基板上的凝固体的厚度相关，所以在这样构成的发明中，通过使基板上的凝固对象液体的凝固体在基板的面内具有不同的厚度，能够使清洗能力在面内具有相应的分布。即，在基板上的凝固体厚度均匀的情况下，若清洗能力在基板的面内具有分布偏差，则通过使清洗能力低的部分的凝固体厚度变大，能够使清洗能力的面内分布偏差变小。
另外，在凝固体形成工序中，通过使供给至基板上的凝固对象液体的量在基板的面内改变，来改变基板上的凝固体的厚度。
在这样构成的发明中，通过使供给至基板上的过冷却状态的凝固对象液体的量在某些部分减少而某些部分增多，能够简单地改变基板上的凝固体的厚度，从而能够容易地使清洗能力的面内分布偏差变小。
另外，在凝固体形成工序中，可以使基板的面内的凝固对象液体的凝固体的厚度从基板的中心部向周缘部逐渐变厚。
在这样构成的发明中，通过使基板的面内的凝固对象液体的厚度从基板的中心部向周缘部逐渐变厚，能够使在基板的周缘部的清洗能力比在基板的中心部的清洗能力更高。由此，能够提高因从环境气体吸收的热等而凝固对象液体的凝固体的温度易于上升的基板周缘部的清洗能力，从而能够使在基板的面内的清洗能力的分布变差变小。
另外，优选在凝固体形成工序中向基板供给具有比常温高的凝固点的凝固对象液体。同样，优选凝固体形成装置向基板的表面供给具有比常温高的凝固点的凝固对象液体。
在这样构成的发明(基板处理装置以及基板处理方法)中，代替在现有的冻结清洗技术中使用的DIW，利用具有比常温高的凝固点的凝固对象液体来进行冻结清洗。因此，由于供给至基板的上表面的凝固对象液体放置在常温环境气体中就能凝固，所以不需要使用在现有的冻结清洗技术必须具有的用于凝固的极低温气体，能够降低用于进行冻结清洗的运转成本。另外，由于不需要极低温气体，所以不需要现有技术中进行的对供给线的隔热，从而还能够抑制装置以及周边设备的成本。此外，本说明书所述的“极低温气体”是指利用液态氮等极低温材料强制地使温度降低后的气体。
在此，凝固体形成装置可以将凝固对象液体加热至凝固对象液体的凝固点以上的温度，并供给至基板的表面，通过这样加热凝固对象液体能够提高凝固对象液体的流动性，从而易于向基板表面进行供给。另外，由于向基板表面均匀地供给凝固对象液体，所以能够提高颗粒等的除去率在面内的均匀性。
另外，可以设置向基板供给温度比凝固对象液体的凝固点低的冷却流体的凝固促进装置来促进凝固对象液体的凝固，这样能够缩短处理时间。作为凝固促进装置，例如可以设置向供给了凝固对象液体的基板的表面供给冷却流体的第一凝固促进部，或者可以设置向供给了凝固对象液体的基板的背面供给冷却流体的第二凝固促进部。
另外，在这种基板处理装置中，由于被基板保持装置保持的基板的周边温度通常为常温，所以凝固对象液体的温度随着时间的经过逐渐接近常温，从而凝固对象液体凝固。因此，可以在凝固对象液体供给至基板的表面之后，在经过规定时间使凝固对象液体凝固之后，通过除去装置除去凝固体。
另外，除去装置用于除去凝固体，但是可以如下那样除去凝固体。例如，可以对形成有凝固体的基板的表面供给温度比凝固对象液体的凝固点高的高温除去液，来融化并除去凝固体。另外，可以对形成有凝固体的基板的表面供给用于溶解凝固对象液体的除去液，来溶解除去凝固体。
另外，如后所如，随着凝固体的到达温度的降低，除去附着在基板的表面上的颗粒等的效率提高。因此，可以设置在形成凝固体之后且在除去凝固体之前冷却凝固体来降低凝固体的温度的冷却装置。作为该冷却装置，例如，可以设置第一冷却部，所述第一冷却部向形成有凝固体的基板的表面供给温度比凝固对象液体的凝固点低的冷却流体，还可以设置第二冷却部，所述第二冷却部向形成有凝固体的基板的背面供给温度比凝固对象液体的凝固点低的冷却流体。
另外，在通过凝固促进装置的冷却流体促进凝固的情况下，可以在形成了凝固体之后，直到通过除去装置除去凝固体之前，持续供给冷却流体，来冷却凝固体。即，能够通过凝固促进装置连续地进行凝固促进处理和冷却处理，从而能够提高处理效率。
另外，还可以设置冲洗装置，所述冲洗装置在通过除去装置除去凝固体之后，向基板的表面供给冲洗液，来冲洗基板的表面。另外，可以使除去装置发挥冲洗装置的功能。即，在向基板的表面供给除去液来除去凝固体之后，除去装置能够继续供给该除去液，来冲洗基板的表面。通过这样连续进行除去处理和冲洗处理，能够提高处理效率。
另外，凝固体形成装置具有用于供给凝固对象液体的凝固对象液体供给部和配管，其中，配管的一端与凝固对象液体供给部连接，另一端与嘴连接，该配管使从凝固对象液体供给部供给来的凝固对象液体流到嘴，在这种情况下，在嘴以及配管内的凝固对象液体凝固时，不能够供给凝固对象液体。因此，在利用上述凝固对象液体进行冻结清洗时，优选设置用于防止嘴以及配管内的凝固对象液体凝固的凝固防止装置，凝固防止装置能够采用各种方式。例如，凝固防止装置可以构成为将嘴以及配管内的凝固对象液体的温度保温在凝固对象液体的凝固点以上。另外，在上述配管采用双重管结构(内管+外管)时，作为凝固防止装置可以设置保温流体供给部，所述保温流体供给部向内管和外管之间供给温度比凝固对象液体的温度高的保温流体。另外，作为凝固防止装置可以设置清除部，所述清除部在通过凝固体形成装置形成凝固体之后，向配管的一端供给温度比凝固对象液体的温度高的清除用流体，而使嘴以及配管内的凝固对象液体从嘴的喷出口排出。而且，作为凝固防止装置可以设置吸引排出部，所述吸引排出部在通过凝固体形成装置形成凝固体之后，对配管的一端施加负压，来从配管的一端排出嘴以及配管内的凝固对象液体。
附图说明
图1是表示冻结清洗技术中的冻结后的液膜的温度与颗粒除去率之间的关系的曲线图。
图2是表示冻结清洗技术中的液膜的厚度与颗粒除去率之间的关系的曲线图。
图3是表示本发明的基板处理装置的概略结构的主视图。
图4是表示图3的B1-B1线的剖视图。
图5是表示图3的从箭头B2观察的侧视图。
图6是表示第一实施方式的处理单元的整体结构的图。
图7是表示图6的处理单元中的基板保持装置、排液捕捉装置以及环境气体遮挡装置的结构的图。
图8是表示图6的处理单元中的凝固体形成装置的结构的图。
图9是表示图8的凝固体形成装置中的第一DIW供给部的结构的图。
图10是表示图6的处理单元中的表面冷却装置的结构的图。
图11是表示图10的表面冷却装置中的HFE供给部的结构的图。
图12是表示图6的处理单元中的融化装置的结构的图。
图13是表示图12的融化装置中的第二DIW供给部的结构的图。
图14是表示图6的处理单元中的冲洗装置、干燥用气体供给装置以及背面冷却装置的结构的图。
图15是表示第一实施方式的基板处理装置的动作的流程图。
图16是表示第二实施方式的基板处理装置的动作的流程图。
图17是表示本发明的基板处理装置的第四实施方式的图。
图18是表示图17的基板处理装置中的氮气以及DIW的供给方式的图。
图19是表示图17的基板处理装置中的臂部的动作方式的图。
图20A、图20B、图20C是示意地表示图17的基板处理装置的动作的图。
图21A、图21B、图21C是示意地表示图17的基板处理装置的动作的图。
图22是表示本发明的基板处理装置的第五实施方式的动作的图。
图23是表示本发明的基板处理装置的第六实施方式的动作的图。
图24是表示本发明的基板处理装置的第七实施方式的动作的图。
图25是表示冻结清洗技术中的液膜的温度与颗粒除去效率之间的关系的曲线图。
图26是表示本发明的基板处理装置的第八实施方式的动作的图。
图27是表示本发明的基板处理装置的第九实施方式的动作的图。
图28是表示本发明的基板处理装置的第十实施方式的动作的图。
图29是表示本发明的基板处理装置的第十一实施方式的动作的图。
图30是表示本发明的基板处理装置的第十二实施方式的动作的图。
图31是表示本发明的基板处理装置的第十三实施方式的图。
图32是表示本发明的基板处理装置的第十四实施方式的图。
图33是表示本发明的基板处理装置的第十五实施方式的图。
具体实施方式
在以下的说明中，基板为半导体基板、光掩模用玻璃基板、液晶显示用玻璃基板、等离子显示用玻璃基板、FED(Field Emission Display)用基板、光盘用基板、磁盘用基板、光磁盘用基板等各种基板。
另外，在以下的说明中，以仅在一个主面上形成有电路图案等的基板作为例子。在此，将形成有电路图案等的主面这一侧称为“表面”，将相反侧的没有形成电路图案等的主面称为“背面”。另外，将基板的朝向下方的面称为“下表面”，将基板的朝向上方的面称为“上表面”。此外，以下将上表面作为表面。
另外，在以下的说明中，“过冷却”是指，在物质的相变中，即使降低至应该变化的温度以下，其状态也未变化的状态。即，表示即使液体被冷却至凝固点(转变点)以下也不凝固而保持液相的情况。例如，是指水即使降低至摄氏零度以下也不冻结的状态。在以下的第一实施方式至第三实施方式中，向基板供给这样的过冷却状态的凝固对象液体，作为外部刺激利用液体落在基板上而产生的冲击。
以下，以对半导体基板进行处理的基板处理装置为例，参照附图说明本发明的实施方式。此外，本发明不限于对半导体基板进行的处理，还能够用于对液晶显示器用的玻璃基板等的各种基板进行的处理。另外，能够应用本发明的基板处理装置不限于在同一装置内连续进行清洗处理以及干燥处理的装置，还能够应用于仅进行单一处理的装置中。
<第一实施方式>
图3、图4以及图5是表示本发明的基板处理装置9的概略结构的图。图3为基板处理装置9的主视图，图4为图3的基板处理装置9的B1-B1线剖视图。另外，图5为从箭头B2侧观察图3的基板处理装置9的侧视图。该装置为在用于除去半导体基板等基板W(以下，仅记载为“基板W”)上附着的颗粒等污染物质(以下记载为“颗粒等”)的清洗处理中使用的单张式基板处理装置。
此外，为了在各图中明确方向关系，制定将Z轴作为铅垂方向，将XY平面作为水平面的坐标系。另外，在各坐标系中，将箭头的前端所朝向的方向作为+(正)方向，将其反方向作为-(负)方向。
基板处理装置9具有：开箱机94，其载置有例如容置25张基板W的FOUP(Front Open Unified Pod：前开式标准箱)949；分度器单元93，其从开箱机94上的FOUP 949取出未处理的基板W，另外，将处理完了的基板W容纳在FOUP 949内；往复搬运器(shuttle)95，其用于在分度器单元93和中央机械手96之间交接基板W；处理单元91，通过中央机械手96将基板W容置在其内部来进行清洗；流体箱92，其容置有向处理单元91供给的液体和气体的配管、开闭阀等。
首先，利用图4说明它们的平面配置关系。在基板处理装置9的一端(图4中的左端)，配置有多个(在本实施方式中为3台)开箱机94。与开箱机94的图4中的右侧(+Y侧)相邻地配置分度器单元93。在分度器单元93的X方向上的中央附近，与分度器单元的图4中的右侧(+Y侧)相邻地配置往复搬运器95。在往复搬运器95的图4中的右侧(+Y侧)，以沿+Y方向与往复搬运器95排列的方式，配置中央机械手96。这样，分度器单元93与往复搬运器95、中央机械手96配置在垂直的两条线上。
在以沿+Y方向排列的方式配置的往复搬运器95和中央机械手96的图4中的上侧(-X侧)和下侧(+X侧)，配置处理单元91和流体箱92。即，在往复搬运器95和中央机械手96的图4中的上侧(-X侧)或下侧(+X侧)，与分度器单元93的图4中的右侧(+Y侧)相邻地依次配置流体箱92、处理单元91、处理单元91、流体箱92。
此外，在分度器单元93的+X侧(图4中的下侧)的侧面，设置有后述的控制单元97的操作部971(参照图3)。
接着，说明开箱机94。开箱机94具有：载置面941，在其上部载置FOUP949；开闭机构943，其与FOU P949的正面(图3以及图4中的FOUP 949的右侧(+Y侧)的面)相向配置，用于开关处于FOUP 949正面的盖部(省略图示)(参照图5)。
从基板处理装置9的外部被自动搬运车等搬入的FOUP 949载置在开箱机94的载置面941上，通过开闭机构943打开盖部。由此，后述的分度器单元93的分度器机械手931能够搬出FOUP 949内的基板W，相反能够向FOUP 949内搬入基板W。
接着，说明分度器单元93。分度器单元93具有分度器机械手931，该分度器机械手931从FOUP 949逐张地取出处理工序前的基板W，并且将处理工序后的基板W逐张地容置在FOUP 949中，而且与往复搬运器95交接基板W。该分度器机械手931具有沿Z轴方向上下配置的2组手部933。分度器机械手931能够在X轴方向自由地水平移动，另外能够在Z轴方向上自由地升降移动，并且能够围绕Z轴旋转。
接着，说明往复搬运器95。在往复搬运器95上具有沿Z轴方向上下配置的2组手部951，所述手部951在基板W的图4中的上侧(-X侧)以及下侧(十X侧)的周缘部附近，保持在不与分度器机械手931的手部933以及后述的中央机械手96的手部961干涉的位置上。另外，往复搬运器95具有使2组手部951分别独立地在Y轴方向上水平移动的水平移动机构(未图示)。
往复搬运器95能够与分度器机械手931和中央机械手96双方交接基板W。即，在通过未图示的水平移动机构使手部951移动至图4中的左侧(-Y侧)的情况下，能够在分手部951与度器机械手931的手部933之间交接基板W。另外，在将手部951移动至图4中的右侧(+Y侧)的情况下，能够在手部951与中央机械手96的手部961之间交接基板W。
接着，说明中央机械手96。中央机械手96具有沿Z轴方向上下配置的2组手部961，所述手部961逐张地保持基板W，用于与往复搬运器95或处理单元91交接基板W。另外，中央机械手96具有：升降轴963，其在铅垂方向(Z轴方向)上延伸设置，为使手部961沿着铅垂方向移动的轴；升降机构965，其使手部961升降移动；旋转机构967，其使手部961围绕Z轴旋转。中央机械手96构成为能够在Z轴方向上沿着升降轴963自由地升降移动，并且通过旋转机构967使手部围绕Z轴旋转。
此外，在处理单元91的后述的侧壁的与中央机械手96相向的面上设置有开口，该开口用于使中央机械手96的手部961伸出来向处理单元91内搬入基板W，或者从处理单元91内搬出基板W。另外，设置有挡板911，在中央机械手96不与处理单元91交接基板W时，所述挡板911关闭上述开口，来保持处理单元91内部的环境气体的洁净度。
此外，如图3所示，处理单元91和流体箱92为上下双层层叠结构。因此，在本实施方式的基板处理装置9中，处理单元91以及流体箱92各具有8个。
接着，说明通过分度器机械手931、往复搬运器95以及中央机械手96搬运基板W的顺序。通过自动搬运车等从基板处理装置9的外部搬入的FOUP 949载置在开箱机94的载置面941上，通过开闭机构943打开盖部。分度器机械手931通过下侧的手部933从FOUP 949的规定的位置取出1张基板W。之后，分度器机械手931向往复搬运器95的前方(图4中的分度器单元93的X轴方向的中央附近)移动。同时往复搬运器95使下侧的手部951向分度器单元93侧(图4中的左侧(-Y侧))移动。
移动至往复搬运器95的前方的分度器机械手931将保持在下侧的手部933上的基板W移载至往复搬运器95的下侧的手部951上。之后，往复搬运器95使下侧的手部951向中央机械手96侧(图4中的右侧(+Y侧))移动。另外，中央机械手96移动至使手部961朝向往复搬运器95的位置。
之后，中央机械手96通过下侧的手部961取出保持在往复搬运器95的下侧的手部951上的基板W，并且移动为使手部961朝向8个处理单元91中的任意一个挡板911的状态。之后，打开挡板911，中央机械手96使下侧的手部961伸出，向处理单元91内搬入基板W，从而开始在处理单元91内对基板W进行清洗处理。
在处理单元91内处理完的基板W通过中央机械手96的上侧的手部961被搬出。之后，与搬运上述未处理的基板W的情况相反，处理完的基板W依次移载至中央机械手96的上侧的手部961、往复搬运器95的上侧的手部951、分度器机械手931的上侧的手部933，最终容置在FOUP 949的规定的位置上。
接着，利用图6说明处理单元91的结构。图6是表示处理单元91的结构的示意图。在此，由于本实施方式的8个处理单元91分别具有相同的结构，所以以下作为代表说明图4中的箭头B3所示的处理单元91(图3中的左下侧的处理单元91)。
处理单元91具有：基板保持装置11，其将基板W保持为大致水平，并且使基板W旋转；排液捕捉装置21，其内侧容置有基板保持装置11，阻挡来自基板保持装置11以及基板W的飞散物等，并进行排气和排液；环境气体遮挡装置23，其与保持在基板保持装置11上的基板W的表面Wf相向配置，使基板表面Wf的上方的空间与外部气体隔绝。
另外，处理单元91具有：凝固体形成装置31，其将能够形成凝固体的凝固对象液体成为过冷却状态并供给至基板W，在基板W上形成凝固对象液体的凝固体；表面冷却装置35，其向基板W上的凝固对象液体的凝固体供给凝固点比凝固对象液体的凝固点低且温度比凝固对象液体的凝固点低的冷却液，来进行冷却；作为除去装置的融化装置41，其融化并除去凝固了的凝固对象液体；冲洗装置45，其向基板表面Wf以及基板背面Wb供给冲洗液；背面冷却装置47，其向基板背面Wb喷出温度比凝固对象液体的凝固点低的冷媒，将基板W冷却；干燥用气体供给装置51，其向基板表面Wf以及基板背面Wb供给干燥用气体使基板表面Wf以及基板背面Wb与外部气体隔绝；控制单元97，其基于后述的清洗程序对基板处理装置9的各部分的动作进行控制。
此外，在本实施方式中，凝固对象液体、融化液以及冲洗液使用去离子水(De Ionized Water，以下记载为“DIW”)，表面以及背面的冷却用的冷媒使用HFE。另外，在本实施方式中，干燥用气体使用氮气。
在此，HFE是以氢氟醚(Hydrofluoroether)为主要成分的液体。“HFE”能够使用例如住友3M株式会社制造的商品名为Novec(注册商标)系列的HFE。具体地说，HFE例如能够使用C4F9OCH3(化学式)、C4F9OC2H5(化学式)、C6F13OCH3(化学式)、C3HF6-CH(CH3)O-C3HF6(化学式)、C2HF4OCH3(化学式)(凝固点：-(负)38℃(摄氏)以下)等。这些HFE可以被稀释。
另外，处理单元91具有：侧壁901，其为中空的大致方柱形状；上侧基架构件902以及下侧基架构件903，其大致水平固定在侧壁901上，用于划分处理单元91内的空间。另外，处理单元91具有：上侧空间905，其在侧壁901的内部且位于上侧基架构件902的上方；处理空间904，其在侧壁901的内部，位于上侧基架构件902的下方且位于下侧基架构件903的上方；下侧空间906，其在侧壁901的内部且位于下侧基架构件903的下方。此外，在本实施方式中，侧壁901为大致方柱形状，但是侧壁的形状不限于此，可以是大致圆柱形状或其他形状。
此外，在侧壁901中的与中央机械手96相向的那一侧，设置有中央机械手能够将基板W搬入或搬出处理单元91的开口和用于关闭该开口来保持处理单元91内部的环境气体的洁净度的挡板911。
上侧基架构件902大致水平地固定设置在侧壁901的上方(图6中的上侧)，隔开作为处理单元91的内部的空间的上侧空间905和处理空间904。在上侧基架构件902的中央附近，设置有从上侧基架构件902的下表面连通至处理单元91的上端的环境气体导入通路907。另外，在环境气体导入通路907的上端附近设置有用于向处理空间904供给清洁的环境气体的风扇过滤器单元908。在上侧空间905内的环境气体导入通路907中设置的风扇过滤器单元908，从处理单元91上方吸入环境气体，通过内置的HEPA过滤器等，捕捉环境气体中的微粒等，并向下方的处理空间904内供给净化后的环境气体。
下侧基架构件903大致水平固定设置在侧壁901的中间(图6中的下侧)，隔开作为处理单元91的内部的空间的处理空间904和下侧空间906。在下侧基架构件903上设置多个排气口909，各排气口909与未图示的排气系统连接，将处理空间904内的环境气体排出至外部。
在此，处理空间904内保持有清洁的环境气体，为对基板W进行清洗等的空间。另外，上侧空间905以及下侧空间906为配设用于驱动在处理空间904内设置的各构件的驱动源等的空间。
通过风扇过滤器单元908供给至处理空间904内的环境气体，成为从处理空间904的上方向下方的气流，最终从排气口909排出至处理空间904之外。由此，使在后述的处理基板W的各工序中产生的微细的液体的微粒等，随着在处理空间904中从上向下流动的气流向下移动，而从排气口909排出。由此，能够防止这些微粒附着在基板W或处理空间904内的各构件上。
接着，利用图7说明基板保持装置11、排液捕捉装置21以及环境气体遮挡装置23的结构。图7是表示基板保持装置11、排液捕捉装置21以及环境气体遮挡装置23的结构的示意图。
首先，说明基板保持装置11。基板保持装置11的基座单元111固定设置在下侧基架构件903上，在基座单元111的上方大致水平地支撑有能够旋转的圆板状的旋转基座113，该旋转基座113的中心部具有开口。在旋转基座113的下表面中心，通过螺杆等紧固部件固定中心轴117的上端。另外，在旋转基座113的周缘附近立设有用于把持基板W的周缘部的多个基板保持构件115。为了可靠地保持圆形的基板W，基板保持构件115设置有3个以上即可，且将基板保持构件115沿着旋转基座113的周缘等角度间隔地配置。各基板保持构件115分别具有从下方支撑基板W的周缘部的基板支撑部和对被基板支撑部支撑的基板W的外周端面进行按压来保持基板W的基板保持部。
各基板保持构件115经由公知的连杆机构、滑动构件等与基板保持构件驱动机构119内的汽缸连接。此外，基板保持构件驱动机构119即设置在旋转基座113的下侧，还设置在基座单元111的内部。另外，基板保持构件驱动机构119与控制单元97电连接。另外，基于从控制单元97向基板保持装置11发送的动作指令，使基板保持构件驱动机构119的汽缸伸缩，由此各基板保持构件115能够在其基板保持部按压基板W的外周端面的“闭状态”和其基板保持部从基板W的外周端面离开的“开状态”之间进行切换。此外，作为基板保持构件115的驱动源，除了汽缸以外可以使用马达、电磁元件等公知的驱动源。
并且，在要向旋转基座113交接基板W时，使各基板保持构件115为开状态，在对基板W进行清洗处理等时，使各基板保持构件115成为闭状态。在使各基板保持构件115为闭状态时，各基板保持构件115把持基板W的周缘部，基板W与旋转基座113隔开规定间隔，被保持为大致水平姿势。由此，基板W被保持为其表面Wf朝向上方，背面Wb朝向下方的状态。此外，在本实施方式中，在基板W的表面Wf上形成微细图案，表面Wf为图案形成面。
另外，在基板保持装置11的中心轴117上连接包括马达的基板旋转机构121的旋转轴。此外，基板旋转机构121位于下侧基架构件903上且设置在基座单元111的内部。另外，基板旋转机构121与控制单元97电连接。另外，在基于从控制单元97向基板保持装置11发出的动作指令而驱动基板旋转机构121时，固定在中心轴117上的旋转基座113以旋转中心轴A1为中心旋转。
此外，从旋转基座113的上表面通过中心轴117到下侧空间906，以使后述的下侧第一供给管以及下侧第二供给管能够穿过的方式，形成有连通的中空部。
接着，说明排液捕捉装置21。在基板保持装置11的周围且下侧基架构件903的上侧，以包围被基板保持装置11保持的基板W的周围的方式，设置大致圆环状的杯部210。杯部210具有相对于旋转中心轴A1大致旋转对称的形状，这样能够捕捉从基板保持装置11以及基板W飞散的液体等。此外，在图中，为了进行说明示出了杯部210的剖面形状。
杯部210具有能够相互独立升降的内构成构件211、中间构成构件213以及外构成构件215。如图7所示，具有在内构成构件211上重叠中间构成构件213以及外构成构件215的结构。内构成构件211、中间构成构件213以及外构成构件215分别与设置在下侧空间906中的引导升降机构217连接，该引导升降机构217由马达以及滚珠螺杆等公知的驱动机构构成。另外，引导升降机构217与控制单元97电连接。另外，在基于从控制单元97向排液捕捉装置21发出的动作指令驱动引导升降机构217时，内构成构件211、中间构成构件213以及外构成构件215分别独立地或者多个构件同步地沿着旋转中心轴A1在上下方向上移动。
在内构成构件211上设置有3个收集槽，所述3个收集槽用于以各自分开的通路将内构成构件211、中间构成构件213以及外构成构件215分别捕捉到的液体向排液处理系统引导。各个收集槽设置为以旋转中心轴A1为中心的大致同心圆状，在各收集槽上分别连接有与未图示的排液处理系统连接的配管。
杯部210是将内构成构件211、中间构成构件213以及外构成构件215各自的上下方向的位置进行组合来使用的。例如，包括原位置、外捕捉位置、中捕捉位置以及内捕捉位置，其中，原位置为内构成构件211、中间构成构件213以及外构成构件215全都处于下方位置的位置，外捕捉位置为内构成构件211以及中间构成构件213处于下方位置而外构成构件215处于上方位置的位置，中捕捉位置为内构成构件211处于下方位置而中间构成构件213以及外构成构件215处于上方位置的位置，内捕捉位置为内构成构件211、中间构成构件213以及外构成构件215全都处于上方位置的位置。
原位置是中央机械手96将基板W搬入搬出处理单元91等时而形成的位置。外捕捉位置为捕捉外构成构件215所阻挡的液体而将其引导至外侧的收集槽的位置，中捕捉位置为将中间构成构件213所阻挡的液体引导至中间的收集槽的位置，另外，内捕捉位置为将内构成构件211所阻挡的液体引导至内侧的收集槽的位置。
通过使用这样的结构的排液捕捉装置21，能够对应于处理中所使用的液体改变内构成构件211、中间构成构件213以及外构成构件215各自的位置来分类捕捉上述液体。通过将各种液体分类，将它们排出至对应的排液处理系统，能够对液体进行再利用，或者能够分类处理混合后变得很危险的多种液体。
接着，说明环境气体遮挡装置23。环境气体遮挡装置23的基板相向构件即遮挡构件231形成为中心部具有开口的圆板状。遮挡构件231的下表面为与基板W的表面Wf大致平行相向的基板相向面，形成为与基板W的直径相等或以上的大小。遮挡构件231能够旋转且大致水平地支撑于支撑轴233的下方，该支撑轴233内部中空且为大致圆筒形状。
支撑轴233的上端部固定设置在用于使遮挡构件231旋转的遮挡构件旋转机构235的下表面上。遮挡构件旋转机构235例如由中空马达237以及中空轴239构成。中空轴239的一端(图7中的上端)与中空马达237的旋转轴相连接，另一端(图7中的下端)贯通支撑轴233与遮挡构件231的上表面相连接。另外，遮挡构件旋转机构235与控制单元97电连接。另外，在基于从控制单元97向环境气体遮挡装置23发出的动作指令来驱动遮挡构件旋转机构235时，遮挡构件231围绕通过支撑轴233的中心的铅垂轴旋转。遮挡构件旋转机构235构成为，按照被基板保持装置11保持的基板W的旋转，以与基板W相同的旋转方向且大致相同的旋转速度，使遮挡构件231旋转。
此外，从遮挡构件旋转机构235的上表面至遮挡构件231的中心部的开口，以使后述的上侧第一供给管以及上侧第二供给管能够穿过的方式，形成包括中空马达237以及中空轴239的内部空间的连通的中空部。
在遮挡构件旋转机构235的一个侧面(图7中的左侧面)连接有臂部241的一端，臂部241的另一端与上下轴243的图7中的上端附近相连接。上下轴243在排液捕捉装置21的杯部210的周向外侧，能够升降地安装在固定设置于下侧基架构件903的圆筒形状的基架构件245上。在上下轴243上连接有遮挡构件升降机构247，该遮挡构件升降机构247在基架构件245中穿过，由马达以及滚珠螺杆等公知的驱动机构构成。
此外，遮挡构件升降机构247设置在下侧空间906中。另外，遮挡构件升降机构247与控制单元97电连接。另外，在基于从控制单元97向环境气体遮挡装置23发出的动作指令来驱动遮挡构件升降机构247时，遮挡构件231与旋转基座113相接近或反向分离。
即，控制单元97控制遮挡构件升降机构247的动作，在将基板W搬入搬出处理单元91时，使遮挡构件231上升至基板保持装置11的上方的分离位置。另一方面，在对基板W进行后述的冲洗处理或对基板W进行干燥等时，使遮挡构件231下降至相向位置，该相向位置设定在与被基板保持装置11保持的基板W的表面Wf极其接近的位置。
接着，利用图8说明凝固体形成装置31的结构。图8是表示凝固体形成装置31的结构的示意图。向基板W供给凝固对象液体的嘴311被设置在上侧基架构件902的下表面的嘴驱动机构313支撑，并能够升降以及转动。嘴驱动机构313的基架构件315在环境气体导入通路907的外侧固定设置为从上侧基架构件902的下表面向下方延伸。
在基架构件315的下方能够上下移动以及自如旋转地支撑有转动上下轴317。此外，为了连接转动上下轴317和后述的上下驱动部321以及转动驱动部319，基架构件315形成为中空的大致圆筒形状。转动上下轴317的下表面结合有臂部323的一端，臂部323的另一端安装有嘴311。
转动上下轴317与由马达以及滚珠螺杆等公知的驱动机构构成的上下驱动部321以及由马达以及齿轮等公知的驱动机构构成的转动驱动部319相连接，其中，所述上下驱动部321和转动驱动部319在基架构件315中穿过。另外，上下驱动部321以及转动驱动部319与控制单元97电连接。此外，上下驱动部321以及转动驱动部319配设在上侧空间905中。
在基于从控制单元97向凝固体形成装置31发出的动作指令驱动上下驱动部321时，转动上下轴317上下移动，使安装在臂部323上的嘴311上下移动。另外，在基于从控制单元97向凝固体形成装置31发出的动作指令驱动转动驱动部319时，转动上下轴317以旋转中心轴A2为中心旋转，使臂部323转动，由此使安装在臂部323上的嘴311摆动。
嘴311经由配管335与第一DIW供给部333连接。另外，在配管335上具有开闭阀337，开闭阀337通常关闭。另外，开闭阀337与控制单元97电连接。另外，在基于从控制单元97向凝固体形成装置31发出的动作指令打开开闭阀337时，从第一DIW供给部333经由配管335向嘴311压送过冷却状态的DIW。此外，第一DIW供给部333可以设置在基板处理装置9的内部，也可以设置在其外部。
图9表示第一DIW供给部333的结构。第一DIW供给部333具有用于储存DIW的DIW贮存器341、用于压送来自DIW贮存器341的DIW的泵343以及用于冷却DIW的冷却单元344。通过管路与DIW贮存器341连接的泵343对DIW加压来向冷却单元344送出DIW。经由泵343供给至冷却单元344的DIW在冷却单元344中成为过冷却状态，并经由配管335供给至嘴311。
在本实施方式中，冷却单元344使用利用气体冷媒的制冷循环进行冷却的冷却装置。即，HCFC(hydrochlorofluorocarbon：氢氯氟烃)、HFC(hydrofluorocarbon：氢氟烃)、二氧化碳、氨等气体被压缩机346压缩，并经由配管349压送至冷凝器347。被压缩机346加压的冷媒被冷凝器347冷却，而成为高压的液体，并经由配管349被输送至毛细管348而被减压。被毛细管348减压的液体经由配管349被输送至蒸发器345。
蒸发器345为围绕配管335螺旋状地卷绕配管349而成的结构。在围绕配管335卷绕的配管349中，冷媒汽化，而产生汽化热，从而从配管335中的凝固对象液体带走热，来冷却凝固对象液体。在蒸发器345中汽化的冷媒经由配管349再次返回压缩机346，反复进行上述的循环。
此外，在本实施方式中，冷却单元344使用利用制冷循环的冷却装置，但是对凝固对象液体进行冷却的装置不限于此。即，冷却单元344能够使用通过珀尔帖元件进行电冷却的装置或使用将配管335直接浸渍在被冷却的冷媒中进行冷却的方法等公知的冷却装置。另外，还能够不在第一DIW供给部333上设置DIW贮存器341，而从工厂设施侧直接供给DIW。此外，第一DIW供给部333的泵343从基板处理装置9启动的时刻开始始终动作。
接着，利用图10说明表面冷却装置35的结构。图10是表示表面冷却装置35的结构的示意图。向基板W供给液体冷媒的嘴351被设置在上侧基架构件902的下表面的嘴驱动机构353支撑，并能够升降以及转动。嘴驱动机构353的基架构件355在环境气体导入通路907的外侧固定设置为从上侧基架构件902的下表面向下方延伸。
在基架构件355的下方能够上下移动以及自如旋转地支撑有转动上下轴357。此外，为了连接转动上下轴357和后述的上下驱动部361、转动驱动部359，基架构件355形成为中空的大致圆筒形状。转动上下轴357的下表面结合有臂部363的一端，臂部363的另一端安装有嘴351。
转动上下轴357与由马达以及滚珠螺杆等公知的驱动机构构成的上下驱动部361以及由马达以及齿轮等公知的驱动机构构成的转动驱动部359连接，其中，所述上下驱动部361和所述转动驱动部359在基架构件355中穿过。另外，上下驱动部361以及转动驱动部359与控制单元97电连接。此外，上下驱动部361以及转动驱动部359配设在上侧空间905中。
在基于从控制单元97向表面冷却装置35发出的动作指令而驱动上下驱动部361时，转动上下轴357上下移动，使安装在臂部363上的嘴351上下移动。另外，在基于从控制单元97向表面冷却装置35发出的动作指令而驱动转动驱动部359时，转动上下轴357以旋转中心轴A3为中心旋转，使臂部363转动，由此使安装在臂部363上的嘴351摆动。
嘴351经由配管375与HFE供给部373连接。另外，在配管375上具有开闭阀377，开闭阀377通常关闭。另外，开闭阀377与控制单元97电连接。另外，在基于从控制单元97向表面冷却装置35发出的动作指令而打开开闭阀377时，从HFE供给部373经由配管375向嘴351压送低温的HFE。此外，HFE供给部373可以设置在基板处理装置9的内部，也可以设置在其外部。
图11表示HFE供给部373的结构。HFE供给部373具有用于储存HFE的HFE贮存器381、用于压送来自HFE贮存器381的HFE的泵383以及用于调整HFE的温度的温度调整单元385。通过管路与HFE贮存器381连接的泵383对HFE加压后送出至温度调整单元385。经由泵383供给至温度调整单元385的HFE在温度调整单元385中被冷却，并经由配管375供给至嘴351。
在此，温度调整单元385能够使用利用珀尔帖元件的温度调整装置或利用冷媒的热交换器等的公知的温度调整装置。另外，还能够不在HFE供给部373上设置HFE贮存器381，而从工厂设施侧直接供给HFE。此外，HFE供给部373的泵383从基板处理装置9启动的时刻开始始终动作。
接着，利用图12说明融化装置41的结构。图12是表示融化装置41的结构的示意图。向基板W供给融化液的嘴411被设置在上侧基架构件902的下表面的嘴驱动机构413支撑，并能够升降以及转动。嘴驱动机构413的基架构件415在环境气体导入通路907的外侧固定设置为从上侧基架构件902的下表面向下方延伸。
在基架构件415的下方能够上下移动以及自如旋转地支撑有转动上下轴417。此外，为了连接转动上下轴417和后述的上下驱动部421、转动驱动部419，基架构件415形成为中空的大致圆筒形状。转动上下轴417的下表面结合有臂部423的一端，在臂部423的另一端安装有嘴411。
转动上下轴417与由马达以及滚珠螺杆等公知的驱动机构构成的上下驱动部421以及由马达以及齿轮等公知的驱动机构构成的转动驱动部419连接，其中，所述上下驱动部421和所述转动驱动部419在基架构件415中穿过。另外，上下驱动部421以及转动驱动部419与控制单元97电连接。此外，上下驱动部421以及转动驱动部419配设在上侧空间905中。
在基于从控制单元97向融化装置41发送的动作指令而驱动上下驱动部421时，转动上下轴417上下移动，使安装在臂部423上的嘴411上下移动。另外，在基于从控制单元97向融化装置41发送的动作指令而驱动转动驱动部419时，转动上下轴417以旋转中心轴A4为中心旋转，使臂部423转动，由此使安装在臂部423上的嘴411摆动。
嘴411经由配管435与第二DIW供给部433连接。另外，在配管435上具有开闭阀437，开闭阀437通常关闭。另外，开闭阀437与控制单元97电连接。另外，在基于从控制单元97向融化装置41发送的动作指令而打开开闭阀437时，从第二DIW供给部433经由配管435向嘴411压送DIW。此外，第二DIW供给部433可以设置在基板处理装置9的内部，也可以设置在其外部。
图13表示第二DIW供给部433的结构。第二DIW供给部433具有用于储存DIW的DIW贮存器441、用于压送来自DIW贮存器441的DIW的泵443以及用于调整DIW的温度的温度调整单元445。通过管路与DIW贮存器441连接的泵443将DIW加压后送出至温度调整单元445。经由泵443供给至温度调整单元445的DIW在温度调整单元445被调整温度，并经由配管435供给至嘴411。
在此，温度调整单元445能够使用利用珀尔帖元件的温度调整装置或利用冷媒的热交换器等的公知的温度调整装置。另外，还能够不在第二DIW供给部433上设置DIW贮存器441，而从工厂设施侧直接供给DIW。此外，第二DIW供给部433的泵443从基板处理装置9启动的时刻起始终动作。
接着，利用图14说明冲洗装置45、背面冷却装置47以及干燥用气体供给装置51的结构。图14是表示冲洗装置45、背面冷却装置47以及干燥用气体供给装置51的结构的示意图。冲洗装置45向基板表面Wf以及基板背面Wb供给冲洗液，背面冷却装置47向基板背面Wb供给冷媒，干燥用气体供给装置51向基板表面Wf以及基板背面Wb供给干燥用气体。
首先，说明基板表面Wf侧的管路结构。在从上述的环境气体遮挡装置23的遮挡构件旋转机构235的上表面到遮挡构件231的中心部的开口为止连通的中空部的内部穿过有上侧第一供给管271。在该上侧第一供给管271中穿过有上侧第二供给管273，即成为所谓的双重管结构。该上侧第一供给管271以及上侧第二供给管273的下方端部延伸设置到遮挡构件231的开口，在上侧第二供给管273的前端设置嘴275。
接着，说明基板背面Wb侧的管路结构。在从上述的基板保持装置11的旋转基座113的上表面通过中心轴117至下侧空间906的连通空间的内部穿过有下侧第一供给管281。在该下侧第一供给管281中穿过有下侧第二供给管283，即成为所谓的双重管结构。该下侧第一供给管281以及下侧第二供给管283的上方端部延伸设置到旋转基座113的开口，在下侧第二供给管283的前端设置嘴291。
接着，说明冲洗装置45。冲洗装置45从作为冲洗液的供给源的第三DIW供给部453向基板表面Wf以及基板背面Wb分别供给冲洗液。在具有未图示的DIW贮存器、温度调整单元以及泵的第三DIW供给部453上通过管路连接主配管455的一端。主配管455的另一端分支为上侧分支配管457以及下侧分支配管461，上侧分支配管457通过管路与上侧第二供给管273相连接，下侧分支配管461通过管路与下侧第二供给管283相连接。另外，第三DIW供给部453的泵从基板处理装置9启动的时刻开始始终动作。
在上侧分支配管457上具有开闭阀459。此外，开闭阀459通常关闭。另外，开闭阀459与控制单元97电连接。另外，在基于从控制单元97向冲洗装置45发送的动作指令而使开闭阀459打开时，DIW从第三DIW供给部453通过主配管455、上侧分支配管457以及上侧第二供给管273，而从嘴275供给至基板表面Wf。
在下侧分支配管461上具有开闭阀463。此外，开闭阀463通常关闭。另外，开闭阀463与控制单元97电连接。另外，在基于从控制单元97向冲洗装置45发送的动作指令而使开闭阀463打开时，DIW从第三DIW供给部453通过主配管455、下侧分支配管461以及下侧第二供给管283，而从嘴291供给至基板背面Wb。
这些第三DIW供给部453、主配管455、上侧分支配管457、下侧分支配管461、开闭阀459、开闭阀463、上侧第二供给管273、下侧第二供给管283、嘴275以及嘴291构成冲洗装置45。此外，第三DIW供给部453可以设置在基板处理装置9的内部，也可以设置在其外部。
接着，说明背面冷却装置47。背面冷却装置从HFE供给部373向基板背面Wb供给作为冷却液的HFE。一端通过管路与HFE供给部373连接的配管475，其另一端通过管路连接为与开闭阀463和下侧第二供给管283之间的下侧分支配管461合流。
在配管475上具有开闭阀477。此外，开闭阀477通常关闭。另外，开闭阀477与控制单元97电连接。另外，在基于从控制单元97向背面冷却装置47发送的动作指令使开闭阀477打开时，HFE从HFE供给部373通过配管475、下侧分支配管461以及下侧第二供给管283，而从嘴291供给至基板背面Wb。
接着，说明干燥用气体供给装置51。干燥用气体供给装置51从作为干燥用气体的供给源的干燥用氮气供给部513分别向基板表面Wf以及基板背面Wb供给干燥用氮气。在具有未图示的氮气箱以及泵的干燥用氮气供给部513通过管路连接有主配管515的一端。主配管515的另一端分支为上侧分支配管517以及下侧分支配管521，上侧分支配管517通过管路与上侧第一供给管271连接，下侧分支配管521通过管路与下侧第一供给管281连接。另外，干燥用氮气供给部513的泵从基板处理装置9启动的时刻开始始终动作。
在上侧分支配管517上具有质量流量控制器519。质量流量控制器519与控制单元97电连接。另外，在基于从控制单元97向干燥用气体供给装置51发送的动作指令使质量流量控制器519打开而形成规定流量时，常温的氮气经由主配管515、上侧分支配管517、上侧第一供给管271供给至基板表面Wf。
在下侧分支配管521上具有质量流量控制器523。质量流量控制器523与控制单元97电连接。另外，在基于从控制单元97向干燥用气体供给装置51发送的动作指令使质量流量控制器523打开而形成规定流量时，常温的氮气经由主配管515、下侧分支配管521、下侧第一供给管281供给至基板背面Wb。
这些干燥用氮气供给部513、主配管515、上侧分支配管517、下侧分支配管521、质量流量控制器519、质量流量控制器523、上侧第一供给管271以及下侧第一供给管281构成干燥用气体供给装置51。此外，干燥用氮气供给部513可以设置在基板处理装置9的内部，也可以设置在其外部。
控制单元97具有用于进行各种运算处理的CPU、用于存储基本程序的只读存储器即ROM、用于存储各种信息的读写存储器即RAM以及用于存储控制用软件、数据等的磁盘。在磁盘中作为清洗程序(还称为方法(recipe))预先存储有根据基板W设定的清洗条件。另外，CPU从RAM读取该内容，按照从RAM读取的清洗程序的内容控制基板处理装置9的各部分。此外，在控制单元97上连接有操作部971(参照图3)，所述操作部971用于制作或变更清洗程序，或者从多个清洗程序中选择出所希望的程序。
接着，参照图15说明上述那样构成的基板处理装置9的清洗处理动作。图15是表示基板处理装置9的整体动作的流程图。此外，在以下的说明中只要没有预先声明，环境气体遮挡装置23在遮挡构件231处于相向位置时，遮挡构件231向基板保持装置11的基板旋转装置13使旋转基座113旋转的方向以大致相同的转速旋转。
首先，通过操作部971选择与规定的基板W对应的清洗程序，并指示执行该清洗程序。之后，基于来自控制单元97的动作指令进行以下的动作，来为将基板W搬入处理单元91的动作做准备。
即，环境气体遮挡装置23使遮挡构件231停止旋转，基板保持装置11使旋转基座113停止旋转。环境气体遮挡装置23使遮挡构件231向分离位置移动，基板保持装置11将旋转基座113定位在适于交接基板W的位置。另外，排液捕捉装置21将杯部210定位在原位置。在旋转基座113定位在适于交接基板W的位置后，基板保持装置11使基板保持构件115形成开状态。
另外，凝固体形成装置31使嘴311向退避位置(嘴311退出到杯部210的周向外侧的位置)移动。另外，表面冷却装置35使嘴351向退避位置(嘴351退出到杯部210的周向外侧的位置)移动。另外，融化装置41使嘴411向退避位置(嘴411退出到杯部210的周向外侧的位置)移动。另外，开闭阀337、377、437、459、463以及477关闭。另外，质量流量控制器519、523将流量设定为0(零)。
在将基板W搬入处理单元91的准备工作完成之后，进行将未处理的基板W搬入处理单元91的基板搬入工序(步骤S101)。即，分度器机械手931通过下侧的手部933取出开箱机94上的FOUP 949中的规定位置的基板W，并将基板载置在往复搬运器95的下侧的手部951上。之后，往复搬运器95的下侧的手部951向中央机械手96侧移动，中央机械手96通过下侧的手部961取下往复搬运器95的下侧的手部951上的基板W。
之后，打开处理单元91的挡板911，中央机械手96将下侧的手部961伸出至处理单元91中，将基板W载置在基板保持装置11的基板保持构件115的基板支撑部上。在将基板W向处理单元91搬入的动作结束时，中央机械手96使下侧的手部961缩回而退出到处理单元91之外，并关闭挡板911。
在未处理的基板W搬入至处理单元91内，并载置在基板保持构件115的基板支撑部上时，基于从控制单元97向基板保持装置11发出的动作指令，基板保持构件驱动机构119使基板保持构件115成为闭状态。
接着，进行准备过冷却状态的作为凝固对象液体的DIW的准备工序(步骤S102)。此外，该准备工序不必在基板搬入工序结束之后进行，可以与基板搬入工序并行执行，也可以在基板搬入工序之前进行。
接着，对基板表面Wf进行用于使凝固对象液体成为凝固体的凝固体形成工序(步骤S103)。首先，基板旋转机构121基于从控制单元97向基板保持装置11发出的动作指令，改变旋转基座113的转速，并且在凝固体形成工序期间维持。另外，基于从控制单元97向排液捕捉装置21发出的动作指令，杯部210被定位在内捕捉位置。此外，环境气体遮挡装置23的遮挡构件231处于分离位置不变。
优选凝固体形成工序中的基板W的转速为50～300rpm，这样能够使供给至基板表面Wf上的作为凝固对象液体的DIW稳定地成为凝固体。以下，说明凝固体形成工序中的基板W的转速为80rpm的情况。
另外，嘴驱动机构313基于从控制单元97向凝固体形成装置31发出的动作指令，将嘴311定位在基板表面Wf的中心附近的上空。在嘴311的定位动作结束之后，基于从控制单元97向凝固体形成装置31发出的动作指令，打开开闭阀337。由此，凝固对象液体从第一DIW供给部333经由配管335，而从嘴311供给至基板表面Wf的中心附近。
此外，优选作为凝固对象液体的DIW的温度调节为-(负)5℃(摄氏)～0℃(摄氏)，这样能够在过冷却状态下将凝固对象液体供给至基板表面Wf来形成凝固体，而且能够使凝固对象液体在供给至基板表面Wf之前的管路内不凝固。以下，说明凝固对象液体的温度为-(负)5℃(摄氏)的情况。
为了使构成液体的分子向结晶过程(第一类相变(phase transition of thefirst kind))转变，需要成为核的微小的相(在液体的情况下为种晶等)，但是在过冷却中微小的相不充分地发育，这样就不进行相变。然而，如果对过冷却状态下的液体施加某种物理刺激(振动等)，则液体内的温度分布发生变化，局部变为低温，从而种晶生成，由此以该种晶为核快速地结晶(接种冻结)。例如，将过冷却状态的水放入瓶中仅通过敲打就快速冻结的现象、在想要向其他容器移动时一边注入一边冻结而成为柱状的冰的现象就属于接种冻结。
在本实施方式的情况下，从嘴311喷出的凝固对象液体借助落到基板表面Wf上而产生的冲击而凝固，从而在基板表面Wf形成凝固对象液体的凝固体。此外，只要凝固对象液体能够在基板表面Wf上形成凝固体即可，不限于在基板表面Wf上开始使过冷却状态的凝固对象液体结晶，可以在到达基板W的过程中开始结晶。在嘴311静止于基板表面Wf的中心附近上空的的状态下，凝固对象液体的凝固体会集中在嘴311正下方附近。因此，优选在凝固体形成工序中，在旋转的基板W的上空，使嘴311一边移动一边喷出凝固对象液体。
即，在从嘴311开始喷出凝固对象液体之后，嘴驱动机构313基于从控制单元97向凝固体形成装置31发出的动作指令，使嘴311从基板表面Wf的中心附近上空向周缘附近上空移动。通过这样在旋转的基板W上空使嘴311一边从中心附近上空移动至周缘附近上空一边喷出凝固对象液体，能够向整个基板表面Wf喷出凝固对象液体，结果，能够在整个基板表面Wf形成凝固对象液体的凝固体。
另外，由于凝固对象液体的凝固体会集中形成在嘴311的正下方附近，所以通过改变从嘴311向基板表面Wf供给的凝固对象液体的量，能够改变形成在基板表面Wf的各个部分上的凝固对象液体即凝固对象液体的凝固体的厚度。
即，如上所述，在一边喷出凝固对象液体一边使嘴311从基板表面Wf的中心附近上空移动至外缘附近上空的期间，通过使嘴311的移动速度恒定而改变从嘴311喷出的凝固对象液体的量，或者使从嘴311喷出的凝固对象液体的量恒定而改变嘴311的移动速度，能够改变凝固对象液体的凝固体的厚度。这样，通过改变形成在基板表面Wf上的凝固对象液体的凝固体的厚度，如上所述，能够改变清洗能力(参照图2)。
基板的周缘附近与在上述基板冷却工序中向基板背面Wb喷出冷却液的嘴291之间存在距离，另外，由于基板的周缘附近的应该被冷却的面积比中心部附近的面积大，所以与基板W的中心附近相比，基板的周缘附近的冷却效率低。而且，基板W的周缘附近受到在处理单元91内部从上向下流动的环境气体的影响，温度易于上升。因此，与基板W的中心部附近相比，周缘部附近的形成在基板表面Wf上的凝固对象液体的凝固体的温度易于上升，从而清洗能力有可能降低(参照图1)。
因此，优选使基板W的外缘部附近的凝固对象液体的凝固体的厚度比中心部附近厚来防止清洗能力降低。此外，由于凝固对象液体的凝固体越厚，热容量越大，温度越难于上升，因此能够抑制由于从环境气体等吸热而使温度上升的情况，在这一点上也能够防止清洗能力降低。
作为凝固对象液体的DIW由于凝固成冰而体积增加(在0℃(摄氏)的水变为0℃(摄氏)度的冰时，其体积增加为大约1.1倍)。因此，由于进入基板表面Wf和颗粒等之间的DIW凝固而膨胀，所以颗粒等从基板表面Wf离开微小的距离。结果，基板表面Wf与颗粒等之间的附着力降低，而且颗粒等能够从基板W脱离。另外，DIW的凝固体在与基板表面Wf平行的方向上膨胀，来剥离附着在基板上颗粒等。由此，通过后述的除去工序，能够除去作为DIW的凝固体的冰，并且一并除去颗粒等。
在整个基板表面Wf上形成凝固对象液体的凝固体之后，基于从控制单元97向凝固体形成装置31发出的动作指令，打开开闭阀337。另外，嘴驱动机构313基于从控制单元97向凝固体形成装置31发出的动作指令，将嘴311定位在退避位置(嘴311退出到杯部210的周向外侧的位置)上。
接着，进行对基板表面Wf供给冷却液的凝固体冷却工序(步骤S104)。首先，基板旋转机构121基于从控制单元97向基板保持装置11发出的动作指令，改变旋转基座113的转速，并且在凝固体冷却工序期间维持。另外，基于从控制单元97向排液捕捉装置21发出的动作指令，杯部210被定位在中捕捉位置上。此外，环境气体遮挡装置23的遮挡构件231处于分离位置不变。
优选凝固体冷却工序中的基板W的转速为300～900rpm，这样能够使供给至基板表面Wf的冷却液蔓延到整个基板表面Wf。以下，说明凝固体冷却工序中的基板W的转速为400rpm的情况。
另外，嘴驱动机构353基于从控制单元97向表面冷却装置35发出的动作指令，将嘴351定位在基板表面Wf的中心附近上空。在嘴351的定位动作结束之后，基于从控制单元97向表面冷却装置35发出的动作指令，打开开闭阀377。由此，冷却液从HFE供给部373经由配管375，而从嘴351供给至基板表面Wf的中心附近。
此外，优选将作为冷却液的HFE的温度调节为-(负)40℃(摄氏)～-(负)10℃(摄氏)，这样能够使基板表面Wf上的凝固对象液体的凝固体的温度降低，来提高清洗能力。以下，说明作为冷却液的HFE的温度为-(负)20℃(摄氏)的情况。
供给至基板表面Wf的中心附近的冷却液通过基板W旋转所产生的离心力，而从基板W的中心向基板W的周缘部流动，从而蔓延至整个基板表面Wf。由此，能够使形成在基板表面Wf上的所有的凝固对象液体的凝固体的温度降低。
此外，在凝固体冷却工序中供给至基板表面Wf上的冷却液借助基板W的旋转所产生的离心力，从基板表面Wf的中心向基板表面Wf的周缘部流动，从而向基板外飞散，被排液捕捉装置21捕捉并排出。在被捕捉的冷却液中也包含残留在基板上的液体的凝固对象液体，但是由于作为冷却液的HFE具有不溶于作为凝固对象液体的DIW的性质，从而能够仅分离出冷却液，来回收再利用。这一点与在上述的基板冷却工序中使用的冷却液相同。
另外，在本实施方式中，使嘴351静止在基板表面Wf的中心附近上空来供给冷却液，但是对基板表面Wf进行冷却的冷却方法不限于此。即，可以在开始从嘴351向基板表面Wf供给冷却液之后，嘴驱动机构353基于从控制单元97向表面冷却装置35发出的动作指令，使嘴351从基板表面Wf的中心附近上空向周缘附近上空移动。由此，能够均匀地向整个基板表面Wf供给冷却液。
此外，如上所述，由于与中心附近相比，基板W的周缘部附近的温度易于上升，所以在使嘴351从基板表面Wf的中心附近上空移动到周缘附近上空之后，使嘴351在周缘部附近上空停止规定时间，持续喷出冷却液，来进一步加强冷却基板W的周缘部附近。由此，能够使清洗能力均一化。
在冷却液蔓延至整个基板表面Wf之后，基于从控制单元97向表面冷却装置35发出的动作指令，关闭开闭阀377。另外，嘴驱动机构353基于从控制单元97向表面冷却装置35发出的动作指令，将嘴351定位在退避位置(嘴351退出到杯部210的周向外侧的位置)上。
接着，进行作为除去工序的融化工序，将形成在基板表面Wf上的作为凝固对象液体的DIW的凝固体融化并除去(步骤S105)。首先，基板旋转机构121基于从控制单元97向基板保持装置11发出的动作指令，改变旋转基座113的转速，并且在融化工序期间维持。另外，基于从控制单元97向排液捕捉装置21发出的动作指令，杯部210被定位在内捕捉位置。此外，环境气体遮挡装置23的遮挡构件231处于分离位置不变。
优选融化工序中的基板W的转速为1500～2500rpm，这样能够将供给至基板表面Wf的作为融化液的DIW蔓延至整个基板表面Wf，并且能够通过在基板表面Wf蔓延的液流，冲洗残留在基板表面Wf上的冷却液以及从基板表面Wf脱离的颗粒等。以下，说明融化工序中的基板W的转速为2000rpm的情况。
另外，嘴驱动机构413基于从控制单元97向融化装置41发出的动作指令，将嘴411定位在基板表面Wf的中心附近上空。在嘴411的定位动作结束之后，基于从控制单元97向融化装置41发出的动作指令，打开开闭阀437。由此，融化液从第二DIW供给部433经由配管435，而从嘴411供给至基板表面Wf的中心附近。
优选将供给至基板表面Wf的作为融化液的DIW调节为50℃(摄氏)至90℃(摄氏)的温度，这是为了缩短使形成在基板W的表面Wf上的凝固对象液体的凝固体融化的时间，来防止没有完全融化的凝固对象液体的凝固体浮游在作为融化液的DIW中而冲击图案使图案损伤。以下，说明作为融化液供给80℃(摄氏)的DIW的情况。
供给至基板表面Wf的中心附近的融化液借助基板W的旋转所产生的离心力，从基板表面Wf的中心向基板表面Wf的周缘部流动，蔓延至整个基板表面Wf，并向基板外飞散，被排液捕捉装置21捕捉并排出。在基板表面Wf上蔓延的融化液快速地使形成在基板表面Wf上的凝固对象液体的凝固体解冻，并且该融化液的液流冲洗从基板表面Wf脱离的颗粒等，使其向基板W外排出。另外，该融化液的液流还冲洗残留在基板表面Wf上的冷却液，使其向基板W外排出。
在基板表面Wf上的凝固对象液体的凝固体融化之后，基于从控制单元97向融化装置41发出的动作指令，关闭开闭阀437。另外，嘴驱动机构413基于从控制单元97向融化装置41发出的动作指令，将嘴411定位在退避位置(嘴411退出到杯部210的周向外侧的位置)上。
接着，进行冲洗工序(步骤S106)。遮挡构件升降机构247基于从控制单元97向环境气体遮挡装置23发出的动作指示，将遮挡构件231移动至相向位置。另外，基板旋转装置13基于从控制单元97向基板保持装置11发出的动作指令，改变旋转基座113的转速，并在冲洗工序期间维持。此外，杯部210处于内捕捉位置不变。
优选冲洗工序中的基板W的转速为300～1000rpm，这样能够使供给至基板表面Wf以及基板背面Wb的冲洗液蔓延至整个基板表面Wf以及整个基板背面Wb。以下，说明冲洗工序的基板W的转速为800rpm的情况。
在遮挡构件231定位在相向位置之后，基于从控制单元97向冲洗装置45发出的动作指示，打开开闭阀459以及开闭阀463。
由此，冲洗液从第三DIW供给部453经由主配管455、上侧分支配管457、上侧第二供给管273，而从嘴275供给至基板表面Wf，另外，经由主配管455、下侧分支配管461、下侧第二供给管283，而从嘴291供给至基板背面Wb。分别供给至基板表面Wf以及基板背面Wb的中心附近的冲洗液借助基板W旋转而产生的离心力，向基板周缘方向流动，最终从基板周缘部向基板W外飞散，被排液捕捉装置21捕捉并排出。
此外，冲洗液发挥除去在之前的各工序中飞散到基板W的背面Wb的DIW等、环境气体中的附着在基板W上的颗粒等的作用。
在冲洗工序结束之后，基于从控制单元97向冲洗装置45发出的动作指令，关闭开闭阀459以及开闭阀463。
接着，进行用于干燥基板W的干燥工序(步骤S107)。质量流量控制器519以及523基于从控制单元97向干燥用气体供给装置51发出的动作指令，开放为规定流量。此外，环境气体遮挡装置23的遮挡构件231处于相向位置不变，杯部210处于内捕捉位置不变。
由此，来自干燥用氮气供给部513的常温的干燥用氮气，经由主配管515、上侧分支配管517、上侧第一供给管271供给至基板表面Wf，另外，经由主配管515、下侧分支配管521、下侧第一供给管281供给至基板背面Wb。干燥用氮气充满定位在相向位置的遮挡构件231的下表面与基板表面Wf之间的空间，另外，充满旋转基座113的上表面与基板背面Wb之间的空间，由此防止基板表面Wf以及基板背面Wb与外部气体接触。
在将基板W与外部气体隔离之后，基板旋转机构121基于从控制单元97向基板保持装置11发出的动作指令，改变旋转基座113的转速，并且在干燥工序期间维持转速。优选干燥工序中的基板W的转速为1500～3000rpm，这样能够通过离心力将残留在基板表面Wf以及基板背面Wb上的冲洗液甩出至基板W之外。以下，说明干燥工序中的基板W的转速为2000rpm的情况。
在基板W的干燥工序结束之后，质量流量控制器519以及523基于从控制单元97向干燥用气体供给装置51发出的动作指令，将流量设定为0(零)。另外，基板旋转机构121基于来自控制单元97的动作指令使旋转基座113停止旋转。另外，遮挡构件旋转机构235基于从控制单元97向环境气体遮挡装置23发出的动作指令，使遮挡构件231停止旋转。
另外，基于从控制单元97向排液捕捉装置21发出的动作指令，杯部210被定位在原位置上。在旋转基座113的旋转停止之后，基板旋转机构121基于来自控制单元97的动作指令，将旋转基座113定位在适于交接基板W的位置上。另外，遮挡构件升降机构247基于从控制单元97向环境气体遮挡装置23发出的动作指令，使遮挡构件231向分离位置移动。
最后，进行从处理单元91搬出基板W的基板搬出工序(步骤S108)。在基板保持装置11定位在适于交接基板W的位置上之后，基板保持构件驱动机构119基于从控制单元97向基板保持装置11发出的动作指令，使基板保持构件115成为开状态，将基板W载置在各基板保持构件115的基板支撑部上。
之后，打开挡板911，中央机械手96的上侧的手部961伸出至处理单元91中，将基板W搬出处理单元91，然后将基板W移载至往复搬运器95的上侧的手部951上。之后，往复搬运器95的上侧的手部951向分度器单元93侧移动。
然后，分度器机械手931通过上侧的手部933取出在往复搬运器95的上侧的手部保持的基板W，将基板W搬入FOUP 949的规定的位置，由此结束一系列的处理。
如上所述，在本实施方式中，向基板表面Wf喷出过冷却状态的凝固对象液体，借助凝固对象液体落在基板表面Wf上的冲击，使凝固对象液体凝固。因此，不需要现有技术那样的用于使基板表面Wf上的凝固对象液体的液膜凝固的冷却装置，即将氮气通过液态氮冷却后供给的装置等，从而能够防止由于追加这些装置而引起的整个装置的大型化以及成本上升，并且能够防止由于使用液态氮等而引起的运转成本的增加。
另外，为了使基板表面Wf上的凝固对象液体的液膜凝固，不使用热传递效率低的气体的冷媒，而仅通过使凝固对象液体自身成为过冷却状态并供给至基板表面Wf上，就能够形成凝固对象液体的凝固体，因此能够缩短形成凝固体所需要的时间。
另外，为了使形成在基板表面Wf上的凝固对象液体的凝固体的温度降低，直接向凝固对象液体的凝固体喷出液体的冷却液来进行冷却。由于液体比气体的热传递效率高，所以能够在短时间内降低凝固对象液体的凝固体的温度，能够缩短处理所需要的时间。
另外，由于向基板表面Wf喷出过冷却状态的凝固对象液体来形成凝固体，所以即使之后向基板表面Wf上喷出冷却液，由于基板表面Wf上的凝固对象液体凝固，所以不会被排出。因此，不会由于供给冷却液而使基板表面Wf上的凝固对象液体的凝固体的厚度变动，从而能够正确地控制清洗能力。
<第二实施方式>
接着，说明本发明的基板处理装置的第二实施方式。该第二实施方式与第一实施方式最大的不同点在于在凝固体形成工序之前进行使基板W冷却的基板冷却工序。
此外，第二实施方式的结构基本与图3至图14所示的基板处理装置9以及处理单元91相同，因此在以下的说明中标注相同的附图标记，省略对结构的说明。
在该第二实施方式中与第一实施方式相同，也进行将基板W搬入处理单元91的基板搬入工序(S201)以及准备过冷却状态的作为凝固对象液体的DIW的准备工序(S202)。
接着，对基板背面Wb进行用于使基板W冷却的基板冷却工序(步骤S203)。首先，基板旋转机构121基于从控制单元97向基板保持装置11发出的动作指令，开始使旋转基座113旋转，并且在基板冷却工序期间维持该旋转。另外，基于从控制单元97向排液捕捉装置21发出的动作指令，杯部210被定位在中捕捉位置。此外，环境气体遮挡装置23的遮挡构件231处于分离位置不变。
优选基板冷却工序中的基板W的转速为300～900rpm，这样能够使供给至基板背面Wb的冷却液蔓延至整个基板背面Wb。以下，说明基板冷却工序中的基板W的转速为400rpm的情况。
另外，基于从控制单元97向背面冷却装置47发出的动作指令，打开开闭阀477。由此，冷却液从HFE供给部373经由配管475、下侧分支配管461、下侧第二供给管283，而从嘴291供给至基板背面Wb。
此外，优选将作为冷却液的HFE的温度调整为-(负)40℃(摄氏)～-(负)10℃(摄氏)，这样能够在后述的凝固体形成工序中，使落在基板W上的凝固对象液体迅速地凝固。以下，说明冷却液的温度为-(负)20℃(摄氏)的情况。
供给至基板背面Wb的中心附近的冷却液借助基板W旋转所产生的离心力，从基板背面Wb的中心附近向基板背面Wb的周缘部蔓延。由此，冷却液向整个基板背面Wb扩展，使整个基板背面Wb与冷却液接触，通过冷却液的冷能冷却基板W。
接着，与第一实施方式相同，进行向基板表面Wf供给过冷却状态的凝固对象液体来形成凝固对象液体的凝固体的凝固体形成工序(步骤S204)。
在本实施方式中，与第一实施方式相同，从嘴311喷出的凝固对象液体借助落在基板表面Wf上而产生的冲击凝固。另外，在此之上，通过使凝固对象液体与被冷却至凝固对象液体的凝固点以下的基板W接触来更快速地进行冷却，由此使凝固对象液体凝固。
另外，由于预先通过冷却液冷却基板W，所以在凝固体形成工序中，供给至基板表面Wf的凝固对象液体不会因基板W所具有的热而温度上升，因此能够使凝固对象液体落在基板表面Wf上的时刻快速地凝固。
另外，在凝固对象液体凝固时，产生凝固热，使周边的凝固对象液体的温度上升，从而使整体凝固所需要的时间变长，但是，在本实施方式中，由于所产生的凝固热被已冷却了的基板W吸收，所以不会使周边的凝固对象液体的温度上升，从而能够快速地形成凝固体。
在整个基板表面Wf上形成凝固对象液体的凝固体之后，基于从控制单元97向凝固体形成装置31发出的动作指令，关闭开闭阀337。另外，嘴驱动机构313基于从控制单元97向凝固体形成装置31发出的动作指令，将嘴311定位在退避位置(嘴311退出到杯部210的周向外侧的位置)上。另外，基于从控制单元97向背面冷却装置47发出的动作指令，关闭开闭阀477。
此外，从背面冷却装置47喷出冷却液的喷出动作，只要能够通过冷却基板W而使形成凝固对象液体的凝固体所需要的时间缩短即可，因此可以不进行到凝固体形成工序结束为止。即，上述喷出动作可以在凝固体形成工序开始时刻停止，也可以在凝固体形成工序的途中停止。另外，可以直到后述的凝固体冷却工序结束为止都进行喷出动作。
之后，与第一实施方式相同，进行凝固体冷却工序(步骤S205)、融化工序(步骤S206)、冲洗工序(步骤S207)、干燥工序(步骤S208)以及基板搬出工序(步骤S209)，然后一系列的处理结束。
如上所述，在本实施方式中，向基板表面Wf喷出过冷却状态的凝固对象液体，借助凝固对象液体落在基板表面Wf上产生的冲击以及通过被冷却的基板W的冷能快速被冷却的刺激，来使凝固对象液体凝固。因此，不需要现有技术那样的用于使基板表面Wf上的凝固对象液体的液膜凝固的冷却装置，即利用液态氮冷却氮气并供给的装置等，从而能够防止由于追加这些装置而引起的整个装置的大型化以及成本上升，并且能够防止由于液态氮等而引起的运转成本的增加。
另外，为了使基板表面Wf上的凝固对象液体的液膜凝固，不使用热传递效率低的气体的冷媒，而仅通过使凝固对象液体自身成为过冷却状态来供给至基板表面Wf上，就能够形成凝固对象液体的凝固体，因此能够缩短形成凝固体所需要的时间。
另外，由于预先通过冷却液冷却基板W，所以在凝固体形成工序中，供给至基板表面Wf的凝固对象液体不会由于基板W所具有的热而温度上升，能够使凝固对象液体在落在基板表面Wf上的时刻快速地进行凝固。
另外，在凝固对象液体凝固时，产生凝固热，使周边的凝固对象液体的温度上升，从而使整体凝固所需要的时间变长，但是，在本实施方式中，由于所产生的凝固热被已冷却了的基板W吸收，所以不会使周边的凝固对象液体的温度上升，从而能够快速地形成凝固体。
另外，为了使形成在基板表面Wf上的凝固对象液体的凝固体的温度降低，直接向凝固对象液体的凝固体喷出液体的冷却液来进行冷却。由于液体比气体的热传递效率高，所以能够在短时间内降低凝固对象液体的凝固体的温度，能够缩短处理所需要的时间。
另外，由于向基板表面Wf喷出过冷却状态的凝固对象液体来形成凝固体，所以即使之后向基板表面Wf上喷出冷却液，由于基板表面Wf上的凝固对象液体已凝固，所以不会被排出。因此，不会由于供给冷却液而使基板表面Wf上的凝固对象液体的凝固体的厚度变动，能够正确地控制清洗能力。
另外，在上述实施方式中，在喷出凝固对象液体之前，从基板W的背面Wb喷出冷却液来冷却基板，但是用于冷却基板的方法不限于此。即，可以在供给凝固对象液体之前，向基板表面Wf供给冷却液来冷却基板W。另外，可以在凝固体形成工序中，在开始对基板表面Wf喷出凝固对象液体之后，在使嘴311转动移动之前的规定的时间内，向基板表面Wf的中心附近喷出凝固对象液体，来冷却整个基板W。
<第三实施方式>
接着，说明本发明的基板处理装置的第三实施方式。该第三实施方式与第二实施方式最大的不同点在于，在凝固体形成工序的期间持续进行基板冷却工序，对冷却液赋予振动。
此外，第三实施方式的结构基本上与图3至图14以及图16所示的基板处理装置9以及处理单元91相同，因此在以下的说明中，标注相同的附图标记，省略对结构的说明。
在该第三实施方式中，也与第二实施方式相同，进行将基板W搬入处理单元91的基板搬入工序(S201)以及准备过冷却状态的作为凝固对象液体的DIW的准备工序(S202)。
接着，对基板背面Wb进行用于使基板W冷却的基板冷却工序(步骤S203)。首先，基板旋转机构121基于从控制单元97向基板保持装置11发出的动作指令，开始使旋转基座113旋转，并且在基板冷却工序期间维持旋转。另外，基于从控制单元97向排液捕捉装置21发出的动作指令，杯部210被定位在中捕捉位置。此外，环境气体遮挡装置23的遮挡构件231处于分离位置不变。
优选基板冷却工序中的基板W的转速为300～900rpm，这样能够使供给至基板背面Wb的冷却液蔓延至整个基板背面Wb。以下，说明基板冷却工序中的基板W的转速为400rpm的情况。
另外，基于从控制单元97向背面冷却装置47发出的动作指令，打开开闭阀477。由此，冷却液从HFE供给部373经由配管475、下侧分支配管461、下侧第二供给管283，而从嘴291供给至基板背面Wb。
此外，优选将作为冷却液的HFE的温度调整为-(负)40℃(摄氏)～-(负)10℃(摄氏)，这样能够在后述的凝固体形成工序中，使落在基板W上的凝固对象液体迅速地凝固。以下，说明冷却液的温度为-(负)20℃(摄氏)的情况。
另外，在下侧分支配管461上具有超声波振荡器，通过冷却液使基板W振动。此外，超声波振荡器的动作与开闭阀477同步。即，在打开开闭阀477的时刻超声波开始振荡，在关闭开闭阀477的时刻超声波停止振荡。
供给至基板背面Wb的中心附近的冷却液借助基板W旋转所产生的离心力，从基板背面Wb的中心附近向基板背面Wb的周缘部蔓延。由此，冷却液向整个基板背面Wb蔓延，使整个基板背面Wb与冷却液接触，通过冷却液的冷能冷却基板W。另外，赋予冷却液的超声波振动也传递至基板W，使基板W振动。
接着，与第二实施方式相同，进行向基板表面Wf供给过冷却状态的凝固对象液体来形成凝固对象液体的凝固体的凝固体形成工序(步骤S204)。
在本实施方式中，也与第二实施方式相同，从嘴311喷出的凝固对象液体通过落在基板表面Wf上而产生的冲击而凝固。另外，在此之上，凝固对象液体与被冷却至凝固对象液体的凝固点以下的基板W接触来更快速地进行冷却，由此使凝固对象液体凝固。
而且，供给至基板背面Wb的冷却液被赋予超声波，使基板W进行超声波振动。该超声波振动也成为对凝固对象液体的外部刺激，促进凝固对象液体的凝固。
另外，由于预先通过冷却液冷却基板W，所以在后述的凝固体形成工序中，供给至基板表面Wf的凝固对象液体不会由于基板W所具有的热而温度上升，能够在凝固对象液体落在基板表面Wf上的时刻快速地凝固。
另外，在凝固对象液体凝固时，产生凝固热，使周边的凝固对象液体的温度上升，从而使整体凝固所需要的时间变长，但是，在本实施方式中，由于所产生的凝固热被已冷却了的基板W吸收，所以不会使周边的凝固对象液体的温度上升，从而能够快速地形成凝固体。
在整个基板表面Wf上形成凝固对象液体的凝固体之后，基于从控制单元97向凝固体形成装置31发出的动作指令，关闭开闭阀337。另外，嘴驱动机构313基于从控制单元97向凝固体形成装置31发出的动作指令，将嘴311定位在退避位置(嘴311退出到杯部210的周向外侧的位置)上。另外，基于从控制单元97向背面冷却装置47发出的动作指令，关闭开闭阀477。
之后，与第二实施方式相同，进行凝固体冷却工序(步骤S205)、融化工序(步骤S206)、冲洗工序(步骤S207)、干燥工序(步骤S208)以及基板搬出工序(步骤S209)，然后一系列的处理结束。
如上所述，在本实施方式中，向基板表面Wf喷出过冷却状态的凝固对象液体，利用凝固对象液体落在基板表面Wf上产生的冲击以及通过被冷却了的基板W的冷能快速地冷却这样的刺激，还有赋予基板的超声波振动，来使凝固对象液体凝固。因此，不需要现有技术那样的用于使基板表面Wf上的凝固对象液体的液膜凝固的冷却装置，即通过液态氮冷却氮气并进行供给的装置等，从而能够防止由于追加这些装置而引起的整个装置的大型化以及成本上升，并且能够防止由于液态氮等而引起的运转成本的增加的问题。
另外，为了使基板表面Wf上的凝固对象液体的液膜凝固，不使用热传递效率低的气体的冷媒，而仅通过使凝固对象液体自身成为过冷却状态来供给至基板表面Wf上，就能够形成凝固对象液体的凝固体，因此能够缩短形成凝固体所需要的时间。
另外，由于预先通过冷却液冷却基板W，所以在后述的凝固体形成工序中，供给至基板表面Wf的凝固对象液体不会由于基板W所具有的热而温度上升，能够在凝固对象液体落在基板表面Wf上的时刻快速地凝固。
另外，在凝固对象液体凝固时，产生凝固热，使周边的凝固对象液体的温度上升，从而使整体凝固所需要的时间变长，但是，在本实施方式中，由于所产生的凝固热被已冷却了的基板W吸收，所以不会使周边的凝固对象液体的温度上升，从而能够快速地形成凝固体。
另外，为了使形成在基板表面Wf上的凝固对象液体的凝固体的温度降低，直接向凝固对象液体的凝固体喷出液体的冷却液来进行冷却。由于液体比气体的热传递效率高，所以能够在短时间内降低凝固对象液体的凝固体的温度，能够缩短处理所需要的时间。
另外，由于向基板表面Wf喷出过冷却状态的凝固对象液体来形成凝固体，所以即使之后向基板表面Wf上喷出冷却液，由于基板表面Wf上的凝固对象液体已凝固，所以不会被排出。因此，不会由于供给冷却液而使基板表面Wf上的凝固对象液体的凝固体的厚度变动，能够正确地控制清洗能力。
另外，对背面冷却装置47供给的冷却液赋予振动的装置不限于上述的超声波振荡器。例如，可以通过以短的间隔使开闭阀477开闭的装置、HFE供给部373的泵383为波纹管泵那样微小地进行搏动的装置或者在下侧分支配管461上安装流量调整阀使流量变动那样的装置，来对冷却液赋予振动。
<其他>
此外，本发明不限于上述的实施方式，在不脱离其宗旨的范围内，能够进行上述以外的各种变更。例如，作为凝固体形成工序能够采用其他方法。即，在凝固体形成工序中，还能够不利用凝固对象液体落在基板表面Wf上而产生的冲击，而通过其他的外部刺激进行凝固。
例如，能够在凝固体形成工序中，使嘴311接近基板表面来供给凝固对象液体，在不产生凝固对象液体落在基板表面Wf上而产生的冲击的情况下，在基板表面Wf上形成凝固对象液体的液膜，之后，通过下面的方法等赋予外部的刺激，来使凝固对象液体凝固，该方法为：利用使嘴311上升滴下液滴；向基板背面Wb喷出冷却液急剧地冷却；向基板背面Wb喷出赋予了超声波的冷却液；使基板保持装置11振动。
另外，在上述各实施方式中，向基板W供给DIW作为凝固对象液体，但是凝固对象液体不限于DIW，能够使用纯水、超纯水、含氢水、碳酸水等，而且还能够使用SC1等液体。
另外，在上述各实施方式中，向基板W供给DIW作为融化液，但是融化液不限于DIW，能够使用纯水、超纯水、含氢水、碳酸水等，而且还能够使用SC1等液体。
另外，在上述各实施方式中，凝固对象液体和融化液相同，使用DIW，但是能够使用不同的液体。
另外，在上述各实施方式中，冷却液使用HFE，但是只要是凝固点比凝固对象液体的凝固点低的液体即可，能够使用其他的液体。例如为o-二甲苯(1，2-二甲基苯)(化学式：C8H10，凝固点：-(负)25.2℃(摄氏))、m-二甲苯(1，3-二甲基苯)(化学式：C8H10，凝固点：-(负)48.9℃(摄氏))、三氯甲烷(化学式：CHCl3，凝固点：-(负)63.5℃(摄氏))、四氯乙烯(化学式：CCl2＝CCl，凝固点：-(负)22.2℃(摄氏))、己烷(化学式：C6H14，凝固点：-(负)100℃(摄氏))、庚烷(化学式：C7H16，凝固点：-(负)91℃(摄氏))、异丙醇(化学式：C3H8O)、乙醇(化学式：C2H5OH，凝固点：-(负)114℃(摄氏))、甲醇(化学式：CH3OH，凝固点：-(负)98℃(摄氏))、辛烷(化学式：C8H18，凝固点：-(负)56.8℃(摄氏))等。此外，可以将这些液体稀释。
另外，在这些液体中，异丙醇、乙醇等具有能够溶于作为凝固对象液体的DIW的性质，在凝固体冷却工序中所回收的液体为凝固对象液体和冷却液混合的溶液。但是，由于在凝固对象液体中混合有冷却液，该溶液具有比凝固对象液体的凝固点低的凝固点(例如，在DIW中混合了异丙醇时，基于异丙醇的浓度的变化，凝固点也变动，但是在大多数的浓度下，具有-(负)20℃(摄氏)以下的凝固点)。因此，不是如HFE那样仅分离回收冷却液，而能够将混合的溶液回收再利用。
另外，在上述各实施方式中，在凝固体冷却工序中使用作为液体的HFE，但是用于冷却凝固体的装置不限于此。即，能够将氮气、臭氧气体、氩气等气体冷却至比凝固对象液体的凝固点低的温度，并供给至形成有凝固体的基板，来冷却凝固体。
例如，在凝固体冷却工序中，从嘴351向基板表面Wf喷出被冷却了的气体，通过嘴驱动机构353使嘴351在基板W上空转动并移动，来向整个基板表面Wf供给被冷却的气体。此时，由于凝固对象液体已经在基板W上凝固，即使加大冷却用的气体的流量而使冷却能力变大，也不会出现吹起基板上的凝固对象液体而使凝固对象液体的凝固体的厚度不均匀的情况，而且也不会出现从基板表面Wf除去凝固对象液体而不形成凝固对象液体的凝固体的情况。
另外，在凝固体形成装置31中，能够在第一DIW供给部333的DIW贮存器341或从DIW贮存器341至嘴311的配管通路，对凝固对象液体施加磁场、电场或超声波，来稳定地将低温的过冷却水供给至基板表面Wf。
另外，在上述各实施方式中，从一个HFE供给部373向表面冷却装置35以及背面冷却装置47供给同样的HFE作为冷却液，但是能够从分别不同的供给源向表面冷却装置35以及背面冷却装置47供给冷却液。此时，能够使用分别不同的液体，另外，能够分别供给不同温度的冷却液。
至此，说明了向基板供给过冷却状态的凝固对象液体，利用液体落在基板上而产生的冲击作为外部刺激的实施方式。但是，作为本发明的其他的实施方式，能够向基板供给具有比常温高的凝固点的凝固对象液体，利用常温环境气体作为外部刺激，来使凝固对象液体凝固。以下的第四实施方式至第十五实施方式用于说明这样的实施方式。
<第四实施方式>
图17是表示本发明的基板处理装置的第四实施方式的图。另外，图18是表示图17的基板处理装置中的氮气以及DIW的供给方式的图。另外，图19是表示图17的基板处理装置中的臂部的动作方式的图。该装置为能够执行用于除去在半导体晶片等基板W的表面Wf所附着的颗粒等污染物质的冻结清洗处理的单张式的基板处理装置。更具体地说，为执行如下的冻结清洗处理的基板处理装置，即，在冻结清洗处理中，对于形成有微细图案的基板表面Wf，在其表面Wf上形成液膜并使该液膜冻结，来形成凝固膜(凝固体)，之后，除去该凝固膜，与凝固膜一起从基板表面除去颗粒等。
该基板处理装置具有处理腔室1001。该处理腔室1001的内部为常温环境气体，在该处理腔室1001内部，旋转卡盘1002以使基板W的表面Wf朝向上方并被保持为大致水平姿势的状态使基板W旋转。具体地说，如图18所示，在该旋转卡盘1002的中心轴1021的上端部，通过螺杆等紧固部件固定有圆板状的旋转基座1023。该旋转卡盘1002的中心轴1021与包括有马达的卡盘旋转机构1022的旋转轴连接。另外，在按照用于控制整个装置的控制单元1004发出的动作指令驱动卡盘旋转机构1022时，固定在中心轴1021上的旋转基座1023以旋转中心轴AO为中心旋转。
另外，在旋转基座1023的周缘部附近立设有用于保持基板W的周缘部的多个卡盘销1024。为了可靠地保持圆形的基板W，卡盘销1024设置有3个以上即可，并且卡盘销1024沿着旋转基座1023的周缘部等角度间隔地配置。各卡盘销1024分别具有从下方支撑基板W的周缘部的基板支撑部和对被基板支撑部支撑的基板W的外周端面进行按压来保持基板W的基板保持部。另外，各卡盘销1024能够在基板保持部按压基板W的外周端面的按压状态和基板保持部从基板W的外周端面离开的开放状态之间进行切换。
并且，在与旋转基座1023交接基板W时，各卡盘销1024成为开放状态，在对基板W进行清洗处理时，各卡盘销1024成为按压状态。在使各卡盘销1024成为按压状态时，各卡盘销1024把持基板W的周缘部，基板W与旋转基座1023隔开规定间隔，并被保持为大致水平姿势。由此，基板W被保持为其表面Wf朝向上方，背面Wb朝向下方的状态。
另外，在上述那样构成的旋转卡盘1002的上方配置有遮挡构件1009。该遮挡构件1009形成为中心部具有开口的圆板状。另外，遮挡构件1009的下表面为与基板W的表面Wf大致平行相向的基板相向面，形成为与基板W的直径相等或其以上的大小。该遮挡构件1009大致水平地安装在支撑轴1091的下端部。该支撑轴1091通过沿水平方向延伸的臂部1092被保持为能够围绕通过基板W中心的铅垂轴旋转。另外，在臂部1092上连接有遮挡构件旋转及升降机构1093。
遮挡构件旋转及升降机构1093按照来自控制单元1004的动作指令，使支撑轴1091围绕通过基板W中心的铅垂轴旋转。另外，控制单元1004控制遮挡构件旋转及升降机构1093的动作，使遮挡构件1009按照被旋转卡盘1002保持的基板W的旋转，以与基板W相同的旋转方向和大致相同的旋转速度进行旋转。另外，遮挡构件旋转及升降机构1093按照来自控制单元1004的动作指令，使遮挡构件1009与旋转基座1023相接近或相分离。具体地说，控制单元1004控制遮挡构件旋转及升降机构1093的动作，在将基板W搬入搬出基板处理装置时，使遮挡构件1009上升至旋转卡盘1002的上方的分离位置(图17所示的位置)。另一方面，在对基板W实施规定的处理时，使遮挡构件1009下降至相向位置，该相向位置设定在与被旋转卡盘1002保持的基板W的表面Wf极接近的位置。
如图18所示，遮挡构件1009的支撑轴1091为中空结构，在其内部穿过有在遮挡构件1009的下表面(基板相向面)开口的气体供给管1095。该气体供给管1095与常温氮气供给单元1061连接。该常温氮气供给单元1061将从氮气供给源(省略图示)供给来的常温氮气供给至基板W，具有干燥用通路和凝固促进用通路这2个系统。
在这2个系统中的干燥用通路上，设置有质量流量控制器(MFC)1611和开闭阀1612。该质量流量控制器1611能够按照来自控制单元1004的流量指令，高精度地调整常温氮气的流量。另外，开闭阀1612能够按照来自控制单元1004的开闭指令进行开闭，来对通过质量流量控制器1611进行了流量调整的氮气的供给状态和停止供给状态进行切换。因此，通过控制单元1004控制常温氮气供给单元1061，能够在恰当的时刻，从气体供给管1095向形成在遮挡构件1009和基板W的表面Wf之间的空间供给进行了流量调整的氮气来作为用于干燥基板W的干燥气体。
另外，凝固促进用通路与干燥用通路相同，设置有质量流量控制器(MFC)1613和开闭阀1614。并且，通过控制单元1004控制常温氮气供给单元1061，将进行了流量调整的常温氮气压送至后述的气体喷出嘴1007，并将该常温氮气作为凝固促进气体供给至形成在基板表面Wf上的凝固对象液体的液膜。此外，在本实施方式中，作为来自常温氮气供给单元1061的干燥气体以及凝固促进气体供给氮气，但是可以供给空气、其他非活性气体等常温气体。
在气体供给管1095的内部穿过有液体供给管1096。该液体供给管1096的下方端部在遮挡构件1009的下表面形成开口，在其前端设置有上方侧液体喷出嘴1097。另一方面，液体供给管1096的上方端部与DIW供给单元1062连接。该DIW供给单元1062向基板W供给来自DIW供给源(省略图示)的常温的DIW来作为冲洗液，另外，向基板W供给升高至80℃左右的高温DIW来作为融化除去处理用的液体，其结构如下。在此，在DIW供给源上设置有2个系统的配管通路。在其中之一的冲洗处理用的配管通路上具有流量调整阀1621和开闭阀1622。该流量调整阀1621能够按照来自控制单元1004的流量指令高精度地调整常温DIW的流量。另外，开闭阀1622能够按照来自控制单元1004的开闭指令进行开闭，来对通过流量调整阀1621进行了流量调整的常温DIW的供给状态和停止供给状态进行切换。
另外，在另一个的融化除去处理用配管通路上具有流量调整阀1623、加热器1624以及开闭阀1625。该流量调整阀1623按照来自控制单元1004的流量指令高精度地调整常温DIW的流量，并将其送入加热器1624。然后，加热器1624将被送入的常温DIW加热至80℃左右，经由开闭阀1625送出该被加热的DIW(以下称为“高温DIW”)。此外，开闭阀1625按照来自控制单元1004的开闭指令进行开闭，来对高温DIW的供给状态和停止供给状态进行切换。这样，从DIW供给单元1062送出的常温DIW、高温DIW在恰当的时刻从上方侧液体喷出嘴1097向基板W的表面Wf喷出。
另外，旋转卡盘1002的中心轴1021为具有圆筒状的空洞的中空状，在中心轴1021的内部，穿过用于向基板W的背面Wb供给冲洗液的圆筒状的液供给管1025。液供给管1025延伸至与被旋转卡盘1002保持的基板W的下表面侧即背面Wb接近的位置，在液供给管1025的前端设置有向基板W的下表面的中央部喷出冲洗液的下方侧液体喷出嘴1027。液供给管1025与上述的DIW供给单元1062连接，向基板W的背面Wb供给高温DIW来作为融化除去液，另外供给常温DIW作为冲洗液。
另外，中心轴1021的内壁面和液供给管1025的外壁面之间的间隙成为剖面为环状的气体供给通路1029。该气体供给通路1029与常温氮气供给单元1061连接，从常温氮气供给单元1061经由气体供给通路1029向在旋转基座1023和基板W的背面Wb之间所形成的空间供给干燥用的氮气。
另外，如图17所示，在本实施方式中，在旋转卡盘1002的周围，以包围被旋转卡盘1002保持为水平姿势的基板W的周围的方式，设置有挡板1051，且该挡板1051相对于旋转卡盘1002的旋转轴升降自如。该挡板1051具有相对于旋转轴大致旋转对称的形状。另外，通过引导升降机构1052的驱动使挡板1051阶梯时地升降，能够将从正在旋转的基板W飞散的液膜形成用的凝固对象液体、DIW、冲洗液或用于其他用途而向基板W供给的处理液等分类，然后从处理腔室1001内排出至省略图示的排液处理单元。
另外，在该处理腔室1001的底面部设置有多个排气口1011，处理腔室1001的内部空间经由这些排气口1011与排气单元1063连接。该排气单元1063具有排气阻尼器和排气泵，通过控制排气阻尼器的开闭程度，能够调整通过排气单元1063排气的排气量。另外，控制单元1004向排气单元1063输入与排气阻尼器的开闭量相关的指令，调整处理腔室1001的排气量，来控制内部空间的温度、湿度等。
在本基板处理装置中，气体喷出嘴1007与上述那样构成的常温氮气供给单元1061的凝固促进用通路(质量流量控制器1613+开闭阀1614)连接。并且，在向气体喷出嘴1007压送常温氮气时，从嘴1007向被旋转卡盘1002保持的基板W的表面Wf喷出常温氮气作为凝固促进气体。另外，如图17所示，该气体喷出嘴1007安装在水平延伸设置的第一臂部1071的前端部。该第一臂部1071的后端部被从处理腔室1001的顶部垂下的旋转轴1072支撑，并且被支撑为能够围绕旋转中心轴J1旋转自如。另外，在旋转轴1072上连接有第一臂部升降及旋转机构1073，按照来自控制单元1004的动作指令驱动旋转轴1072围绕旋转中心轴J1旋转，并且使旋转轴1072在上下方向上升降。结果，如图19所示，安装在第一臂部1071的前端部上的气体喷出嘴1007在基板表面Wf的上方侧移动。
另外，在本实施方式中，与气体喷出嘴1007相同，凝固对象液体喷出嘴1008能够在基板表面Wf的上方侧移动。该凝固对象液体喷出嘴1008向被旋转卡盘1002保持的基板W的表面Wf供给用于形成液膜的凝固对象液体。在本发明中，凝固对象液体使用具有比常温高的凝固点的叔丁醇(tert-Butanol)、碳酸次乙酯(Ethylene carbonate)。例如叔丁醇的凝固点比常温略高，为25.69℃，碳酸次乙酯的凝固点稍高于叔丁醇，为36.4℃，稍微加热就成为液体状态，而在常温环境下凝固。因此，在本实施方式中，设置如下构成的凝固对象液体供给单元1064，通过具有二重配管结构的配管1065连接凝固对象液体供给单元1064和凝固对象液体喷出嘴1008。
如图18所示，该凝固对象液体供给单元1064具有用于储存凝固对象液体的贮存器1641。在该贮存器1641的内部配置有加热器1642，该加热器1642按照来自控制单元1004的动作指令进行动作。并且，储存在贮存器1641内的凝固对象液体的温度上升至凝固点以上，例如，在凝固对象液体使用叔丁醇时上升至30℃左右，在使用碳酸次乙酯时上升至50℃左右，由此将凝固对象液体维持为液体状态。此外，虽然在图18中省略了图示，但是在贮存器1641上设置有用于补给凝固对象液体的开口部，能够通过操作人员适当地进行补给。当然，可以设置自动补给机构，在贮存器1641内的凝固对象液体的存储量为规定以下时，自动进行补给。
另外，在贮存器1641的内部，向贮存器底面部延伸设置有用于取出凝固对象液体的管1643，该管1643的前端部浸渍在贮存器1641所存储的凝固对象液体中。另外，管1643的后端部经由开闭阀1644与配管1065连接。如上所述，该配管1065连接凝固对象液体供给单元1064和凝固对象液体喷出嘴1008，具有在外管1651的内部穿过有内管1652的双重管结构。另外，在内管1652的一端连接有上述管1643，其另一端与嘴1008连接。
另外，在贮存器1641的上表面插入有用于向贮存器内部导入氮气来进行加压的加压用管1645，该加压用管1645经由开闭阀1646以及质量流量控制器(MFC)1647与氮气供给源(省略图示)连接。因此，在按照来自控制单元1004的指令使开闭阀1646打开时，被质量流量控制器1647调整后的流量的氮气经由加压用管1645送入至贮存器1641内。由此压出储存在贮存器1641内的凝固对象液体，并使所述凝固对象液体经由开闭阀1644以及内管1652送出至凝固对象液体喷出嘴1008。
在这样经由配管1065的内管1652将凝固对象液体送入凝固对象液体喷出嘴1008的期间，如果凝固对象液体的温度降低，则凝固对象液体的流动性降低，向基板表面Wf供给凝固对象液体的供给量变动，另外有时在内管1652、嘴1008的内部，凝固对象液体凝固。因此，在本实施方式中，设置有保温及调温用气体供给单元1066。该保温及调温用气体供给单元1066将常温氮气调整为与储存在贮存器1641中的凝固对象液体同等程度的温度，并供给至形成在外管1651和内管1652之间的气体供给通路。在该保温及调温用气体供给单元1066中，质量流量控制器1661按照来自控制单元1004的流量指令高精度地调整常温氮气的流量，并将其供给至加热器1662。该加热器1662经由开闭阀1663与气体供给通路连接，在使氮气上升至与凝固对象液体的设定温度对应的温度(按照凝固对象液体的种类，在30-50℃之间)之后，使氮气经由开闭阀1663供给至气体供给通路。通过供给该升温氮气而形成的保温以及调温作用，将在内管1652以及嘴1008的内部存在的凝固对象液体的温度维持在凝固点以上并且维持为恒定。
为了使被供给这样被保温及调温后的凝固对象液体的嘴1008围绕旋转中心轴J2旋转，而且在上下方向上升降移动，通过旋转轴1082支撑水平延伸设置的第二臂部1081的后端部，并且，第二臂部1081的后端部围绕旋转中心轴J2旋转自如。另一方面，在第二臂部1081的前端部，以喷出口(省略图示)朝向下方的状态安装有凝固对象液体喷出嘴1008。另外，在旋转轴1082上连接有第二臂部升降及旋转机构1083，按照来自控制单元1004的动作指令驱动旋转轴1082使其围绕旋转中心轴J2旋转，另外驱动旋转轴1082使其在上下方向上升降。结果，安装在第二臂部1081的前端部上的凝固对象液体喷出嘴1008能够如下那样在基板表面Wf的上方侧移动。
气体喷出嘴1007以及凝固对象液体喷出嘴1008能够分别独立地相对于基板W移动。即，如图19所示，在基于来自控制单元1004的动作指令驱动第一臂部升降及旋转机构1073，使第一臂部1071围绕旋转中心轴J1摆动时，安装在第一臂部1071上的气体喷出嘴1007，在与旋转基座1023的旋转中心上相当的旋转中心位置Pc和待机位置Ps1之间沿着移动轨迹T1水平移动，其中，待机位置Ps1指从基板W的相向位置退避至侧方的位置。即，第一臂部升降及旋转机构1073使气体喷出嘴1007沿着基板W的表面Wf相对于基板W移动。
另外，在基于来自控制单元1004的动作指令驱动第二臂部升降及旋转机构1083，使第二臂部1081围绕旋转中心轴J2摆动时，安装在第二臂部1081上的凝固对象液体喷出嘴1008在与第一臂部1071的待机位置Ps1不同的另一个待机位置Ps2和旋转中心位置Pc之间沿着移动轨迹T2水平移动。即，第二臂部升降及旋转机构1083使凝固对象液体喷出嘴1008沿着基板W的表面Wf相对于基板W移动。
接着，参照图20A～图20C以及图21A～图21C说明上述那样构成的基板处理装置的动作。这些附图是示意地表示图17的基板处理装置的动作的图。在本装置中，在将未处理的基板W搬入装置内时，控制单元1004控制装置各部分，对该基板W进行一系列的清洗处理。在此，预先以基板W的表面Wf朝向上方的状态将基板W搬入处理腔室1001，并保持在旋转卡盘1002上。另一方面，如图17所示，使遮挡构件1009的下表面与基板W相向，并且使遮挡构件1009退避至与臂部1071、1081不干涉的分离位置。另外，在正在使装置运转的期间，作为准备工序，从保温及调温用气体供给单元1066使升温氮气供给至在外管1651与内管1652之间形成的气体供给通路，从而防止内管1652内的凝固对象液体凝固并且将凝固对象液体的温度维持为恒定温度。
在搬入基板W之后，控制单元1004驱动卡盘旋转机构1022使旋转卡盘1002旋转，并且驱动第二臂部升降及旋转机构1083使第二臂部1081移动并定位在旋转中心位置Pc。由此，凝固对象液体喷出嘴1008如图20A所示位于基板表面Wf的旋转中的上方，即位于旋转中心位置Pc。然后，控制单元1004控制凝固对象液体供给单元1064的各部分，使凝固对象液体从凝固对象液体供给单元1064流过配管1065的内管1652送出至凝固对象液体喷出嘴1008。此时，由于内管1652的外周部如上所述被填充了升温氮气，所以凝固对象液体被保持为比常温高的规定温度而被压送至嘴1008。接着，凝固对象液体从凝固对象液体喷出嘴1008供给至基板表面Wf，借助基板W的旋转所引起的离心力，向基板W的径向外侧均匀地蔓延，凝固对象液体的一部分被甩出至基板外。由此，在整个基板表面Wf使凝固对象液体的液膜的厚度均匀，在整个基板表面Wf形成具有规定的厚度的液膜LF(液膜形成处理：步骤S1)。另外，在液膜形成的时刻，液膜LF的温度为比常温高的值。此外，在液膜形成时，如上述那样甩出供给至基板表面Wf的凝固对象液体的一部分不是必要条件。例如，可以在使基板W的旋转停止的状态或者使基板W以比较低的速度旋转的状态下，不使凝固对象液体从基板W甩出的情况下，在基板表面Wf形成液膜。
这样，在液膜形成结束时，控制单元1004驱动第二臂部升降及旋转机构1083使第二臂部1081移动至待机位置Ps2，使其待机。另外，在第二臂部1081移动之后或者与第二臂部1081的移动连动，控制单元1004驱动第一臂部升降及旋转机构1073。然后，使第一臂部1071朝向基板W的旋转中心的上方位置即旋转中心位置Pc移动，将气体喷出嘴1007定位在基板W的旋转中心的上方位置(图20B)。控制单元1004控制常温氮气供给单元1061，来将流量调整后的常温氮气压送至气体喷出嘴1007，由此从该嘴1007向旋转的基板W的表面Wf喷出该常温氮气作为凝固促进气体，来缩短到凝固对象液体所形成的液膜LF凝固为止的时间(凝固促进处理：步骤S2)。
在本实施方式中，由于基板W的周边温度处于常温附近，所以由于基板W的周边环境气体而使液膜LF的温度缓缓降低。另外，伴随基板W的旋转而产生的汽化热也使液膜LF冷却而促进温度降低。但是，考虑到能够缩短冻结清洗处理所需要的时间而提高生产率的情况，希望向液膜LF吹拂常温氮气来提高冷却速度。因此，在本实施方式中，一边从气体喷出嘴1007向旋转的基板W的表面Wf喷出常温氮气(凝固促进气体)，一边使气体喷出嘴1007缓缓向基板W的端缘位置移动。由此，在基板表面Wf的表面区域形成的液膜LF被部分强制冷却，使液膜LF的温度低于凝固对象液体的凝固点(＞常温)，而部分凝固。结果，凝固体FR(凝固膜FF的一部分)形成在基板表面Wf的中央部。此外，在这样使液膜LF冻结时，控制单元1004控制常温氮气供给单元1061的质量流量控制器1613，将常温氮气的流量(即单位时间的常温氮气量)抑制为适于液膜LF凝固的值。通过这样抑制常温氮气的流量，能够防止出现基板表面Wf部分干燥而露出的问题或者由于风的压力使膜厚分布不均匀而不能够保证处理的均匀性的问题。
另外，通过使嘴1007向方向Dn1扫描，能够使冻结区域即凝固体FR从基板表面Wf的中央部向周缘部蔓延，如图20C所示，在扫描的过程中，使基板表面Wf的整个液膜冻结，而在短时间内形成凝固膜FF。
在凝固结束之后，控制单元1004使常温氮气(凝固促进气体)停止从嘴1007喷出，使第一臂部1071向待机位置Ps1移动，使嘴1007从基板表面Wf退避。之后，如图21A所示，使遮挡构件1009与基板表面Wf接近配置，另外，从设置在遮挡构件1009上的嘴1097向基板表面Wf上的冻结了的液膜即凝固膜(凝固体)FF供给升温至80℃左右的高温DIW，来融化并除去凝固膜(凝固体)FF(融化除去处理：步骤S3)。接着，如图21B所示，向基板表面Wf供给常温的DIW作为冲洗液，对基板W进行冲洗处理(步骤S4)。
在执行了到此为止的处理的时刻，在基板W夹在遮挡构件1009与旋转基座1023之间并进行旋转的状态下，向基板W的表面供给DIW。在此，可以使向基板表面Wf供给高温DIW以及供给常温DIW的工序并行进行，从嘴1027供给高温DIW以及常温DIW(图21A、图21B)。接着，停止向基板W供给DIW，如图21C所示，进行通过高速旋转使基板W干燥的旋转干燥处理(步骤S5)。即，一边从设置在遮挡构件1009上的嘴1097以及设置在旋转基座1023上的气体供给通路1029喷出由常温氮气供给单元1061所供给的干燥用的氮气一边使基板W高速旋转，由此，甩出残留在基板W上的DIW，使基板W干燥。在这样的干燥处理结束时，搬出处理完的基板W，从而对1张基板的处理结束。
如上所述，根据本实施方式，由于向基板W的表面Wf供给具有比常温高的凝固点的凝固对象液体来形成液膜LF，并使该液膜LF凝固，在基板表面Wf形成凝固体FF，所以不需要使用在现有技术中用于凝固所必须的极低温气体。因此，能够抑制运转成本。另外，由于不需要对供给线进行隔热，所以能够防止装置、周边设备大规模化，能够降低占用空间，并且还能够抑制装置、周边设备的成本。
另外，在上述第四实施方式中，在使液膜LF凝固时供给常温氮气作为凝固促进气体。该常温氮气具有比凝固对象液体的凝固点低的温度，从而能够缩短液膜LF凝固所需要的时间，能够提高生产率。
这样，在第四实施方式中，凝固对象液体喷出嘴1008相当于本发明的“嘴”，凝固对象液体供给单元1064相当于本发明“凝固对象液体供给部”，通过凝固对象液体供给单元1064、凝固对象液体喷出嘴1008以及配管1065构成本发明的“凝固体形成装置”。另外，高温DIW相当于本发明的“高温除去液”，由DIW供给单元1062以及上方侧液体喷出嘴1097构成本发明的“除去装置”。另外，从常温氮气供给单元1061供给的常温氮气相当于本发明的“温度比凝固对象液体的凝固点低的冷却流体”，常温氮气供给单元1061以及气体喷出嘴1007发挥本发明的“凝固促进装置”以及“第一凝固促进部”的功能。另外，保温及调温用气体供给单元1066发挥本发明的“凝固防止装置”的功能。
<第五实施方式>
图22是表示本发明的基板处理装置的第五实施方式的动作的图。该第五实施方式与第四实施方式最大的不同点在于凝固促进处理的内容，其他结构基本与第四实施方式相同。即，在第五实施方式中，常温氮气供给单元1061的凝固促进用通路(质量流量控制器1613+开闭阀1614)不仅与气体喷出嘴1007连接，还与气体供给通路1029连接。另外，控制单元1004控制常温氮气供给单元1061，将流量调整后的常温氮气压送至气体喷出嘴1007和气体供给通路1029，常温氮气作为凝固促进气体不仅供给至基板W的表面Wf还供给至背面Wb(步骤S2A)。由此，能够进一步缩短液膜LF凝固所需要的时间。这样，在第五实施方式中，常温氮气供给单元1061以及气体供给通路1029发挥本发明的“凝固促进装置”以及“第二凝固促进部”的功能。
<第六实施方式>
图23是表示本发明的基板处理装置的第六实施方式的动作的图。该第六实施方式与第四实施方式、第五实施方式最大的不同点在于，在将凝固对象液体供给至基板W的表面Wf而形成液膜LF之后，放置规定时间来形成凝固膜FF(步骤S1A)，省略凝固促进处理(步骤S2、S2A)。此外，其他结构基本与第四实施方式、第五实施方式相同。即，在本发明中，由于使用叔丁醇、碳酸次乙酯等具有比常温高的凝固点的凝固对象液体来代替在以往的冻结清洗技术中使用的DIW，所以将供给至基板W的表面Wf的凝固对象液体放置在处理腔室1001的常温环境气体中来缓缓变冷而凝固。另外，使基板W旋转时产生的汽化热作用在使凝固对象液体凝固的方向上。因此，在第六实施方式中，不设置气体喷出嘴1007以及凝固促进用通路(质量流量控制器1613+开闭阀1614)，能够简化装置结构。
<第七实施方式>
图24是表示本发明的基板处理装置的第七实施方式的动作的图。该第七实施方式与第四实施方式最大的不同点在于凝固膜(凝固体)FF的除去方式，以及用于除去凝固膜(凝固体)FF的DIW的温度，其他结构基本与第四实施方式相同。即，在第四实施方式中，使用温度比凝固对象液体的凝固点高的高温DIW除去凝固膜(凝固体)FF，而在第七实施方式中使用常温DIW。这是利用叔丁醇、碳酸次乙酯溶于常温DIW中的溶解度比较的高的特点，通过供给常温DIW来溶解除去凝固膜FF(步骤S3A)。在这样不使用高温DIW的第七实施方式中，不需要设置融化除去处理用配管通路(流量调整阀1623+加热器1624+开闭阀1622)，能够简化装置结构，并且不需要加热DIW能够降低运转成本。另外，能够连续且一体地进行除去处理和冲洗处理，从而能够提高处理效率。
<第八实施方式>
如上所述，冻结清洗是在使供给至基板W的表面Wf的凝固对象液体凝固后，从基板表面除去该凝固体，来除去附着在基板表面上的颗粒等的工序，但是，除去效率与凝固体的到达温度紧密相关。这是本申请的发明人们基于将DIW用作凝固对象液体的实验而得知的见解，该见解的内容为，不仅要使DIW的液膜冻结，而且冻结后的液膜的到达温度越低则颗粒除去效率越高。易于推测出将该见解应用于以叔丁醇、碳酸次乙酯等作为凝固对象液体时能够得到相同的作用效果。因此，以下，在详细说明上述实验内容以及见解内容之后，说明应用该见解的实施方式。
图25是表示所谓冻结清洗技术中的液膜的温度与颗粒除去效率之间的关系的曲线图，具体地说，通过如下的实验得到该曲线图。在本实验中，作为基板的具有代表性的例子选择裸态(完全没有形成图案的状态)的Si晶片(晶片直径：300mm)。另外，对作为颗粒就Si屑(粒径：0.08μm以上)污染基板表面的情况进行评价。
首先，使用单张式的基板处理装置(大日本网屏版制造公司制造，旋转处理器SS-3000)强制地将晶片(基板)污染。具体地说，一边使晶片旋转，一边从与晶片相向配置的嘴向晶片供给分布有颗粒(Si屑)的分布液。在此，以使附着在晶片表面上的颗粒的数量为大约10000个的方式，适当地调整分布液的液量、晶片转速以及处理时间。之后，测定附着在晶片表面上的颗粒的数量(初始值)。此外，使用KLA-Tencor公司制造的晶片检查装置SP1测定颗粒数量，对从晶片外周起3mm的周缘区域以外(除去边缘)的区域进行评价。
接着，对各晶片进行以下的清洗处理。首先，持续6秒钟向以150rpm旋转的晶片喷出温度被调整为0.5℃的DIW，来冷却晶片。之后，停止喷出DIW，维持该转速2秒钟，甩出多余的DIW，来形成液膜。在形成液膜之后，将晶片转速降低为50rpm，一边维持该转速一边通过嘴的扫描以90[L/min]的流量将温度为-190℃的氮气向晶片表面喷出。在利用嘴的扫描时，使嘴利用20秒在晶片的中心和晶片的端部之间往复。图25的黑方块对应于扫描次数，在图25中，从左以依次扫描1次、2次的顺序表示直到扫描5次的结果。这样，通过改变扫描次数来改变液膜的冻结后的温度。
在上述的冷却结束之后，使晶片的转速为2000rpm，并以4.0[L/min]的流量持续2秒钟向晶片喷出温度被调整为80℃的DIW，之后，使晶片的转速变为500rpm，以1.5[L/min]的流量持续30秒钟供给常温的DIW作为冲洗液，来对晶片进行冲洗处理。之后，使晶片高速旋转来进行旋转干燥。
然后，测定附着在实施了一系列的清洗处理后的晶片的表面上颗粒数量。然后，将冻结清洗后的颗粒数量与之前测定出的初始(冻结清洗处理前)的颗粒数进行对比，来算出除去率。将这样得出的数据描绘为曲线而成为图25所示的曲线图。
根据该图可知，不仅使液膜冻结，而且使冻结后的液膜的到达温度越低，则颗粒除去效率越高，从而能够提高清洗效果。因此，在以下说明的第八实施方式中，对凝固体FF进行使用常温氮气的冷却处理，来提高颗粒除去效率。
图26是表示本发明的基板处理装置的第八实施方式的动作的图。该第八实施方式与第四实施方式最大的不同点在于，在通过凝固促进处理(步骤S2)形成凝固膜(凝固体)FF之后且在除去凝固膜FF(步骤S3)之前，进行冷却处理(步骤S6)，其他结构与第四实施方式基本相同。在该冷却处理中，气体喷出嘴1007在凝固促进处理之后继续持续向基板表面Wf喷出常温氮气，以该喷出状态在基板表面Wf的上方进行扫描移动，使凝固膜FF冷却。由此，由于可靠地将凝固膜FF的到达温度降低至常温，所以能够提高颗粒除去效率。
此外，在不进行凝固促进处理(步骤S2)而形成凝固膜FF的情况下(例如图23所示的第六实施方式)，可以在凝固对象液体已经凝固的时刻，从气体喷出嘴1007喷出常温氮气供给单元1061所供给的常温氮气，在此情况下，使该嘴1007在基板表面Wf的上方进行扫描移动，来使凝固膜FF冷却。在这样的第八实施方式及其变形例中，常温氮气供给单元1061以及气体喷出嘴1007发挥本发明的“冷却装置”以及“第一冷却部”的功能。
<第九实施方式>
图27是表示本发明的基板处理装置的第九实施方式的动作的图。该第九实施方式与第五实施方式(图22)最大的不同点在于，在通过凝固促进处理(步骤S2A)形成凝固膜(凝固体)FF后且除去凝固膜FF(步骤S3)前，进行冷却处理(步骤S6A)，其他结构与第五实施方式基本相同。在该冷却处理中，从气体供给通路1029向基板W的背面Wb供给常温氮气，并且气体喷出嘴1007与上述的第八实施方式相同一边向基板表面Wf喷出常温氮气一边在基板表面Wf的上方扫描移动。由于这样从基板W的表面Wf以及背面Wb双方供给常温氮气来冷却凝固膜(凝固体)FF，所以能够提高颗粒除去效率。而且，能够以比第八实施方式更短的时间，将凝固膜FF的到达温度降低至常温，因此能够缩短处理时间。
此外，在不进行凝固促进处理(步骤S2A)来形成凝固膜FF的情况下(例如图23所示的第六实施方式)，可以在凝固对象液体已经凝固的时刻，从气体喷出嘴1007喷出常温氮气供给单元1061所供给的常温氮气，在该状态下，使该嘴1007在基板表面Wf的上方扫描移动，并且从气体供袷路1029向基板W的背面Wb供给常温氮气。在这样的第九实施方式及其变形例中，常温氮气供给单元1061、气体喷出嘴1007以及气体供给通路1029发挥本发明的“冷却装置”的功能，其中，常温氮气供给单元1061以及气体喷出嘴1007的组合相当于本发明的“第一冷却部”，常温氮气供给单元1061以及气体供给通路1029的组合相当于本发明的“第二冷却部”。
<第十实施方式>
在上述第八实施方式(图26)以及第九实施方式(图27)中，使用常温氮气作为用于冷却凝固膜(凝固体)FF来降低到达温度的冷却流体，但是可以利用常温DIW代替常温氮气。
图28是表示本发明的基板处理装置的第十实施方式的动作的图。在该第十实施方式中，在通过凝固促进处理(步骤S2)形成凝固膜(凝固体)FF时，停止从嘴1007喷出常温氮气(凝固促进气体)，使第一臂部1071移动至待机位置Ps1，使嘴1007从基板表面Wf退避。之后，使遮挡构件1009与基板表面Wf接近配置，而且，从设置在遮挡构件1009上的嘴1097向凝固膜(凝固体)FF供给常温DIW(步骤S6B)。此外，在本实施方式中，冷却处理的目的在于使凝固膜FF的到达温度降低至常温附近，在通过常温DIW溶解并除去凝固膜FF之前，停止供给常温DIW。然后，在这样降低了凝固膜FF的温度之后，进行利用高温DIW的融化除去处理(步骤S3)、利用利用常温DIW的冲洗处理(步骤S4)以及利用常温氮气的干燥处理(步骤S5)。
在这样的第十实施方式中，能够利用常温DIW提高颗粒除去效率，DIW供给单元1062以及上方侧液体喷出嘴1097发挥本发明的“冷却装置”以及“第一冷却部”的功能。
<第十一实施方式>
图29是表示本发明的基板处理装置的第十一实施方式的动作的图。在本第十一实施方式中，在通过凝固促进处理(步骤S2A)形成凝固膜(凝固体)FF时，停止从嘴1007、1027喷出常温氮气(凝固促进气体)，使第一臂部1071移动至待机位置Ps1，使嘴1007从基板表面Wf退避。之后，使遮挡构件1009与基板表面Wf接近配置，而且从设置在遮挡构件1009上的嘴1097向凝固膜(凝固体)FF供给常温DIW，并且从嘴1027向基板W的背面Wb供给常温DIW(步骤S6C)。此外，在本实施方式中，也与第十实施方式相同，在通过常温DIW溶解并除去凝固膜FF之前，停止从嘴1007供给常温DIW。然后，在这样降低凝固膜FF的温度之后，进行利用高温DIW的融化除去处理(步骤S3)、利用常温DIW的冲洗处理(步骤S4)以及利用常温氮气的干燥处理(步骤S5)。
在这样的第十一实施方式中，能够利用常温DIW提高颗粒除去效率，DIW供给单元1062、上方侧液体喷出嘴1097以及下方侧液体喷出嘴1027发挥本发明的“冷却装置”的功能。其中，DIW供给单元1062以及上方侧液体喷出嘴1097的组合相当于本发明的“第一冷却部”，DIW供给单元1062以及下方侧液体喷出嘴1027的组合相当于本发明的“第二冷却部”。
<第十二实施方式>
在上述第十实施方式以及第十一实施方式中，以不会通过常温DIW溶解而除去凝固膜FF的程度，从嘴1007向凝固膜(凝固体)FF供给常温DIW，但是，能够如上述那样持续向基板W的表面Wf供给常温DIW来溶解并除去凝固膜FF。另外，即使除去凝固膜FF之后，也能够进一步持续供给常温DIW对基板W进行冲洗处理。因此，在第十二实施方式中，如图30所示，利用常温DIW进行冷却处理(步骤S6B)、除去处理(步骤S3A)以及冲洗处理(步骤S4)。在这样不使用高温DIW的第十二实施方式中，不需要设置融化除去处理用配管通路(流量调整阀1623+加热器1624+开闭阀1622)，能够简化装置结构，并且不需要加热DIW，能够降低运转成本。另外，能够连续且一体地进行冷却处理、除去处理以及冲洗处理，提高处理的效率。
此外，本发明不限于上述的实施方式，只要不脱离其宗旨，能够进行上述之外的各种变更。例如，在上述实施方式中，利用保温及调温用气体供给单元1066的加热器1662，使常温氮气的温度上升，来得到保温及调温用的氮气，但是保温及调温用氮气的生成装置不限于此，如图31所示，可以使用涡流管(Vortex Tube)。另外，能够通过使用涡流管不仅能够生成高温的氮气，还能够同时生成低温的氮气，能够将低温的氮气用作冷却气体。以下，参照图31说明本发明的第十三实施方式。
<第十三实施方式>
图31是表示本发明的基板处理装置的第十三实施方式的图。在该第十三实施方式中，设置有高温及低温氮气供给单元1067。该高温及低温氮气供给单元1067具有质量流量控制器(MFC)1671、涡流管1672、2个开闭阀1673、1674。该质量流量控制器1671能够按照来自控制单元1004的流量指令高精度地调整常温氮气的流量。另外，涡流管1672具有供给口、暖气喷出口以及冷气喷出口，在经由供给口向管内流入质量流量控制器1671调整后的氮气时，在暖气喷出口和冷气喷出口之间进行热分离。然后，从暖气喷出口喷出温度比常温高的高温氮气，从冷气喷出口喷出温度比常温低的低温氮气。此外，由于涡流管1672本身为公知技术，在此省略详细说明。
涡流管1672的冷气喷出口经由开闭阀1673与气体喷出嘴1007连接，在按照来自控制单元1004的开闭指令打开开闭阀1673时，低温氮气作为凝固促进气体供给至气体喷出嘴1007。另外，涡流管1672的暖气喷出口经由开闭阀1674与配管1065的气体供给通路连接，在按照来自控制单元1004的开闭指令打开开闭阀1674时，高温氮气作为保温及调温用氮气供给至配管1065。
在这样的本实施方式中，能够使用常温氮气生成高温氮气以及低温氮气，通过使用这些气体，促进凝固以及对凝固对象液体进行保温等，能够高效地进行冻结清洗。在这样的第十三实施方式中，高温及低温氮气供给单元1067发挥本发明的“凝固促进装置”以及“凝固防止装置”的功能。
另外，在上述实施方式中，为了将配管1065以及嘴1007内的凝固对象液体的温度保持为恒定温度并且防止凝固，使配管1065形成为双重管结构，并且向配管1065的气体供给通路中供给保温及调温用氮气，但是可以沿着配管设置线状的加热器来代替保温及调温用氮气，对配管以及嘴内的凝固对象液体进行调温。此时，加热器发挥本发明的“凝固防止装置”的功能。
<第十四实施方式>
另外，可以在从嘴1007喷出凝固对象液体的动作结束之后，除去残留在配管以及嘴中的凝固对象液体，来代替对配管以及嘴内的凝固对象液体进行调温。如图32所示，可以使用单管结构的配管并且设置清除用气体供给单元1068。此外，清除用气体供给单元1068的基本结构与保温及调温用气体供给单元1066相同，具有质量流量控制器(MFC)1681、加热器1682、开闭阀1683。
另外能够构成为如下结构：在从嘴1007喷出凝固对象液体的动作结束之后，按照来自控制单元1004的动作指令，打开开闭阀1683，使通过加热器1682温度上升至比凝固对象液体的凝固点高的温度的高温氮气压送至配管，而残留在配管以及嘴1007中的凝固对象液体从嘴1007的喷出口(省略图示)被清除。这样，在图32所示的第十四实施方式中，由于在适当的时刻清除残留在配管以及嘴1007中的凝固对象液体，所以能够可靠地防止在配管以及嘴1007中凝固对象液体发生凝固的情况。这样，在第十四实施方式中，清除用气体供给单元1068发挥本发明的“凝固防止装置”以及“清除部”的功能。
<第十五实施方式>
另外，如图33所示，可以设置“convum(注册商标)”等真空形成部1069，来代替从嘴1007的喷出口清除残留凝固对象液体。该真空形成部1069经由开闭阀1648与配管连接。而且，在从嘴1007喷出凝固对象液体的动作结束之后，按照来自控制单元1004的动作指令，关闭开闭阀1644并且打开开闭阀1648，由此通过真空形成部1069吸引并排出残留在配管以及嘴1007内的凝固对象液体。这样，在图33所示的第十五实施方式中，由于在适当的时刻吸引并排出残留在配管以及嘴1007中的凝固对象液体，所以能够可靠地防止凝固对象液体在配管以及嘴1007中凝固。这样，在第十五实施方式中，真空形成部1069发挥本发明的“凝固防止装置”以及“吸引排出部”的功能。
另外，上述实施方式的基板处理装置将氮气供给源以及DIW供给源设置在装置内部，但是这些供给源可以设置在装置的外部，例如还可以利用工厂内已设的供给源。
另外，上述实施方式的基板处理装置具有与基板W的上方接近配置的遮挡构件1009，但是本发明也能够用于不具有遮挡构件的装置。另外，本实施方式的装置通过与基板W的周缘部抵接的卡盘销1024保持基板W，但是基板的保持方法不限于此，本发明能够适用于通过其他方法保持基板的装置。
本发明适用于对半导体基板、光掩模用玻璃基板、液晶显示用玻璃基板、等离子显示用玻璃基板、FED(Fiela Emission Display)用基板、光盘用基板、磁盘用基板、光磁盘用基板等各种基板进行清洗处理的基板处理方法以及基板处理装置。

Claims (29)

1.一种基板处理方法，其特征在于，
包括：
准备工序，以液体状态准备要向基板供给的凝固对象液体，
凝固体形成工序，将所述准备工序中准备的所述凝固对象液体经由空间供给至所述基板，在所述基板上形成所述凝固对象液体的凝固体，
凝固体冷却工序，向所述基板上的所述凝固对象液体的凝固体供给温度比所述凝固对象液体的凝固点低的冷却液，来对所述基板上的所述凝固对象液体的凝固体进行冷却，
除去工序，除去进行了所述凝固体冷却工序的所述基板上的所述凝固对象液体的凝固体；
所述凝固对象液体借助从所述准备工序到所述凝固体形成工序为止所受到的外部刺激而凝固，
所述冷却液具有比所述凝固对象液体的凝固点低的凝固点，
在所述凝固体形成工序中，按照所述凝固体冷却工序中的冷却效率的面内分布使所述基板上的所述凝固对象液体的凝固体的厚度在所述基板的面内改变，来使清洗能力具有面内分布。
2.如权利要求1所述的基板处理方法，其特征在于，在所述凝固体形成工序中，供给至所述基板的所述凝固对象液体处于过冷却状态。
3.如权利要求2所述的基板处理方法，其特征在于，所述冷却液具有不溶于所述凝固对象液体的性质。
4.如权利要求1所述的基板处理方法，其特征在于，所述凝固体形成工序还包括用于冷却所述基板的基板冷却工序。
5.如权利要求4所述的基板处理方法，其特征在于，所述基板冷却工序是向所述基板的背面喷出冷媒的工序。
6.如权利要求4所述的基板处理方法，其特征在于，所述基板冷却工序，是在所述凝固体形成工序之前向所述基板的表面喷出冷媒的工序。
7.如权利要求1所述的基板处理方法，其特征在于，在所述凝固体形成工序中，通过在所述基板的面内改变供给至所述基板上的所述凝固对象液体的量，来改变所述基板上的所述凝固体的厚度。
8.如权利要求1所述的基板处理方法，其特征在于，在所述凝固体形成工序中，使所述基板的面内的所述凝固对象液体的凝固体的厚度，从所述基板的中心部向周缘部逐渐变厚。
9.如权利要求1所述的基板处理方法，其特征在于，在所述凝固体形成工序中，向所述基板供给具有比常温高的凝固点的凝固对象液体。
10.一种基板处理装置，其特征在于，
具有：
凝固体形成装置，其从嘴喷出液体状态的凝固对象液体来将该凝固对象液体供给至基板，在所述基板上形成所述凝固对象液体的凝固体，
凝固体冷却装置，向所述基板上的所述凝固对象液体的凝固体供给温度比所述凝固对象液体的凝固点低的冷却液，来对所述基板上的所述凝固对象液体的凝固体进行冷却，
除去装置，其除去被所述凝固体冷却装置冷却了的所述基板上的所述凝固对象液体的凝固体；
所述凝固对象液体，借助从所述嘴喷出起落在所述基板上为止的过程以及置于所述基板上的过程中的至少一个过程中所受到的外部刺激而凝固，
所述冷却液具有比所述凝固对象液体的凝固点低的凝固点，
所述凝固体形成装置按照所述凝固体冷却装置的冷却效率的面内分布使所述基板上的所述凝固对象液体的凝固体的厚度在所述基板的面内改变，来使清洗能力具有面内分布。
11.如权利要求10所述的基板处理装置，其特征在于，所述凝固体形成装置向所述基板的表面供给具有比常温高的凝固点的凝固对象液体。
12.如权利要求11所述的基板处理装置，其特征在于，所述凝固体形成装置将所述凝固对象液体加热至所述凝固对象液体的凝固点以上的温度，并供给至所述基板的表面。
13.如权利要求11或12所述的基板处理装置，其特征在于，还具有凝固促进装置，所述凝固促进装置向所述基板供给温度比所述凝固对象液体的凝固点低的冷却流体，来促进所述凝固对象液体的凝固。
14.如权利要求13所述的基板处理装置，其特征在于，所述凝固促进装置具有第一凝固促进部，所述第一凝固促进部向已供给了所述凝固对象液体的所述基板的表面供给所述冷却流体。
15.如权利要求13所述的基板处理装置，其特征在于，所述凝固促进装置具有第二凝固促进部，所述第二凝固促进部向已供给了所述凝固对象液体的所述基板的背面供给所述冷却流体。
16.如权利要求11或12所述的基板处理装置，其特征在于，在将所述凝固对象液体供给至所述基板的表面之后，使所述凝固对象液体随着规定时间的经过而凝固，然后由所述除去装置除去凝固体。
17.如权利要求11或12所述的基板处理装置，其特征在于，所述除去装置向形成有所述凝固体的所述基板的表面供给温度比所述凝固对象液体的凝固点高的高温除去液，来除去所述凝固体。
18.如权利要求11或12所述的基板处理装置，其特征在于，所述除去装置向形成有所述凝固体的所述基板的表面供给能够使所述凝固对象液体溶解的除去液，来除去所述凝固体。
19.如权利要求10所述的基板处理装置，其特征在于，还具有第二冷却部，所述第二冷却部向形成有所述凝固体的所述基板的背面供给温度比所述凝固对象液体的凝固点低的冷却流体。
20.如权利要求13所述的基板处理装置，其特征在于，所述凝固促进装置，在形成了所述凝固体之后也持续供给所述冷却流体，直到通过所述除去装置除去所述凝固体为止，由此冷却所述凝固体。
21.如权利要求11或12所述的基板处理装置，其特征在于，还具有冲洗装置，在通过所述除去装置除去所述凝固体之后，所述冲洗装置向所述基板的表面供给冲洗液，来冲洗所述基板的表面。
22.如权利要求18所述的基板处理装置，其特征在于，所述除去装置在除去了所述凝固体之后也继续供给所述除去液，来冲洗所述基板的表面。
23.如权利要求11或12所述的基板处理装置，其特征在于，
所述凝固体形成装置具有：
凝固对象液体供给部，其用于供给所述凝固对象液体，
配管，其一端与所述凝固对象液体供给部相连接，其另一端与所述嘴相连接，用于使从所述凝固对象液体供给部供给来的所述凝固对象液体流到所述嘴；
所述基板处理装置还具有用于防止所述嘴以及所述配管内的所述凝固对象液体凝固的凝固防止装置。
24.如权利要求23所述的基板处理装置，其特征在于，所述凝固防止装置将所述嘴以及所述配管内的所述凝固对象液体的温度保温在所述凝固对象液体的凝固点以上。
25.如权利要求24所述的基板处理装置，其特征在于，
所述配管具有：
内管，其一端与所述凝固对象液体供给部相连接，其另一端与所述嘴相连接，
外管，其内部有所述内管穿过；
所述凝固防止装置具有保温流体供给部，所述保温流体供给部向所述内管和所述外管之间供给温度比所述凝固对象液体的温度高的保温流体。
26.如权利要求23所述的基板处理装置，其特征在于，所述凝固防止装置具有清除部，在通过所述凝固体形成装置形成了所述凝固体之后，所述清除部向所述配管的一端供给温度比所述凝固对象液体的温度高的清除用流体，来从所述嘴的喷出口排出所述嘴以及所述配管内的所述凝固对象液体。
27.如权利要求23所述基板处理装置，其特征在于，所述凝固防止装置具有吸引排出部，在通过所述凝固体形成装置形成了所述凝固体之后，所述吸引排出部对所述配管的一端施加负压，来从所述配管的一端排出所述嘴以及所述配管内的所述凝固对象液体。
28.如权利要求10所述的基板处理装置，其特征在于，所述凝固体形成装置使所述凝固对象液体变为过冷却状态并供给至所述基板。
29.如权利要求28所述的基板处理装置，其特征在于，所述冷却液具有不溶于所述凝固对象液体的性质。
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