JP2008159656A - 凍結処理装置、基板処理装置および凍結処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板の被処理面に形成された液膜を凍結した後、搬出不良を引き起こすことなく基板を確実に搬出することができる凍結処理装置、該凍結処理装置を備えた基板処理装置および凍結処理方法を提供する。
【解決手段】凍結処理ユニット２内に配設された冷却プレート４２は、円盤状部材４２１と、該円盤状部材４２１の周囲を取り囲むように配設された円環状部材４２２とから形成されている。円盤状部材４２１はアルミニウム等の金属または石英で形成される一方、円環状部材４２２は液膜を構成する液体（ＤＩＷ）に対して撥水性を有するフッ素樹脂で形成されている。つまり、基板裏面（非凍結膜形成面）の周縁部に対向する冷却プレート４２の基板対向面４２ａのうち周縁部位（円環状部材４２２の基板対向面）は撥水性材料で形成される。
【選択図】図４

Description

この発明は、半導体ウエハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、プラズマ表示用ガラス基板、光ディスク用基板などの各種基板（以下、単に「基板」という）の被処理面に形成された液膜を凍結させる凍結処理装置、該凍結処理装置を備えた基板処理装置および凍結処理方法に関するものである。

従来より、基板に対する処理のひとつとして基板を冷却しながら基板の被処理面上に存在する液体を凍結させる技術が用いられている。このような凍結技術は基板の洗浄方法の一環として用いられることがある。例えば特許文献１に記載の装置においては、次のようにして基板に対して洗浄処理が施される。この装置では、基板を零下に冷却してその表面（被処理面）に氷を形成する冷却製氷部と、基板表面に形成された氷を除去する氷除去部とが設けられている。そして、表面に氷が形成された基板が冷却製氷部から氷除去部に搬送され、氷除去部において氷が基板表面から除去される。具体的には、冷却製氷部は冷却プレートを有しており、基板が冷却プレート上に載置されて基板が零下に冷却される。そして、このように基板が冷却された状態で基板の表面にミスト状の水を含んだ気体が供給される。その結果、ミスト状の水が基板表面上で凍結し、基板表面に氷片が生成される。続いて、冷却製氷部から基板が取り出され、氷除去部に受け渡される。氷除去部では、基板の表面に気体が高圧噴射されて基板表面から氷片が除去される。

また、凍結技術を用いた他の基板処理方法として、次のような方法がある。すなわち、基板の被処理面に付着させた液体を凍結させることで外部雰囲気中に浮遊するパーティクルの被処理面への付着を抑制する方法がある。例えば、特許文献２に記載の装置においては、処理液を収容する処理槽に基板が浸漬され、エッチング処理と洗浄処理（リンス処理）が実行される。そして、洗浄処理後に基板を乾燥させるため、搬送ロボットによって基板が所定の他の位置に搬送される。この基板搬送の際、基板を乾燥させる乾燥工程に至るまでは、基板に付着している処理液が凍結されることで基板搬送中のパーティクルの生成ないし付着を防止することが可能となっている。具体的には、基板はリフタに設けられた基板ガイド（保持部材）に保持されており、リフタが駆動されることで基板ガイドに保持された基板が処理液に浸漬された状態から外部雰囲気に向けて上昇する。そして、処理液から外部雰囲気に基板が露出されていく過程で、基板に向けて凍結用ガスが供給される。これによって、基板に付着している処理液が凍結し、凍結した処理液によって基板表面（被処理面）が覆われる。その結果、外部雰囲気中を浮遊するパーティクルが基板表面に付着するのが防止される。その後、凍結処理が行われた基板がリフタから搬送ロボットに受け渡され、該搬送ロボットによって所定の他の位置に搬送される。

特許第３３４３０１３号公報（図１） 特開平１１−１１１６５８号公報（第５−７頁）

ところで、特許文献１に記載の装置では、零下に冷却された基板にミスト状の水を供給している。このとき、ミスト状の水が基板表面（基板の一方主面）上に供給されるだけでなく、基板裏面（基板の他方主面）と冷却プレートとの間に入り込むことがある。その結果、基板裏面の周縁部と冷却プレートとの間に水が介在することとなる。そして、このように基板裏面の周縁部と冷却プレートとの間に水が介在する場合には、次のような問題が発生することがあった。すなわち、基板裏面の周縁部と冷却プレートとの間に介在する水は冷却されて氷を形成する。その結果、氷を介して基板裏面の周縁部と冷却プレートが強固に接着されてしまう。このため、冷却製氷部から基板を氷除去部に搬送する際に、冷却製氷部から基板を取り出すことができず、基板の搬出不良を引き起こすおそれがあった。

また、特許文献２に記載の装置でも、同様に基板の搬出不良を引き起こすおそれがあった。すなわち、特許文献２に記載の装置では、基板ガイドに保持された基板を処理液に浸漬させた状態から上昇させて、外部雰囲気に露出した基板に向けて凍結用ガスを供給している。このとき、基板ガイドと基板との間に処理液が入り込んでいる場合には、該処理液が凍結して基板ガイドと基板とを強固に接着することがあった。その結果、洗浄処理後に搬送ロボットによって基板を所定の他の位置に搬送する際に、リフタから搬送ロボットに基板を受け渡すことができず、基板の搬出不良を引き起こすおそれがあった。

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、基板の被処理面に形成された液膜を凍結した後、搬出不良を引き起こすことなく基板を確実に搬出することができる凍結処理装置、該凍結処理装置を備えた基板処理装置および凍結処理方法を提供することを目的とする。

この発明にかかる凍結処理装置の第１態様は、基板の被処理面に形成された液膜を凍結した後に基板を装置外部に搬出する凍結処理に適した凍結処理装置であって、上記目的を達成するため、基板の両主面のうち被処理面に対して反対の非凍結膜形成面と対向可能な基板対向面を有し、該基板対向面を非凍結膜形成面と対向させながら基板に近接配置される対向部材と、対向部材を冷却することで基板対向面の表面温度を液膜を構成する液体の凝固点より低い温度に設定し、液膜を凍結させる冷却手段とを備え、基板対向面のうち少なくとも非凍結膜形成面の周縁部と対向する周縁部位が液体に対して撥液性を有する撥液性材料で形成されていることを特徴としている。

また、この発明にかかる凍結処理方法の第１態様は、上記目的を達成するため、基板の両主面のうち一方主面を前記基板の被処理面として該被処理面に液膜を付着させた状態で基板の他方主面を対向部材の基板対向面と対向させながら基板を対向部材に近接配置させる配置工程と、対向部材を冷却することで基板対向面の表面温度を液膜を構成する液体の凝固点より低い温度に設定し、液膜を凍結させる凍結工程と、凍結工程後に基板を搬出する搬出工程とを備え、基板対向面のうち少なくとも基板の他方主面の周縁部と対向する周縁部位が液体に対して撥液性を有する撥液性材料で形成されていることを特徴としている。

このように構成された発明（凍結処理装置および凍結処理方法）の第１態様によれば、その表面温度が液膜を構成する液体の凝固点より低い温度に設定された基板対向面が基板の他方主面（非凍結膜形成面）と対向させながら近接配置されることで、基板対向面からの冷熱が基板に伝導する。その結果、基板全体が冷却され、基板の一方主面（被処理面）に形成された液膜が凍結する。ここで、非凍結膜形成面の周縁部に液膜を構成する液体が付着している場合には、基板対向面と非凍結膜形成面の周縁部との間に液体が介在する状態となる。このため、このような状態で基板対向面と非凍結膜形成面の周縁部との間に介在する液体が凍結すると、対向部材と基板とが強固に接着されてしまう。その結果、液膜の凍結後に基板を搬出させることが困難となっていた。これに対し、この発明によれば、基板対向面のうち少なくとも非凍結膜形成面の周縁部と対向する周縁部位が液膜を構成する液体に対して撥液性を有する撥液性材料で形成されている。そのため、基板対向面と非凍結膜形成面の周縁部との間に介在する液体が凍結しても、凍結した液体の周縁部位に対する付着力を小さくすることができる。これにより、凍結した液体を介して対向部材と基板とが強固に接着されるのを抑制することができる。したがって、液膜の凍結後に基板が装置外部に搬出される際に、搬出不良を引き起こすことなく基板を確実に搬出することができる。

ここで、対向部材が、非凍結膜形成面と対向する表面を有する基材部と、該表面全体を撥液性材料でコーティングして形成された薄膜層とを有するように構成してもよい。この構成によれば、非凍結膜形成面と対向しながら近接配置される基材部の表面全体に撥液性材料からなる薄膜層がコーティングして形成されている。このため、非凍結膜形成面の表面方向における対向部材の熱容量を均一することができる。したがって、非凍結膜形成面における面内の温度均一性を向上させることができる。その結果、基板の被処理面に形成された液膜を均一に凍結させることができる。

また、この発明にかかる凍結処理装置の第２態様は、基板の被処理面に形成された液膜を凍結した後に基板を装置外部に搬出する凍結処理に適した凍結処理装置であって、上記目的を達成するため、基板と接触可能な接触部位を有し、基板の被処理面に液膜が形成された状態で接触部位と基板とを相互に接触させて基板を保持する保持部材と、液膜を凍結させる凍結手段とを備え、接触部位が液体に対して撥液性を有する撥液性材料で形成されていることを特徴としている。

また、この発明にかかる凍結処理方法の第２態様は、上記目的を達成するため、基板の被処理面に液膜を付着させた状態で保持部材と基板とを相互に接触させて基板を保持する保持工程と、液膜を凍結させる凍結工程と、凍結工程後に基板を搬出する搬出工程とを備え、保持部材のうち基板と接触する接触部位が液膜を構成する液体に対して撥液性を有する撥液性材料で形成されていることを特徴としている。

このように構成された発明（凍結処理装置および凍結処理方法）の第２態様によれば、基板は被処理面に液膜を付着させた状態で保持部材と相互に接触して保持される。そして、このように基板が保持部材に保持された状態で液膜が凍結される。ここで、保持部材のうち基板と接触する接触部位と基板との間に液膜を構成する液体が入り込んでいる場合には、該液体が凍結すると、接触部位と基板とが強固に接着されてしまう。その結果、液膜の凍結後に基板を搬出させることが困難となっていた。これに対し、この発明によれば、接触部位が液膜を構成する液体に対して撥液性を有する撥液性材料で形成されている。そのため、接触部位と基板との間に入り込んだ液体が凍結しても、凍結した液体の接触部位に対する付着力を小さくすることができる。これにより、凍結した液体を介して保持部材と基板とが強固に接着されるのを抑制することができる。したがって、液膜の凍結後に基板が装置外部に搬出される際に、搬出不良を引き起こすことなく基板を確実に搬出することができる。

ここで、保持部材を複数枚収容可能な収容部をさらに設けて、保持部材が基板を１枚ずつ保持しながら収容部に対して搬送可能に構成してもよい。この構成によれば、保持部材のみまたは保持部材と基板とが接触する接触部位が液膜を構成する液体に対して撥液性を有するように加工すればよいので、加工に要するコストを低減するとともに加工が容易となる。すなわち、仮に収容部を保持部材として該収容部に基板を接触させて保持させる場合には、複数の基板を保持可能な収容部全体を撥液性材料で形成したり、あるいは収容部に対して複数の基板がそれぞれ相互に接触する各接触部位を撥液性材料で形成する必要があるが、これらの場合には加工に要するコストが増大したり加工が複雑となる。これに対して、この発明によれば、基板を１枚のみ保持する保持部材を撥液性材料で形成したり、保持部材のうち１枚の基板と相互に接触する接触部位のみを撥液性材料で形成すればよいので加工に要するコストを低減するとともに加工が容易となる。

また、液膜を構成する液体が水である場合には、水に対する撥水性の観点から撥液性材料はフッ素樹脂であることが好ましい。フッ素樹脂としては、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等の４フッ化系樹脂、ＰＣＴＦＥ（ポリクロロトリフルオロエチレン）およびＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）等の３フッ化系樹脂あるいはＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）等の２フッ化系樹脂を用いることができる。

また、この発明にかかる基板処理装置は、上記目的を達成するため、請求項１ないし５のいずれかに記載の凍結処理装置と同一構成を有する凍結処理ユニットと、凍結後の液膜に後処理液を供給して該液膜を基板の被処理面から除去する後処理ユニットと、装置内で相互に分離配置された凍結処理ユニットと後処理ユニットの間で基板を搬送する搬送手段とを備えたことを特徴としている。

このように構成された発明では、凍結処理ユニットと後処理ユニットとが装置内に分離されて設けられており、凍結処理ユニットと後処理ユニットの間で基板が搬送されることにより洗浄処理が実行される。すなわち、凍結処理ユニットにおいて液膜が凍結された後、基板は搬出不良を引き起こすことなく凍結処理ユニットから搬出され、搬送手段により後処理ユニットに搬送される。そして、後処理ユニットにおいて後処理液が凍結後の液膜に供給されることで該液膜とともに基板に付着するパーティクル等の汚染物質を効果的に除去することができる。

この発明によれば、対向部材の基板対向面のうち少なくとも基板の非凍結膜形成面の周縁部と対向する周縁部位が液膜を構成する液体に対して撥液性を有する撥液性材料で形成されている。そのため、基板対向面と非凍結膜形成面の周縁部との間に介在する液体が凍結しても、凍結した液体の周縁部位に対する付着力を小さくすることができ、凍結した液体を介して対向部材と基板とが強固に接着されるのを抑制することができる。したがって、液膜の凍結後に基板が搬送される際に、搬出不良を引き起こすことなく基板を確実に搬出することができる。

また、この発明によれば、基板と相互に接触して該基板を保持する保持部材の接触部位が液膜を構成する液体に対して撥液性を有する撥液性材料で形成されている。そのため、接触部位と基板との間に入り込んだ液体が凍結しても、凍結した液体の接触部位に対する付着力を小さくすることができ、凍結した液体を介して保持部材と基板とが強固に接着されるのを抑制することができる。したがって、液膜の凍結後に基板が搬出される際に、搬出不良を引き起こすことなく基板を確実に搬出することができる。

＜第１実施形態たる凍結処理装置を装備した基板処理装置＞
図１は本発明にかかる凍結処理装置の第１実施形態を装備した基板処理装置の平面レイアウト図である。また、図２は図１の基板処理装置の主要な制御構成を示すブロック図である。この基板処理装置では、湿式処理ユニット１と、本発明にかかる凍結処理装置の第１実施形態たる凍結処理ユニット２とが一定距離だけ相互に分離して配置されるとともに、それらの間に搬送機構３（本発明の「搬送手段」に相当）が配置されている。これらの装置のうち、湿式処理ユニット１は、半導体ウエハ等の基板の表面（一方主面）に液膜を形成するとともに、凍結後の液膜（凍結膜）を除去するユニットである。具体的には、湿式処理ユニット１は、基板に供給した液体を基板の回転により振り切って基板表面に液膜を形成する。そして、その表面に液膜が形成された基板は搬送機構３により凍結処理ユニット２に搬送される。凍結処理ユニット２では、基板に凍結処理を施すことで液膜を凍結させて凍結膜を形成する。凍結処理を受けた基板は搬送機構３により湿式処理ユニット１に搬送されて、湿式処理ユニット１にて基板に対して洗浄処理が施され、基板表面から凍結膜が除去される。以下、湿式処理ユニット１および凍結処理ユニット２の構成および動作について図面を参照しつつ詳述する。なお、搬送機構３は従来より多用されている機構を用いているため、ここでは構成および動作の説明は省略する。

図３は図１の基板処理装置に装備された湿式処理ユニットの構成を示す図である。この湿式処理ユニット１は、スピンチャック１１により保持された基板Ｗの表面を被処理面として該基板表面に対して液膜形成処理と凍結膜除去処理とを実行する。具体的には、湿式処理ユニット１は、基板表面にＤＩＷ（deionized Water）を供給することによってＤＩＷによる液膜を形成するとともに、凍結処理を受けた基板ＷにＤＩＷを供給することによって凍結後の液膜（凍結膜）を基板表面から除去することが可能となっている。このように、この実施形態では、湿式処理ユニット１が本発明の「後処理ユニット」として機能する。

スピンチャック１１は、基板裏面側の遮断部材としての機能を兼ねた円盤状のベース部材１１１と、その上面に設けられた３個以上のチャックピン１１２とを備えている。これらのチャックピン１１２のそれぞれは基板Ｗの外周端部を下方から載置支持する支持部１１２ａと、基板Ｗの外周端縁の位置を規制する規制部１１２ｂとを有しており、これらのチャックピン１１２をベース部材１１１の外周端部付近に設けている。また、各規制部１１２ｂは、基板Ｗの外周端縁に接触して基板Ｗを保持する作用状態と、基板Ｗの外周端縁から離れて基板Ｗの保持を解除する非作用状態とを採り得るように構成されており、非作用状態で搬送機構３によって支持部１１２ａに対する基板Ｗの搬入／搬出を行う一方、基板Ｗの表面（パターン形成面）を上側にして支持部１１２ａに載置された後で各規制部１１２ｂを作用状態に切替えることで基板Ｗがスピンチャック１１に保持される。

また、ベース部材１１１の下面には、中空の回転支軸１２の上方端部が取り付けられている。そして、この回転支軸１２の下方端部にプーリ１３ａが固着されるとともに、このプーリ１３ａとモータ１３の回転軸に固着されたプーリ１３ｂとの間にベルト１３ｃを介してモータ１３の回転駆動力が回転支軸１２に伝達されるように構成されている。このため、モータ１３を駆動することでスピンチャック１１に保持された基板Ｗは基板Ｗの中心周りに回転される。

ベース部材１１１の中央部にはノズル１４が固定的に配設されている。中空の回転支軸１２には、処理液供給管１５が挿通されており、その上端にノズル１４が結合されている。処理液供給管１５はバルブ１６を介してＤＩＷを供給するＤＩＷ供給部に接続されており、ＤＩＷ供給部よりＤＩＷが供給されることで、ノズル１４からＤＩＷを吐出可能となっている。このようなＤＩＷ供給部は例えば基板処理装置が設置された工場に工場側ユーティリティとして設けられる。

また、回転支軸１２の内壁面と処理液供給管１５の外壁面の隙間は、円筒状のガス供給路１７を形成している。このガス供給路１７はバルブ１８を介してガス供給部と接続されており、遮断部材としてのベース部材１１１と基板Ｗの裏面（他方主面）との間に形成される空間に窒素ガスを供給することができる。このようなガス供給部は例えば基板処理装置が設置された工場に工場側ユーティリティとして設けられる。なお、この実施形態では、ガス供給部から窒素ガスを供給しているが、空気や他の不活性ガスなどを吐出するように構成してもよい。

スピンチャック１１の上方には遮断部材２１が設けられている。この遮断部材２１は、鉛直方向に配設された懸垂アーム２２の下端部に取り付けられている。また、この懸垂アーム２２の上方端部には、モータ２３が設けられ、モータ２３を駆動することにより、遮断部材２１が懸垂アーム２２を回転中心として回転されるようになっている。なお、スピンチャック１１の回転支軸１２の回転軸芯と懸垂アーム２２の回転軸芯とは一致されていて、遮断部材としてのベース部材１１１、スピンチャック１１に保持された基板Ｗ、遮断部材２１は同軸周りに回転されるようになっている。また、モータ２３は、スピンチャック１１（に保持された基板Ｗ）と同じ方向でかつ略同じ回転速度で遮断部材２１を回転させるように構成されている。

また、遮断部材２１は遮断部材昇降機構２９と接続されており、制御ユニット４からの動作指令に応じて遮断部材昇降機構２９を作動させることで、遮断部材２１をベース部材１１１に近接して対向させたり、逆に離間させることが可能となっている。具体的には、制御ユニット４は遮断部材昇降機構２９を作動させることで、基板処理装置に対して基板Ｗを搬入出させる際には、スピンチャック１１の上方の退避位置に遮断部材２１を上昇させる。その一方で、基板Ｗをベース部材１１１から所定距離だけ上方に離間した基板処理位置（チャックピン１１２により保持された基板Ｗの高さ位置）で該基板に対して洗浄処理を施す際には、スピンチャック１１に保持された基板Ｗの表面のごく近傍に設定された所定の対向位置（図３に示す位置）まで遮断部材２１を下降させる。

遮断部材２１の中央部にはノズル２４が設けられている。中空の懸垂アーム２２には、処理液供給管２５が挿通されており、その下端にノズル２４が結合されている。処理液供給管２５はバルブ２６を介してＤＩＷを供給するＤＩＷ供給部に接続されており、ＤＩＷ供給部よりＤＩＷが供給されることで、ノズル２４からＤＩＷを吐出可能となっている。

また、懸垂アーム２２の内壁面と処理液供給管２５の外壁面の隙間は、円筒状のガス供給路２７を形成している。このガス供給路２７はバルブ２８を介してガス供給部と接続されており、遮断部材２１と基板Ｗの表面（一方主面）との間に形成される空間に窒素ガスを供給することができる。

また、スピンチャック１１の周囲には処理液の周囲への飛散を防止するカップ１９が配設されている。カップ１９に補集された処理液は装置外へ排液され、カップ１９の下方に設けられたタンク（図示せず）に蓄えられる。

次に、図４を参照しつつ、図１の基板処理装置に装備された凍結処理ユニット２について説明する。図４は本発明の凍結処理装置の第１実施形態たる凍結処理ユニットの構成を示す図である。また、図５は図４の凍結処理ユニットに配設された冷却プレートの平面図である。この凍結処理ユニット２は、基板表面に形成された液膜を凍結させる凍結処理を実行する。凍結処理ユニット２は、隔壁４０で区画されたほぼ直方体形状の処理室４１（冷却処理室）内に、平面サイズが基板サイズと同等あるいは基板サイズよりも若干大きめの冷却プレート４２（本発明の「対向部材」に相当）を有している。この冷却プレート４２は、円盤状部材４２１と、該円盤状部材４２１の周囲を取り囲むように配設された円環状部材４２２とから形成されている。つまり、円環状部材４２２の中空部に円盤状部材４２１が嵌入されることで冷却プレート４２が構成されている。

ここで、円盤状部材４２１は冷熱の伝導性を考慮してアルミニウム等の金属または清浄度を考慮して石英で形成される一方、円環状部材４２２は液膜を構成する液体（ＤＩＷ）に対して撥水性を有するフッ素樹脂で形成されている。フッ素樹脂としては、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等の４フッ化系樹脂、ＰＣＴＦＥ（ポリクロロトリフルオロエチレン）およびＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）等の３フッ化系樹脂あるいはＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）等の２フッ化系樹脂を用いることができる。特に、水に対する接触角の大きさの観点からフッ素樹脂として４フッ化系樹脂を用いることが好ましい。

冷却プレート４２では、図５に示すように円形の中央部位４２１ａと、環状の周縁部位４２２ａとで基板対向面４２ａが形成されている。つまり、基板対向面４２ａは、円盤状部材４２１の基板対向面と円環状部材４２２の基板対向面とが結合されて形成されている。基板対向面４２ａはほぼ水平に形成され、基板Ｗの両主面のうち基板Ｗの表面（凍結膜形成面）に対して反対の裏面、つまり非凍結膜形成面に対向可能となっている。この実施形態では、周縁部位４２２ａのリング幅ＲＷ、つまり円盤状部材４２１の周端面から円環状部材４２２の外縁までの径方向における距離は１０ｍｍ程度に設定される。このようなリング幅ＲＷは、例えば液膜形成時における液膜を構成する液体（ＤＩＷ）が基板裏面の周縁部に回り込む回り込み幅（基板Ｗの周端面から基板Ｗの中心側へと液体が回り込む距離）を考慮して設定される。

基板対向面４２ａには、球状のプロキシミティボール４３（支持手段）が複数個突設されている。円盤状部材４２１の内部には、冷媒経路４４が基板対向面４２ａに沿ってほぼ平行に形成されており、この冷媒経路４４の両端が冷媒供給部４５に接続されている。冷媒供給部４５は、冷媒を冷却させる冷却機構と、冷媒を冷媒経路４４に圧送して冷媒経路４４内を循環させるポンプ等の圧送機構とを備える。このため、冷媒供給部４５から冷媒が供給され、冷媒経路４４を出た冷媒は再び冷媒供給部４５に帰還されるようになっている。冷媒としては、基板対向面４２ａを液膜を構成する液体の凝固点より低い温度に冷却するものであればよい。この実施形態では、液膜はＤＩＷで構成されることから、基板対向面４２ａの表面温度はＤＩＷの凝固点（氷点）よりも低い温度に設定される。このように、この実施形態では、冷媒経路４４および冷媒供給部４５が本発明の「冷却手段」として機能する。

冷却プレート４２には、上下方向に貫通するように複数本のリフトピン４６が配置されており、このリフトピン４６と、このリフトピン４６を昇降するエアシリンダなどを含むピン昇降機構４７とによって、基板Ｗを基板対向面４２ａに対して近接／離隔させる近接／離隔機構が構成されている。リフトピン４６は、その上端に基板Ｗを支持することができ、ピン昇降機構４７による昇降によって、基板Ｗを搬送機構３との間での基板受け渡しのための基板受け渡し高さ（二点鎖線の位置）に支持できる他、冷却プレート４２の基板対向面４２ａよりも下方（正確にはプロキシミティボール４３よりも下方）にその上端を埋没させることにより、基板Ｗを基板対向面４２ａ上（正確にはプロキシミティボール４３上）に載置することができる（実線の位置）。

搬送機構３が対向可能な前面隔壁４０ａには、基板受け渡し高さに対応する位置に基板通過口４９が形成されており、この基板通過口４９を介して搬送機構３の搬送アーム（図示せず）が処理室４１内に入り込んで、リフトピン４６との間で基板Ｗの授受を行うことができる。なお、上記した冷媒供給部４５およびピン昇降機構４７の各動作は制御ユニット４（図２）によって制御される。

次に、上記のように構成された基板処理装置の動作について図６を参照しつつ詳述する。図６は図１の基板処理装置の動作を示すフローチャートである。この装置では、制御ユニット４が装置各部を制御して基板表面に対して一連の洗浄処理（液膜形成＋液膜凍結＋凍結膜除去）を実行する。前工程にて所定の処理を受けた基板Ｗは湿式処理ユニット１に搬送され、スピンチャック１１に保持される。ここで、基板Ｗの表面には微細パターンが形成されることがある。つまり、基板表面がパターン形成面になっている。そこで、この実施形態では、基板表面（パターン形成面）を上方に向けた状態で基板Ｗがスピンチャック１１に保持される。なお、遮断部材２１は離間位置にあり、基板Ｗとの干渉を防止している。

スピンチャック１１に基板Ｗが保持されると、遮断部材２１が対向位置まで降下され、基板表面に近接配置される。そして、制御ユニット４はモータ１３を駆動させてスピンチャック１１を回転させるとともに、ノズル２４からＤＩＷを基板表面に供給する。これにより、基板表面に供給されたＤＩＷは基板Ｗの回転に伴う遠心力の作用により基板Ｗの径方向外向きに均一に広げられるるとともに、その一部が基板外に振り切られる。その結果、基板表面の全面にわたって液膜の厚みが均一にコントロールされ、基板表面の全体に所定の厚み（例えば１００μｍ）を有する液膜（水膜）が形成される（ステップＳ１）。なお、液膜形成に際して、上記のように基板表面に供給されたＤＩＷの一部を振り切ることは必須の要件ではない。例えば、基板Ｗの回転を停止させた状態あるいは基板Ｗを比較的低速で回転させた状態で基板ＷからＤＩＷを振り切ることなく基板表面に液膜を形成してもよい。

こうして、液膜の形成が完了すると、モータ１３の駆動が停止されるとともに遮断部材２１が退避位置に上昇される。そして、搬送機構３により基板Ｗが湿式処理ユニット１から凍結処理ユニット２に搬送される（ステップＳ２）。具体的には、搬送機構３によって表面に液膜が形成された基板Ｗが湿式処理ユニット１から搬出された後、凍結処理ユニット２の処理室４１内に搬入され、リフトピン４６上に載置される。なお、処理室４１内への基板Ｗの搬入に先立ってリフトピン４６を基板受け渡し高さまで上昇させておく。

図７は図４の凍結処理ユニットにおける凍結処理および凍結処理後の基板の搬出動作を示す模式図である。基板Ｗがリフトピン４６上に載置されると、制御ユニット４はピン昇降機構４７を制御してリフトピン４６を下降させる。そして、基板Ｗを基板対向面４２ａに近接させていき、プロキシミティボール４３上に載置する。これにより、基板裏面（非凍結膜形成面）がプロキシミティボール４３に当接して支持されるとともに、基板裏面は基板対向面４２ａとの間に１ｍｍ程度の微小な間隙を設けた状態で基板対向面４２ａと対向しながら冷却プレート４２に近接配置される（配置工程）。したがって、基板Ｗがプロキシミティボール４３によって支持されて基板対向面４２ａに近接されている状態では、基板Ｗは基板対向面４２ａからの冷熱の伝導によって裏面側から冷却される。その結果、基板表面に付着している液膜１０１が凍結して凍結膜１０２が形成される（ステップＳ３；凍結工程）。

このとき、基板表面にパーティクル等の汚染物質が付着している場合であっても、液膜１０１が体積膨張することによって汚染物質が基板表面から微小距離だけ移動する。すなわち、基板表面とパーティクルの間に入り込んだ液膜の体積が増加することによって汚染物質が微小距離だけ基板表面から離れる。その結果、基板Ｗと汚染物質との間の付着力が低減され、さらには汚染物質が基板表面から脱離することとなる。

ここで、基板Ｗが凍結処理ユニット２に搬入される際に液膜を構成する液体（ＤＩＷ）が基板裏面の周縁部に付着している場合がある。例えば、基板表面への液膜形成時にＤＩＷが基板裏面の周縁部に回り込んで付着している場合がある。以下、このように基板裏面の周縁部に付着しているＤＩＷを「裏面側付着液」という。そして、基板Ｗに裏面側付着液１０１ａが付着している状態で基板Ｗが冷却プレート４２に近接配置されると、基板対向面４２ａの周縁部位４２２ａと基板裏面の周縁部との間に裏面側付着液１０１ａが介在する状態となる（図７（ａ））。その結果、基板対向面４２ａからの冷熱の伝導によって液膜１０１とともに裏面側付着液１０１ａについても凍結する（図７（ｂ））。ここで、凍結した裏面側付着液１０２ａは比較的大きな付着力で基板Ｗに付着する。その一方で、周縁部位４２２ａは撥水性材料で形成されているため、周縁部位４２２ａに対する裏面側付着液１０１ａの濡れ角（接触角）は基板Ｗに対するそれよりも大きくなる。したがって、凍結した裏面側付着液１０２ａの周縁部位４２２ａに対する付着力を小さくすることができる。このため、凍結した裏面側付着液１０２ａを介して冷却プレート４２と基板Ｗとが強固に接着されるのを防止することができる。

こうして、液膜の凍結が完了すると、制御ユニット４は、ピン昇降機構４７を制御してリフトピン４６を上昇させ、基板受け渡し高さまで導く。このとき、凍結した裏面側付着液１０２ａは基板Ｗに付着した状態で基板Ｗとともに上昇される（図７（ｃ））。このため、凍結した裏面側付着液１０２ａが基板対向面４２ａに残留するのを防止することができる。そして、リフトピン４６が基板受け渡し高さに導かれると、基板通過口４９を介して基板Ｗが搬送機構３に受け渡される。その後、凍結処理を受けた基板Ｗは搬送機構３により凍結処理ユニット２から搬出され、湿式処理ユニット１に搬送される（ステップＳ４；搬出工程）。

凍結処理を受けた基板Ｗが湿式処理ユニット１に搬入されると、スピンチャック１１に保持される。その後、遮断部材２１が対向位置に位置決めされる。そして、基板Ｗがベース部材１１１と遮断部材２１とに挟まれた状態で、制御ユニット４はモータ１３，２３の駆動を開始してスピンチャック１１とともに遮断部材２１を回転させる。また、バルブ１８，２８を開いて、基板Ｗとベース部材１１１および基板Ｗと遮断部材２１との間の空間に不活性ガスを供給する。そして、基板Ｗの周辺雰囲気を不活性ガス雰囲気にした後、バルブ１６，２６を開いてリンス液としてＤＩＷ（本発明の「後処理液」に相当）をノズル１４，２４に圧送する。これにより、回転駆動されている基板Ｗの両主面へのＤＩＷの供給が開始され、ＤＩＷによるリンス処理が実行される。その結果、パーティクルを含む凍結膜が融解されるとともに基板表面から除去される（ステップＳ５）。つまり、パーティクルは基板表面に対する付着力が低下した状態あるいは基板表面から脱離した状態にあることから凍結膜を基板表面から除去することによって基板表面からパーティクルを容易に除去することができる。

リンス処理が終了すると、バルブ１６，２６が閉じられ、ＤＩＷの供給が停止される。続いて、制御ユニット４はモータ１３，２３の回転速度を高めて基板Ｗおよび遮断部材２１を高速回転させる。これにより、基板Ｗの乾燥（スピンドライ）が実行される（ステップＳ６）。基板Ｗの乾燥終了後、基板Ｗおよび遮断部材２１の回転を停止するとともにバルブ１８，２８を閉じて不活性ガスの供給を停止する。この状態で搬送機構３が基板Ｗを湿式処理ユニット１から搬出して、一連の洗浄処理が終了する。

以上のように、この実施形態によれば、凍結処理ユニット２に配設された冷却プレート４２を用いて基板表面に形成された液膜を凍結させる際に、基板裏面（非凍結膜形成面）と対向する基板対向面４２ａのうち少なくとも基板裏面の周縁部と対向する周縁部位４２２ａを液膜を構成する液体（ＤＩＷ）に対して撥水性を有する撥水性材料で形成している。このため、基板裏面の周縁部に裏面側付着液（ＤＩＷ）が付着している場合であっても、該裏面側付着液の冷却によって凍結した裏面側付着液を介して冷却プレート４２と基板Ｗとが強固に接着されるのを抑制することができる。したがって、凍結処理を受けた基板Ｗが凍結処理ユニット２からユニット外部に搬出される際に、搬出不良を引き起こすことなく基板Ｗを確実に搬出することができる。

＜凍結処理装置の第２実施形態＞
図８は本発明の凍結処理装置の第２実施形態たる凍結処理ユニットの構成を示す図である。この第２実施形態にかかる凍結処理ユニット２Ａが第１実施形態にかかる凍結処理ユニット２と大きく相違する点は、冷却プレートの基板対向面のうち周縁部位のみならず、中央部位を含めた表面全体が撥水性材料で形成されている点である。なお、その他の構成および動作は基本的に第１実施形態にかかる凍結処理ユニット２と同様であるため、ここでは同一符号を付して説明を省略する。また、凍結処理ユニット２が凍結処理ユニット２Ａに置換されている点を除いては、基板処理装置の構成および動作は基本的に図１に示す基板処理装置の構成および図６に示す基板処理装置の動作と同様である。

この実施形態では、本発明の「対向部材」として機能する冷却プレート４２Ａは、基板裏面（非凍結膜形成面）と対向する表面を有する円盤状の基材部４２３と、基材部４２３の該表面全体を覆う薄膜層４２４とを有している。基材部４２３はアルミニウム等の金属で形成される一方、薄膜層４２４は液膜を構成する液体（ＤＩＷ）に対して撥水性を有する撥水性材料でコーティングされることにより形成されている。基材部４２３では、平面サイズが基板サイズと同等あるいは基板サイズよりも若干大きめに形成されている。このため、基材部４２３の表面全体が薄膜層４２４で覆われることによって、薄膜層表面４２４ａが本発明の「基板対向面」として基板裏面全体と対向する。そして、基材部４２３が冷却されることで薄膜層４２４を介して基板裏面に冷熱が伝導する。このような構成によれば、基板裏面の表面方向における冷却プレート４２Ａの熱容量を均一にすることができる。したがって、基板裏面における面内の温度均一性を向上させることができる。その結果、基板表面に形成された液膜を均一に凍結させることができる。

以上のように、この実施形態によれば、基板裏面に対向する基材部４２３の表面全体が撥水性材料でコーティングして形成された薄膜層４２４で覆われている。このため、基板裏面に裏面側付着液（ＤＩＷ）が付着している場合であっても、上記第１実施形態と同様の理由により該裏面側付着液の冷却によって凍結した裏面側付着液を介して冷却プレート４２と基板Ｗとが強固に接着されるのを抑制することができる。したがって、凍結処理を受けた基板Ｗが凍結処理ユニット２Ａからユニット外部に搬出される際に、搬出不良を引き起こすことなく基板Ｗを確実に搬出することができる。

＜凍結処理装置の第３実施形態＞
図９は本発明の凍結処理装置の第３実施形態たる凍結処理ユニットの構成を示す図である。この第３実施形態にかかる凍結処理ユニット２Ｂが第１実施形態にかかる凍結処理ユニット２と大きく相違する点は、複数の基板Ｗに対して一括して凍結処理を施すことが可能となっている点である。また、凍結処理ユニット２が凍結処理ユニット２Ｂに置換されている点を除いては、基板処理装置の構成および動作は基本的に図１に示す基板処理装置の構成および図６に示す基板処理装置の動作と同様である。

この凍結処理ユニット２Ｂは、その内部に複数の基板Ｗを収容可能な処理空間ＰＳが形成された冷却室５１を備えている。冷却室５１は、複数の基板Ｗを略水平姿勢で保持した状態で収容する。すなわち、複数の基板Ｗは互いに離間し、積層された状態でボート５２によって保持される。ボート５２は冷却室５１の底部に配置された支持台５３上に設けられている。このボート５２は、鉛直方向に延設された、複数の基板Ｗを保持するための複数本、例えば３本の基板保持柱５２１（本発明の「保持部材」に相当）と、３本の基板保持柱５２１の上下端をそれぞれ連結して固定するリング状の支持板５２２とを有している。また、冷却室５１の側面には開閉扉（図示せず）が設けられており、開閉扉を開放状態とすることで、搬送機構３により冷却室５１に対して基板Ｗを１枚ずつ搬入出可能となっている。

冷却室５１の内壁面５１１は処理空間ＰＳを冷却する冷却面となっており、処理空間ＰＳを包囲するように内壁面５１１に沿って冷媒経路５４が形成されている。この冷媒経路５４の両端は冷媒供給部５５に接続されている。冷媒供給部５５は、冷媒を冷却させる冷却機構と、冷媒を冷媒経路５４に圧送して冷媒経路５４内を循環させるポンプ等の圧送機構とを備える。このため、冷媒供給部５５から冷媒が供給され、冷媒経路５４を出た冷媒は再び冷媒供給部５５に帰還されるようになっている。冷媒としては、内壁面５１１を介して処理空間ＰＳの温度を液膜を構成する液体の凝固点より低い温度に冷却するものであればよい。この実施形態では、液膜はＤＩＷで構成されることから、処理空間ＰＳの温度はＤＩＷの凝固点（氷点）よりも低い温度に設定される。また、処理空間ＰＳの冷却効率を高めるために冷却室５１の外壁は断熱材５６により覆われている。このように、この実施形態では、冷媒経路５４および冷媒供給部５５が本発明の「凍結手段」として機能する。

図１０は図９の凍結処理ユニットに装備されるボートの部分拡大図である。ボート５２に設けられた３本の基板保持柱５２１には、その長手方向（鉛直方向）と基板Ｗの表面方向とが直交するように基板Ｗを保持するため、基板Ｗの周縁部の一部とそれぞれ係合する複数の切欠状の保持溝Ｇ１が所定の間隔を隔てて長手方向に配列して形成されている。このため、３本の基板保持柱５２１の各々に形成され、同一高さ位置に存在する３つの保持溝Ｇ１に基板Ｗが挿入されることで、基板Ｗが略水平姿勢で保持される。このとき、各保持溝Ｇ１に基板Ｗの裏面（非凍結膜形成面）の周縁部が係合して基板Ｗが保持される。基板保持柱５２１のうち、保持溝Ｇ１の一部を形成し、基板Ｗと相互に接触する接触部位５２１ａは、液膜を構成する液体（ＤＩＷ）に対して撥水性を有する撥水性材料で形成されている。

この実施形態では、基板表面にＤＩＷからなる液膜を付着させた状態で基板Ｗが搬送機構３により凍結処理ユニット２Ｂに搬入されると、基板保持柱５２１の保持溝Ｇ１に挿入される。これによって、接触部位５２１ａと基板Ｗとが相互に接触して基板Ｗが基板保持柱５２１に保持される（保持工程）。搬送機構３は凍結処理ユニット２Ｂへの基板Ｗの搬入を複数回繰り返すことで、複数の基板Ｗを基板保持柱５２１に保持させる。その後、処理空間ＰＳが密閉状態とされ、処理空間ＰＳの温度が氷点よりも低い温度に設定される。これにより、各基板Ｗの表面に付着している液膜が凍結する（凍結工程）。

ここで、接触部位５２１ａと基板Ｗとの間に液膜を構成する液体（ＤＩＷ）が入り込んでいる場合には、該液体も凍結する。そして、このように接触部位５２１ａと基板Ｗとの間に入り込んだ液体が凍結すると、該凍結した液体は比較的大きな付着力で基板Ｗに付着する。その一方で、接触部位５２１ａは撥水性材料で形成されていることから、上記第１実施形態と同様の理由により凍結した液体の接触部位５２１ａに対する付着力を小さくすることができる。このため、凍結した液体を介して基板保持柱５２１と基板Ｗとが強固に接着されるのを防止することができる。したがって、凍結処理を受けた基板Ｗが凍結処理ユニット２Ｂからユニット外部に搬出される際に、搬出不良を引き起こすことなく基板Ｗが確実に搬出される（搬送工程）。

＜凍結処理装置の第４実施形態＞
図１１は本発明の凍結処理装置の第４実施形態たる凍結処理ユニットの構成を示す図である。図１２は図１１の凍結処理ユニットに装備されるボートの部分拡大図である。この第４実施形態にかかる凍結処理ユニット２Ｃが第３実施形態にかかる凍結処理ユニット２Ｂと大きく相違する点は、基板Ｗを保持する保持部材を搬送可能に構成している点である。なお、その他の構成および動作は基本的に第３実施形態にかかる凍結処理ユニット２Ｂと同様であるため、ここでは同一符号を付して説明を省略する。また、凍結処理ユニット２が凍結処理ユニット２Ｃに置換されている点を除いては、基板処理装置の構成および動作は基本的に図１に示す基板処理装置の構成および図６に示す基板処理装置の動作と同様である。

この実施形態では、基板ＷはサセプタＳ（本発明の「保持部材」に相当）上に載置された状態で凍結処理ユニット２Ｃに搬送される。凍結処理ユニット２Ｃの冷却室５１内には、基板ＷおよびサセプタＳを収容可能なボート６２が支持台５３上に設けられている。ボート６２は、鉛直方向に延設された、複数のサセプタＳを保持するための複数本、例えば３本の支柱６２１（本発明の「収容部」に相当）と、３本の支柱６２１の上下端をそれぞれ連結して固定するリング状の支持板６２２とを有している。各支柱６２１には、サセプタＳを保持するため、サセプタＳの周縁部の一部とそれぞれ係合する複数の切欠状の保持溝Ｇ２が長手方向（鉛直方向）に沿って所定の間隔を隔てて長手方向に配列して形成されている。このため、３本の支柱６２１の各々に形成され、同一高さ位置に存在する３つの保持溝Ｇ２にサセプタＳが挿入されることで、サセプタＳが略水平姿勢で保持される。

図１３はサセプタの平面図である。サセプタＳは円環状部材７１と、円環状部材７１の底部に取り付けられた複数（この実施形態では３個）の支持部位７２を有している。円環状部材７１の内周円の直径は基板径よりも大きくなるように形成され、円環状部材７１の内部に基板Ｗを１枚収容可能となっている。複数の支持部位７２は、円環状部材の中心を中心として放射状に略等角度間隔で該円環状部材の中心側に向けて延設されている。このため、円環状部材７１に基板Ｗが収容されると、支持部位７２と基板Ｗとが相互に接触して支持部位７２上に基板Ｗが支持される。各支持部位７２は、液膜を構成する液体（ＤＩＷ）に対して撥水性を有する撥水性材料で形成されている。このように、この実施形態では、支持部位７２が本発明の「接触部位」として機能する。なお、支持部位７２の全体を撥水性材料で形成することに替えて支持部位７２の表面を撥水性材料でコーティングするようにしてもよい。また、サセプタＳ（円環状部材７１＋支持部位７２）全体を撥水性材料で形成したり、サセプタＳの表面を撥水性材料でコーティングするようにしてもよい。

図１４は図１１の凍結処理ユニットにおける凍結処理および凍結処理後の基板の搬出動作を示す模式図である。基板Ｗは基板表面に液膜（ＤＩＷ）が付着した状態でサセプタＳに保持されながら凍結処理ユニット２Ｃに搬送される。そして、サセプタＳが支柱６２１の保持溝Ｇ２に挿入される。これによって、サセプタＳが支柱６２１に保持される。ここで、サセプタＳの支持部位７２と基板Ｗとの間に液膜１０１を構成する液体（ＤＩＷ）が入り込んでいる場合がある（図１４（ａ））。以下、支持部位７２と基板Ｗとの間に入り込んだ液体を「介挿液」という。そして、冷却室５１内の処理空間ＰＳの温度が氷点よりも低い温度に設定されると、基板表面に付着した液膜とともに介挿液１０１ｂが凍結する（図１４（ｂ））。凍結した介挿液１０２ｂは比較的大きな付着力で基板Ｗに付着する。その一方で、支持部位７２は撥水性材料で形成されているため、上記第１実施形態と同様の理由により凍結した介挿液１０２ｂの支持部位７２に対する付着力を小さくすることができる。このため、凍結した介挿液１０２ｂを介してサセプタＳと基板Ｗとが強固に接着されるのを防止することができる。

こうして、液膜の凍結が完了すると、サセプタＳに載置された基板Ｗを凍結処理ユニット２Ｃから搬出する。この場合、図１４（ｃ）に示すように、リフトピン５７を用いて基板Ｗを上昇させ、サセプタＳから分離するようにしてもよい。このようなリフトピン５７は、例えば冷却室５１の底部に配置された支持台５３に対して上下方向に貫通するように設けることができる。リフトピン５７が上昇すると、凍結した介挿液１０２ｂは基板Ｗに付着した状態で基板ＷとともにサセプタＳから分離される。その後、リフトピン５７から搬送機構３に基板Ｗが受け渡され、搬送機構３により湿式処理ユニット１に搬送される。したがって、凍結処理を受けた基板Ｗが凍結処理ユニット２Ｃからユニット外部に搬出される際に、搬出不良を引き起こすことなく基板Ｗを確実に搬出することができる。なお、搬送機構３は、凍結処理を受けた基板ＷをサセプタＳに載置した状態でサセプタＳを凍結処理ユニット２Ｃからユニット外部に搬出してもよい。この場合、凍結処理ユニット２Ｃの外部にて基板ＷがサセプタＳから分離された後、湿式処理ユニット１に搬送される。

以上のように、この実施形態によれば、複数の基板Ｗを収容可能な支柱６１に対してサセプタＳが基板Ｗを１枚すつ保持しながら搬送可能に構成されている。このため、サセプタＳのみあるいはサセプタＳと基板Ｗとが接触する接触部位（支持部位７２）のみが液膜を構成する液体（ＤＩＷ）に対して撥水性を有するように加工すればよいので、加工に要するコストを低減するとともに加工が容易となる。すなわち、仮に支柱６１を保持部材として支柱６１に基板Ｗを接触させて保持させる場合には、支柱６１全体を撥水性材料で形成したり、あるいは支柱６１に対して複数の基板Ｗがそれぞれ相互に接触する各接触部位をすべて撥水性材料で形成する必要があるが、これらの場合には加工に要するコストが増大したり加工が複雑となる。これに対して、この実施形態によれば、基板を１枚のみ保持するサセプタＳを撥液性材料で形成したり、サセプタＳのうち基板Ｗと相互に接触する接触部位（支持部位７２）のみを撥液性材料で形成すればよいので加工に要するコストを低減するとともに加工が容易となる。

＜その他＞
なお、上記実施形態にかかる凍結処理ユニットを装備した基板処理装置では、ＤＩＷにより基板Ｗに液膜を形成しているが、ＤＩＷの他に炭酸水、水素水、希薄濃度（例えば１ｐｐｍ程度）のアンモニア水、希薄濃度の塩酸などのリンス液を用いて液膜を形成してもよい。さらに、リンス液の他、薬液を用いて液膜を形成してもよい。この場合、基板の他方主面（非凍結膜形成面）の周縁部と対向する基板対向面の周縁部位あるいは保持部材のうち基板と接触する接触部位を薬液に対して撥液性を有する撥液性材料で形成すればよい。

また、上記実施形態にかかる凍結処理ユニットを装備した基板処理装置では、液膜の凍結後に後処理液としてＤＩＷを供給して基板Ｗに対してリンス処理を施すことで、液膜とともにパーティクルを基板表面から除去しているが、後処理液はＤＩＷに限定されない。例えば、炭酸水、水素水、希薄濃度（例えば１ｐｐｍ程度）のアンモニア水、希薄濃度の塩酸などを後処理液として用いてリンス処理を実行してもよい。さらに、リンス処理を実行する前に後処理液としてＳＣ１溶液（アンモニア水と過酸化水素水との混合水溶液）等の薬液を用いて薬液処理を実行してもよい。

また、上記実施形態にかかる凍結処理ユニットを装備した基板処理装置では、搬送機構３は凍結処理ユニット２，２Ａ，２Ｂまたは２Ｃから凍結処理を受けた基板Ｗを一枚ずつ搬出した後、湿式処理ユニット１に基板Ｗを一枚ずつ搬入していたが、これに限定されない。例えば、搬送機構３は凍結処理ユニットから凍結処理を受けた複数の基板Ｗを一括して搬出した後、湿式処理ユニットに複数の基板Ｗを一括して搬入してもよい。この場合、湿式処理ユニットとしては、例えばＤＩＷ等の処理液を貯留した処理槽と、処理槽に貯留された処理液に複数の基板を一括して浸漬させた後に該複数基板を処理液から引上げる浸漬引上げ手段とを備えたものを採用することができる。さらに、基板の被処理面から汚染物質を効率良く除去するために、処理槽に貯留された処理液中に気泡を発生させる気泡発生手段とを備えたものを採用してもよい。また、凍結処理ユニットとしては、例えば図１５に示す構成を有するものを採用することができる（凍結処理装置の第５実施形態）。

図１５は本発明の凍結処理装置の第５実施形態たる凍結処理ユニットの構成を示す図である。凍結処理ユニット２Ｄは、本発明の「処理室」として内部に複数の基板Ｗを収容可能な処理空間ＰＳが形成された処理槽８１を備えている。また、凍結処理ユニット２Ｄには、リフタ８２が処理槽８１の内部位置（図１５に示した位置）と処理槽８１の上方位置との間で昇降自在に設けられ、リフタ駆動機構８２ａによって昇降駆動される。これにより、リフタ８２が有する基板保持ガイド８３（本発明の「保持部材」に相当）によって複数の基板Ｗを保持した状態で、処理槽８１の上方位置と処理空間ＰＳに収容された位置とに複数基板Ｗを配置可能となっている。

処理槽８１の内壁面８１１は処理空間ＰＳを冷却する冷却面となっており、処理空間ＰＳを包囲するように内壁面８１１に沿って冷媒経路８４が形成されている。この冷媒経路
８４の両端は冷媒供給部８５に接続されている。冷媒供給部８５は、冷媒を冷却させる冷却機構と、冷媒を冷媒経路８４に圧送して冷媒経路８４内を循環させるポンプ等の圧送機構とを備える。このため、冷媒供給部８５から冷媒が供給され、冷媒経路８４を出た冷媒は再び冷媒供給部８５に帰還されるようになっている。冷媒としては、内壁面８１１を介して処理空間ＰＳの温度を処理液の凝固点より低い温度に冷却するものであればよい。

処理槽８１の上部は基板搬出入口となっており、シャッタ８６をシャッタ駆動機構８７により駆動することで開閉可能とされている。処理槽８１の上部を開放した状態において、その開放部分からリフタ駆動機構８２ａにより複数の基板Ｗの搬出入を行う一方、処理槽８１の上部を閉鎖した状態で、処理槽８１内部の処理空間ＰＳを密閉空間にすることができる。また、密閉状態における処理空間ＰＳの冷却効率を高めるために処理槽８１の外壁およびシャッタ８６は断熱材８８により覆われている。

図１６は基板保持ガイドの部分拡大図である。各基板保持ガイド８３には、基板Ｗを保持するため、その長手方向（基板Ｗの表面に直交する方向）に沿って基板Ｗの外周縁部の一部とそれぞれ係合する複数の切欠状の保持溝Ｇ３が所定の間隔に配列して形成されている。このため、各保持溝Ｇ３に基板Ｗがそれぞれ挿入されることで、基板保持ガイド８３の長手方向に沿って複数の基板Ｗが互いに所定の間隔を隔てて基板保持ガイド８３に保持される。基板保持ガイド８３のうち、保持溝Ｇ３を形成し、基板Ｗと相互に接触する接触部位８３ａは、液膜を構成する液体（ＤＩＷ）に対して撥水性を有する撥水性材料で形成されている。

この実施形態では、複数基板Ｗの各々の表面にＤＩＷからなる液膜が付着した状態で複数基板Ｗが搬送機構３により凍結処理ユニット２Ｄに搬送される。凍結処理ユニット２Ｄでは、処理槽８１の上方位置に待機していたリフタ８２が搬送機構３から基板Ｗを受け取る。そして、リフタ駆動機構８２ａの作動によりリフタ８２を下降させて基板Ｗを処理槽８１内の処理空間ＰＳに収容した位置に配置させる。処理槽８１内に基板Ｗが収容されると、シャッタ８６が閉じられる。処理槽８１内の処理空間ＰＳは空間全体の温度が処理液（ＤＩＷ）の凝固点よりも低い温度に冷却されていることから、複数基板Ｗの各々の表面に付着している液膜が凍結する。

ここで、接触部位８３ａと基板Ｗとの間に液膜を構成する液体（ＤＩＷ）が入り込んでいる場合には、該液体も凍結する。そして、このように接触部位８３ａと基板Ｗとの間に入り込んだ液体が凍結すると、該凍結した液体は比較的大きな付着力で基板Ｗに付着する。その一方で、接触部位８３ａは撥水性材料で形成されていることから、上記第１実施形態と同様の理由により凍結した液体の接触部位８３ａに対する付着力を小さくすることができる。このため、凍結した液体を介して基板保持ガイド８３と基板Ｗとが強固に接着されるのを防止することができる。

その後、制御ユニット４は、シャッタ８６を開き、リフタ８２を処理槽８１の上方位置まで上昇させる。そして、凍結処理を受けた複数基板Ｗが容易に基板保持ガイド８３から離間して搬送機構３に受け渡される。したがって、凍結処理を受けた複数基板Ｗが凍結処理ユニット２Ｄからユニット外部に搬出される際に、搬出不良を引き起こすことなく基板Ｗが確実に搬出される。

この発明は、半導体ウエハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、プラズマ表示用ガラス基板、ＦＥＤ（Field Emission Display）用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板などを含む基板全般の被処理面に形成された液膜を凍結した後に基板を装置外部に搬出する凍結処理装置、該凍結処理装置を備えた基板処理装置および凍結処理方法に適用することができる。

本発明にかかる凍結処理装置の第１実施形態を装備した基板処理装置の平面レイアウト図である。 図１の基板処理装置の主要な制御構成を示すブロック図である。 図１の基板処理装置に装備された湿式処理ユニットの構成を示す図である。 図４は本発明の凍結処理装置の第１実施形態たる凍結処理ユニットの構成を示す図である。 図４の凍結処理ユニットに配設された冷却プレートの平面図である。 図１の基板処理装置の動作を示すフローチャートである。 図４の凍結処理ユニットにおける凍結処理および凍結処理後の基板の搬出動作を示す模式図である。 本発明の凍結処理装置の第２実施形態たる凍結処理ユニットの構成を示す図である。 本発明の凍結処理装置の第３実施形態たる凍結処理ユニットの構成を示す図である。 図９の凍結処理ユニットに装備されるボートの部分拡大図である。 本発明の凍結処理装置の第４実施形態たる凍結処理ユニットの構成を示す図である。 図１１の凍結処理ユニットに装備されるボートの部分拡大図である。 サセプタの平面図である。 図１１の凍結処理ユニットにおける凍結処理および凍結処理後の基板の搬出動作を示す模式図である。 本発明の凍結処理装置の第５実施形態たる凍結処理ユニットの構成を示す図である。 基板保持ガイドの部分拡大図である。

符号の説明

１…湿式処理ユニット（後処理ユニット）
２，２Ａ〜２Ｄ…凍結処理ユニット
３…搬送機構（搬送手段）
４２，４２Ａ…冷却プレート（対向部材）
４２ａ…基板対向面
４４…冷媒経路（冷却手段）
４５…冷媒供給部（冷却手段）
５４…冷媒経路（凍結手段）
５５…冷媒供給部（凍結手段）
７２…支持部位（接触部位）
１０１…液膜
４２２ａ…周縁部位
４２３…基材部
４２４…薄膜層
４２４ａ…薄膜層表面（基板対向面）
５２１…基板保持柱（保持部材）
５２１ａ…接触部位
６２１…支柱（収容部）
Ｓ…サセプタ（保持部材）
Ｗ…基板

Claims (8)

1. 基板の被処理面に形成された液膜を凍結した後に前記基板を装置外部に搬出する凍結処理に適した凍結処理装置において、
   前記基板の両主面のうち前記被処理面に対して反対の非凍結膜形成面と対向可能な基板対向面を有し、該基板対向面を前記非凍結膜形成面と対向させながら前記基板に近接配置される対向部材と、
   前記対向部材を冷却することで前記基板対向面の表面温度を前記液膜を構成する液体の凝固点より低い温度に設定し、前記液膜を凍結させる冷却手段と
   を備え、
   前記基板対向面のうち少なくとも前記非凍結膜形成面の周縁部と対向する周縁部位が前記液体に対して撥液性を有する撥液性材料で形成されていることを特徴とする凍結処理装置。
2. 前記対向部材は、前記非凍結膜形成面と対向する表面を有する基材部と、該表面全体を前記撥液性材料でコーティングして形成された薄膜層とを有する請求項１記載の凍結処理装置。
3. 基板の被処理面に形成された液膜を凍結した後に前記基板を装置外部に搬出する凍結処理に適した凍結処理装置において、
   前記基板と接触可能な接触部位を有し、前記基板の被処理面に液膜が形成された状態で前記接触部位と前記基板とを相互に接触させて前記基板を保持する保持部材と、
   前記液膜を凍結させる凍結手段と
   を備え、
   前記接触部位が前記液体に対して撥液性を有する撥液性材料で形成されていることを特徴とする凍結処理装置。
4. 前記保持部材を複数枚収容可能な収容部をさらに備え、
   前記保持部材は前記基板を１枚ずつ保持しながら前記収容部に対して搬送可能に構成されている請求項３記載の凍結処理装置。
5. 前記液膜を構成する液体が水である請求項１ないし４のいずれかに記載の凍結処理装置であって、
   前記撥液性材料はフッ素樹脂である凍結処理装置。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載の凍結処理装置と同一構成を有する凍結処理ユニットと、
   凍結後の液膜に後処理液を供給して該液膜を前記基板の被処理面から除去する後処理ユニットと、
   装置内で相互に分離配置された前記凍結処理ユニットと前記後処理ユニットの間で基板を搬送する搬送手段と
   を備えたことを特徴とする基板処理装置。
7. 基板の両主面のうち一方主面を前記基板の被処理面として該被処理面に液膜を付着させた状態で前記基板の他方主面を対向部材の基板対向面と対向させながら前記基板を前記対向部材に近接配置させる配置工程と、
   前記対向部材を冷却することで前記基板対向面の表面温度を前記液膜を構成する液体の凝固点より低い温度に設定し、前記液膜を凍結させる凍結工程と、
   前記凍結工程後に前記基板を搬出する搬出工程と
   を備え、
   前記基板対向面のうち少なくとも前記基板の他方主面の周縁部と対向する周縁部位が前記液体に対して撥液性を有する撥液性材料で形成されていることを特徴とする凍結処理方法。
8. 基板の被処理面に液膜を付着させた状態で保持部材と前記基板とを相互に接触させて前記基板を保持する保持工程と、
   前記液膜を凍結させる凍結工程と、
   前記凍結工程後に前記基板を搬出する搬出工程と
   を備え、
   前記保持部材のうち前記基板と接触する接触部位が前記液膜を構成する液体に対して撥液性を有する撥液性材料で形成されていることを特徴とする凍結処理方法。
   

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