JP2013191689A - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】生産性の向上された基板処理装置および基板処理方法を提供する。
【解決手段】基板処理装置１は、基板Ｗを収容する収容器４を保持する収容器保持ユニット５と、基板Ｗを処理する処理ユニット７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄと、収容器保持ユニット５に保持された基板Ｗを処理ユニット７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄに搬入するインデクサロボット６およびセンターロボット８と、処理ユニット７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄに搬入される前に、基板Ｗを予め冷却する冷却ユニット１０とを含む。
【選択図】図１

Description

この発明は、基板を処理するための装置および方法に関する。処理の対象となる基板には、たとえば、半導体ウエハ、液晶表示装置用基板、プラズマディスプレイ用基板、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、フォトマスク用基板、セラミック基板、太陽電池用基板などが含まれる。

特許文献１は、基板表面に液膜を形成し、その液膜を凍結させて凍結膜を形成し、その凍結膜を融解し、その融解された後の液膜を除去することによって、基板表面のパーティクル等の汚染物質を除去する基板処理装置を開示している。この基板処理装置は、チャンバ内に、スピンチャック、冷却ガス吐出ノズル、加熱ガス吐出ノズル、および処理液を吐出するノズルを備えている。スピンチャックによって基板を水平に保持して回転させている状態で、ノズルから基板の表面に純水（脱イオン水）が供給され、それによって基板の表面に液膜が形成される。次いで、スピンチャックで基板を回転させながら、基板表面に向けて冷却ガス吐出ノズルから冷却ガスが吐出され、それによって、基板上の液膜が凍結して、凍結膜が形成される（凍結膜形成工程）。次に、スピンチャックで基板を回転させながら、基板表面に向けて加熱ガス吐出ノズルから加熱ガスが吐出され、それによって、基板上の凍結膜が融解されて液膜となる（融解工程）。凍結膜形成工程と融解工程とを所定回数繰り返した後、ノズルから基板にリンス液を供給するリンス工程、およびリンス液の供給を停止してスピンチャックを高速回転させるスピン乾燥工程が順に実行される。

基板表面の液膜は、温度変化によって体積変化し、凍結されるときには膨張し、融解するときには収縮する。この膨張／収縮の際に、基板の表面に付着している汚染物質に外力が加わり、それによって、基板表面と汚染物質との付着力が低下し、汚染物質が基板表面から離脱する。こうして、基板表面に形成されている微細なパターンを倒壊させることなく、汚染物質を基板表面から除去することができる。

特開２００８−１３０９５１号公報

特許文献１の構成では、基板の冷却は、チャンバ内に設けられた冷却ガス吐出ノズルによって専ら行われている。そのため、チャンバに基板が搬入されてから、基板表面に最初の凍結膜を形成するまでの時間が長くなるおそれがある。すなわち、室温（たとえば２５℃）の基板がチャンバに搬入され、その表面に液膜が形成されてから、当該液膜を凍結させるまでに長い時間を要するおそれがある。これにより、基板処理時間が長くなり、生産効率が制限されるおそれがある。

そこで、この発明の目的は、生産性の向上された基板処理装置および基板処理方法を提供することである。

上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、基板（Ｗ）を収容する収容器（４）を保持する収容器保持ユニットと、基板を処理する処理ユニット（７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄ）と、前記収容器保持ユニットに保持された基板を前記処理ユニットに搬入する搬送ユニット（６，８）と、前記処理ユニットに搬入される前に、基板を予め冷却する冷却ユニット（１０，９５）とを含む、基板処理装置である。なお、括弧内の英数字は後述の実施形態における対応構成要素等を表すが、特許請求の範囲を実施形態に限定する趣旨ではない。以下、この項において同じ。

この構成によれば、収容器保持ユニットに保持された収容器に収容されている基板は、搬送ユニットによって処理ユニットに搬入され、処理ユニット内で処理を受ける。処理対象の基板は、処理ユニットに搬入されるよりも前に、冷却ユニットによって予め冷却される。これにより、処理ユニットにおいて基板を冷却するために必要な時間が短縮されるので、処理ユニット内における基板処理時間を短縮することができる。それに応じて、基板処理効率を向上することができ、生産性を向上できる。

請求項２記載の発明は、前記冷却ユニットが、複数枚の基板を保持する保持部材（７２Ａ，７２Ｂ）を含み、前記保持部材に保持された複数枚の基板を冷却するように構成されている、請求項１に記載の基板処理装置である。この構成によれば、冷却ユニットに複数枚の基板が保持され、その複数枚の基板が一括して冷却される。それによって、処理ユニット内で基板を１枚ずつ冷却する場合に比較して、著しく生産効率を向上することができる。すなわち、処理ユニットが処理対象の基板によって占有される時間を短縮できるので、基板処理に要する時間を短縮して、生産効率を高めることができる。

請求項３記載の発明は、前記保持部材が、非接触で平行に重ねられた状態で複数枚の基板を保持するように構成されており、前記冷却ユニットが、前記保持部材を収容する筐体（７０）と、前記筐体内に冷却ガスを供給する冷却ガス供給手段（７４Ａ，７４Ｂ）とをさらに含む、請求項２に記載の基板処理装置である。この構成では、複数枚の基板が非接触で平行に重ねられた状態で筐体内に収容されているので、筐体内に多数枚の基板を収容することができる。そして、各基板が他の基板に接していないので、冷却ガス供給手段から筐体内に冷却ガスを供給すると、その冷却ガスが全ての基板に行き渡り、複数枚の基板を一括して効率的に冷却することができる。それにより、生産性を一層向上することができる。

請求項４記載の発明は、前記処理ユニットが、基板を保持する基板保持ユニット（２２）と、前記基板保持ユニットに保持された基板に処理液を供給して基板上に液膜を形成する液膜形成ユニット（６２）と、前記基板上に形成された液膜を凍結させて凍結膜を形成する凍結膜形成ユニット（２３）と、前記基板上の凍結膜を融解させる融解ユニット（２４）とを含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の基板処理装置である。

この構成では、処理ユニット内において、基板保持ユニットに保持された基板に処理液が供給されて基板上に処理液の液膜が形成され、その液膜が処理液凍結ユニットによって凍結させられることで、基板上に凍結膜が形成される。そして、その凍結膜が融解ユニットによって融解させられる。こうして、処理液が基板上で凍結および融解させられるので、その過程で液膜（凍結膜）の体積変化（膨張および収縮）が生じる。それにより、基板に付着している汚染物質と基板との間の付着力が弱められ、さらには基板表面から汚染物質が離脱することになる。こうして、基板表面から汚染物質を除去する洗浄処理を行うことができる。

処理ユニットに搬入される基板は、冷却ユニットによって予め冷却されているので、基板上に形成された液膜は容易に冷却されて凍結する。換言すれば、基板上に形成された液膜を凍結させるまでの時間が短い。それにより、処理ユニット内における処理時間が短くなるから、基板処理効率を向上することができる。
請求項５記載の発明は、前記搬送ユニットが、前記収容器保持ユニットに保持された収容器から基板を取り出して前記冷却ユニットに搬入し、前記冷却ユニットから冷却された基板を取り出して前記処理ユニットに搬入するように構成されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の基板処理装置である。

この構成によれば、搬送ユニットは、収容器から基板を取り出して冷却ユニットに搬入し、冷却後の基板を冷却ユニットから取り出して処理ユニットに搬入するように動作する。これにより、処理ユニットに搬入される前に基板を予め冷却することができるので、処理ユニットにおける基板処理時間を短縮して生産効率を向上することができる。
請求項６記載の発明は、前記搬送ユニットが、前記収容器保持ユニットに保持された収容器から基板を取り出して受け渡しユニットに渡す第１搬送機構（６）と、前記受け渡しユニットから基板を取り出して前記冷却ユニットに搬入し、前記冷却ユニットから冷却された基板を取り出して前記処理ユニットに搬入する第２搬送機構（８）とを含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の基板処理装置である。

この構成では、収容器から基板を取り出す第１搬送機構と、処理ユニットに基板を搬入する第２搬送機構とが備えられているので、基板の搬送を効率的に行って、生産効率を一層向上することができる。そして、第１搬送機構は収容器から取り出した基板を受け渡しユニットに渡すように動作し、第２搬送機構は、受け渡しユニットから基板を取り出して冷却ユニットに搬入し、その冷却ユニットにおいて冷却された基板を取り出して処理ユニットに搬入するように動作する。これにより、処理ユニットに搬入される前に基板を予め冷却することができるから、処理ユニットにおける処理時間を短縮して生産効率を向上できる。

請求項７記載の発明は、前記搬送ユニットが、前記収容器保持ユニットに保持された収容器から基板を取り出して前記冷却ユニットに渡す第１搬送機構（６）と、前記冷却ユニットから冷却された基板を取り出して前記処理ユニットに搬入する第２搬送機構（８）とを含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の基板処理装置である。
この構成によれば、第１搬送機構は収容器から基板を取り出して冷却ユニットに渡すように動作し、第２搬送機構は冷却ユニットから冷却された基板を取り出して処理ユニットに搬入するように動作する。すなわち、冷却ユニットは、第１搬送機構および第２搬送機構との間で基板を受け渡すための受け渡し場所を兼ねている。よって、第１搬送機構と第２搬送機構との間で基板を受け渡すための待ち時間の間に基板を冷却しておき、その冷却された基板を処理ユニットに搬入することができる。これにより、より一層生産効率を向上することができる。

請求項８記載の発明は、前記冷却ユニット（９５）が、前記収容器保持ユニットに保持された収容器に収容されている基板を冷却するように構成されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の基板処理装置である。
この構成によれば、収容器保持ユニットに保持された収容器に収容されている状態で基板が冷却される。したがって、処理ユニットに搬入する前に予め基板を冷却しておくことができるから、処理ユニットにおける基板処理時間を短縮して生産効率を向上できる。また、収容器内に収容されて待機している状態の基板が冷却されるので、専用の冷却ユニットまで基板を搬送する時間も省くことができ、それによって生産効率を一層向上することができる。

請求項９記載の発明は、前記冷却ユニットが、前記収容器内に冷却ガスを供給する冷却ガス供給手段（９３）を含む、請求項８に記載の基板処理装置である。この構成によれば、収容器内に冷却ガスが供給され、その冷却ガスによって、収容器に収容されている基板を冷却できる。収容器は、複数枚の基板を非接触で平行に重ねられた状態で保持するように構成されていることが好ましい。この場合、小さな容積の収容器内に多数枚の基板を収容することができ、かつ各基板に対して冷却ガスを効率的に供給できるので、基板の冷却を効率的に行うことができる。

請求項１０記載の発明は、前記冷却ユニットが、前記収容器保持ユニットに保持された収容器から前記処理ユニットに至る基板搬送経路上で基板を冷却するように構成されている、請求項１〜９のいずれか一項に記載の基板処理装置である。この構成によれば、収容器から処理ユニットに至るまでの基板搬送経路上で基板が冷却されるので、処理ユニットに搬入される前に、基板を予め冷却できる。それによって、処理ユニット内における基板処理時間を短縮できるので、基板処理効率を向上することができる。

請求項１１記載の発明は、前記冷却ユニットが、基板を異なる温度に冷却する複数の冷却部（７１Ａ，７１Ｂ）を含む、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の基板処理装置である。この構成によれば、冷却ユニットにおいて、基板を複数種類の温度に冷却することができる。よって、たとえば複数の処理ユニットが設けられていて、それらにおいて要求される基板温度が異なる場合に、当該基板温度に合わせて処理ユニットに搬入される前に基板を予め冷却しておくことができる。それによって、各処理ユニットにおける基板処理時間を短縮することができる。

請求項１２記載の発明は、前記基板処理装置が、複数の前記処理ユニットを含み、前記搬送ユニットが、前記冷却ユニットから各処理ユニットまでの基板の搬送時間に応じて前記複数の冷却部のいずれか一つを選択し、選択した冷却部から基板を取り出して当該処理ユニットに搬入するように構成されている、請求項１１に記載の基板処理装置である。
この構成では、冷却ユニットから各処理ユニットまでの基板の搬送時間に応じて複数の冷却部のうちのいずれか１つが選択される。したがって、冷却ユニットから処理ユニットまで基板を搬送する間における基板の温度上昇を見越して、処理ユニットへの搬入の前に、基板を予め適切に冷却しておくことができる。たとえば、冷却ユニットから或る処理ユニットまでの基板搬送時間が長いときには、冷却ユニットにおいて比較的低い温度に基板を冷却しておけば、基板搬送の間に基板の温度が上昇しても、処理ユニットに対して適切に冷却された基板を搬入できる。また、冷却ユニットから別の処理ユニットまでの基板搬送時間が短ければ、冷却ユニットにおいて比較的高い温度に基板を冷却しておけば、処理ユニットに搬入されるときの基板の温度が適切な値となる。このようにして、冷却ユニットから処理ユニットまでの基板の搬送時間に依らずに、各処理ユニットに対して適切な温度に冷却された基板を搬入することができる。それによって、各処理ユニットにおける基板処理時間を一層短縮することができる。

請求項１３記載の発明は、前記搬送ユニットが、前記冷却ユニットから各処理ユニットまでの基板の搬送時間に応じて前記複数の冷却部のいずれか一つを選択し、当該処理ユニットにおいて処理すべき基板を当該選択した冷却部に搬入するように構成されている、請求項１２に記載の基板処理装置である。
この構成によれば、冷却ユニットに基板を搬入する際に、冷却ユニットから処理ユニットまでの当該基板の搬送時間に応じて複数の冷却部のうちの１つが選択される。これにより、当該基板が処理される処理ユニットまでの基板搬送時間に応じて基板を予め冷却しておくことができるので、処理ユニットにおける当該基板の処理時間を短縮できる。これにより、生産効率を向上することができる。

請求項１４記載の発明は、基板を収容する収容器から基板を処理する処理ユニットに基板を搬送する基板搬送工程と、前記基板が前記処理ユニットに搬入されるまでの間に、前記基板を予め冷却する冷却工程と、前記処理ユニット内で基板を処理する処理工程とを含む、基板処理方法である。
この方法により、処理ユニットに搬入される前に、基板を予め冷却しておくので、処理ユニット内で基板を冷却するための時間を短縮できる。それによって、処理ユニット内における基板処理時間を短縮できるから、生産効率を向上することができる。

請求項１５記載の発明は、前記冷却工程が、複数枚の基板を一括して冷却する工程を含む、請求項１４に記載の基板処理方法である。この方法では、複数枚の基板が処理ユニットに搬入される前に一括して冷却される。それにより、基板の冷却に要する時間を一層短縮することができるから、さらに生産効率を向上することができる。
請求項１６記載の発明は、前記処理工程が、前記処理ユニット内で基板を保持する基板保持工程と、前記基板保持工程で保持された基板に処理液を供給して基板上に液膜を形成する液膜形成工程と、前記基板上に形成された液膜を凍結させて凍結膜を形成する凍結膜形成工程と、前記基板上の凍結膜を融解させる融解工程とを含む、請求項１４または１５に記載の基板処理方法である。この方法では、処理ユニット内において、基板上に液膜が形成され、その液膜が凍結させられた後に、融解させられる。基板上における処理液の凍結および融解の過程で処理液の体積変化（膨張および収縮）が生じるので、それによって基板上の汚染物質に外力が及ぼされる。その外力によって、基板上の汚染物質と基板との付着力が弱められ、その汚染物質が基板表面から離脱する。こうして、基板表面の汚染物質を除去する基板洗浄処理を行うことができる。

基板上の液膜を凍結させて凍結膜を形成する工程において、液膜の温度と共に基板の温度を下げる必要があるが、この発明では、処理ユニットに供給される前に基板が予め冷却されているので、その冷却に要する時間を短縮することができる。すなわち、凍結膜を形成する工程に要する時間を短縮できるので、基板処理時間を短縮して、生産効率の向上に寄与することができる。

請求項１７記載の発明は、前記冷却工程が、前記収容器から搬出された基板を冷却する工程である、請求項１４〜１６のいずれか一項に記載の基板処理方法である。この方法では、収容器から搬出されて処理ユニットに搬入されるまでの間に基板が冷却される。それにより、処理ユニット内での基板処理時間を短縮して、生産効率の向上を図ることができる。

請求項１８記載の発明は、前記冷却工程が、前記収容器に収容されている基板を冷却する工程を含む、請求項１４から１６のいずれか一項に記載の基板処理方法である。この方法では、収容器に収容されているときに基板の冷却が行われるので、基板を専用の冷却ユニットに搬送したり、専用の冷却ユニットから処理ユニットに基板を搬送したりするための時間が必要にならない。それによって、生産効率を一層向上することができる。

請求項１９記載の発明は、前記冷却工程の後、前記処理ユニットに基板が搬入されるまでの搬送時間が複数種類あり、前記冷却工程が、前記搬送時間に応じた温度に基板を冷却する工程を含む、請求項１４〜１８のいずれか一項に記載の基板処理方法である。
この方法によれば、処理ユニットに基板が搬入されるまでの搬送時間に応じて基板が冷却されるので、基板搬送の間における基板の温度上昇を見越して基板を冷却しておくことができる。それによって処理ユニットに適切に冷却された基板を搬入することができるから、基板処理ユニットにおける基板処理時間を一層短縮して、生産効率をさらに向上することができる。

図１は、この発明の第１の実施形態に係る基板処理装置のレイアウトを説明するための図解的な平面図である。 図２は、処理ユニットの構成例を説明するための図である。 図３は、処理ユニットにおいて実行される基板処理（基板洗浄処理）の一例を説明するためのフローチャートである。 図４は、冷却ユニットの構成例を説明するための図である。 図５は、この発明の第２の実施形態に係る基板処理装置のレイアウトを示す図解的な平面図である。 図６は、この発明の第３の実施形態に係る基板処理装置のレイアウトを説明するための図解的な平面図である。

以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の第１の実施形態に係る基板処理装置のレイアウトを説明するための図解的な平面図である。基板処理装置１は、インデクサ部２と、処理部３と、これらの構成要素を制御するための制御ユニット２０とを備えている。
インデクサ部２は、複数枚の基板Ｗを収容する収容器４をそれぞれ保持する複数の収容器保持ユニット５と、制御ユニット２０によって制御される第１搬送機構としてのインデクサロボット６とを備えている。収容器４は、たとえば、複数枚の基板Ｗを水平姿勢で上下方向に間隔を開けた非接触の積層状態で収容するように構成されている。インデクサロボット６は、収容器保持ユニット５に保持された収容器４から未処理の基板を取り出して処理部３に渡し、処理部３によって処理された処理済の基板Ｗを受け取って収容器保持ユニット５に保持された収容器４に搬入するように動作する。

処理部３は、複数の処理ユニット７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄ（以下、総称するときには「処理ユニット７」という。）と、第２搬送機構としてのセンターロボット８と、受け渡しユニット９と、冷却ユニット１０とを備えている。処理ユニット７、センターロボット８および冷却ユニット１０の動作は、制御ユニット２０によって制御される。受け渡しユニット９が可動機構を含む場合には、その可動機構は制御ユニット２０によって制御される。可動機構の例は、基板Ｗを表裏反転する反転機構、基板Ｗを保持して横行する横行機構、基板Ｗを保持して上下動する昇降機構等である。

この実施形態では、４つの処理ユニット７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄが、センターロボット８を取り囲むように配置されている。受け渡しユニット９は、センターロボット８とインデクサ部２との間に配置されている。冷却ユニット１０は、センターロボット８に対して受け渡しユニット９とは反対側に配置されている。処理部３は、さらに、４つの流体ボックス１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄを有している。流体ボックス１１Ａ〜１１Ｄは、処理液や処理ガス等の流体のための配管類を収容する空間を提供している。

２つの処理ユニット７Ａ，７Ｂとインデクサ部２との間に２つの流体ボックス１１Ａ，１１Ｂがそれぞれ配置されている。この２つの流体ボックス１１Ａ，１１Ｂの間および２つの処理ユニット７Ａ，７Ｂの間に、基板Ｗを搬送するための搬送路１２が区画されている。この搬送路１２に受け渡しユニット９が配置されている。別の２つの処理ユニット７Ｃ，７Ｄは、２つの処理ユニット７Ａ，７Ｂに対してインデクサ部２とは反対側にそれぞれ隣接して配置されている。これらの処理ユニット７Ｃ，７Ｄに対してインデクサ部２から遠い側に、２つの流体ボックス１１Ｃ，１１Ｄがそれぞれ配置されている。２つの処理ユニット７Ｃ，７Ｄおよび２つの流体ボックス１１Ｃ，１１Ｄの間には、搬送路１３が区画されている。この搬送路１３に冷却ユニット１０が配置されている。

センターロボット８は、制御ユニット２０によって制御されることにより、次のような動作を行う。すなわち、センターロボット８は、受け渡しユニット９から未処理の基板Ｗを搬出し、その基板Ｗを冷却ユニット１０に搬入する。さらに、センターロボット８は、冷却ユニット１０において冷却された基板Ｗを処理ユニット７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄのいずれかに搬入する。センターロボット８は、処理ユニット７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄにおいて処理された処理済の基板Ｗを搬出し、受け渡しユニット９に渡す。

インデクサロボット６は、制御ユニット２０によって制御されることにより、未処理の基板Ｗを受け渡しユニット９に渡し、処理済の基板Ｗを受け渡しユニット９から受け取るように動作する。
図２は、処理ユニット７（７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄ）の共通の構成例を説明するための図である。処理ユニット７は、半導体ウエハ等の基板Ｗの上面Ｗａに付着しているパーティクル等の汚染物質を除去するための洗浄処理を実行する枚葉式のユニットである。処理ユニット７は、たとえば、微細パターンが形成された基板Ｗの上面Ｗａ上に処理液の液膜を形成し、その液膜を凍結させて凍結膜を形成し、その凍結膜を融解し、その融解された液膜を除去する一連の洗浄処理を実行する。

処理ユニット７は、処理空間を区画するチャンバ２１内に、基板保持ユニットとしてのスピンチャック２２と、凍結膜形成ユニットとしての冷却ガスノズル２３と、融解ユニットとしての加熱ガスノズル２４と、遮断板２５とを備えている。
スピンチャック２２は、基板Ｗを、その上面Ｗａを上方に向けたほぼ水平姿勢で保持し、その基板Ｗを鉛直な回転軸線Ｃまわりに回転させるように構成されている。より具体的には、スピンチャック２２は、円盤状のスピンベース２７と、スピンベース２７の下面中央に結合されて鉛直方向に延びた回転軸２８と、回転軸２８を回転駆動するためのチャック回転機構２９とを含む。スピンベース２７は、ほぼ水平姿勢に保持されており、その上面の周縁部には基板Ｗの周端面に接して基板Ｗを挟持するチャックピン３０が周方向に間隔を開けて複数個設けられている。チャックピン３０は、基板Ｗを挟持する挟持位置と、基板Ｗの挟持を解放する解放位置との間で変位可能に構成されている。

回転軸２８は中空軸であり、その内部に処理液供給管３１が挿通されている。処理液供給管３１には、処理液供給部３３から、処理液として、薬液またはリンス液を供給できるようになっている。処理液供給管３１と回転軸２８の内壁面との間に形成された空間は、乾燥ガス通路３２として利用されている。この乾燥ガス通路３２には、乾燥ガス供給部３４から、窒素ガスや乾燥空気等の不活性ガスが乾燥ガスとして供給される。

冷却ガスノズル２３は、冷却ガス供給部３７から冷却ガス供給路３８を介して供給される冷却ガスを吐出するように構成されている。冷却ガスとしては、基板Ｗの上面Ｗａに供給される処理液の凝固点より低い温度に調整されたガスを用いることができる。具体的には、窒素ガス、酸素ガスおよび清浄空気等を冷却ガスとして用いることができる。この実施形態では、後述のとおり、基板Ｗの上面Ｗａには、純水（脱イオン水）の液膜が形成されるので、冷却ガスの温度は水の凝固点（氷点）よりも低い温度に調整されることになる。

冷却ガスノズル２３は、水平方向に延びた揺動アーム３９の先端部に結合されている。揺動アーム３９の基端部は、鉛直方向に延びた回動軸４０に結合されている。回動軸４０は、揺動駆動機構４１によって鉛直軸線回りに回動されるように構成されている。揺動駆動機構４１によって回動軸４０が回動されることにより、揺動アーム３９が水平面内で揺動する。これにより、揺動アーム３９の先端部に結合された冷却ガスノズル２３は、スピンチャック２２に保持された基板Ｗの回転中心の上方を通る円弧状の軌跡に沿って揺動する。冷却ガスノズル２３の揺動範囲は、少なくとも、基板Ｗの周縁位置から基板Ｗの回転中心までの範囲を含む。冷却ガスノズル２３は、当該揺動範囲内において、基板Ｗの上面Ｗａに向けて冷却ガスを吐出することができる。よって、スピンチャック２２によって基板Ｗを回転させながら冷却ガスノズル２３を揺動させることにより、冷却ガスノズル２３からの冷却ガス供給位置が基板Ｗ上の全域を走査し、基板Ｗの上面の全域に冷却ガスが供給される。

加熱ガスノズル２４には、加熱ガス供給部４７から加熱ガス供給路４８を介して加熱ガスが供給される。加熱ガスとしては、基板Ｗの上面Ｗａに形成される液膜を構成する液体の凝固点よりも高い温度に調整されたガスが用いられる。具体的には、窒素ガス、酸素ガスおよび清浄空気等を加熱ガスとして用いることができる。この実施形態では、液膜を形成する処理液として純水（脱イオン水）が用いられるので、加熱ガスの温度は水の凝固点（氷点）よりも高い温度に調整される。

加熱ガスノズル２４は、水平面に沿って配置された揺動アーム４９の先端部に結合されている。揺動アーム４９の基端部は、回動軸５０に結合されている。回動軸５０は、鉛直方向に沿って延びており、揺動駆動機構５１により、その軸線回りに回動されるように構成されている。揺動駆動機構５１によって回動軸５０を回動させると、揺動アーム４９が水平面に沿って揺動する。これにより、揺動アーム４９の先端部に結合された加熱ガスノズル２４は、スピンチャック２２に保持された基板Ｗの回転中心の上方を通る円弧状の軌跡に沿って揺動する。このときの加熱ガスノズル２４の揺動範囲は、少なくとも基板Ｗの回転中心と基板Ｗの周縁部との間の範囲を含む。スピンチャック２２によって基板Ｗを回転させながら加熱ガスノズル２４を揺動させると、基板Ｗ上における加熱ガスの供給位置が基板Ｗの上面Ｗａの全面を走査する。これにより、基板Ｗの上面Ｗａの全域に加熱ガスを供給することができる。

遮断板２５は基板Ｗとほぼ同形の円盤状に構成されており、スピンチャック２２の上方に配置されている。遮断板２５の下面は、スピンチャック２２に保持された基板Ｗの上面Ｗａに対向する基板対向面となっている。遮断板２５は、鉛直方向に延びた中空の支持軸５５によって、スピンチャック２２と共通の回転軸線Ｃまわりに回転可能に支持されている。支持軸５５には、アーム５６が結合されている。アーム５６は、遮断板昇降機構５７によって上下動され、それによって、遮断板２５がスピンチャック２２に接近したり、スピンチャック２２から離反したりするように上下動する。さらに、遮断板２５を基板Ｗの回転軸線と共通の回転軸線Ｃまわりに回転させるための遮断板回転機構５８が設けられている。このような構成により、スピンチャック２２に保持された基板Ｗの上面Ｗａに対して遮断板２５を接近／離反させたり、また、遮断板２５を回転軸線Ｃまわりに回転駆動したりすることができる。

支持軸５５には、ガス供給路６０が挿通されている。ガス供給管６０の下端は遮断板２５の中央に形成された開口に連通している。ガス供給管６０には、乾燥ガス供給部３４からの乾燥ガスが供給される。ガス供給管６０には、さらに、処理液供給管６１が挿通されている。処理液供給管６１の下端は、遮断板２５の中央に形成された開口から、スピンチャック２２に保持された基板Ｗの回転中心に臨む処理液ノズル６２を構成している。処理液供給管６１には、処理液供給部３３からの処理液が供給されるようになっている。この構成により、基板Ｗの上面Ｗａに乾燥ガスを供給したり、処理液を供給したりすることができる。

制御ユニット２０（図１参照）は、処理ユニット７の各部を制御する。具体的には、制御ユニット２０は、チャック回転機構２９、処理液供給部３３、乾燥ガス供給部３４、冷却ガス供給部３７、加熱ガス供給部４７、揺動駆動機構４１，５１、遮断板昇降機構５７、遮断板回転機構５８などの動作を制御するようにプログラムされたコンピュータを含む。

図３は、処理ユニット７内において実行される基板処理（基板洗浄処理）の一例を説明するためのフローチャートであり、制御ユニット２０が処理ユニット７の各部を制御することによって実現される動作が示されている。未処理の基板Ｗは、センターロボット８によって処理チャンバ２１内に搬入され、スピンチャック２２に渡される（ステップＳ１）。このとき、遮断板２５は、スピンチャック２２から上方に退避した退避位置にあり、遮断板２５とスピンチャック２２との間には、センターロボット８のハンドが入り込む空間が確保されている。スピンチャック２２に基板Ｗが保持されると、遮断板昇降機構５７によって、遮断板２５が基板Ｗの上面Ｗａに接近した処理位置まで降下させられる。

さらに、制御ユニット２０は、チャック回転機構２９および遮断板回転機構５８を制御し、スピンチャック２２および遮断板２５を回転軸線Ｃまわりに回転させる。その状態で、制御ユニット２０は、処理液ノズル６２から基板Ｗの上面Ｗａに処理液（純水（脱イオン水））を供給させる。基板Ｗの上面に供給された処理液は、基板Ｗ上で遠心力を受けて半径方向外方に拡がり、基板Ｗの上面Ｗａの全域を覆う液膜を形成する（ステップＳ２）。

次いで、制御ユニット２０は、処理液ノズル６２からの処理液の供給を停止し、遮断板昇降機構５７を制御して、遮断板２５を基板Ｗの上面Ｗａから上方に退避した退避位置まで上昇させる。次いで、制御ユニット２０は、スピンチャック２２を回転状態に保持する一方、揺動駆動機構４１を制御して、冷却ガスノズル２３を、冷却ガス供給開始位置である基板Ｗの回転中心まで移動させる。冷却ガスノズル２３が冷却ガス供給開始位置に到達すると、制御ユニット２０は冷却ガスノズル２３から冷却ガスの吐出を開始させる。それとともに、制御ユニット２０は、揺動駆動機構４１を制御して冷却ガスノズル２３を基板Ｗの周縁に向けて移動させる。これにより、冷却ガスの供給位置が基板Ｗの回転中心から周縁に向かって移動し、冷却ガスが供給された位置では、基板Ｗの上面Ｗａの液膜が凍結する。これにより、基板Ｗの上面Ｗａの全域を覆う凍結膜が形成される（ステップＳ３）。

次に、制御ユニット２０は、冷却ガスノズル２３を基板Ｗの上方から側方に退避させる。さらに、制御ユニット２０は、スピンチャック２２の回転を保持する一方、揺動駆動機構５１を制御することにより、加熱ガスノズル２４を、加熱ガス供給開始位置、すなわち基板Ｗの回転中心位置まで移動させる。加熱ガスノズル２４が加熱ガス供給開始位置に到達すると、制御ユニット２０は、加熱ガスノズル２４から加熱ガスの吐出を開始させる。それとともに、制御ユニット２０は、揺動駆動機構５１を制御して、加熱ガスノズル２４を基板Ｗの周縁に向かって移動させる。これにより、基板Ｗの上面Ｗａに形成された凍結膜に加熱ガスが供給され、その加熱ガス供給位置が、基板Ｗの上面Ｗａの中央から周縁へと移動していく。スピンチャック２２の回転は継続されているので、加熱ガス供給位置は基板Ｗの上面の全域を走査することになり、それによって、凍結膜が基板Ｗの上面Ｗａの全域において融解される（ステップＳ４）。凍結膜の形成（ステップＳ３）およびその凍結膜の融解（ステップＳ４）が、予め定められた回数だけ繰り返し実行される（ステップＳ５）。

その後、制御ユニット２０は、揺動駆動機構５１を制御して加熱ガスノズル２４を基板Ｗの上方から側方に退避した退避位置へ導き、凍結膜形成（ステップＳ３）および融解処理（ステップＳ４）を終える。
基板Ｗの上面Ｗａにおいて液膜の凍結および融解を繰り返すことにより、液膜が膨張および収縮を繰り返して、その体積が変化する。それによって、基板Ｗの上面Ｗａに付着しているパーティクル等の汚染物質に外力が加えられ、この外力によって汚染物質の基板Ｗに対する付着力が低下させられ、ついにはその汚染物質が基板Ｗの上面Ｗａから離脱する。

その後、制御ユニット２０は、基板Ｗ上の液膜を除去するためのリンス処理を実行する（ステップＳ６）。具体的には、制御ユニット２０は、遮断板昇降機構５７を制御して、遮断板２５を基板Ｗの上面Ｗａに接近した処理位置まで下降させる。さらに、制御ユニット２０は、遮断板回転機構５８を制御して、スピンチャック２２とともに遮断板２５を回転させる。その状態で、制御ユニット２０は、処理液ノズル６２から基板Ｗの上面Ｗａに処理液を供給させ、かつ処理液供給管３１から基板Ｗの下面Ｗｂに向けて処理液を供給させる。このときに供給される処理液は、純水その他のリンス液である。これにより、基板Ｗの上面Ｗａ上の液膜が押し流され、かつ基板Ｗの下面Ｗｂがリンス液によって洗浄される。リンス液としては、純水のほかにも、炭酸水、電解イオン水、水素水、磁気水などの機能水、または希薄濃度（たとえば１ｐｐｍ程度）のアンモニア水などが用いられてもよい。

次いで、制御ユニット２０は、チャック回転機構２９および遮断板回転機構５８を制御して、それらのスピンチャック２２および遮断板２５の回転を加速し、基板Ｗおよび遮断板２５を高速回転させる。これにより、基板Ｗに付着している液成分を遠心力によって振り切り、それによって基板Ｗを乾燥させる乾燥処理（スピンドライ）が実行される（ステップＳ７）。

この乾燥処理が終了すると、制御ユニット２０は、チャック回転機構２９および遮断板回転機構５８を制御して、スピンチャック２２および遮断板２５の回転を停止させる。さらに、制御ユニット２０は、遮断板昇降機構５７を制御し、遮断板２５を基板Ｗの上方の退避位置へと退避させる。次いで、センターロボット８は、そのハンドをチャンバ２１に進入させ、スピンチャック２２から処理済の基板Ｗを搬出する。

図４は、冷却ユニット１０の構成例を説明するための図である。冷却ユニット１０は、筐体７０内に、区画壁６９によって上下に仕切られた第１冷却部７１Ａおよび第２冷却部７１Ｂを有している。すなわち、筐体７０内の空間が区画壁６９によって上下に仕切られており、区画壁６９の上方が第１冷却部７１Ａとなっており、区画壁６９の下方が第２冷却部７１Ｂとなっている。

第１冷却部７１Ａは、上下方向に積層配列された複数段の保持棚７２Ａを有している。複数段の保持棚７２Ａは、複数枚の基板Ｗを水平姿勢で上下方向に積層した状態で保持するように構成されている。より具体的には、複数段の保持棚７２Ａは、複数枚の基板Ｗを、互いに非接触の平行な状態で、上下方向に重ねられた整列状態で保持できるように構成されている。第１冷却部７１Ａにおいて、保持棚７２Ａの前方側（センターロボット８側）は開放されており、後方側および両側ならびに上下は隔壁（下側の隔壁は区画壁６９）によって塞がれている。第１冷却部７１Ａの開放された前方側にはエアカーテンユニット７６Ａが配置されている。エアカーテンユニット７６Ａは、第１冷却部７１Ａの天井部に取り付けられており、保持棚７２Ａの前方において下方に向けて清浄空気流を噴き出し、エアカーテンを形成するように構成されている。各段の保持棚７２Ａに保持される基板Ｗの保持高さに対応するように、複数のガス吐出ノズル７４Ａが設けられている。ガス吐出ノズル７４Ａは、保持棚７２Ａに保持された基板Ｗに向けて、略水平方向に冷却ガスを吐出するように構成されている。各ガス吐出ノズル７４Ａには、個別冷却ガス配管７３Ａが結合されており、各個別冷却ガス配管７３Ａにはバルブ７５Ａが介装されている。そして、複数の個別冷却ガス配管７３Ａは、共通に、冷却ガス循環配管７９Ａに結合されている。冷却ガス循環配管７９Ａは、個別冷却ガス配管７３Ａとは反対側に、第１冷却部７１Ａ内の空間に開口した冷却ガス取入口８０Ａを有している。冷却ガス循環配管７９Ａの途中部には、当該配管内の冷却ガスを冷却するための冷却器７７Ａと、冷却ガスを圧送するためのファン７８Ａとが介装されている。

第２冷却部７１Ｂも同様に構成されており、第２冷却部７１Ｂの構成部分には、第１冷却部７１Ａの対応構成部分に付した参照符号の数字部分に「Ｂ」を付加した符号で示すこととし、詳細な説明を省略する。
このような構成により、第１冷却部７１Ａおよび第２冷却部７１Ｂでは、冷却器７７Ａ，７７Ｂによって冷却された冷却ガスが冷却ガス循環配管７９Ａ，７９Ｂを介してガス吐出ノズル７４Ａ，７４Ｂからそれぞれの空間内に吐出される。そして、第１冷却部７１Ａおよび第２冷却部７１Ｂ内のガスが、冷却ガス取入口８０Ａ，８０Ｂから冷却ガス循環配管７９Ａ，７９Ｂにそれぞれ取り込まれる。こうして、冷却ガスが、冷却器７７Ａ，７７Ｂによって冷却されながら、ファン７８Ａ，７８Ｂによって圧送されることにより、循環する。その結果、第１冷却部７１Ａおよび第２冷却部７１Ｂ内の保持棚７２Ａ，７２Ｂに保持された基板Ｗが冷却される。

冷却ガスとしては、窒素ガスや清浄空気等の不活性ガスを用いればよい。たとえば、第１冷却部７１Ａの冷却器７７Ａは、第２冷却部７１Ｂの冷却器７７Ｂに比較して、冷却ガスを高温に調整するように制御されてもよい。これによって、第１冷却部７１Ａおよび第２冷却部７１Ｂにおいて基板Ｗの温度を異なる温度まで冷却することができる。たとえば、第１冷却部７１Ａは基板Ｗの温度を−１０℃に調整し、第２冷却部７１Ｂは基板Ｗの温度をそれよりも低い−１５℃程度に調整するようにそれぞれ制御されてもよい。

センターロボット８は、エアカーテンユニット７６Ａ，７６Ｂによってエアカーテンが形成されている前面開口部を介して、第１冷却部７１Ａおよび第２冷却部７１Ｂに対して基板Ｗを搬入／搬出する。
基板処理装置１の全体動作の一例は次のとおりである。この動作は、制御ユニット２０による各部の制御によって実現される。

インデクサロボット６は、収容器保持ユニット５に保持されたいずれかの収容器４から１枚の基板を取り出し、受け渡しユニット９に搬入する。この未処理の基板Ｗは、センターロボット８によって受け渡しユニット９から取り出され、冷却ユニット１０に搬入される。このとき、センターロボット８は、当該基板Ｗを処理する処理ユニットが冷却ユニット１０に近い処理ユニット７Ｃ，７Ｄであるか、それとも冷却ユニット１０から遠い処理ユニット７Ａ，７Ｂであるかを判断する。冷却ユニット１０に近い処理ユニット７Ｃ，７Ｄによって処理されるべき基板Ｗは、センターロボット８により、比較的弱い冷却を行う第１冷却部７１Ａに搬入され、第１冷却部７１Ａ内の保持棚７２Ａに保持される。一方、冷却ユニット１０から遠い処理ユニット７Ａ，７Ｂによって処理されるべき基板Ｗは、センターロボット８により、比較的強い冷却を行う第２冷却部７１Ｂに搬入され、この第２冷却部７１Ｂの保持棚７２Ｂに保持される。こうして、冷却ユニット１０から処理ユニットまでの距離に応じて、換言すれば、冷却ユニット１０から処理ユニットまでの搬送時間に応じて、第１冷却部７１Ａまたは第２冷却部７１Ｂに基板Ｗが搬入されて予備冷却処理を受ける。

冷却ユニット１０によって冷却された基板Ｗは、センターロボット８によって、処理ユニット７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄのいずれかに搬入される。いずれの処理ユニット７によって基板Ｗが処理されるかについては、制御ユニット２０が予め実行するスケジューリングによって定められている。そのスケジューリングに従ってセンターロボット８が動作する。冷却ユニット１０に近い処理ユニット７Ｃ，７Ｄによって処理される基板Ｗは第１冷却部７１Ａに搬入されて予め冷却され、その予備冷却の後に、センターロボット８によって取り出されて、処理ユニット７Ｃ，７Ｄに搬入される。同様に、冷却ユニット１０から遠い処理ユニット７Ａ，７Ｂで処理すべき基板Ｗは第２冷却部７１Ｂに搬入されて、予備冷却処理を受ける。この予備冷却処理後の基板Ｗは、センターロボット８によって第２冷却部７１Ｂから搬出され、処理ユニット７Ａ，７Ｂに搬入されて処理を受ける。

処理ユニット７による処理を終えた基板Ｗは、センターロボット８によって当該処理ユニット７から搬出され、受け渡しユニット９に渡される。この処理済の基板Ｗは、インデクサロボット６によって受け渡しユニット９から取り出され、収容器保持ユニット５に保持されたいずれかの収容器４に収容される。
以上のように、この実施形態によれば、基板Ｗは、処理ユニット７による処理を受ける前に冷却ユニット１０に搬入されて、予備冷却処理を受ける。したがって、処理ユニット７には、予備冷却処理後の基板Ｗが搬入されることになる。ゆえに、処理ユニット７においては、基板Ｗを室温から液膜を構成する処理液の凝固点（たとえば氷点）まで冷却する必要がなく、そのため、冷却ガスの供給によって、基板Ｗの表面に供給された液膜を速やかに凍結させて、凍結膜を形成することができる。それによって、処理ユニット７における基板Ｗの処理時間を短縮でき、生産効率を著しく向上することができる。しかも、冷却ユニット１０は、複数枚の基板Ｗを保持棚７２Ａ，７２Ｂに積層状態で保持して冷却することができるので、処理ユニット７における基板Ｗの１枚ずつの冷却処理に比較して効率的な予備冷却が可能であり、それによっても生産効率の向上が図られている。

さらに、この実施形態では、冷却ユニット１０は、冷却温度の異なる第１冷却部７１Ａおよび第２冷却部７１Ｂを有しており、冷却ユニット１０から処理ユニット７までの基板搬送時間に応じていずれか一方の冷却部が選択され、その選択された冷却部に未処理の基板Ｗが搬入される。それによって、冷却ユニット１０から処理ユニット７までの搬送時間における基板Ｗの温度上昇を見越して当該基板Ｗを適切に予備冷却することができる。その結果、各処理ユニット７に適切に冷却された基板Ｗを搬入することができるので、各処理ユニット７における基板処理時間を短縮して生産効率の向上を図ることができる。加えて、各処理ユニット７における基板処理時間の均一化を図ることができる。

また、この実施形態では、水平姿勢で垂直方向に非接触で積層された状態で複数枚の基板Ｗが冷却ユニット１０に保持され、それらの複数枚の基板Ｗが一括して予備冷却処理を受ける。これにより、筐体７０の内部空間を小さくすることができ、かつ各基板Ｗに対して冷却ガスを効率的に供給することができる。それによって、冷却効率を高めることができるので、冷却ユニット１０における予備冷却に要する時間を短縮できる。これにより、生産効率の一層の向上を図ることができる。しかも、短時間の予備冷却処理で基板Ｗを目標温度まで冷却することができるから、処理ユニット７には、適切に予備冷却された基板Ｗを搬入することができる。それによって、各処理ユニット７における基板処理時間の均一化および短縮を図ることができ、生産効率を高めることができる。

図５は、この発明の第２の実施形態に係る基板処理装置１００のレイアウトを示す図解的な平面図である。図５において、前述の図１に示された各部に対応する部分には同一参照符号を付して示す。
この実施形態では、受け渡しユニット９に対して上下方向に重なり合う位置に冷却ユニット１０が配置されている。冷却ユニット１０は、図４に示す構成と同様の構成であるが、インデクサロボット６に向けられた後面およびセンターロボット８に向けられた前面のいずれも開口していて、前面および後面の両方にエアカーテンユニット７６Ａ，７６Ｂ；８１Ａ，８１Ｂ（図４参照）が配置されていることが好ましい。

この基板処理装置１００の動作例は次のとおりである。この動作は、制御ユニット２０による各部の制御によって実現される。
インデクサロボット６は、収容器保持ユニット５に保持されているいずれかの収容器４から未処理の基板Ｗを取り出し、冷却ユニット１０に搬入する。このとき、当該基板Ｗが冷却ユニット１０に近い処理ユニット７Ａ，７Ｂで処理すべき基板であれば、インデクサロボット６は、当該基板Ｗを、弱い冷却を行う第１冷却部７１Ａに搬入して、その保持棚７２Ａに保持させる。一方、冷却ユニット１０から遠い処理ユニット７Ｃ，７Ｄにおいて処理すべき基板Ｗについては、インデクサロボット６は、当該基板Ｗを比較的強い冷却を行う第２冷却部７１Ｂに搬入する。センターロボット８は、冷却ユニット１０に近い処理ユニット７Ａ，７Ｂに搬入すべき基板Ｗを第１冷却部７１Ａから取り出し、それらの処理ユニット７Ａ，７Ｂに搬入する。また、センターロボット８は、冷却ユニット１０から遠い処理ユニット７Ｃ，７Ｄに搬入すべき基板Ｗを第２冷却部７１Ｂから取り出し、それらの処理ユニット７Ｃ，７Ｄに搬入する。処理ユニット７での処理が終了すると、センターロボット８は、処理済の基板Ｗを当該処理ユニット７から取り出し、受け渡しユニット９に搬入する。インデクサロボット６は、処理済の基板Ｗを受け渡しユニット９から取り出し、収容器保持ユニット５に保持されたいずれかの収容器４に収容する。

このようにして、この実施形態においても、前述の第１の実施形態と同様の効果を奏することができる。それに加えて、第２の実施形態においては、冷却ユニット１０が、インデクサロボット６からセンターロボット８に渡される基板Ｗの受け渡し位置を提供している。これにより、インデクサロボット６からセンターロボット８への未処理の基板Ｗの受け渡しに要する待機時間を利用して基板Ｗに対する予備冷却を行うことができる。しかも、冷却ユニット１０に基板Ｗを搬送するための特別の搬送時間を設ける必要がなくなる。これらの結果、生産効率を一層向上することができる。

図６は、この発明の第３の実施形態に係る基板処理装置１０１のレイアウトを説明するための図解的な平面図である。図６において、図１に示された各部と同等の部分は同一参照符号を付して示す。
この第３の実施形態では、収容器保持ユニット５に保持された収容器４に収容された基板Ｗに対して予備冷却処理が行われる。より具体的には、収容器保持ユニット５に保持された収容器４に対して、冷却ガス配管９０が結合されている。冷却ガス配管９０の途中部に冷却器９１およびファン９２が介装されており、ファン９２によって冷却ガスを圧送しながら、その圧送される冷却ガスを冷却器９１によって冷却するようになっている。これらの冷却ガス配管９０、冷却器９１およびファン９２などにより、基板Ｗを冷却するための冷却ユニット９５が構成されている。

冷却ガス配管９０の下流側は複数の冷却ガス吐出管９３に分岐しており、各冷却ガス吐出管９３が各１つの収容器４に結合されている。冷却ガス配管９０の上流側は複数の冷却ガス回収管９４に分岐している。各冷却ガス回収管９４は１つの収容器４に結合されている。すなわち、複数の収容器４内の冷却ガスが複数の冷却ガス回収管９４にそれぞれ流入し、冷却ガス配管９０へと集合して、ファン９２による圧送および冷却器９１による冷却を受けるようになっている。

この構成により、収容器４内で基板Ｗに対する予備冷却を行うことができる。それによって、第１および第２の実施形態と同様の効果を奏することができる。しかも、収容器４内で処理を待機している基板Ｗに対して予備冷却を行うことができるので、基板Ｗを冷却ユニットまで搬送するために特別の搬送時間を必要としない。それに加えて、収容器４から基板Ｗが搬出された後、その基板Ｗを冷却するために収容器以外のいずれかの位置で基板Ｗをとどめておく必要もない。それにより、基板処理の効率を一層向上することができる。

なお、図６には、複数の収容器４で冷却ユニット９５を共有する構成を示したけれども、各収容器４に対して個別の冷却ユニットを設けてもよい。この場合、複数の収容器４内における基板Ｗの冷却温度は、異なっていてもよい。
以上、この発明の実施形態について説明してきたが、この発明はさらに他の形態で実施することもできる。たとえば、前述の実施形態では、処理ユニット７において、純水の液膜を形成し、その液膜を凍結／融解させる構成を示したが、処理ユニットにおける処理内容はこれに限られない。たとえば、基板Ｗの表面に凍結膜を形成した後、ＳＣ１（アンモニア過酸化水素水混合液）等の薬液を基板に供給して、基板Ｗ上の凍結膜を薬液によって融解させて除去する処理が行われてもよい。また、前述の実施形態では、２つの冷却部を有する冷却ユニット１０について説明したけれども、冷却ユニット１０は１種類の温度に基板を冷却するものであってもよいし、３つ以上の冷却部を有し、３種類以上の温度に基板を冷却するように構成されていてもよい。さらに、前述の実施形態では、保持棚に基板Ｗを保持して冷却ガスによって基板を冷却する構成の冷却ユニット１０を示したけれども、多段に積層された複数のクールプレート上にそれぞれ基板Ｗを載置して基板Ｗの予備冷却処理を行う冷却ユニットが用いられてもよい。また、前述の実施形態では、基板処理装置内の一箇所に冷却ユニットが配置された構成を示したが、基板処理装置内の複数箇所に冷却ユニットが配置されてもよい。具体的には、図１に示す冷却ユニット１０の位置と、図５に示す冷却ユニット１０の位置とに、それぞれ冷却ユニットが配置されてもよい。また、図１または図５に示す冷却ユニット１０に加えて、図６に示す冷却ユニット９５を設けて、収容器４での基板Ｗの予備冷却を併用してもよい。図１および図５に示す冷却ユニット１０の位置にそれぞれ冷却ユニットを設け、さらに図６に示す冷却ユニット９５を設けてもよい。さらに、前述の実施形態では、平面的に４つの処理ユニット７が配置されている例を示したが、複数の処理ユニットは上下方向に多段に配置してもよい。すなわち、複数の処理ユニットが３次元的に配置されていてもよい。

その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

Ｗ 基板
Ｗａ 上面
Ｗｂ 下面
１ 基板処理装置
２ インデクサ部
３ 処理部
４ 収容器
５ 収容器保持ユニット
６ インデクサロボット
７，７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄ 処理ユニット
８ センターロボット
９ 受け渡しユニット
１０ 冷却ユニット
１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ 流体ボックス
１２ 搬送路
１３ 搬送路
２０ 制御ユニット
２１ チャンバ
２２ スピンチャック（基板保持ユニット）
２３ 冷却ガスノズル（凍結膜形成ユニット）
２４ 加熱ガスノズル（融解ユニット）
２５ 遮断板
２７ スピンベース
２８ 回転軸
２９ チャック回転機構
３０ チャックピン
３１ 処理液供給管
３２ 乾燥ガス通路
３３ 処理液供給部
３４ 乾燥ガス供給部
３７ 冷却ガス供給部
３８ 冷却ガス供給路
３９ 揺動アーム
４０ 回動軸
４１ 揺動駆動機構
４７ 加熱ガス供給部
４８ 加熱ガス供給路
４９ 揺動アーム
５０ 回動軸
５１ 揺動駆動機構
５５ 支持軸
５６ アーム
５７ 遮断板昇降機構
５８ 遮断板回転機構
６０ ガス供給管
６１ 処理液供給管
６２ 処理液ノズル
６９ 区画壁
７０ 筐体
７１Ａ 第１冷却部
７２Ａ 保持棚
７３Ａ 個別冷却ガス配管
７４Ａ ガス吐出ノズル
７５Ａ バルブ
７６Ａ エアカーテンユニット
７７Ａ 冷却器
７８Ａ ファン
７９Ａ 冷却ガス循環配管
８０Ａ 冷却ガス取り入れ口
７１Ｂ 第２冷却部
７２Ｂ 保持棚
７３Ｂ 個別冷却ガス配管
７４Ｂ ガス吐出ノズル
７５Ｂ バルブ
７６Ｂ エアカーテンユニット
７７Ｂ 冷却器
７８Ｂ ファン
７９Ｂ 冷却ガス循環配管
８０Ｂ 冷却ガス取り入れ口
９０ 冷却ガス配管
９１ 冷却器
９２ ファン
９３ 冷却ガス吐出管
９４ 冷却ガス回収管
９５ 冷却ユニット
１００ 基板処理装置
１０１ 基板処理装置

Claims (19)

1. 基板を収容する収容器を保持する収容器保持ユニットと、
   基板を処理する処理ユニットと、
   前記収容器保持ユニットに保持された基板を前記処理ユニットに搬入する搬送ユニットと、
   前記処理ユニットに搬入される前に、基板を予め冷却する冷却ユニットとを含む、基板処理装置。
2. 前記冷却ユニットが、複数枚の基板を保持する保持部材を含み、前記保持部材に保持された複数枚の基板を冷却するように構成されている、請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記保持部材が、非接触で平行に重ねられた状態で複数枚の基板を保持するように構成されており、前記冷却ユニットが、前記保持部材を収容する筐体と、前記筐体内に冷却ガスを供給する冷却ガス供給手段とをさらに含む、請求項２に記載の基板処理装置。
4. 前記処理ユニットが、基板を保持する基板保持ユニットと、前記基板保持ユニットに保持された基板に処理液を供給して基板上に液膜を形成する液膜形成ユニットと、前記基板上に形成された液膜を凍結させて凍結膜を形成する凍結膜形成ユニットと、前記基板上の凍結膜を融解させる融解ユニットとを含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の基板処理装置。
5. 前記搬送ユニットが、前記収容器保持ユニットに保持された収容器から基板を取り出して前記冷却ユニットに搬入し、前記冷却ユニットから冷却された基板を取り出して前記処理ユニットに搬入するように構成されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の基板処理装置。
6. 前記搬送ユニットが、前記収容器保持ユニットに保持された収容器から基板を取り出して受け渡しユニットに渡す第１搬送機構と、前記受け渡しユニットから基板を取り出して前記冷却ユニットに搬入し、前記冷却ユニットから冷却された基板を取り出して前記処理ユニットに搬入する第２搬送機構とを含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の基板処理装置。
7. 前記搬送ユニットが、前記収容器保持ユニットに保持された収容器から基板を取り出して前記冷却ユニットに渡す第１搬送機構と、前記冷却ユニットから冷却された基板を取り出して前記処理ユニットに搬入する第２搬送機構とを含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の基板処理装置。
8. 前記冷却ユニットが、前記収容器保持ユニットに保持された収容器に収容されている基板を冷却するように構成されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の基板処理装置。
9. 前記冷却ユニットが、前記収容器内に冷却ガスを供給する冷却ガス供給手段を含む、請求項８に記載の基板処理装置。
10. 前記冷却ユニットが、前記収容器保持ユニットに保持された収容器から前記処理ユニットに至る基板搬送経路上で基板を冷却するように構成されている、請求項１〜９のいずれか一項に記載の基板処理装置。
11. 前記冷却ユニットが、基板を異なる温度に冷却する複数の冷却部を含む、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の基板処理装置。
12. 前記基板処理装置が、複数の前記処理ユニットを含み、
    前記搬送ユニットが、前記冷却ユニットから各処理ユニットまでの基板の搬送時間に応じて前記複数の冷却部のいずれか一つを選択し、選択した冷却部から基板を取り出して当該処理ユニットに搬入するように構成されている、請求項１１に記載の基板処理装置。
13. 前記搬送ユニットが、前記冷却ユニットから各処理ユニットまでの基板の搬送時間に応じて前記複数の冷却部のいずれか一つを選択し、当該処理ユニットにおいて処理すべき基板を当該選択した冷却部に搬入するように構成されている、請求項１２に記載の基板処理装置。
14. 基板を収容する収容器から基板を処理する処理ユニットに基板を搬送する基板搬送工程と、
    前記基板が前記処理ユニットに搬入されるまでの間に、前記基板を予め冷却する冷却工程と、
    前記処理ユニット内で基板を処理する処理工程とを含む、基板処理方法。
15. 前記冷却工程が、複数枚の基板を一括して冷却する工程を含む、請求項１４に記載の基板処理方法。
16. 前記処理工程が、前記処理ユニット内で基板を保持する基板保持工程と、前記基板保持工程で保持された基板に処理液を供給して基板上に液膜を形成する液膜形成工程と、前記基板上に形成された液膜を凍結させて凍結膜を形成する凍結膜形成工程と、前記基板上の凍結膜を融解させる融解工程とを含む、請求項１４または１５に記載の基板処理方法。
17. 前記冷却工程が、前記収容器から搬出された基板を冷却する工程である、請求項１４〜１６のいずれか一項に記載の基板処理方法。
18. 前記冷却工程が、前記収容器に収容されている基板を冷却する工程を含む、請求項１４から１６のいずれか一項に記載の基板処理方法。
19. 前記冷却工程の後、前記処理ユニットに基板が搬入されるまでの搬送時間が複数種類あり、
    前記冷却工程が、前記搬送時間に応じた温度に基板を冷却する工程を含む、請求項１４〜１８のいずれか一項に記載の基板処理方法。

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