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技術 凍結処理装置、基板処理装置および凍結処理方法

出願人 株式会社SCREENホールディングス
発明者 藤原直澄宮勝彦泉昭
出願日 2006年12月21日 (12年10ヶ月経過) 出願番号 2006-343960
公開日 2008年7月10日 (11年4ヶ月経過) 公開番号 2008-159656
状態 未査定
技術分野 半導体の洗浄、乾燥
主要キーワード 各接触部位 懸垂アーム 離隔機構 支持部位 周縁部位 円環状部材 各保持溝 濡れ角
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2008年7月10日)のものです。
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図面 (17)

課題

基板の被処理面に形成された液膜凍結した後、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。

概要

背景

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、基板を下に冷却してその表面(被処理面)に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)

概要

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。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。

目的

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。

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
0件

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請求項1

基板の被処理面に形成された液膜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。

請求項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。

請求項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。

請求項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。

請求項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。

請求項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

請求項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。

請求項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。

技術分野

0001

この発明は、半導体ウエハフォトマスク用ガラス基板液晶表示用ガラス基板プラズマ表示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。

背景技術

0002

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、基板を下に冷却してその表面(被処理面)に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。

0003

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。

0004

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

発明が解決しようとする課題

0005

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。

0006

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。

0007

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。

課題を解決するための手段

0008

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。

0009

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。

0010

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。

0011

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。

0012

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。

0013

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。

0014

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。

0015

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。

0016

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。

0017

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。

0018

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。

発明の効果

0019

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。

0020

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。

発明を実施するための最良の形態

0021

<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。

0022

図3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。

0023

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。

0024

また、ベース部材111の下面には、中空回転支軸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。

0025

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。

0026

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。

0027

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。

0028

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。

0029

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。

0030

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。

0031

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。

0032

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。

0033

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。

0034

冷却プレート42では、図5に示すように円形中央部位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。

0035

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。

0036

冷却プレート42には、上下方向に貫通するように複数本リフトピン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)。

0037

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。

0038

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。

0039

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。

0040

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。

0041

図7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)。

0042

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。

0043

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。

0044

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)。

0045

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。

0046

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。

0047

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。

0048

<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。

0049

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。

0050

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。

0051

<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。

0052

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。

0053

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。

0054

図10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。

0055

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)。

0056

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)。

0057

<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。

0058

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。

0059

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。

0060

図14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。

0061

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。

0062

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。

0063

<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。

0064

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。

0065

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)。

0066

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。

0067

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。

0068

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。

0069

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。

0070

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。

0071

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。

0072

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。

0073

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。

図面の簡単な説明

0074

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

0075

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

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