CN101359584B - 基板处理方法 - Google Patents

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Abstract

一种使用低表面张力溶剂使处理液润湿的基板表面干燥的基板处理装置及基板处理方法，使用少量低表面张力溶剂能使基板的表面良好干燥。在冲洗处理结束之后，基板转速从600rpm降低至10rpm从而呈浸泡状形成DIW(去离子水)液膜。并且在DIW供给停止后，经过规定时间(0.5秒)等到浸泡状的液膜的膜厚几乎均匀后，以例如100(mL/min)的流量向基板表面的表面中央部喷出IPA(异丙醇)。通过供给IPA，在基板表面中央部形成用IPA置换DIW的置换区域。进一步IPA的供给经过3秒后，基板转速从100rpm加速至300rpm。由此置换区域在基板直径方向上扩大，使整个基板表面置换为低表面张力溶剂。

Description

基板处理方法
技术领域
本发明涉及一种在向基板表面供给处理液并对该基板表面实施规定的湿式处理之后，使被处理液润湿的基板表面干燥的基板处理装置以及基板处理方法。另外，作为干燥处理对象的基板包括：半导体晶片、光掩膜用玻璃基板、液晶显示用玻璃基板、等离子显示用玻璃基板、FED(场致发射显示器：Field Emission Display)用基板、光盘用基板、磁盘用基板、光磁盘用基板等。 
背景技术
在使用药液的药液处理以及使用纯水等冲洗液的冲洗处理进行完之后，为了除去附着在基板表面上的冲洗液，以往提出了数量很多的干燥方法。作为其中的一种，公知有使用了含有表面张力比纯水更低的IPA(异丙醇：isopropyl alcohol)等有机溶剂成分的液体(低表面张力溶剂)的干燥方法。作为该干燥方法，例如有记载在专利文献1中的干燥方法。在实施该干燥方法的基板处理装置中，对基板表面进行氢氟酸处理之后，向基板表面供给纯水实施洗净处理(冲洗处理)。随后，紧接着纯水的供给停止之后或者在供给纯水的过程中向基板表面供给IPA。由此，在基板表面上的纯水中溶解IPA并用IPA置换纯水。此后，通过使基板高速旋转而从基板表面除去IPA，进行基板表面的干燥处理。 
此外，在记载于专利文献2的抗蚀显影方法中，通过如下方式在谋求降低基板表面上细微垃圾的量的同时使基板表面干燥。首先，在抗蚀显影之后向基板供给纯水进行纯水洗净(冲洗处理)。其次，向基板供给含有比容大致为10％的IPA的纯水进行基板的洗净。随后，在高速旋转基板的同时使基板旋转干燥。 
【专利文件1】JP特开平9-38595号公报(图5) 
【专利文件2】JP特开平3-209715号公报(图1) 
但是，在上述以往技术中，以中速(例如在专利文献1中为300rmp，在专利文献2中为500rpm)使基板旋转的同时向该基板表面供给冲洗液进行冲洗处理。此外，在继冲洗处理之后的置换处理中，以维持原有基板的转速的状态，大量的向基板表面供给IPA或者IPA水溶液等低表面张力溶剂，在短时间内将基板上的冲洗液置换为低表面张力溶剂。因此，在以往技术中，低表面张力溶剂的使用量比较多，产生运行成本增大的问题。因此，为了减少低表面张力溶剂的使用量，正对降低低表面张力溶剂的流量的方法进行着探讨研究。 
然而，若降低了低表面张力溶剂的流量，则只能逐渐置换为低表面张力溶剂，由于马兰哥尼对流而基板表面局部出现干燥。参照图10A、图10B对该情况进行简单说明。在开始供给IPA等低表面张力溶剂的初始阶段，如图10A所示，向基板W的表面中央部供给IPA等低表面张力溶剂而利用低表面张力溶剂形成置换区域SR。此时，低表面张力溶剂的一部分由基板表面Wf弹起飞溅到置换区域SR的周围，或者蒸发的低表面张力溶剂成分扩散到置换区域SR的周围，混入置换区域周围的冲洗液中。尤其是，在以往技术中，为了如上所述将基板W的转速维持为中速，液膜的厚度变得比较薄。因此，在混入低表面张力溶剂的液膜部分MR，低表面张力溶剂的浓度变得高，其结果，如图10B所示，在混入部分MR发生马兰哥尼对流，基板表面Wf局部出现干燥，产生水斑等缺陷。 
发明内容
本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的是提供一种使用IPA等低表面张力溶剂使由处理液润湿的基板表面干燥的基板处理装置以及基板处理方法，以少的低表面张力溶剂使基板表面良好的干燥。 
本发明的基板处理方法为了达到上述目的，其特征在于，包括：湿式处理工序，在以第一速度使近似水平状态的基板旋转的同时，使用处理液对基板的表面实施湿式处理；浸液(パドル)形成工序，将基板的转速减速为第二速度并在基板上呈浸泡状(パドル状)形成处理液的液膜；置换区域形成工序，在将基板的转速维持为第二速度以下的同时，向基板的表面中央部供给表面张力比处理液低的低表面张力溶剂，利用低表面张力溶剂形成置换区域；置换工序，向表面中央部供给低表面张力溶剂，使置换区域在基板的直径方向上扩大，将整个基板表面置换为低表面张力溶剂；干燥工序，在置换工序后从基板表面除去低表面张力溶剂，使该基板表面干燥，上述置换工序在比上述置换区域形成工序更高的转速下被执行。
此外，本发明的基板处理装置，在使用处理液对基板表面进行湿式处理后，在利用表面张力比上述处理液低的低表面张力溶液对上述基板表面上的上述处理液进行置换之后，从上述基板表面除去上述低表面张力溶剂而使上述基板表面干燥，其特征在于，包括：基板保持装置，其将基板以近似水平姿势保持；基板旋转装置，其使由上述基板保持装置保持的基板围绕规定的旋转轴旋转；供给装置，其向由上述基板保持装置保持的上述基板的表面中央部供给上述低表面张力溶剂；控制装置，其控制上述基板旋转装置调整上述基板的转速；上述控制装置将上述湿式处理中的转速设定为第一速度，另一方面，在供给上述低表面张力溶剂之前将转速减速为第二速度，并在上述基板上呈浸泡状形成上述处理液的液膜，上述供给装置在将上述基板的转速维持为上述第二速度以下的状态下供给上述低表面张力溶剂，并在上述基板的表面中央部利用上述低表面张力溶剂形成置换区域之后，对上述基板的转速进行加速，继续向上述置换区域供给上述低表面张力溶剂，使置换区域在上述基板的直径方向上扩大，并将整个上述基板表面置换为上述低表面张力溶剂。 
在如上所述构成的发明(基板处理方法以及装置)中，在以第一速度使近似水平状态的基板旋转的同时，使用处理液对该基板表面实施冲洗处理等的湿式处理。其后，将基板的转速降低为第二速度(＜第一速度)，并在基板上呈浸泡状形成处理液的液膜。在该状态下通过向基板的表面中央部供给表面张力比处理液低的低表面张力溶剂，在基板表面的中央部形成低表面张力溶剂的置换区域(置换区域形成工序)。接下来，进一步向表面中央部供给低表面张力溶剂而使置换区域在基板的直径方向上扩大，将整个基板表面置换为低表面张力溶剂(置换工序)。其后，从基板表面除去低表面张力溶剂而使该基板表面干燥。由于如此一边控制置换区域的形成以及扩大一边使整个基板表面置换为低表面张力溶剂，与向基板表面供给大量的低表面张力溶剂而将整个基板表面一下置换为低表面张力溶剂的以往技术相比，能够降低低表面张力溶剂的使用量。 
在此，虽然在形成置换区域时在置换区域周围混入低表面张力溶剂而可能发生马兰哥尼对流，但是由于如上所述控制基板的转速，所以抑制了马兰哥尼对流的发生。即，在本发明中，为了一边旋转基板一边形成浸泡状的液膜，将基板的转速设定为第二速度(包含零)，使得作用于处理液的离心力小于在处理液与基板表面之间作用的表面张力。因此，通过将基板的转速维持为第二速度以下，与湿式处理相比基板表面上的液膜厚。并且，由于在该状态下形成置换区域，故即使在置换区域的周围混入低表面张力溶剂，与以往的技术相比液膜变厚，能够抑制混入位置处的马兰哥尼对流的发生。结果，有效地防止了基板表面局部干燥的缺陷。 
此外，在置换工序中置换区域在基板的直径方向上扩大，由于从低表面张力溶剂的供给位置(基板的表面中央部)到基板上的处理液的距离不断扩大，从而在置换区域的周围混入低表面张力溶剂的可能性降低。因此，在置换工序中，可以将基板的转速设定为比第二速度高的转速，由此，作用于基板上的处理液以及低表面张力溶剂的离心力增大，缩短了置换为低表面张力溶剂所需要的时间。此外，伴随转速的增大而液膜变薄，能够减少用于覆盖整个基板表面所需要的低表面张力溶剂的使用量。 
关于基板的转速可以随着时间的经过而加速，这样适合于缩短处理时间以及减少低表面张力溶剂的使用量。例如转速能够分多阶段加速。而且，使转速加速时的加速度也可以随着转速的增大而提高。 
另外，作为本发明中使用的“低表面张力溶剂”，可以使用100％的有机溶剂成分或者其与纯水的混合液。此外，作为低表面张力溶剂可以使用必须含有界面活性剂的溶剂来替换含有有机溶剂成分的溶剂。在此，作为“有机溶剂成分”可以使用醇类有机溶剂。作为醇类有机溶剂，虽然从安全性、价格等因素看可以使用异丙醇、乙醇或者甲醇，但特别适合使用异丙醇(IPA)。 
根据本发明，在将基板的转速维持为第二速度以下的同时，在基板的表面中央部供给低表面张力溶剂从而形成置换区域之后，使该置换区域在基板的直径方向上扩大，从而使整个基板表面置换为低表面张力溶剂。因此，能够不浪费的使用低表面张力溶剂，并能够将处理液的液膜置换为低表面张力溶剂的液膜。此外，在整个基板表面上形成低表面张力溶剂的液膜的过程中，能够可靠地防止由于马兰哥尼对流造成的基板表面一部分干燥露出的情况。因此，能够使用少的低表面张力溶剂使基板表面良好的干燥。 
附图说明
图1是表示本发明的基板处理装置的一个实施方式的图。 
图2是表示图1的基板处理装置的主要控制机构的框图。 
图3是表示配置在图1的基板处理装置中的遮断部件的主要部分的纵向剖视图。 
图4是图3的A-A’剖视图(横向剖视图)。 
图5是表示图1的基板处理装置的动作的时序图。 
图6A～图6E是表示图1的基板处理装置的动作的示意图。 
图7A、图7B是表示图1的基板处理装置的动作的示意图。 
图8是表示比较例的基板处理方法的时序图。 
图9是表示由比较例以及实施例处理的基板表面上的颗粒分布的图。 
图10A、图10B是表示以往的基板处理装置的动作的示意图。 
具体实施方式
图1为表示本发明的基板处理装置的一个实施方式的图。此外，图2为表示图1的基板处理装置的主要控制机构的框图。该基板处理装置为除去附着在半导体晶片等基板W的表面Wf上的不需要物质用的洗净处理中所使用的单张式的基板处理装置。更具体地说，在对基板表面Wf实施了使用氢氟酸等药液进行的药液处理以及使用纯水或者DIW(去离子水：deionizedwater)等的冲洗液进行的冲洗处理之后，干燥由冲洗液润湿的基板表面Wf的装置。另外，在该实施方式中，基板表面Wf为形成有由poly-Si等构成的器件图案的图案形成面。 
该基板处理装置具有：旋转卡盘1，其以使基板表面Wf向上的状态将基板W保持近似水平姿势并使基板W旋转；药液喷出喷嘴3，其向保持在旋转卡盘1上的基板W的表面Wf喷出药液；遮断部件9，其配置在旋转卡盘1的上方位置。 
旋转卡盘1的旋转支承轴11连接在包含有电动机的卡盘旋转机构13的旋转轴上，通过驱动卡盘旋转机构13，旋转卡盘1可以绕旋转轴J(竖直轴)旋转。此旋转轴11、卡盘旋转机构13容置于筒状的壳体2内。通过螺钉等 连接部件，圆盘状的旋转基座15与旋转支承轴11的上端部连接在一体。因此，通过按照控制整个装置的控制单元4发出的动作指令驱动卡盘旋转机构13，旋转基座15围绕旋转轴J旋转。这样，在该实施方式中，卡盘旋转机构13作为本发明的“基板旋转装置”进行工作。此外，控制单元4控制卡盘旋转机构13而调整转速。 
在旋转基座15的周边部附近，竖立设置了用于把持基板W周边部的多个卡盘销17。为了可靠地保持圆形的基板W，可以设置三个以上的卡盘销17，该卡盘销17沿旋转基座15的周边部等角度间隔配置。各个卡盘销17具有：基板支承部，其从下方支承基板W的周边部；基板保持部，其按压基板支承部所支承的基板W的外周端面并保持基板W。各卡盘销17可在按压状态与开放状态之间进行切换，所述按压状态为基板保持部按压基板W的外周端面的状态，所述开放状态为基板保持部从基板W的外周端面离开的状态。 
在对旋转基座15交接基板W时，多个卡盘销17为开放状态，在对基板进行洗净处理时，多个卡盘销17为按压状态。通过处于按压状态，多个卡盘销17把持基板W的周边部使该基板W与旋转基座15隔开规定间隔并且能够保持为近似水平姿势。由此，基板W在其表面(图案形成面)Wf向上，背面Wb向下的状态下被支承着。这样，在该实施方式中，卡盘销17作为“基板保持装置”进行工作。另外，作为基板保持装置不只限于卡盘销17，也可以使用吸附基板背面Wb来支承基板W的真空卡盘。 
药液喷出喷嘴3通过药液阀31与药液供给源相连接。因此，若根据来自控制单元4的控制指令而开闭药液阀31，则从药液供给源向药液喷出喷嘴3压送药液，从药液喷出喷嘴3喷出药液。另外，药液使用氢氟酸或者BHF(缓冲氢氟酸)等。此外，药液喷出喷嘴3与喷嘴移动机构33(图2)相连接，通过按照控制单元4发出的动作指令驱动喷嘴移动机构33，从而能够在基板W旋转中心上方的喷出位置和从喷出位置退避到侧面的待机位置之间使药液喷出喷嘴3往复移动。 
遮断部件9具有：板状部件90；旋转支承轴91，其内部中空，用于支承板状部件90；内插轴95，其贯通于旋转支承轴91的中空部中。板状部件90为在中心部具有开口部的圆盘状部件，与保持于旋转卡盘1上的基板W 的表面Wf相向配置。板状部件90的下表面(底面)90a为与基板表面Wf大致平行的基板相向面，其平面尺寸为基板W的直径尺寸以上。板状部件90大致水平地安装于具有大致圆筒形状的旋转支承轴91的下端部，旋转支承轴91由在水平方向上延伸的臂92保持，并能够围绕穿过基板W中心的旋转轴J旋转。在内插轴95的外周面与旋转支承轴91的内周面之间介入安装有轴承(图中未示)。在臂92上连接着遮断部件旋转机构93与遮断部件升降机构94。 
遮断部件旋转机构93按照控制单元4发出的动作指令使旋转支承轴91绕旋转轴J旋转。若旋转支承轴91旋转，则板状部件90和旋转支承轴91一体旋转。遮断部件旋转机构93与保持于旋转卡盘1上的基板W的旋转相对应而在与基板W相同的旋转方向上并且以大致相同的转速使板状部件90(下表面90a)旋转。 
此外，遮断部件升降机构94按照控制单元发出的指令可以使遮断部件9接近旋转基座15并与旋转基座15相向，或者相反使遮断部件9远离旋转基座15。具体地说，通过控制单元4使遮断部件升降机构94动作，在向基板处理装置搬入搬出基板W时，使遮断部件9上升到旋转卡盘1上方的远离位置。另一方面，在向基板W实施规定的处理时，使遮断部件9下降到规定的相向位置，所述规定的相向位置设定为与保持于旋转卡盘1上的基板W的表面Wf极其接近的地方(图1所示的位置)。在该实施方式中，从冲洗处理开始到遮断部件9由远离位置下降到相向位置而完成干燥处理，持续的使遮断部件9位于相向位置。 
图3是表示图1的基板处理装置中装备的遮断部件的主要部分的纵向剖视图。此外，图4为图3中A-A’剖视图(横向剖视图)。内插在旋转支承轴91的中空部中的内插轴95的断面为圆形。这是为了使内插轴95(非旋转侧部件)与旋转支承轴91(旋转侧部件)的缝隙间隔在整周上都相同，通过向该缝隙内导入封闭气体使内插轴95与旋转支承轴91的缝隙成为从外部密封的状态。在内插轴95中以向铅垂轴方向延伸的方式形成3个流体供给通道。即，在内插轴95中形成：冲洗液供给通路96，其成为冲洗液的通路；溶剂供给通路97，其成为具有溶解于冲洗液使表面张力降低的有机溶媒成分的表面张力溶剂的通路；气体供给通路98，其成为氮气等非活性气体的通路。冲 洗液供给通路96、溶剂供给通路97以及气体供给通路98由分别沿轴向插入到由PTFE(聚四氟乙烯：polytetrafluoroethylene)构成的内插轴95中的PFA(四氟乙烯：polymer of tetrafluoroethylene and perfluoroalkylvinylether)制的软管96b、97b、98b形成。 
而且，冲洗液供给通路96、溶剂供给通路97以及气体供给通路98的下端分别为冲洗液喷出口96a、溶剂喷出口97a以及气体喷出口98a并且面向保持于旋转卡盘1的基板W的表面Wf。在该实施方式中，内插轴的直径为18～20mm。此外，冲洗液喷出口96a、溶剂喷出口97a以及气体喷出口98a的口径分别为4mm、1～2mm、4mm。这样，在该实施方式中，溶剂喷出口97a的口径比冲洗液喷出口96的口径小。由此，能够防止以下所示的缺陷。即，与冲洗液(DIW)相比低表面张力溶剂的表面张力低。因此，当从与冲洗液喷出用而形成的口径相同的溶剂喷出口喷出低表面张力溶剂时，低表面张力溶剂喷出停止后，低表面张力溶剂有可能从溶剂喷出口落下。另一方面，当从与溶剂喷出用而形成的口径相同的冲洗液喷出口喷出冲洗液的时，冲洗液的喷出速度变快。结果，由于作为电性绝缘体的冲洗液(DIW)在相对高速下冲击到基板表面Wf上，直接供给冲洗液的基板表面Wf的供给部有可能带电并氧化。对此，在该实施方式中，分别设置低表面张力溶剂与冲洗液的喷出口，同时也使溶剂喷出口97a的口径比冲洗液喷出口96a的口径小。因此，防止低表面张力溶剂从溶剂喷出口落下，同时能够抑制从冲洗液喷出口喷出的冲洗液的喷出速度变快，并能够抑制基板表面Wf由于带电产生氧化。 
此外，在该实施方式中，冲洗液喷出口96a设置在从遮断部件9的中心轴，即从基板W的旋转轴J向直径方向外侧偏离的位置上。由此，能够避免从冲洗液喷出口96a喷出的冲洗液集中供给于基板表面Wf的一点(基板W的旋转中心WO)上。结果，能够分散基板表面Wf的带电部位，并能够降低基板W由于带电产生的氧化。另一方面，若使冲洗液喷出口96a过于偏离旋转轴J，则使冲洗液到达基板表面Wf上的旋转中心W0变得困难。因此，在该实施方式中，将从水平方向的回转轴J到冲洗液喷出口96a(喷出口中心)的距离L设定为4mm左右。在此，作为能够向基板表面Wf上的旋转中心WO供给冲洗液(DIW)的距离L的上限值，根据以下所示条件为20mm。 
DIW的流量：2L/min 
基板转速：1500rpm 
基板表面的状态：表面中央部为疏水面 
此外，关于从旋转轴J到溶剂喷出口97a(喷出口中心)的距离的上限值，只要基板转速设定为1500rpm，就与上述的从旋转轴J到冲洗液喷出口96a(喷出口中心)的距离L的上限值(20mm)基本相同。 
另一方面，关于从旋转轴J到气体喷出口98a(喷出口中心)的距离，只要能够向定位于相向位置的遮断部件9(板状部件90)与基板表面Wf之间形成的缝隙空间SP中供给氮气，就没有特别的限制而为任意。但是，如后所述从向由低表面张力溶剂在基板表面Wf上形成的溶剂层吹拂氮气而从基板W排出该溶剂层的观点看，优选将气体喷出口98a设置在旋转轴J上或者其附近的位置上。 
此外，在旋转支承轴91的内壁面与内插轴95的外壁面之间形成的空间部分构成了外侧气体供给通路99，外侧气体供给通路99的下端为环状的外侧气体喷出口99a。即，在遮断部件9上，除了向基板表面Wf的中央部喷出氮气的气体喷出口98a以外还设置有外侧气体喷出口99a，该外侧气体喷出口99a设置在相对于冲洗液喷出口96a、溶剂喷出口97a以及气体喷出口98a的直径方向外侧，并且包围住冲洗液喷出口96a、溶剂喷出口97a、以及气体喷出口98a。该外侧气体喷出口99a的开口面积远大于气体喷出口98a的开口面积。这样，因为在遮断部件9设置两种气体喷出口，所以能够使流量以及流速相互不同的氮气从各喷出口喷出。例如，(1)为了保证基板表面Wf的周围环境为惰性气体环境，优选以使基板表面Wf上的液体不飞溅的方式以较大量并且低速地供给氮气。另一方面，(2)当从基板表面Wf除去基板表面Wf上由低表面张力溶剂形成的溶剂层时，优选向基板W的表面中央部以较小量并且高速地供给氮气。因此，在上述(1)的情况下主要是从外侧气体喷出口99a喷出氮气，在上述(2)的情况下主要是从气体喷出口98a喷出氮气，从而能够根据氮气的用途以适当的流量以及流速向基板表面Wf供给氮气。 
此外，内插轴95的前端(下端)与板状部件90的下表面不在同一平面上，而是从包含下表面90a的同一平面退避到上方一侧。通过这样的结构， 在从气体喷出口98a喷出的氮气到达基板表面Wf的过程中能够使该氮气扩散，并能够一定程度地减少氮气的流速。即，若从气体喷出口98a喷出的氮气的流速过快，将与外侧气体喷出口99a喷出的氮气相互干扰而很难从基板W除去由基板表面Wf上的低表面张力溶剂形成的溶剂层。结果是，在基板表面Wf上残留液滴。对此，通过上述结构，能够缓和从气体喷出口98a喷出的氮气的流速，并能够可靠的从基板W除去由基板表面Wf上的低表面张力溶液形成的溶剂层。 
返回图1继续说明。冲洗液供给通路96的上端部通过冲洗液阀83与由工厂的动力部分等构成的DIW供给源相连接，通过开启冲洗液阀83，可以从冲洗液喷出口96a喷出作为冲洗液的DIW。 
此外，溶剂供给通路97的上端部与溶剂供给单元7相连接。溶剂供给单元7具有用于形成低表面张力溶剂的箱部70，并可以向溶剂供给通路97压送在箱部70中形成的低表面张力溶剂。作为有机溶媒成分，可以使用溶解于DIW(表面张力：72mN/m)而使表面张力降低的物质，例如异丙醇(表面张力：21～23mN/m)。另外，有机溶媒成分不仅限于异丙醇，也可以使用乙醇、甲醇各种有机溶媒成分。此外，有机溶媒成分不仅限于液体，也可以以各种醇的蒸汽作为有机溶媒成分溶解于DIW形成低表面张力溶剂。 
箱部70具有存积低表面张力溶剂的存积槽72。在该存积槽72中装入用于向存积槽72内供给DIW的DIW导入管73的一端，其另一端通过开闭阀73a与DIW供给源相连接。更进一步，在DIW导入管73的路径上安装有流量计73b，流量计73b测量从DIW供给源导入存积槽72的DIW流量。并且，控制单元4基于由流量计73b测量的流量，控制开闭阀73a开闭，使流过DIW导入管道73的DIW流量为目标的流量(目标值)。 
同样，在存积槽72中装入用于向存积槽72内供给IPA液体的IPA导入管74的一端，其另一端通过开闭阀74a与IPA供给源相连接。更进一步，在IPA导入管74的路径上安装有流量计74b，流量计74b测量从IPA供给源导入存积槽72的IPA的流量。并且，控制单元4基于由流量计74b测量的流量，控制开闭阀74a开闭，使流过IPA导入管74的IPA液体的流量为目标的流量(目标值)。 
在该实施方式中，可以调整低表面张力溶剂中的IPA的体积百分比(以 下称为“IPA浓度”)，即可以将100％的IPA作为低表面张力溶剂进行供给，或者可以将IPA与DIW的混合液作为低表面张力溶剂进行供给。另外，当总是将100％的IPA作为低表面张力溶剂使用时，可以通过以下说明的溶剂阀76直接供给IPA。 
在存积槽72中，插入一端与溶剂供给通路97相连接的溶剂供给管75的另一端，可以通过溶剂阀76向溶剂供给通路97供给存积于存积槽72中的低表面张力溶剂。在溶剂供给管75上设置：定量泵77，其向溶剂供给管75输送存积于存积槽72中的低表面张力溶剂；调温器78，其用于调整通过定量泵77而在溶剂供给管75中输送的低表面张力溶剂的温度；过滤器79，其用于除去低表面张力溶剂中的异物。进一步，在溶剂供给管75上安装有用于监视IPA浓度的浓度计80。 
此外，在溶剂供给管75中，在溶剂阀76与浓度计80之间分支连接着溶剂循环管81的一端，并且在存积槽72上连接着溶剂循环管81的另一端。在该溶剂循环管81上安装有循环用阀82。在装置运转过程中，始终驱动定量泵77以及调温器78，在不向基板W供给低表面张力溶剂时，溶剂阀76关闭，并且循环用阀82打开。由此，从存积槽72通过定量泵77输送的低表面张力溶剂流过溶剂循环管81返回存积槽72。即，在不向基板W供给低表面张力溶剂时，低表面张力溶剂在由存积槽72、溶剂供给管75以及溶剂循环管81组成的循环路径中循环。另一方面，若变为向基板W供给低表面张力溶剂的时刻，则溶剂阀76打开，并且循环用阀82关闭。由此，向溶剂供给通路97供给从存积槽72输送的低表面张力溶剂。这样，在不向基板W供给低表面张力溶剂时，通过使低表面张力溶剂循环，能够搅拌DIW与IPA，并能够达到DIW与IPA充分混合的状态。此外，溶剂阀76打开后，被调整为规定的温度并且除去异物的低表面张力溶剂能够高速的向溶剂供给通路97供给。 
气体供给通路98以及外侧气体供给通路99的上端部分别与气体供给单元18(图2)相连接，根据控制单元4的工作指令，能够从气体供给单元18向气体供给通路98以及外侧气体供给通路99分别单独压送氮气。由此，能够向定位于相向位置的遮断部件9(板状部件90)与基板表面Wf之间形成的缝隙空间SP提供氮气。 
在壳体2的周围固定的安装着支承部件21。支承部件21中竖立设置有圆筒状的间隔部件23a、23b、23c。壳体2的外壁与间隔部件23a的内壁之间的空间形成第一排液槽25a，间隔部件23a的外壁与间隔部件23b的内壁之间的空间形成第二排液槽25b，间隔部件23b的外壁与间隔部件23c的内壁的空间形成第三排液槽25c。 
第一排液槽25a、第二排液槽25b以及第三排液槽25c的底部分别形成排出口27a、27b、27c，各排出口与相互不同的排液管相连接。例如在本实施方式中，第一排液槽25a为用于回收使用过的药液的槽，其与用于回收再利用药液的回收排液管连通。此外，第二排液槽25b为用于排出使用过的冲洗液的槽，其与用于废弃处理的废弃排液管连通。进一步，第三排液槽25c为用于排出使用过的低表面张力溶剂的槽，其与用于废弃处理的废弃排液管连通。 
各排液槽25a～25c的上方设置挡板6。挡板6在包围以水平姿势保持于旋转卡盘1上的基板W的周围的状态下相对于旋转卡盘1的旋转轴J能够自由升降。该挡板6具有相对旋转轴J而大致旋转对称的形状，具有三个护板61、62、63，所述三个护板61、62、63与旋转卡盘1形成同心圆状并从直径方向内侧向外侧设置。三个护板61、62、63从最外部的护板63到最内部的护板61顺次高度变低，同时各护板61、62、63的上端部位于在铅垂方向上延伸的同一平面内。 
挡板6与护板升降机构65相连，根据控制单元4发出的工作指令，使护板升降机构65的升降驱动用驱动器(例如气缸等)工作，从而可以使挡板6相对于旋转卡盘1升降。在本实施方式中，通过驱动护板升降机构65而使挡板6阶段性的升降，从而可以将从旋转的基板W飞溅的处理液分别排出到第一～第三排液槽25a～25c中。 
在护板61的上部形成截面成“ㄑ”字形的向内敞开的槽状的第一引导部61a。并且，通过在药液处理时使挡板6位于最高位置(以下称为“第一高度位置”)，使用第一引导部61a挡住从旋转的基板W飞溅的药液，并向第一排液槽25a中引导。具体地说，作为第一高度位置，以第一引导部61a包围旋转卡盘1上所保持的基板W的周围的方式配置挡板6，由此通过护板61将从旋转的基板W飞溅的药液引导至第一排液槽25a中。 
此外，在护板62的上部形成从直径方向外侧向内侧朝斜上方倾斜的倾斜部62a。并且，通过在冲洗处理时使挡板6位于比第一高度位置低的位置(以下称为“第二高度位置”)，从而使用倾斜部62a挡住从旋转的基板W飞溅的冲洗液并引导至第二排液槽25b。具体地说，作为第二高度位置，以倾斜部62a包围旋转卡盘1上所保持的基板W的周围的方式配置挡板6，由此从旋转的基板W飞溅的药液穿过护板61的上端部与护板62的上端部之间的空间并被引导至第二排液槽25b中。 
同样，在护板63的上部形成从直径方向外侧向内侧朝斜上方倾斜的倾斜部63a。并且，通过在置换处理时使挡板6位于比第二高度位置低的位置(以下称为“第三高度位置”)，从而使用倾斜部63a挡住从旋转的基板W飞溅的低表面张力溶剂并引导至第三排液槽25c。具体地说，作为第三高度位置，以倾斜部63a包围旋转卡盘1上所保持的基板W的周围的方式配置挡板6，由此从旋转的基板W飞溅的药液穿过护板62的上端部与护板63的上端部之间的空间并被引导至第三排液槽25c中。 
进一步，通过使挡板6位于比第三高度位置低的位置(以下称为“退避位置”)，使旋转卡盘1从挡板6的上端部突出，由此基板搬运装置(图中未示)可以在旋转卡盘上装载未处理的基板W，或者可以从旋转卡盘1接收处理完的基板W。 
以下，参照图5至图7B对如上所述构成的基板处理装置的动作进行详细说明。图5是表示图1的基板处理装置的动作的时序图。此外，图6A～图6E以及图7A、图7B是表示图1的基板处理装置的动作的示意图。在该装置中，控制单元4按照存储于存储器(图略)的程序来控制装置各部分而对基板W实施一系列的处理。即，控制单元4使挡板6位于退避位置，使旋转卡盘1从挡板6的上端部突出。并且，若在该状态下通过基板搬运装置向装置内搬入未处理的基板W，则对基板W实行洗净处理(药液处理+冲洗处理+浸液形成处理+置换区域形成处理+置换处理+干燥处理)。在基板表面Wf形成例如由poly-Si制成的细小的图案。因此，在该实施方式中，在基板表面Wf朝上的状态下将基板W搬入装置内，并将基板W保持于旋转卡盘1上。另外，遮断部件9位于旋转卡盘1上方的远离位置，防止与基板W相互干扰。 
接下来，控制单元4使挡板6位于第一高度位置(图1所示位置)，对基板W实行药液处理。即，使药液喷出喷嘴3向喷出位置移动，并且通过卡盘旋转机构13的驱动使保持在旋转卡盘1上的基板W以在200～1200rpm的范围内确定的转速(例如800rpm)旋转。并且，打开药液阀31从药液喷出喷嘴3向基板表面Wf供给作为药液的氢氟酸(HF供给)。通过离心力使供给到基板表面Wf上的氢氟酸扩散，利用氢氟酸对整个基板表面Wf进行药液处理。将从基板W甩出的氢氟酸引导至第一排液槽25a，并适当地再利用。 
若药液处理结束，则药液喷出喷口3移动至待机位置。并且，使挡板6位于第二高度位置，对基板W实行作为本发明的“湿式处理”的冲洗处理。即，打开冲洗液阀83，从位于远离位置的遮断部件9的冲洗液喷出口96a喷出冲洗液(DIW供给)。此外，冲洗液喷出的同时使遮断部件9朝相向位置下降，定位在该相向位置上。这样，当药液处理完成后，通过立即向基板表面Wf供给冲洗液，连续保持基板表面Wf为润湿状态。理由如下，即，当药液处理完成后，若氢氟酸从基板W甩出，基板表面Wf的干燥开始。结果是，基板表面Wf局部干燥，并在基板表面Wf上产生污痕等。因此，为了防止如这样基板表面Wf局部干燥，保持基板表面Wf为润湿状态变得很重要。此外，使氮气从遮断部件9的气体喷出口98a以及外侧气体喷出口99a喷出。在此，主要是从外侧气体喷出口99a使氮气喷出。即，使比较大量的氮气从外侧气体喷出口99a喷出，另一方面调整从两喷出口喷出的氮气的流量平衡，使得从气体喷出口98a喷出的氮气的流量为微小量。 
在图5所示的氮气流量中，虚线表示从外侧气体喷出口99a喷出的气体流量，实线表示从气体喷出口98a以及外侧气体喷出口99a喷出的气体流量的总和。如图5所示，在向基板表面Wf供给作为冲洗液的DIW时喷出的氮气的流量例如为100SLM(standard liter perminute)时，其中的95SLM由外侧气体喷出口99a供给，剩余的5SLM由气体喷出口98a供给。 
气体流量不仅限于上述数值，作为从气体喷出口98a喷出的气体流量优选5SLM至40SLM左右，作为从外侧气体喷出口99a喷出的气体流量优选95SLM至100SLM左右。 
从冲洗液喷出口96a供给到基板表面Wf上的冲洗液通过基板W的旋转 带来的离心力而扩散，而对整个基板表面Wf进行冲洗处理(湿式处理工序)。即，利用相当于本发明的处理液的冲洗液冲洗残留附着在基板表面Wf上的氢氟酸并将其从基板表面Wf上清除。将从基板W甩出的使用后的冲洗液引导至第二排液槽25b并将其废弃。此外，通过向缝隙空间SP供给氮气，将基板表面Wf的周围环境保持为低氧浓度环境。因此，能够抑制冲洗液的溶解氧浓度上升。另外，冲洗处理时的基板W的转速(第一速度)例如设定为600rpm(图6A)。 
此外，在实行上述的冲洗处理以及后述的处理(浸液形成处理、置换区域形成处理、置换处理、干燥处理)时，遮断部件9的板状部件90以与基板W相同的旋转方向和大致相同的转速旋转。由此，可以防止板状部件90的下表面90a与基板表面Wf之间产生相对转速差，可以抑制在缝隙空间SP中产生卷入气流。因此，能够防止雾状的冲洗液以及低表面张力溶剂进入缝隙空间SP并能防止其附着在基板表面Wf上。此外，通过使板状部件90旋转而甩出附着于下表面90a的冲洗液或者低表面张力溶剂，从而能够防止在下表面90a上滞留冲洗液或者低表面张力溶液。 
若规定时间的冲洗处理结束，则接下来执行浸液形成处理。即，控制单元4在冲洗处理结束之后，将基板W的转速降低为比第一速度慢的第二速度。由此，从冲洗液喷出口96a喷出的冲洗液积留于基板表面Wf上形成呈浸泡状的DIW液膜(浸液形成处理)。在本实施方式中，控制单元4将第二速度设定为10rpm，在连续9秒供给冲洗液之后，关闭冲洗液阀83停止从冲洗液喷出口96a喷出冲洗液。由此，如图6B所示形成DIW液膜。另外，虽然第二速度不仅限于10rpm，但是需要在满足作用于冲洗液的离心力比作用于冲洗液与基板表面Wf之间的表面张力小的条件的范围内设定第二速度。这是因为要使冲洗液的液膜形成为浸泡状必须满足上述条件。 
而且，在DIW供给停止后，经过规定时间(在本实施方式中为0.5秒)等到浸泡状DIW液膜的膜厚t1在整个基板W上变为几乎均等，控制单元4使挡板6位于第三高度位置。在此之后，打开溶剂阀76从溶剂喷出口97a喷出低表面张力溶剂。在此，在箱部70中，事先预备100％的IPA，以低流量例如100(mL/min)的流量从溶剂喷出口97a向基板表面Wf的表面中央部喷出IPA。通过供给该IPA，如图6C所示，在基板W的表面中央部将DIW 液膜的中央部置换为IPA，从而使置换区域SR形成在液膜上(置换区域形成处理)。 
若IPA的供给经过了3秒，则控制单元4在继续供给IPA的同时将基板W的转速从10rpm增加到300rpm。由此，置换区域SR在基板W的直径方向上扩大而将整个基板表面Wf置换为低表面张力溶剂(置换处理)。在本实施方式中，如下说明，分两阶段加快基板W的转速。 
控制单元4以0.5秒的时间使基板的转速由10rpm增加到100rpm(第一置换处理)。通过如此加快转速而使作用于基板表面Wf上的液膜(DIW区域+IPA区域(置换区域SR))的离心力增大，在DIW甩出的同时置换区域SR也在直径方向上扩大(图6D)。此时，基板表面Wf上的液膜厚度成为与转速对应的厚度t2而变薄，若经过规定时间(在本实施方式中为1秒)，则在存在于基板W表面外周部的DIW全部甩出基板W的同时，置换区域SR均匀地扩大至整个基板表面Wf，IPA液膜全面覆盖基板表面Wf。 
在接下来的第二置换处理中，控制单元4以0.5秒的时间使基板W的转速由100rpm增加到300rpm。这是用于将形成在基板表面Wf上的细微图案FP的缝隙内部中残留的冲洗液(图7A中的“残留DIW”)置换为IPA。即，IPA通过加速转速IPA而在基板表面Wf上大幅度流动，由此在细微图案FP的缝隙内部将残留DIW置换为IPA(图7B)。由此，附着在基板表面Wf上的DIW可靠的置换为IPA。这样使第二置换处理的加速度(＝(300-100)/0.5)高于第一置换处理的加速度(＝(100-10)/0.5)，从而能够提高残留DIW的置换效率。另外，将从基板W甩出的使用后的IPA引导至第三排液槽25c中并将其废弃。 
如图5所示，从气体喷出口98a以及外侧气体喷出口99a喷出的氮气流量，在到置换处理结束为止的过程中，维持在与冲洗处理时相同的流量。这样，在遮断部件9接近于基板表面Wf的状态下连续向基板表面Wf供给比较大的流量并且低速的氮气，同时执行冲洗处理以及置换处理，从而能够抑制周围环境中所包含的雾态的药液或者冲洗液的成分进入缝隙空间SP。特别是，在置换处理中能够有效地抑制水斑的发生，所述水斑由将雾态的冲洗液混入覆盖基板表面Wf的IPA中而产生。 
这样，若置处理结束，则控制单元4将提高卡盘旋转机构13的转速而 使基板W高速旋转(例如1000rpm)。由此，甩出附着于基板表面Wf上的IPA，执行基板W的干燥处理(旋转干燥)(干燥处理)。这时，因为在图案的缝隙中进入低表面张力溶剂，所以能够防止图案毁坏或者水斑的发生。此外，因为在缝隙空间SP中充满由气体喷出口98a以及外侧气体喷出口99a供给的氮气，所以在缩短干燥时间的同时减少被氧化物质向附着于基板W的液体成分(低表面张力溶剂)溶出，从而能够进一步有效的抑制水斑的发生。 
此外，在干燥处理中使氮气的流量从100SLM增加至140SLM，从而更加可靠地防止雾等漫延。此时，从外侧气体喷出口99a喷出的喷出量几乎不变化(由95SLM增大至100SLM)，另一方面，从气体喷出口98a喷出的喷出量增加很多(由5SLM增大至40SLM)，由此能够向基板表面Wf的中央部供给流速高的氮气流。通过这样，能够从基板中央部向周边部高效的排出IPA。 
若基板W的干燥处理结束，则控制单元4控制卡盘旋转机构13使基板W停止旋转。优选至少在基板旋转停止之前持续供给氮气。并且，使挡板6位于退避位置，并使旋转卡盘1从挡板6的上方突出。此后，基板搬运装置从装置中搬出处理后的基板W，到此对一张基板的一系列的洗净处理结束。 
如上所述，根据本实施方式，在向基板表面Wf的中央部供给100(mL/min)的低流量的IPA的同时形成置换区域SR并使其扩大。因此，与以往的技术(将大量的IPA供给至基板表面而将整个基板表面一下子置换为IPA)相比，能够使将整个基板表面置换为IPA所需要的IPA的使用量大幅度降低。 
此外在本实施方式中，将基板W的转速降低至第二速度从而使DIW液膜增加至厚度t1，通过在维持该状态的同时向基板W的表面中央部供给IPA，从而在基板表面Wf上的中央部形成IPA的置换区域SR。此时，虽然在基板表面Wf上的液膜中位于置换区域SR的周围的DIW区域中有可能混入IPA，但是由于基板表面Wf上的液膜比较厚(厚度t1)，因此能够抑制在混入位置发生马兰哥尼对流。结果是，能够有效地防止基板表面Wf部分干燥的缺陷。 
在此，可以在将基板W的转速维持在第二速度的状态下持续供给IPA而进行置换处理，但也可以如本实施方式那样将基板W的转速提高为高于 第二速度的转速(100rpm)。这是因为在置换区域SR形成后，由于从IPA的供给位置(基板W的表面中央部)到基板W上的DIW区域的距离扩展着，从而降低在置换区域SR的周围混入IPA的可能性。因此，在本实施方式中，通过加快基板W的转速，增大作用于基板表面Wf上的液膜(DIW区域+置换区域SR)的离心力，缩短置换为IPA所需要的时间。此外，伴随转速的增大而液膜变薄，能够减少用于覆盖整个基板表面所必要的IPA的使用量。 
进一步，可以在IPA完全覆盖基板表面Wf的时刻完成置换处理，但在本实施方式中，从该状态开始，进一步将基板W的转速增大至300rpm，即由于实行第二置换处理，能够可靠的将细微图案的残留DIW置换为IPA。因此，能够进一步有效地抑制图案的毁坏。 
此外，本发明不仅限于上述实施方式，只要不脱离其宗旨的情况下可以在上述以外进行各种变更。例如在上述实施方式中，在置换处理时分两阶段提高基板W的转速，但也可以分三阶段以上实施加速。此外，在置换处理中也可以连续的提高基板W的转速。 
此外，在上述实施方式中，以与浸液形成处理相同的转速，即以第二速度使基板W旋转的同时执行置换区域形成处理，但也可以在基板W的旋转停止的状态下或者以比第二速度低的速度旋转的状态下执行置换区域形成处理。关键是，在维持基板的转速为第二速度的同时向基板的表面中央部供给低表面张力溶剂，形成低表面张力溶剂的置换区域，从而得到与上述实施方式相同的作用效果。 
此外，在上述实施方式中，将IPA作为低表面张力溶剂，但也可以在箱部70制作IPA与DIW的混合液，并将其作为低表面张力溶剂。此外，混合液的生成方法也不仅限于此。例如，也可以在向遮断部件的液体供给通路(或者喷嘴)输送DIW的送液路径上在管道内部混合IPA等有机溶媒成分而形成混合液。此外，箱部等的混合液形成装置，不限于设置在基板处理装置内，也可以通过设置于基板处理装置内的遮断部件向基板表面Wf供给在不同于基板处理装置而另外设置的其他装置中生成的混和液。进一步，也可以代替包含IPA等有机溶剂成分的溶剂而使用必须包含表面活性剂的溶剂。 
此外，在上述实施方式中，将DIW作为冲洗液使用，但也可以将包含碳酸水(DIW+CO2)等对基板表面Wf没有化学洗净作用的成分的液体作为 处理液使用。此时，也可以将与混合附着在基板表面Wf上的冲洗液同一成分的液体(碳酸水)和有机溶媒成分混合在一起的液体作为混合液使用。此外，使用碳酸水作为冲洗液，另一方面使用将作为碳酸水的主成分的DIW与有机溶媒成分混合在一起的液体作为混合液也可以。进一步，使用DIW作为冲洗液，另一方面使用将碳酸水与有机溶媒成分混合在一起的液体作为混合液也可以。关键是，只要将与附着于基板表面Wf的液体主成分相同的液体和有机溶媒成分混合在一起的混合物作为混合液使用即可。此外，作为冲洗液，除了DIW和碳酸水以外，也可以使用富氧水、稀释浓度(例如大致1ppm)的氨水、稀释浓度的盐酸等。 
以下表示本发明的实施例，但本发明不受限于以下的实施例，在能够满足上下所述的范围内可以加以适当的改变实施，那些全都包含于本发明的技术范围中。 
图8为表示关于比较例的基板处理方法的时序图。该比较例与本发明的实施例(图5)的大的差异点为在冲洗处理与干燥处理之间进行的处理内容。即，在本发明的实施例中如上所述在冲洗处理之后进行置换区域形成处理与置换处理。与此相对，在比较例中冲洗处理之后虽然基板W的转速降低到300rpm，但是液膜呈非浸泡状态，而且膜厚变薄。并且，在维持该转速的状态下连续16秒以低流量(100mL/min)供给IPA，将基板表面Wf上的DIW液膜置换为IPA液膜。在其之后，将基板W的转速增加至1000rpm而执行干燥处理。 
这样当使用KLA-Tencor公司制的颗粒评估装置SP1-TBI评估通过比较例而进行过基板处理的基板表面Wf上所附着的颗粒(颗粒直径：0.06μm以上)的数量时，颗粒数增加432个。此外，当监视该基板表面Wf时，观测图9中(a)所示的颗粒。另外，在同一图中，白线圈表示基板W的周围部，白点表示附着于基板表面Wf的颗粒。 
另一方面，对于8张基板W，当使用上述颗粒评估装置SP1-TBI评估通过本发明的实施例而进行过基板处理的基板表面Wf上所附着的颗粒(颗粒直径：0.06μm)的数量时，颗粒数的变化分别为(+9个)、(+53个)、(-125个)、(-173个)、(-132个)、(-107个)，由此发现与比较例相比颗粒的附着状态非常稳定。另外，当监视8张基板W中的6张基板表面Wf时， 观测图9中(b)～(g)所示的颗粒分布。 
从这些结果可以得出，根据本发明，即使在为了减少低表面张力溶剂的使用量而降低低表面张力溶剂的流量的情况下，通过如本发明这样实施置换区域形成处理以及置换处理，能够良好地干燥基板表面Wf。 
本发明能够适用于对基板的整个表面实施干燥处理的基板处理装置以及基板处理方法，所述基板包括：半导体晶片、光掩膜用玻璃基板、液晶显示用玻璃基板、等离子显示用玻璃基板、FED(场致发射显示器：Field EmissionDisplay)用基板、光盘用基板、磁盘用基板、光磁盘用基板等。 

Claims (4)

1.一种基板处理方法，其特征在于，包括：
湿式处理工序，在以第一速度使近似水平状态的基板旋转的同时，使用处理液对上述基板的表面实施湿式处理；
浸液形成工序，将上述基板的转速减速为第二速度并在上述基板上呈浸泡状形成上述处理液的液膜；
置换区域形成工序，在将上述基板的转速维持为上述第二速度以下的同时，向上述基板的表面中央部供给表面张力比上述处理液低的低表面张力溶剂，利用上述低表面张力溶剂形成置换区域；
置换工序，向上述表面中央部供给上述低表面张力溶剂，使上述置换区域在上述基板的直径方向上扩大，将整个上述基板表面置换为上述低表面张力溶剂；
干燥工序，在上述置换工序后从上述基板表面除去上述低表面张力溶剂，使该基板表面干燥，
上述置换工序在比上述置换区域形成工序更高的转速下被执行。
2.如权利要求1所述的基板处理方法，其特征在于，
在上述置换工序中，以比上述第二速度高的转速使上述基板旋转。
3.如权利要求2所述的基板处理方法，其特征在于，
在上述置换工序中，上述基板的转速随着时间的经过而加速。
4.如权利要求3所述的基板处理方法，其特征在于，
在上述置换工序中，上述基板的转速分多阶段加速，使转速加速时的加速度伴随着上述转速的增加而提高。
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