CN108475631B - 基板处理方法 - Google Patents

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Abstract

基板处理方法，包括：液膜形成工序，在基板的上表面形成厚度比图案的高度厚的处理液的液膜，喷出口配置工序，以使第一喷出口朝向基板的上表面中的包括旋转中心的规定的第一区域，且使第二喷出口朝向基板的上表面中的包围第一区域的外侧的规定的第二区域的方式，配置第一和第二喷出口，第一喷出工序，从所述第一喷出口喷出含低表面张力液体的气体且从所述第二喷出口不喷出所述含低表面张力液体的气体，所述含低表面张力液体的气体含有比重比空气大且表面张力比所述处理液低的低表面张力液体的蒸汽，以及第二喷出工序，在所述第一喷出工序后，从所述第二喷出口喷出所述含低表面张力液体的气体，并且从第一喷出口不喷出所述含低表面张力液体的气体。

Description

基板处理方法
技术领域
本发明涉及一种使用处理液对基板的上表面进行处理的基板处理方法。基板包括半导体晶片、液晶显示装置用基板、等离子显示用基板、FED(Field Emission Display，场致发射显示器)用基板、光盘用基板、磁盘用基板、光磁盘用基板、光掩膜用基板、陶瓷基板、太阳能电池用基板等。
背景技术
在半导体装置的制造工序中，向半导体晶片等基板的表面供给处理液，使用处理液对该基板的表面进行处理。
例如，对基板一张一张地进行处理的单张式的基板处理装置具有：旋转卡盘，一边将基板保持为大致水平，一边使该基板旋转；以及喷嘴，用于向由该旋转卡盘旋转的基板的上表面供给处理液。例如，通过向由旋转卡盘保持的基板供给药液，然后供给水，将基板上的药液置换成冲洗液。然后，进行用于从基板的上表面上排除水的干燥处理。作为干燥处理已知有，向旋转状态的基板的表面供给IPA(isopropyl alcohol：异丙醇)等低表面张力液体的蒸汽的方法。例如，旋转移动(Rotagoni)干燥(参照专利文献1)是该方法的一个例子。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013-131783号公报
发明内容
发明所要解决的问题
作为这样的干燥方法，具体来说，通过在基板的上表面形成处理液 (水)的液膜，向该处理液的液膜喷射含低表面张力液体的气体(低表面张力液体的蒸汽)，从而形成液膜去除区域。然后，通过扩大液膜去除区域而用液膜去除区域覆盖基板的整个上表面，使处理液的液膜中的与液膜去除区域的边界(以下，称为“液膜边界”)从基板中央部移动到基板的周缘，由此，能够使基板的上表面干燥。
作为这样的干燥方法，具体而言，在基板的上表面形成处理液(冲洗液)的液膜，并向该处理液的液膜喷射低表面张力液(IPA)的蒸汽，由此，形成液膜去除区域。
本申请的发明人发现，在采用这种干燥方法的情况下，通过使液膜边界以将液膜边界中的处理液的液面和基板上表面所形成的角度(以下，称为“液膜边界中的液面角度”)保持得大的状态移动，能够在极短的时间内去除在图案之间存在的处理液。在干燥时，由于随着去除在图案之间存在的处理液的去除时间缩短而能够抑制干燥时的图案倒塌，因此作为能够抑制图案倒塌的干燥方法，引起本申请的发明人的关注。
但是，在专利文献1记载的方法中，随着液膜去除区域的扩大液膜边界从喷出口远离。因此，随着液膜去除区域的扩大，不能将液膜边界的周围保持为含低表面张力液体的气体的环境。该情况下，不能将液膜边界中的液面角度保持得大，结果，存在随着液膜去除区域的扩大而产生图案倒塌的担忧。
在此，本发明的目的在于提供一种基板处理方法，在该基板处理方法中，在从液膜去除区域的形成到该液膜去除区域扩大至基板的整个上表面的期间内，能够向处理液的液膜中的与液膜去除区域的边界持续供给含低表面张力液体的气体，由此，能够一边抑制或防止图案倒塌一边从基板的上表面去除处理液。
用于解决问题的手段
本发明提供一种基板处理方法，包括：基板保持工序，将上表面形成有图案的基板保持为水平，液膜形成工序，在所述基板的上表面形成厚度比所述图案的高度厚的处理液的液膜，喷出口配置工序，以使第一喷出口朝向所述基板的上表面中的包括旋转中心的规定的第一区域，且使第二喷出口朝向所述基板的上表面中的包围所述第一区域的外侧的规定的第二区域的方式，配置所述第一喷出口和所述第二喷出口，第一喷出工序，从所述第一喷出口喷出含低表面张力液体的气体且从所述第二喷出口不喷出所述含低表面张力液体的气体，所述含低表面张力液体的气体含有比重比空气大且表面张力比所述处理液低的低表面张力液体的蒸汽，第二喷出工序，在所述第一喷出工序后，从所述第二喷出口喷出所述含低表面张力液体的气体，并且从第一喷出口不喷出所述含低表面张力液体的气体，以及旋转工序，与所述第一喷出工序和所述第二喷出工序并行，使所述基板以规定的铅垂轴线为中心旋转。
根据该方法，在第一喷出工序中，从第一喷出口喷出含低表面张力液体的气体，且从第二喷出口不喷出含低表面张力液体的气体。即，在第一喷出工序中，向基板上表面的第一区域喷出含低表面张力液体的气体，向包围第一区域的第二区域不喷出含低表面张力液体的气体。此外，在第一喷出工序后的第二喷出工序中，从第二喷出口喷出含低表面张力液体的气体，且从第一喷出口不喷出含低表面张力液体的气体。即，在第二喷出工序中，向基板上表面的第一区域不喷出含低表面张力液体的气体，向包围第一区域的第二区域喷出含低表面张力液体的气体。
在第一喷出工序中，一边使基板旋转，一边向基板的上表面中的包括旋转中心的区域喷出含低表面张力液体的气体。若加快基板的旋转，则借助基板的旋转的离心力，基板的上表面中的包括旋转中心的区域的处理液被推向外侧扩展。结果，处理液的液膜被局部地薄膜化，由此，在基板的上表面中的包括旋转中心的区域形成液膜去除区域。在液膜去除区域保持与处理液的液膜中的液膜边界的附近的部分(以下，称为“液膜边界附近部分”)相连的处理液的薄膜。
若液膜边界附近部分的周围处于含低表面张力液体的气体的环境，则在处理液的薄膜中的液膜边界的附近的部分(以下，称为“薄膜的液膜边界附近部分”与处理液的液膜的块体(bulk)部分之间产生低表面张力液体的浓度差即表面张力差，借助马兰哥尼效应的处理液的收缩作用，液膜边界附近部分向上方突出。结果，液膜边界中的处理液的液面和基板上表面所呈角度 (以下，称为“液膜边界中的液面角度”)变大。
液膜去除区域的形成时，此外，液膜去除区域比较小时，执行第一喷出工序，然后，在液膜去除区域行进一定程度的规定的时刻，停止执行第一喷出工序且开始执行第二喷出工序。即，该时刻，将喷出含低表面张力液体的气体的喷出口从第一喷出口切换为第二喷出口。由此，能够使基板的上表面中的含低表面张力液体的气体的供给位置，追随随着液膜去除区域的扩大进行的液膜边界的移动而移动。因此，在从液膜去除区域的形成到该液膜去除区域扩大至基板的整个区域的期间内，能够将液膜边界附近部分的周围持续地保持为含低表面张力液体的气体的环境气体，由此，该期间内，能够将液膜边界附近部分中的液面角度大地持续保持。因而，能够抑制或防止图案倒塌且从基板的上表面去除处理液。
在本发明的一实施方式中，从所述第一喷出口喷出的气体的喷出方向包括铅垂下方，从所述第二喷出口喷出的气体的喷出方向包括斜下外侧。
根据该方法，在第二喷出工序，含低表面张力液体的气体从第二喷出口向斜下外侧喷出。由于低表面张力液体的比重比空气的比重大，因此从第二喷出口喷出的含低表面张力液体的气体在基板的上表面的附近沿着该上表面向外侧移动，与液膜边界冲突。因此，能够向液膜边界高效地供给含低表面张力液体的气体。而且，由于含低表面张力液体的气体的移动方向与液膜边界的移动方向一致，因此无论液膜边界的移动状况 如何，都能够向液膜边界持续供给含低表面张力液体的气体。
所述含低表面张力液体的气体可以具有比常温高的温度。
根据该方法，从第一和第二喷出口喷出的含低表面张力液体的气体具有比常温高的温度。该情况下，若在基板的上表面形成的处理液的液膜的液温是常温，则由于向基板的上表面供给的含低表面张力液体的气体具有比处理液的液膜高的温度，因此在第一喷出工序和第二喷出工序，含低表面张力液体的气体在基板上表面的结露量增大，随之，处理液的薄膜变厚。由此，液膜边界附近部分与处理液的液膜的块体部分之间的低表面张力液体的浓度差，即液膜边界附近部分与处理液的液膜的块体部分之间的表面张力差变大。因而，作用于处理液的液膜的马兰哥尼效应加强，结果，液膜边界中的液面角度更进一步变大。因此，从液膜去除区域的形成到该液膜去除区域扩大至基板的整个上表面区域的期间内，能够将液膜边界中的液面角度更进一步大地持续保持。
所述第二喷出工序可以包括从所述第一喷出口喷出不包含所述低表面张力液的蒸汽且比重比所述低表面张力液体小的非活性气体的工序。
根据该方法，在第二喷出工序，向基板上表面的第一区域喷出非活性气体。通过向基板的上表面的中央部供给非活性气体，将基板的上表面的中央部上的环境气体置换为该气体，处理液的薄膜所含的低表面张力液体进行蒸发。由此，能够促进基板的上表面的中央部中的处理液的去除(干燥)。
此外，向第一区域供给的非活性气体将向第二区域喷出的含低表面张力液体的气体向径向外侧推压扩展。由此，能够将含低表面张力液体的气体向液膜边界推压，因而，能够将液膜边界附近部分的周围保持为含低表面张力液体的气体的环境气体。
在将IPA(isopropyl alcohol：异丙醇)或HFE(氢氟醚)等用作所述低表面张力液的情况下，可以采用氮气、氦气、氩气等作为所述非活性气体。
所述含低表面张力液体的气体具有比常温高的温度，并且所述第二喷出工序可以包括从所述第一喷出口喷出不含有所述低表面张力液体的蒸汽且比重比所述低表面张力液小的非活性气体的工序。
在含低表面张力液体的气体具有比常温高的温度的情况下，为了加强作用于处理液的液膜的马兰哥尼效应，优选表面张力液体含有气体具有高温。但是，该情况下，随着含低表面张力液体的气体在基板的上表面的结露量的增大，薄膜的液膜边界附近部分的厚度也增大。在薄膜的液膜边界附近部分的厚度超过图案的高度的情况下，存在随着液膜边界的移动(液膜去除区域的扩大)图案倒塌的担忧。
但是，在第二喷出工序，通过从第一喷出口喷出非活性气体，推压扩展液膜去除区域的结果，促进液膜边界的移动。由此，在薄膜的液膜边界附近部分的厚度变厚之前，能够将液膜边界移动至基板的外周端。因此，在图案倒塌之前，能够从基板的整个上表面区域去除处理液(使其干燥)。
所述第一喷出工序可以包括从所述第二喷出口喷出不包含所述低表面张力液的蒸汽且比重比所述低表面张力液体小的非活性气体的工序。
根据该方法，在第一喷出工序从第二喷出口喷出非活性气体。在第一喷出工序中，由于在包括基板的旋转中心的区域以小径存在液膜去除区域，因此在第二区域存在处理液的液膜的块体部分。因此，通过从第二喷出口喷出非活性气体，能够用非活性气体覆盖处理液的液膜的块体部分的上表面。由此，在第一喷出工序，能够抑制或防止向处理液的液膜的块体部分供给含低表面张力液体的气体的环境气体。
假设，若除了液膜边界附近部分之外液膜的块体部分的上表面的周围也是含低表面张力液体的气体的环境气体，则马兰哥尼效应变弱，存在边界部分中的液面角度变小的担忧。对此，根据该方法，由于专门仅向液膜边界附近部分供给低表面张力液张力液，因此能够加强马兰哥尼效应，结果，能够将边界部分中的液面角度大地持续保持。
此外，在第一喷出工序中，基于低表面张力液与非活性气体之间的比重差，含低表面张力液体的气体流过基板上表面的附近的低位置，非活性气体流过从基板上表面离开的高位置。因此，能够使从第一喷出口喷出的含低表面张力液体的气体在基板的上表面的附近沿着该上表面向外侧移动，由此，能够使含低表面张力液体的气体与液膜边界冲突。因此，即使在液膜边界向第一区域外移动后，也能够向液膜边界良好地持续供给含低表面张力液体的气体。
在将IPA(isopropyl alcohol)或HFE(氢氟醚)等用作所述低表面张力液的情况下，可以采用氮气、氦气、氩气等作为所述非活性气体。
所述处理液可以包含水，所述低表面张力液可以包含有机溶剂。
可通过参照附图和下面说明的实施方式，明确本发明中的所述或其他目的、特征及效果。
附图说明
图1是用于说明用于执行本发明的第一实施方式的基板处理方法的基板处理装置的内部的布局的图解性的俯视图。
图2是用于说明所述基板处理装置所具备的处理单元的结构例的图解性的剖视图。
图3是用于说明所述基板处理装置所具备的气体喷出喷嘴的结构例的示意性的纵剖视图。
图4是用于说明所述基板处理装置的主要部分的电气结构的框图。
图5是表示将所述处理单元的处理对象的基板W的表面放大的剖视图。
图6A是用于说明使用所述基板处理装置的基板处理的一例的流程图。
图6B是用于说明所述基板处理的一例中的冲洗工序和干燥工序的时序图。
图7是用于说明浸液冲洗工序的图解性的剖视图。
图8是用于说明接着图7执行的工序(浸液冲洗工序)的图解性的剖视图。
图9是用于说明接着图8执行的工序(第一喷出工序)的图解性的剖视图。
图10是用于说明接着图9执行的工序(第一喷出工序)的图解性的剖视图。
图11是用于说明接着图10执行的工序(第二喷出工序)的图解性的剖视图。
图12是用于说明接着图11执行的工序(第二喷出工序)的图解性的剖视图。
图13是用于说明接着图12执行的旋转干燥工序的图解性的剖视图。
图14是用于说明在水的液膜边界附近部分产生的马兰哥尼效应的图。
图15是用于说明用于执行本发明的第二实施方式的基板处理方法的基板处理装置所具备的气体喷出喷嘴的结构例的示意性的纵剖视图。
图16是用于说明使用所述基板处理装置的基板处理的一例中的冲洗工序和旋转干燥工序的时序图。
图17是用于说明用于执行本发明的第三实施方式的基板处理方法的基板处理装置的结构的图解性的图。
具体实施方式
图1是用于说明用于执行本发明的第一实施方式的基板处理方法的基板处理装置1的内部的布局的图解性的俯视图。基板处理装置1是对硅晶片等的基板W一张一张地进行处理的单张式的装置。在实施方式中，基板W是圆板状的基板。基板处理装置1包括：多个处理单元2，用处理液对基板W 进行处理；装载埠LP，载置容纳在处理单元2中处理的多张基板W的容纳器C；搬运机械手IR和CR，在装载埠LP和处理单元2之间搬运基板W；以及控制装置3，对基板处理装置1进行控制。搬运机械手IR在容纳器C和搬运机械手CR之间搬运基板W。搬运机械手CR在搬运机械手IR和处理单元2之间搬运基板W。多个处理单元2例如具有相同的结构。
图2是用于说明处理单元2的结构例的图解性的剖视图。
处理单元2具有：箱形的腔室4；旋转卡盘5，在腔室4内将一张基板 W保持为水平的姿势，使基板W以通过基板W的中心的铅垂的旋转轴线 A1为中心旋转；药液供给单元6，用于向由旋转卡盘5保持的基板W的上表面供给药液；水供给单元7，用于向由旋转卡盘5保持的基板W的上表面供给作为冲洗液的水(处理液)；气体喷出喷嘴8，向由旋转卡盘5保持的基板W的上方供给比重比空气大的作为低表面张力液体的有机溶剂的一例的IPA(isopropylalcohol：异丙醇)的蒸汽(含低表面张力液体的气体。IPA Vapor：异丙醇蒸汽)和非活性气体中的至少一种；以及筒状的杯9，包围旋转卡盘5的周围。
腔室4包括：箱状的间隔壁10，容纳旋转卡盘5和喷嘴；作为送风单元的FFU(风扇过滤器单元)30，从间隔壁10的上部向间隔壁10内输送净化空气(使用过滤器过滤后的空气)；以及排气管道12，从间隔壁10的下部排出腔室4内的气体。FFU30配置在间隔壁10的上方，安装于间隔壁10的顶部。FFU30从间隔壁10的顶会第一部向下向腔室4内输送净化空气。排气管道12与杯9的底部连接，向在设置基板处理装置1的工厂设置的排气处理设备导出腔室4内的气体。因此，由FFU30和排气管道12形成在腔室4 内向下方流动的下降流。基板W的处理在腔室4内形成有下降流的状态下进行。
作为旋转卡盘5，采用了在水平方向上夹持基板W且将基板W保持为水平的夹持式的卡盘。具体来说，旋转卡盘5包括：旋转马达13；旋转轴14，与该旋转马达13的驱动轴一体化；以及圆板状的旋转基座15，大致水平地安装在旋转轴14的上端。
在旋转基座15的上表面的周缘部配置有多个(三个以上。例如六个)夹持构件16。在旋转基座15的上表面的周缘部，在与基板W的外周形状对应的圆周上隔开适当的间隔配置有多个夹持构件16。
此外，作为旋转卡盘5并不局限于夹持式的旋转卡盘，例如，可以采用通过对基板W的背面进行真空吸附，将基板W保持为水平的姿势，进而使基板W在该状态下以铅垂的旋转轴线为中心旋转，使由旋转卡盘5保持的基板W旋转的真空吸附式的旋转卡盘(真空卡盘)。
药液供给单元6包括：药液喷嘴17；药液配管18，与药液喷嘴17连接；药液阀19，安装在药液配管18上；以及第一喷嘴移动单元43，使药液喷嘴 17移动。药液喷嘴17例如是以连续流的状态喷出液体的直线型喷嘴。向药液配管18供给来自药液供给源的药液。
若打开药液阀19，则从药液配管18向药液喷嘴17供给的药液从药液喷嘴17向下方喷出。若关闭药液阀19，则停止从药液喷嘴17喷出药液。第一喷嘴移动单元43使药液喷嘴17在处理位置和退避位置之间移动，处理位置是从药液喷嘴17喷出的药液向基板W的上表面供给的位置，退避位置是在俯视下药液喷嘴17退避至旋转卡盘5的侧方的位置。
药液的具体例是蚀刻液和清洗液。更具体来说，药液可以是氢氟酸、SC1 (氨双氧水混合液)、SC2(盐酸双氧水混合液)、氟化铵、缓冲氢氟酸(氢氟酸和氟化铵的混合液)等。
水供给单元7包括：水喷嘴20；水配管21，与水喷嘴20连接；水阀22，安装在水配管21上；以及第二喷嘴移动单元44，使水喷嘴20移动。水喷嘴 20例如是以连续流的状态喷出液体的直线型喷嘴。向水配管21供给来自水供给源的常温(约23℃)的水。
若打开水阀22，则从水配管21向水喷嘴20供给的水从水喷嘴20向下方喷出。若关闭水阀22，则停止从水喷嘴20喷出水。第二喷嘴移动单元44 使水喷嘴20在处理位置和退避位置之间移动，处理位置是从水喷嘴20喷出的药液向基板W的上表面供给的位置，退避位置是在俯视下水喷嘴20退避至旋转卡盘5的侧方的位置。
水的具体例例如是去离子水(DIW)，但并不局限于DIW，可以是碳酸水、电解离子水、含氢水、臭氧水和稀释浓度(例如，10ppm～100ppm左右) 的盐酸水中的一种液体。
此外，药液喷嘴17和水喷嘴20无需以能够扫描的方式设置，例如可以采用在旋转卡盘5的上方以固定的方式设置，使处理液(药液或水)着落到基板W的上表面的规定的位置的、所谓的固定喷嘴的方式。
气体喷出喷嘴8安装于喷嘴臂23的顶端部。在喷嘴臂23连接有使喷嘴臂23升降或摆动，从而使气体喷出喷嘴8移动的第三喷嘴移动单元24。第三喷嘴移动单元24例如由伺服马达、滚珠螺杆机构等构成。
图3是用于说明气体喷出喷嘴8的结构例的示意性的纵剖视图。在图3 中，表示气体喷出喷嘴8接近基板W的上表面配置的状态。
气体喷出喷嘴8是具有第一筒(内筒)31和外嵌于第一筒31且包围第一筒31的第二筒(外筒)32的双重的气体喷出喷嘴。第一筒31和第二筒32 各自的中心轴线配置在由铅垂轴线构成的共同的中心轴线A2上。第一筒31 除了下端部分31a之外呈圆筒状。第一筒31和第二筒32分别使用氯乙烯、 PCTFE(聚氯三氟乙烯)、PVDF(聚偏氟乙烯)、PTFE(聚四氟乙烯)、 PFA(perfluoro-alkylvinyl-ether-tetrafluoro-ethlene-copolymer：聚四氟乙烯烷氧基树脂)等的树脂材料形成。
第一筒31的下端部分31a包括朝向下方扩展的第一喇叭状部33。第一喇叭状部33的下端部分33a构成气体喷出喷嘴8的下端。第一筒31的内部空间构成使从第一有机溶剂蒸汽配管51供给的有机溶剂蒸汽或从第二非活性气体配管64供给的非活性气体流通的第一气体流路34。第一气体流路34 的下端圆形地开口，由该开口形成第一喷出口36。此外，第一筒31的下端部分31a形成为喇叭状。因此，从第一喷出口36的中央部喷出的气体朝向铅垂下方喷出，此外，从第一喷出口36的周缘部喷出的气体朝向斜下外侧喷出。即，第一喷出口36将在第一气体流路34中流通的气体(有机溶剂蒸汽或非活性气体)作为整体朝向大致下方喷出。
第二筒32包括筒状部37和封闭筒状部37的上端部的封闭部38。使用封闭构件(未图示的)气密地封闭第一筒31的外周和封闭部38的内周之间。筒状部37的下端部分37a包括朝向下方扩展的第二喇叭状部39。第二喇叭状部39具有比第一喇叭状部33大的弯曲率。第二喇叭状部39的下端部分 39a相对铅垂方向的倾斜角度比第一喇叭状部33的下端部分33a相对铅垂方向的倾斜角度大。第二喇叭状部39的下端部分39a位于比第一喇叭状部33 的下端部分33a更靠上方的位置。第一筒31和第二筒32的筒状部37之间的空间构成第二气体流路42，第二气体流路42使从机溶剂蒸汽配管61供给的有机溶剂蒸汽或从第二非活性气体配管64供给的非活性气体流通。
第二气体流路42的下端部分被第一喇叭状部33的下端部分33a和第二喇叭状部39的下端部分39a划分为朝向斜下外侧的环状的第二喷出口40。第二喷出口40朝向斜下外侧环状地喷出在第二气体流路42中流通的气体(有机溶剂蒸汽或非活性气体)。由于第二喇叭状部39的下端部分39a相对铅垂方向的倾斜角度比第一喇叭状部33的下端部分33a相对铅垂方向的倾斜角度大，因此从第二喷出口40的气体的喷出方向D2相对铅垂方向的倾斜角度比从第一喷出口36的气体的喷出方向D1相对铅垂方向的倾斜角度大。换言之，从第二喷出口40的气体的喷出方向D2相对铅垂方向的倾斜程度比从第一喷出口36的气体的喷出方向D1相对铅垂方向的倾斜程度大。
气体喷出喷嘴8的第一气体流路34连接有：第一有机溶剂蒸汽配管51，供给来自有机溶剂蒸汽供给源的高温(比常温高的温度。例如约80℃)的有机溶剂蒸汽(例如IPA蒸汽)；以及第一非活性气体配管54，供给来自非活性气体供给源的非活性气体(例如，氮气、氩气和氦气中的一种以上)。向第一非活性气体配管54供给的非活性气体的比重比向气体喷出喷嘴8供给的有机溶剂蒸汽的比重小。在第一有机溶剂蒸汽配管51上安装有：第一有机溶剂蒸汽阀52，用于开闭第一有机溶剂蒸汽配管51；以及第一流量调整阀53，用于调节第一有机溶剂蒸汽配管51的开度，从而调整从第一喷出口36喷出的有机溶剂蒸汽的流量。虽未图示，第一流量调整阀53包括：阀体，在内部设置有阀座；阀芯，开闭阀座；以及致动器，使阀体在开位置和闭位置之间移动。对于其他流量调整阀也相同。在第一非活性气体配管54上安装有：第一非活性气体阀55，用于开闭第一非活性气体配管54；以及第二流量调整阀 56，用于调节第一非活性气体配管54的开度，从而调整从第一喷出口36喷出的非活性气体的流量。通过一边关闭第一非活性气体阀55一边打开第一有机溶剂蒸汽阀52，向第一气体流路34供给来自第一有机溶剂蒸汽配管51的高温的有机溶剂蒸汽。从第一喷出口36喷出在第一气体流路34中流动并到达第一气体流路34的下端的高温的有机溶剂蒸汽。此外，通过一边关闭第一有机溶剂蒸汽阀52一边打开第一非活性气体阀55，向第一气体流路34供给来自第一非活性气体配管54的非活性气体。从第一喷出口36喷出在第一气体流路34中流动并到达第一气体流路34的下端的非活性气体。
气体喷出喷嘴8的第二气体流路42连接有：第二有机溶剂蒸汽配管61，供给来自有机溶剂蒸汽供给源的高温(比常温高的温度。例如约80℃)的有机溶剂蒸汽(例如IPA蒸汽)；以及第二非活性气体配管64，供给来自非活性气体供给源的非活性气体(例如，氮气、氩气和氦气中的一种以上)。向第二有机溶剂蒸汽配管61供给的有机溶剂蒸汽的比重比向气体喷出喷嘴8 供给的有机溶剂蒸汽的比重小。在第二有机溶剂蒸汽配管61上安装有：第二有机溶剂蒸汽阀62，用于开闭第二有机溶剂蒸汽配管61；以及第三流量调整阀63，用于调节第二有机溶剂蒸汽配管61的开度，从而调整从第二喷出口 40喷出的有机溶剂蒸汽的流量。在第二非活性气体配管64上安装有：第二非活性气体阀65，用于开闭第二非活性气体配管64；以及第四的流量调整阀 66，用于调节第二非活性气体配管64的开度，从而调整从第二喷出口40喷出的非活性气体的流量。通过一边关闭第一非活性气体阀55一边打开第二有机溶剂蒸汽阀62，向第二气体流路42供给来自第一有机溶剂蒸汽配管51的高温的有机溶剂蒸汽。从第二喷出口40喷出在第一气体流路34中流动并到达第二气体流路42的下端的高温的有机溶剂蒸汽。此外，通过一边关闭第二有机溶剂蒸汽阀62一边打开第二非活性气体阀65，向第二气体流路42供给来自第二非活性气体配管64的非活性气体。从第二喷出口40喷出在第二气体流路42中流动并到达第二气体流路42的下端的非活性气体。
使用基板处理装置1对基板W进行处理时，如图3所示，随着旋转卡盘 5的旋转，基板W以旋转轴线(规定的铅垂轴线)A1为中心旋转。该状态下，气体喷出喷嘴8配置在第一喇叭状部33的下端部分33a隔着规定的间隔 (例如，约10mm)与基板W的上表面相对的下位置。此时，气体喷出喷嘴 8的中心轴线A2与旋转轴线A1大致一致。
该状态下，若有选择地打开第一有机溶剂蒸汽阀52或第一非活性气体阀 55，则向基板W的上表面的以旋转中心A0(旋转轴线A1上)为中心的大致圆形的第一区域46喷吹从第一喷出口36喷出的气体(有机溶剂蒸汽或非活性气体)。此外，该状态下，若有选择地打开第二有机溶剂蒸汽阀62或第二非活性气体阀65，则向包围第一区域46的外侧的大致圆环状的第二区域 47喷吹从第二喷出口40喷出的气体(有机溶剂蒸汽或非活性气体)。在对 450mm的基板W进行处理的基板处理装置1中，大致圆形的第一区域46的直径例如约50mm，大致圆环状的第二区域47的内径例如约50mm，其外径例如约150mm。
如图2所示，杯9配置在比由旋转卡盘5保持的基板W更靠外侧(远离旋转轴线A1的方向)。杯9包围旋转基座15。在旋转卡盘5使基板W旋转的状态下，若向基板W供给处理液，则供给至基板W的处理液被甩向基板W的周围。在向基板W供给处理液时，向上开口的杯9的上端部9a配置在比旋转基座15更靠上方的位置。因此，排出至基板W的周围的药液或水等处理液被杯9接受。然后，被杯9接受的处理液被送至未图示的回收装置或废液装置。
图4是用于说明基板处理装置1的主要部分的电气结构的框图。
控制装置3是使用例如微型计算机构成。控制装置3具有CPU(Center ProcessingUnit；中央处理单元)等的运算单元、固定存储器、硬盘驱动器等的存储单元、输入输出单元。在存储单元存储有运算单元所执行的程序。
控制装置3根据预先规定的程序，对旋转马达13、第一～第三喷嘴移动单元43、44、24等的动作进行控制。而且，控制装置3对药液阀19、水阀 22、第一有机溶剂蒸汽阀52、第一非活性气体阀55、第二有机溶剂蒸汽阀 62、第二非活性气体阀65、第一流量调整阀53、第二流量调整阀56、第三流量调整阀63、第四的流量调整阀66等的开闭动作等进行控制。
图5是放大表示处理单元2的处理对象的基板W的表面的剖视图。处理对象的基板W例如是硅晶片，在该基板W的图案形成面即表面(上表面103) 形成有图案P。图案P例如是微细图案。如图5所示，图案P也可以是具有凸形(柱状)的结构体102以矩阵状配置的图案。在该情况下，结构体102 的线宽W1例如设定为10nm～45nm左右，图案P的间隙W2例如设定为10nm～数μm左右。图案P的膜厚T例如为1μm左右。此外，图案P的高宽比(膜厚T相对于线宽W1的比例)例如可以为5～500左右(典型的有5～50左右)。
此外，图案P也可以是由微细沟道形成的线状图案重复排列的图案。此外，图案P也可以是通过在薄膜上设置多个微细孔(空隙(void)或小孔(pore)) 而成的图案。
图案P例如包括绝缘膜。此外，图案P也可以包括导体膜。更具体而言，图案P也可以由层叠有多个膜的多层膜形成，并且还可以包括绝缘膜和导体膜。图案P也可以是由单层膜构成的图案。绝缘膜也可以是二氧化硅膜(SiO2膜)或氮化硅膜(SiN膜)。此外，导体膜也可以是导入了用于实现低电阻化的杂质的非晶硅膜，也可以是金属膜(例如，金属配线膜)。
此外，图案P也可以是亲水性膜。作为亲水性膜，可以例示出TEOS膜 (二氧化硅膜的一种)。
图6A是用于说明使用基板处理装置1进行基板处理的一例的流程图。图6B是用于说明在基板处理装置1中执行的、冲洗工序(S3)和干燥工序 (S4)的时序图。图7～图13是用于说明从浸液冲洗工序T11到旋转干燥工序T3的各工序的图解性的图。图14是用于说明在水的液膜边界附近部分70a 产生的马兰哥尼效应的图。
参照图1～图13对基板处理进行说明。适当参照图14。
未处理的基板W(例如直径为450mm的圆形基板)由搬运机械手IR、 CR从容纳器C搬入到处理单元2，并搬入至腔室4内，而且基板W以其表面(图案形成面)朝向上方的状态交到旋转卡盘5，由旋转卡盘5保持基板 W(S1：基板搬入工序(基板保持工序))。在搬入基板W之前，药液喷嘴 17、水喷嘴20和气体喷出喷嘴8退避到设定在旋转卡盘5的侧方的初始位置。
在搬运机械手CR退避到处理单元2外之后，控制装置3执行药液工序 (步骤S2)。具体而言，控制装置3通过控制旋转马达13使旋转基座15以规定的液处理速度(例如约800rpm)旋转。此外，控制装置3通过控制第一喷嘴移动单元43使药液喷嘴17从退避位置移动到处理位置。之后，控制装置3通过打开药液阀19从药液喷嘴17朝向处于旋转状态的基板W的上表面喷出药液。从药液喷嘴17喷出的药液供给到基板W的上表面之后，借助离心力沿着基板W的上表面流向外侧。进而，控制装置3在基板W进行旋转的状态下，使向基板W的上表面供给药液的供给位置在中央部和周缘部之间移动。由此，药液的供给位置通过基板W的整个上表面区域，因此基板W 的整个上表面区域被扫描，从而对基板W的整个上表面区域均匀地进行处理。从开始喷出药液起经过规定的时间后，控制装置3通过关闭药液阀19 来停止从药液喷嘴17喷出药液，然后，通过控制第一喷嘴移动单元43使药液喷嘴17从旋转卡盘5的上方退避。
接着，控制装置3执行冲洗工序(步骤S3)。冲洗工序是用水置换基板 W上的药液，由此从基板W上排除药液的工序。具体而言，控制装置3通过控制第二喷嘴移动单元44使水喷嘴20从退避位置移动到处理位置。控制装置3打开水阀22。由此，从水喷嘴20朝向旋转状态的基板W的上表面供给水。供给的水借助离心力遍布基板W的整个面。使用该水，冲洗附着在基板W上的药液。
若从水的供给开始起经过规定的期间，则在基板W的整个上表面区域被水覆盖的状态下，控制装置3控制旋转马达13，使基板W的转速从液体处理速度阶段性地减速至浸液速度(0或大约40rpm以下的低转速，在图6B 的例子中，例如大约10rpm)。然后，将基板W的转速维持为浸液速度(浸液冲洗工序T11(液膜形成工序))。由此，如图7所示，覆盖基板W的整个上表面区域的水的液膜(处理液的液膜)70以浸液状支撑于基板W的上表面。在该状态下，作用于基板W的上表面的水的液膜70的离心力比在水与基板W的上表面之间发挥作用的表面张力小，或者，所述离心力与所述表面张力几乎不相上下。通过使基板W的减速，作用于基板W上的水的离心力变弱，因此从基板W上排出的水的量减少。此外，在浸液冲洗工序T11中，也可以在形成浸液状的水的液膜70之后，继续向基板W供给水。
若从使基板W减速到浸液速度开始经过规定的期间，则控制装置3控制第三喷嘴移动单元24，使气体喷出喷嘴8从退避位置拉出到基板W的中央部上方。该状态下，气体喷出喷嘴8的中心轴线A2与旋转轴线A1大致一致。
若从使将基板W减速到浸液速度开始经过规定的期间，控制装置3关闭水阀22，停止从水喷嘴20喷出水。然后，控制装置3通过控制第二喷嘴移动单元44，使水喷嘴20返回到退避位置。
然后，控制装置3控制第三喷嘴移动单元24，使气体喷出喷嘴8下降至下位置(喷出口配置工序)。若从水喷嘴20喷出水开始经过规定的期间，则控制装置3控制旋转马达13，使基板W加速旋转。由此，结束浸液冲洗工序T11(结束冲洗工序(S3))。
接着，控制装置3执行干燥工序(步骤S4)。在干燥工序(S4)，控制装置3控制旋转马达13使基板W的转速上升至规定的第一转速(例如约 50rpm)(旋转工序)。借助基板W的旋转(约50rpm的旋转)的离心力，基板W的中央部的水被推向外侧扩展，结果，水的液膜70在基板W的中央部局部薄膜化，由此，在基板W的中央部形成圆形的液膜去除区域75(参照图9)。在形成液膜去除区域75后，控制装置3控制旋转马达13使基板 W的转速维持为第一转速(例如约50rpm)(旋转工序)。由此，液膜去除区域75逐渐地扩大(参照图10)。即，水的液膜70中的与液膜去除区域75 的边界80(以下，称为“液膜边界80”)向径向外侧移动。
然后，若到达规定的时刻，则控制装置3控制旋转马达13，使基板W 的转速上升至比第一转速快的规定的第二转速(例如约100rpm)，并维持为该速度(旋转工序)。随着基板W的转速的上升液膜去除区域75进一步扩大，从而扩大至基板W的整个上表面区域。因此，液膜边界80也向径向外侧移动。
在液膜去除区域75扩大到基板W的整个上表面区域后，控制装置3使基板W的旋转进一步加速至甩掉干燥速度(例如约1500rpm)。若从基板W 加速旋转开始经过规定的期间，则控制装置3控制旋转马达13使旋转卡盘5 停止旋转。然后，搬运机械手CR进入处理单元2，将处理完成的基板W向处理单元2外搬出(步骤S5)。该基板W从搬运机械手CR交给搬运机械手IR，并通过搬运机械手IR容纳于容纳器C。
在干燥工序(S4)中，从气体喷出喷嘴8喷出气体(有机溶剂蒸汽和非活性气体)。
在干燥工序(S4)，控制装置3使基板W向第一转速加速且开始执行第一喷出工序T1。具体来说，控制装置3一边关闭第一非活性气体阀55一边打开第一有机溶剂蒸汽阀52，且一边关闭第二有机溶剂蒸汽阀62一边打开第二非活性气体阀65。因此，向第一气体流路34供给来自第一有机溶剂蒸汽配管51的高温的有机溶剂蒸汽，且向第二气体流路42供给来自第二非活性气体配管64的非活性气体。由此，从第一喷出口36向喷出方向D1喷出高温的有机溶剂蒸汽，且从第二喷出口40向喷出方向D2喷出非活性气体。从第一喷出口36喷出的高温的有机溶剂蒸汽向大致圆形的第一区域46(参照图3)喷吹，从第二喷出口40喷出的非活性气体向大致圆环状的第二区域 47(参照图3)喷吹。在该实施方式的第一喷出工序T1中，从第一喷出口 36喷出的有机溶剂蒸汽的喷出流量例如为约30(升/分)，从第二喷出口40 喷出的非活性气体的喷出流量例如为约10(升/分)。通过从第一喷出口36 和第二喷出口40喷出气体，使基板W上方的空间中的基板W上表面的附近区域(以下，简称为“附近区域”)11(参照图9)充满有机溶剂蒸汽和非活性气体。
在第一喷出工序T1中，将基板W的转速维持为第一转速(约50rpm)。然后，如上所述，借助基板W的旋转(约50rpm的旋转)的离心力的作用，在基板W的上表面中的包括旋转中心A0的区域形成小径的液膜去除区域7 5。
通过喷吹高温的有机溶剂蒸汽，使液膜去除区域75的周围充满高温的有机溶剂蒸汽的环境气体。由此，向水的液膜70中的液膜边界80的附近的部分(以下，称为“液膜边界附近部分70a”)供给高温的有机溶剂蒸汽。在液膜去除区域75形成有水的薄膜76。由于在薄膜76中大量溶入有有机溶剂，因此水的薄膜76含有高浓度的有机溶剂。而且，因液膜去除区域75的周围保持为有机溶剂蒸汽的环境而使有机溶剂蒸汽不进行扩散，结果，抑制或防止水的薄膜76所含的有机溶剂进行蒸发。因此，在液膜去除区域75中，不能完全去除全部水，从而保持水的薄膜76。在实施方式中，使水的薄膜76 的厚度猴岛厚到数百nm级且将水的薄膜76的厚度设定为比图案P的高度低。
基于下述的理由，水的薄膜76厚。即，从第一喷出口36喷出的有机溶剂蒸汽具有比常温(例如约23℃)高的温度(例如约80℃)。另一方面，从水喷嘴20喷出的水的液温是常温，因此，在基板W的上表面形成的水的液膜70的液温也是常温。这样，由于向基板W的上表面供给的有机溶剂蒸汽具有比水的液膜70高的温度，因此在第一喷出工序T1，有机溶剂蒸汽在基板W上表面大量结露，随之水的薄膜76变厚。即，在实施方式中，由于向基板W的上表面供给的有机溶剂蒸汽的温度是高温(例如约80℃)，因此将水的薄膜76设定得厚。
此外，在第一喷出工序T1，从第二喷出口40喷出非活性气体。在第一喷出工序T1中，由于液膜去除区域75以小径存在于基板W的包括旋转中心A0的区域，因此在第二区域47存在水的液膜70的块体部分92。因此，通过从第二喷出口40喷出非活性气体，能够用非活性气体覆盖水的液膜70 的块体部分92的上表面。
如图14所示，若液膜边界附近部分70a的周围处于有机溶剂蒸汽的环境，则在水的薄膜76中的液膜边界80的附近的部分(以下，称为“薄膜的液膜边界附近部分76a”)与水的液膜70的块体部分92之间产生有机溶剂的浓度差即表面张力差，借助马兰哥尼效应的水的收缩作用，液膜边界附近部分 70a向上方突起。结果，液膜边界附近部分70a中的水的液面角度(相对水平面的角度)θ(以下，称为“液膜边界80中的液面角度θ”)变大。
在该第一喷出工序T1中，由于用非活性气体覆盖水的液膜70的块体部分92的上表面，因此专门只向液膜边界附近部分70a供给有机溶剂蒸汽，此外，采用高温的有机溶剂蒸汽作为该有机溶剂蒸汽。因此，能够使液膜边界附近部分70a与水的液膜70的块体部分92之间的有机溶剂蒸汽的浓度差变大，从而能够使液膜边界附近部分70a与水的液膜70的块体部分92之间的表面张力差变大。由此，作用于水的液膜70的马兰哥尼效应加强，结果，液膜边界80中的液面角度θ更进一步变大。
如上所述，形成液膜去除区域75后，将基板W的转速维持为第一转速 (例如约50rpm)，由此，使液膜去除区域75扩大到一定程度的大小。随着液膜去除区域75的扩大，液膜边界80向基板W的径向外侧移动。此时，如图10所示，有时液膜边界80来到第一区域46外。
但是，该情况下，如图10所示，基于有机溶剂和非活性气体之间的比重差，有机溶剂的蒸汽流过附近区域11中的靠近基板W上表面的低位置，非活性气体流过附近区域11中的远离基板W上表面的高位置。因此，能够使从第一喷出口36喷出的有机溶剂蒸汽在基板W的上表面的附近沿着该上表面向外侧移动，从而能够使有机溶剂蒸汽与液膜边界80冲突。因此，在液膜边界80向第一区域46外移动后，也能够向液膜边界80良好地持续供给有机溶剂蒸汽。
此外，说明了第一喷出工序T1的开始时刻与向第一转速加速的基板W 的加速时刻是相同时刻，但是第一喷出工序T1的开始时刻可以比向第一转速加速的基板W的加速时刻早。
此外，控制装置3在使基板W向第二转速加速的同时，开始执行第二喷出工序T2。具体来说，控制装置3关闭第一有机溶剂蒸汽阀52并打开第一非活性气体阀55，且关闭第二非活性气体阀65并打开第二有机溶剂蒸汽阀62。因此，向第一气体流路34供给来自第一非活性气体配管54的非活性气体，并且向第二气体流路42供给来自第二有机溶剂蒸汽配管61的高温的有机溶剂蒸汽。由此，从第一喷出口36向喷出方向D1喷出非活性气体，且从第二喷出口40向喷出方向D2喷出高温的有机溶剂蒸汽。从第一喷出口36 喷出的非活性气体向大致圆形的第一区域46(参照图3)喷吹，从第二喷出口40喷出的高温的有机溶剂蒸汽向大致圆环状的第二区域47(参照图3)喷吹。在该实施方式的第二喷出工序T2中，从第一喷出口36喷出的非活性气体的喷出流量例如为约30(升/分)，从第二喷出口40喷出的有机溶剂蒸汽的喷出流量例如为约100(升/分)。
在第二喷出工序T2中，将基板W的转速维持为第二转速(约100rpm)。由此，使液膜去除区域75扩大至基板W的整个区域。随着液膜去除区域75 的扩大，液膜边界80向基板W的径向外侧移动。
在第二喷出工序T2，从第二喷出口40向斜下外侧喷出高温的有机溶剂蒸汽。由于有机溶剂的比重比空气大，因此从第二喷出口40喷出的有机溶剂蒸汽在附近区域11中的靠近基板W上表面的低位置沿着该上表面向外侧移动，与液膜边界80冲突。由此，在第二喷出工序T2，能够向液膜边界80良好地供给有机溶剂蒸汽。而且，由于有机溶剂蒸汽的移动方向和液膜边界80 的移动方向均为径向外侧而一致，因此无论液膜边界80的移动状况 如何，都能够向液膜边界80持续供给高温的有机溶剂蒸汽。
此外，在第二喷出工序T2中，向基板W的上表面供给的有机溶剂蒸汽具有比水的液膜70高的温度。因此，在基板W上表面大量结露有机溶剂蒸汽，随之水的薄膜76变厚。因此，水的薄膜76的厚度与第一喷出工序T1 相同地，设定成数百nm级的厚度。
此外，在第二喷出工序T2，从第一喷出口36向基板W上表面的第一区域46喷出非活性气体。通过向基板W的上表面的第一区域46供给非活性气体，将基板W的上表面中央部的环境气体置换成非活性气体，水的薄膜76 所含的有机溶剂蒸汽进行蒸发。由此，从基板W的上表面的中央部去除水的薄膜，从而使基板W的上表面的中央部干燥。
此外，向第一区域46供给的非活性气体将向第二区域47喷出的有机溶剂蒸汽推向径向外侧扩展。由此，能够将从第一喷出口36喷出且在基板W 上表面的附近沿着该上表面移动的有机溶剂蒸汽推压于液膜边界80，因而，能够将液膜边界附近部分70a的周围保持为有机溶剂蒸汽的环境。该情况下，通过采用氩气等的比重更大的气体作为从气体喷出喷嘴8喷出的非活性气体，使得更进一步容易推压有机溶剂的蒸汽扩展。
但是，如上所述，由于向基板W的上表面供给的有机溶剂蒸汽具有比水的液膜70高的温度，因此在基板W上表面大量结露有机溶剂蒸汽。若因有机溶剂蒸汽的结露而薄膜的液膜边界附近部分76a的厚度超过图案P的高度，则存在因随着液膜边界80的移动(液膜去除区域75的扩大)而图案P倒塌的担忧。
但是，在第二喷出工序T2中，从第一喷出口36喷出的非活性气体推压液膜去除区域75扩展的结果，促进液膜边界80的移动。由此，在薄膜的液膜边界附近部分76a的厚度变厚之前，能够使液膜边界80移动到基板W的外周端(即，使液膜去除区域75扩展到基板W的整个上表面区域)。因此，在图案P倒塌之前，能够从基板W的整个上表面区域去除水(使其干燥)。
此外，说明了第二喷出工序T2的开始时刻和向第二转速加速的基板W 的加速时刻是相同时刻，但是第二喷出工序T2的开始时刻可以比向第二转速加速的基板W的加速时刻早。
若从第二喷出工序T2开始经过预先规定的期间(例如五秒钟)，则液膜去除区域75已经扩大到基板W的整个上表面区域。该时刻，控制装置3 使基板W的旋转进一步加速至甩掉干燥速度(例如约1500rpm)。即，控制装置3开始执行旋转干燥工序T3。
此外，控制装置3在基板W向甩掉干燥速度(例如约1500rpm)加速的同时，开始执行旋转干燥工序T3。具体来说，控制装置3一边维持第一有机溶剂蒸汽阀52的关闭状态和第一非活性气体阀55的打开状态，一边关闭第二有机溶剂蒸汽阀62并打开第二非活性气体阀65。由此，从第一喷出口36 和第二喷出口40喷出非活性气体。从第一喷出口36喷出的非活性气体向大致圆形的第一区域46(参照图3)喷吹，从第二喷出口40喷出的非活性气体向大致圆环状的第二区域47(参照图3)喷吹。
若旋转干燥工序T3结束，则控制装置3控制第三喷嘴移动单元24，使气体喷出喷嘴8退避到向基板W的中央部上方提起的后退避位置。
如上所述，根据该实施方式，在第一喷出工序T1中，从第一喷出口36 向基板W的上表面的第一区域46喷出有机溶剂蒸汽，且从第二喷出口40 向包围第一区域46的第二区域47喷出非活性气体。
在第一喷出工序T1中，一边使基板W旋转，一边向基板W的上表面中的包括旋转中心A0的区域供给有机溶剂蒸汽。借助基板W的旋转(50rpm 的旋转)的离心力，向外侧推压基板W的上表面中的包括旋转中心A0的区域的水并扩展。结果，在基板W的上表面中的包括旋转中心A0的区域水的液膜70局部薄膜化，由此，在基板W的中央部形成液膜去除区域75。在液膜去除区域保持与液膜边界附近部分70a相连的水的薄膜76。
若液膜边界附近部分70a的周围处于有机溶剂蒸汽的环境，则在薄膜的液膜边界附近部分76a与水的液膜70的块体部分92之间产生有机溶剂的浓度差即表面张力差，借助马兰哥尼效应的水的收缩作用，液膜边界附近部分 70a向上方突出。结果，液膜边界80中的液面角度θ变大。
然后，在实施方式中，在液膜去除区域75比较小时开始执行第一喷出工序T1，然后，在液膜去除区域75扩大中的规定的时刻，停止执行第一喷出工序T1且开始执行第二喷出工序T2。即，在液膜去除区域75的扩大进行到一定程度的时刻，将喷出有机溶剂的喷出口从第一喷出口36切换到第二喷出口40。由此，能够使基板W的上表面中的有机溶剂蒸汽的供给位置追随与液膜去除区域75扩大相伴的液膜边界80的移动而移动。因此，在从液膜去除区域75的形成到该液膜去除区域75扩大至基板W的整个区域的期间内，能够使液膜边界附近部分70a的周围持续保持为有机溶剂蒸汽的环境，由此，在该期间内，能够将液膜边界80中的液面角度θ大地持续保持。因而，能够抑制或防止图案P倒塌且从基板W的上表面去除水。
此外，通过采用该实施方式的基板处理方法，即使在基板W的上表面表示亲水性的情况(例如，图案P(参照图5等)是亲水性膜的情况)下，也能够防止液膜边界80中的液面角度θ变得过小。因此，即使在基板W的上表面表示亲水性的情况下，也能够抑制或防止图案P倒塌且从基板W的上表面去除水。
此外，由于向基板W的上表面供给的有机溶剂蒸汽具有比水的液膜70 高的温度，因此在第一喷出工序T1和第二喷出工序T2，在基板W上表面的有机溶剂蒸汽的结露量增大，随之，水的薄膜76变厚(数百nm级)。由此，液膜边界附近部分70a与水的液膜70的块体部分92之间的有机溶剂蒸汽的浓度差，即液膜边界附近部分70a与水的液膜70的块体部分92之间的表面张力差变大。因而，作用于水的液膜70的马兰哥尼效应加强，结果，液膜边界80中的液面角度θ更进一步变大。因此，在从液膜去除区域75的形成到该液膜去除区域75扩大至基板W的整个上表面区域的期间内，能够将液膜边界80中的液面角度θ更进一步大地持续保持。
此外，在第二喷出工序T2，从第二喷出口40向斜下外侧喷出有机溶剂蒸汽。由于有机溶剂的比重比空气大，因此从第二喷出口40喷出的有机溶剂蒸汽在附近区域11中的靠近基板W上表面的低位置沿着该上表向外侧移动，与膜边界80冲突。因此，能够向液膜边界80良好地供给有机溶剂蒸汽。而且，由于有机溶剂蒸汽的移动方向和液膜边界80的移动方向均朝向径向外侧且一致，因此无论液膜边界80的移动状况 如何，能够向液膜边界80持续供给高温的有机溶剂蒸汽。
但是，在从气体喷出喷嘴8喷出高温的有机溶剂蒸汽的情况下，随着在基板W的上表面的有机溶剂蒸汽的结露量增大，存在薄膜的液膜边界附近部分76a的厚度也增大的担忧。在薄膜的液膜边界附近部分76a的厚度超过图案P的高度的情况下，存在随着液膜边界80的移动(液膜去除区域75的扩大)图案P倒塌的担忧。
在实施方式中，在第二喷出工序T2，从第一喷出口36喷出非活性气体，因此，液膜去除区域75被推压扩展的结果，促进液膜边界80的移动。由此，在薄膜的液膜边界附近部分76a的膜厚变厚之前，能够使液膜边界80移动到基板W的外周端(即，使液膜去除区域75扩展到基板W的整个上表面区域)。因此，在图案P倒塌之前，能够从基板W的整个上表面区域去除水(使其干燥)。
图15是用于说明用于执行本发明的第二实施方式的基板处理方法的基板处理装置201所具备的气体喷出喷嘴208的结构例的示意性的纵剖视图。
在第二实施方式中，对与第一实施方式所示的各部对应的部分标注与图 1～图13的情况相同的附图标记，并省略说明。
第二实施方式的基板处理装置201所包括的气体喷出喷嘴208与第一实施方式的基板处理装置1所包括的气体喷出喷嘴8的不同点在于，通过用环状的第三气体流路216包围第二气体流路42的外侧来构成三重的气体喷出喷嘴。
具体来说，气体喷出喷嘴208还包括包围第二筒32的第三筒(外筒)212。第三筒212以中心轴线A2作为中心轴线。第三筒212包括筒状部213和封闭筒状部213的上端部的封闭部214。第二筒32的外周和封闭部214的内周之间被封闭构件(未图示的)气密地封闭。筒状部213的下端部分213a包括朝向下方扩展的第三喇叭状部215。第三喇叭状部215具有比第二喇叭状部 39大的弯曲率。第三喇叭状部215的下端部分215a相对铅垂方向的倾斜角度比第二喇叭状部39的下端部分39a相对铅垂方向的倾斜角度大。第三喇叭状部215的下端部分39a位于比第二喇叭状部39的下端部分39a更靠上方的位置。第二筒32和第三筒212的筒状部213之间的空间构成使从第三非活性气体配管218供给的非活性气体流通的第三气体流路216。
第三气体流路216的下端部分被第二喇叭状部39的下端部分39a和第三喇叭状部215的下端部分215a划分为朝向斜下外侧的环状的第三喷出口21 7。第三喷出口217向斜下外侧环状地喷出在第三气体流路216中流通的非活性气体。由于第三喇叭状部215的下端部分215a相对铅垂方向的倾斜角度比第二喇叭状部39的下端部分39a相对铅垂方向的倾斜角度大，因此从第三喷出口217的气体的喷出方向D3相对铅垂方向的倾斜角度比从第二喷出口40 的气体的喷出方向D2相对铅垂方向的倾斜角度大。换言之，从第三喷出口2 17的气体的喷出方向D3相对铅垂方向的倾斜程度比从第二喷出口40的气体的喷出方向D2相对铅垂方向的倾斜程度大。
气体喷出喷嘴208的第三气体流路216连接有供给来自活性气体供给源的非活性气体(例如，氮气、氩气和氦气中的一种以上)的第三非活性气体配管218。在第三非活性气体配管218上安装有：第三非活性气体阀219，用于开闭第三非活性气体配管218；以及第四的流量调整阀220，用于调节第三非活性气体配管218的开度，从而调整从第三喷出口217喷出的非活性气体的流量。通过打开第三非活性气体阀219，向第三气体流路216供给来自第三非活性气体配管218的非活性气体，从第三喷出口217喷出在第三气体流路216中流动并到达第三气体流路216的下端的非活性气体。
此外，说明了从第三喷出口217的气体的喷出方向D3是斜下向外，但可以是向外(即横向)。
图16是用于说明使用基板处理装置201的基板处理的一例中的冲洗工序和旋转干燥工序的时序图。
使用图6A说明了在使用基板处理装置201的基板处理例中对从第一喷出口36和第二喷出口40的气体的喷出进行控制，由于与使用基板处理装置 1的基板处理例相同，因此对其省略说明。
若在气体喷出喷嘴8配置于下位置后，处于第一喷出工序T1，则具体来说，控制装置3打开第三非活性气体阀219，从第三喷出口217向喷出方向 D3喷出非活性气体。从第三喷出口217喷出的非活性气体向第二区域47的外侧的圆环状的区域喷吹。然后，继续从第三喷出口217喷出非活性气体，直到旋转干燥工序T3结束。
根据该第二实施方式，带来与前述的第一实施方式关联进行说明的作用效果相同的作用效果。
图17是用于说明用于执行本发明的第三实施方式的基板处理方法的基板处理装置301的结构的图解性的图。
在第三实施方式，与第一实施方式共通的部分，标注与图1～图14的情况相同的附图标记并省略说明。第三实施方式的基板处理装置301与第一实施方式的基板处理装置1的主要不同点在于，设置与由旋转卡盘5保持的基板W的上表面相对的相对构件302，在相对构件302能够一体移动地设置有气体喷出喷嘴308。
相对构件302为圆板状。相对构件302的直径与基板W的直径相同或者大于基板W的直径。在相对构件302的下表面形成有与由旋转卡盘5保持的基板W的上表面相对的、由平坦面构成的圆形的相对面304。相对面304与基板W的整个上表面区域相对。相对构件302通过保持架305以使相对构件 302的中心轴线位于旋转卡盘5的旋转轴线A1上的方式支撑为水平姿势。
在相对构件302的上表面固定有将通过相对构件302的中心的铅垂轴线 (与旋转卡盘5的旋转轴线A1一致的铅垂轴线)作为中心轴线的中空圆筒状的保持架305。保持架305形成为中空，其内部以沿着铅垂方向延伸的状态插入有气体喷出喷嘴308。气体喷出喷嘴308具备与第一实施方式的气体喷出喷嘴8(参照图3等)大致相同的结构。
气体喷出喷嘴308通过在相对构件302的中央部形成的贯通孔312向比相对面304更靠下方的位置突出。气体喷出喷嘴308以第一和第二喷出口36、 40向比相对面304更靠下方的位置露出的方式定位于相对构件302。更具体来说，相对面304与第二喷出口40的上端之间的间隙微小。
在保持架305结合有支撑构件升降单元311。控制装置3控制支撑构件升降单元311，使相对构件302的相对面304在接近位置和退避位置之间升降，接近位置是与由旋转卡盘5保持的基板W的上表面接近的位置，退避位置是向旋转卡盘5的上方大幅退避的位置。在相对构件302位于接近位置时，气体喷出喷嘴308的第一喇叭状部33的下端部分33a和基板W的上表面隔着规定的间隔(例如，约7mm)相对。此外，将相对面304和基板W的上表面之间设定为狭窄间隔(例如，约10mm)。
在第三实施方式的基板处理装置301中，执行与第一实施方式的基板处理例(图6A～图13所示的基板处理例)相同的处理。在干燥工序(图6A 的步骤S4)中，控制装置3控制支撑构件升降单元311，使相对构件302配置于接近位置。然后，进行从气体喷出喷嘴308喷出有机溶剂蒸汽和非活性气体。从气体喷出喷嘴308的第一和第二喷出口36、40的气体的喷出时刻等和基板W的旋转方式，与第一实施方式的基板处理例(图6A～图13所示的基板处理例)的情况相同。因此，在第三实施方式中，带来与第一实施方式关联说明的效果相同的效果。
此外，在第三实施方式中，除了从气体喷出喷嘴308喷出有机溶剂蒸汽和非活性气体的第一实施方式关联说明的作用效果之外，还能够将基板W的上方的狭窄空间310(即，附近区域11)与基板W的周围进行阻断，因此在附近区域11中流动的有机溶剂蒸汽的气流和非活性气体的气流很难受到外部干扰的影响。由此，在从液膜去除区域75的形成到该液膜去除区域75扩大至基板W的整个区域的期间内，能够稳定地保持有机溶剂蒸汽的气流和非活性气体的气流。
以上，对本发明的三个实施方式进行了说明，但本发明也能够以其他方式实施。
例如，在各实施方式，可以将第二喷出工序T2中的从第一喷出口36的有机溶剂蒸汽的喷出流量设为喷出开始后增大。该情况下，能够随着液膜去除区域75的扩大向从旋转中心A0远离的液膜边界80持续供给有机溶剂蒸汽。
此外，在上述的各实施方式，列举了作为气体喷出喷嘴8、208、308喷出的含低表面张力的气体，喷出有机溶剂蒸汽的结构的例子，但也可以是喷出有机溶剂蒸汽和作为载气的非活性气体(例如氮气)的混合气体的结构。
此外，在上述的各实施方式，列举了从气体喷出喷嘴8、208、308喷出的有机溶剂蒸汽为比常温高的温度的有机溶剂蒸汽，但也可以从气体喷出喷嘴8、208、308喷出常温的有机溶剂蒸汽。该情况下，若将在基板W的上表面形成的水的液膜70的液温设为比常温低，则向基板W的上表面供给的有机溶剂蒸汽成为具有比水的液膜70高的温度，该情况下，在第一喷出工序 T1和第二喷出工序T2能够厚地保持在基板W的上表面形成的水的薄膜76。
此外，在第一喷出工序T1和/或第二喷出工序T2，与从气体喷出喷嘴8、 208、308的气体的喷出并行，可以使用水喷嘴20(参照图2)等向基板W 的周缘部(水的液膜70的块体部分92)供给水。该情况下，为了不向液膜去除区域75供给水，有必要在扩大的液膜去除区域75覆盖基板W的整个上表面区域之前(即，在液膜边界80到达基板W的上表面周缘前)的规定的时刻，停止供给水。
此外，在上述的各实施方式，可以在第一喷出工序T1中从第二喷出口 40不喷出非活性气体。该情况下，附近区域11充满有机溶剂蒸汽的环境气体。因此，优选，在气体喷出喷嘴8、208、308配置到下位置后，通过从第一喷出口36、第二喷出口40、第三喷出口217喷出非活性气体，使非活性气体充满附近区域11。该情况下，在第一喷出工序T1，能够用非活性气体覆盖水的液膜70的块体部分92的上表面，由此，能够专门仅向液膜边界附近部分70a供给有机溶剂蒸汽。
此外，可将第三实施方式的结构组装成第二实施方式的结构。即，可做成将构成为三重喷嘴的气体喷出喷嘴208组入第三实施方式的相对构件302 的内部的结构。
此外，作为气体喷出喷嘴的方式，在第一～第三实施方式中总计表示了气体喷出喷嘴8、208、308的三种方式，但是气体喷出喷嘴也可以其他方式构成。
即，在上述的实施方式中说明的气体喷出喷嘴8、208、308采用了，多个喷出口中的越是外侧的喷出口，该喷出口的位置越高的结构，但是全部的喷出口的高度位置也可以相同。此外，说明了在前述的实施方式中说明的气体喷出喷嘴8、208、308，多个喷出口中的越是外侧的喷出口，从该喷出口的气体的喷出方向相对铅垂方向的倾斜角度越大，但是从全部的喷出口的气体的喷出方向也可以相同(例如铅垂向下)。
此外，气体喷出喷嘴并不局限于双重喷嘴或三重喷嘴，可以采用四重以上的多重喷嘴。
此外，在实施方式中，说明了第一喷出工序T1中从第一喷出口36喷出的有机溶剂蒸汽(向基板W的上表面供给的有机溶剂蒸汽)是高温(约80 ℃)，但是在第一喷出工序T1中，也可以从第一喷出口36喷出常温的有机溶剂蒸汽或常温以上且不足沸点(82.4℃)的规定的温度(例如约30℃～约 60℃)的有机溶剂蒸汽。该情况下，在液膜去除区域75形成的水的薄膜76 的厚度成为数nm。
该情况下，液膜边界附近部分70a与水的液膜70的块体部分92之间的低表面张力液体的浓度差不像上述的各实施方式的情况那样大，即使这样，即液膜边界附近部分70a与水的液膜70的块体部分92之间存在表面张力差，因此，能够使马兰哥尼效应作用于水的液膜70。因而，液膜边界附近部分70a 表示向上方突出的举动。因此，在从液膜去除区域75的形成到该液膜去除区域75扩大至基板W的整个区域的期间内，能够将液膜边界80中的液面角度θ大地持续保持。
此外，在上述的各实施方式，可将第二喷出工序T2中的基板W的转速 (第二转速)设为与第一喷出工序T1中的基板W的转速(第一转速)相同程度的转速。
此外，作为比重比空气大且表面张力比水的表面张力低的低表面张力液，以作为有机溶剂的一个例子的IPA为例进行了说明，但作为这样的低表面张力液，除了IPA以外，例如，也可以采用甲醇、乙醇、丙酮、EG(乙二)、氢氟醚(HFE：hydrofluoroether)、正丁醇、叔丁醇、异丁醇、2-丁醇等有机溶剂。
此外，在所述各实施方式中，以构成处理液的液膜(水的液膜70)的处理液为水的情况为例进行了说明，但构成液膜的处理液也可以为IPA(液体)。在该情况下，也可以采用HFE或EG作为低表面张力液。
此外，在所述各实施方式中，对基板处理装置1、201、301为对圆板状的基板W进行处理的装置的情况进行了说明，但基板处理装置1、201、301 也可以为对液晶显示装置用玻璃基板等多边形的基板进行处理的装置。
对本发明的实施方式详细地进行了说明，但这些只不过是用于使本发明的技术内容明确的具体例，本发明不应限定于这些具体例，本发明的范围仅由附加的权利要求书来限定。
本申请与2016年1月28日向日本专利厅提出的日本特愿2016-14567号对应，将该申请的所有公开内容通过引用编入于此。
附图标记说明
1：基板处理装置
3：控制装置
8：气体喷出喷嘴
24：第三喷嘴移动单元
34：第一气体流路
36：第一喷出口
40：第二喷出口
42：第二气体流路
46：第一区域
47：第二区域
52：第一有机溶剂蒸汽阀
55：第一非活性气体阀
62：第二有机溶剂蒸汽阀
65：第二非活性气体阀
70：水的液膜
75：液膜去除区域
76：水的薄膜
80：液膜边界
92：块体部分
201：基板处理装置
208：气体喷出喷嘴
216：第三气体流路
217：第三喷出口
219：第三非活性气体阀
A0：旋转中心
A1：旋转轴线
W：基板

Claims (12)

1.一种基板处理方法，其中，包括：
基板保持工序，将上表面形成有图案的基板保持为水平，
液膜形成工序，在所述基板的上表面形成厚度比所述图案的高度厚的处理液的液膜，
喷出口配置工序，以使第一喷出口朝向所述基板的上表面中的包括旋转中心的规定的第一区域，且使第二喷出口朝向所述基板的上表面中的包围所述第一区域的外侧的规定的第二区域的方式，配置所述第一喷出口和所述第二喷出口，
第一喷出工序，从所述第一喷出口喷出含低表面张力液体的气体且从所述第二喷出口不喷出所述含低表面张力液体的气体，所述含低表面张力液体的气体含有比重比空气大且表面张力比所述处理液低的低表面张力液体的蒸汽，
第二喷出工序，在所述第一喷出工序后，从所述第二喷出口喷出所述含低表面张力液体的气体，并且从第一喷出口不喷出所述含低表面张力液体的气体，以及
旋转工序，与所述第一喷出工序和所述第二喷出工序并行，使所述基板以规定的铅垂轴线为中心旋转。
2.根据权利要求1所述的基板处理方法，其中，
从所述第一喷出口喷出的气体的喷出方向包括铅垂下方，
从所述第二喷出口喷出的气体的喷出方向包括斜下外侧。
3.根据权利要求1或2所述的基板处理方法，其中，
所述含低表面张力液体的气体具有比常温高的温度。
4.根据权利要求1或2所述的基板处理方法，其中，
所述第二喷出工序包括从所述第一喷出口喷出不包含所述低表面张力液体的蒸汽且比重比所述低表面张力液体小的非活性气体的工序。
5.根据权利要求1或2所述的基板处理方法，其中，
所述第一喷出工序包括从所述第二喷出口喷出不包含所述低表面张力液体的蒸汽且比重比所述低表面张力液体小的非活性气体的工序。
6.根据权利要求1或2所述的基板处理方法，其中，
所述处理液包含水，
所述低表面张力液体包含有机溶剂。
7.一种基板处理装置，其中，包括：
基板保持单元，将基板以形成有图案的上表面朝向上方的状态保持为水平，
旋转单元，用于使被所述基板保持单元保持的所述基板以规定的铅垂轴线为中心旋转，
处理液供给单元，用于向所述基板的所述上表面供给处理液，
喷嘴，具有第一喷出口和第二喷出口，所述第一喷出口与所述基板的上表面中的包括旋转中心的规定的第一区域相向，所述第二喷出口与所述基板的上表面中的包围所述第一区域的外侧的规定的第二区域相向，
含低表面张力液体的气体供给单元，用于向所述喷嘴供给含低表面张力液体的气体，所述含低表面张力液体的气体含有比重比空气大且表面张力比所述处理液低的低表面张力液体的蒸气，
控制装置，对所述旋转单元、所述处理液供给单元和所述含低表面张力液体的气体供给单元进行控制；
所述控制装置执行液膜形成工序、第一喷出工序、第二喷出工序和旋转工序，
在所述液膜形成工序中，在所述基板的上表面形成厚度比所述图案的高度厚的处理液的液膜，
在所述第一喷出工序中，利用所述含低表面张力液体的气体供给单元从所述第一喷出口喷出所述含低表面张力液体的气体并向所述液膜喷吹，并且从所述第二喷出口不喷出所述含低表面张力液体的气体，
在所述第二喷出工序中，在所述第一喷出工序后，利用所述含低表面张力液体的气体供给单元从所述第二喷出口喷出所述含低表面张力液体的气体并向所述液膜喷吹，并且从所述第一喷出口不喷出所述含低表面张力液体的气体，
所述旋转工序与所述第一喷出工序和所述第二喷出工序并行，在所述旋转工序中，使所述基板以规定的铅垂轴线为中心旋转。
8.根据权利要求7所述的基板处理装置，其中，
从所述第一喷出口喷出的气体的喷出方向包括铅垂下方，
从所述第二喷出口喷出的气体的喷出方向包括斜下外侧。
9.根据权利要求7或8所述的基板处理装置，其中，
所述含低表面张力液体的气体具有比常温高的温度。
10.根据权利要求7或8所述的基板处理装置，其中，还包括：
非活性气体供给单元，用于向所述喷嘴供给比重比所述低表面张力液体小的非活性气体，
所述控制装置在所述第二喷出工序中执行利用所述非活性气体供给单元从所述第一喷出口喷出所述非活性气体的工序。
11.根据权利要求7或8所述的基板处理装置，其中，还包括：
非活性气体供给单元，用于向所述喷嘴供给比重比所述低表面张力液体小的非活性气体，
所述控制装置在所述第一喷出工序中执行利用所述非活性气体供给单元从所述第二喷出口喷出所述非活性气体的工序。
12.根据权利要求7或8所述的基板处理装置，其中，
所述处理液包含水，
所述低表面张力液体包含有机溶剂。
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