CN108630569B - 基板处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于，在加热器与附着有处理液的基板的下表面接触加热时防止基板弯曲，从而能够均匀地加热基板的整个面。基板处理装置(1)的旋转基座(21)具备把持基板W的周缘的多个卡盘销(20)。加热器主体(60)配置在旋转基座(21)与由卡盘销(20)把持的基板(W)之间。在加热器主体(60)的上表面设置有多个气体嘴(61)。气体嘴(61)与非活性气体供给机构(68)和抽吸机构(69)连通，通过从气体嘴(61)喷出非活性气体来防止向加热器主体(60)下落的处理液进入气体嘴(61)，通过由气体嘴(61)抽吸能够使基板(W)均匀地吸附于加热器主体(60)的上表面。由此，防止基板弯曲，从而能够均匀地加热基板的整个面。

Description

基板处理装置
技术领域
本发明涉及利用处理液对基板执行处理的基板处理装置。在基板处理装置中成为处理对象的基板包括例如半导体基板、液晶显示装置用基板、等离子显示器用基板、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、光掩模用基板等。
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，利用处理液来处理该基板的表面。
例如，一张一张地处理基板的单张式基板处理装置具备：旋转卡盘，一边将基板保持为大致水平，一边使该基板旋转；以及嘴，用于向通过该旋转卡盘进行旋转的基板的上表面供给处理液。向由旋转卡盘保持的基板供给药液，然后供给冲洗液，从而将基板上的药液置换为冲洗液。然后，进行用于排除基板上的冲洗液的旋转干燥处理。在旋转干燥处理中，通过高速旋转基板来甩去除(干燥)掉附着于基板的冲洗液。在这样的干燥处理方法中，存在进入到形成于基板的表面的图案的间隙的冲洗液未被甩掉，冲洗液残留于图案的间隙的担忧。
因此，已知有以下方法：向冲洗处理后的基板的上表面供给异丙醇(isopropylalcohol：IPA)液等常温的有机溶剂，将进入到基板的上表面的细微图案的间隙的冲洗液置换为有机溶剂，并使基板的表面干燥。
在下述专利文献1中公开了，更可靠地防止基板表面干燥时图案倒塌的技术。即，在本技术中，在基板的上表面将有机溶剂的液膜保持为浆状(液膜保持工序)。该状态下利用加热器加热基板的下表面(基板加热工序)，在基板的上表面和有机溶剂的液膜之间产生有机溶剂的气相来使液膜从基板的上表面上浮(液膜上浮工序)。然后，在液膜的中心形成干燥区域，使该干燥区域从基板向周缘依次扩大，从而使液膜一边维持为液块状态一边从基板的上表面排除(液膜排除工序)。
专利文献1：日本特开2014-112652号公报
专利文献2：日本特开2015-185903号公报
根据专利文献1所记载的方法，能够在图案的间隙不残留处理液的情况下干燥基板，因此能够更可靠地防止基板干燥时图案倒塌。但是，在上述方法中，在基板加热工序中使加热器与基板的下表面接触。此时，能够想到基板弯曲成凹状(即基板的中心部比周缘部位于下方)。该情况下，因基板的周缘部与加热器的上面分离而使基板的加热不充分，从而导致在周缘部液膜不从基板上表面上浮。此外，产生在液膜排除工序时不能从周缘部顺畅地排除液膜等问题。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提供一种使加热器与基板的下表面接触来加热时防止基板弯曲，从而能够均匀地加热基板的整个面的基板处理装置。
为了解决上述问题，第一技术方案的基板处理装置，包括：基板保持部，设置有保持基板的周缘的夹紧构件；旋转机构，使基板保持部以旋转轴为中心旋转；冲洗液供给机构，向由所述夹紧构件保持的基板的上表面供给冲洗液；低表面张力液体供给机构，向所述基板的上表面供给用于置换所述冲洗液的低表面张力液体；加热机构，从所述基板的下表面加热所述基板；加热机构升降机构，使所述加热机构在所述加热机构与所述基板的下表面接触的接触位置和所述加热机构与所述基板的下表面分离的分离位置之间相对地升降；嘴，为了吸附所述基板而设置于所述加热机构的上表面；抽吸机构，通过所述嘴抽吸所述加热机构的上方的环境气体；供气机构，通过所述嘴向加热机构的上方供给非活性气体；以及控制机构，选择性地执行利用所述嘴进行抽吸和利用所述嘴供给所述非活性气体。
第二技术方案的基板处理装置在所述加热机构设置有销推起单元，所述销推起单元将吸附于所述加热机构的上表面的所述基板推起。
根据第一技术方案的发明，能够从设置于加热机构的嘴向加热机构的上方供给非活性气体。因此，在向基板的上表面供给冲洗液或低表面张力液体的阶段，能够从所述嘴喷出非活性气体。由此，即使冲洗液或低表面张力液体从基板向加热机构下落，也能够防止该液体进入嘴。此外，在低表面张力液体附着于基板的表面的状态下用加热机构加热基板的阶段，能够通过嘴使基板吸附于加热机构的上表面。由此，由于能够防止基板因加热而弯曲，因此能够均匀地加热基板。
根据第二技术方案的发明，能够可靠地取下吸附于加热机构的上表面的基板。
附图说明
图1是用于说明本发明的一实施方式的基板处理装置的内部布局的图解性俯视图。
图2是用于说明图1的基板处理装置所具备的处理单元的结构例的图解性剖视图。
图3是图2的处理单元所具备的旋转卡盘和加热器单元的俯视图。
图4是用于说明图3的旋转卡盘所具备的卡盘销的结构例的立体图。
图5A是表示关闭状态的卡盘销的俯视图。
图5B是表示打开状态的卡盘销的俯视图。
图6是用于说明基板处理装置的主要部分的电气结构的框图。
图7是用于说明利用基板处理装置的基板处理的一例的流程图。
图8A是用于说明基板的上表面的气相层的形成的图解性剖视图。
图8B是用于说明基板的上表面的气相层的形成的图解性剖视图。
图8C是用于说明液膜分裂的剖视图。
其中，附图标记说明如下：
W：基板
1：基板处理装置
2：处理单元
3：控制单元
5：旋转卡盘
6：加热器单元
8：杯
9：下表面嘴
9a：喷出口
10：DIW嘴
11：第一移动嘴
12：第二移动嘴
13：腔室
15：第一嘴移动单元
16：第二嘴移动单元
20：卡盘销
21：旋转基座
22：旋转轴
23：电动马达
24：贯通孔
25：卡盘销驱动单元
26：连杆机构
27：驱动源
35：有机溶剂供给管
36：非活性气体供给管
37：有机溶剂阀
38：非活性气体阀
41：药液供给管
42：非活性气体供给管
43：药液阀
44：非活性气体阀
45：流量可变阀
46：DIW供给管
47：DIW阀
48：流体供给管
49：流体阀
60：加热器主体
61：气体嘴
62：销推起单元
63：支撑轴
64：升降机构
65：配管
66：供气分支管
67：抽吸分支管
68：非活性气体供给机构
69：抽吸机构
具体实施方式
以下，参照附图，详细地说明本发明的实施方式。
图1是用于说明本发明的一实施方式的基板处理装置的内部布局的图解性俯视图。基板处理装置1是一张一张地处理硅晶片等基板W的单张式装置。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，利用处理液处理基板W；装载口LP，用于载置容纳架C，该容纳架C用于容纳在处理单元2中处理的多张基板W；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；以及控制单元(“控制机构”)3，控制基板处理装置1。搬运机械手IR在容纳架C与搬运机械手CR之间搬运基板W。搬运机械手CR在搬运机械手IR与处理单元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的结构例的图解性剖视图。处理单元2包括：旋转卡盘5，一边将一张基板W保持为水平的姿势，一边使基板W以经过基板W的中心部的铅垂旋转轴线A1为中心旋转；加热器单元6，从下表面侧加热基板W；筒状的杯8，包围旋转卡盘5；下表面嘴9，向基板W的下表面供给处理流体；DIW嘴(“冲洗液供给机构”)10，向基板W的上表面供给作为冲洗液的去离子水(DIW)；第一移动嘴11，能够在基板W的上方移动；以及第二移动嘴12，能够在基板W的上方移动。处理单元2还包括腔室13(图1参照)，所述腔室13容纳杯8。虽然省略图示，但是腔室13具备：搬入搬出口，用于搬入搬出基板W；以及闸门单元，用于开闭该搬入搬出口。
旋转卡盘5包括：卡盘销(“夹紧构件”)20；旋转基座(“基板保持部”)21；旋转轴22，结合于旋转基座21的下表面中央；以及电动马达23，向旋转轴22提供旋转力。旋转轴22沿着旋转轴线A1在铅垂方向上延伸，在实施方式中是中空轴。在旋转轴22的上端结合有旋转基座21。旋转基座21具有沿着水平方向的圆板形状。旋转基座21的上表面的周缘部，在周向上隔着间隔地配置有多个卡盘销20。多个卡盘销20能够在关闭状态和打开状态之间开闭，上述关闭状态是与基板W的周端接触来把持(保持)基板W的状态，上述打开状态是从基板W的周端退避的状态。此外，多个卡盘销20在关闭状态下与基板W的周缘部的下表面接触，能够从下方支撑基板W。
为了驱动卡盘销20开闭，具备卡盘销驱动单元25。卡盘销驱动单元25例如包括：连杆机构26，内置于旋转基座21；以及驱动源27，配置于旋转基座21外。驱动源27例如包括：滚珠螺杆机构；以及电动马达，向滚珠螺杆机构提供驱动力。在专利文献2等中记载有卡盘销驱动单元25的具体结构例。
参照图2和图3，说明加热器单元6。加热器单元6包括：具有圆板形状的加热器主体(“加热机构”)60，配置在旋转基座21的上方和由卡盘销20保持的基板W之间；发热体(未图示)，埋设在加热器主体60的内部；多个气体嘴(“嘴”、“气体流通嘴”)61，配置于加热器主体60的上表面(加热器上表面60a)；多个(本实施方式中是4个)销推起单元62，埋设于加热器上表面60a；中空的支撑轴63，沿着旋转轴线A1在铅垂方向上延伸，且结合于加热器主体60的下表面；升降机构(“加热机构升降机构”)64，与支撑轴63连结，使加热器主体60在从下方与被卡盘销20保持的基板W紧贴的上位置(“接触位置”)、向下方与该基板W分离的下位置(“分离位置”)、上位置和下位置之间的位置(更具体来说，加热器上表面60a接近基板W的下表面的接近位置)这3个位置之间升降；配管65，与所述气体嘴61连通且配置在所述支撑轴63的内部；供气分支管66和抽吸分支管67，分别在配管65的下端侧开口分支；非活性气体供给机构(“供气机构”)68，与供气分支管66连通，且经由供气分支管66和配管65向多个气体嘴61供给氮气等非活性气体；抽吸机构69，与抽吸分支管67连通，且经由配管65和抽吸分支管67抽吸所述气体嘴61上方的环境气体；以及供气阀66a、抽吸阀67a，分别安装于供气分支管66和抽吸分支管67来开闭其流路。
第一移动嘴11(“处理液供给机构”、“低表面张力液体供给机构”)通过第一嘴移动单元15在水平方向和铅垂方向上移动。第一移动嘴11通过在水平方向上移动，能够在处理位置和原始位置(退避位置)之间移动，上述处理位置是与基板W的上表面的旋转中心相对的位置，上述原始位置是不与基板W的上表面相对的位置。基板W的上表面的旋转中心是指基板W的上表面中的与旋转轴线A1交叉的位置。不与基板W的上表面相对的原始位置是指俯视时位于旋转基座21的外方的位置，更具体来说，可以是位于杯8的外方的位置。第一移动嘴11通过在铅垂方向上移动，能够与基板W的上表面接近，或者从基板W的上表面向上方退避。第一嘴移动单元15例如包括：转动轴，朝向铅垂方向；臂，与转动轴结合且在水平方向上延伸；以及臂驱动机构，驱动臂。臂驱动机构通过使转动轴以铅垂的转动轴线为中心转动来使臂摆动，臂驱动机构通过使转动轴沿着铅垂方向升降来使臂上下移动。第一移动嘴11固定于臂。根据臂的摆动和升降，第一移动嘴11在水平方向和垂直方向上移动。
第二移动嘴12(处理液供给机构)通过第二嘴移动单元16在水平方向和垂直方向上移动。第二移动嘴12通过在水平方向上移动，能够在与基板W的上表面的旋转中心相对的位置和不与基板W的上表面相对的原始位置(退避位置)之间移动。原始位置是俯视时位于旋转基座21的外方的位置，更具体来说，可以是位于杯8的外方的位置。第二移动嘴12通过在铅垂方向上移动，能够与基板W的上表面接近，或者从基板W的上表面向上方退避。第二嘴移动单元16例如包括：转动轴，朝向铅垂方向；臂，结合于转动轴，且在水平方向上延伸；以及臂驱动机构，驱动臂。臂驱动机构通过使转动轴以铅垂的转动轴线为中心转动来使臂摆动，臂驱动机构通过使转动轴沿着铅垂方向升降来使臂上下移动。第二移动嘴12固定于臂。根据臂的摆动和升降，第二移动嘴12在水平方向和垂直方向上移动。
在实施方式中，第一移动嘴11具有作为从未图示的喷出口喷出有机溶剂的有机溶剂嘴的功能和作为喷出氮气等非活性气体的气体嘴的功能。在第一移动嘴11上结合有有机溶剂供给管35和非活性气体供给管36。在有机溶剂供给管35上安装有开闭其流路的有机溶剂阀37。在非活性气体供给管36上安装有开闭其流路的非活性气体阀38。从有机溶剂供给源向有机溶剂供给管35供给异丙醇(IPA)等有机溶剂。从非活性气体供给源向非活性气体供给管36供给氮气(N2)等非活性气体。
在实施方式中，第二移动嘴12具有作为供给酸、碱等药液的药液嘴的功能和作为喷出氮气等非活性气体的气体嘴的功能。更具体来说，第二移动嘴12可以形成为能够将液体和气体混合后喷出的双流体嘴的方式。如果双流体嘴停止供给气体而喷出液体，则可以用作液体嘴，如果双流体嘴停止供给液体而喷出气体，则可以用作气体嘴。在第二移动嘴12上结合有药液供给管41和非活性气体供给管42。在药液供给管41上安装有开闭药液供给管41的流路的药液阀43。在非活性气体供给管42上安装有开闭非活性气体供给管42的流路的非活性气体阀44和可改变非活性气体的流量的流量可变阀45。从药液供给源向药液供给管41供给酸、碱等药液。从非活性气体供给源向非活性气体供给管42供给氮气(N2)等非活性气体。
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)、缓冲氢氟酸(氢氟酸和氟化氨的混合液)、SPM等。
在实施方式中，DIW嘴10是配置成向基板W的上表面的旋转中心喷出DIW的固定嘴。从DIW供给源经由DIW供给管46向DIW嘴10供给DIW。在DIW供给管46安装有用于开闭DIW供给管46的流路的DIW阀47。DIW嘴10不是必须为固定嘴，可以是至少在水平方向上移动的移动嘴。
下表面嘴9(处理液供给机构)插入贯通中空的支撑轴63，进而贯通加热器单元6。下表面嘴9在上端具有面向基板W的下表面中央的喷出口9a。从流体供给源经由流体供给管48向下表面嘴9供给处理流体。所供给的处理流体可以是液体，也可以是气体。在流体供给管48上安装有用于开闭流体供给管48的流路的流体阀49。
图3是旋转卡盘5和加热器单元6的俯视图。旋转卡盘5的旋转基座21在俯视时呈以旋转轴线A1为中心的圆形，旋转基座21的直径大于基板W的直径。在旋转基座21的周缘部隔开间隔地配置有多个(在实施方式中是6个)卡盘销20。
加热器单元6形成为圆板状的形式。如上所述，加热器单元6包括加热器主体60、多个气体嘴61和多个销推起单元62。加热器主体60在俯视时形成为与基板W的外形大体相同形状和相同尺寸，且呈以旋转轴线A1为中心的圆形。更准确地说，加热器主体60形成为直径稍微小于基板W的直径的圆形平面形状。例如，基板W的直径是300mm，加热器主体60的直径(特别是加热器上表面60a的直径)可以是仅比基板W小6mm的294mm。该情况下，加热器主体60的半径比基板W的半径小3mm。
加热器上表面60a是沿着水平面的平面。因此，能够将加热器上表面60a和由卡盘销20保持为水平的基板W的距离保持为均匀。由此，能够高效且均匀地加热基板W。
多个气体嘴61在俯视下呈圆形，直径例如是1mm左右。多个气体嘴61等间隔地排列配置于加热器上表面60a。优选，以多个气体嘴61能够向基板W的整个下表面均匀地喷出非活性气体的方式，设定加热器上表面60a上的多个气体嘴61的数量和间隔、加热器上表面60a和基板W的距离。
多个销推起单元62分别具有：销62a，从下方推起由旋转卡盘20保持的基板W；以及缸体62b，使销62a上下移动。缸体62b使销62a在突出位置和后退位置之间上下移动，上述突出位置是销62a的上端从加热器主体60的上表面60a突出的位置，上述后退位置是销62a的上端位于与上表面60a同一面的位置。
图4是用于说明卡盘销20的结构例的立体图。此外，图5A和图5B是卡盘销20的俯视图，图5A表示关闭状态，图5B表示打开状态。
卡盘销20包括：轴部53，在铅垂方向上延伸；基座部50，设置于轴部53的上端；以及转动支撑部54，设置于轴部53的下端。基座部50包括把持部51和支撑部52。转动支撑部54以能够以沿铅垂方向的卡盘转动轴线55为中心转动的方式结合于旋转基座21。轴部53向从卡盘转动轴线55离开的位置偏移，结合于转动支撑部54。更具体来说，轴部53配置于比卡盘转动轴线55更远离旋转轴线A1的位置。因此，当卡盘销20以卡盘转动轴线55为中心转动时，基座部50的整体一边沿着基板W的周端面移动，一边以卡盘转动轴线55为中心转动。转动支撑部54结合于在旋转基座21的内部所设置的连杆机构26(参照图2)。借助来自该连杆机构26的驱动力，转动支撑部54以卡盘转动轴线55为中心在规定角度范围内往复转动。
基座部50在俯视时形成为楔形。在基座部50的上表面设置有支撑面52a，上述支撑面52a在卡盘销20打开状态下与基板W的周缘部下表面抵接，从下方支撑基板W。换言之，基座部50具有以支撑面52a作为上表面的支撑部52。在基座部50的上表面，把持部51在与支撑部52不同的位置向上方突出。把持部51具有以与基板W的周端面相对的方式呈V字状打开的保持槽51a。
在转动支撑部54从图5B所示的打开状态以卡盘转动轴线55为中心向顺时针方向转动时，把持部51与基板W的周端面接近，支撑部52远离基板W的旋转中心。此外，在转动支撑部54从图5A所示的关闭状态以卡盘转动轴线55为中心向逆时针方向转动时，把持部51远离基板W的周端面，支撑部52与基板W的旋转中心接近。
在图5A所示的卡盘销20的关闭状态下，基板W的周端面进入保持槽51a。此时，基板W的下表面位于从支撑面52a向上方离开微小距离的高度。在图5B所示的卡盘销20的打开状态下，基板W的周端面从保持槽51a脱离，俯视时，把持部51位于比基板W的周端面更靠外方的位置。在卡盘销20的打开状态和关闭状态的任一状态下，支撑面52a的至少一部分位于基板W的周缘部下表面的下方。
在卡盘销20是打开状态时，能够由支撑部52支撑基板W。在将卡盘销20从该打开状态切换到关闭状态时，基板W的周端面被截面为V字状的保持槽51a引导而抬起，并且被引导至保持槽51a内，直到基板W由保持槽51a的上下倾斜面挟持的状态。在将卡盘销20从该状态向打开状态切换时，基板W的周端面一边被保持槽51a的下侧倾斜面引导一边下滑，基板W的周缘部下表面与支撑面52a抵接。
如图5A和图5B所示，基座部50的缘部中的、俯视时与加热器单元6的加热器主体60相对的部分与加热器主体60的周缘形状相仿。即，支撑部52具有在俯视时相对旋转中心比加热器主体60更靠外方的侧面52b。由此，具有比基板W稍小的圆形的加热器上表面(“加热面”)60a的加热器主体60，在加热器单元6上下移动时不与卡盘销20干扰。该非干扰位置关系在卡盘销20处于关闭状态和打开状态的任一状态下都保持。即，在卡盘销20处于关闭状态时和处于打开状态时，在俯视下，支撑部52的侧面52b向外方与加热器单元6的加热器主体60的作为上表面的加热器上表面60a分离。
基板W的直径例如是300mm，加热器上表面60a的直径例如是294mm。因此，加热器上表面60a与基板W的下表面的包括中央区域和周缘区域的几乎整个区域相对。即使在卡盘销20的关闭状态和打开状态的任一状态下，都以与加热器上表面60a的外周缘的外侧确保规定的微小间隔(例如2mm)以上的间隔的状态配置支撑部52。
在卡盘销20关闭状态下，把持部51处于其内侧缘与加热器主体60的外周缘的外侧确保规定的微小间隔(例如2mm)以上的间隔的状态。因此，在卡盘销20的关闭状态和打开状态的任一状态下，加热器上表面60a都能够在把持部51的内侧相对于基板W的下表面上下移动。
在俯视时，卡盘转动轴线55位于以旋转轴线A1(参照图2和图3)为中心且半径小于加热器上表面60a的半径的圆周上。
图6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。控制单元3具备微型计算机，按照规定的控制程序，控制基板处理装置1所具备的控制对象。特别地，控制单元3控制搬运机械手IR、CR、驱动旋转卡盘5旋转的电动马达23、第一嘴移动单元15、第二嘴移动单元16、卡盘销驱动单元25、阀类37、38、43、44、45、47、49、66a、67a、销推起单元62的缸体62b、非活性气体供给机构68、抽吸机构69、加热器主体60内部的发热体等的动作。
图7是用于说明利用基板处理装置1的基板处理的一例的流程图。利用搬运机械手IR、CR将未处理的基板W从容纳架C搬入到处理单元2，交至旋转卡盘5(S1)。此外，控制单元3以使卡盘销20成为打开状态的方式控制卡盘销驱动单元25。该状态下，搬运机械手CR将基板W交至旋转卡盘5。基板W载置于打开状态的卡盘销20的支撑部52(支撑面52a)。然后，控制单元3控制卡盘销驱动单元25，使卡盘销20成为关闭状态。由此，由多个卡盘销20的把持部51把持基板W。
在搬运机械手CR退避到处理单元2外后，开始药液处理(S2)。此时，加热器主体60位于下位置在下方远离基板W。此外，销62a位于后退位置。
首先，控制单元3使加热器主体60内部的发热体(未图示)发热。接着，控制单元3驱动电动马达23使旋转基座21以规定的旋转速度旋转。控制单元3从非活性气体供给机构68向供气分支管66供给非活性气体，并且开放供气阀66a。由此，从非活性气体供给机构68供给的非活性气体，经由供气分支管66和配管65从多个气体嘴61向基板W的下表面喷出。所喷出的非活性气体充满基板W与加热器主体60之间的空间，并且形成从基板W与旋转基座21之间的间隙向周围流动的非活性气体的气流。
另一方面，控制单元3控制第二嘴移动单元16，使第二移动嘴12配置于基板W的上方的药液处理位置。药液处理位置可以是从第二移动嘴12喷出的药液着落到基板W的上表面的旋转中心的位置。然后，控制单元3打开药液阀43。由此，从第二移动嘴12向旋转状态的基板W的上表面供给药液。所供给的药液借助离心力遍布基板W的整个面。向基板W供给的药液的一部分从基板W的周缘着向下方下落。所下落的药液的一部分雾化。由于在该时刻加热器上表面60a处于加热状态，因此存在当药液附着到加热器上表面60a时药液蒸发而污染腔室13的内部的担忧。但是，如上所述，通过气体嘴61形成有从基板W与旋转基座21之间的间隙向周围流动的非活性气体的气流。因此，因从基板W的周缘下落的药液等被所述非活性气体的气流阻碍而不会进入到所述间隙。由此，能够有效地抑制药液等附着到加热器上表面60a。此外，能够防止药液等进入到气体嘴61。
在进行规定时间的药液处理后，执行将基板W上的药液置换为DIW，从而从基板W上排除药液的DIW冲洗处理(S3)。具体来说，控制单元3关闭药液阀43转而打开DIW阀47。由此，从DIW嘴10向旋转状态的基板W的上表面供给DIW。所供给的DIW借助离心力遍布基板W的整个面。利用该DIW冲洗基板W上的药液。这期间，控制单元3控制第二嘴移动单元16，使第二移动嘴12从基板W的上方向杯8的一侧退避。与DIW冲洗处理(S3)并行地从前述的气体嘴61喷出非活性气体。
在恒定时间的DIW冲洗处理后，开始向基板W供给作为表面张力小于DIW的表面张力的处理液(“低表面张力液”)的有机溶剂来将基板W的上表面DIW置换为有机溶剂的有机溶剂供给处理(S4)。控制单元3控制第一嘴移动单元15，使第一移动嘴11移动到基板W的上方的有机溶剂冲洗位置。有机溶剂冲洗位置可以是从第一移动嘴11喷出的有机溶剂(例如IPA)着落到基板W的上表面的旋转中心的位置。然后，控制单元3关闭DIW阀47，打开有机溶剂阀37。由此，从第一移动嘴11向旋转状态的基板W的上表面供给有机溶剂(液体)。所供给的有机溶剂借助离心力遍布基板W的整个面，来置换基板W上的DIW。前述的从气体嘴61喷出非活性气体与有机溶剂供给处理(S4)并行执行。在有机溶剂供给处理(S4)的最终阶段，控制单元3控制升降机构64，使加热器主体60从下位置上升至接近位置。由此，加热器上表面60a与基板W的下表面接近，从下方加热基板W。另外，前述的从气体嘴61喷出非活性气体与有机溶剂供给处理(S4)并行执行。
当完成由有机溶剂置换DIW时，此外，控制单元3使旋转卡盘5的旋转减速使基板W停止旋转，而且关闭有机溶剂阀37停止供给有机溶剂。由此，在静止状态的基板W上机溶剂液膜形成借助表面张力支撑的浆状态。此外，通过加热基板W，使与基板W的上表面接触的有机溶剂的一部分蒸发，由此，在有机溶剂液膜和基板W的上表面之间形成气相层。由此有机溶剂液膜以液块状态上浮于基板W的上方(气相形成处理S5)。前述的从气体嘴61喷出非活性气体与气相形成处理S5并行执行。
接着，排除有机溶剂液膜。首先，控制单元3控制卡盘销驱动单元25，将卡盘销20形成打开状态。由此，解除由多个卡盘销20的把持部51对基板W的把持。接着，控制单元3关闭供气阀66a并且使非活性气体供给机构68停止。由此，停止从气体嘴61喷出非活性气体。此外，控制单元3使抽吸机构69动作，同时使抽吸阀67a开放。
在该状态下，控制单元3控制升降机构64使加热器主体60上升至上位置，使加热器上表面60a与基板W的下表面接触。由此，在气体嘴61产生抽吸力，从而使基板W的下表面紧贴加热器上表面60a。
与这样通过气体嘴61紧贴基板W并行地，控制单元3控制第一嘴移动单元15，使第一移动嘴11从基板W的上方向杯8的侧方退避。此外，控制单元3控制第二嘴移动单元16，使第二移动嘴12配置于基板W的上方的气体喷出位置。气体喷出位置可以是从第二移动嘴12喷出的非活性气体流朝向基板W的上表面的旋转中心的位置。然后，控制单元3打开非活性气体阀44，向基板W上的有机溶剂液膜喷出非活性气体。由此，在接受非活性气体的喷出的位置即基板W的中央，通过非活性气体排除有机溶剂液膜，从而在有机溶剂液膜的中央形成使基板W的上表面露出的孔。通过使该孔扩大，向基板W外排出基板W上的有机溶剂(液膜排除处理(S6))。
能够想到，假如仅使基板W与加热器上表面60a接触，则基板W以周缘部变为凸状的方式(即在基板径向上弯曲为凹状的方式)热变形。如果这样，则因基板W的周缘部不与加热器上表面60a接触而导致利用加热器主体60的加热不充分。如果这样，存在有机溶剂的液膜在基板周缘部不上浮的担忧。此外，在液膜排除处理(S6)中，存在有机溶剂的液膜不能从基板W的中心向周缘顺畅地移动的担忧。
因此，在本实施方式中，在液膜排除处理(S6)中利用来自气体嘴61的抽吸力使基板W紧贴于加热器上表面60a。由此，基板W沿着加热器上表面60a维持平坦性。因此，通过液膜排除处理(S6)能够对基板W的周缘部充分地加热。此外，能够使有机溶剂的液膜从基板W的中心向周缘顺畅地移动。而且，在本实施方式中，在液膜排除处理(S6)中使气体嘴61产生将基板W抽吸(吸附)至加热器上表面60a的抽吸力，在药液处理(S2)、DIW冲洗处理(S3)和有机溶剂供给处理(S4)中，从该气体嘴61向基板W的下表面喷出非活性气体。这样，由于能够共用作为抽吸力产生机构和非活性气体喷出机构各自的一部分的气体嘴61，因此能够比较低价地实现本发明。
这样，在结束有机溶剂处理后，控制单元3关闭非活性气体阀44，使第二移动嘴12退避。然后，停止抽吸机构69并且关闭抽吸阀67a，从而使气体嘴61的抽吸力停止。接着，控制单元3控制销推起单元62的缸体62b使销62a转变至突出状态。结果，从下表面推起基板W使其与加热器上表面60a分离。
接着，控制单元3控制升降机构64使加热器主体60向下位置下降。在加热器主体60下降的过程中，基板W的周缘载置于卡盘销20的支撑部52。当基板W的周缘载置于卡盘销20时控制单元3控制卡盘销驱动单元25，控制卡盘销20成为关闭状态。由此，基板W由卡盘销20的把持部51把持。这样完成液膜排除处理(S6)。
接着，控制单元3控制电动马达23，使基板W以干燥旋转速度高速旋转。由此，进行用于借助离心力甩掉基板W上的液体成分的干燥处理(S7：旋转脱水)。
然后，控制单元3控制电动马达23使旋转卡盘5停止旋转。而且，控制单元3控制卡盘销驱动单元25，控制卡盘销20成为打开状态。由此，基板W从被卡盘销20的把持部51把持的状态变为载置于支撑部52的状态。然后，搬运机械手CR进入处理单元2，从旋转卡盘5拾取处理完的基板W，向处理单元2外搬出(S8)。该基板W从搬运机械手CR交至搬运机械手IR，由搬运机械手IR容纳至容纳架C。
图8A和图8B是用于说明基板W的上表面的气相层的形成的图解性剖视图。在基板W的表面形成有细微的图案101。图案101包括形成于基板W的表面的细微凸状结构体102。结构体102可以包括绝缘体膜，也可以包括导体膜。此外，结构体102可以是层积多个膜而成的层积膜。在线状的结构体102相邻的情况下，在结构体102之间形成槽。该情况下，结构体102的宽度W1可以是10nm～45nm左右，结构体102彼此的间隔W2可以是10nm～数μm左右。结构体102的高度T例如可以是50nm～5μm左右。在结构体102是筒状的情况下，在结构体102的内侧形成孔。
如图8A所示，在有机溶剂供给处理(S4)的初期阶段，形成于基板W的表面的有机溶剂液膜90充满图案101的内部(相邻的结构体102之间的空间或筒状的结构体102的内部空间)。
在有机溶剂液膜上浮的过程中，基板W被加热，变为比有机溶剂的沸点(IPA的情况是82.4℃)高规定温度(例如，10～50℃)的温度。由此，与基板W的表面接触的有机溶剂蒸发，产生有机溶剂的气体，如图8B所示，形成气相层92。气相层92充满图案101的内部，而且，到达图案101的外侧，在结构体102的上表面102A的上方形成有与有机溶剂液膜90的边界95。在该边界95上支撑有有机溶剂液膜90。该状态下，由于有机溶剂的液面不与图案101接触，因此不会产生因有机溶剂液膜90的表面张力引起图案倒塌。
当在气相形成处理(S5)的过程中由加热器主体60加热基板W时，有机溶剂借助基板W上表面的升温而蒸发。结果，液相的有机溶剂从图案101内瞬间排出。并且，液相的有机溶剂支撑在所形成的气相层92上，从而与图案101分离。这样，有机溶剂的气相层92介于图案101的上表面(结构体102的上表面102A)和有机溶剂液膜90之间，支撑有机溶剂液膜90。
如图8C所示，当从基板W的上表面上浮的有机溶剂液膜90产生裂纹93时，在干燥后成为水印等缺陷的原因。因此，在实施方式中，在气相形成处理(S5)中，在基板W停止旋转后停止供给有机溶剂，在基板W上形成厚的有机溶剂液膜90，避免产生裂纹。由于在有机溶剂处理工序(S4)中基板W不以高速(例如100rpm)旋转，使基板W停止旋转或低速(例如小于100rpm)旋转，因此液膜90不会因离心力而分裂。因此，能够避免液膜90产生裂纹。而且，适当调节加热器单元6内的发热体的输出和基板加热时间，从而使有机溶剂的蒸气不会穿过液膜90，由此避免产生裂纹。
在有机溶剂液膜90支撑在气相层92上的状态下，作用于有机溶剂液膜90的摩擦阻力小到可以视为零。因此，当对有机溶剂液膜90施加与基板W的上表面平行的方向的力时，容易使有机溶剂液膜90移动。在实施方式中，在有机溶剂液膜90的中央形成开口，由此，借助开口的缘部处的温度差产生有机溶剂的液流，从而使支撑在气相层92上的有机溶剂液膜90移动来将其排除。
在本实施方式中，在液膜排除处理(S6)中使基板W紧贴于加热器上表面60a的状态下加热基板W。因此，能够在使基板W沿着加热器上表面60a维持平坦性的状态下加热基板W。
以上，说明了本发明的一实施方式，但是本发明还能以其他方式实施。以下例示地列举包括于本发明的保护范围的几种方式。
1.能够使用的有机溶剂除了IPA之外，还能例示甲醇、乙醇、丙酮、HEF(氢氟醚)。这些均是表面张力小于水(DIW)的有机溶剂。本发明还可应用于有机溶剂以外的处理液。例如，为了将水等冲洗液向基板外排除而应用本发明。作为冲洗液，除了水之外，还能例示碳酸水、电解离子水、臭氧水、稀释浓度(例如，10～100ppm左右)的盐酸水、还原水(含氢水)等。
2.在液膜排除处理中作为从第一移动嘴11喷出的气体，除了氮气之外，能够采用清洁空气之外的其他非活性气体。相同地，从气体嘴61喷出的气体能够采用氮气以外的非活性气体。
3.在本实施方式中，在完成液膜排除处理(S6)后，执行了旋转脱水处理(S7)，但是如果能够通过液膜排除处理(S6)从基板W的上表面完全地排除液相，则可不必执行旋转脱水处理(S7)。

Claims (2)

1.一种基板处理装置，包括：
基板保持部，设置有保持基板的周缘的夹紧构件；
旋转机构，使基板保持部以旋转轴为中心旋转；
冲洗液供给机构，向由所述夹紧构件保持的基板的上表面供给冲洗液；
低表面张力液体供给机构，向所述基板的上表面供给用于置换所述冲洗液的低表面张力液体；
加热机构，从所述基板的下表面加热所述基板；
加热机构升降机构，使所述加热机构在所述加热机构与所述基板的下表面接触的接触位置和所述加热机构与所述基板的下表面分离的分离位置之间相对地升降；
嘴，为了吸附所述基板而设置于所述加热机构的上表面；
抽吸机构，通过所述嘴抽吸所述加热机构的上方的环境气体；
供气机构，通过所述嘴向加热机构的上方供给非活性气体；以及
非活性气体喷出嘴，向供给到所述基板的上表面上的所述低表面张力液体的液膜喷出非活性气体，
控制机构，选择性地执行利用所述嘴进行抽吸和利用所述嘴供给所述非活性气体，并且，利用所述加热机构升降机构进行所述加热机构的升降，
所述控制机构在利用所述冲洗液供给机构供给所述冲洗液或利用所述低表面张力液体供给机构供给所述低表面张力液体时，将所述加热机构配置在所述分离位置，利用所述加热机构加热所述基板的下表面并利用所述嘴供给所述非活性气体，在利用所述非活性气体喷出嘴朝向所述基板上表面的所述低表面张力液体的液膜喷出非活性气体时，使所述加热机构上升到所述接触位置，利用所述加热机构加热所述基板的下表面，并利用所述嘴进行所述抽吸。
2.根据权利要求1所述的基板处理装置，其中，
在所述加热机构上设置有销推起单元，所述销推起单元将吸附于所述加热机构的上表面的所述基板推起。
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