CN108987306A - 基板处理方法和基板处理装置 - Google Patents

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田村零央
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Abstract

本发明提供一种基板处理方法，其中，包括：冲洗液供给工序，向基板的主面供给含有水的冲洗液；旋转工序，使基板以通过基板的主面的中央部的旋转轴线为中心旋转；以及疏水剂供给工序，在进行所述冲洗液供给工序后，与所述旋转工序并行执行，向所述基板的主面供给疏水剂以将由基板的主面保持的液体置换为含有第一溶剂的疏水剂。所述疏水剂供给工序包括疏水剂喷出工序，在所述疏水剂喷出工序中，从喷嘴的喷出口以所述喷出口处的雷诺数为1500以下的方式向由基板保持单元保持的基板的主面喷出疏水剂的连续流。

Description

基板处理方法和基板处理装置
技术领域
本发明涉及对基板的主面进行处理的基板处理方法和基板处理装置。成为处理对象的基板例如包括半导体晶片、液晶显示装置用基板、等离子显示器用基板、FED(FieldEmission 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、陶瓷基板、太阳能电池用基板等。
背景技术
在半导体装置、液晶显示装置的制造工序中，对半导体晶片和液晶显示装置用玻璃基板等基板例如一张一张地进行处理。具体来说，通过向基板供给药液，用药液对基板的主面进行处理。然后，通过向基板供给纯水，来冲洗附着于基板的药液。冲洗药液后，向基板供给沸点比水低的IPA(异丙醇)，从而将附着于基板的纯水置换为IPA。然后，通过使基板高速旋转，从基板去除附着于基板的IPA，从而使基板干燥。
但是，在这种基板处理方法中，使基板干燥时，有在基板的主面形成的图案倒塌的情况。因此，在美国专利申请号2014/065295A1中公开了如下方法：为了防止图案倒塌，使基板的主面疏水化后使基板干燥。
具体来说，通过从喷嘴向基板的上表面喷出疏水剂，向基板的上表面供给疏水剂，在基板的上表面形成覆盖该上表面的整个区域的疏水剂的液膜。由此，使基板的上表面疏水化。然后，向基板供给IPA，将由基板的上表面保持的疏水剂置换为IPA。在将疏水剂置换为IPA后，通过向基板供给纯水，将由基板的上表面保持的IPA置换为纯水。然后，通过使基板高速旋转，以使基板干燥。
优选从开始喷出疏水剂到用疏水剂覆盖基板的上表面的整个区域(形成覆盖基板的上表面的整个区域的液膜)为止所需的时间短。这是基于从提升处理能力的观点和节省疏水剂的观点而采用的。然后，为了缩短从开始喷出疏水剂到覆盖为止的时间，优选疏水剂的喷出流量足够多。
但是，当从喷嘴以大流量喷出疏水剂时，有喷出紊乱的担忧。当喷出紊乱时，因疏水剂着落到基板的上表面时的冲击力而在基板的上表面产生振动，该振动传递至由基板的上表面保持的疏水剂。结果，在由上表面保持的疏水剂产生波纹。
当在由基板的上表面保持的疏水剂产生波纹时，疏水剂和疏水剂周围的环境气体中的水分的接触面积增大。疏水剂容易与水反应，即使与环境气体中的水分也反应。由于与环境气体中的水分的反应，导致由基板W的上表面保持的疏水剂的疏水化能力降低。结果，有时不能对基板的主面(上表面)进行良好地疏水化处理。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种基板处理方法和基板处理装置，抑制或防止向基板的主面供给的疏水剂的喷出紊乱，由此，能够对基板的主面进行良好地疏水化处理。
本发明提供一种基板处理方法，其中，包括：冲洗液供给工序，向基板的主面供给含有水的冲洗液；旋转工序，使基板以通过基板的主面的中央部的旋转轴线为中心旋转；以及疏水剂供给工序，在进行所述冲洗液供给工序后与所述旋转工序并行执行，向所述基板的主面供给疏水剂，以将由基板的主面保持的液体置换为含有第一溶剂的疏水剂。所述疏水剂供给工序包括疏水剂喷出工序，在所述疏水剂喷出工序中，从喷嘴的喷出口以所述喷出口处的雷诺数为1500以下的方式向由基板保持单元保持的基板的主面喷出疏水剂的连续流。
根据该方法，向基板的主面供给冲洗液。然后，以喷出口处的雷诺数为1500以下，从喷嘴的喷出口向基板的主面喷出疏水剂的连续流。若雷诺数为1500以下，则从喷出口喷出的连续流状的、含有第一溶剂的疏水剂不紊乱并呈柱状。即，喷出不产生紊乱或即使产生紊乱也很少。因此，能够抑制或防止向基板的主面供给的喷出的疏水剂紊乱。由此，能够抑制或防止向基板的主面供给的(由主面保持)疏水剂产生波纹，结果，疏水剂与环境气体中的水分的接触面积可以被抑制得很小。因此，能够对基板的主面进行良好地疏水化处理。
在本发明的一实施方式中，所述方法还包括：第二溶剂供给工序，在进行所述冲洗液供给工序后且进行所述疏水剂供给工序前，向所述基板的主面供给第二溶剂以将由基板的主面保持的液体置换为与所述第一溶剂种类不同的所述第二溶剂；以及第一溶剂供给工序，在进行所述第二溶剂供给工序后且进行所述疏水剂供给工序前与所述旋转工序并行执行，向所述基板的主面供给所述第一溶剂，以将由基板的主面保持的液体置换为所述第一溶剂。
根据该方法，向基板的主面供给冲洗液后，向基板的主面供给与第一溶剂种类不同的第二溶剂。由此，从基板去除冲洗液。此外，向基板的主面供给第二溶剂后，向基板的上表面供给第一溶剂。由此，将由基板的主面保持的第二溶剂置换为第一溶剂。然后，进行第一溶剂的供给后，向基板的主面供给含有第一溶剂的疏水剂。由此，将由基板的主面保持的第一溶剂置换为含有相同的第一溶剂的疏水剂。
因含有第一溶剂的疏水剂与相同的第一溶剂亲和性高而容易进行置换。另一方面，根据第一溶剂、第二溶剂的种类，有时含有第一溶剂的疏水剂与第二溶剂难以亲和，因此难以进行置换(有时因疏水剂与第二溶剂的粘度的差异引起难以进行置换的情况)。因此，用含有第一溶剂的疏水剂置换相同的第一溶剂与用含有第一溶剂的疏水剂置换不同种类的第二溶剂的情况比较，能够顺畅地进行置换。由此，能够在基板的主面更容易形成疏水剂的液膜。
本发明提供一种基板处理装置，其中，包括：基板保持单元，保持基板；
旋转单元，使由所述基板保持单元保持的基板以通过该基板的主面的中央部的旋转轴线为中心旋转；冲洗液供给单元，向由所述基板保持单元保持的基板供给含有水的冲洗液；疏水剂供给单元，具备设有喷出口的喷嘴，向由所述基板保持单元保持的基板供给含有第一溶剂的疏水剂；以及控制装置，控制所述旋转单元、所述冲洗液供给单元和所述疏水剂供给单元。所述控制装置执行：冲洗液供给工序，由所述冲洗液供给单元向基板的主面供给冲洗液；旋转工序，由所述旋转单元使基板以通过基板的主面的中央部的旋转轴线为中心旋转；以及疏水剂供给工序，在进行所述冲洗液供给工序后与所述旋转工序并行执行，由所述疏水剂供给单元向基板的主面供给疏水剂，以将由基板的主面保持的液体置换为含有第一溶剂的疏水剂。在所述疏水剂供给工序中所述控制装置执行疏水剂喷出工序，在所述疏水剂喷出工序中，从喷嘴的喷出口以所述喷出口处的雷诺数为1500以下的方式向由所述基板保持单元保持的基板的主面喷出疏水剂的连续流。
根据该结构，向基板的主面供给冲洗液。然后，以喷出口处的雷诺数为1500以下，从喷嘴的喷出口向基板的主面喷出疏水剂的连续流。若雷诺数为1500以下，则从喷出口喷出的连续流状的、含有第一溶剂的疏水剂不紊乱并呈柱状。即，喷出不产生紊乱或即使产生紊乱也很少。因此，能够抑制或防止向基板的主面供给的喷出的疏水剂紊乱。由此，能够抑制或防止向基板的主面供给的(由主面保持)疏水剂产生波纹，结果，疏水剂与环境气体中的水分的接触面积可以被抑制得很小。因此，能够对基板的主面进行良好地疏水化处理。
在本发明的一实施方式中，所述装置还包括：第二溶剂供给单元，向由所述基板保持单元保持的基板供给与所述第一溶剂种类不同的第二溶剂；以及第一溶剂供给单元，向由所述基板保持单元保持的基板供给第一溶剂。该情况下，所述控制装置还控制所述第一溶剂供给单元和所述第二溶剂供给单元。该情况下，所述控制装置还执行：第二溶剂供给工序，在进行所述冲洗液供给工序后且进行所述疏水剂供给工序前，由所述第二溶剂供给单元向基板的主面供给第二溶剂以将由基板的主面保持的液体置换为所述第二溶剂；以及第一溶剂供给工序，在进行所述第二溶剂供给工序后且进行所述疏水剂供给工序前与所述旋转工序并行执行，由所述第一溶剂供给单元向基板的主面供给所述第一溶剂，以将由基板的主面保持的液体置换为第一溶剂。
根据该结构，向基板的主面供给冲洗液后，向基板的主面供给与第一溶剂的种类不同的第二溶剂。由此，从基板去除冲洗液。此外，在向基板的主面供给第二溶剂后，且在向基板的主面供给疏水剂前，向基板的上表面供给第一溶剂。由此，将由基板的主面保持的第二溶剂置换为第一溶剂。然后，进行第一溶剂的供给后，向基板的主面供给含有第一溶剂的疏水剂。由此，将由基板的主面保持的第一溶剂置换为含有相同的第一溶剂的疏水剂。
因含有第一溶剂的疏水剂与相同的第一溶剂亲和性高而容易进行置换。另一方面，根据第二溶剂的种类，有时含有第一溶剂的疏水剂与第二溶剂难以亲和，因此难以进行置换(有时因疏水剂与第二溶剂的粘度的差异引起难以进行置换的情况)。因此，用含有第一溶剂的疏水剂置换相同的第一溶剂与用含有第一溶剂的疏水剂置换不同种类的第二溶剂的情况比较，能够顺畅地进行置换。由此，能够在基板的主面更容易形成疏水剂的液膜。
通过下面参照附图说明的实施方式，明确本发明的上述或者其它目的、特征和效果。
附图说明
图1是沿着水平方向观察本发明的一实施方式的基板处理装置的图。
图2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3是放大表示所述基板处理装置的处理对象的基板的表面的剖视图。
图4是用于说明利用所述基板处理装置的基板处理例的流程图。
图5是沿着水平方向观察进行IPA供给工序时的基板的示意图。
图6是沿着水平方向观察进行第一溶剂供给工序时的基板的示意图。
图7是沿着水平方向观察进行疏水剂供给工序时的基板的示意图。
图8是表示在疏水剂供给工序中喷出口的雷诺数超过1500时的基板的状态的立体图。
图9是表示在疏水剂供给工序中喷出口的雷诺数为1500以下时的基板的状态的立体图。
图10是表示第一试验的结果的图。
图11是表示第一试验的结果的图。
图12是表示第二试验的结果的图。
图13是表示比较例的疏水剂供给工序中的基板的状态的立体图。
具体实施方式
图1是沿着水平方向观察本发明的一实施方式的基板处理装置1的图。基板处理装置1是用处理液(药液、冲洗液等)对半导体晶片等的圆板状的基板W一张一张地进行处理的单张式装置。基板处理装置1包括：旋转卡盘(基板保持单元)2，一边将基板W保持为水平一边使基板W以通过基板W的中央部的铅垂的旋转轴线A1为中心旋转；处理液供给单元，向由旋转卡盘2保持的基板W供给处理液；以及遮挡板3，配置于旋转卡盘2的上方。
旋转卡盘2包括：圆板状的旋转基座4，保持为水平的姿势；多个夹持销5，在旋转基座4的上方将基板W保持为水平的姿势；旋转轴6，从旋转基座4的中央部向下方延伸；以及旋转马达(旋转单元)7，通过旋转旋转轴6使基板W和旋转基座4以旋转轴线A1为中心旋转。旋转卡盘2并不局限于使多个夹持销5与基板W的周端面接触的夹持式卡盘，可以是通过使作为非器件形成面的基板W的背面(下表面)吸附到旋转基座4的上表面来将基板W保持为水平的真空式卡盘。
处理液供给单元包括向由旋转卡盘2保持的基板W供给药液的药液供给单元13。药液供给单元13包括：药液喷嘴14，朝向由旋转卡盘2保持的基板W的上表面向下方喷出药液；药液配管15，向药液喷嘴14引导来自药液供给源的药液；以及药液阀16，开闭药液配管15。药液例如可以是硫酸、乙酸、硝酸、盐酸、氢氟酸、氨水、双氧水、有机酸(例如柠檬酸、草酸等)，有机碱(例如，TMAH：四甲基氢氧化铵等)、表面活性剂和防腐剂中的至少一种液体。当打开药液阀16时，从药液配管15向药液喷嘴14供给药液。当关闭药液阀16时，停止从药液配管15向药液喷嘴14供给药液。可以具备药液喷嘴移动装置，通过移动药液喷嘴14，使药液在基板W的上表面的着落位置在基板W的上表面的中央部与基板W的上表面的中央部以外的部分(例如周缘部)之间移动。
处理液供给单元包括向由旋转卡盘2保持的基板W供给冲洗液的冲洗液供给单元51。冲洗液供给单元51包括冲洗液喷嘴8，朝向由旋转卡盘2保持的基板W的上表面向下方喷出冲洗液；冲洗液配管9，向冲洗液喷嘴8引导来自冲洗液供给源的冲洗液；以及冲洗液阀10，开闭冲洗液配管9。冲洗液例如是纯水(去离子水：Deionized water)。当打开冲洗液阀10时，从冲洗液配管9向冲洗液喷嘴8供给冲洗液。当关闭冲洗液阀10时，停止从冲洗液配管9向冲洗液喷嘴8供给冲洗液。冲洗液并不局限于纯水，可以是碳酸水、电解离子水、含氢水、臭氧水和稀释浓度(例如，10～100ppm左右)的盐酸水中的任一种液体。还可以具备冲洗液喷嘴移动装置，通过移动冲洗液喷嘴8，使冲洗液在基板W的上表面的着落位置在基板W的上表面的中央部与基板W的上表面的中央部以外的部分(例如周缘部)之间移动。
遮挡板3例如是圆板状。遮挡板3的直径例如与基板W的直径几乎相同或比基板W的直径稍大。遮挡板3以遮挡板3的下表面呈水平的方式配置。而且，遮挡板3以遮挡板3的中心轴线位于旋转卡盘2的旋转轴线上的方式配置。遮挡板3的下表面与由旋转卡盘2保持的基板W的上表面相对。遮挡板3以水平的姿势连接于支轴11的下端。遮挡板3和支轴11通过遮挡板升降单元12在铅垂方向上升降。遮挡板升降单元12使遮挡板3在处理位置(图1所示的位置)和退避位置(未图示)之间升降，处理位置是遮挡板3的下表面与由旋转卡盘2保持的基板W的上表面接近的位置，退避位置是设置于处理位置的上方的位置。
处理液供给单元包括：中心轴喷嘴(喷嘴)17；疏水剂配管18，向中心轴喷嘴17引导来自疏水剂供给源的液体的疏水剂；疏水剂阀19，开闭疏水剂配管18；第一流量调整阀20，调整疏水剂配管18内的液体的流量；第一溶剂配管21，向中心轴喷嘴17引导来自第一溶剂供给源的液体的第一溶剂；第一溶剂阀22，开闭第一溶剂配管21；第二流量调整阀23，调整第一溶剂配管21内的液体的流量；第二溶剂配管24，向中心轴喷嘴17引导来自IPA供给源的液体的IPA；以及第二溶剂阀25，开闭第二溶剂配管24。虽未图示，但是第一流量调整阀20和第二流量调整阀23包括：阀体，在内部设置有阀座；阀芯，开闭阀座；以及致动器，使阀体在打开位置和关闭位置之间移动。
中心轴喷嘴17沿着遮挡板3的中心轴线配置。中心轴喷嘴17在支轴11的内部沿着上下方向延伸。中心轴喷嘴17与遮挡板3和支轴11一同升降。
向中心轴喷嘴17供给的处理液从设置于中心轴喷嘴17的下端的喷出口17a向下方喷出。然后，如图1所示，从中心轴喷嘴17喷出的处理液通过在上下方向上贯通遮挡板3的中央部的贯通孔(未图示)，从遮挡板3的下表面中央部向下方喷出。由此，向由旋转卡盘2保持的基板W的上表面的中央部供给处理液。
通过关闭第一溶剂阀22和第二溶剂阀25并打开疏水剂阀19，从中心轴喷嘴17的喷出口17a喷出疏水剂。此外，通过关闭疏水剂阀19和第二溶剂阀25并打开第一溶剂阀22，从中心轴喷嘴17的喷出口17a喷出第一溶剂。此外，通过关闭疏水剂阀19和第一溶剂阀22并打开第二溶剂阀25，从中心轴喷嘴17的喷出口17a喷出第二溶剂。
疏水剂供给单元52包括中心轴喷嘴17、疏水剂配管18、疏水剂阀19和第一流量调整阀20。
疏水剂是使金属疏水化的金属类的疏水剂。疏水剂是配位性高的疏水剂。即，疏水剂是主要通过配位键来使金属疏水化的溶剂。疏水剂例如包含有机硅化合物以及具有疏水基的胺中的至少一种。疏水剂可以是硅类的疏水剂，也可以是金属类的疏水剂。
硅类的疏水剂是使硅(Si)本身和含有硅的化合物疏水化的疏水剂。硅类疏水剂例如是硅烷偶联剂。硅烷偶联剂例如含有HMDS(六甲基二硅氮烷)、TMS(四甲基硅烷)、氟化烷基氯硅烷、烷基二硅烷基胺和非氯类疏水剂中的至少一种。非氯类疏水剂例如含有二甲基甲硅烷基二甲胺、二甲基甲硅烷基二乙胺、六甲基二硅氮烷、四甲基二硅氮烷、双(二甲基氨基)二甲基硅烷、N,N-二甲基氨基三甲基硅烷、N-(三甲基甲硅烷基)二甲胺和有机硅烷化合物中的至少一种。
金属类的疏水剂例如是具有高配位性，主要通过配位键使金属疏水化的溶剂。该疏水剂例如包含有机硅化合物以及具有疏水基的胺中的至少一种。
更具体来说，作为疏水剂，例如可以例示OSRA-A004、OSRA-7801、PK-HP-S、PK-HUS等。
疏水剂具有恒定浓度。疏水剂供给源通过以恒定比例混合疏水剂的原液(100％的疏水剂)和第一溶剂，来保持恒定浓度的疏水剂。
第一溶剂供给单元53包括中心轴喷嘴17、第一溶剂配管21、第一溶剂阀22和第二流量调整阀23。第一溶剂是不含羟基的溶剂。即，第一溶剂是由不含羟基的化合物构成的溶剂。第一溶剂能够溶解疏水剂。优选第一溶剂不含水且表面张力比水低。第一溶剂是酮类的溶剂或醚类的溶剂。作为第一溶剂的具体例，可以列举出PGMEA(丙二醇甲醚醋酸酯)、丙酮。酮类或醚类的溶剂对疏水剂的原液的溶解度高，当将疏水剂的原液与酮类或醚类的溶剂混合时，疏水剂充分地分散于酮类或醚类的溶剂中。
第二溶剂供给单元54包括中心轴喷嘴17、第二溶剂配管24和第二溶剂阀25。第二溶剂是表面张力比水低的溶剂。第二溶剂可以含有水。第二溶剂在水中的溶解度(即，水溶性)比第一溶剂高。第一溶剂能够溶解第二溶剂。作为第二溶剂的具体例，可以列举出醇、氟基溶剂与醇的混合液。醇例如含有甲醇、乙醇、丙醇和IPA中的至少一种。氟基溶剂例如含有HFE(氢氟醚)、HFC(氢氟烃)中的至少一种。在以下的说明中，对第二溶剂是IPA的情况进行举例。
图2是用于说明基板处理装置1的电气结构的框图。
基板处理装置1具备控制装置26。控制装置26具有CPU等运算单元，固定存储器器件、硬盘驱动器等存储单元，以及输入输出单元。在存储单元中储存有运算单元所执行的程序。
作为控制对象，控制装置26连接有旋转马达7、遮挡板升降单元12等。此外，根据预先规定的程序，控制装置26控制旋转马达7、遮挡板升降单元12等的动作。此外，根据预先规定的程序，控制装置26开闭冲洗液阀10、药液阀16、疏水剂阀19、第一溶剂阀22、第二溶剂阀25等。此外，根据预先规定的程序，控制装置26调整第一流量调整阀20和第二流量调整阀23等的开度。
以下，说明对在作为器件形成面的表面形成有图案的基板W进行处理的情况。
图3是放大表示基板处理装置1的作为处理对象的基板W的表面的剖视图。作为处理对象的基板W例如是硅晶片，在硅晶片的作为图案形成面的表面(上表面32)形成有图案P。图案P例如是细微图案。如图3所示，图案P可以是矩阵状地配置具有凸形形状(柱状)的结构体31的图案。该情况下，将结构体31的线宽W1例如设置为10nm～45nm左右，将图案P的间隙W2例如设置为10nm～数μm左右。图案P的膜厚T例如是1μm左右。此外，例如图案P的高宽比(膜厚T相对于线宽W1的比)例如是5～500左右(典型的是5～50左右)。
此外，图案P可以是由细微的沟槽形成的线状的图案反复排列而得的图案。此外，图案P可以通过在薄膜上设置多个细微孔(空隙(void)或细孔(pore))来形成。
图案P例如包括绝缘膜。此外，图案P可以包括导体膜。更具体来说，图案P由层积多个膜的层积膜形成，还可以包括绝缘膜和导体膜。图案P可以是由单层膜构成的图案。绝缘膜可以是氧化硅膜(SiO2膜)或硅氮化膜(SiN膜)。此外，导体膜可以是导入了用于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可以是亲水性膜。作为亲水性膜，可以例示TEOS膜(氧化硅膜的一种)。
图4是用于说明利用基板处理装置1的基板处理例的流程图。
参照图1～图4，说明第一基板处理例。适当参照图5～图9。
由未图示的搬运机械手搬运未处理的基板W并将其搬入到腔室，以将作为器件形成面的表面例如朝上的状态交接到容纳在腔室内的旋转卡盘2，由旋转卡盘2保持基板W(图4的S1：搬入基板)。在搬入基板W之前，使遮挡板3退避到退避位置。
然后，控制装置26利用旋转马达7使基板W开始旋转(图4的步骤S2：旋转工序)。使基板W的转速上升到预先规定的液体处理速度(在300～1500rpm的范围内，例如500rpm)，并维持为该液体处理速度。
当基板W的旋转达到液体处理速度时，控制装置26执行向基板W的表面供给药液的药液工序(图4的步骤S3)。具体来说，控制装置26打开药液阀16。由此，从药液喷嘴14向旋转状态的基板W的上表面供给药液。供给的药液借助离心力遍布基板W的上表面的整个区域，用药液对基板W实施药液处理。当从喷出药液开始经过预先规定的期间时，控制装置26关闭药液阀16，停止从药液喷嘴14喷出药液。由此，结束药液工序(S3)。
接着，控制装置26执行用于将基板W上的药液置换为冲洗液来从基板W上排除药液的冲洗工序(图4的步骤S4)。具体来说，控制装置26打开冲洗液阀10。由此，从冲洗液喷嘴8向旋转状态的基板W的上表面喷出冲洗液。喷出的冲洗液借助离心力遍布基板W的上表面的整个区域。通过该冲洗液，冲洗附着在基板W上的药液。
接着，进行向基板W的上表面供给IPA的IPA供给工序(第二溶剂供给工序)(图4的步骤S5)。具体来说，控制装置26使遮挡板3下降并位于处理位置，进一步，一边由旋转卡盘2使基板W旋转，一边打开第二溶剂阀25，从中心轴喷嘴17向基板W的上表面的中央部喷出IPA。受到借助基板W的旋转的离心力，着落到基板的上表面的中央部的IPA朝向基板的上表面的周缘部流动。由此，如图5所示，在基板W的上表面形成覆盖基板W的上表面的整个区域的IPA的液膜41(用IPA覆盖基板W的上表面。第二溶剂液膜形成工序)。由此，将由基板W保持的冲洗液置换为IPA。当从喷出IPA开始经过规定期间时，控制装置26关闭第二溶剂阀25来停止喷出IPA。通过进行IPA供给工序，从基板W去除水。
接着，进行向基板W的上表面供给第一溶剂(例如PGMEA等)的第一溶剂供给工序(图4的步骤S6)。具体来说，控制装置26使遮挡板3位于处理位置，进一步，一边由旋转卡盘2使基板W旋转，一边打开第一溶剂阀22从中心轴喷嘴17的喷出口17a向基板W的上表面的中央部喷出第一溶剂。借助因基板W的旋转而产生的离心力，着落到基板的上表面的中央部的第一溶剂朝向基板的上表面的周缘部流动。然后，将由基板W保持的液膜41所含的IPA置换为第一溶剂(第一溶剂供给工序)。由此，如图6所示，在基板W的上表面形成覆盖基板W的上表面的整个区域的第一溶剂的液膜42(用第一溶剂覆盖基板W的上表面。第一溶剂液膜形成工序)。然后，当从喷出第一溶剂开始经过规定期间时，控制装置26关闭第一溶剂阀22来停止喷出第一溶剂。
接着，进行向基板W的上表面供给液体的疏水剂的疏水剂供给工序(图4的步骤S7)。具体来说，控制装置26使遮挡板3位于处理位置，进一步，一边由旋转卡盘2使基板W旋转，一边打开疏水剂阀19从中心轴喷嘴17的喷出口17a向基板W的上表面的中央部喷出疏水剂。
借助因基板W的旋转而产生的离心力，着落到基板W的上表面的中央部的疏水剂朝向基板的上表面的周缘部流动。然后，将由基板W保持的液膜42所含的第一溶剂置换为疏水剂(疏水剂供给工序)。由此，如图7所示，在基板W的上表面形成覆盖基板W的上表面的整个区域的疏水剂的液膜43(用疏水剂覆盖基板W的上表面。疏水剂液膜形成工序)。
因含有第一溶剂的疏水剂与相同的第一溶剂亲和性高而容易进行置换。另一方面，根据第一溶剂的种类，有时因含有第一溶剂的疏水剂和IPA难以亲和而难以进行置换。
PGMEA和IPA原本亲和性低。除此之外，两者的粘度差异也成为问题。具体来说，在将PGMEA作为疏水剂使用的情况下，PGMEA的粘度例如约是1cp。另一方面，IPA的粘度约是2.4cp。用粘度低的PGMEA置换粘度高的IPA的液膜41需要时间。因此，与用含有第一溶剂的疏水剂置换IPA的情况相比，用第一溶剂的疏水剂置换相同的第一溶剂能够顺利地进行置换。因此，在IPA供给工序(S5)和疏水剂供给工序(S7)之间设置第一溶剂供给工序(S6)的情况与从IPA供给工序(S5)直接进入疏水剂供给工序(S7)的情况比较，能够在短时间内形成覆盖基板W的上表面的整个区域的疏水剂的液膜43(即，能够缩短用疏水剂覆盖基板W的上表面的整个区域所需的时间)。希望尽量减少疏水剂的消耗量。由于能够缩短直到用疏水剂覆盖基板W的上表面的整个区域所需的时间，因此能够实现减少非常高价的疏水剂(特别是疏水剂的原液)的消耗量。
通过在基板W的上表面形成疏水剂的液膜43，使疏水剂进入到图案P的深处，使基板W的上表面疏水化(疏水化处理)。
在疏水剂供给工序(S7)中，以喷出口17a处的雷诺数是1500以下的规定的值从中心轴喷嘴17的喷出口17a向基板W的上表面连续地喷出疏水剂的连续流。具体来说，在从喷出口17a喷出疏水剂之前，控制装置26以喷出口17a处的雷诺数成为1500以下的规定的值的方式调整第一流量调整阀20的开度。
当喷出口17a处的雷诺数超过1500时(即，从喷出口17a喷出的喷出流量变多时)，如图8所示，从喷出口17a喷出的连续流状的疏水剂紊乱。当喷出紊乱时，因疏水剂着落到基板W的上表面时的冲击力而在基板W的上表面产生振动，该振动传递至由基板W的上表面保持的疏水剂(即，疏水剂的液膜43)。结果，如图8所示，在由基板W的上表面保持的疏水剂中产生波纹44。
当在由基板W的上表面保持的疏水剂(即，疏水剂的液膜43)产生波纹44时，疏水剂与疏水剂周围的环境气体的接触面积增大。疏水剂容易与水反应，即使与环境气体中的水分也反应。由于与环境气体中的水分反应，导致由基板W的上表面保持的疏水剂的疏水化能力降低。结果，有时不能对基板W的上表面进行良好地疏水化处理。
而且，有因疏水剂与水分反应而产生颗粒的担忧。从该观点出发，优选使疏水剂与环境气体的接触面积小。
对此，在疏水剂供给工序(S7)中，由于喷出口17a处的雷诺数是1500以下，因此如图9所示，从喷出口17a喷出的连续流状的疏水剂不紊乱并呈柱状。即，喷出不产生紊乱或即使产生紊乱也很少。因此，能够抑制或防止向基板W的上表面供给的喷出的疏水剂紊乱。由此，能够抑制或防止向基板W的上表面供给的(由上表面保持)疏水剂中产生波纹44(参照图8)，结果，疏水剂与环境气体中的水分的接触面积可以被抑制得很小。因此，能够对基板W的上表面进行良好地疏水化处理，且抑制或防止产生颗粒。
而且，在疏水剂供给工序(S7)中，进一步优选喷出口17a处的雷诺数是450以上且1500以下的规定的值。由于喷出口17a处的雷诺数是450以上，因此来自喷出口17a的疏水剂的喷出流量足够多(绝对不少)。因此，能够缩短从开始喷出疏水剂到覆盖为止的时间。
反之，在疏水剂供给工序(S7)中，当喷出口17a处的雷诺数小于450时，来自喷出口17a的疏水剂的喷出流量过少，结果，不能用疏水剂覆盖基板W的上表面的整个区域，或者即使能够覆盖基板W的上表面的整个区域，该覆盖也需要极长的时间，因此有处理能力变差的担忧。而且，虽然喷出流量小，但是因覆盖需要极长时间而导致喷出期间延长，因此有整个处理的疏水剂的消耗量增大的担忧。当疏水化处理进行规定时间时，控制装置26关闭疏水剂阀19来停止从中心轴喷嘴17喷出疏水剂。
接着，进行向基板W的上表面供给作为干燥剂的IPA的IPA供给工序(图4的步骤S8)。具体来说，控制装置26使遮挡板3下降位于处理位置，进一步，一边由旋转卡盘2使基板W旋转，一边打开第二溶剂阀25，从中心轴喷嘴17向基板W的上表面的中央部喷出IPA。由此，向基板W的上表面整个区域供给从中心轴喷嘴17喷出的IPA。因此，由基板W保持的疏水剂的大部分被IPA冲洗。然后，当从喷出IPA开始经过规定期间时，控制装置26关闭第二溶剂阀25停止喷出IPA。
接着，控制装置26执行旋转干燥工序(图4的步骤S9)。具体来说，控制装置26使基板W加速至比液体处理速度大的规定的旋转干燥速度(例如数千rpm)，以该旋转干燥速度使基板W旋转。由此，大的离心力施加于基板W上的液体，从而将附着于基板W的液体甩向基板W的周围。这样，从基板W去除液体，使基板W干燥。
当从基板W高速旋转开始经过预先规定的期间时，控制装置26控制旋转马达7，停止由旋转卡盘2旋转基板W(图4的步骤S10)。
然后，由搬运机械手从旋转卡盘2搬出已处理的基板W(图4的步骤S11)。
根据如上所述的实施方式，在疏水剂供给工序(S7)中，以喷出口17a处的雷诺数是1500以下，从中心轴喷嘴17的喷出口17a朝向基板W的上表面喷出疏水剂的连续流。若雷诺数是1500以下，则从喷出口17a喷出的连续流状的、含有第一溶剂的疏水剂不紊乱并呈柱状。即，喷出不产生紊乱或即使产生紊乱也很小。因此，能够抑制或防止向基板W的上表面供给的喷出的疏水剂紊乱。由此，能够抑制或防止向基板W的上表面供给的(由上表面保持)疏水剂产生波纹。结果，疏水剂与环境气体中的水分的接触面积可以被抑制得很小。因此，能够对基板W的上表面进行良好地疏水化处理。
此外，在向基板W的上表面供给冲洗液后，向基板W的上表面供给IPA，在基板W的上表面形成覆盖基板W的上表面的整个区域的IPA的液膜41。此外，在向基板W的上表面供给IPA后，向基板W的上表面供给第一溶剂。由此，将IPA的液膜41所含的液体置换为第一溶剂，形成覆盖基板W的上表面的整个区域的第一溶剂的液膜42。然后，在供给第一溶剂后，向基板W的上表面供给含有第一溶剂的疏水剂。由此，将第一溶剂的液膜42所含的液体置换为含有相同的第一溶剂的疏水剂，从而形成覆盖基板W的上表面的整个区域的疏水剂的液膜43。
因含有第一溶剂的疏水剂与相同的第一溶剂亲和性高而容易进行置换。因此，在IPA供给工序(S5)和疏水剂供给工序(S7)之间设置第一溶剂供给工序(S6)的情况与从IPA供给工序(S5)直接进入疏水剂供给工序(S7)的情况比较，能够在短时间内形成覆盖基板W的上表面的整个区域的疏水剂的液膜43(即，能够缩短直到用疏水剂覆盖基板W的上表面的整个区域所需的时间)。
洗完尽量减少疏水剂的消耗量。由于能够缩短用疏水剂覆盖基板W的上表面的整个区域所需的时间，因此能够实现减少非常高价的疏水剂(特别是疏水剂的原液)的消耗量。
＜第一试验＞
接着，说明第一试验。在第一试验中，研究在基板处理装置1中从喷出口17a喷出疏水剂(SMT)时的、喷出的稳定程度。将从喷出口17a喷出的疏水剂的种类设为不同的SMT1(OSRA-A004)、SMT2(OSRA-7801)和SMT3(PK-HP-S)。此外，改变从喷出口17a的疏水剂的喷出流量。将结果显示于图10和图11。在图10中，将喷出稳定的情况用“〇”表示，将喷出稍微紊乱的情况用“△”表示，将喷出大的紊乱的情况用“×”表示。图11表示了疏水剂的喷出流量与喷出口17a处的雷诺数之间的关系，将喷出稳定的情况用“●”表示，将喷出稍微紊乱的情况用“★”表示，将喷出大的紊乱的情况用“■”表示。
根据图11所示的结果得知，若喷出口17a处的雷诺数是1500以下，则从喷出口17a喷出的连续流状的、含有第一溶剂的疏水剂不紊乱并呈柱状。
＜第二试验＞
接着，说明第二试验。在第二试验中，在基板处理装置中1实施了图4所示的一系列的处理。将疏水剂供给工序(图4的S7)中的、疏水剂的喷出流量改变为120ml/min、150ml/min、300ml/min，并且将基板W的旋转速度改变为300rpm、500rpm、800rpm。基板W是裸硅，将PGMEA作为第一溶剂，将OSRA-A004作为疏水剂的原液。在实施这种处理后，研究基板W的表面的多个部位的接触角，并求出了其平均值。结果如图12所示。
根据图12所示的结果，在喷出流量是120ml/min(雷诺数是710)和150ml/min(雷诺数是888)时，接触角是92°以上。而在喷出流量是300ml/min(雷诺数是1775)时，接触角小于92°。推测在喷出流量是300ml/min时喷出发生紊乱，导致在由基板W的上表面保持的疏水剂产生波纹44(参照图8)，因疏水剂与环境气体中的水分反应而疏水剂的疏水化能力降低，导致不能对基板W的上表面进行良好地疏水化处理。
＜第三的试验＞
接着，说明第三试验。
实施例：在第三试验中，作为实施例，在基板处理装置1中实施了图4所示的一系列的处理。将疏水剂的喷出流量设为120ml/min，将基板W的旋转速度设为300rpm。基板W是裸硅，将PGMEA用作第一溶剂，将OSRA-A004用作疏水剂的原液。
比较例：在第三试验中，作为比较例，在基板处理装置1中执行了从图4所示的处理中省略了第一溶剂供给工序(图4的S6)的处理例。即，从IPA供给工序(图4的S5)直接进入到疏水剂供给工序(图4的S7)。将疏水剂的喷出流量设为120ml/min，将基板W的旋转速度设为300rpm。基板W是裸硅，将PGMEA用作第一溶剂，将OSRA-A004用作疏水剂的原液。
然后，用肉眼观察基板W的上表面的疏水剂的扩散。
在实施例中，疏水剂的液膜43按照圆形扩散。直到完全覆盖基板W的上表面，仅需要约1秒钟。
在比较例中，如图13所示，在疏水剂的液膜产生放射状延伸的筋(RadialStreak：径向条纹)RS。筋RS阻碍疏水剂的液膜43扩散，结果，直到用疏水剂完全覆盖基板W的上表面，需要约8秒钟。
从第三试验的结果得知，与从IPA供给工序(图4的S5)直接进入疏水剂供给工序(图4的S7)相比，通过在IPA供给工序(图4的S5)和疏水剂供给工序(图4的S7)之间设置第一溶剂供给工序(图4的S6)，能够在短时间内形成覆盖基板W的上表面的整个区域的疏水剂的液膜43。
以上，说明了本发明的一实施方式，但是本发明也可以其他方式实施。
例如，在IPA供给工序(图4的S5)中，举例说明了将IPA作为干燥剂，但是作为干燥剂能够列举出醇、或者氟基溶剂与醇的混合液。醇例如包含甲醇、乙醇、丙醇和IPA中的至少一种。氟基溶剂例如包含HFE(氢氟醚)、HFC(氢氟烃)中的至少一种。
此外，在图4所示的基板处理例中，可以省略第一溶剂供给工序(图4的S6)，从IPA供给工序(图4的S5)直接进入疏水剂供给工序(图4的S7)。
此外，可以省略IPA供给工序(图4的S5)。
此外，在前述的实施方式中，说明了喷出疏水剂的喷嘴是与遮挡板3一体移动的中心轴喷嘴17的情况。但是，可以从与遮挡板3独立地设置的喷嘴喷出疏水剂。该情况下，可以具备喷嘴移动装置，通过移动喷嘴，使药液疏水剂在基板W的上表面的着落位置在基板W的上表面的中央部与中央部以外的部分(例如周缘部)之间移动。
此外，在前述的实施方式中，说明了从共用的喷嘴(中心轴喷嘴17)喷出疏水剂和第一溶剂的情况。但是，可以分别从专用的喷嘴喷出疏水剂和第一溶剂。
另外，能够在专利的权利要求书记载的范围内进行各种变更。
除了专利的权利要求书记载的特征以外，从该说明书和附图还能够筛选出以下的特征。这些特征，能够与用于解决问题的装置的权利要求记载的特征任意组合。
A1.包括：旋转工序，使保持为水平姿势的基板以通过基板的上表面的中央部的铅垂的旋转轴线为中心旋转；
冲洗液供给工序，与所述旋转工序并行，向基板的上表面供给含有水的冲洗液；
第二溶剂液膜形成工序，在进行所述冲洗液供给工序后，与所述旋转工序并行，通过向基板的上表面供给第二溶剂将由所述基板的上表面保持的冲洗液置换为第二溶剂，形成覆盖所述基板的上表面的整个区域的第二溶剂的液膜；
第一溶剂液膜形成工序，在进行所述第二溶剂的液膜形成工序后，与所述旋转工序并行，通过向基板的上表面供给第一溶剂将所述第二溶剂的液膜所含的液体置换为与所述第二溶剂种类不同的第一溶剂，形成覆盖所述基板的上表面的整个区域的第一溶剂的液膜；以及
疏水剂液膜形成工序，在进行所述第一溶剂的液膜形成工序后，与所述旋转工序并行，通过向基板的上表面供给含有第一溶剂的疏水剂将所述第一溶剂的液膜所含的液体置换为疏水剂，形成覆盖所述基板的上表面的整个区域的疏水剂的液膜。
根据A1所述的发明，在向基板的上表面供给冲洗液后，向基板的上表面供给第二溶剂，在基板的上表面形成覆盖该上面的整个区域的第二溶剂的液膜。此外，向基板的上表面供给第二溶剂后，向基板的上表面供给第一溶剂。由此，将第二溶剂的液膜所含的液体置换为第一溶剂，形成覆盖该上面的整个区域的第一溶剂的液膜。然后，进行第一溶剂的供给后，向基板的上表面供给含有第一溶剂的疏水剂。由此，将第一溶剂的液膜所含的液体置换为含有相同的第一溶剂的疏水剂，形成覆盖该上面的整个区域的疏水剂的液膜。
因含有第一溶剂的疏水剂与相同的第一溶剂亲和性高而容易进行置换。另一方面，根据第一溶剂的种类和第二溶剂的种类，有时因含有第一溶剂的疏水剂与第二溶剂难以亲和而难以置换(有时因疏水剂与第二溶剂的粘度的差异引起难以置换的情况)。因此，用含有第一溶剂的疏水剂置换相同的第一溶剂的情况与用含有第一溶剂的疏水剂置换不同种类的第二溶剂的情况比较，能够顺畅地进行置换。由此，能够在短时间内形成覆盖基板的上表面的整个区域的疏水剂的液膜。
详细地说明了本发明的实施方式，但是这些仅仅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来解释，本发明的范围仅由附加的权利要求书的范围限定。
本申请与2017年5月31日向日本国特许厅提出的特愿2017-108184号对应，将该申请的全部内容通过引用编入于此。

Claims (4)

1.一种基板处理方法，其特征在于，
所述基板处理方法包括：
冲洗液供给工序，向基板的主面供给含有水的冲洗液；
旋转工序，使基板以通过基板的主面的中央部的旋转轴线为中心旋转；以及
疏水剂供给工序，在进行所述冲洗液供给工序后与所述旋转工序并行执行，向所述基板的主面供给疏水剂，以将由基板的主面保持的液体置换为含有第一溶剂的疏水剂，
所述疏水剂供给工序包括疏水剂喷出工序，在所述疏水剂喷出工序中，从喷嘴的喷出口以所述喷出口处的雷诺数为1500以下的方式向由基板保持单元保持的基板的主面喷出疏水剂的连续流。
2.根据权利要求1所述的基板处理方法，其特征在于，还包括：
第二溶剂供给工序，在进行所述冲洗液供给工序后且进行所述疏水剂供给工序前，向所述基板的主面供给第二溶剂，以将由基板的主面保持的液体置换为与所述第一溶剂种类不同的所述第二溶剂；以及
第一溶剂供给工序，在进行所述第二溶剂供给工序后且进行所述疏水剂供给工序前与所述旋转工序并行执行，向所述基板的主面供给所述第一溶剂，以将由基板的主面保持的液体置换为所述第一溶剂。
3.一种基板处理装置，其特征在于，
所述基板处理装置包括：
基板保持单元，保持基板；
旋转单元，使由所述基板保持单元保持的基板以通过该基板的主面的中央部的旋转轴线为中心旋转；
冲洗液供给单元，向由所述基板保持单元保持的基板供给含有水的冲洗液；
疏水剂供给单元，具备设有喷出口的喷嘴，向由所述基板保持单元保持的基板供给含有第一溶剂的疏水剂；以及
控制装置，控制所述旋转单元、所述冲洗液供给单元和所述疏水剂供给单元，
所述控制装置执行：
冲洗液供给工序，由所述冲洗液供给单元向基板的主面供给冲洗液；
旋转工序，由所述旋转单元使基板以通过基板的主面的中央部的旋转轴线为中心旋转；以及
疏水剂供给工序，在进行所述冲洗液供给工序后与所述旋转工序并行执行，由所述疏水剂供给单元向基板的主面供给疏水剂，以将由基板的主面保持的液体置换为含有第一溶剂的疏水剂，
在所述疏水剂供给工序中，所述控制装置执行疏水剂喷出工序，在所述疏水剂喷出工序中，从喷嘴的喷出口以所述喷出口处的雷诺数为1500以下的方式向由所述基板保持单元保持的基板的主面喷出疏水剂的连续流。
4.根据权利要求3所述的基板处理装置，其特征在于，还包括：
第二溶剂供给单元，向由所述基板保持单元保持的基板供给与所述第一溶剂种类不同的第二溶剂；以及
第一溶剂供给单元，向由所述基板保持单元保持的基板供给第一溶剂，
所述控制装置还控制所述第一溶剂供给单元和所述第二溶剂供给单元，
所述控制装置还执行：
第二溶剂供给工序，在进行所述冲洗液供给工序后且进行所述疏水剂供给工序前，由所述第二溶剂供给单元向基板的主面供给第二溶剂，以将由基板的主面保持的液体置换为所述第二溶剂；以及
第一溶剂供给工序，在进行所述第二溶剂供给工序后且进行所述疏水剂供给工序前与所述旋转工序并行执行，由所述第一溶剂供给单元向基板的主面供给所述第一溶剂，以将由基板的主面保持的液体置换为第一溶剂。
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