CN109786284A - 基板处理方法及基板处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基板处理方法及基板处理装置，所述方法包括如下步骤：基板旋转步骤，使基板以水平姿态进行旋转；处理液提供步骤，对通过所述基板旋转步骤被旋转的基板的上表面提供处理液；液膜状态监测步骤，对于提供给所述基板的上表面的处理液在所述基板的上表面形成液膜的状态进行监测；基板旋转速度变更步骤，在所述处理液提供步骤的执行中，根据所述液膜状态监测步骤所监测的所述液膜的状态，相应地改变所述基板的旋转速度。

Description

基板处理方法及基板处理装置
相关申请
本申请要求2017年11月15日提交的日本国专利申请2017-220076号的优先权，通过援引包含该申请的全部内容。
技术领域
本发明涉及通过处理液处理基板的方法以及装置。另外，本发明还涉及存储有用于通过基板处理装置来实施基板处理方法的计算机程序的存储介质。作为处理对象的基板，包括例如半导体晶圆、液晶显示装置以及有机EL(Electroluminescence,电致发光)显示装置等的FPD(Flat Panel Display，平板显示器)用基板、光盘基板、磁盘基板、光磁盘基板、用于光掩膜的基板、陶瓷基板、太阳电池用基板等基板。
背景技术
在半导体装置、液晶显示装置等的制造工艺中，对基板反复进行成膜、蚀刻、清洗等处理。为了执行精密的基板处理，存在使用对基板一片一片进行处理的单片式基板处理装置的情况。
作为单片式基板处理装置的一例，如日本特开2010-10242号公报中所公开的技术。该基板处理装置包括将基板水平保持使其旋转的旋转夹头以及对基板表面吐出处理液的喷嘴。日本特开2010-10242号公报中公开了对基板表面的氧化硅膜进行蚀刻去除的化学液处理。氧化硅膜是亲水表面，相对于此，除去氧化硅膜所露出的硅层为疏水表面。此处，在化学液处理的初期，以较低流量从喷嘴吐出蚀刻液，随着氧化硅膜的去除基板表面成为疏水表面时增加蚀刻液的流量。由此，根据基板表面的性质的变化来改变蚀刻液的流量，在确保对基板表面的被覆的同时，抑制蚀刻液的消费量。
发明内容
在日本特开2010-10242号公报的现有技术中，在化学液处理期间，即使基板表面的疏水状态发生了变化，基板表面始终被蚀刻液所被覆。由此，能够一定程度确保蚀刻均一性，但是，近年来要求更为精密的均一性。
例如，在基板旋转时，基板各部的线速度，在旋转中心处为零，并与距离旋转中心的距离成比例地增加。从而，在基板的中央附近与外周附近处，线速度存在很大差异。因此，越靠近基板的外周部分则蚀刻液的蒸发越易于发生，特别是，在基板旋转速度较大时，存在蚀刻液的温度在基板中央部与基板外周部存在差异的风险。由于蚀刻率依赖于蚀刻液的温度，相应地，存在蚀刻不均一的风险。因此，在保持基板表面的所有区域处于被覆蚀刻液的状态下，基板的旋转速度尽可能低是有利的。对于这样的课题，在日本特开2010-10242号公报中未进行讨论。
同样的问题，不限于蚀刻处理，在通过处理液对基板表面进行处理的情况下都可能发生。
此处，本发明的一个目的在于提供一种能够提高处理的均一性，且同时能够实现抑制处理液的消费量的基板处理方法及基板处理装置。
本发明的其他目的在于提供一种存储有计算机程序的存储介质，该计算机程序通过基板处理装置执行能够提高处理的均一性且同时能够实现抑制处理液的消费量的基板处理方法。
本发明提供一种基板处理方法，其包括如下步骤：基板旋转步骤，使基板以水平姿态进行旋转；处理液提供步骤，对通过所述基板旋转步骤被旋转的基板的上表面提供处理液；液膜状态监测步骤，对于提供给所述基板的上表面的处理液在所述基板的上表面形成液膜的状态进行监测；基板旋转速度变更步骤，在所述处理液提供步骤执行中，根据所述液膜状态监测步骤所监测的所述液膜的状态，相应地改变所述基板的旋转速度。
根据该方法，基板以水平姿态旋转，对旋转的基板的上表面提供处理液。监测在基板的上表面所形成的处理液的液膜的状态，根据该液膜的状态改变基板的旋转速度。因此，能够使得基板的旋转速度对应于液膜的状态处于最佳，能够提高基板处理的均一性。
根据本发明的一实施方式，所述基板处理方法还包括全被覆状态判断步骤，其在所述处理液提供步骤开始后，判断所述液膜状态监测步骤所监测到的所述液膜是否为被覆所述基板的上表面的整个区域的全被覆状态。并且，所述基板旋转速度变更步骤包含旋转减速步骤，当根据所述全被覆状态判断步骤判断为处于所述全被覆状态时，使所述基板的旋转速度减小。
从处理液在基板上着液直至被覆基板上表面整个区域需要一定的时间。例如，处理液向着基板的中央喷出，通过离心力扩散至基板的外周缘从而被覆基板表面整个区域。在此情况下，从处理液着液在基板的中央处开始，至处理液到达基板的外周缘会产生时间差。当该时间差较大时，存在基板处理变得不均一的风险。
此处，在开始提供处理液时，使得基板的旋转速度为较高速度，当处理液的液膜被覆基板的上表面整个区域时，则降低基板的旋转速度。由此，可以缩短从开始提供处理液直至形成被覆基板上表面整个区域的液膜为止的时间，因此能够实现基板处理的均一化。此外，当被覆基板上表面的整个区域时，基板的旋转速度被降低，因此，基板的外周部的线速度降低，能够抑制处理液的蒸发。其结果，可以使得构成液膜的处理液的温度，在基板的旋转中心附近与周缘部均一化，使得基板处理进一步均一化。
根据本发明的一实施方式，所述基板处理方法还包括液体分裂前兆判断步骤，其在所述处理液提供步骤开始之后，判断由所述液膜状态监测步骤所监测的所述液膜是否具有脱离了被覆所述基板的上表面整个区域的全被覆状态的液体分裂前兆。并且，所述旋转速度变更步骤包括旋转加速步骤，当所述液体分裂前兆判断步骤判断为所述液膜具有所述液体分裂前兆时，使所述基板的旋转速度增加。
该方法中，当液膜脱离全被覆状态而出现液体分裂前兆时，使得基板的旋转速度增加。由此，能够使得液膜恢复全被覆状态。由此，能够保持全被覆状态，因此能够实现基板处理均一化。
根据本发明的一实施方式，所述基板处理方法还包括处理液流量变更步骤，其在所述处理液提供步骤执行中，根据由所述液膜状态监测步骤所监测的所述液膜的状态，变更提供至所述基板的处理液的流量。
该方法中，对应于基板上表面的液膜的状态，不仅改变基板的旋转速度，还改变处理液的流量。由此，对应于液膜的状态，能够使得基板的旋转速度以及处理液的流量最佳化，能够进一步提高基板处理的均一性。
根据本发明的一实施方式，所述基板处理方法还包括全被覆状态判断步骤，其在所述处理液提供步骤开始后，判断所述液膜状态监测步骤所监测到的所述液膜是否为被覆所述基板的上表面的整个区域的全被覆状态。并且，所述基板旋转速度变更步骤包含处理液减量步骤，当根据所述全被覆状态判断步骤判断为处于所述全被覆状态时，使所述处理液的流量减小。
如上所述，从处理液在基板上着液直至被覆基板上表面整个区域需要一定的时间，通过缩短该时间，能够实现基板处理的均一化。
此处，在处理液的提供开始时，使得处理液的流量比较大，当在基板的上表面整个区域由处理液的液膜所被覆时，减小处理液的流量。由此，能够缩短从开始提供处理液直至被覆基板上表面整个区域的液膜形成的时间，能够实现基板处理的均一化。此外，当被覆基板上表面的整个区域时，降低处理液的流量，因此能够抑制处理液的消费量。因此，在抑制处理液的消费量的同时，能够实现基板处理的均一化。
尤其是，更优选为，在开始提供处理液时，使得基板的旋转速度为较高速度，且处理液的流量为较大。并且，当基板的上表面整个区域由处理液的液膜所被覆时，优选降低基板的旋转速度，且降低处理液的流量。由此，不仅能够进一步提高基板处理的均一性，还能够降低处理液的消费量。
根据本发明的一实施方式，所述基板处理方法还包括液体分裂前兆判断步骤，其在所述处理液提供步骤开始之后，判断由所述液膜状态监测步骤所监测的所述液膜是否具有脱离了被覆所述基板的上表面整个区域的全被覆状态的液体分裂前兆。并且，所述处理液流量变更步骤包括处理液增量步骤，当所述液体分裂前兆判断步骤判断为所述液膜具有所述液体分裂前兆时，使所述处理液的流量增加。
该方法中，当液膜呈现脱离全被覆状态的液体分裂前兆时，增加处理液的流量。由此，能够使得液膜恢复全被覆状态。由此，能够保持全被覆状态，能够使得基板处理均一化。
优选地，当液膜呈现脱离全被覆状态的液体分裂前兆时，执行使基板的旋转速度增加的旋转加速步骤，且执行使的处理液的流量增加的处理液增量步骤。由此，能够确实地使液膜恢复全被覆状态，从而能够确实地保持处理液被覆基板的上表面整个区域的状态，能够进一步确实地实现均一性较高的基板处理。
根据本发明的一实施方式，所述处理液为蚀刻液。通过该方法，能够在基板整个区域进行均一性较高的蚀刻。“蚀刻”除了包含将基板上的膜的一部分或整个去除的处理之外，还包括利用处理液的蚀刻作用对基板表面进行清洗的处理。
根据本发明的一实施方式，所述处理液为清洗液。根据该方法，能够在基板整个区域进行均一性较高的清洗处理，因此能够进行均一性较高的基板处理。例如，在通过蚀刻液等化学液对基板表面进行处理之后，可以进行清洗处理。在此情况下，通过在基板整个区域进行均一性较高的清洗处理，能够在基板整个区域均一停止化学液处理。其结果，能够达成均一性较高的基板处理。
特别地，优选为，在改变基板的旋转速度(更优选为，进一步改变清洗液的供应流量)的同时进行清洗处理(处理液提供步骤)以保持基板表面全域被清洗液的液膜所被覆。由此，可以在基板的表面不生成气液界面的条件下进行清洗处理，从而能够抑制或防止由于气液界面所导致的杂质引起的基板表面的污染。因此，能够获得抑制杂质(粒子)的附着的高品质且均一的基板处理。
根据本发明的一实施方式，所述液膜状态监测步骤包括液膜摄像步骤和图像分析步骤，前者对在所述基板的上表面形成的液膜进行摄像，后者对于由所述液膜摄像步骤所拍摄的液膜的图像进行分析。
该方法中，对在基板的上表面形成的液膜进行摄像，对于由此获得的图像进行分析，由此来监测液膜的状态。由此，能够直接地监测液膜的状态，从而能够适宜地且适时地使得基板的旋转速度(更优选地，还使得处理液的供应流量)处于最佳化。
根据本发明的一实施方式，所述基板具有通过所述处理液处理而对于所述处理液的亲液性发生变化的表面。该方法中，随着通过处理液的处理的进展，基板表面的亲液性发生变化。例如，在处理液为蚀刻液的情况下，存在下述情况，即，基板表面的薄膜被蚀刻去除，由此，从该薄膜所呈现的亲液性(或者疏液性)的表面，变化为该薄膜的基底层所呈现的疏液性(或亲液性)的表面。在此情况下，优选为对应于基板表面的液膜的状态来变更基板的旋转速度(更优选为，还变更处理液的供应流量)，由此，能够使得基板表面的液膜的状态保持为最适宜状态(具体而言，被覆基板的上表面整个区域的状态)。由此，基板表面的状态不会发生变化，能够实现基板表面的均一处理。
根据本发明的一实施方式，所述基板处理方法还包括如下步骤：干燥步骤，其在所述处理液提供步骤之后，使所述基板的表面的液体成分干燥；干燥状态判断步骤，其基于由所述液膜状态监测步骤所监测的所述液膜的状态，对所述基板的干燥状态进行判断。
该方法中，即使在干燥步骤，也对基板表面的液膜的状态进行监测，基于此，来判断基板的干燥状态。因此，与干燥状态相应地，能够适宜地控制干燥步骤。例如，适宜地控制在干燥步骤所使用的流体(低表面张力液、非活性气体等)的提供量，能够实现流体的消费量的削减。另外，当判断为基板的干燥结束时，基于此来结束干燥步骤，能够使得干燥步骤的时长为所需的最小限度，由此，能够提高基板处理的生产性。
根据本发明的一实施方式，所述干燥步骤包括：非活性气体提供步骤，其对所述基板的表面提供非活性气体；和非活性气体流量变更步骤，其基于由所述干燥状态判断步骤所判断的所述基板的干燥状态，改变所述非活性气体的流量。
该方法中，在干燥步骤中对基板表面提供非活性气体。此时，非活性气体的流量与由基板表面的液膜的状态所判断的干燥状态相应地进行变化。因此，例如，能够基于干燥状态的变化来提供必要充分的流量的非活性气体，由此，能够削减非活性气体的消费量，且能够使得干燥步骤最佳化。
例如，当干燥步骤开始时，基板表面的液膜变薄，处理液最终被从基板表面去除。在基板表面形成薄的液膜时，可以观察到干涉条纹。当基板表面的液膜消失时，干涉条纹消失。因此，通过观察干涉条纹，能够正确地检测干燥步骤的终点。此处，响应于干涉条纹的消失，通过减小非活性气体的供应流量、停止非活性气体的吐出，能够削减非活性气体的消费量。
本发明还提供一种基板处理装置包括：基板旋转单元，其使基板以水平姿态进行旋转；处理液提供单元，其对由所述基板旋转单元所旋转的基板的上表面提供处理液；相机，其用于拍摄提供至所述基板的上表面的处理液的图像；控制装置，其基于由所述相机所拍摄的图像来控制所述基板旋转单元以及所述处理液提供单元。其中，所述控制装置被编程以执行具有上述特征的基板处理方法的步骤。
本发明进一步地提供一种存储有由基板处理装置所具备的计算机所执行的程序的存储介质，该程序为包括了上述步骤群的计算机程序，该计算机程序用于执行具有上述特征的基板处理方法。存储介质可以是光盘、磁盘等，也可以是USB存储器或存储卡等便携式存储器。
本发明的上述的或者进一步其他的目的、特征以及效果，通过参考以下附图对实施方式的说明将变得更为明了。
附图说明
图1是用于说明根据本发明的一实施方式的基板处理装置的结构的示意图。
图2是用于说明基板处理装置的电结构的框图。
图3A是用于说明根据基板处理装置的基板处理例(蚀刻步骤以及清洗步骤)的概要的流程图。
图3B是用于说明根据基板处理装置的基板处理例(干燥步骤)的概要的流程图。
图4示出了用于基板处理的、存储在存储装置中的制程数据的一例。
图5(a)示出了基板处理中的蚀刻液、清洗液、低表面张力液以及非活性气体的流量变化的一例；另外，图5(b)示出了基板处理中的基板旋转速度变化一例。
图6示出了通过控制装置来控制处理液(蚀刻液以及清洗液)的供应流量以及基板旋转速度的一例。
图7是显示蚀刻液的流量以及基板旋转速度与蚀刻均一性之间关系的示意图。
图8是处理液(蚀刻液或清洗液)的流量与基板表面的状态(亲水表面/疏水表面)、基板表面的颗粒附着量之间的关系的研究例。
图9A～图9D示出了通过相机拍摄的基板周缘部的图像的例。
图10是用于说明全被覆状态的判断处理(图3A的步骤S5、S16)的具体例的流程图。
图11是用于说明液体分裂前兆的判断处理(图3A的步骤S8、S19)的具体例的流程图。
具体实施方式
图1是用于说明根据本发明的一实施方式的基板处理装置的构成的示意图。基板处理装置1包括作为以水平姿态保持基板W并使其旋转的基板旋转单元的旋转夹头2、具有对由旋转夹头2所保持的基板W提供处理液的处理液喷嘴3的处理液提供单元4以及包围旋转夹头2的处理室5。基板处理装置1还包括非活性气体提供单元7，其具有对由旋转夹头2所保持的基板W提供非活性气体的非活性气体喷嘴6。基板处理装置1进一步还包括低表面张力液提供单元9，其具有对由旋转夹头2所保持的基板W提供低表面张力液的低表面张力液喷嘴8。
处理液喷嘴3通过第1喷嘴移动单元11在处理位置与避让位置之间移动。处理位置是使得从处理液喷嘴3所吐出的处理液着液在由旋转夹头2所保持的基板W的上表面(更典型地，着液在基板W的旋转中心处)的位置。避让位置是使得处理液喷嘴3在平面图中配置在处理室5外侧的位置。
非活性气体喷嘴6以及低表面张力液喷嘴8通过第2喷嘴移动单元12在处理位置与避让位置之间移动。处理位置是使得从低表面张力液喷嘴8所吐出的低表面张力液着液于基板W的上表面(更典型地，着液于基板W的旋转中心处)的位置。另外，在该处理位置是从非活性气体喷嘴6所吐出的非活性气体流向着旋转夹头2所保持的基板W的上表面(更典型地，向着基板W的旋转中心处)的位置。避让位置是非活性气体喷嘴6以及低表面张力液喷嘴8在平面图中配置在处理室5的外侧的位置。
旋转夹头2包括圆盘状的旋转基座21、竖设在旋转基座21的周缘部以夹持基板W的夹头销22、沿着竖直方向配置以从下方支撑旋转基座21的旋转轴23、使得旋转轴23旋转的旋转电机24。旋转电机24使得旋转轴23旋转，由此，由旋转夹头2所保持的基板W会围绕垂直的旋转轴线A1进行旋转。旋转夹头2不限于通过夹头销22来夹持基板W的机械夹头式，也可以是吸附基板W的下表面进行保持的真空式。
处理室5包括从侧方相对由旋转夹头2所保持的基板W，接受从基板W向水平方向飞溅出的处理液的溅射保护部51以及接受由溅射保护部51所截止并流下的处理液的杯52。溅射保护部51被配置为可以相对于杯52进行升降。为了使得溅射保护部51进行升降，具备保护部升降单元13。
处理液提供单元4包括处理液喷嘴3、提供蚀刻液(化学液)的蚀刻液提供单元41、提供清洗液的清洗液提供单元42、混合阀43、处理液配管44以及开关阀45。处理液配管44连接混合阀43以及处理液喷嘴3，在其间形成处理液流路。在处理液配管44上设有开关阀45。通过开关阀45的开关，能够使得从处理液喷嘴3吐出处理液，或停止该处理液的吐出。混合阀43连接蚀刻液提供单元41以及清洗液提供单元42。
蚀刻液提供单元41包括将从蚀刻液提供源47所提供的蚀刻液导入至混合阀43的蚀刻液配管411以及安装在蚀刻液配管411中的蚀刻液流量控制部412。蚀刻液流量控制部412包括流量计FE和流量控制阀VE。流量控制阀VE具备电动执行器，具有可以对开度进行电控制的结构。作为蚀刻液，在蚀刻对象为氧化膜的情况下，可以列举氢氟酸、氟硝酸、缓冲液氢氟酸(氢氟酸与氟化铵的混合液)。另外，在蚀刻对象为多晶硅薄膜的情况下，可以列举氨水、SC1(氨水过氧化氢溶液混合液)、TMAH(四甲基氢氧化铵水溶液)。进一步，在蚀刻对象为金属膜的情况下，可以列举过氧化氢溶液、盐酸、SC1、SC2(盐酸与过氧化氢溶液混合液)、硫酸、SPM(硫酸与过氧化氢溶液混合液)。
清洗液提供单元42包括将从清洗液提供源48提供的清洗液导入至混合阀43的清洗液配管421以及安装在清洗液配管421中的清洗液流量控制部422。清洗液流量控制部422包括流量计FR和流量控制阀VR。流量控制阀VR具备电动执行器，具有可以对开度进行电控制的结构。作为清洗液的例，可以列举去离子水(DIW)、碳酸水、电解离子水、富氢水、臭氧水、稀释浓度(例如，10～100ppm左右)的盐酸水等。
通过如此结构，可以从蚀刻液提供单元41经由混合阀43以及开关阀45向处理液喷嘴3提供蚀刻液。另外，可以从清洗液提供单元42经由混合阀43以及开关阀45向处理液喷嘴3提供清洗液。
非活性气体提供单元7包括非活性气体喷嘴6、从非活性气体提供源70向非活性气体喷嘴6导入非活性气体的非活性气体配管71、安装在非活性气体配管71中的非活性气体流量控制部72以及同样安装在非活性气体配管71中的开关阀73。非活性气体流量控制部72包括对流过非活性气体配管71的非活性气体的流量进行测量的流量计FG和调节其流量的流量控制阀VG。流量控制阀VG包括电动执行器等，具有能够对流量进行电控制的结构。非活性气体是对基板W的构成材料呈现化学惰性的气体，可以为氮气、干燥空气等。
低表面张力液提供单元9包括低表面张力液喷嘴8、将从低表面张力液提供源90向低表面张力液喷嘴8导入低表面张力液的低表面张力液配管91、安装在低表面张力液配管91中的低表面张力液流量控制部92以及同样安装在低表面张力液配管91中的开关阀93。低表面张力液流量控制部92包括对流过低表面张力液配管91的低表面张力液的流量进行测量的流量计FI和调节其流量的流量控制阀VI。流量控制阀VI包括电动执行器等，具有能够对流量进行电控制的结构。低表面张力液是比清洗液(典型的，为水)的表面张力小的液体，异丙醇等有机溶剂为典型例。特别地，优选为可以与清洗液进行置换的有机溶剂，更具体而言，优选为与水具有亲和性的有机溶剂。作为这样的有机溶剂，可以列举异丙醇(IPA)、甲醇、乙醇、丁醇、丙酮、PGMEA(丙二醇单甲醚乙酸酯)、EGMEA(乙二醇单乙醚乙酸酯)等。
具备相机10用以对基板W的上表面的状态，特别是在该上表面所形成的处理液的液膜的状态进行监测。相机10对基板W的上表面，特别是包含基板W的周缘区域的摄像区域进行摄像。
图2是用于说明基板处理装置1的电结构的框图。基板处理装置1包括控制装置30。控制装置30控制旋转电机24、保护部升降单元13、第1以及第2喷嘴移动单元11,12、开关阀45,73,93、流量控制阀VE,VR,VG,VI等的动作。另外，对控制装置30输入由流量计FE,FR,FG,FI所测量的流量值。另外，对控制装置30输入表示由相机10所拍摄的图像的图像数据。
控制装置30具有作为计算机的基本形态。更具体而言，控制装置30包括处理器(CPU)31、存储装置32、读取装置33以及通信装置34。
存储装置32可以是半导体存储器、磁性存储装置等。存储装置32中存储有由处理器31执行的程序P(计算机程序)。程序P可以是通过读取装置33从诸如光盘或存储卡的可移动存储介质M所读取并导入至存储装置32中。另外，程序P可以经通信装置34的通信获取并导入存储装置32中。存储装置32以及可移动存储介质M是可以由计算机所读取的存储介质的例。存储装置32除了程序P之外还存储有各种数据D。作为所存储的数据D的一例，有用于基板处理的制程数据R。制程数据R可以从外部的主机HC通过通信装置34获取。制程数据R是表示基板W的处理内容、处理条件以及规定处理顺序的信息(制程)的数据。基板处理的各步骤是控制装置30根据制程数据R来控制基板处理装置1所实现的。即，控制装置30被编程以执行基板处理的各步骤。
控制装置30连接输入装置36以及显示装置37。输入装置36，诸如键盘、定点设备等，是用于操作者进行操作以对控制装置30输入指令的装置。显示装置37典型地由液晶显示装置等2维显示器构成，视觉上对于操作者提供各种信息。输入装置36以及显示装置37提供对控制装置30的人机交互界面。
图3A以及图3B是用于说明根据基板处理装置1的基板处理例的概要的流程图。根据程序，控制装置30通过控制基板处理装置1的各部来执行如下的基板处理。
处理单元中，通过基板搬运机器人(未图示)的机械臂，搬运作为处理对象的1片基板W(步骤S1)。
基板W，例如，可以为表面(上表面)形成有氧化硅膜的硅基板。对这样的基板W，进行用于去除氧化硅膜的蚀刻处理(化学液处理)。在该情况下所使用的蚀刻液可以是氢氟酸水溶液。形成有氧化硅膜的基板W的表面，即，氧化硅膜的表面为亲水表面。因此，即使处理液(蚀刻液或清洗液)的供应流量较小，另外，即使基板W的旋转速度较低，处理液也能够在基板W的上表面扩散，能够形成被覆基板W的上表面的整个区域的处理液的液膜。另一方面，当氧化硅膜被除去而露出硅层，基板W的表面，即硅层表面，为疏水表面。因此，为了形成被覆基板W的上表面整个区域的处理液的液膜，有必要至少提高基板W的旋转速度，进一步，优选地同时增加处理液的供应流量。
基板W被搬运并交付给旋转夹头2，当基板搬运机器人的机械臂避让后，控制装置30驱动旋转电机24，使得基板W以蚀刻初期旋转速度进行旋转(步骤S2，基板旋转步骤)。蚀刻初期旋转速度选择为较高速度，例如，可以为800rpm～1200rpm左右。
在基板W以蚀刻初期旋转速度进行旋转的状态下，控制装置30从处理液喷嘴3提供蚀刻液至基板W的上表面(步骤S3，处理液提供步骤)。更具体而言，控制装置30控制保护部升降单元13，使得溅射保护部51与基板W的周端面相对。进一步，控制装置30通过控制第1喷嘴移动单元11，使得处理液喷嘴3配置在处理位置。在该状态下，控制装置30控制蚀刻液提供单元41，且打开开关阀45，由此能够从处理液喷嘴3向着基板W的上表面以初期蚀刻流量吐出蚀刻液。初期蚀刻流量设定为较高，例如，可以为1.5升/分钟～2.5升/分钟。控制装置30在监测由蚀刻液提供单元41的流量计FE所测量的蚀刻液流量的同时控制流量控制阀VE，由此，对蚀刻液流量进行反馈控制。
将蚀刻初期旋转速度设定为处于高速旋转范围内，且将初期蚀刻流量设定为处于高流量范围内，则在基板W的上表面中央处着液的蚀刻液迅速地在基板上表面的整个区域扩散开来，形成了被覆上表面整个区域的液膜。
在基板W的上表面所形成的液膜的状态，通过相机10进行拍摄，由相机10所输出的图像数据被输入控制装置30(液膜摄像步骤)。控制装置30通过对由相机10所输出的图像数据进行分析(图像分析步骤)，监测液膜的状态(步骤S4，液膜状态监测步骤)。
控制装置30对应于液膜的状态，改变基板W的旋转速度。进一步，控制装置30对应于液膜的状态，改变蚀刻液的供应流量。
更具体而言，当液膜稳定地处于被覆基板W的上表面整个区域的全被覆状态时(步骤S5：是，全被覆状态判断步骤)，控制装置30减小基板W的旋转速度(步骤S6，基板旋转速度变更步骤、旋转减速步骤)。由此，能够实现伴随基板W的旋转的基板W各部的线速度的减小，特别是能够抑制在基板W的周缘部伴随着液体蒸发产生的蚀刻液的温度降低。进一步，当液膜稳定地处于被覆基板W的上表面整个区域的全被覆状态时(步骤S5：是，全被覆状态判断步骤)，控制装置30降低蚀刻液的供应流量(步骤S7，处理液流量变更步骤、处理液减量步骤)。由此，不会损失基板处理的均一性，能够实现蚀刻液的消费量的削减。
另一方面，基于相机10所拍摄的图像，控制装置30对于液膜是否有脱离被覆基板W的上表面整个区域的全面被覆状态的前兆(液体分裂前兆)进行监测(步骤S8，液体分裂前兆判断步骤)。当出现了该前兆(步骤S8：是)时，控制装置30使得基板W的旋转速度增加(步骤S9，基板旋转速度变更步骤、旋转加速步骤)，以实现全面被覆状态的稳定化。另外，当出现液体分裂前兆(步骤S8：是)时，控制装置30使得蚀刻液供应流量增加(步骤S10，处理液流量变更步骤、处理液增量步骤)，以实现全面被覆状态的稳定化。
如此，对应于基板W上的液膜的状态，在提供蚀刻液的蚀刻步骤(处理液提供步骤)期间，对基板W的旋转速度以及蚀刻液供应流量进行可变控制以使其最佳化。
当提供蚀刻液经过预定时间(步骤S11：是)时，控制装置30控制蚀刻液提供单元41，使得从处理液喷嘴3停止蚀刻液的吐出(步骤S12)。
接下来，控制装置30执行清洗步骤以对基板W上的蚀刻液进行冲洗。更具体而言，控制装置30控制旋转电机24，使基板W以清洗初期旋转速度进行旋转(步骤S13，基板旋转步骤)。清洗初期旋转速度，例如，可以为800rpm～1200rpm。进一步，控制装置30将处理液喷嘴3配置在处理位置，在开关阀45处于打开状态下，控制清洗液提供单元42，以便以初期清洗流量从处理液喷嘴3向基板W的上表面吐出清洗液(步骤S14，处理液提供步骤)。优选地，连续执行蚀刻液的停止与清洗液的提供，由此，能使基板W的上表面维持被处理液被覆的状态。初期清洗流量设定为较高，例如，可以为1.5升/分钟～2.5升/分钟。控制装置30在监测由清洗液提供单元42的流量计FR所测量的清洗液流量的同时，控制流量控制阀VR，由此，对清洗液流量进行反馈控制。
将清洗初期旋转速度设定为处于高速旋转范围内，且将初期清洗流量设定为处于高流量范围内，由此，在基板W的上表面中央着液的清洗液在基板W的上表面迅速地扩散。由此，清洗液形成被覆基板W的上表面整个区域的液膜，在基板W的上表面整个区域迅速地置换蚀刻液。由此，在基板W的上表面整个区域，蚀刻实质上同时停止。
与蚀刻步骤同样地，在基板W的上表面所形成的液膜的状态，通过相机10进行拍摄，由相机10输出的图像数据被输入控制装置30(液膜摄像步骤)。控制装置30通过对由相机10所输出的图像数据进行分析(图像分析步骤)，监测液膜的状态(步骤S15，液膜状态监测步骤)。
在清洗步骤中，对应于液膜的状态，控制装置30使基板W的旋转速度发生变化。进一步，控制装置30对应于液膜的状态使清洗液的供应流量发生变化。
更具体而言，当液膜稳定地处于被覆基板W的上表面整个区域的全被覆状态时(步骤S16：是，全被覆状态判断步骤)，控制装置30减小基板W的旋转速度(步骤S17，基板旋转速度变更步骤、旋转减速步骤)。由此，能够实现伴随基板W的旋转的基板W各部的线速度的减小，因而能够抑制线速度小的中央附近和线速度大的周缘部分之间的温度差。进一步，当液膜稳定地处于被覆基板W的上表面整个区域的全被覆状态时(步骤S16：是，全被覆状态判断步骤)，控制装置30降低清洗液的供应流量(步骤S18，处理液流量变更步骤、处理液减量步骤)。由此，不会损失基板处理的均一性，能够实现清洗液的消费量的削减。
另一方面，基于相机10所拍摄的图像，控制装置30对于液膜是否有脱离被覆基板W的上表面整个区域的全面被覆状态的前兆(液体分裂前兆)进行监测(步骤S19，液体分裂前兆判断步骤)。当出现了该前兆(步骤S19：是)时，控制装置30使得基板W的旋转速度增加(步骤S20，基板旋转速度变更步骤、旋转加速步骤)，以实现全面被覆状态的稳定化。另外，当出现液体分裂前兆(步骤S19：是)时，控制装置30使得清洗供应流量增加(步骤S21，处理液流量变更步骤、处理液增量步骤)，以实现全面被覆状态的稳定化。
如此，对应于基板W上的液膜的状态，即使在提供清洗液的清洗步骤(处理液提供步骤)的期间，对基板W的旋转速度以及清洗液供应流量进行可变控制以使其最佳化。
当提供清洗液经过预定时间(步骤S22)时，控制装置30控制清洗液提供单元42停止清洗液的提供，并关闭开关阀45，以使得从处理液喷嘴3的液体吐出停止(步骤S23)。进一步，控制装置30控制第1喷嘴移动单元11，使处理液喷嘴3移动至避让位置。
并且，如图3B所示，控制装置30开始干燥步骤。即，控制装置30控制第2喷嘴移动单元12，将低表面张力液喷嘴8以及非活性气体喷嘴6移动至相对基板W的上表面中央附近的处理位置。在该实施方式中，干燥步骤包含如下步骤：对基板W的上表面提供低表面张力液，以将清洗液通过低表面张力液进行置换的低表面张力液置换步骤，和对基板W的上表面提供非活性气体以排除基板W上的液体的液膜排除步骤。低表面张力液置换步骤和液膜排除步骤在实行期间的一部分可以重复。更具体而言，在干燥期间的前半部进行低表面张力液置换步骤，在干燥步骤的整个期间进行液膜排除步骤。
在干燥步骤开始时，控制装置30控制旋转电机24，使基板W以干燥初期旋转速度进行旋转(步骤S24，基板旋转步骤)。干燥初期旋转速度例如可以为800rpm～2000rpm。
低表面张力液置换步骤中，控制装置30控制低表面张力液流量控制部92以及开关阀93，对着基板W的旋转中心吐出低表面张力液(步骤S25，处理液提供步骤)。优选地，连续进行清洗液的停止与低表面张力液的提供，由此，可以维持基板W的上表面由处理液被覆的状态。初期低表面张力液流量设定为较高，例如可以为1.5升/分钟～2.5升/分钟。控制装置30在监测由低表面张力液提供单元9的流量计FI所测量的低表面张力液流量的同时控制流量控制阀VI，由此，对低表面张力液流量进行反馈控制。
将干燥初期旋转速度设定为处于高速旋转范围内，且将初期低表面张力液流量设定为处于高流量范围内，则在基板W的上表面中央处着液的低表面张力液会迅速地在基板W的上表面扩散。由此，低表面张力液形成被覆基板W的上表面整个区域的液膜，在基板W的上表面整个区域迅速置换清洗液。
与蚀刻步骤以及清洗步骤同样地，在基板W的上表面形成液膜的状态，通过相机10进行拍摄，由相机10输出的图像数据被输入控制装置30(液膜摄像步骤)。控制装置30通过对由相机10所输出的图像数据进行分析(图像分析步骤)，监测液膜的状态(步骤S27，液膜状态监测步骤)。
在低表面张力液置换步骤中，控制装置30也对应于液膜的状态，使基板W的旋转速度发生变化。进一步，控制装置30对应于液膜的状态使低表面张力液的供应流量发生变化。
更具体而言，当液膜稳定地处于被覆基板W的上表面整个区域的全被覆状态时(步骤S28：是，全被覆状态判断步骤)，控制装置30减小基板W的旋转速度(步骤29，基板旋转速度变更步骤、旋转减速步骤)。由此，能够实现伴随基板W的旋转的基板W各部的线速度的减小，因而能够抑制线速度小的中央附近与线速度大的周缘部分之间的温度差。进一步，当液膜稳定地处于被覆基板W的上表面整个区域的全被覆状态时(步骤S28：是，全被覆状态判断步骤)，控制装置30降低低表面张力液的供应流量(步骤S30，处理液流量变更步骤、处理液减量步骤)。由此，在基板上表面整个区域均一地进行低表面张力液置换处理的同时，能够实现低表面张力液的消费量的削减。
另一方面，基于相机10所拍摄的图像，控制装置30对于液膜是否有脱离被覆基板W的上表面整个区域的全面被覆状态的前兆(液体分裂前兆)进行监测(步骤S31，液体分裂前兆判断步骤)。当出现了该前兆(步骤S31：是)时，控制装置30使得基板W的旋转速度增加(步骤S32，基板旋转速度变更步骤、旋转加速步骤)，以实现全面被覆状态的稳定化。另外，当出现液体分裂前兆(步骤S31：是)时，控制装置30使得低表面张力液供应流量增加(步骤S33，处理液流量变更步骤、处理液增量步骤)，以实现全面被覆状态的稳定化。
如此，对应于基板W上的液膜的状态，即使在提供低表面张力液的低表面张力液置换步骤(处理液提供步骤)期间，对基板W的旋转速度以及低表面张力液供应流量进行可变控制以使其最佳化。
当经过预定时间低表面张力液置换步骤结束之后(步骤S34：是)，关闭开关阀93，以停止低表面张力液的吐出(步骤S35)。
另一方面，为了进行液膜排除步骤，控制装置30控制非活性气体流量控制部72以及开关阀73，以对基板W的上表面吐出非活性气体(步骤S26，非活性气体提供步骤)。该非活性气体的吐出可以与低表面张力液置换步骤同时开始，也可以在此前开始，也可以在低表面张力液置换步骤实行中开始。基板W上的低表面张力液，由于非活性气体而被推向外侧，并且由于离心力而被甩至基板W外。由此，在停止低表面张力液的提供(步骤S35)之后，基板W上的低表面张力液迅速减少。
在这样的液膜排除步骤中，控制装置30获取由相机10所输出的图像数据(液膜摄像步骤)，进行图像分析(图像分析步骤)，以对干燥步骤的进展进行监测(步骤S36，液膜状态监测步骤)。更具体而言，由于基板W的旋转所产生的离心力使得基板W上的低表面张力液被排除，因此，基板W上的液膜变薄，在相机10所拍摄的图像中出现干涉条纹。由于基板W的旋转以及非活性气体的提供，当基板W上的液膜消失时，图像中的干涉条纹消失。此处，控制装置30通过图像分析(图像分析步骤)执行用于识别干涉条纹的消失的处理。由此，控制装置30能够判断基板干燥的终点。当观察到基板干燥的终点(步骤S37：是，干燥状态判断步骤)时，控制装置30减小非活性气体的提供(步骤S38，非活性气体流量变更步骤)。并且，当经过用于干燥步骤所设定的预定时间时(步骤S39：是)，控制装置30关闭开关阀73以停止非活性气体的提供(步骤S40)，并且停止基板W的旋转(步骤S41)，结束干燥步骤。
当干燥步骤结束时，控制装置30控制保护部升降单元13，将溅射保护部51降低至不对向基板W的周端面的高度。进一步地，控制装置30控制第2喷嘴移动单元12，使非活性气体喷嘴6避让至避让位置。并且，控制装置30控制基板搬运机器人，通过其机械臂，从旋转夹头2输送出经过处理的基板W(步骤S42)。
图4是显示用于所述基板处理的存储在存储装置32中的制程数据R的一例。由制程数据R所表示的制程包括按照步骤顺序标注的步骤序号401、步骤的内容402、该步骤中溅射保护部51的指定位置(保护部位置)403、该步骤中的指定基板旋转速度404、该步骤中的指定喷嘴位置405、该步骤中的提供流体406、该提供流体的指定流量407以及该步骤的指定执行时间408。
图4的例中，步骤1～9分别为保护部上升步骤、基板旋转步骤、喷嘴移动步骤、化学液处理步骤、清洗处理步骤、喷嘴移动步骤、旋转干燥步骤、基板旋转停止步骤、保护部下降步骤。
保护部上升步骤(步骤1)是使得溅射保护部51上升至与基板W的周端面相对的处理位置的步骤。此后，直至基板旋转停止步骤(步骤8)，将保护部保持在处理位置。保护部上升步骤中，指定基板旋转速度为0rpm，指定喷嘴位置为原位置(避让位置)，无流体提供的指定，因此指定流量为0升/分钟。指定执行时间设定为溅射保护部51的上升所需的必要充分时间。
基板旋转步骤(步骤2)是使基板W的旋转开始，即旋转夹头2的旋转开始的步骤。旋转夹头2的旋转速度加速至指定基板旋转速度的1000rpm。指定喷嘴位置为原位置(避让位置)。无流体提供的指定，因此指定流量为0升/分钟。指定执行时间设定为基板旋转加速为指定基板旋转速度所需的必要充分时间。
喷嘴移动步骤(步骤3)是通过第1喷嘴移动单元11将处理液喷嘴3移动至基板中心(处理位置)的步骤。指定基板旋转速度保持在1000rpm，指定喷嘴位置为基板中心(处理位置)。无流体提供的指定，因此指定流量为0升/分钟。指定执行时间设定为将处理液喷嘴3从原位置移动至基板中心所需的必要充分的时间。
化学液处理步骤(步骤4)是从处理液喷嘴3向基板W吐出化学液(蚀刻液)的步骤。指定基板旋转速度指定在100rpm～2000rpm的范围内。即，控制装置30对应于基板上表面的液膜的状态，在将旋转夹头2的旋转速度设定在100rpm～2000rpm范围内可变的同时，从处理液喷嘴3吐出蚀刻液。指定喷嘴位置为基板中心(处理位置)，指定化学液(蚀刻液)的提供。指定流量可以指定在0.5升/分钟～2.0升/分钟的范围内。即，控制装置30对应于基板上面的液膜的状态，将蚀刻液的流量在0.5升/分钟～2.0升/分钟范围内可变设定，同时，从处理液喷嘴3吐出蚀刻液。指定执行时间设定为对基板上表面进行蚀刻处理所需的必要充分的时间。
清洗处理步骤(步骤5)是从处理液喷嘴3向基板W吐出清洗液的步骤。指定基板旋转速度可以指定在100rpm～2000rpm的范围内。即，控制装置30对应于基板上面的液膜的状态，在将旋转夹头2的旋转速度设定为在100rpm～2000rpm的范围内可变的同时，从处理液喷嘴3吐出清洗液。指定喷嘴位置为基板中心(处理位置)，指定清洗液的提供。指定流量指定在0.5升/分钟～2.0升/分钟的范围内。即，控制装置30对应于基板上表面的液膜的状态，在将清洗液的流量设定为在0.5升/分钟～2.0升/分钟范围内可变的同时，从处理液喷嘴3吐出清洗液。指定执行时间设定为将基板上表面的蚀刻液全部置换为清洗液所需的必要充分的时间。
喷嘴移动步骤(步骤6)是如下步骤，即：通过第1喷嘴移动单元11将处理液喷嘴3避让至原位置(避让位置)，另一方面，通过第2喷嘴移动单元12将低表面张力液喷嘴8以及非活性气体喷嘴6从避让位置(原位置)移动至基板中心(处理位置)的步骤。指定基板旋转速度指定在100rpm～2000rpm的范围内。即，控制装置30将旋转夹头2的旋转速度在100rpm～2000rpm范围内适宜地设定，同时进行喷嘴移动动作以能够保持基板上表面的清洗液的液膜。指定喷嘴位置为基板中心(处理位置)，这指定了低表面张力液喷嘴8以及非活性气体喷嘴6的位置。无流体提供的指定，因此指定流量为0升/分钟。指定执行时间设定为处理液喷嘴3的移动与低表面张力液喷嘴8以及非活性气体喷嘴6的移动所需的必要充分时间。
旋转干燥步骤(步骤7)与干燥步骤相对应。指定喷嘴位置为基板中心(处理位置)，并指定了低表面张力喷嘴以及非活性气体喷嘴6的位置。作为提供流体，指定溶剂(低表面张力液的一例)以及氮气(非活性气体的一例)。将指定基板旋转速度指定在100rpm～2000rpm的范围内。即，控制装置30对应于基板上表面的液膜(低表面张力液的液膜)的状态，将旋转夹头2的旋转速度设定为在100rpm～2000rpm的范围内可变，同时，提供低表面张力液以及非活性气体。指定流量，对于溶剂指定在0.1升/分钟～5.0升/分钟的范围内，对于氮气指定为50升/分钟～100升/分钟。即，控制装置30对应于基板上表面的液膜(低表面张力液的液膜)的状态，将溶剂的流量设定为在0.1升/分钟～5.0升/分钟的范围内可变的同时进行低表面张力液置换步骤，氮气的流量设定为在50升/分钟～100升/分钟的范围内可变的同时进行非活性气体提供步骤。指定执行时间设定为完全排除基板上表面的低表面张力液所需的必要充分时间。
基板旋转停止步骤(步骤8)是基板W的旋转开始，即旋转夹头2的旋转开始的步骤。旋转夹头2的旋转速度减速至指定基板旋转速度的0rpm，由此，使得基板W的旋转停止。指定喷嘴位置为原位置(避让位置)。即，通过第2喷嘴移动单元12，将低表面张力液喷嘴8以及非活性气体喷嘴6移动至原位置(避让位置)。无流体提供的指定，因此指定流量为0升/分钟。指定执行时间设定为基板的旋转停止以及喷嘴移动所需的必要充分时间。
保护部下降步骤(步骤9)是将经处理的基板W输送出来，将溅射保护部51下降至原位置(避让位置)的步骤。指定基板旋转速度为0rpm，指定喷嘴位置为原位置(避让位置)。无流体提供的指定，因此指定流量为0升/分钟。指定执行时间设定为用于溅射保护部51的下降所需的必要充分时间。
控制装置30如此依次执行步骤1～9。由此，实现如图3A以及图3B所示的基板处理。
图5(a)是显示基板处理中的蚀刻液、清洗液、低表面张力液以及非活性气体的流量变化的一例。另外，图5(b)是显示基板处理中的基板旋转速度的变化的一例。
在蚀刻步骤的初期，设定为较大的初期蚀刻流量，且设定为较高的蚀刻初期旋转速度。由此，能够迅速形成被覆基板上表面整体的蚀刻液的液膜，在基板上表面的整个区域，能够实质上同时开始蚀刻处理。当处于蚀刻液的液膜被覆基板上表面整体时，参考附图标记111所示，降低蚀刻液的流量，且参考附图标记121所示降低基板W的旋转速度。由此，能够实现蚀刻液的消费量的削减，以及基板W上的液膜温度的均一化，能够以小流量的蚀刻液在基板W的整个表面使得蚀刻均一进行。
在基板W的表面被氧化硅膜被覆期间，基板表面为亲水表面，因此，如参考附图标记112,122所示，以小流量提供蚀刻液，且以低速旋转速度旋转基板W，就能够维持基板W的上表面整个区域被蚀刻液的液膜所被覆的全面被覆状态。随着氧化硅膜的蚀刻的进展，当基板W的硅层露出时，基板表面就变成亲水表面。从而，出现基板W的上表面的液膜从全面被覆状态脱离的前兆，即出现液体分裂前兆。当出现液体分裂前兆时，如参考附图标记113,123所示，增加蚀刻液的流量，且使基板W的旋转速度加速。
在提供蚀刻液经过由制程所规定的时间后，结束蚀刻步骤，开始清洗步骤。
在清洗步骤的初期，设定为较大的初期清洗流量，且较高的清洗初期旋转速度。由此，能够迅速形成被覆基板上表面整体的清洗液的液膜，在基板上表面的整个区域能够实质上同时地将蚀刻液置换为清洗液。由此，在基板上表面的整个区域能够实质上同时地停止蚀刻。当成为清洗液的液膜被覆基板上表面整体的状态时，如参考附图标记114所示，减少清洗液的流量。在图5的例中，虽然基板旋转速度未发生变化，但除了减少清洗液的流量之外也可以降低基板W的旋转速度。由此，能够实现清洗液的消费量的削减以及基板W上的液膜温度的均一化，能够以小流量的清洗液在基板W的整个表面进行均一的清洗处理。在清洗步骤中，基板上表面的整个区域始终被清洗液所被覆，由此，基板W的上表面与气液界面不接触。因此，能够抑制或防止由于气液界面所带来的杂质附着在基板W的上表面。
在提供清洗液经过由制程所规定时间后，结束清洗步骤，开始干燥步骤。
在低表面张力液置换步骤中，以较大的初期流量提供低表面张力液，且将基板旋转速度设定为较高。由此，能够迅速地形成被覆基板上表面整体的低表面张力液的液膜，在基板上表面的整个区域能够实质上同时地将大部分的清洗液置换为低表面张力液。当低表面张力液的液膜成为被覆基板上表面整体的状态时，如参考附图标记115所示，减少低表面张力液的流量。虽然在图5的例中基板旋转速度未发生变化，但除了减小低表面张力液的流量之外还可以降低基板W的旋转速度。由此，能够实现低表面张力液的消费量的削减以及基板W上的液膜温度的均一化，能够以小流量的低表面张力液在基板W的整个表面使得从清洗液向低表面张力液的置换均一地进行。当低表面张力液的提供经过预定时间时，停止低表面张力液的提供。
在该例中，在横跨干燥步骤的整个期间执行非活性气体提供步骤。图5的例中，在低表面张力液置换步骤之后，如参考附图标记116所示，降低非活性气体流量(图5的例为渐渐减小)。由此，通过提供必要充分的非活性气体提供，实现基板W的干燥。
如图5(a)所示，优选地，连续进行蚀刻液的提供与清洗液的提供，保持基板W的上表面被液膜被覆的状态。进一步优选地，通过连续进行清洗液的提供与低表面张力液的提供，从蚀刻液的提供开始直至由低表面张力液置换清洗液，保持基板W的上表面被液膜被覆的状态。
图6示出了通过控制装置30对处理液(蚀刻液以及清洗液)的供应流量以及基板旋转速度进行控制的一例。控制装置30可以通过在第1控制区域与第2控制区域之间切换控制区域，控制处理液流量以及基板旋转速度。第1控制区域是高流量高速旋转区域，即，处理液流量较大且基板旋转速度较高区域。更具体而言，第1控制区域由例如1.5升/分钟～2.5升/分钟的流量范围(高流量范围)与例如800rpm～1200rpm的基板旋转速度范围(高速旋转范围)所规定。另外，第2控制区域例如由0.5升/分钟～1.0升/分钟的流量范围(低流量范围)与例如100rpm～600rpm的基板旋转速度范围(低速旋转范围)所规定。
高流量范围相对于低流量范围是相对较大流量的范围。在图6的例中，在高流量范围的整个区间具有大于低流量范围的流量值，但是，高流量范围的下限侧的一部分区间可以与低流量范围的上限侧的一部分区间相重合。另外，高速旋转范围相对于低速旋转范围是较高速旋转速度的范围。图6的例中，在高速旋转范围的整个区间具有高于低速旋转范围的旋转速度值，但是，高速旋转范围的下限侧的一部区间也可以与低速旋转范围的上限侧的一部分区间重合。即，虽然图6的例中第1控制区域与第2控制区域不具有重复范围，但是第1与第2控制区域可以具有重复区间。
在第1控制区域，控制装置30判断基板上表面的液膜是否为被覆基板上表面的整个区域的全被覆状态。并且，当判断为全被覆状态时，控制装置30将控制区域切换至第2控制区域。在第2控制区域，控制装置30判断基板W上的液膜是否有从全被覆状态脱离的前兆，即判断是否存在液体分裂前兆。并且，当判断为出现液体分裂前兆时，控制装置30将控制区域切换至第1控制区域。
在处理液处理(蚀刻步骤以及清洗步骤)的初期，控制装置30选择第1控制区域。此后，根据全被覆状态判断以及液体分裂判断的结果，切换为第1控制区域或第2控制区域。
在第1控制区域，控制装置30可以选择该第1控制区域内的一个控制点(一组流量值以及旋转速度值)，来控制处理液的流量以及基板旋转速度。另外，在第1控制区域，控制装置30也可以对应于由相机10所拍摄的图像，动态选择第1控制区域内的多个控制点(多组流量值以及旋转速度值)中的任一个，由此来控制处理液的液量以及基板旋转速度。
同样地，在第2控制区域，控制装置30可以选择该第2控制区域内的一个控制点(一组流量值以及旋转速度值)，来控制处理液的流量以及基板旋转速度。另外，控制装置30也可以在第2控制区域，对应于由相机10所拍摄的图像，动态选择第2控制区域内的多个控制点(多组流量值以及旋转速度值)中的任一个，由此来控制处理液的液量以及基板旋转速度。
图7是显示蚀刻液的流量以及基板旋转速度与蚀刻均一性的关系的示意图。横轴表示处理时间，纵轴表示蚀刻均一性。蚀刻均一性的值越低表示蚀刻变动越小，均一性越好。
在以高流量提供蚀刻液且使基板旋转速度为高速旋转的高流量高速旋转速度的条件下对基板W进行处理，则如线L1所示，虽然在初期显示良好的蚀刻均一性，但随着时间推移，存在蚀刻均一性变差的倾向。初期的良好的蚀刻均一性是因为，由于高流量高速旋转速度条件，在基板W上蚀刻液瞬间扩散，在基板W的表面的各部实质上同时地开始蚀刻。随着时间推移蚀刻均一性变差的主要原因是由于高速旋转速度条件。即，由于基板W的旋转中心与周缘部的旋转方向的线速度存在较大差值，在周缘部蚀刻液蒸发至周围的气氛中而消耗汽化热，蚀刻液的温度降低。因此，蚀刻液在基板W的旋转中心附近与周缘附近产生较大的温度差，因此损害了蚀刻均一性。
在以低流量提供蚀刻液且使基板旋转速度为高速旋转的低流量高速旋转速度的条件下对基板W进行处理时，则如线L2所示，可见与高流量高速旋转速度的条件(线L1)相同的倾向。因此可知，在初期蚀刻液的被覆的进行很大程度上依赖于基板旋转速度，且中期以及后期的蚀刻液的温度变化也很大程度上依赖于基板旋转速度。但是，在蚀刻液的流量较小的条件下，在任一期间，与高流量高速旋转速度的条件(线L1)相比，蚀刻均一性都稍差。
在以高流量提供蚀刻液且使基板旋转速度为低速旋转速度的高流量低速旋转速度的条件下对基板W进行处理，则如线L3所示，在初期的蚀刻均一性较差，随着时间推移，蚀刻均一性逐渐好转。即，由于基板旋转速度较低，从蚀刻液提供开始至由蚀刻液被覆基板表面整个区域需要花费时间，因此，损害了初期的蚀刻均一性。另一方面，基板W的上表面一旦被液膜所被覆，由于基板W的旋转速度较低，基板W的旋转中心与周缘部的蚀刻液的温度差较小，能够获得良好的蚀刻均一性。
以低流量提供蚀刻液且使基板旋转速度为低速旋转速度的低流量低速旋转速度的条件对基板W进行处理，则如线L4所示，可见与高流量低速旋转速度的条件(线L3)同样的倾向。由此可知，初期的蚀刻液的被覆的进展很大程度依赖于基板旋转速度，且中期以及后期的蚀刻液的温度变动也很大程度上依赖于基板旋转速度。但是，在蚀刻液的流量较小的条件下，在任一期间，与高流量低速旋转速度的条件(线L3)相比，蚀刻均一性均稍差。但是，由于蚀刻均一性为几乎同等的程度，从削减蚀刻液的消费量的观点来看，优选为低流量低速旋转速度的条件(线L4)。
从上述倾向来看，在蚀刻处理的初期，优选为高速旋转速度的条件(线L1、L2)，此后，优选为低速旋转速度的条件(线L3、L4)。进一步优选地，在蚀刻初期，选择高速旋转速度的条件(线L1、L2)，此后，对应于液膜的状态，动态地变更基板旋转速度以提高蚀刻均一性。更进一步地，在蚀刻初期，优选为高流量高速旋转速度的条件(线L1)，此后为低流量低速旋转速度的条件(L3)以图节约化学液。并且更优选地，在蚀刻初期，选择高流量高速旋转速度的条件(L1)，此后，对应于液膜的状态，动态地变化基板旋转速度以及蚀刻液的流量来提高蚀刻均一性。
图8是显示处理液(蚀刻液或清洗液)的流量、基板表面的状态(亲水表面/疏水表面)、基板表面的颗粒附着量之间的关系的研究例。在高流量条件下，不管基板表面为亲水表面还是疏水表面，颗粒附着量没有大的差异。这是由于，在以高流量提供处理液时，基板表面例如即使为疏水表面在其这个区域也被覆有处理液。另一方面，在低流量条件下，基板表面为亲水表面时颗粒附着量较小，与此相对，当基板表面为疏水表面时颗粒附着量显著增加。这是因为，在基板表面为疏水表面时，以低流量提供处理液，则液膜产生分裂，导致基板表面部分露出。即，与基板表面接触的气液界面中引入杂质(粒子)，因此产生粒子。
只要基板表面为亲水性则小流量的处理液提供就能够确保被覆基板表面的整个区域，与此相对，在基板表面为疏水性时，优选大流量的处理液提供来确保基板表面整个区域的被覆。
此处，该实施方式中，对于基板表面的被覆的状况，基于由相机10所拍摄的图像进行判断，并基于此，来变更处理液的流量以及基板旋转速度。由此，对应于基板表面的状态的变化来动态改变处理液流量以及基板旋转速度，能够以必要充分的流量来提供处理液。因此，不会以过剩的流量提供处理液，能够确保在处理期间由处理液被覆，不会损害粒子性能，能够抑制处理液的消费量。
图9A～图9D示出了由相机10所拍摄的图像的例。相机10的摄像区域，例如，包含基板W的上表面的整个区域。图9A～图9D所示的图像是相机10所拍摄的图像的一部分，更具体而言，是提取了基板周缘部的图像的部分图像。全被覆状态的判断以及液体分裂前兆的判断，可以使用基板周缘部的部分图像来进行。
图9A是在基板W(该例为硅晶圆)的表面不存在液体时的图像例。基板表面成为镜面。图9B是对基板W表面提供液体，该液体还没有遍及基板表面的整个区域的状态，即，被覆途中的状态的图像例。液膜100由于是向着基板W的外周面扩散的过程，多个波101以狭小的间隔呈现为层状。图9C是形成了被覆基板W的表面整个区域的液膜102的状态，即，全被覆状态的图像例。在全被覆状态下，液膜102的表面均匀分散有细小的凹坑103，由于液膜102的厚度均一，不存在呈现为线状图案的波。图9D是呈现脱离全被覆状态，即，呈现液体分裂前兆的图像例。在产生液体分裂之前的阶段，液膜104的厚度变得不均一。典型的，在基板周缘部液膜104变得较薄，出现了呈现沿着基板W的周端面形状的独立的线状图案的较大的波105。
基于由相机10所拍摄的图像，当判断为从基板W的周缘部出现镜面图像(图9A)的状态向着在基板W的周缘部均一地出现细小的凹坑的状态(图9C)迁移时，可以判断为到达全被覆状态。另外，通过识别在基板W的周缘部均一地出现细小的凹坑的状态(图9C)，来进行全被覆状态的判断。并且，通过识别呈现独立的线状图案的较大的波的状态(图9D)，能够判断液体分裂前兆。
更具体而言，例如，对于由相机10所输出的图像数据，实施提取图9C的图像的特征的过滤处理(例如强调边缘处理)，求取图像整体的过滤值(特征量)，由此，可以使用该过滤值来进行全被覆状态的判断。另外，例如，液体分裂前兆的判断可以如下进行图像识别处理，即：对于图像数据实施强调边缘等过滤处理，识别在过滤处理后的图像中是否存在独立的线状图案。
图10是用于说明全被覆状态的判断处理(图3A的步骤S5、S16)的具体例的流程图。在开始提供处理液(蚀刻液或清洗液)的初期，如上所述，为高流量高速旋转速度条件，基板W的表面整个区域瞬间由液膜被覆。此处，从开始提供处理液待机一定时间，从由相机10所拍摄的图像提取基板周缘部的图像(步骤S51)。该图像为全被覆状态的初期图像。计算该初期图像的特征量(例如上述过滤值)，存储在存储装置32中(步骤S52)。此后，控制装置30以预定的时间间隔从由相机10所拍摄的图像提取基板周缘部的图像(步骤S53，液膜摄像步骤)，计算特征量(例如上述过滤值)(步骤S54，图像分析步骤)。并且，将该特征量与初期图像的特征量进行比较(步骤S55，全被覆状态判断步骤)。如果这些特征量的偏差为预定的阈值之内(步骤S55：是)，控制装置30判断为处于全被覆状态(步骤S56)。当特征量的偏差超过阈值(步骤S55：否)，控制装置30判断为处于非全被覆状态(步骤S57)。此后，直至所执行中的处理液步骤(蚀刻步骤或清洗步骤)结束为止，重复执行从步骤S53开始的处理(步骤S58)。
在干燥步骤的初期执行的低表面张力液置换步骤中的全被覆状态的判断(图3B的步骤S28)，也实质相同。
图11是用于说明液体分裂前兆的判断处理(图3A的步骤S8、S19)的具体例的流程图。控制装置30在检测为全被覆状态之后，执行液体分裂前兆判断。控制装置30以预定的时间间隔获取由相机10所输出的图像数据，从该图像数据切取基板周缘的图像(步骤S61，液膜摄像步骤)。控制装置30对该切取的图像，进行强调边缘等过滤处理(步骤S62，图像分析步骤)。控制装置30对于该过滤处理后的图像，进行图像识别处理以识别独立的线状图案(步骤S63，图像分析步骤)。该图像识别处理的结果，当确定了独立的线状图案的存在时(步骤S64：是，液体分裂前兆判断步骤)，控制装置30判断为出现了液体分裂的前兆(步骤S65)。只要不存在这样的线状图案(步骤S64：否)，则控制装置30判断为未出现液体分裂的前兆(步骤S66)。此后，直至所执行的处理液步骤(蚀刻步骤或清洗步骤)结束，重复从步骤S61开始的步骤(步骤S67)。
在干燥步骤的初期进行的低表面张力液置换步骤中的液体分裂前兆(图3B的步骤S31)的判断也实质上相同。
以上，对于本发明的一实施方式进行了说明，但本发明还可以以其他方式来实施。例如，在上述实施方式中，主要对于除去在基板W的表面所形成的膜(例如氧化硅膜)的蚀刻处理进行了说明，但是“蚀刻处理”也包含利用了化学液的蚀刻作用的基板清洗处理。另外，本发明不限于蚀刻处理，还可以适用于使用处理液的其他种类的基板处理。
在上述实施方式中，基于由相机10所拍摄的基板上表面的液膜的图像来进行全被覆状态以及液体分裂前兆判断，从而增减基板旋转速度以及处理液流量。但是也可以执行下述控制，即，可以更详细的识别液膜的状态，并基于此，对基板旋转速度以及处理液流量进行可变设定，从而收敛至最佳的基板旋转速度条件以及处理液流量条件。
另外，在上述实施方式中，通过由相机10所拍摄的液膜的图像来识别、判断液膜的状态。但是，不限于使用这样的图像，例如还可以采用如下构成，即可以使用检测液膜膜厚的膜厚传感器来检测液膜的状态。
虽然对本发明的实施方式进行了详细说明，但这些仅仅是用于使得本发明的技术内容变得明撩的具体例，本发明不应受这些具体例的限定和解释，本发明的范围仅仅由所添附的权利要求书所限定。

Claims (14)

1.一种基板处理方法，包括如下步骤：
基板旋转步骤，其使基板以水平姿态进行旋转，
处理液提供步骤，其对通过所述基板旋转步骤被旋转的基板的上表面提供处理液，
液膜状态监测步骤，其对于提供给所述基板的上表面的处理液在所述基板的上表面所形成液膜的状态进行监测，
基板旋转速度变更步骤，其在所述处理液提供步骤的执行中，根据所述液膜状态监测步骤所监测的所述液膜的状态，相应地改变所述基板的旋转速度。
2.根据权利要求1所述的基板处理方法，还包括如下步骤：
全被覆状态判断步骤，其在所述处理液提供步骤开始之后，判断所述液膜状态监测步骤所监测的所述液膜是否为被覆所述基板的上表面的整个区域的全被覆状态，
其中，所述基板旋转速度变更步骤包含旋转减速步骤，当根据所述全被覆状态判断步骤判断为处于所述全被覆状态时，使所述基板的旋转速度减小。
3.根据权利要求1所述的基板处理方法，还包括如下步骤：
液体分裂前兆判断步骤，其在所述处理液提供步骤开始之后，判断由所述液膜状态监测步骤所监测的所述液膜是否具有脱离了被覆所述基板的上表面整个区域的全被覆状态的液体分裂前兆，
其中，所述基板旋转速度变更步骤包括旋转加速步骤，当所述液体分裂前兆判断步骤判断为所述液膜具有所述液体分裂前兆时，使所述基板的旋转速度增加。
4.根据权利要求1所述的基板处理方法，还包括如下步骤：
处理液流量变更步骤，其在所述处理液提供步骤的执行中，根据由所述液膜状态监测步骤所监测的所述液膜的状态，变更提供至所述基板的处理液的流量。
5.根据权利要求4所述的基板处理方法，还包括如下步骤：
全被覆状态判断步骤，其在所述处理液提供步骤开始之后，判断所述液膜状态监测步骤所监测的所述液膜是否为被覆所述基板的上表面的整个区域的全被覆状态，
其中，所述处理液流量变更步骤包含处理液减量步骤，当根据所述全被覆状态判断步骤判断为处于所述全被覆状态时，使所述处理液的流量减小。
6.根据权利要求4所述的基板处理方法，还包括如下步骤：
液体分裂前兆判断步骤，其在所述处理液提供步骤开始之后，判断由所述液膜状态监测步骤所监测的所述液膜是否具有脱离了被覆所述基板的上表面整个区域的全被覆状态的液体分裂前兆，
其中，所述处理液流量变更步骤包含处理液增量步骤，当所述液体分裂前兆判断步骤判断为所述液膜具有所述液体分裂前兆时，使所述处理液的流量增加。
7.根据权利要求1所述的基板处理方法，所述处理液为蚀刻液。
8.根据权利要求1所述的基板处理方法，所述处理液为清洗液。
9.根据权利要求1所述的基板处理方法，所述液膜状态监测步骤包括：
液膜摄像步骤，其对在所述基板的上表面形成的液膜进行摄像，和
图像分析步骤，其对于由所述液膜摄像步骤所拍摄的液膜的图像进行分析。
10.根据权利要求1所述的基板处理方法，所述基板具有通过所述处理液处理而对于所述处理液的亲液性发生变化的表面。
11.根据权利要求1所述的基板处理方法，还包括如下步骤：
干燥步骤，其在所述处理液提供步骤之后，使所述基板的表面的液体成分干燥；
干燥状态判断步骤，其基于由所述液膜状态监测步骤所监测的所述液膜的状态，对所述基板的干燥状态进行判断。
12.根据权利要求11所述的基板处理方法，所述干燥步骤包括：
非活性气体提供步骤，其对所述基板的表面提供非活性气体，和
非活性气体流量变更步骤，其基于由所述干燥状态判断步骤所判断的所述基板的干燥状态，改变所述非活性气体的流量。
13.一种基板处理装置，包括：
基板旋转单元，其使基板以水平姿态进行旋转，
处理液提供单元，其对由所述基板旋转单元所旋转的基板的上表面提供处理液，
相机，其用于拍摄提供至所述基板的上表面的处理液的图像，以及
控制装置，其基于由所述相机所拍摄的图像来控制所述基板旋转单元以及所述处理液提供单元；
所述控制装置被编程以执行根据权利要求1～12任一项所述的基板处理方法的步骤。
14.一种存储介质，存储有由基板处理装置所具备的计算机所执行的程序，该程序是组合有步骤群以在所述基板处理装置中执行权利要求1～12任一项所述的基板处理方法的计算机程序。
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