JP2015192033A

JP2015192033A - 基板処理装置、および基板処理方法

Info

Publication number: JP2015192033A
Application number: JP2014068338A
Authority: JP
Inventors: 泰治宮本; Yasuharu Miyamoto
Original assignee: Screen Holdings Co Ltd
Current assignee: Screen Holdings Co Ltd
Priority date: 2014-03-28
Filing date: 2014-03-28
Publication date: 2015-11-02

Abstract

【課題】基板表面に形成した薄膜を剥離して、汚染物質を除去する剥離洗浄において、薄膜の材料を溶解した溶液を基板に供給し、溶液を乾燥して基板の表面に薄膜を形成する際にかかる時間を短縮する必要がある。また、薄膜の破損なく、安定して剥離を行うために、ある程度厚い均一な薄膜を形成する必要もある。
【解決手段】基板表面Ｗｆに薄膜材料を溶媒に溶解した溶液の液膜８０を形成した後に、液滴形成ノズル５７のストレート部５７３から、溶液の液滴８１を基板表面Ｗｆの液膜８０へ吐出する。溶液を液滴状にすることで、表面積が増加し、液滴中からの溶媒の蒸発が促進され、液滴８２のほうが液滴８１よりも薄膜材料の濃度が高くなる。これにより、溶媒の除去にかかる時間を短縮できる。また、液滴８２に含まれる薄膜材料は、液膜８０に到達した後、液膜８０内で分散する。これにより、偏りなく高濃度な薄膜材料を基板表面Ｗｆに直接供給することができる。

【選択図】図１３

Description

この発明は、半導体基板、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、プラズマ表示用ガラス基板、ＦＥＤ（ＦｉｅｌｄＥｍｉｓｓｉｏｎＤｉｓｐｌａｙ）用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板などの各種基板（以下、単に「基板」と記載する）に付着した汚染物質を基板から除去する基板処理装置および基板処理方法に関するものである。

半導体装置や液晶表示装置などの電子部品の製造工程では、基板の表面から汚染物質を除去する洗浄処理が行われる。特に、基板の表面に薄膜を形成した後、当該薄膜を剥離して、基板の表面から薄膜とともに汚染物質を除去する、いわゆる剥離洗浄技術が、特許文献１や特許文献２に記載されている。

特許文献１では、薄膜を溶解し得る溶剤をウェーハに塗布した後に、フィルム状の薄膜をウェーハの表面に接着する技術が開示されている。これにより、ウェーハの表面の微細な凹凸の内部まで薄膜を密着させ、微小な異物が付着しているわずかな隙間にも侵入して薄膜により異物を包みこみ、異物を除去することができる。

また、特許文献１では、アセトンに８％のアセチルセルロースを溶解した希薄溶液をウェーハに塗布した後、７０％のアセチルセルロースを溶解した濃厚溶液をウェーハに塗布することで、剥離に必要な膜の強度を確保し、かつウェーハ表面の微細部に気泡を残すこと無く洗浄処理を行う技術が開示されている。

特許文献２では、着色樹脂膜を形成した基板上にゼラチン等の塗工性樹脂を塗布、乾燥した後、ゼラチンを基板から剥離することで、着色樹脂膜を基板上に形成した際に生じる残渣をゼラチンとともに剥離除去する技術が開示されている。

特開平１−２７６７２０号公報特開平９−２４３８１５号公報

上記のような剥離洗浄において、基板の表面に形成した薄膜の膜厚が薄いと、薄膜を基板の表面から剥がす際に膜が破れ、基板の表面に薄膜が残るおそれがある。このような膜の破損なく、剥離を行うためには、薄膜の膜厚をある程度厚くする必要がある。

また、薄膜の材料を溶解した溶液を基板に供給し、溶液の溶媒を乾燥して基板の表面に薄膜を形成する際、基板処理のスループット向上のため、溶媒の除去にかかる時間を短縮することが求められている。

基板の表面の薄膜において、ある程度の膜厚を得るためには、薄膜の材料をより多く基板の表面へ供給する必要がある。しかしながら、溶液として基板の表面へ薄膜の材料を供給するような場合、溶液に含まれる薄膜の材料の濃度が高いほど、溶液の粘性が高くなり、基板の表面において溶液が均一に拡散せず、薄膜の形成が困難となる。これにより、薄膜の膜厚が不均一となって、剥離の際に薄膜に掛かる力も不均一となることで膜が破れるおそれがある。さらに、基板にパターンが形成されている場合にはパターンの細部まで薄膜の材料を供給できず、剥離によりパターンの細部を十分に洗浄できないといった課題もあった。これに対し、溶液の粘性を低くするために、溶液に含まれる薄膜の材料の濃度を低くすると、溶媒の量が相対的に増加し、溶媒の除去にかかる時間が増加するおそれがある。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、安定して剥離を行える薄膜を形成でき、かつ薄膜の形成のために必要な溶液における溶媒の除去に掛かる時間を短縮することができる基板処理装置および基板処理方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本願の第１発明は、基板の表面から汚染物質を除去する基板処理装置であって、基板を略水平に保持する保持部と、前記保持部に保持された基板の表面に、固化して薄膜を形成する薄膜材料を溶媒に溶解した薄膜材料溶液を供給して、基板の表面に前記薄膜材料溶液の液膜を形成する液膜形成手段と、前記保持部に保持された基板の表面に、前記薄膜材料を溶媒に溶解した薄膜材料溶液を液滴状にして供給する液滴供給手段と、基板の表面に供給された前記薄膜材料溶液と当接する当接手段と、前記当接手段と基板とを相対的に移動させる移動手段と、前記液膜形成手段、および前記液滴供給手段を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記液膜形成手段により基板の表面へ前記薄膜材料溶液の液膜を形成した後、前記液滴供給手段により基板の表面へ前記液膜材料溶液の液滴を供給する。

本願の第２発明は、第１発明の基板処理装置であって、前記液滴供給手段は、前記薄膜材料溶液と不活性ガスを混合させ、前記薄膜材料溶液の液滴の噴流を形成する混合手段と、前記混合手段により形成された前記薄膜材料溶液の液滴を吐出するノズルを有する。

本願の第３発明は、第２発明の基板処理装置であって、前記混合手段は、前記不活性ガスを、常温より高く、摂氏１００度よりも低い温度に加熱した状態で、前記薄膜材料溶液と混合させる。

本願の第４発明は、第１発明の基板処理装置であって、前記液滴供給手段は、前記薄膜材料溶液を貯留する貯留室と、前記貯留室に貯留される前記薄膜材料溶液を加圧する圧力発生素子と、前記貯留室と連通して設けられ、前記圧力発生素子により加圧された前記薄膜材料溶液を液滴として吐出するノズルを有する。

本願の第５発明は、第１発明ないし第４発明のいずれかの基板処理装置であって、前記液滴供給手段において液滴状にする前記薄膜材料溶液における前記薄膜材料の濃度は、前記液膜形成手段において基板の表面へ供給する前記薄膜材料溶液における前記薄膜材料の濃度よりも高い。

本願の第６発明は、第１発明ないし第５発明のいずれかの基板処理装置であって、前記液滴供給手段における前記ノズルと、基板の表面とを相対的に移動させるノズル移動手段をさらに備える。

本願の第７発明は、第６発明の基板処理装置であって、前記ノズル移動手段は、前記ノズルを移動させるノズル駆動部と、前記基板を略水平に回転させる回転駆動部のうち、少なくとも一方を有する、基板処理装置。

本願の第８発明は、第１発明ないし第７発明のいずれかの基板処理装置であって、前記当接手段は、前記薄膜材料と当接する当接部材と、前記当接部材に設けられ、流体を吐出する当接ノズルを有し、前記当接ノズルに前記薄膜材料を溶解しない非溶解性流体を供給する非溶解性流体供給部をさらに備える。

本願の第９発明は、第８発明の基板処理装置であって、前記当接ノズルに前記薄膜材料を溶解する溶解性流体を供給する溶解性流体供給部をさらに備える。

本願の第１０発明は、第１発明ないし第９発明のいずれかの基板処理装置であって、前記薄膜材料は、ポリビニルアルコールであり、前記溶媒は、脱イオン水である。

本願の第１１発明は、第８発明ないし第１０発明のいずれかの基板処理装置であって、前記非溶解性流体は、窒素を含む気体である。

上記の目的を達成するため、本願の第１２発明は、基板の表面から汚染物質を除去する基板処理方法であって、略水平に保持された基板の表面に、固化して薄膜を形成する薄膜材料を溶媒に溶解した薄膜材料溶液を供給し、基板の表面に前記薄膜材料溶液の液膜を形成する液膜形成工程と、前記液膜形成工程により形成された前記薄膜材料溶液の液膜が基板の表面に維持された状態で、前記薄膜材料を溶媒に溶解した薄膜材料溶液を液滴状にして、基板の表面へ供給する液滴供給工程と、基板の表面に供給された前記薄膜材料溶液に当接部材を当接させる当接工程と、前記当接工程の後に、基板の表面に供給された前記薄膜材料溶液に含まれる溶媒を除去し、基板の表面に前記薄膜材料の薄膜を形成する薄膜形成工程と、前記薄膜形成工程の後に、前記当接部材と基板とを相対的に移動させる移動工程とを備える。

本願の第１３発明は、第１２発明の基板処理方法であって、前記液滴供給工程において液滴状にする前記薄膜材料溶液における前記薄膜材料の濃度は、前記液膜形成工程において基板の表面へ供給する前記薄膜材料溶液における前記薄膜材料の濃度よりも高い。

本願の第１発明ないし第１３発明によれば、薄膜材料溶液を、液滴にして供給することで供給中の表面積が大きくなり、液滴の薄膜材料溶液に含まれる溶媒が液滴中から蒸発しやすくなって、従来よりも多くの溶媒が薄膜材料溶液の供給中に蒸発により除去される。これにより、液滴が供給された後の液膜中に含まれる溶媒の濃度が従来より低くなるため、溶媒の除去に掛かる時間を短縮することができる。

また、基板の表面に薄膜材料溶液の液膜を形成した後に、液滴を供給することで、液滴中の薄膜材料の濃度が高い場合であっても、液膜中に薄膜材料が分散するため、基板の表面へ均一に薄膜材料を供給することができる。

本発明に係る基板処理装置の概略構成を示す平面図である。図１のＢ１−Ｂ１線に沿った矢視断面図である。図１の矢印Ｂ２から見た側面図である。本発明に係る処理ユニットの全体構成を示す図である。図４の処理ユニットにおける基板保持部、および排液捕集部の構成を示す図である。図４の処理ユニットにおける溶液供給部、および剥離部の構成を示す図である。図６の溶液供給部におけるＰＶＡ溶液貯留ユニットの構成を示す図である。図４の処理ユニットにおける液滴供給部の構成を示す図である。図８の液滴供給部における液滴形成ノズルの構成を示す図である。図４の処理ユニットにおける制御ユニットの構成を示す図である。第１実施形態に係る基板処理装置の動作を示すフローチャートである。第１実施形態における基板の様子を示す図である。第１実施形態における基板の様子を示す図である。第１実施形態における基板の様子を示す図である。第１実施形態における基板の様子を示す図である。第１実施形態における基板の様子を示す図である。第１実施形態における基板の様子を示す図である。第１実施形態における基板の様子を示す図である。第１実施形態における基板の様子を示す図である。第１実施形態における基板の様子を示す図である。第２実施形態に係る処理ユニットにおける液滴供給部の構成を示す図である。図２１の液滴供給部における液滴形成ノズルの構成を示す図である。

以下の説明において、基板とは、半導体基板、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、プラズマ表示用ガラス基板、ＦＥＤ（ＦｉｅｌｄＥｍｉｓｓｉｏｎＤｉｓｐｌａｙ）用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板などの各種基板をいう。

以下の説明においては、一方主面のみに回路パターン等（以下「パターン」と記載する）が形成されている基板を例として用いる。ここで、パターンが形成されている主面を「表面」と称し、その反対側のパターンが形成されていない主面を「裏面」と称する。また、下方に向けられた基板の面を「下面」と称し、上方に向けられた基板の面を「上面」と称する。なお、以下においては上面を表面として説明する。

以下の説明において、常温とは、本発明に係る基板処理装置が設備されている工場内の雰囲気の温度を意味する。また、以下の実施形態では、常温を摂氏２０度±１５度の範囲とする。

以下、本発明の実施の形態を、半導体基板の処理に用いられる基板処理装置を例に採って図面を参照して説明する。なお、本発明は、半導体基板の処理に限らず、液晶表示器用のガラス基板などの各種の基板の処理にも適用することができる。

＜第１実施形態＞
図１、図２および図３はこの発明に係る基板処理装置９の概略構成を示す図である。図１は基板処理装置９の正面図であり、図２は図１の基板処理装置９のＢ１−Ｂ１線に沿った矢視断面図である。また、図３は図１の基板処理装置９を矢印Ｂ２側からみた側面図である。この装置は半導体基板等の基板Ｗ（以下、単に「基板Ｗ」と記載する）に付着しているパーティクル等の汚染物質（以下「パーティクル等」と記載する）を除去するための洗浄処理に用いられる枚葉式の基板処理装置である。

なお、各図には方向関係を明確にするため、Ｚ軸を鉛直方向とし、ＸＹ平面を水平面とする座標系を適宜付している。また、各座標系において、矢印の先端が向く方向を＋（プラス）方向とし、逆の方向を−（マイナス）方向とする。

＜１−１．基板処理装置の全体構成＞
基板処理装置９は、基板Ｗを例えば２５枚収容したＦＯＵＰ（ＦｒｏｎｔＯｐｅｎＵｎｉｆｉｅｄＰｏｄ）９４９を載置するオープナー９４と、オープナー９４上のＦＯＵＰ９４９から未処理の基板Ｗを取り出し、また処理完了後の基板ＷをＦＯＵＰ９４９内に収納するインデクサユニット９３と、インデクサユニット９３とセンターロボット９６との間で基板Ｗの受け渡しを行うシャトル９５と、基板Ｗをセンターロボット９６でその内部に収容して洗浄を行う処理ユニット９１と、処理ユニット９１に供給される液体や気体の配管、バルブ等を収容する流体ボックス９２とで構成される。

まず、これらの平面的な配置について図２を用いて説明する。基板処理装置９の一端（図２において左端）には複数の（本実施形態においては３台の）オープナー９４が配置される。オープナー９４の図２における右側（＋Ｙ側）に隣接してインデクサユニット９３が配置される。インデクサユニット９３のＸ方向における中央付近であって、インデクサユニットの図２における右側（＋Ｙ側）に隣接してシャトル９５が配置され、シャトル９５の図２における右側（＋Ｙ側）に、シャトル９５と＋Ｙ方向に並ぶようにセンターロボット９６が配置される。このように、インデクサユニット９３と、シャトル９５およびセンターロボット９６は、直交する二本のラインの配置をなしている。

＋Ｙ方向に並ぶように配置されたシャトル９５とセンターロボット９６の図２における上側（−Ｘ側）と下側（＋Ｘ側）には処理ユニット９１と流体ボックス９２が配置されている。すなわち、シャトル９５とセンターロボット９６の図２における上側（−Ｘ側）または下側（＋Ｘ側）に、インデクサユニット９３の図２における右側（＋Ｙ側）に隣接して、流体ボックス９２、処理ユニット９１、処理ユニット９１、流体ボックス９２の順に配置されている。

なお、インデクサユニット９３の＋Ｘ側（図２における下側）の側面には後述する制御ユニット９７の操作部９７１が設置されている（図１参照）。

次に、オープナー９４について説明する。オープナー９４はその上部にＦＯＵＰ９４９を載置する載置面９４１と、ＦＯＵＰ９４９の正面（図１および図２におけるＦＯＵＰ９４９の右側（＋Ｙ側）の面）に対向して配置され、ＦＯＵＰ９４９の正面にある蓋部（図示省略）を開閉する開閉機構９４３（図３参照）を備える。

基板処理装置９の外部から自動搬送車両等により搬入されたＦＯＵＰ９４９は、オープナー９４の載置面９４１上に載置され、開閉機構９４３により蓋部が解放される。これにより、後述するインデクサユニット９３のインデクサロボット９３１が、ＦＯＵＰ９４９内の基板Ｗを搬出し、逆にＦＯＵＰ９４９内に基板Ｗを搬入することが可能となる。

次に、インデクサユニット９３について説明する。インデクサユニット９３には、ＦＯＵＰ９４９から処理工程前の基板Ｗを一枚ずつ取り出すとともに、処理工程後の基板ＷをＦＯＵＰ９４９に一枚ずつ収容し、更に基板Ｗをシャトル９５と受け渡しする、Ｚ軸方向に上下に配置された２組のハンド９３３を有するインデクサロボット９３１が備えられている。インデクサロボット９３１はＸ軸方向に水平移動自在であり、またＺ軸方向に昇降移動自在であるとともに、Ｚ軸周りに回転可能に構成されている。

次に、シャトル９５について説明する。シャトル９５には、基板Ｗの図２における上側（−Ｘ側）および下側（＋Ｘ側）の周縁部付近であって、インデクサロボット９３１のハンド９３３および後述するセンターロボット９６のハンド９６１と干渉しない位置を保持する、Ｚ軸方向に上下に配置された２組のハンド９５１と、２組のハンド９５１をそれぞれ独立してＹ軸方向に水平移動する水平移動機構（図示せず）とを備える。

シャトル９５はインデクサロボット９３１とセンターロボット９６双方との間で基板Ｗを受け渡し可能に構成されている。すなわち、図示しない水平移動機構によりハンド９５１が図２における左側（−Ｙ側）に移動した場合、インデクサロボット９３１のハンド９３３との間で基板Ｗの受け渡しが可能となり、また、ハンド９５１が図２における右側（＋Ｙ側）に移動した場合はセンターロボット９６のハンド９６１との間で基板Ｗの受け渡しが可能となる。

次に、センターロボット９６について説明する。センターロボット９６には、基板Ｗを１枚ずつ保持し、シャトル９５または処理ユニット９１との間で基板Ｗの受け渡しを行う、Ｚ軸方向に上下に配置された２組のハンド９６１と、鉛直方向（Ｚ軸方向）に延設され、ハンド９６１の鉛直方向の移動の軸となる昇降軸９６３と、ハンド９６１を昇降移動させる昇降機構９６５と、ハンド９６１をＺ軸周りに回転させる回転機構９６７を備える。センターロボット９６はＺ軸方向に昇降軸９６３に沿って昇降移動自在であるとともに、回転機構９６７によってハンドがＺ軸周りに回転可能に構成されている。

なお、処理ユニット９１の後述する側壁であって、センターロボット９６に対向する面には、センターロボット９６のハンド９６１を伸ばして処理ユニット９１内に基板Ｗを搬入し、または搬出するための開口が設けられている。また、センターロボット９６が処理ユニット９１と基板Ｗの受け渡しを行わない場合に上記開口を閉塞して処理ユニット９１内部の雰囲気の清浄度を保持するためのシャッター９１１が設けられている。

なお、図１に示すように処理ユニット９１と流体ボックス９２は上下２段に積み上げる構成とされている。したがって、本実施形態における基板処理装置９には処理ユニット９１および流体ボックス９２はそれぞれ８台ずつ備えられている。

次に、インデクサロボット９３１、シャトル９５およびセンターロボット９６による基板Ｗの搬送の手順について説明する。基板処理装置９の外部から自動搬送車両等により搬入されたＦＯＵＰ９４９は、オープナー９４の載置面９４１上に載置され、開閉機構９４３により蓋部が解放される。インデクサロボット９３１はＦＯＵＰ９４９の所定の位置から下側のハンド９３３により基板Ｗを１枚取り出す。その後、インデクサロボット９３１はシャトル９５の前（図２におけるインデクサユニット９３のＸ軸方向中央付近）に移動する。同時にシャトル９５は下側のハンド９５１をインデクサユニット９３の側（図２における左側（−Ｙ側））へ移動する。

シャトル９５の前に移動したインデクサロボット９３１は下側のハンド９３３に保持した基板Ｗをシャトル９５の下側のハンド９５１に移載する。その後、シャトル９５は下側のハンド９５１をセンターロボット９６の側（図２における右側（＋Ｙ側））に移動する。また、センターロボット９６がシャトル９５にハンド９６１を向ける位置に移動する。

その後、センターロボット９６が下側のハンド９６１により、シャトル９５の下側のハンド９５１に保持された基板Ｗを取り出し、８つある処理ユニット９１のいずれかのシャッター９１１へハンド９６１を向けるように移動する。その後、シャッター９１１が開放され、センターロボット９６が下側のハンド９６１を伸ばして処理ユニット９１内に基板Ｗを搬入し、処理ユニット９１内での基板Ｗの洗浄処理が開始される。

処理ユニット９１内で処理が完了した基板Ｗは、センターロボット９６の上側のハンド９６１で搬出され、その後は上記未処理の基板Ｗを搬送する場合とは逆にセンターロボット９６の上側のハンド９６１、シャトル９５の上側のハンド９５１、インデクサロボット９３１の上側のハンド９３３の順に移載され、最終的にＦＯＵＰ９４９の所定の位置に収容される。

＜１−２．処理ユニット＞
次に、処理ユニット９１の全体構成について図４を用いて説明する。図４は処理ユニット９１の全体構成を示す模式図である。ここで、本実施形態における８つの処理ユニット９１はそれぞれ同じ構成であるため、図２における矢印Ｂ３の示す処理ユニット９１（図１において左下側の処理ユニット９１）を代表として以下説明する。

処理ユニット９１は、表面にパターンが形成された基板Ｗを略水平に保持し、回転する基板保持部１１と、基板保持部１１をその内側に収容し、基板保持部１１および基板Ｗからの飛散物等を受け止めて排気・排液する排液捕集部２１を備える。

また、処理ユニット９１は、基板表面Ｗｆに対して、ポリビニルアルコール（ＰｏｌｙＶｉｎｙｌＡｌｃｏｈｏｌ，以下、「ＰＶＡ」と記載する）を脱イオン水（ＤｅＩｏｎｉｚｅｄＷａｔｅｒ，以下、「ＤＩＷ」と記載する）に溶解したＰＶＡ水溶液を供給する溶液供給部３と、基板表面Ｗｆに形成されたＰＶＡの薄膜を剥離する剥離部４と、基板表面ＷｆにＰＶＡ水溶液の液滴を供給する液滴供給部５と、後述する基板処理プログラムに基づいて基板処理装置９の各部の動作を制御する制御ユニット９７とを備える。

溶液供給部３は、ＰＶＡ水溶液を基板表面Ｗｆへ吐出する溶液吐出ユニット３３と、溶液吐出ユニット３３にＰＶＡ水溶液を供給する溶液供給ユニット３１とを有する。

剥離部４は、基板表面Ｗに形成されたＰＶＡの薄膜に当接する当接ユニット４５と、当接ユニット４５に窒素ガスを供給する窒素ガス供給ユニット４１と、当接ユニット４５にＤＩＷを供給するＤＩＷ供給ユニット４３とを有する。

液滴供給部５は、ＰＶＡ水溶液の液滴を基板表面Ｗｆへ吐出する液滴吐出ユニット５５と、液滴吐出ユニット５５にＰＶＡ水溶液を供給する溶液供給ユニット５１と、液滴吐出ユニット５５に窒素ガスを供給する窒素ガス供給ユニット５３とを有する。

次に、処理ユニット９１について説明する。処理ユニット９１は、中空の略角柱形状を有する側壁９０１と、側壁９０１に略水平に固設され、処理ユニット９１内の空間を仕切る上側ベース部材９０２および下側ベース部材９０３と、側壁９０１の内部であって上側ベース部材９０２の上方である上側空間９０５と、側壁９０１の内部であって、上側ベース部材９０２の下方であり、かつ下側ベース部材９０３の上方である処理空間９０４と、側壁９０１の内部であって下側ベース部材９０３の下方である下側空間９０６とを備える。なお、本実施形態において側壁９０１は略角柱形状としたが、側壁の形状はそれに限定されず、略円柱形状やその他の形状としても良い。

なお、前述のとおり側壁９０１の内センターロボット９６に対向する側には、センターロボットが処理ユニット９１内に基板Ｗを搬入し、または搬出可能な開口と、その開口を閉塞して処理ユニット９１内部の雰囲気の清浄度を保持するためのシャッター９１１が設けられている。

上側ベース部材９０２は側壁９０１の上方（図４における上側）に略水平に固設され、処理ユニット９１の内部の空間である上側空間９０５と処理空間９０４との間を仕切っている。上側ベース部材９０２の中央付近には、上側ベース部材９０２の下面から、処理ユニット９１の上端に連通する雰囲気導入路９０７が設けられている。また、雰囲気導入路９０７の上端付近には、処理空間９０４へ清浄な雰囲気を供給するファンフィルタユニット９０８が設けられている。上側空間９０５内の雰囲気導入路９０７に設置されたファンフィルタユニット９０８は、処理ユニット９１上方から雰囲気を取り込み、内蔵したＨＥＰＡフィルタ等により雰囲気中の微粒子等を捕集した上で、下方である処理空間９０４内へ清浄化された雰囲気を供給する。

下側ベース部材９０３は側壁９０１の中程（図４における下側）に略水平に固設され、処理ユニット９１の内部の空間である処理空間９０４と下側空間９０６との間を仕切っている。下側ベース部材９０３には複数の排気口９０９が設けられており、各排気口９０９は図示しない排気系統に接続され、処理空間９０４内の雰囲気を外部に排出している。

ここで、処理空間９０４内は清浄な雰囲気が保たれており、基板Ｗの洗浄等が行われる空間である。また、上側空間９０５および下側空間９０６は処理空間９０４内に設置される各部材を駆動するための駆動源等が配設される空間である。

ファンフィルタユニット９０８を通して処理空間９０４内に供給された雰囲気は、処理空間９０４の上方から下方へ向かう流れとなり、最終的に排気口９０９から処理空間９０４の外に排出される。これにより、後述する基板Ｗを処理する各工程において発生する微細な液体の微粒子等を、処理空間９０４の中を上から下に向かって流れる気流により下向きに移動させて排気口９０９から排出する。よって、これら微粒子が基板Ｗや処理空間９０４内の各部材に付着することを防止できる。

次に、基板保持部１１、および排液捕集部２１の構成について図５を用いて説明する。図５は基板保持部１１、および排液捕集部２１の構成を示す模式図である。

まず、基板保持部１１について説明する。基板保持部１１のベースユニット１１１は下側ベース部材９０３の上に固設されており、ベースユニット１１１の上方に、中心部に開口を有する円板状のスピンベース１１３が回転可能に略水平に支持されている。スピンベース１１３の下面中心には中心軸１１７の上端がネジなどの締結部品によって固定されている。また、スピンベース１１３の周縁付近には、基板Ｗの周縁部を把持するための複数個の基板保持部材１１５が立設されている。基板保持部材１１５は、円形の基板Ｗを確実に保持するために３個以上設けてあればよく、スピンベース１１３の周縁に沿って等角度間隔で配置されている。各基板保持部材１１５のそれぞれは、基板Ｗの周縁部を下方から支持する支持ピンと、基板支持部に支持された基板Ｗの外周端面を押圧して基板Ｗを保持する保持ピンとを備えている。

各基板保持部材１１５は公知のリンク機構や褶動部材等を介して基板保持部材駆動機構１１９内のエアシリンダに連結されている。なお、基板保持部材駆動機構１１９はスピンベース１１３の下側であってベースユニット１１１の内部に設置されている。また、基板保持部材駆動機構１１９は制御ユニット９７と電気的に接続されている。そして、制御ユニット９７が基板保持部１１へ動作指令を行い、基板保持部材駆動機構１１９のエアシリンダを伸縮する。これにより、各基板保持部材１１５を、その保持ピンが基板Ｗの外周端面を押圧する「閉状態」と、その保持ピンが基板Ｗの外周端面から離れる「開状態」との間を切り替え可能としている。なお、基板保持部材１１５の駆動源としてエアシリンダ以外に、モーターやソレノイド等の公知の駆動源を用いることも可能である。

そして、スピンベース１１３に対して基板Ｗが受渡しされる際には、各基板保持部材１１５を開状態とし、基板Ｗに対して洗浄処理等を行う際には、各基板保持部材１１５を閉状態とする。各基板保持部材１１５を閉状態とすると、各基板保持部材１１５が基板Ｗの周縁部を把持し、基板Ｗをスピンベース１１３から所定間隔を隔てて略水平姿勢に保持する。これにより、基板表面Ｗｆを上方に向け、基板裏面Ｗｂを下方に向けた状態で保持される。

また、基板保持部１１の中心軸１１７には、モーターを含む基板回転機構１２１の回転軸が連結されている。なお、基板回転機構１２１は下側ベース部材９０３の上であってベースユニット１１１の内部に設置される。また、基板回転機構１２１は制御ユニット９７と電気的に接続されている。そして、制御ユニット９７が基板保持部１１へ動作指令を行い、基板回転機構１２１を駆動する。これにより、中心軸１１７に固定されたスピンベース１１３が回転中心軸Ａ１を中心に回転する。

上記の説明において、基板保持部１１が、本発明における「保持手段」に相当する。また、スピンベース１１３、基板保持部材１１５、中心軸１１７、および基板回転機構１２１が、本発明における「回転駆動部」に相当する。

次に、排液捕集部２１について説明する。基板保持部１１の周囲であって下側ベース部材９０３の上側に略円環状のカップ２１０が、基板保持部１１に保持されている基板Ｗの周囲を包囲するように設けられている。カップ２１０は基板保持部１１および基板Ｗから飛散する液体などを捕集することが可能なように回転中心軸Ａ１に対して略回転対称な形状を有している。なお、各図中において、カップ２１０については説明のため断面形状を示している。

カップ２１０は互いに独立して昇降可能な内構成部材２１１、中構成部材２１３および外構成部材２１５で構成される。図５に示すとおり、内構成部材２１１の上に中構成部材２１３および外構成部材２１５が重ねられた構造を有する。内構成部材２１１、中構成部材２１３および外構成部材２１５は、下側空間９０６に設けられた、モーターおよびボールネジ等の公知の駆動機構で構成されたガード昇降機構２１７にそれぞれ接続されている。また、ガード昇降機構２１７は制御ユニット９７と電気的に接続されている。そして、制御ユニット９７が排液捕集部２１へ動作指令を行い、ガード昇降機構２１７を駆動する。これにより、内構成部材２１１、中構成部材２１３および外構成部材２１５がそれぞれ独立に、又は複数の部材が同期して回転中心軸Ａ１に沿って上下方向に移動する。

排液捕集部２１には、内構成部材２１１、中構成部材２１３および外構成部材２１５それぞれで捕集された液体をそれぞれ別の経路で排液処理系へ導くための収集溝が３つ設けられている。それぞれの収集溝は回転中心軸Ａ１を中心とする略同心円状に設けられ、各収集溝には図示しない排液処理系へと接続する配管がそれぞれ管路接続されている。

カップ２１０は内構成部材２１１、中構成部材２１３および外構成部材２１５のそれぞれの上下方向の位置を組合せて使用する。すなわち、内構成部材２１１、中構成部材２１３および外構成部材２１５の全てが下位置にあるホームポジション、内構成部材２１１および中構成部材２１３が下位置であって外構成部材２１５のみ上位置にある外捕集位置、内構成部材２１１が下位置であって中構成部材２１３および外構成部材２１５が上位置に有る中捕集位置、および内構成部材２１１、中構成部材２１３および外構成部材２１５の全てが上位置にある内捕集位置である。

ホームポジションはセンターロボット９６が基板Ｗを処理ユニット９１内に搬入出する場合などにおいて取られる位置である。外捕集位置は外構成部材２１５で受け止めた液体を捕集して外側の収集溝に導く位置であり、中捕集位置は中構成部材２１３で受け止めた液体を中間の収集溝に導く位置であり、また、内捕集位置は内構成部材２１１で受け止めた液体を内側の収集溝に導く位置である。

このような構成の排液捕集部２１を用いることにより、処理に使用される液体に応じて内構成部材２１１、中構成部材２１３および外構成部材２１５のそれぞれの位置を変更して分別捕集することが可能となる。したがって、それぞれの液体を分別し、対応する排液処理系に排出することで、液体の再利用や混合することが危険な複数の液体を分別して処理することが可能となる。

次に、溶液供給部３、および剥離部４の構成について図６を用いて説明する。図６は溶液供給部３、および剥離部４の構成を示す模式図である。

溶液供給部３は、基板表面ＷｆへＰＶＡ水溶液を供給する。溶液供給部３は、溶液供給ユニット３１と、溶液吐出ユニット３３を備える。

溶液供給ユニット３１は、溶液吐出ユニット３３にＰＶＡ水溶液を供給するユニットであり、ＰＶＡ水溶液を貯留するＰＶＡ溶液貯留ユニット３１１と、ＰＶＡ溶液貯留ユニット３１１を後述する溶液吐出ユニット３３のノズル３３１と管路接続する配管３１３と、配管３１３に介挿されて設けられ、配管３１３の連通を制御する開閉弁３１２とを有する。

開閉弁３１２は、制御ユニット９７と電気的に接続し、常時閉成されている。制御ユニット９７が動作指令を行うことで、開閉弁３１２の開閉が制御される。

ＰＶＡ溶液貯留ユニット３１１について、図７を用いて説明する。図７は、ＰＶＡ溶液貯留ユニット３１１の概略構成を示す模式図である。ＰＶＡ溶液貯留ユニット３１１は、ＰＶＡ水溶液を貯留する溶液タンク３２１と、溶液タンク３２１内のＰＶＡ水溶液を撹拌する回転部３２２と、回転部３２２の回転を制御する回転制御部３２３と、溶液タンク３２１内を加圧する気体の供給源である窒素ガスタンク３２４と、窒素ガスタンク３２４を溶液タンク３２１と管路接続する配管３２５と、配管３２５に介挿されて設けられ、窒素ガスを加圧するポンプ３２６とを有する。

溶液タンク３２１内には、ＤＩＷにＰＶＡを溶解させたＰＶＡ水溶液が貯留されている。本実施形態では、ＰＶＡの濃度が５％であるＰＶＡ水溶液を溶液タンク３２１に貯留する。

回転制御部３２３は制御ユニット９７と電気的に接続している。回転部３２２は、回転軸の先端（図７における回転部３２２の下端）にプロペラ状の攪拌翼を備えており、制御ユニット９７が回転制御部３２３に動作指令を行い、回転部３２２が回転することで、攪拌翼がＰＶＡ水溶液を撹拌し、溶液タンク３２１内において、ＤＩＷに溶解するＰＶＡの濃度を均一化する。

なお、溶液タンク３２１内のＰＶＡ水溶液の濃度を均一にする方法としては、上記した方法に限られず、別途循環用のポンプを設けてＰＶＡ水溶液を循環する方法等、公知の方法を用いることができる。

ポンプ３２６は制御ユニット９７と電気的に接続している。制御ユニット９７がポンプ３２６に動作指令を行い、ポンプ３２６が駆動すると、窒素ガスタンク３２４から窒素ガスが配管３２５を通って溶液タンク３２１へ所定の圧力で供給される。

ここで、溶液タンク３２１内には気圧センサ（図示省略）が設けられ、制御ユニット９７と電気的に接続されている。制御ユニット９７は、気圧センサが検出した値に基づいてポンプ３２６の動作を制御することにより、溶液タンク３２１内の気圧を大気圧より高い所定の気圧に維持する。これにより、制御ユニット９７が図６に示す開閉弁３１２へ動作指令を行い、開閉弁３１２を開成すると、加圧されている溶液タンク３２１内からＰＶＡ水溶液が押し出され、配管３１３を介して後述するノズル３３１から基板表面ＷｆへＰＶＡ水溶液が吐出される。なお、溶液タンク３２１は、上記のとおり窒素ガスによる気圧を用いてＰＶＡ水溶液を供給するため、気密に構成されることが好ましい。

なお、ＰＶＡ溶液貯留ユニット３１１は、基板処理装置９の内部に設けられていても、外部に設けられていてもよい。

図６に戻る。次に、溶液吐出ユニット３３について説明する。

溶液吐出ユニット３３は、基板表面ＷｆへＰＶＡ水溶液を吐出するユニットであり、ＰＶＡ水溶液を吐出するノズル３３１と、ノズル３３１を支持するアーム３３２と、ノズル３３１を移動させる旋回上下軸３３３と、上側ベース部材９０２に固設され、旋回上下軸３３３を支持するベース部材３３４と、旋回上下軸３３３を上下に移動させる上下駆動部３３５と、旋回上下軸３３３を回転中心軸Ａ２を中心に回転移動させる旋回駆動部３３６とを有する。

ノズル３３２は、配管３１３を介してＰＶＡ溶液貯留ユニット３１１と管路接続されている。制御ユニット９７が開閉弁３１２に動作指令を行い、開閉弁３１２を開成することで、ＰＶＡ水溶液がＰＶＡ溶液貯留ユニット３１１から配管３１３、およびノズル３３１を介して、基板表面Ｗｆへ供給される。

ベース部材３３４は、上側ベース部材９０２に固設され、その下方に旋回上下軸３３３を上下および回転自在に支持する。なお、ベース部材３３４は、旋回上下軸３３３と、上下駆動部３３５および旋回駆動部３３６とを接続するために、中空の略円筒形状に構成される。旋回上下軸３３３の下面にはアーム３３２の一端が結合されており、アーム３３２の他端にノズル３３１が取り付けられている。

旋回上下軸３３３はベース部材３３４の中を通して、モーターおよびボールネジ等の公知の駆動機構で構成された上下駆動部３３５と、モーターおよびギア等の公知の駆動機構で構成された旋回駆動部３３６とに接続されている。

上下駆動部３３５および旋回駆動部３３６は制御ユニット９７と電気的に接続されている。また、上下駆動部３３５および旋回駆動部３３６は上側空間９０５に配設される。

制御ユニット９７が上下駆動部３３５に動作指令を行い、上下駆動部３３５を駆動すると、旋回上下軸３３３が上下に移動し、それに伴ってアーム３３２に取り付けられているノズル３３１も上下に移動する。また、制御ユニット９７が旋回駆動部３３６に動作指令を行い、旋回駆動部３３６を駆動すると、旋回上下軸３３３が回転中心軸Ａ２を中心に回転し、アーム３３２を旋回することで、アーム３３２に取り付けられたノズル３３１も回転中心軸Ａ２を中心に旋回する。

次に、剥離部４について説明する。剥離部４は、基板表面Ｗｆに形成されたＰＶＡの薄膜を剥離する。剥離部４は、窒素ガス供給ユニット４１と、ＤＩＷ供給ユニット４３と、当接ユニット４５とを備える。

窒素ガス供給ユニット４１は、当接ユニット４５に窒素ガスを供給するユニットであり、窒素ガスを貯蔵する窒素ガスタンク４１１と、一端を窒素ガスタンク４１１と管路接続し、他端を後述する配管４５８と管路接続する配管４１２と、配管４１２に介挿されて設けられ、配管４１２における窒素ガスの流量を制御するマスフローコントローラ４１３とを有する。

窒素ガスタンク４１１は、窒素ガスを貯蔵するタンクである。窒素ガスタンク４１１には、図示しない圧送ポンプが設けられる。圧送ポンプは制御ユニット９７と電気的に接続している。制御ユニット９７が圧送ポンプに動作指令を行うと、圧送ポンプが窒素ガスタンク４１１内の窒素ガスを加圧し、配管４１２に窒素ガスを供給する。

なお、本実施形態では配管４１２への窒素ガスの供給に圧送ポンプを用いるが、本発明の実施に関してはこれに限られず、圧送ポンプを用いずに、窒素ガスタンク４１１内に高圧圧縮された窒素ガスを貯蔵することで、窒素ガス自体の圧力を用いて窒素ガスタンク４１１から配管４１２へ窒素ガスが送られる構成としてもよい。

マスフローコントローラ４１３は制御ユニット９７と電気的に接続している。制御ユニット９７がマスフローコントローラ４１３に動作指令を行い、マスフローコントローラ４１３を駆動させることで、配管４１２において窒素ガスタンク４１１から配管４５８へ流れる窒素ガスの流量を所定の値に調整する。また、制御ユニット９７によりマスフローコントローラ４１３における流量が０に設定されると、配管４１２から配管４５８への窒素ガスの供給が停止する。

次に、ＤＩＷ供給ユニット４３について説明する。ＤＩＷ供給ユニット４３は、当接ユニット４５にＤＩＷを供給するユニットである。ＤＩＷ供給ユニット４３は、ＤＩＷを貯留するＤＩＷタンク４３１と、一端をＤＩＷタンク４３１と管路接続し、他端を後述する配管４５８と管路接続する配管４３２と、配管４３２に介挿されて設けられ、配管４３２におけるＤＩＷの供給を制御する開閉弁４３３とを有する。

ＤＩＷタンク４３１は、ＤＩＷを貯留するタンクである。ＤＩＷタンク４３１には、図示しない加圧ポンプが設けられる。加圧ポンプは制御ユニット９７と電気的に接続している。制御ユニット９７が加圧ポンプに動作指令を行うと、加圧ポンプがＤＩＷタンク４３１内のＤＩＷを加圧し、配管４３２にＤＩＷを供給する。

開閉弁４３３は制御ユニット９７と電気的に接続している。制御ユニット９７が開閉弁４３３に動作指令を行い、開閉弁４３３を開成させると、ＤＩＷタンク４３１から配管４３２を通って、ＤＩＷが配管４５８へ流れる。制御ユニット９７が開閉弁４３３に動作指令を行い、開閉弁４３３を閉成させると、ＤＩＷの配管４５８への供給が停止する。なお、開閉弁４３３は、常時閉成している。

次に、当接ユニット４５について説明する。当接ユニット４５は、基板表面Ｗｆに形成されたＰＶＡの薄膜に当接し、ＰＶＡの薄膜の剥離を行うユニットである。当接ユニット４５は、基板表面Ｗｆの方向へ窒素ガスやＤＩＷを吐出するノズル４５１と、基板表面Ｗｆに形成されたＰＶＡの薄膜に当接する当接部材４５２と、ノズル４５１および当接部材４５２を支持するアーム４５３と、ノズル４５１および当接部材４５２を移動させる旋回上下軸４５４と、上側ベース部材９０２に固設され、旋回上下軸４５４を支持するベース部材４５５と、旋回上下軸４５４を上下に移動させる上下駆動部４５６と、旋回上下軸４５４を回転中心軸Ａ３を中心に回転移動させる旋回駆動部４５７と、一端をノズル４５１と管路接続し、他端において配管４１２と配管４３２とが合流して管路接続する配管４５８とを有する。

ノズル４５１は、配管４５８を介して窒素ガス供給ユニット４１およびＤＩＷ供給ユニット４３と管路接続されている。制御ユニット９７がマスフローコントローラ４１３に動作指令を行い、マスフローコントローラ４１３における流量の設定値を所定の値にすることで、窒素ガスが窒素ガスタンク４１１から配管４１２、配管４５８、およびノズル４５１を介して、基板表面Ｗｆへ供給される。また、制御ユニット９７が開閉弁４３３に動作指令を行い、開閉弁４３３を開成することで、ＤＩＷがＤＩＷタンク４３１から配管４３２、配管４５８、およびノズル４５１を介して、基板表面Ｗｆへ供給される。

当接部材４５２は、中心部にノズル４５１の開口を有する円板状の部材である。当接部材４５２の下面（つまり、図６における（−Ｚ）側の面）は、基板表面Ｗｆと略平行に対向する基板対向面となっている。また、当接部材４５２の直径は、基板Ｗの直径よりも小さい。

ベース部材４５５は、上側ベース部材９０２に固設され、その下方に旋回上下軸４５４を上下および回転自在に支持する。なお、ベース部材４５５は、旋回上下軸４５４と、上下駆動部４５６および旋回駆動部４５７とを接続するために、中空の略円筒形状に構成される。旋回上下軸４５４の下面にはアーム４５３の一端が結合されており、アーム４５３の他端にノズル４５１および当接部材４５２が取り付けられている。

旋回上下軸４５４はベース部材４５５の中を通して、モーターおよびボールネジ等の公知の駆動機構で構成された上下駆動部４５６と、モーターおよびギア等の公知の駆動機構で構成された旋回駆動部４５７とに接続されている。

上下駆動部４５６および旋回駆動部４５７は制御ユニット９７と電気的に接続されている。また、上下駆動部４５６および旋回駆動部４５７は上側空間９０５に配設される。

制御ユニット９７が上下駆動部４５６に動作指令を行い、上下駆動部４５６を駆動すると、旋回上下軸４５４が上下に移動し、それに伴ってアーム４５３に取り付けられているノズル４５１および当接部材４５２も上下に移動する。また、制御ユニット９７が旋回駆動部４５７に動作指令を行い、旋回駆動部４５７を駆動すると、旋回上下軸４５４が回転中心軸Ａ３を中心に回転し、アーム４５３を旋回することで、アーム４５３に取り付けられたノズル４５１および当接部材４５２も回転中心軸Ａ３を中心に旋回する。

ここで、窒素ガスはＰＶＡの薄膜を溶解させる性質を有さない流体である。すなわち、本実施形態では、窒素ガスが、非溶解性流体として用いられている。また、ＤＩＷはＰＶＡの薄膜を溶解させる性質を有する流体である。すなわち、本実施形態では、ＤＩＷが、溶解性流体として用いられている。

なお、本実施形態では窒素ガスを非溶解性流体として用いるが、本発明の実施に関してはこれに限られず、非溶解性流体としては、窒素ガスの他に、清浄乾燥空気（ＣｌｅａｎＤｒｙＡｉｒ）など、ＰＶＡが溶解せず、ＰＶＡに対して不活性である気体が挙げられる。また、本実施形態ではＤＩＷを溶解性流体として用いるが、本発明の実施に関してはこれに限られず、溶解性流体としては、水蒸気など、薄膜材料として用いるＰＶＡが可溶な流体が挙げられる。

上記の説明において、当接ユニット４５が本発明における「当接手段」に相当し、当接部材４５２が本発明における「当接部材」に、ノズル４５１が本発明における「当接ノズル」に相当する。また、アーム４５３、旋回上下軸４５４、および上下駆動部４５６が本発明における「移動機構」に相当し、窒素ガス供給ユニット４１、配管４５８、およびノズル４５１が本発明における「非溶解性流体供給部」に相当し、ＤＩＷ供給ユニット４３、配管４５８、およびノズル４５１が本発明における「溶解性流体供給部」に相当する。

次に、液滴供給部５の構成について図８を用いて説明する。図８は液滴供給部５の構成を示す模式図である。

液滴供給部５は、基板表面ＷｆへＰＶＡ水溶液の液滴を供給する。液滴供給部５は、溶液供給ユニット５１と、窒素ガス供給ユニット５３と、液滴吐出ユニット５５を備える。

溶液供給ユニット５１は、液滴吐出ユニット５５にＰＶＡ水溶液を供給するユニットであり、ＰＶＡ水溶液を貯留するＰＶＡ溶液貯留ユニット５１１と、ＰＶＡ溶液貯留ユニット５１１を後述する液滴吐出ユニット５５の液滴形成ノズル５７に管路接続する配管５１２と、配管５１２に介挿されて設けられ、ＰＶＡ溶液貯留ユニット５１１と液滴吐出ユニット５５との連通の有無を制御する開閉弁５１３とを有する。

開閉弁５１３は、制御ユニット９７と電気的に接続し、常時閉成されている。制御ユニット９７が動作指令を行うことで、開閉弁５１３の開閉が制御される。

ＰＶＡ溶液貯留ユニット５１１の構成は、図７に示したＰＶＡ溶液貯留ユニット３１１と略同様であるため、図示を省略して説明する。

溶液タンク３２１と同様の構成であるＰＶＡ溶液貯留ユニット５１１の溶液タンクには、ＤＩＷにＰＶＡを溶解させたＰＶＡ水溶液が貯留されている。ここで、溶液タンク３２１に貯留されているＰＶＡ水溶液の濃度が５％であるのに対し、ＰＶＡ溶液貯留ユニット５１１の溶液タンクには、ＰＶＡの濃度が２０％であるＰＶＡ水溶液を貯留している。

窒素ガス供給ユニット５３は、液滴吐出ユニット５５に窒素ガスを供給するユニットであり、窒素ガスを貯蔵する窒素ガスタンク５３１と、窒素ガスタンク５３１を後述する液滴吐出ユニット５５の液滴形成ノズル５７に管路接続する配管５３２と、配管５３２に介挿されて設けられ、配管５３２における窒素ガスの流量を制御するマスフローコントローラ５３４とを有する。

また、窒素ガス供給ユニット５３は、マスフローコントローラ５３４と窒素ガスタンク５３１との間の配管５３２に介挿されて設けられ、窒素ガスを窒素ガスタンク５３１から液滴吐出ユニット５５へ圧送する圧送ポンプ５３３と、マスフローコントローラ５３４と液滴吐出ユニット５５との間の配管５３２に介挿されて設けられ、窒素ガスを加熱するガス加熱ユニット５３５とをさらに有する。

窒素ガスタンク５３１は、窒素ガスを貯蔵するタンクである。なお、本実施形態では、窒素ガス供給ユニット５３は窒素ガスタンク５３１を有するが、本発明の実施に関してはこれに限られず、窒素ガス供給ユニット５３に窒素ガスタンク５３１を設けず、工場ユーティリティー側から直接窒素ガスを供給する構成とすることも可能である。

圧送ポンプ５３３は、窒素ガスタンク５３１から液滴吐出ユニット５５へ窒素ガスを圧送するポンプであり、制御ユニット９７と電気的に接続されている。制御ユニット９７が圧送ポンプ５３３に動作指令を行い、圧送ポンプ５３３が動作すると、窒素ガスタンク５３１内からマスフローコントローラ５３４の方向へ窒素ガスが加圧される。なお、圧送ポンプ５３３は基板処理装置９が起動した時点から常時動作している。

なお、本実施形態では配管５３２内の窒素ガスの輸送に圧送ポンプ５３３を用いるが、本発明の実施に関してはこれに限られず、圧送ポンプ５３３を用いずに、窒素ガスタンク５３１内に高圧圧縮された窒素ガスを貯蔵することで、窒素ガス自体の圧力を用いて窒素ガスタンク５３１から配管５３２へ窒素ガスが送られる構成としてもよい。

マスフローコントローラ５３４は制御ユニット９７と電気的に接続しており、配管５３２における窒素ガスの流量を制御する。制御ユニット９７がマスフローコントローラ５３４に動作指令を行い、マスフローコントローラ５３４を駆動させることで、配管５３２において窒素ガスタンク５３１から液滴吐出ユニット５５へ流れる窒素ガスの流量を所定の値に調整する。また、制御ユニット９７によりマスフローコントローラ５３４における流量が０に設定されると、配管５３２から液滴吐出ユニット５５への窒素ガスの供給が停止する。

ガス加熱ユニット５３５は、外周に抵抗加熱ヒータを巻回した加熱配管を有し、加熱配管は配管５３２に介挿されて設けられる。また、ガス加熱ユニット５３５は、制御ユニット９７と電気的に接続されている。制御ユニット９７がガス加熱ユニット５３５に動作指令を行うと、ガス加熱ユニット５３５は抵抗加熱ヒータを動作させ、加熱配管の加熱を行う。窒素ガスが窒素ガスタンク５３１からガス加熱ユニット５３５内の加熱配管に供給されると、加熱配管を通過する間、窒素ガスが加熱される。

本実施形態においては、加熱配管は抵抗加熱ヒータにより摂氏６０度程度に加熱されており、加熱配管を窒素ガスが通過する間、窒素ガスも摂氏６０度程度に加熱される。

なお、本実施形態では、ガス加熱ユニット５３５における加熱手段として抵抗加熱ヒータを用いたが、本発明の実施に関してはこれに限られず、他の公知の加熱手段を用いても良い。

次に、液滴吐出ユニット５５について説明する。液滴吐出ユニット５５は、基板表面ＷｆへＰＶＡ水溶液の液滴を吐出するユニットであり、ＰＶＡ水溶液の液滴を形成し、吐出する液滴形成ノズル５７と、液滴形成ノズル５７を支持するアーム５５２と、液滴形成ノズル５７を移動させる旋回上下軸５５３と、上側ベース部材９０２に固設され、旋回上下軸５５３を支持するベース部材５５４と、旋回上下軸５５３を上下に移動させる上下駆動部５５５と、旋回上下軸５５３を回転中心軸Ａ４を中心に回転移動させる旋回駆動部５５６とを有する。

液滴形成ノズル５７は、配管５１２を介してＰＶＡ溶液貯留ユニット５１１と管路接続されている。制御ユニット９７が開閉弁５１３に動作指令を行い、開閉弁５１３を開成することで、ＰＶＡ水溶液がＰＶＡ溶液貯留ユニット５１１から配管５１２を介して、液滴形成ノズル５７に供給される。

また、液滴形成ノズル５７は、配管５３２を介して窒素ガスタンク５３１と管路接続されている。制御ユニット９７がマスフローコントローラ５３４に動作指令を行い、マスフローコントローラ５３４における流量の設定値を所定の値にすることで、窒素ガスが窒素ガスタンク５３１から配管５３２を介して、液滴形成ノズル５７に供給される。

ここで、図９を用いて液滴形成ノズル５７の内部構成を説明する。図９は、液滴形成ノズル５７の内部断面を示す模式図である。本実施形態において、液滴形成ノズル５７は、いわゆる内部混合型の二流体スプレーノズルである。

液滴形成ノズル５７は、上面および円筒状の側面を有する接続部５７１と、接続部５７１の下端（図９中の（−Ｚ）側）に接続して設けられ、下方に向かうにつれて内径が小さくなるよう形成されたテーパ部５７２と、テーパ部５７２の下端に接続して設けられ、内径が一様な直管形状のストレート部５７３を有する。液滴形成ノズル５７は、接続部５７１、テーパ部５７２、およびストレート部５７３により、内部に液滴形成室５８１を形成する。接続部５７１の上面の略中心には上面開口５７６が形成され、側面の上方には側面開口５７７が形成されている。

また、液滴形成ノズル５７は、直管形状の気体導入部５７４と、直管形状の液体導入部５７５を有する。気体導入部５７４は、上面開口５７６に挿通されて、下半分程度の部分が液滴形成室５８１に突出して設けられる。気体導入部５７４の上端は、配管５３２と管路接続し、気体導入部５７４の内部に形成された気体導入路５８４に、配管５３２から供給される窒素ガスが導入される。

液体導入部５７５の一端は、液体導入部５７５の内部に形成された液体導入路５８５が、側面開口５７７を介して、接続部５７１の内面と気体導入部５７４の外面との間のリング状の空間５８２に連通するように、接続部５７１の側面に接続して設けられる。また、液体導入部５７５の他端は、配管５１２と管路接続し、液体導入路５８５は配管５１２と連通する。

液滴形成ノズル５７では、気体導入路５８４から供給される窒素ガスと、液体導入路５８５から空間５８２を介して供給されるＰＶＡ水溶液とが、液滴形成室５８１において混合され、その結果、ＰＶＡ水溶液の微細な液滴が形成される。さらに、該液滴は、テーパ部５７２で加速され、大きな流速を有する噴流となって、ストレート部５７３の先端から基板表面Ｗｆへ供給される。

ここで、ＰＶＡ水溶液と窒素ガスを十分に混合し、安定して液滴を形成するために、気体導入路５８４から供給される窒素ガスの流速をある程度高く保つ必要がある。該流速を高くするには、例えば、マスフローコントローラ５３４において設定する流量を大きくしたり、気体導入路５８４の内径（すなわち、窒素ガスが通過する流路断面積）を小さくしたりすればよい。

また、本実施形態において、窒素ガスはガス加熱ユニット５３５（図８参照）により摂氏６０度程度に加熱された状態で、配管５３２から気体導入路５８４へ供給される。気体導入路５８４に供給される窒素ガスの温度を、常温よりも高くすることで、ストレート部５７３から吐出されたＰＶＡ水溶液の液滴に含まれるＤＩＷの温度も高くなり、ＤＩＷが蒸発しやすくなる。これにより、ストレート部５７３の先端から基板表面Ｗｆへ供給されるまでの間に、ＰＶＡ水溶液中に含まれるＤＩＷが効率よく除去され、高濃度のＰＶＡ水溶液の液滴を基板表面Ｗｆに供給することができる。

なお、窒素ガスの温度は、本実施形態では摂氏６０度程度を採用するが、本発明の実施に関してはこれに限られず、常温よりも高く、ＤＩＷの沸点である摂氏１００度よりも低い温度であることが好適である。

また、本実施形態では、ＰＶＡ水溶液と窒素ガスとを混合させることにより、ＰＶＡ水溶液の液滴の噴流を形成するが、本発明の実施に関してはこれに限られず、ＰＶＡ水溶液と混合させる気体は窒素ガスに限定されない。窒素ガスの他に、ＰＶＡ水溶液との混合に使用できる気体としては、ヘリウムガスや、アルゴンガスなど、基板ＷやＰＶＡに対して不活性な気体が挙げられる。

図８に戻る。次に、液滴吐出ユニット５５において、液滴形成ノズル５７を移動させる機構について説明する。

ベース部材５５４は、上側ベース部材９０２に固設され、その下方に旋回上下軸５５３を上下および回転自在に支持する。なお、ベース部材５５４は、旋回上下軸５５３と、上下駆動部５５５および旋回駆動部５５６とを接続するために、中空の略円筒形状に構成される。旋回上下軸５５３の下面にはアーム５５２の一端が結合されており、アーム５５２の他端に液滴形成ノズル５７が取り付けられている。

旋回上下軸５５３はベース部材５５４の中を通して、モーターおよびボールネジ等の公知の駆動機構で構成された上下駆動部５５５と、モーターおよびギア等の公知の駆動機構で構成された旋回駆動部５５６とに接続されている。

上下駆動部５５５および旋回駆動部５５６は制御ユニット９７と電気的に接続されている。また、上下駆動部５５５および旋回駆動部５５６は上側空間９０５に配設される。

制御ユニット９７が上下駆動部５５５に動作指令を行い、上下駆動部５５５を駆動すると、旋回上下軸５５３が上下に移動し、それに伴ってアーム５５２に取り付けられている液滴形成ノズル５７も上下に移動する。また、制御ユニット９７が旋回駆動部５５６に動作指令を行い、旋回駆動部５５６を駆動すると、旋回上下軸５５３が回転中心軸Ａ４を中心に回転し、アーム５５２を旋回することで、アーム５５２に取り付けられた液滴形成ノズル５７も回転中心軸Ａ４を中心に旋回する。

上記の説明において、液滴供給部５が、本発明における「液滴供給手段」に相当する。また、液滴供給部５におけるアーム５５２、旋回上下軸５５３、および旋回駆動部５５６が本発明における「ノズル駆動部」に相当する。

次に、制御ユニット９７の構成について図１０を用いて説明する。図１０は制御ユニット９７の構成を示す模式図である。制御ユニット９７は、基板処理装置９の各部と電気的に接続しており（図５から図８まで参照）、各部の動作を制御する。制御ユニット９７は、演算処理部９７３やメモリ９７５を有するコンピュータにより構成されている。演算処理部９７３としては、各種演算処理を行うＣＰＵを用いる。また、メモリ９７５は、基本プログラムを記憶する読み出し専用のメモリであるＲＯＭ、各種情報を記憶する読み書き自在のメモリであるＲＡＭおよび制御用ソフトウェアやデータなどを記憶しておく磁気ディスクを備える。磁気ディスクには、基板Ｗに応じた基板処理条件が、基板処理プログラム９７７（レシピとも呼ばれる）として予め格納されおり、ＣＰＵがその内容をＲＡＭに読み出し、ＲＡＭに読み出された基板処理プログラムの内容に従ってＣＰＵが基板処理装置９の各部を制御する。なお、制御ユニット９７には基板処理プログラム９７７の作成・変更や、複数の基板処理プログラム９７７の中から所望のものを選択するために用いる操作部９７１（図１参照）が接続されている。

上記の説明において、制御ユニット９７が、本発明における「制御部」に相当する。

＜１−３．基板処理の工程＞
次に、上記のように構成された基板処理装置９における基板処理動作について説明する。ここで、基板Ｗ上には、凹凸のパターンが前工程により形成されている。パターンは、凸部および凹部を備えている。本実施形態において、凸部は、１００〜２００ｎｍの範囲の高さであり、１０〜２０ｎｍの範囲の幅である。また、隣接する凸部間の距離（凹部の幅）は、１０〜１０００ｎｍの範囲である。また、基板Ｗの表面には、上記のパターンの形成の際に生じたパーティクル等の汚染物質が付着している。

なお、本実施形態では上記のようなスケールのパターンが形成された基板Ｗを用いるが、本発明の実施に関してはこれに限られず、上記の範囲に含まれないスケールのパターンを用いてもよいし、表面に凹凸のパターンが形成されていない基板Ｗに対して後述の基板処理動作を行ってもよい。

以下、図１１を参照して基板処理の工程を説明する。図１１は本実施形態における基板処理装置９の全体の動作を示すフローチャートである。

まず、所定の基板Ｗに応じた基板処理プログラムが操作部９７１で選択され、実行指示される。その後、基板Ｗを処理ユニット９１に搬入する準備として、制御ユニット９７が各部に動作指令を行い、以下の動作をさせる。

準備動作として、まず基板保持部１１においてスピンベース１１３の回転を停止させ、スピンベース１１３を基板Ｗの受け渡しに適した位置へ位置決めする。また、排液捕集部２１において、カップ２１０をホームポジションに位置決めする。スピンベース１１３が基板Ｗの受け渡しに適した位置に位置決めされた後、基板保持部材１１５を開状態とする。

また、ノズル３３１、当接部材４５２、液滴形成ノズル５７をそれぞれ退避位置（各部がカップ２１０の周方向外側に外れている位置）に移動させる。更に、開閉弁３１２、開閉弁４３３、および開閉弁５１３を閉成する。また、マスフローコントローラ４１３、およびマスフローコントローラ５３４を流量０（ゼロ）に設定する。

基板Ｗを処理ユニット９１に搬入する準備が完了した後、未処理の基板Ｗを処理ユニット９１へ搬入する基板搬入工程（ステップＳ１１）を行う。すなわち、インデクサロボット９３１がオープナー９４上のＦＯＵＰ９４９の所定の位置にある基板Ｗを下側のハンド９３３で取り出し、シャトル９５の下側のハンド９５１に載置する。その後、シャトル９５の下側のハンド９５１をセンターロボット９６の側に移動し、センターロボット９６がシャトル９５の下側のハンド９５１上の基板Ｗを、下側のハンド９６１で取り上げる。

その後、処理ユニット９１のシャッター９１１が開かれ、センターロボット９６が下側のハンド９６１を処理ユニット９１の中に伸ばし、基板Ｗを基板保持部１１の基板保持部材１１５の基板支持部の上に載置する。基板Ｗの処理ユニット９１への搬入が終了すると、センターロボット９６が下側のハンド９６１を縮めて処理ユニット９１内の外に出すとともに、シャッター９１１が閉じる。

未処理の基板Ｗが処理ユニット９１内に搬入され、基板保持部材１１５の基板支持部の上に載置されると、制御ユニット９７が基板保持部１１へ動作指令を行い、基板保持部材１１５を閉状態とする。

未処理の基板Ｗが基板保持部１１に保持された後、基板表面Ｗｆに対して、溶液供給部３によりＰＶＡ水溶液を供給し、基板表面ＷｆにＰＶＡ水溶液の液膜を形成する液膜形成工程（ステップＳ１２）を行う。

まず、制御ユニット９７が基板保持部１１へ動作指令を行い、スピンベース１１３の回転を開始し、液膜形成工程の間、回転を維持する。また、制御ユニット９７が排液捕集部２１へ動作指令を行い、カップ２１０を中捕集位置に位置決めする。

ここで、基板Ｗの回転速度は、基板表面Ｗｆに供給されたＰＶＡ水溶液が遠心力により基板表面Ｗｆの全面に拡散可能なように１００〜１０００ｒｐｍとすることが好ましい。本実施形態では、液膜形成工程における基板Ｗの回転速度を５００ｒｐｍとして説明する。

次に、制御ユニット９７が溶液吐出ユニット３３へ動作指令を行い、ノズル３３１を基板表面Ｗｆの中心付近上空へ位置決めする。ノズル３３１の位置決めが完了した後、制御ユニット９７が溶液供給ユニット３１へ動作指令を行い、開閉弁３１２を開成する。これにより、濃度５％のＰＶＡ水溶液を、ＰＶＡ溶液貯留ユニット３１１から配管３１３およびノズル３３１を介して、基板表面Ｗｆの中心付近へ供給する。

基板表面Ｗｆの中心付近へ供給されたＰＶＡ水溶液は、基板Ｗの回転で生ずる遠心力により、基板表面Ｗｆの中心付近から基板表面Ｗｆの周縁部に向かって流動し、基板表面Ｗｆ全面に拡散する。このＰＶＡ水溶液の流動に伴って、基板表面Ｗｆに形成されたパターンの凹部にまでＰＶＡ水溶液が侵入する。

図１２は、液膜形成工程（ステップＳ１２）における基板Ｗの様子を示す模式図である。図１２では、ノズル３３１から基板表面Ｗｆへ濃度５％のＰＶＡ水溶液８０が供給され、実線矢印の方向にＰＶＡ水溶液８０が流動することで、基板表面Ｗｆの全面にＰＶＡ水溶液８０の液膜が形成される様子を示している。

また、図１２の左下には、基板Ｗの拡大図を併せて示している。基板表面Ｗｆにはパターン７０が形成されており、パターン７０は、凸部７２と凹部７４を有する。図１２における基板Ｗの拡大図では、パターン７０の凹部７４に濃度５％のＰＶＡ水溶液８０が充填する様子を示している。

基板表面Ｗｆの全面にＰＶＡ水溶液を拡散させた後、制御ユニット９７が溶液供給ユニット３１へ動作指令を行い、開閉弁３１２を閉成する。また、制御ユニット９７が溶液吐出ユニット３３へ動作指令を行い、ノズル３３１を退避位置（ノズル３３１がカップ２１０の周方向外側に外れている位置）に位置決めする。

上記の説明において、基板Ｗを基板保持部１１により略水平に保持し、溶液供給部３により基板表面ＷｆへＰＶＡ水溶液を供給し、スピンベース１１３を基板回転機構１２１により回転させて基板表面ＷｆにＰＶＡ水溶液の液膜を形成するため、基板保持部１１と、溶液供給部３とが、本発明における「液膜形成手段」に相当する。

次に、ＰＶＡ水溶液の液膜が形成された基板表面Ｗｆへ、液滴供給部５によりＰＶＡ水溶液の液滴を供給する液滴供給工程（ステップＳ１３）を行う。

まず、制御ユニット９７が基板保持部１１へ動作指令を行い、液滴供給工程の間、スピンベース１１３の回転を維持する。また、制御ユニット９７が排液捕集部２１へ動作指令を行い、カップ２１０を内捕集位置に位置決めする。

ここで、基板Ｗの回転速度は、液膜形成工程（ステップＳ１２）において形成された基板表面ＷｆのＰＶＡ水溶液の液膜が、遠心力により基板表面Ｗｆの全面にある程度均一な膜厚で広がり、かつ遠心力により基板表面Ｗｆから振り切られずに、ＰＶＡ水溶液の表面張力によって、基板表面ＷｆにＰＶＡ水溶液が保たれるように５０〜２００ｒｐｍとすることが好ましい。本実施形態では、液滴供給工程（ステップＳ１３）における基板Ｗの回転速度を１００ｒｐｍとして説明する。

次に、制御ユニット９７が液滴吐出ユニット５５へ動作指令を行い、液滴形成ノズル５７のストレート部５７３を基板表面Ｗｆの所定の位置へ位置決めする。本実施形態では、ストレート部５７３を、まず基板表面Ｗｆの周縁部上空に位置決めする。

ストレート部５７３の位置決めが完了した後、制御ユニット９７が溶液供給ユニット５１および窒素ガス供給ユニット５３へ動作指令を行い、開閉弁５１３を開成し、マスフローコントローラ５３４における流量の設定値を所定の値にする。これにより、濃度２０％のＰＶＡ水溶液を、ＰＶＡ溶液貯留ユニット５１１から配管５１２を介して液滴形成ノズル５７に供給し、かつ摂氏６０度程度の窒素ガスを、窒素ガスタンク５３１から配管５３２を介して、液滴形成ノズル５７に供給する。その結果、ストレート部５７３から基板表面Ｗｆへ、液滴形成ノズル５７により形成されるＰＶＡ水溶液の液滴が供給される。

ここで、液膜形成工程（ステップＳ１２）において供給されたＰＶＡ水溶液よりも高濃度なＰＶＡ水溶液は、微小な液滴として、ＰＶＡ水溶液の液膜が形成された基板表面Ｗｆへ供給される。ＰＶＡ水溶液を微小な液滴とすることで、液滴を形成せずに供給する場合と比べ、ＰＶＡ水溶液の表面積が大きくなる。これにより、処理空間９０４内の雰囲気と接する面積が大きくなり、液滴となったＰＶＡ水溶液中からＤＩＷが蒸発しやすくなる。

その結果、ストレート部５７３から吐出された直後のＰＶＡ水溶液の液滴よりも、基板表面Ｗｆに到達する直前のＰＶＡ水溶液の液滴の方が、液滴に含まれるＤＩＷの量が少なくなる。すなわち、基板表面Ｗｆに到達する直前までに、液滴は、ＰＶＡをより高い濃度で含む液滴となる。液滴に含まれるＤＩＷの量が少なくなることで、後述する乾燥固化工程において除去すべきＤＩＷの量も削減でき、工程にかかる所要時間を短縮することができる。

本実施形態では、液滴供給工程（ステップＳ１３）において、液滴を形成するためにＰＶＡ水溶液と混合する窒素ガスの温度は摂氏６０度程度である。このように、常温よりも高い温度の窒素ガスを用いることで、ＰＶＡ水溶液の液滴の温度が常温よりも高くなり、液滴となったＰＶＡ水溶液中からのＤＩＷの蒸発がより促進される。これにより、液滴に含まれるＤＩＷの量が少なくなることで、後述する乾燥固化工程において除去すべきＤＩＷの量も削減でき、工程にかかる所要時間を短縮することができる。

さらに、ＰＶＡ水溶液は、加熱により粘度が低下することが知られている。上記のように、常温よりも高い温度の窒素ガスにより、ＰＶＡ水溶液の液滴の温度を常温よりも高くすることで、基板表面Ｗｆに供給されるＰＶＡ水溶液の液滴の粘度が低下し、基板表面Ｗｆに維持されている液膜に液滴が到達した後に、液膜中でより均一に液滴が分散する。その結果、基板表面Ｗｆにより均一に高濃度なＰＶＡ水溶液を供給することができる。

液滴形成ノズル５７によるＰＶＡ水溶液の液滴の供給が開始されると、制御ユニット９７が液滴吐出ユニット５５に動作指令を行い、旋回駆動部５５６により液滴形成ノズル５７を基板Ｗの周縁部から中心（つまり、回転中心軸Ａ１）に至る範囲内を、円弧状の軌跡を描いて繰り返し往復移動（スキャン）させる。

スピンベース１１３により基板Ｗが回転される一方で、基板表面Ｗｆの上空をＰＶＡ水溶液の液滴の噴流がスキャンすることにより、基板表面Ｗｆの全域にＰＶＡ水溶液の液滴の噴流を供給することができる。これにより、高濃度なＰＶＡ水溶液を基板表面Ｗｆの全域に直接供給することができる。

前述のように、液膜形成工程（ステップＳ１２）において供給されるＰＶＡ水溶液では、固化後のＰＶＡが膜切れなく剥離されるのに必要な膜厚には足りない状態である。しかしながら、この液滴供給工程（ステップＳ１３）において、高濃度なＰＶＡ水溶液の液滴を基板表面Ｗｆの全域に供給することで、膜切れなく剥離されるのに必要な量のＰＶＡが基板表面Ｗｆの全域に亘って十分に供給される。

図１３は、液滴供給工程（ステップＳ１３）における基板Ｗの様子を示す模式図である。図１３では、液滴形成ノズル５７のストレート部５７３から基板表面Ｗｆへ濃度２０％のＰＶＡ水溶液の液滴８１が供給される。ストレート部から吐出された液滴８１において、基板表面Ｗｆに至るまでにＤＩＷの蒸発が生じるため、基板表面Ｗｆに至る直前には液滴８１よりもＰＶＡを高い濃度（濃度２０％以上）で含む液滴８２となって、基板表面Ｗｆに液滴８２が供給される。また、白抜き矢印の方向に液滴形成ノズル５７が繰り返し移動することで、基板表面Ｗｆの全面に液滴８２が供給される。

また、図１３の左下には、基板Ｗの拡大図を併せて示している。図１３における基板Ｗの拡大図では、ＰＶＡ水溶液８０にＰＶＡを高い濃度で含む液滴８２が侵入する様子を示している。

基板表面Ｗｆの全面にＰＶＡ水溶液の液滴を供給した後、制御ユニット９７が溶液供給ユニット５１および窒素ガス供給ユニット５３へ動作指令を行い、開閉弁５１３を閉成し、マスフローコントローラ５３４を流量０に設定する。また、制御ユニット９７が液滴吐出ユニット５５へ動作指令を行い、液滴形成ノズル５７を退避位置（液滴形成ノズル５７がカップ２１０の周方向外側に外れている位置）に位置決めする。

次に、高濃度のＰＶＡ水溶液を液滴として供給し、高濃度のＰＶＡ水溶液の液膜が形成された基板表面Ｗｆへ、剥離部４の当接部材４５２を当接させる当接工程（ステップＳ１４）を行う。ここで、基板表面ＷｆのＰＶＡ水溶液は、液膜形成工程（ステップＳ１２）において形成されたＰＶＡ水溶液の液膜と、液滴供給工程（ステップＳ１３）において供給された高濃度のＰＶＡ水溶液の液滴とが、混合することにより、新たな濃度（すなわち、濃度５％よりも高い濃度）のＰＶＡ水溶液となっている。

まず、制御ユニット９７が基板保持部１１へ動作指令を行い、当接工程の間、スピンベース１１３の回転を停止する。また、制御ユニット９７が排液捕集部２１へ動作指令を行い、カップ２１０を内捕集位置に維持する。

次に、制御ユニット９７が当接ユニット４５へ動作指令を行い、ノズル４５１および当接部材４５２を基板表面Ｗｆの中心付近上空へ位置決めする。ノズル４５１および当接部材４５２の位置決めが完了した後、制御ユニット９７が当接ユニット４５へ動作指令を行い、上下駆動部４５６により当接部材４５２を基板表面Ｗｆに維持されているＰＶＡ水溶液に接触させる。

ここで、基板表面ＷｆのＰＶＡ水溶液は、基板Ｗと当接部材４５２との間において、表面張力によって広がり、当接部材４５２における基板表面Ｗｆと対向する面は、略全面に亘って基板表面ＷｆのＰＶＡ水溶液と接触する。

図１４は、当接工程（ステップＳ１４）における基板Ｗの様子を示す模式図である。図１４では、当接ユニット４５の当接部材４５２が基板表面ＷｆにおけるＰＶＡ水溶液の液膜８３に接触している様子を示している。ＰＶＡ水溶液の液膜８３は、図１２における液膜８０よりも高濃度にＰＶＡを含んでいる。

また、図１４には、当接部材４５２の中心に設けられたノズル４５１を含む断面における、基板Ｗの拡大図を併せて示している。基板表面Ｗｆには、固化前のＰＶＡ水溶液の液膜８３が維持されているため、当接部材４５２が液膜８３に接触すると、ノズル４５１において、液膜８３の表面張力に起因するメニスカス８３１が形成される。

次に、基板表面ＷｆのＰＶＡ水溶液から水分を蒸発させ、ＰＶＡを固化させる乾燥固化工程（ステップＳ１５）を行う。乾燥固化工程における水分の蒸発は、自然乾燥により行う。図４において示すように、処理ユニット９１の上部にはファンフィルタユニット９０８が設けられており、本行程中においても新鮮な空気が供給され続けている。この空気中へ、ＰＶＡ水溶液中から水分が蒸発することで、基板表面Ｗｆにおいて固化したＰＶＡの薄膜が形成される。

ここで、ＰＶＡの薄膜の形成とともに、該薄膜と当接部材４５２とが互いに固定されて一体化する。また、基板表面Ｗｆに付着していた汚染物質は、該薄膜の内部に埋没する。予め設定された乾燥固化時間が経過することで、ＰＶＡの薄膜が形成されると、乾燥固化工程（ステップＳ１５）を終了する。

必要な乾燥固化時間は、基板表面ＷｆにおけるＰＶＡ水溶液の濃度に依存する。ＰＶＡが剥離可能な薄膜となるには、ＰＶＡ水溶液中において水分を蒸発等により除去し、ＰＶＡの濃度をある程度以上高くする必要がある（例えば、濃度９２％以上）。このため、基板表面ＷｆにおけるＰＶＡ水溶液の量が同じ場合、ＰＶＡ水溶液の濃度が高いほど、除去すべき水分の量が少なくなり、乾燥固化時間が短くなる。本発明では、液滴供給工程（ステップＳ１３）を行うことにより、基板表面ＷｆにおけるＰＶＡ水溶液の濃度を高くし、乾燥固化工程（ステップＳ１５）における乾燥固化時間の短縮が実現されている。

次に、基板表面ＷｆのＰＶＡの薄膜を、当接ユニット４５により剥離して除去する剥離除去工程（ステップＳ１６）を行う。

図１５に、剥離除去工程（ステップＳ１６）の開始直後における基板の様子を模式図として示す。基板表面Ｗｆにおいて形成されたＰＶＡの薄膜は、図１５において薄膜８４として示される。また、図１５には、当接部材４５２の中心に設けられたノズル４５１を含む断面における、基板Ｗの拡大図を併せて示している。

剥離除去工程（ステップＳ１６）が開始されると、まず、制御ユニット９７が当接ユニット４５に動作指令を行い、上下駆動部４５６を動作させて、当接部材４５２を上方（図１５における実線矢印の方向）へ移動させる。これにより、図１５に示すように、薄膜８４の中央部分が、当接部材４５２の移動に伴って上方へ浮き上がる。このとき、基板表面Ｗｆにおける中央付近に付着していた汚染物質は、薄膜８４とともに、基板表面Ｗｆから剥離される。

剥離除去工程（ステップＳ１６）では、当接部材４５２の上方移動の開始と略同時に、制御ユニット９７がＤＩＷ供給ユニット４３に動作指令を行い、開閉弁４３３をわずかな時間だけ開成した後、閉成する。これにより、少量のＤＩＷを、ＤＩＷタンク４３１から配管４３２を介して、ノズル４５１から薄膜８４へ供給する。

図１５の拡大図では、白抜き矢印で示される方向へ、ノズル４５１においてＤＩＷ８７が供給される様子を示している。供給されたＤＩＷは、図１５に示すように、当接部材４５２においてノズル４５１を覆う薄膜８４と接触する。これにより、薄膜８４はＤＩＷ８７に溶解することでノズル４５１を覆う位置から除去される。その結果、ノズル４５１と、基板表面Ｗｆと薄膜８４との間の空間とが、連通する。

さらに当接部材４５２を上方へ移動させたときの基板の様子を、図１６を用いて説明する。図１６は、図１５においてＤＩＷ８７により薄膜８４の中心付近に貫通孔が形成された状態で、図１５の状態からさらに当接部材４５２を上方へ移動させたときの基板の様子を模式的に示す図である。また、図１６には、当接部材４５２の中心に設けられたノズル４５１を含む断面の拡大図を併せて示している。

剥離除去工程（ステップＳ１６）において、ＤＩＷ８７によるノズル４５１を覆う薄膜８４の除去が実施され、開閉弁４３３が閉成された後、制御ユニット９７が窒素ガス供給ユニット４１に動作指令を行い、マスフローコントローラ４１３を所定の流量に設定する。これにより、図１６の拡大図に示すように、窒素ガス８８が、窒素ガスタンク４１１から配管４１２を介して、ノズル４５１から吐出される。

ノズル４５１から吐出される窒素ガス８８は、図１５のＤＩＷ８７により形成された薄膜８４の開口を通って、基板表面Ｗｆと薄膜８４の下面との間に入り込み、基板Ｗと薄膜８４を加圧する。窒素ガス８８による加圧により、基板表面Ｗｆからの薄膜８４の剥離が促進される。

また、基板表面Ｗｆと薄膜８４の下面との間に入り込んだ窒素ガス８８は、薄膜８４を上方向に加圧するため、当接部材４５２を上方に移動している間、薄膜８４と当接部材４５２との分離が防止される。仮に、薄膜８４と当接部材４５２とが、当接部材４５２の上方移動により、わずかに分離したとしても、窒素ガス８８の加圧により、薄膜８４が当接部材４５２へ押し付けられ、薄膜８４と当接部材４５２とを当接した状態が保たれる。これにより、薄膜８４を安定して剥離することができる。

その後、さらに当接部材４５２の上方移動を続けることで、基板表面Ｗｆにおける中央付近から周縁方向への薄膜８４の剥離を行う。図１７に、基板Ｗの周縁部分まで薄膜８４が剥離されたときの様子を示す。

図１７は、図１６における窒素ガス８８の供給により薄膜８４と当接部材４５２とを当接した状態が保たれたまま、図１６の状態からさらに当接部材４５２を上方へ移動させたときの基板の様子を模式的に示す図である。図１６から図１７に至るまでの間、窒素ガス８８の供給は維持される。これにより、基板表面Ｗｆと薄膜８４の下面との間における体積が、当接部材４５２の上方移動にともなって増加しても、窒素ガス８８による薄膜８４への加圧を維持し、薄膜８４と当接部材４５２とを当接した状態を保つことができる。

基板表面Ｗｆの周縁部分までＰＶＡの薄膜を剥離させた後、制御ユニット９７が窒素ガス供給ユニット４１へ動作指令を行い、マスフローコントローラ４１３を流量０に設定する。

次に、ノズル４５１からＤＩＷを供給して基板Ｗから剥離された薄膜８４を部分的に溶解し、基板Ｗから除去する溶解除去工程（ステップＳ１７）を行う。溶解除去工程が開始されると、まず、制御ユニット９７が基板保持部１１へ動作指令を行い、スピンベース１１３の回転の停止状態を維持する。また、制御ユニット９７が排液捕集部２１へ動作指令を行い、カップ２１０を内捕集位置に維持する。

次に、制御ユニット９７がＤＩＷ供給ユニット４３へ動作指令を行い、開閉弁４３３を開成する。これにより、ＤＩＷタンク４３１から配管４３２を介して、ＤＩＷがノズル４５１から基板表面Ｗｆの中央付近へ供給される。ＤＩＷの供給が維持されることにより、基板表面Ｗｆの中央付近へ供給されたＤＩＷは、基板表面Ｗｆの周縁部分へ広がる。周縁部分において、ＤＩＷが基板表面Ｗｆにおける薄膜８４を溶解したり、薄膜８４へ基板Ｗの周縁方向に押し流す力をはたらかせたりすることで、基板表面Ｗｆから薄膜８４を剥離する。このときの基板の様子を図１８に模式的に示す。図１８は、ＤＩＷ８７の供給により、薄膜８４の一部が基板表面Ｗｆの周縁部分において剥離する様子を模式的に示す図である。

続いて、制御ユニット９７が当接ユニット４５へ動作指令を行い、上下駆動部４５６により当接部材４５２を下方に移動させる。また、制御ユニット９７が基板保持部１１に動作指令を行い、スピンベース１１３の回転を開始する。これにより、基板表面Ｗｆの周縁部分において、薄膜８４が完全に剥離する。このときの基板の様子を図１９に模式的に示す。

図１９は、ＤＩＷ８７の供給を維持した状態で、当接ユニット４５を下方へ移動させ、さらに基板Ｗを回転させている様子を模式的に示す図である。ここで、基板Ｗの回転にともなう、基板表面ＷｆにおけるＤＩＷ８７の基板Ｗの周縁方向への流れにより、当接部材４５２と一体化した薄膜８４は、当接部材４５２の下方の移動に伴い、基板Ｗの周縁方向への力を受ける。薄膜８４における当接部材４５２の周端近傍の部位８４１において、この力が特にはたらき、部位８４１や、その周辺において薄膜８４が破断される。これにより、薄膜８４の大部分が当接部材４５２から分離し、ＤＩＷ８７により基板Ｗの外側へ流され、排液捕集部２１から排出される。

なお、本実施形態では、上記のように部位８４１や、その周辺における薄膜８４の破断について説明したが、本発明の実施に関してはこれに限られず、その他の部位から薄膜８４が破断する場合もある。

続いて、基板表面ＷｆへのＤＩＷの供給を維持した状態で、制御ユニット９７が当接ユニット４５へ動作指令を行い、上下駆動部４５６により当接部材４５２をさらに下方に移動させ、基板表面ＷｆにおけるＤＩＷの液膜に、当接部材４５２の基板表面Ｗｆとの対向面を接触させる。これにより、当接部材４５２自体に付着したＰＶＡの薄膜は、ＤＩＷに溶解させたり、ＤＩＷの基板表面Ｗｆの周縁方向に向かう流れにより剥離させたりすることで、当接部材４５２から分離される。また、薄膜８４が分離された後、所定時間だけＤＩＷ８７を供給し続けることで、基板表面Ｗｆに微量に残留したＰＶＡ等を除去する。このときの基板の様子を図２０に模式的に示す。

図２０は、ＤＩＷ８７の供給を維持した状態で、当接ユニット４５をさらに下方へ移動させ、当接部材４５２に付着していた薄膜８４が分離された後の様子を模式的に示す図である。

基板表面Ｗｆや当接部材４５２におけるＰＶＡの薄膜が除去された後、制御ユニット９７がＤＩＷ供給ユニット４３に動作指令を行い、開閉弁４３３を閉成し、基板表面ＷｆへのＤＩＷの供給を停止する。また、制御ユニット９７が当接ユニット４５に動作指令を行い、当接部材４５２を退避位置（当接部材４５２がカップ２１０の周方向外側に外れている位置）に位置決めする。

次に、スピンベース１１３による回転により、基板表面Ｗｆに付着したＤＩＷを除去して、基板Ｗを乾燥させる基板乾燥工程（ステップＳ１８）を行う。基板乾燥工程が開始されると、まず、制御ユニット９７が基板保持部１１へ動作指令を行い、スピンベース１１３の回転を維持する。また、制御ユニット９７が排液捕集部２１へ動作指令を行い、カップ２１０を内捕集位置に維持する。

ここで、基板Ｗの回転速度は、溶解除去工程（ステップＳ１７）において基板表面Ｗｆに供給されたＤＩＷが、遠心力により基板表面Ｗｆから振り切られるように、比較的高速で回転させる。回転速度は、基板表面ＷｆからＤＩＷが振り切られ、かつ基板Ｗ自体が基板保持部材１１５から離脱しない程度の回転速度とし、具体的には、３００〜１５００ｒｐｍとすることが好ましい。本実施形態では、基板乾燥工程における基板Ｗの回転速度を１０００ｒｐｍとして説明する。

上記のように、基板Ｗを高速で回転させることにより、基板表面Ｗｆに付着したＤＩＷが除去される。その結果、基板Ｗが乾燥される。なお、本実施形態では、基板乾燥工程（ステップＳ１８）において、基板の回転によるＤＩＷの除去を行うが、本発明の実施に関してはこれに限られず、当接ユニット４５から窒素ガスを供給し、窒素ガス中にＤＩＷを蒸発させることによりＤＩＷの除去が行われてもよい。

基板Ｗの乾燥が完了すると、制御ユニット９７が基板保持部１１へ動作指令を行い、スピンベース１１３の回転を停止する。また、制御ユニット９７が排液捕集部２１へ動作指令を行い、カップ２１０をホームポジションに位置決めする。スピンベース１１３の回転が停止した後、制御ユニット９７が基板保持部１１へ動作指令を行い、スピンベース１１３を基板Ｗの受け渡しに適した位置へ位置決めする。

最後に、基板Ｗを処理ユニット９１から搬出する基板搬出工程を行う（ステップＳ１９）。基板保持部１１を基板Ｗの受け渡しに適した位置に位置決めした後、制御ユニット９７が基板保持部１１へ動作指令を行い、基板保持部材１１５を開状態として基板Ｗを支持ピンの上に載置する。

その後、シャッター９１１を開放し、センターロボット９６が上側のハンド９６１を処理ユニット９１の中に伸ばし、基板Ｗを処理ユニット９１の外に搬出し、シャトル９５の上側のハンド９５１に移載する。その後、シャトル９５は上側のハンド９５１をインデクサユニット９３の側に移動する。

そして、インデクサロボット９３１が上側のハンド９３３でシャトル９５の上側のハンド９５１に保持されている基板Ｗを取り出し、ＦＯＵＰ９４９の所定の位置に搬入し、一連の処理が終了する。

以上のように、本実施形態に係る基板処理装置９では、基板表面Ｗｆにおいて溶液供給部３により供給されたＰＶＡ水溶液をスピンベース１１３の回転により拡散させて液膜を形成させた後、液滴供給部５により基板表面ＷｆへＰＶＡ水溶液の液滴を供給することで、高濃度なＰＶＡ水溶液を直接、基板表面Ｗｆに供給することができ、その結果、乾燥固化工程において除去すべきＤＩＷの量が削減でき、工程にかかる所要時間を短縮することができる。

＜第２実施形態＞
次に、この発明に係る基板処理装置の第２実施形態を説明する。本実施形態が第１実施形態と大きく相違する点は、液滴供給部であり、その他の構成は基本的に同一である。第１実施形態では、窒素ガスとＰＶＡ水溶液を混合することで、ＰＶＡ水溶液の液滴の噴流を形成した。一方、本実施形態では、窒素ガスとの混合は行わず、後述する圧力発生素子による加圧と減圧により、ＰＶＡ水溶液の液滴を形成する。

＜２−１．基板処理装置の全体構成＞
なお、本実施形態の構成は、第１実施形態の構成である図１から図３、図５から図７、および図１０に示す基板処理装置９および処理ユニット９１と基本的に同一であるため、以下の説明では同一符号を付して構成説明を省略する。

＜２−２．処理ユニット＞

図２１に第２実施形態における液滴供給部６の構成を示す。液滴供給部６は、基板表面ＷｆへＰＶＡ水溶液の液滴を供給する。液滴供給部６は、溶液供給ユニット６１と、圧力調整ユニット６３と、液滴吐出ユニット６５を備える。

溶液供給ユニット６１は、圧力調整ユニット６３にＰＶＡ水溶液を供給するユニットであり、ＰＶＡ水溶液を貯留するＰＶＡ溶液貯留ユニット６１１と、ＰＶＡ溶液貯留ユニット６１１を後述する減圧タンク６３１に管路接続する配管６１２と、配管６１２に介挿されて設けられ、配管６１２の連通を制御する開閉弁６１３とを有する。

開閉弁６１３は、制御ユニット９７と電気的に接続し、常時閉成されている。制御ユニット９７が動作指令を行うことで、開閉弁６１３の開閉が制御される。

ＰＶＡ溶液貯留ユニット６１１の構成は、図７に示したＰＶＡ溶液貯留ユニット３１１と略同様である。溶液タンク３２１と同様の構成であるＰＶＡ溶液貯留ユニット６１１の溶液タンクには、ＤＩＷにＰＶＡを溶解させたＰＶＡ水溶液が貯留されている。ここで、溶液タンク３２１と異なり、ＰＶＡ溶液貯留ユニット６１１の溶液タンクには、ＰＶＡの濃度が２０％であるＰＶＡ水溶液を貯留している。

次に、圧力調整ユニット６３について説明する。圧力調整ユニット６３は、後述するノズル６７１のメニスカス８０２を調整するユニットである。圧力調整ユニット６３は、液滴吐出ユニット６５に供給するＰＶＡ水溶液を一時的に貯留する減圧タンク６３１と、減圧タンク６３１の内部の圧力を調整する圧力調整手段６３２と、減圧タンク６３１の内部のＰＶＡ水溶液の液面の位置を検知する液面センサ６３３を備える。

圧力調整手段６３２は、減圧タンク６３１の内部の圧力を調整する機構であり、ポンプ等の公知の圧力調整手段を用いることができる。圧力調整手段６３２は、制御ユニット９７と電気的に接続されている。制御ユニット９７が圧力調整手段６３２に動作指令を行い、圧力調整手段６３２が動作すると、減圧タンク６３１の内部はマイナス数十Ｐａ程度に減圧される。これにより、後述するノズル６７１においてＰＶＡ水溶液が垂下せず、ノズル６７１においてメニスカス８０２を形成して保持される。

液面センサ６３３は、減圧タンク６３１の内部のＰＶＡ水溶液の液面の位置を検知するセンサであり、減圧タンク６３１の側面に設けられる。液面センサ６３３に用いるセンサは、特に限定されず、従来公知のものを採用することができる。具体的には、フロート式液面検知センサ、超音波式液面検知センサ等が挙げられる。液面センサ６３３は、制御ユニット９７と電気的に接続しており、減圧タンク６３１の内部におけるＰＶＡ水溶液の液面の情報を制御ユニット９７に発信する。

液面センサ６３３と、制御ユニット９７と、溶液供給ユニット６１により、減圧タンク６３１の内部の液面の位置が維持される。ここで、液面センサ６３３と、制御ユニット９７と、溶液供給ユニット６１における、減圧タンク６３１の内部の液面位置の維持方法について説明する。

液面センサ６３３は、図示しない上部センサと下部センサを有し、それぞれの位置において、減圧タンク６３１の内部におけるＰＶＡ水溶液の液の有無を判別する。下部センサにおいて液が検出されない場合、すなわち、下部センサの位置よりもＰＶＡ水溶液の液面が下方に存在する時、液面センサ６３３は制御ユニット９７へ下部センサ情報を発信する。

下部センサ情報を制御ユニット９７が受信すると、制御ユニット９７は開閉弁６１３に動作指令を行い、開閉弁６１３を開成する。これにより、ＰＶＡ水溶液が、ＰＶＡ溶液貯留ユニット６１１から配管６１２を介して、減圧タンク６３１に供給される。ＰＶＡ水溶液が減圧タンク６３１に供給され、減圧タンク６３１の内部の液面が上昇し、上部センサ以上の位置に液面が位置すると、上部センサにおいて液を検出し、液面センサ６３３は制御ユニット９７へ上部センサ情報を発信する。

上部センサ情報を制御ユニット９７が受信すると、制御ユニット９７は開閉弁６１３に動作指令を行い、開閉弁６１３を閉成する。これにより、減圧タンク６３１へのＰＶＡ水溶液の供給が停止する。以上により、減圧タンク６３１の内部において、ＰＶＡ水溶液の液面が下部センサと上部センサとの間の位置に維持される。

次に、液滴吐出ユニット６５について説明する。液滴吐出ユニット６５は、基板表面ＷｆへＰＶＡ水溶液の液滴を吐出するユニットであり、ＰＶＡ水溶液の液滴を形成し、吐出する液滴形成ヘッド６７と、液滴形成ヘッド６７を支持するアーム６５２と、液滴形成ヘッド６７を移動させる旋回上下軸６５３と、上側ベース部材９０２に固設され、旋回上下軸６５３を支持するベース部材６５４と、旋回上下軸６５３を上下に移動させる上下駆動部６５５と、旋回上下軸６５３を回転中心軸Ａ５を中心に回転移動させる旋回駆動部６５６とを有する。

液滴形成ヘッド６７は、配管６３４を介して減圧タンク６３１と管路接続されており、液滴形成ヘッド６７の内部の圧力は、減圧タンク６３１の内部の圧力と略同一に保たれている。

ここで、図２２を用いて液滴形成ヘッド６７の内部構成を説明する。図２２は、液滴形成ヘッド６７の内部断面を示す模式図である。本実施形態において、液滴形成ヘッド６７は、いわゆるインクジェット方式の印刷等で用いられるような液滴形成方法を用いたヘッドである。

液滴形成ヘッド６７は、配管６３４から供給されるＰＶＡ水溶液を一時的に貯留する液室６７４と、液室６７４と連通し、ＰＶＡ水溶液に圧力を与えるための空間である圧力室６７３と、圧力室６７３に面して設けられ、ＰＶＡ水溶液に圧力を与える圧力発生素子６７２と、液滴形成ヘッド６７における基板表面Ｗｆと対向する面（図２２においては、（−Ｚ）側の面）に設けられ、圧力室６７３で圧力が与えられたＰＶＡ水溶液の液滴を吐出するノズル６７１とを有する。

圧力発生素子６７２は、圧力室６７３に貯留されたＰＶＡ水溶液に圧力を与える素子であり、本実施形態では、ピエゾ素子を圧力発生素子として用いる。なお、圧力発生素子６７２としては、ピエゾ素子に限定されず、発熱した際にＰＶＡ水溶液に生じるバブルによりＰＶＡ水溶液を加圧する発熱体など、従来公知の圧力発生素子を用いることができる。圧力発生素子６７２は、それぞれ制御ユニット９７と電気的に接続しており、制御ユニット９７からの駆動信号の入力により、圧力室６７３に貯留されたＰＶＡ水溶液への圧力の印加の有無が制御される。

ノズル６７１は、圧力室６７３において圧力が与えられたＰＶＡ水溶液の液滴を吐出する。圧力室６７３において圧力発生素子６７２による圧力の印加がないとき、ノズル６７１からＰＶＡ水溶液が垂下しないように、前述の圧力調整ユニット６３によって圧力室６７３の内部の圧力が大気圧よりも減圧されている。

図２２には、（−Ｙ）側のノズル６７１の拡大図を併せて示している。ここで、圧力室６７３には、圧力調整ユニット６３から配管６３４、および液室６７４を介して、ＰＶＡ水溶液８０１が供給されており、ノズル６７１にもＰＶＡ水溶液８０１が充填されている。圧力室６７３において圧力発生素子６７２による圧力の印加がないとき、（−Ｙ）側のノズル６７１において、圧力室６７３による減圧（すなわち、圧力調整ユニット６３による減圧であり、図２２において（＋Ｚ）方向にはたらく力）と、ノズル６７１におけるＰＶＡ水溶液の毛細管力等（すなわち、図２２において（−Ｚ）方向にはたらく力）が釣り合い、ＰＶＡ水溶液８０１はノズル６７１から垂下しない。このとき、ノズル６７１においてＰＶＡ水溶液８０１は、表面張力に起因するメニスカス８０２を形成して、ノズル６７１の内部に維持される。

また、図２２には、（＋Ｙ）側のノズル６７１の拡大図も合わせて示している。当該拡大図を用いて、圧力発生素子６７２がＰＶＡ水溶液８０１に圧力を与えることで、ノズル６７１からＰＶＡ水溶液８０１の液滴８０３が吐出される様子を説明する。

まず、制御ユニット９７から駆動信号を圧力発生素子６７２に入力する。この駆動信号には、圧力発生素子６７２を、ＰＶＡ水溶液８０１を加圧する方向に歪ませる加圧信号と、ＰＶＡ水溶液８０１を減圧する方向に歪ませる減圧信号とが含まれている。まず、加圧信号が入力されることで、圧力発生素子６７２が一時的に圧力室６７３の内部のＰＶＡ水溶液８０１を加圧する。これにより、ノズル６７１において、圧力室６７３による減圧とノズル６７１におけるＰＶＡ水溶液８０１の毛細管力等との釣り合いが崩れ、ＰＶＡ水溶液８０１がノズル６７１から垂下する。

続いて、減圧信号が入力されることで、圧力発生素子６７２が一時的に圧力室６７３の内部のＰＶＡ水溶液８０１を減圧する。これにより、ノズル６７１においてＰＶＡ水溶液８０１を（＋Ｚ）側に引く力がはたらく。これにより、ノズル６７１から吐出されたＰＶＡ水溶液８０１が、ノズル６７１の内部のＰＶＡ水溶液８０１と分離し、液滴８０３が形成される。

以上の動作により、液滴形成ヘッド６７から基板表面ＷｆへＰＶＡ水溶液の液滴が吐出される。本実施形態では、圧力発生素子６７２や圧力調整ユニット６３による圧力の制御により、ＰＶＡ水溶液を液滴状としている。このため、第１実施形態において説明した、液滴形成のためにＰＶＡ水溶液と混合する窒素ガスを供給する窒素ガス供給ユニット５３を設ける必要がなく、基板の処理に用いるガスの消費量を低減することができる。

ここで、１つの液滴形成ヘッド６７には、複数の圧力室６３７、圧力発生素子６７２、およびノズル６７１が設けられており、液滴形成ヘッド６７における基板表面Ｗｆと対向する面において、複数箇所からＰＶＡ水溶液の液滴を吐出することができる。なお、図２２では、液滴形成ヘッド６７の断面図として、一次元的に３個のノズル６７１が設けられている様子を示したが、本発明の実施に関してはこれに限られず、二次元的に（すなわち、液滴形成ヘッド６７における基板表面Ｗｆと対向するＸＹ平面に）複数のノズル６７１が配列されてもよい。また、ノズル６７１の数も３個に限定されず、１個や２個、または４個以上であってもよい。

なお、本実施形態では、１個の圧力室６７３に対して、１個のノズル６７１、および１個の圧力発生素子６７２が設けられるが、本発明の実施に関してはこれに限られず、例えば、１個の圧力室６７３に対して、複数のノズル６７１が設けられてもよいし、圧力発生素子６７２が液室６７４に設けられ、複数の圧力室６７３に対して一律に圧力を与えてもよい。本発明では、ＰＶＡ水溶液の液滴を形成して基板表面Ｗｆへ供給するために液滴形成ヘッド６７を用いるのであり、複数のノズル６７１において液滴の吐出を別個に制御する必要はない。

＜２−３．基板処理の工程＞
第２実施形態における基板処理装置９の基板処理動作は、第１実施形態における基板処理装置９の基板処理動作と、図１１における液滴供給工程（ステップＳ１３）以外、略同様であるため、基本的に同一な工程の説明は省き、液滴供給工程のみを説明する。

第２実施形態における液滴供給工程（ステップＳ１３）は、ＰＶＡ水溶液の液膜が形成された基板表面Ｗｆへ、液滴供給部６によりＰＶＡ水溶液の液滴を供給する工程である。

液滴供給工程（ステップＳ１３）が開始されると、まず、制御ユニット９７が基板保持部１１へ動作指令を行い、液滴供給工程の間、スピンベース１１３の回転を維持する。また、制御ユニット９７が排液捕集部２１へ動作指令を行い、カップ２１０を内捕集位置に位置決めする。

ここで、基板Ｗの回転速度は、図１１における液膜形成工程（ステップＳ１２）において形成された基板表面ＷｆのＰＶＡ水溶液の液膜が、遠心力により基板表面Ｗｆの全面にある程度均一な膜厚で広がり、かつ遠心力により基板表面Ｗｆから振り切られずに、ＰＶＡ水溶液の表面張力によって、基板表面ＷｆにＰＶＡ水溶液が保たれるように５０〜２００ｒｐｍとすることが好ましい。本実施形態では、液滴供給工程（ステップＳ１３）における基板Ｗの回転速度を１００ｒｐｍとして説明する。

次に、制御ユニット９７が液滴吐出ユニット６５へ動作指令を行い、液滴形成ヘッド６７を基板表面Ｗｆの所定の位置へ位置決めすることで、複数のノズル６７１を基板表面Ｗｆと対向させる。本実施形態では、ノズル６７１が、はじめに基板表面Ｗｆの周縁部と対向するように、液滴形成ヘッド６７を基板表面Ｗｆの周縁部上空に位置決めする。

液滴形成ヘッド６７の位置決めが完了した後、制御ユニット９７が駆動信号を圧力発生素子６７２へ出力し、圧力室６７３の内部のＰＶＡ水溶液に圧力を与える。これにより、濃度２０％のＰＶＡ水溶液を液滴としてノズル６７１から基板表面Ｗｆへ供給する。

その結果、ノズル６７１から吐出された直後のＰＶＡ水溶液の液滴よりも、基板表面Ｗｆに到達する直前のＰＶＡ水溶液の液滴の方が、液滴に含まれるＤＩＷの量が少なくなる。すなわち、基板表面Ｗｆに到達する直前までに、液滴は、ＰＶＡをより高い濃度で含む液滴となる。液滴に含まれるＤＩＷの量が少なくなることで、後述する乾燥固化工程において除去すべきＤＩＷの量も削減でき、工程にかかる所要時間を短縮することができる。

液滴形成ヘッド６７によるＰＶＡ水溶液の液滴の供給が開始されると、制御ユニット９７が液滴吐出ユニット６５に動作指令を行い、旋回駆動部６５６により液滴形成ヘッド６７を基板Ｗの周縁部から中心（つまり、回転中心軸Ａ１）に至る範囲内を、円弧状の軌跡を描いて繰り返し往復移動（スキャン）させる。

スピンベース１１３により基板Ｗが回転される一方で、基板表面Ｗｆの上空をＰＶＡ水溶液の液滴がスキャンすることにより、基板表面Ｗｆの全域にＰＶＡ水溶液の液滴の噴流を供給することができる。これにより、高濃度なＰＶＡ水溶液を基板表面Ｗｆの全域に直接供給することができる。

基板表面Ｗｆの全面にＰＶＡ水溶液の液滴を供給した後、制御ユニット９７が液滴吐出ユニット６５へ動作指令を行い、液滴形成ヘッド６７を退避位置（液滴形成ヘッド６７がカップ２１０の周方向外側に外れている位置）に位置決めする。

以上のように、本実施形態に係る基板処理装置９では、基板表面Ｗｆにおいて溶液供給部３により供給されたＰＶＡ水溶液をスピンベース１１３の回転により拡散させて液膜を形成した後、液滴供給部６により基板表面ＷｆへＰＶＡ水溶液の液滴を供給することで、高濃度なＰＶＡ水溶液を直接、基板表面Ｗｆに供給することができ、その結果、乾燥固化工程において除去すべきＤＩＷの量が削減でき、工程にかかる所要時間を短縮することができる。

さらに、本実施形態では、複数のノズル６７１を備えた液滴形成ヘッド６７を用いることにより、同時に複数箇所からＰＶＡ水溶液の液滴を基板表面Ｗｆへ供給することができる。これにより、単位時間あたりにＰＶＡ水溶液の液滴をより広い面積に対して供給することができるため、単一のノズル６７１を用いた場合と比べ、液滴供給工程（ステップＳ１３）において、基板表面Ｗｆの上空を液滴形成ヘッド６７がスキャンする時間を短縮することができる。

＜３．変形例＞
なお、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて前述したもの以外に種々の変更をすることが可能である。

＜３−１．固化乾燥工程の変形例＞
上記の第１実施形態、および第２実施形態において、固化乾燥工程（ステップＳ１５）は、ＰＶＡ水溶液における水分の除去を自然乾燥により行う。しかしながら、本発明の実施に関してはこれに限られず、スピンベース１１３に抵抗加熱ヒータ等の公知の加熱手段を内蔵して、基板裏面Ｗｂから基板Ｗを加熱し、基板表面ＷｆにおけるＰＶＡ水溶液を加熱することで、ＰＶＡ水溶液に含まれるＤＩＷの蒸気圧を増加させ、水分の蒸発を促進させてもよい。このとき、抵抗加熱ヒータによる基板Ｗの加熱温度は、常温より高い温度であり、かつ摂氏１００度よりも低い温度であることが好ましい。摂氏１００度よりも高温にすると、ＰＶＡ水溶液に含まれるＤＩＷが沸騰し、固化乾燥工程により形成されるＰＶＡの薄膜の内部に気泡が入り込むことで、剥離除去工程（ステップＳ１６）において、薄膜の破断が生じるおそれがあるためである。

また、固化乾燥工程における変形例において、ＰＶＡ水溶液を加熱する手段は、スピンベース１１３への抵抗加熱ヒータ等の内蔵に限定されない。例えば、常温より高い温度であり、かつ摂氏１００度よりも低い温度に加熱した窒素ガスを、基板表面Ｗｆへ供給することで、ＰＶＡ水溶液を加熱してもよい。このように加熱した窒素ガスを供給する手段としては、新たに窒素ガス供給手段を設けてもよいし、第１実施形態において用いた液滴供給部５における窒素ガス供給ユニット５３を用いてもよい。すなわち、液滴供給部５を固化乾燥工程にも用いる場合、溶液供給ユニット５１の開閉弁５１３は閉成した状態で、窒素ガスのみを液滴形成ノズル５７に供給し、ストレート部５７３から加熱した窒素ガスを吐出することも可能である。

＜３−２．剥離部の変形例＞
上記の第１実施形態、および第２実施形態において、当接部材４５２は、基板表面Ｗｆにおける中央に当接せず、基板周縁から剥離するものでも良い。また、ＰＶＡの薄膜の剥離は、剥離除去工程（ステップＳ１６）において説明した剥離部４による剥離に限定されず、公知の剥離方法を用いることができる。例えば、特許文献１におけるローラを用いた剥離としてもよい。

＜３−３．圧力調整ユニットの変形例＞
上記の第２実施形態では、ノズル６７１におけるメニスカス８０２の維持のために、圧力調整手段６３２の動作による減圧タンク６３１、液室６７４、および圧力室６７３の減圧を用いた。上記では、減圧タンク６３１の内部をマイナス数十Ｐａ程度に減圧すると説明したが、本発明の実施に関してはこれに限られず、ＰＶＡ溶液貯留ユニット６１１におけるＰＶＡ水溶液の濃度や、ノズル６７１の開口面積により、図２２においてＰＶＡ水溶液８０１がノズル６７１から垂下する力が変化するため、この力と釣り合うような圧力で減圧すればよい。

また、第２実施形態では圧力調整手段６３２としてポンプ等を例に挙げたが、本発明の実施に関してはこれに限られず、圧力調整手段６３２として制御ユニット９７と電気的に接続する特段の構成を設けずに、液滴形成ヘッド６７のノズル６７１等よりも減圧タンク６３１を重力方向において下方に（図２２において（−Ｚ）側に）位置させることで、液滴形成ヘッド６７の内部を減圧してもよい。

＜３−４．液滴形成ヘッドの変形例＞
液滴として吐出したＰＶＡ水溶液中からのＤＩＷの蒸発を促進し、固化乾燥工程に掛かる時間を短縮するために、第２実施形態で用いた液滴形成ヘッド６７に、液室６７４や圧力室６７３に貯留されたＰＶＡ水溶液を加熱する加熱手段を設けてもよい。ここで、加熱手段としては、抵抗加熱ヒータ等、従来公知の加熱手段を用いることができる。また、加熱温度は、常温よりも高い温度であり、液滴形成ヘッド６７の内部におけるＤＩＷの沸点よりも低い温度が好適である。第２実施形態では、液滴形成ヘッド６７の内部を減圧するため、ＤＩＷの沸点は摂氏１００度よりも低くなる。

＜３−５．薄膜材料について＞
上記の第１実施形態、および第２実施形態では、ＰＶＡを薄膜材料として用いる。また、ＤＩＷを薄膜材料の溶媒として用いる。しかしながら、本発明の実施に関してはこれに限られず、薄膜材料としては、溶媒に溶解し、溶媒の除去により固化して薄膜を形成する材料であればよく、ＰＶＡに限定されない。また、薄膜材料の溶媒も、薄膜材料を溶解できる溶媒であればよく、ＤＩＷに限定されない。

薄膜材料と溶媒の組合せとしては、ＰＶＡとＤＩＷ以外に、薄膜材料としてアセチルセルロースを、溶媒としてアセトンを用いることもできる。また、薄膜材料として塩化ビニルと酢酸ビニルの共重合体を、溶媒としてアセトンを用いることもできる。また、薄膜材料としてポリウレタンを、溶媒としてＤＩＷを用いることもできる。

また、上記の第１実施形態や、第２実施形態、変形例に登場した各要素を、矛盾が生じない範囲で、適宜に組み合わせてもよい。

３溶液供給部
４剥離部
５液滴供給部
６液滴供給部
９基板処理装置
１１基板保持部
２１排液捕集部
３１溶液供給ユニット
３３溶液吐出ユニット
４１窒素ガス供給ユニット
４３ＤＩＷ供給ユニット
４５当接ユニット
５１溶液供給ユニット
５３窒素ガス供給ユニット
５５液滴吐出ユニット
５７液滴形成ノズル
６１溶液供給ユニット
６３圧力調整ユニット
６５液滴吐出ユニット
６７液滴形成ヘッド
８０液膜
８１液滴
８２液滴
８３液膜
８４薄膜
９１処理ユニット
９７制御ユニット
１１３スピンベース
１１５基板保持部材
１２１基板回転機構
２１０カップ
３３１ノズル
４５１ノズル
４５２当接部材
４５３アーム
４５４旋回上下軸
４５５ベース部材
４５６上下駆動部
４５７旋回駆動部
５３１窒素ガスタンク
５３３圧送ポンプ
５３４マスフローコントローラ
５３５ガス加熱ユニット
５５２アーム
５５３旋回上下軸
５５４ベース部材
５５５上下駆動部
５５６旋回駆動部
５７１接続部
５７２テーパ部
５７３ストレート部
５７４気体導入部
５７５液体導入部
５７６上面開口
５７７側面開口
５８１液滴形成室
５８２空間
５８４気体導入路
５８５液体導入路
６５２アーム
６５３旋回上下軸
６５４ベース部材
６５５上下駆動部
６５６旋回駆動部
６７１ノズル
６７２圧力発生素子
６７３圧力室
６７４液室
８０１ＰＶＡ水溶液
８０２メニスカス
８０３液滴

Claims

基板の表面から汚染物質を除去する基板処理装置であって、
基板を略水平に保持する保持部と、
前記保持部に保持された基板の表面に、固化して薄膜を形成する薄膜材料を溶媒に溶解した薄膜材料溶液を供給して、基板の表面に前記薄膜材料溶液の液膜を形成する液膜形成手段と、
前記保持部に保持された基板の表面に、前記薄膜材料を溶媒に溶解した薄膜材料溶液を液滴状にして供給する液滴供給手段と、
基板の表面に供給された前記薄膜材料溶液と当接する当接手段と、
前記当接手段と基板とを相対的に移動させる移動手段と、
前記液膜形成手段、および前記液滴供給手段を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記液膜形成手段により基板の表面へ前記薄膜材料溶液の液膜を形成した後、前記液滴供給手段により基板の表面へ前記液膜材料溶液の液滴を供給する、基板処理装置。
請求項１に記載の基板処理装置であって、
前記液滴供給手段は、前記薄膜材料溶液と不活性ガスを混合させ、前記薄膜材料溶液の液滴の噴流を形成する混合手段と、前記混合手段により形成された前記薄膜材料溶液の液滴を吐出するノズルを有する、基板処理装置。
請求項２に記載の基板処理装置であって、
前記混合手段は、前記不活性ガスを、常温より高く、摂氏１００度よりも低い温度に加熱した状態で、前記薄膜材料溶液と混合させる、基板処理装置。
請求項１に記載の基板処理装置であって、
前記液滴供給手段は、前記薄膜材料溶液を貯留する貯留室と、前記貯留室に貯留される前記薄膜材料溶液を加圧する圧力発生素子と、前記貯留室と連通して設けられ、前記圧力発生素子により加圧された前記薄膜材料溶液を液滴として吐出するノズルを有する、基板処理装置。
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の基板処理装置であって、
前記液滴供給手段において液滴状にする前記薄膜材料溶液における前記薄膜材料の濃度は、前記液膜形成手段において基板の表面へ供給する前記薄膜材料溶液における前記薄膜材料の濃度よりも高い、基板処理装置。
請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の基板処理装置であって、
前記液滴供給手段における前記ノズルと、基板の表面とを相対的に移動させるノズル移動手段をさらに備える、基板処理装置。
請求項６に記載の基板処理装置であって、
前記ノズル移動手段は、前記ノズルを移動させるノズル駆動部と、前記基板を略水平に回転させる回転駆動部のうち、少なくとも一方を有する、基板処理装置。
請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の基板処理装置であって、
前記当接手段は、前記薄膜材料と当接する当接部材と、前記当接部材に設けられ、流体を吐出する当接ノズルを有し、
前記当接ノズルに前記薄膜材料を溶解しない非溶解性流体を供給する非溶解性流体供給部をさらに備える、基板処理装置。
請求項８に記載の基板処理装置であって、
前記当接ノズルに前記薄膜材料を溶解する溶解性流体を供給する溶解性流体供給部をさらに備える、基板処理装置。
請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の基板処理装置であって、
前記薄膜材料は、ポリビニルアルコールであり、
前記溶媒は、脱イオン水である、基板処理装置。
請求項９ないし請求項１０のいずれか１項に記載の基板処理装置であって、
前記非溶解性流体は、窒素ガスを含む気体である、基板処理装置。
基板の表面から汚染物質を除去する基板処理方法であって、
略水平に保持された基板の表面に、固化して薄膜を形成する薄膜材料を溶媒に溶解した薄膜材料溶液を供給し、基板の表面に前記薄膜材料溶液の液膜を形成する液膜形成工程と、
前記液膜形成工程により形成された前記薄膜材料溶液の液膜が基板の表面に維持された状態で、前記薄膜材料を溶媒に溶解した薄膜材料溶液を液滴状にして、基板の表面へ供給する液滴供給工程と、
基板の表面に供給された前記薄膜材料溶液に当接部材を当接させる当接工程と、
前記当接工程の後に、基板の表面に供給された前記薄膜材料溶液に含まれる溶媒を除去し、基板の表面に前記薄膜材料の薄膜を形成する薄膜形成工程と、
前記薄膜形成工程の後に、前記当接部材と基板とを相対的に移動させる移動工程と、
を備える、基板処理方法。
請求項１２に記載の基板処理方法であって、
前記液滴供給工程において液滴状にする前記薄膜材料溶液における前記薄膜材料の濃度は、前記液膜形成工程において基板の表面へ供給する前記薄膜材料溶液における前記薄膜材料の濃度よりも高い、基板処理装置。