JP2019121710A - 基板処理方法および基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】パターン倒壊およびパーティクルの問題を改善できる基板処理方法および基板処理装置を提供する。【解決手段】基板処理方法は、表面に酸化物Ｏｘを有する基板Ｗを加熱して表面を改質する加熱改質工程（図１Ａ、図１Ｂ）と、改質された基板表面に処理液を供給し、当該処理液によって基板の表面を洗浄する表面洗浄工程と、前記洗浄された表面に疎水化剤Ｓｍを供給して基板の表面を疎水化する疎水化工程（図１Ｃ）と、を含む。加熱改質工程は、酸化物Ｏｘを除去する加熱除去工程であってもよい。加熱改質工程は、酸化物Ｏｘを分解および再結合させることにより、表面の凹凸を低減する平坦化工程であってもよい。【効果】酸化物に起因する表面のラフネスを改善した後に疎水化処理を行うことで、疎水化後の表面のラフネスを改善できる。【選択図】図１

Description

この発明は、基板を処理する基板処理方法および基板処理装置に関する。処理対象になる基板には、たとえば、半導体ウエハ、液晶表示装置用基板、有機ＥＬ（Electroluminescence）表示装置等のＦＰＤ（Flat Panel Display）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、フォトマスク用基板、セラミック基板、太陽電池用基板などの基板が含まれる。

枚葉式の基板処理装置による基板処理では、基板が１枚ずつ処理される。詳しくは、スピンチャックによって基板がほぼ水平に保持される。そして、基板の上面が薬液によって処理された後、リンス液によって基板の上面がリンスされる。その後、基板の上面を乾燥するために基板を高速回転させるスピンドライ工程が行われる。
基板の表面に微細なパターンが形成されている場合、スピンドライ工程では、パターン内部に入り込んだリンス液を除去できないおそれがある。それによって、乾燥不良が生じるおそれがある。パターン内部に入り込んだリンス液の液面（空気と液体との界面）は、パターン内に形成される。そのため、液面とパターンとの接触位置に、液体の表面張力が働く。この表面張力が大きい場合には、パターンの倒壊が起こりやすい。典型的なリンス液である水は、表面張力が大きいために、スピンドライ工程におけるパターンの倒壊が無視できない。

そこで、水よりも表面張力が低い低表面張力液体であるイソプロピルアルコール（Isopropyl Alcohol: IPA）を用いる手法が提案されている（たとえば、下記特許文献１を参照）。具体的には、基板の上面にＩＰＡを供給することによって、パターンの内部に入り込んだ水をＩＰＡに置換し、その後にＩＰＡを除去することで基板の上面を乾燥させる。しかし、パターン内部に入り込んだ水をＩＰＡに置換した場合であっても、表面張力が作用する時間が長い場合やパターンの強度が低い場合はパターンの倒壊が起こり得る。

そこで、特許文献２には、基板の上面をシリル化剤（疎水化剤）で疎水化することによって、パターンが受ける表面張力を低減し、パターンの倒壊を防止する基板処理が開示されている。具体的には、基板の上面にシリル化剤が供給され、基板の上面に供給されたシリル化剤は、基板の回転によって基板の上面を中央から周縁に広がるように流れる。これにより、基板の上面の全体が疎水化される。その後、基板の上面に残るシリル化剤がＩＰＡによって洗い流され、その後、基板が乾燥される。

特開２０１６−２１５９７号公報 特開２０１２−２２２３２９号公報

しかし、最近の研究により、このような疎水化処理をしてもパターン倒壊が生じる場合があることが分かってきた。そのうえ、疎水化処理を経て乾燥された基板の表面には、比較的多くのパーティクルが観測されることが分かってきた。
この原因についての本件発明者による仮説は次のとおりである。
疎水化処理がされる基板の表面に酸化物が付着していると、この酸化物に起因する凹凸が基板の表面に生じている。このような基板表面に疎水化処理を行うと、疎水化剤の官能基は、基板の露出している表面において基板材料と反応し、酸化物で覆われている部分では酸化物の表面と反応して、基板の露出部分および基板表面の酸化物を覆う疎水化膜を形成する。ところが、疎水化剤は分子量の大きい材料からなっているため、疎水化膜の表面には、酸化物に起因する凹凸を受け継ぐだけにとどまらず、より大きな凹凸が生じる。すなわち、基板表面に酸化物に起因するラフネスが生じていると、疎水化処理によって、さらにラフネスが悪化する。

このようなラフネスの悪い表面に液体（特許文献２の例ではＩＰＡ）が供給されたり、あるいは、それ以前に供給された液体（たとえば、水やＩＰＡ）が残存していたりすると、これらの液体の表面張力に起因するパターン倒壊が起こる。
また、疎水化処理によって増幅されたラフネスは、パーティクルカウンタ等を用いて基板表面を観測した場合に、パーティクルとして検出される可能性がある。

そこで、この発明の一実施形態は、パターン倒壊およびパーティクルの問題を改善できる基板処理方法および基板処理装置を提供する。

この発明の一実施形態は、表面に酸化物を有する基板を加熱して表面を改質する加熱改質工程と、前記基板の前記改質された表面に処理液を供給し、当該処理液によって基板の表面を洗浄する表面洗浄工程と、前記基板の前記洗浄された表面に疎水化剤を供給して、前記基板の表面を疎水化する疎水化工程と、を含む基板処理方法を提供する。
この方法によれば、基板が加熱されることによって、その表面が改質される。加熱による表面改質によって、基板上の酸化物が除去されたり、基板上の酸化物が分解および再結合されたりすることにより、基板の表面が平坦化される。この表面改質により平坦化された表面に対して、処理液による洗浄処理が行われ、その後に、疎水化剤による疎水化処理が行われる。こうして、酸化物に起因する基板表面の凹凸を解消した状態で基板表面が疎水性に改質されるので、この改質された基板の表面は、均一に疎水化され、かつラフネスの少ない平坦な表面となる。それにより、パターン倒壊の問題およびパーティクルの問題を解決できる。

この発明の一実施形態では、前記加熱改質工程が、前記基板の表面の酸化物の少なくとも一部を加熱によって除去する加熱除去工程を含む。
この方法では、酸化物の除去によって、基板表面の凹凸が低減または解消される。酸化物は、熱エネルギーによって分解される。より具体的には、熱エネルギーによって基板材料と酸化物との結合を解除して酸化物を除去することができる。加熱による酸化物の除去は、薬液を用いる場合に比較すると、エッチング作用に起因する基板材料の損失（膜減り）がない点で有利である。

この発明の一実施形態では、前記加熱改質工程が、前記基板の表面の酸化物に起因する凹凸を加熱によって低減する平坦化工程を含む。この方法では、酸化物に起因する基板表面の凹凸が、加熱によって平坦化される。
この発明の一実施形態では、前記表面洗浄工程が、洗浄用の薬液を前記基板の表面に供給する薬液洗浄工程と、前前記基板の表面にリンス液を供給して前記薬液をリンス液で置換するリンス工程と、を含む。

これにより、薬液を用いて基板洗浄を行ったうえで、基板の表面を疎水化できる。薬液を用いる洗浄よりも前に、基板の加熱によって基板表面が改質されているから、基板の表面は良好な疎水性表面を呈する。したがって、パターン倒壊の問題およびパーティクルの問題を回避しながら、薬液を用いた基板洗浄を行える。
この発明の一実施形態では、前記処理液中の溶存酸素濃度が１００ｐｐｂ以下である。これにより、処理液中の溶存酸素に起因する基板材料の酸化を抑制または防止できるから、疎水化処理前の基板表面のラフネスが向上する。それにより、疎水化処理後の基板表面は、優れた疎水性能を有する。

この発明の一実施形態では、前記疎水化工程が、溶媒中に疎水化物質を溶解させた液状の疎水化剤を供給する疎水化剤供給工程を含む。そして、前記方法が、前記表面洗浄工程の後、前記疎水化工程の前に、前記疎水化剤の溶媒と混和する有機溶剤を前記基板の表面に供給する前有機溶剤供給工程をさらに含む。
この方法では、基板の表面の処理液が有機溶剤によって置換され、その後に液状の疎水化剤が基板表面に供給される。有機溶剤は、疎水化剤の溶媒と混和する（すなわち、相溶性を有する）ので、疎水化剤は基板表面の有機溶剤を効率良く置換する。より具体的には、基板表面にパターンが形成されている場合でも、パターン内の有機溶剤を疎水化剤で置換できる。

この発明の一実施形態では、前記方法が、前記疎水化工程の後、前記基板の表面に有機溶剤を供給して、前記基板上の過剰の疎水化剤を流し取る後有機溶剤供給工程をさらに含む。これにより、適正量の疎水化剤で基板表面を疎水化できるので、過剰な疎水化剤に起因して基板表面のラフネスが悪化したり、疎水性能が低下したりすることを回避できる。
この発明の一実施形態では、前記有機溶剤中の溶存酸素濃度が１００ｐｐｂ以下である。これにより、有機溶剤中の溶存酸素に起因する基板材料の酸化を抑制または防止できるから、疎水化処理前の基板表面のラフネスが向上する。それにより、疎水化処理後の基板表面は、優れた疎水性能を有する。

この発明の一実施形態では、前記疎水化剤中の溶存酸素濃度が１００ｐｐｂ以下である。これにより、疎水化剤供給工程において疎水化剤中の溶存酸素に起因する基板材料の酸化を抑制または防止できる。
この発明の一実施形態では、前記表面洗浄工程から前記疎水化工程までの期間において、前記基板の周囲の雰囲気を大気中よりも酸素濃度の低い低酸素雰囲気に制御する雰囲気制御工程をさらに含む。これにより、熱処理によって基板の表面が改質された後は、当該表面に新たな酸化物が成長することを抑制した状態で、基板の表面を疎水性に改質できる。

この発明の一実施形態では、前記低酸素雰囲気は、前記処理液中に酸素が溶解しない酸素濃度の雰囲気である。これにより、表面洗浄工程において雰囲気からの酸素が処理液に溶け込むことがないから、表面洗浄工程において基板の表面に酸化物が成長することを抑制または防止できる。
この発明の一実施形態では、前記加熱改質工程の後に前記基板を冷却する冷却工程を含み、前記冷却工程後の基板に対して前記表面洗浄工程が実行される。これにより、表面洗浄工程前に基板が冷却されるので、表面洗浄工程中における基板材料の酸化を一層確実に抑制できる。

この発明の一実施形態では、前記疎水化工程の後、前記基板の表面の疎水化剤を加熱して脱水する加熱脱水工程を含む。これにより、加熱脱水工程において、基板の表面の疎水化剤の溶媒を飛ばして異物の縮小を図ったり、過剰な水分に起因する疎水化剤の不完全な結合を解消したりすることができる。それにより、優れた疎水性を有する表面を提供できる。

この発明の一実施形態は、表面に酸化物を有する基板を加熱して表面を改質する熱処理ユニットと、前記基板の前記改質された表面に、当該表面を洗浄するための処理液を供給する処理液供給ユニットと、前記洗浄された基板の表面に疎水化剤を供給して、前記基板の表面を疎水化する疎水化剤供給ユニットと、を含む、基板処理装置を提供する。
この発明の一実施形態では、前記熱処理ユニットが、前記基板の表面の酸化物の少なくとも一部を加熱によって除去するように前記基板を加熱する。

この発明の一実施形態では、前記熱処理ユニットが、前記基板の表面の酸化物に起因する凹凸を加熱によって低減するように前記基板を加熱する。
この発明の一実施形態では、前記処理液供給ユニットが、洗浄用の薬液を前記基板の表面に供給する薬液供給ユニットと、前記薬液をリンス液で置換するリンス液を前記基板の表面に供給するリンス液供給ユニットと、を含む。

この発明の一実施形態では、前記処理液供給ユニットが、溶存酸素濃度が１００ｐｐｂ以下の処理液を基板の表面に供給する。
この発明の一実施形態では、前記疎水化剤供給ユニットが、溶媒中に疎水化物質を溶解させた液状の疎水化剤を供給する。また、前記基板処理装置が、前記基板の表面を洗浄した後、前記基板の表面の疎水化の前に、前記疎水化剤の溶媒と混和する有機溶剤を前記基板の表面に供給する前有機溶剤供給ユニットをさらに含む。

この発明の一実施形態では、前記基板の表面の疎水化の後に、前記基板の表面に有機溶剤を供給して、前記基板上の過剰の疎水化剤を流し取る後有機溶剤供給ユニットをさらに含む。
この発明の一実施形態では、前記有機溶剤中の溶存酸素濃度が１００ｐｐｂ以下である。

この発明の一実施形態では、前記疎水化剤中の溶存酸素濃度が１００ｐｐｂ以下である。
この発明の一実施形態では、前記基板処理装置が、前記処理液供給ユニットによって前記基板の表面に処理液が供給される期間、および前記疎水化剤供給ユニットによって前記基板の表面に疎水化剤が供給される期間において、前記基板の周囲の雰囲気を大気中よりも酸素濃度の低い低酸素雰囲気に制御する雰囲気制御ユニットをさらに含む。

この発明の一実施形態では、前記雰囲気制御ユニットが、前記基板の周囲の雰囲気を、前記処理液中に酸素が溶解しない酸素濃度の低酸素雰囲気に制御する。
この発明の一実施形態では、前記熱処理ユニットによって加熱された後に、前記表面の洗浄の前に、前記基板を冷却する冷却ユニットをさらに含む。
この発明の一実施形態では、前記基板処理装置が、前記表面が疎水化された後に、前記基板の表面の疎水化剤を加熱して脱水するために前記基板を加熱する後加熱ユニットをさらに含む。

図１Ａ〜図１Ｄは、この発明の一実施形態による基板処理の原理を説明するための説明図である。 図２Ａ〜図２Ｃは、この発明の一実施形態による基板処理の他の原理を説明するための説明図である。 図３Ａ〜図３Ｄは、この発明の一実施形態による基板処理のさらに他の原理を説明するための説明図である。 図４は、この発明の一実施形態に係る基板処理装置の内部のレイアウトを説明するための図解的な平面図である。 図５は、前記基板処理装置に備えられた熱処理ユニットの構成例を説明するための図解的な断面図である。 図６は、前記基板処理装置に備えられた処理ユニットの構成例を説明するための模式的な断面図である。 図７は、前記基板処理装置の主要部の電気的構成を説明するためのブロック図である。 図８Ａは、前記基板処理装置による基板処理の一例を説明するための流れ図である。 図８Ｂは、前記基板処理装置による基板処理の他の例を説明するための流れ図である。 図９Ａは、薬液処理（表面洗浄工程）の様子を説明するための図解的な断面図である。 図９Ｂは、前記薬液処理後のリンス処理（表面洗浄工程）の様子を説明するための図解的な断面図である。 図９Ｃは、第１有機溶剤処理の様子を説明するための図解的な断面図である。 図９Ｄは、疎水化処理の様子を説明するための図解的な断面図である。 図９Ｅは、第２有機溶剤処理の様子を説明するための図解的な断面図である。 図９Ｆは、後基板加熱処理の様子を説明するための図解的な断面図である。 図９Ｇは、後基板冷却処理の様子を説明するための図解的な断面図である。 図１０Ａは、薬液処理（酸化物除去工程、表面洗浄工程）の様子を説明するための図解的な断面図である。 図１０Ｂは、前記薬液処理後のリンス処理の様子を説明するための図解的な断面図である。 図１１は、制御動作例を説明するためのシーケンス図である。 図１２は、後基板加熱処理による脱溶媒作用を説明するための図である。 図１３は、後基板加熱処理による脱水作用を説明するための図である。

以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１Ａ〜図１Ｄは、この発明の一実施形態による基板処理の原理を説明するための説明図である。処理対象の基板は、典型的にはシリコンウエハであり、より一般的には、シリコン、ゲルマニウム等のように酸化されやすい材料が表面に存在する基板である。基板の表面は、たとえば、シリコンウエハの表面であってもよいし、シリコン等の酸化されやすい材料を含むパターンの表面であってもよい。

図１Ａは、処理前のシリコンウエハＷの表面状態を示している。ウエハＷの表面には、酸化物Ｏｘが形成され、この酸化物Ｏｘに起因する凹凸が生じている。酸化物Ｏｘは、自然酸化物であってもよいし、薬液との化学反応によって生じた酸化物であってもよい。したがって、ウエハＷの表面には、基板材料であるシリコンが露出しているシリコン露出部Ｗsiと、酸化物Ｏｘの表面である酸化物部Ｗoxとが存在している。

図１Ａの表面状態のまま、すなわち、表面に酸化物Ｏｘによる凹凸が生じているウエハＷに対して疎水化剤を供給して疎水化処理を施した場合の表面状態は、図１Ｄに示すようになると考えられる。すなわち、疎水化物質Ｓｍの官能基（たとえばシラノール基）は、シリコン露出部ＷsiにあるＯＨ基（ヒドロキシ基）、または酸化物Ｏｘの表面にあるＯＨ基と結合し、かつ疎水化物質Ｓｍの分子が互いに結合する。それにより、シリコン露出部Ｗsiおよび酸化物部Ｗoxを覆う疎水化膜が形成される。疎水化物質Ｓｍの分子が比較的大きいために、疎水化膜の表面には、元のウエハＷの表面の凹凸よりも大きな凹凸が形成され、ラフネスが悪化する。そのため、液体の接触角があまり大きくならず、充分な疏水性能が得られない。加えて、増幅されたラフネスは、パーティクルカウンタで観測したときに、パーティクルとして検知されるおそれがある。

この処理例では、図１ＡのウエハＷに対する加熱改質処理として、酸化物Ｏｘを除去するための処理が行われる（加熱除去工程）。それにより、図１Ｂに示すように、ウエハＷの表面のほぼ全域が、基板材料の露出によって、シリコン露出部Ｗsiとなり、かつウエハＷの表面のラフネスが改善される。この状態のウエハＷの表面に疎水化剤を供給して疏水処理を施すと、図１Ｃに示すように、ウエハＷの表面のほぼ全域において疎水化物質Ｓｍの官能基がシリコン露出部ＷsiのＯＨ基と均一に結合する。その結果、疎水化物質Ｓｍの分子がウエハＷの表面に倣って均一に整列し、凹凸のない疎水化された表面が得られる。このような表面は、液体の接触角が大きく、充分な疏水性能を有するうえに、パーティクルとして検知されるおそれのある凹凸を有していない。

なお、ウエハＷ上の酸化物Ｏｘを残らず除去する必要は必ずしもなく、酸化物Ｏｘを部分的に除去して表面のラフネスを改善したうえで、疎水化処理を行ってもよい。
図２Ａ〜図２Ｃは、この発明の一実施形態による基板処理の他の原理を説明するための説明図である。図２Ａは、処理前のシリコンウエハＷの表面状態を示しており、図１Ａと同様である。

この例では、図２ＡのウエハＷに対する加熱改質処理として、酸化物Ｏｘを平坦化するための処理が行われる（平坦化工程）。より具体的には、ウエハＷに対して適切な加熱処理を行うことによって、酸化物Ｏｘの分解および再結合が生じる。それにより、図２Ｂに示すように、ウエハＷの表面のほぼ全域に均一な厚さの酸化物Ｏｘが形成された状態となり、ウエハＷの表面のラフネスが改善される。この状態のウエハＷの表面に疎水化剤を供給して疏水処理を施すと、図２Ｃに示すように、ウエハＷの表面のほぼ全域において疎水化物質Ｓｍの官能基が酸化物部ＷoxのＯＨ基と均一に結合する。

その結果、疎水化物質Ｓｍの分子がウエハＷの表面に倣って均一に整列し、凹凸のない疎水化された表面が得られる。このような表面は、液体の接触角が大きく、充分な疏水性能を有するうえに、パーティクルとして検知されるおそれのある凹凸を有していない。
図３Ａ〜図３Ｃは、この発明の一実施形態による基板処理のさらに他の原理を説明するための説明図である。図３Ａは、処理前のシリコンウエハＷの表面状態を示しており、図１Ａと同様である。

この処理例では、図３ＡのウエハＷに対する加熱改質処理として、酸化物Ｏｘを除去するための処理が行われる（加熱除去工程）。それにより、図３Ｂに示すように、ウエハＷの表面のほぼ全域が、基板材料の露出によって、シリコン露出部Ｗsiとなり、かつウエハＷの表面のラフネスが改善される。
この状態のウエハＷの表面に、図３Ｃに示すように、新たな酸化膜Ｏｘｎが均一な膜厚で形成される。新たな酸化膜Ｏｘｎは、酸素が存在する雰囲気中での加熱によって形成されてもよい（加熱改質工程の一例）。

こうして形成される新たな酸化膜Ｏｘｎは、図３Ｂの状態のシリコン露出部Ｗsiのラフネスを引き継いでおり、ラフネスが改善された表面を呈する。この状態のウエハＷの表面、すなわち、新たな酸化膜Ｏｘｎの表面に疎水化剤を供給して疏水処理を施すと、図３Ｄに示すように、ウエハＷの表面のほぼ全域において疎水化物質Ｓｍの官能基が新たな酸化膜Ｏｘｎの表面のＯＨ基と均一に結合する。

その結果、疎水化物質Ｓｍの分子がウエハＷの表面に倣って均一に整列し、凹凸のない疎水化された表面が得られる。このような表面は、液体の接触角が大きく、充分な疏水性能を有するうえに、パーティクルとして検知されるおそれのある凹凸を有していない。
図４は、この発明の一実施形態に係る基板処理装置１の内部のレイアウトを説明するための図解的な平面図である。基板処理装置１は、基板の一例であるシリコンウエハＷを一枚ずつ処理する枚葉式の装置である。この実施形態では、ウエハＷは、円板状の基板である。基板処理装置１は、ウエハＷを加熱処理する熱処理ユニット１００と、処理液でウエハＷを処理する複数（この実施形態では３つ）の処理ユニット２とを含む。基板処理装置１は、さらに、熱処理ユニット１００および処理ユニット２で処理される複数枚のウエハＷを収容するキャリヤＣが載置されるロードポートＬＰと、ロードポートＬＰと熱処理ユニット１００および処理ユニット２との間でウエハＷを搬送する搬送ロボットＩＲおよびＣＲと、基板処理装置１を制御する制御ユニット３とを含む。搬送ロボットＩＲは、キャリヤＣと搬送ロボットＣＲとの間でウエハＷを搬送する。搬送ロボットＣＲは、搬送ロボットＩＲと処理ユニット２との間でウエハＷを搬送する。複数の処理ユニット２は、たとえば、同様の構成を有している。熱処理ユニット１００は、ウエハＷの加熱によって、その表面を改質する加熱改質工程を実行するために用いることができる。

搬送ロボットＣＲは、搬送ロボットＩＲから受け取った未処理のウエハＷを熱処理ユニット１００に搬入する。そして、搬送ロボットＣＲは、熱処理ユニット１００によって加熱改質処理を受けたウエハＷを熱処理ユニット１００から搬出し、処理ユニット２に搬入する。さらに、搬送ロボットＣＲは、処理ユニット２による処理を経たウエハＷを処理ユニット２から取り出して、搬送ロボットＩＲに渡す。

図５は、熱処理ユニット１００の構成例を説明するための図解的な断面図である。熱処理ユニット１００は、いわゆるアニーリング装置であってもよい。より具体的には、熱処理ユニット１００は、密閉可能なチャンバ１０１と、チャンバ１０１内でウエハＷを支持するサセプタ１０２と、サセプタ１０２に支持されたウエハＷをランプ加熱するランプヒータユニット１０３（たとえばハロゲンランプヒータユニット）とを備えていてもよい。チャンバ１０１には、開閉可能なゲート１０７が備えられており、このゲート１０７を開くことにより、チャンバ１０１に対してウエハＷを出し入れできる。熱処理ユニット１００は、さらに、サセプタ１０２に支持されたウエハＷの表面をフラッシュ加熱するためのフラッシュランプユニット１０４（たとえばキセノンフラッシュランプユニット、クリプトンフラッシュランプユニット等）を備えていてもよい。

熱処理ユニット１００は、さらに、チャンバ１０１内の雰囲気を排気する排気ユニット１０５を備えている。排気ユニット１０５は、チャンバ１０１内に連通する排気管１０５ａと、排気管１０５ａの流路を開閉する排気バルブ１０５ｂとを含む。さらに、熱処理ユニット１００は、チャンバ１０１内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給ユニット１０６を備えている。不活性ガス供給ユニット１０６は、チャンバ１０１内に連通する不活性ガス供給管１０６ａと、不活性ガス供給管１０６ａの流路を開閉する不活性ガスバルブ１０６ｂとを含む。排気ユニット１０５によってチャンバ１０１内の雰囲気を排気し、かつ不活性ガス供給ユニット１０６によってチャンバ１０１内に不活性ガスを供給することによって、チャンバ１０１内の雰囲気を低酸素雰囲気とすることができる。すなわち、排気ユニット１０５および不活性ガス供給ユニット１０６は、雰囲気制御ユニットを構成している。また、不活性ガス供給ユニット１０６から不活性ガスを供給することで、熱処理後のウエハＷを冷却することもできる。すなわち、不活性ガス供給ユニット１０６は、熱処理後のウエハＷを冷却する冷却ユニットの一例である。

図６は、処理ユニット２の構成例を説明するための模式的な断面図である。処理ユニット２は、チャンバ４（図４参照）と、スピンチャック５と、対向部材６と、支持部材７と、不活性ガス供給ユニット８と、第１処理液供給ユニット３０と、第２処理液供給ユニット４０と、有機溶剤供給ユニット１０と、疎水化剤供給ユニット１１と、支持部材昇降ユニット１２と、処理カップ１３と、ヒータユニット１１０とを含む。

スピンチャック５は、一枚のウエハＷを水平な姿勢で保持しながらウエハＷの中央部を通る鉛直な回転軸線Ａ１まわりにウエハＷを回転させる。スピンチャック５は、チャンバ４内に収容されている（図４参照）。チャンバ４には、チャンバ４内にウエハＷを搬入したり、チャンバ４内からウエハＷを搬出したりするための出入口（図示せず）が形成されている。チャンバ４には、この出入口を開閉するシャッタユニット（図示せず）が備えられている。

スピンチャック５は、基板保持ユニット２４と、回転軸２２と、電動モータ２３とを含む。基板保持ユニット２４は、ウエハＷを水平に保持する。基板保持ユニット２４は、スピンベース２１と複数のチャックピン２０とを含む。スピンベース２１は、水平方向に沿う円板形状を有している。スピンベース２１の上面には、複数のチャックピン２０が周方向に間隔を空けて配置されている。回転軸２２は、スピンベース２１の下面中央に結合されている。回転軸２２は、回転軸線Ａ１に沿って鉛直方向に延びている。電動モータ２３は、回転軸２２に回転力を与える。電動モータ２３によって回転軸２２が回転されることにより、基板保持ユニット２４のスピンベース２１が回転される。これにより、ウエハＷが回転軸線Ａ１のまわりの回転方向Ｓに回転される。電動モータ２３は、ウエハＷを回転軸線Ａ１のまわりに回転させる基板回転ユニットを構成している。

対向部材６は、平面視で略円形状である。回転軸線Ａ１は、対向部材６の中心部を通る鉛直軸線である。対向部材６は、この実施形態では、樹脂によって形成されている。対向部材６を形成する樹脂としてはＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）等が挙げられる。対向部材６は、対向部材６とウエハＷの上面との間の空間６５内の雰囲気を周囲の雰囲気から遮断する遮断部材の一例である。

対向部材６は、たとえば、磁力によって基板保持ユニット２４と係合可能である。詳しくは、対向部材６は、複数の第１係合部６６を含む。第１係合部６６は、対向部６０の対向面６０ａから下方に延びている。複数の第１係合部６６は、回転方向Ｓに互いに間隔を隔てて配置されている。基板保持ユニット２４は、複数の第１係合部６６と凹凸係合可能な複数の第２係合部７６を含む。複数の第２係合部７６は、回転方向Ｓに互いに間隔を隔てて配置され、スピンベース２１に固定されている。

対向部材６の各第１係合部６６と、基板保持ユニット２４の対応する第２係合部７６とが係合した状態で、対向部材６は、基板保持ユニット２４と一体回転可能である。対向部材６と基板保持ユニット２４とが係合しているときに電動モータ２３がスピンベース２１を回転させることによって、対向部材６が基板保持ユニット２４とともに回転する。すなわち、電動モータ２３は、回転軸線Ａ１まわりに対向部材６を回転させる対向部材回転ユニットとしても機能する。

対向部材６は、対向部６０と、延設部６１と、筒状部６２と、複数のフランジ部６３とを含む。対向部６０は、ウエハＷの上面に上方から対向する。対向部６０は、円板状に形成されている。対向部６０は、スピンチャック５の上方でほぼ水平に配置されている。対向部６０は、ウエハＷの上面に対向する対向面６０ａを有する。対向面６０ａは、対向部６０の下面である。延設部６１は、対向部６０の周縁部から下方に延び、回転軸線Ａ１の周りに環状に形成されている。延設部６１の内周面６１ａは、下方に向かうに従って、回転軸線Ａ１を中心とした径方向の外方に向かうように鉛直方向に対して傾斜したテーパー面を形成している。延設部６１の外周面は、鉛直方向に沿って延びている。

以下では、回転軸線Ａ１を中心とした径方向の内方を単に「径方向内方」といい、回転軸線Ａ１を中心とした径方向の外方を単に「径方向外方」という。対向部材６が基板保持ユニット２４と係合しているとき、延設部６１は、第１ガード１７よりも径方向内方でウエハＷを取り囲み、ウエハＷの周縁に側方（径方向外方）から対向する（図６の二点鎖線参照）。

筒状部６２は、対向部６０の上面に固定されている。複数のフランジ部６３は、筒状部６２の周方向（回転方向Ｓ）に互いに間隔を隔てて、筒状部６２の上端に配置されている。各フランジ部６３は、筒状部６２の上端から水平に延びている。
基板処理装置１で用いられる処理液には、薬液、リンス液、有機溶剤、および疎水化剤等が含まれる。

第１処理液供給ユニット３０および第２処理液供給ユニット４０は、ウエハＷの上面の中央領域に薬液およびリンス液（処理液）を供給する。ウエハＷの上面の中央領域は、ウエハＷの上面と回転軸線Ａ１との交差位置を含むウエハＷの上面の中央付近の領域である。
第１処理液供給ユニット３０は、ウエハＷの上面の中央領域に向けて処理液を吐出する処理液ノズル３３と、処理液ノズル３３に結合された薬液供給管３１と、同じく処理液ノズル３３に結合されたリンス液供給管３４と、薬液供給管３１に介装された薬液バルブ３２と、リンス液供給管３４に介装されたリンス液バルブ３５とを含む。薬液供給管３１には、薬液供給源から、たとえば、フッ酸（フッ化水素水：ＨＦ）等の酸系薬液が供給されている。薬液バルブ３２は、薬液供給管３１内の流路を開閉する。リンス液供給管３４には、リンス液供給源から、ＤＩＷ（脱イオン水）等のリンス液が供給されている。リンス液バルブ３５は、リンス液供給管３４内の流路を開閉する。第１処理液供給ユニット３０は、この実施形態では、ウエハＷの表面を洗浄するための処理液をウエハＷの表面に供給する処理液供給ユニットの一例である。とくに、第１処理液供給ユニット３０の薬液供給に関する部分は薬液供給ユニットを構成し、リンス液供給に関する部分はリンス液供給ユニットを構成している。

第２処理液供給ユニット４０は、ウエハＷの上面の中央領域に向けて処理液を吐出する処理液ノズル４３と、処理液ノズル４３に結合された薬液供給管４１と、同じく処理液ノズル４３に結合されたリンス液供給管４４と、薬液供給管４１に介装された薬液バルブ４２と、リンス液供給管４４に介装されたリンス液バルブ４５とを含む。薬液供給管４１には、薬液供給源から、たとえば、ＳＣ１（アンモニア過酸化水素水混合液）等のアルカリ系薬液が供給されている。薬液バルブ４２は、薬液供給管４１内の流路を開閉する。リンス液供給管４４には、リンス液供給源から、ＣＯ_２水（炭酸水）等のリンス液が供給されている。リンス液バルブ４５は、リンス液供給管４４内の流路を開閉する。第２処理液供給ユニット４０は、この実施形態では、ウエハＷの表面を洗浄するための処理液をウエハＷの表面に供給する処理液供給ユニットの一例である。とくに、第２処理液供給ユニット４０の薬液供給に関する部分は薬液供給ユニットを構成し、リンス液供給に関する部分はリンス液供給ユニットを構成している。

薬液の例は、フッ酸およびＳＣ１に限られない。処理液ノズル３３，４３から吐出される薬液は、硫酸、酢酸、硝酸、塩酸、フッ酸、バッファードフッ酸（ＢＨＦ）、希フッ酸（ＤＨＦ）、アンモニア水、過酸化水素水、有機アルカリ（たとえば、ＴＭＡＨ：テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド等）、界面活性剤、腐食防止剤のうちの少なくとも１つを含む液であってもよい。これらを混合した薬液の例としては、ＳＰＭ（硫酸過酸化水素水混合液）、ＳＣ１（アンモニア過酸化水素水混合液）、ＳＣ２（塩酸過酸化水素水混合液）等が挙げられる。ただし、酸系の薬液とアルカリ系の薬液とを使用する場合には、第１および第２処理液供給ユニット３０，４０からそれぞれの薬液を供給し、それらの混合を回避できるようにすることが好ましい。

また、処理液ノズル３３，４３から吐出されるリンス液は、ＤＩＷやＣＯ_２水に限られない。たとえば、処理液ノズル３３，４３から吐出されるリンス液は、電解イオン水、オゾン水、アンモニア水、希釈濃度（たとえば、１０ｐｐｍ〜１００ｐｐｍ程度）の塩酸水、還元水（水素水）であってもよい。リンス液は、水を含有している。
有機溶剤供給ユニット１０は、ウエハＷの上面の中央領域に有機溶剤を供給するユニットである。有機溶剤供給ユニット１０は、ウエハＷの上面の中央領域に向けて有機溶剤を吐出する有機溶剤ノズル５０と、有機溶剤ノズル５０に結合された有機溶剤供給管５１と、有機溶剤供給管５１に介装された有機溶剤バルブ５２とを含む。有機溶剤供給管５１には、有機溶剤供給源から、ＩＰＡ等の有機溶剤が供給されている。有機溶剤バルブ５２は、有機溶剤供給管５１内の流路を開閉する。有機溶剤供給ユニット１０は、この実施形態では、ウエハＷの表面を疎水化する前に有機溶剤を供給する前有機溶剤供給ユニットの一例であり、かつウエハＷの表面を疎水化した後に有機溶剤を供給する後有機溶剤供給ユニットの一例である。

有機溶剤ノズル５０から吐出される有機溶剤は、ＩＰＡに限られない。有機溶剤ノズル５０から吐出される有機溶剤は、ウエハＷの上面、および、ウエハＷに形成されたパターン（図示せず）と化学反応しない（反応性が乏しい）、ＩＰＡ以外の有機溶剤であってもよい。より具体的には、有機溶剤ノズル５０から吐出される有機溶剤は、ＩＰＡ、ＨＦＥ（ハイドロフルオロエーテル）、メタノール、エタノール、アセトンおよびTrans-1,2ジクロロエチレンのうちの少なくとも１つを含む液を有機溶剤であってもよい。ただし、有機溶剤ノズル５０から供給される有機溶剤は、疎水化剤供給ユニット１１から供給される疎水化剤の溶媒と混和する（すなわち相溶性を有する）有機溶剤であることが好ましい。さらには、有機溶剤ノズル５０から供給される有機溶剤は、処理液供給ユニット３０，４０から供給されるリンス液（ＤＩＷ、ＣＯ_２水等）と混和する（すなわち相溶性を有する）有機溶剤であることが好ましい。

疎水化剤供給ユニット１１は、ウエハＷの上面の中央領域に液状の疎水化剤を供給するユニットである。疎水化剤供給ユニット１１は、ウエハＷの上面の中央領域に向けて疎水化剤を吐出する疎水化剤ノズル８０と、疎水化剤ノズル８０に結合された疎水化剤供給管８１と、疎水化剤供給管８１に介装された疎水化剤バルブ８２とを含む。疎水化剤供給管８１には、疎水化剤供給源から、液状の疎水化剤が供給されている。疎水化剤バルブ８２は、疎水化剤供給管８１内の流路を開閉する。

疎水化剤ノズル８０から吐出される疎水化剤は、疎水化物質を溶媒中に溶解した液体である。疎水化剤としては、たとえば、シリコン自体およびシリコンを含む化合物を疎水化させるシリコン系の疎水化剤、または金属自体および金属を含む化合物を疎水化させるメタル系の疎水化剤を用いることができる。メタル系の疎水化剤は、たとえば、疎水基を有するアミン、および有機シリコン化合物の少なくとも一つを疎水化物質として含む。シリコン系の疎水化剤は、たとえば、シランカップリング剤である。シランカップリング剤は、たとえば、ＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシラザン）、ＴＭＳ（テトラメチルシラン）、フッ素化アルキルクロロシラン、アルキルジシラザン、および非クロロ系の疎水化剤の少なくとも一つを疎水化物質として含む。非クロロ系の疎水化剤は、たとえば、ジメチルシリルジメチルアミン、ジメチルシリルジエチルアミン、ヘキサメチルジシラザン、テトラメチルジシラザン、ビス（ジメチルアミノ）ジメチルシラン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノトリメチルシラン、Ｎ−（トリメチルシリル）ジメチルアミンおよびオルガノシラン化合物の少なくとも一つを疎水化物質として含む。疎水化物質を溶解させる溶媒は、脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素、エステル、アルコール、エーテル等から選ばれた少なくとも一種であってもよい。より具体的には、メタノール、エタノール、ＩＰＡ、ブタノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−ピロリドン）、ＤＭＦ（Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド）、ＤＭＡ（ジメチルアセトアミド）、ＤＭＳＯ（ジメチルスルホキシド）、ヘキサン、トルエン、ＰＧＭＥＡ（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート）、ＰＧＭＥ（プロピレングリコールモルメチルエーテル）、ＰＧＰＥ（プロピレングリコールモノプロピルエーテル）、ＰＧＥＥ（プロピレングリコールモノエチルエーテル）、ＧＢＬ（γ−ブチロラクトン）、アセチルアセトン、３−ペンタノン、２−ヘプタノン、乳酸エチル、シクロヘキサノン、ジブチルエーテル、ＨＦＥ（ハイドロフルオロエーテル）、エチルノナフルオロイソブチルエーテル、エチルノナフルオロブチルエーテル、およびｍ−キシレンヘキサフルオライドからなる群より選ばれた少なくとも一種であってもよい。

ウエハＷに供給される処理液（薬液、リンス液、有機溶剤および疎水化剤）中の溶存酸素を低減するために、脱気ユニットが備えられている。すなわち、薬液供給管３１，４１、リンス液供給管３４，４４、有機溶剤供給管５１および疎水化剤供給管８１には、それぞれ、脱気ユニット３６，４６，３７，４７，５３，８３が介装されている。したがって、溶存酸素が低減された処理液がウエハＷの表面に供給される。脱気ユニットは、各処理液の供給源に備えられてもよい。脱気ユニットは、各処理液中に不活性ガスを導入（たとえばバブリングによって導入）することにより、処理液中の溶存酸素を排出させるように構成されていてもよい。

不活性ガス供給ユニット８は、ウエハＷの上面の中央領域に向けて不活性ガスを吐出する不活性ガスノズル９０と、不活性ガスノズル９０に結合された不活性ガス供給管９１と、不活性ガス供給管９１に介装された不活性ガスバルブ９２とを含む。不活性ガス供給管９１には、不活性ガス供給源から、窒素ガス等の不活性ガスが供給されている。不活性ガスバルブ９２は、不活性ガス供給管９１内の流路を開閉する。

処理液ノズル３３，４３、有機溶剤ノズル５０、疎水化剤ノズル８０および不活性ガスノズル９０は、この実施形態では、ノズル収容部材３８に共通に収容されている。ノズル収容部材３８の下端部は、ウエハＷの上面の中央領域に対向している。
支持部材７は、対向部材６を支持する対向部材支持部７０と、対向部材支持部７０よりも上方に設けられノズル収容部材３８を支持するノズル支持部７２と、対向部材支持部７０とノズル支持部７２とを連結し鉛直方向に延びる壁部７１とを含む。対向部材支持部７０と壁部７１とノズル支持部７２とによって空間７５が区画されている。空間７５は、筒状部６２の上端部とフランジ部６３とを収容する。対向部材支持部７０は、支持部材７の下壁を構成している。ノズル支持部７２は、支持部材７の上壁を構成している。ノズル収容部材３８は、ノズル支持部７２の略中央に取り付けられている。ノズル収容部材３８の先端は、ノズル支持部７２よりも下方に位置している。ノズル収容部材３８の下端にノズル３３，４３，５０，８０，９０の吐出口がそれぞれ下方に向けて配置されている。これらの吐出口は、対向部材６の筒状部６２内の空間および対向部６０の中央に形成された貫通孔６０ｂを介してウエハＷの中央領域に鉛直上方から臨んでいる。

対向部材支持部７０は、対向部材６（より詳細にはフランジ部６３）を下方から支持する。対向部材支持部７０の中央部には、筒状部６２が挿通される筒状部挿通孔７０ａが形成されている。各フランジ部６３には、フランジ部６３を上下方向に貫通する位置決め孔６３ａが形成されている。対向部材支持部７０には、対応するフランジ部６３の位置決め孔６３ａに係合可能な係合突起７０ｂが形成されている。各位置決め孔６３ａに対応する係合突起７０ｂが係合されることによって、回転方向Ｓにおいて支持部材に対して対向部材が位置決めされる。

支持部材昇降ユニット１２は、支持部材７とともに対向部材６を昇降させる。支持部材昇降ユニット１２は、対向部材６を昇降させる対向部材昇降ユニットとして機能する。したがって、支持部材昇降ユニット１２は、遮断部材としての対向部材６をウエハＷの表面に近接した位置に対向配置する遮断部材配置ユニットとしての機能を有している。支持部材昇降ユニット１２は、たとえば、ボールねじ機構（図示せず）と、当該ボールねじ機構に駆動力を付与する電動モータ（図示せず）とを含む。

支持部材昇降ユニット１２は、上位置から下位置までの間の所定の高さ位置に支持部材７を位置させることができる。下位置は、支持部材７の可動範囲において、支持部材７が基板保持ユニット２４の上面に最も近接する位置である。上位置は、図６に実線で示す位置である。詳しくは、上位置は、支持部材７の可動範囲において、支持部材７が基板保持ユニット２４の上面から最も離間する位置である。

支持部材７は、上位置に位置する状態で、対向部材６を吊り下げ支持している。この状態で、対向部材６は、基板保持ユニット２４から上方に離間している。支持部材７は、支持部材昇降ユニット１２によって昇降されることによって、上位置と下位置との間の係合位置を通過する。係合位置は、図６に二点鎖線で示す位置である。係合位置は、対向部材６が下方から支持部材７に支持され、かつ、対向部材６と基板保持ユニット２４とが係合するときの支持部材７の高さ位置である。支持部材７は、下位置に位置するとき、基板保持ユニット２４と係合した状態の対向部材６から下方に離間している。

支持部材７が上位置と係合位置との間で昇降される際、対向部材６は、支持部材７と一体的に昇降する。支持部材７は、係合位置と下位置との間の位置に位置するとき、対向部材６から下方に離間している。対向部材６は、支持部材７が係合位置と下位置との間の位置に位置するとき、基板保持ユニット２４に係合された状態で維持される。
処理カップ１３は、スピンチャック５に保持されているウエハＷよりも径方向外方に配置されている。処理カップ１３は、排気桶２６と、複数のカップ１４〜１６と、複数のガード１７〜１９と、複数のガード昇降ユニット２７〜２９とを含む。複数のカップは、第１カップ１４、第２カップ１５および第３カップ１６を含む。複数のガードは、第１ガード１７、第２ガード１８および第３ガード１９を含む。複数のガード昇降ユニットは、第１ガード昇降ユニット２７、第２ガード昇降ユニット２８および第３ガード昇降ユニット２９を含む。

排気桶２６は、スピンチャック５を取り囲んでいる。排気桶２６には、チャンバ４（図４参照）に流れ込む空気をチャンバ４外へ排出するための排気管（図示せず）が接続されている。複数のカップ１４〜１６および複数のガード１７〜１９は、スピンチャック５と排気桶２６との間に配置されている。複数のカップ１４〜１６のそれぞれは、ウエハＷを取り囲んでいる。複数のガード１７〜１９のそれぞれは、ウエハＷを取り囲んでいる。

各ガード１７〜１９は、スピンチャック５に保持されたウエハＷから径方向外方に飛散する処理液を受ける。第２ガード１８は、第１ガード１７よりも径方向外方に配置されている。第３ガード１９は、第２ガード１８よりも径方向外方に配置されている。
第１ガード１７は、排気桶２６よりも径方向内方でスピンチャック５を取り囲む第１筒状部１７Ａと、径方向内方に向かうに従って上方に向かうように第１筒状部１７Ａから延びる第１傾斜部１７Ｂとを含む。第２ガード１８は、排気桶２６よりも径方向内方で、かつ第１筒状部１７Ａよりも径方向外方でスピンチャック５を取り囲む第２筒状部１８Ａと、径方向内方に向かうに従って上方に向かうように第２筒状部１８Ａから延びる第２傾斜部１８Ｂとを含む。第３ガード１９は、排気桶２６よりも径方向内方で、かつ第２筒状部１８Ａよりも径方向外方でスピンチャック５を取り囲む第３筒状部１９Ａと、径方向内方に向かうに従って上方に向かうように第３筒状部１９Ａから延びる第３傾斜部１９Ｂとを含む。

第１傾斜部１７Ｂは、第２傾斜部１８Ｂに下方から対向している。第２傾斜部１８Ｂは、第３傾斜部１９Ｂに下方から対向している。
各カップ１４〜１６は、上向きに開いた環状の溝を有している。第２カップ１５は、第１カップ１４よりも径方向外方に配置されている。第３カップ１６は、第２カップ１５よりも径方向外方に配置されている。第３カップ１６は、第２ガード１８と一体に設けられている。各カップ１４〜１６の溝には、回収配管（図示せず）または排出配管（図示せず）が接続されている。各カップ１４〜１６の底部には、対応するガード１７〜１９が受けた処理液が導かれる。各カップ１４〜１６の底部に導かれた処理液は、回収配管または排出配管を通じて、回収または廃棄される。

複数のガード昇降ユニット２７〜２９は、複数のガード１７〜１９の昇降をそれぞれ駆動する。各ガード昇降ユニット２７〜２９は、たとえば、ボールねじ機構（図示せず）と、それに駆動力を与える電動モータ（図示せず）とを含む。
ヒータユニット１１０は、スピンチャック５に保持されたウエハＷを加熱するために用いられる。ヒータユニット１１０は、疎水化処理後のウエハＷを加熱する後加熱ユニットとして用いることができる。

ヒータユニット１１０は、円板状のホットプレートの形態を有している。ヒータユニット１１０は、ウエハＷの下面に下方から対向する対向面１１０ａを有している。
ヒータユニット１１０は、プレート本体１１１と、ヒータ１１２とを含む。プレート本体１１１は、平面視において、ウエハＷよりもわずかに小さい。プレート本体１１１の表面が対向面１１０ａを形成している。ヒータ１１２は、プレート本体１１１に内蔵されている抵抗体であってもよい。ヒータ１１２に通電することによって、対向面１１０ａが加熱される。ヒータ１１２には給電線を介して、ヒータ通電ユニット１１３から電力が供給される。

ヒータユニット１１０は、スピンベース２１の上方に配置されている。処理ユニット２は、ヒータユニット１１０をスピンベース２１に対して相対的に昇降させるヒータ昇降ユニット１１４を含む。ヒータ昇降ユニット１１４は、たとえば、ボールねじ機構と、それに駆動力を与える電動モータとを含む。
ヒータユニット１１０の下面には、回転軸線Ａ１に沿って鉛直方向に延びる昇降軸１１５が結合されている。昇降軸１１５は、スピンベース２１の中央に形成された貫通孔２１ａと、中空の回転軸２２とを挿通している。昇降軸１１５内には、給電線１１６が通されている。ヒータ昇降ユニット１１４は、昇降軸１１５を介してヒータユニット１１０を昇降させることによって、下位置および上位置ならびにそれらの間の任意の中間位置にヒータユニット１１０を配置できる。ヒータユニット１１０が下位置に位置するとき、対向面１１０ａとウエハＷの下面との間の距離は、たとえば、１５ｍｍである。ヒータユニット１１０は、スピンベース２１に対して相対的に移動（昇降）するので、ウエハＷの下面とヒータユニット１１０の対向面１１０ａとの間の距離が変化する。

基板処理装置１は、さらに、スピンチャック５に保持されたウエハＷの下面中央に向けて窒素ガス等の不活性ガスを供給する下面不活性ガス供給ユニット１２０を備えている。下面不活性ガス供給ユニット１２０は、不活性ガス供給管１２１と、不活性ガス供給管１２１に介装された不活性ガスバルブ１２２とを含む。不活性ガス供給管１２１は、中空の昇降軸１１５を挿通し、ヒータユニット１１０の中央開口（図示せず）を挿通しており、その上端には、ウエハＷの下面中央に下方から臨む吐出口を有している。

図７は、基板処理装置１の主要部の電気的構成を説明するためのブロック図である。制御ユニット３は、マイクロコンピュータを備えており、所定のプログラムに従って、基板処理装置１に備えられた制御対象を制御する。より具体的には、制御ユニット３は、プロセッサ（ＣＰＵ）３Ａと、プログラムが格納されたメモリ３Ｂとを含み、プロセッサ３Ａがプログラムを実行することによって、基板処理のための様々な工程のための制御を実行するように構成されている。特に、制御ユニット３は、搬送ロボットＩＲ，ＣＲ、電動モータ２３、支持部材昇降ユニット１２、ガード昇降ユニット２７〜２９およびバルブ３２，３５，４２，４５，５２，８２，９２，１２２等の動作を制御する。また、制御ユニット３は、熱処理ユニット１００の各部、とくに、ランプヒータユニット１０３およびフラッシュランプユニット１０４への通電を制御し、排気ユニット１０５による排気動作を制御し、不活性ガス供給ユニット１０６による不活性ガス供給を制御するようにプログラムされている。さらに、制御ユニット３は、ヒータ通電ユニット１１３によるヒータ１１２への通電を制御し、かつヒータ昇降ユニット１１４の動作を制御するようにプログラムされている。

図８Ａは、この実施形態の基板処理装置１による基板処理の一例を説明するための流れ図であり、主として、制御ユニット３がプログラムを実行することによって実現される処理が示されている。図９Ａ〜図９Ｇは、前記基板処理例を説明するための図解的な断面図である。
基板処理装置１による基板処理では、たとえば、図８Ａに示すように、基板搬入（Ｓ２１）、基板加熱処理（Ｓ２２）、基板冷却処理（Ｓ２３）、基板搬送（Ｓ２４）、薬液処理（Ｓ２５）、リンス処理（Ｓ２６）、第１有機溶剤処理（Ｓ２７）、疎水化処理（Ｓ２８）、第２有機溶剤処理（Ｓ２９）、乾燥処理（Ｓ３０）、後基板加熱処理（Ｓ３１）、後基板冷却処理（Ｓ３２）および基板搬出（Ｓ３３）がこの順番で実行される。

より具体的には、搬送ロボットＩＲが未処理のウエハＷをキャリヤＣから取り出す。搬送ロボットＣＲは、搬送ロボットＩＲから未処理のウエハＷを受け取り、熱処理ユニット１００のチャンバ１０１に搬入し、サセプタ１０２に載置して退避する（Ｓ２１：基板搬入）。制御ユニット３は、たとえば、ランプヒータユニット１０３に通電することにより、ウエハＷを加熱する（Ｓ２２：基板加熱処理）。この基板加熱処理は、ウエハＷの材料（たとえばシリコン）と酸素との結合を切るために必要な熱エネルギーをウエハＷに供給するように行われる。すなわち、この基板加熱処理（Ｓ２２）は、ウエハＷの表面の酸化物の少なくとも一部を加熱によって除去する加熱除去工程（酸化物除去工程）であってもよい（図１Ｂ参照）。より具体的には、ウエハＷは、３００℃以上、より好ましくは５００℃以上、さらに好ましくは７００℃以上に加熱される。たとえば、ウエハＷが７５０℃に所定時間（たとえば２０秒間）保持されるように、ランプヒータユニット１０３への通電が制御されてもよい。必要に応じて、フラッシュランプユニット１０４によるフラッシュ加熱が併用されてもよい。

基板加熱処理（Ｓ２２）は、ウエハＷの表面の酸化物を分割および再結合させて酸化物を平坦化させる平坦化工程であってもよい（図２Ｂ参照）。
基板加熱処理（Ｓ２２）に先立って、制御ユニット３は、排気ユニット１０５を作動させてチャンバ１０１内の雰囲気を排気し、かつ不活性ガス供給ユニット１０６によって、チャンバ１０１内に不活性ガスを供給させる。それにより、ウエハＷの周囲の雰囲気を低酸素雰囲気に保持するための雰囲気制御（Ｓ３５）が行われる。この雰囲気制御は、ウエハＷが熱処理ユニット１００から搬出されるまで継続される。

基板加熱処理（Ｓ２２）の後、ウエハＷを室温に近づけるための基板冷却処理（Ｓ２３。冷却工程）が行われる。具体的には、制御ユニット３は、ランプヒータユニット１０３への通電を停止する。その一方で、不活性ガス供給ユニット１０６による不活性ガスの供給および排気ユニット１０５によるチャンバ１０１の排気は継続される。それにより、ウエハＷと不活性ガスとの熱交換によって、ウエハＷが冷却される。

そして、所定の冷却時間が経過すると、制御ユニット３は、冷却処理後のウエハＷを熱処理ユニット１００から取り出して、いずれかの処理ユニット２に搬入する（Ｓ２４：基板搬送）。
基板冷却処理（Ｓ２３）の前または基板冷却処理中に、チャンバ１０１に空気（酸素）を導入して、ウエハＷの表面に新たな酸化膜Ｏｘｎ（図３Ｃ参照）を形成してもよい（加熱改質工程の一例）。ウエハＷが高温の状態で酸素濃度が制御された雰囲気に置かれることにより、均一な酸化膜ＯｘｎをウエハＷの表面に形成することができる。

処理ユニット２にウエハＷが搬入される前に、対向部材６と基板保持ユニット２４とが係合可能となるように、回転方向Ｓにおける対向部材６と基板保持ユニット２４との相対位置が調整される。詳しくは、平面視で、対向部材６の第１係合部６６と基板保持ユニット２４の第２係合部７６とが重なるように、回転方向Ｓにおける基板保持ユニット２４の位置を電動モータ２３が調整する。

一方、未処理のウエハＷが、搬送ロボットＣＲ（図４参照）によって熱処理ユニット１００から処理ユニット２へと搬送され、スピンチャック５に渡される（Ｓ２４：基板搬送）。この後、ウエハＷは、搬送ロボットＣＲによって搬出されるまでの間、チャックピン２０によって、スピンベース２１の上面から上方に間隔を空けて水平に保持される（基板保持工程）。

そして、支持部材昇降ユニット１２が、上位置に位置する支持部材７を下位置へ向けて下降させる。支持部材７は、下位置に移動する前に係合位置を通過する。支持部材７が係合位置に達すると、対向部材６と基板保持ユニット２４とが磁力によって係合する。これにより、高さ位置が固定された基板保持ユニット２４によって対向部材６が下方から支持される。対向部材６が基板保持ユニット２４に係合しているとき、対向部材６の対向部６０は、ウエハＷの上面に近接配置され、ウエハＷの上面に上方から対向する。一方、対向部材６の延設部６１は、径方向外方からウエハＷに対向し、ウエハＷの周縁を包囲する。また、対向部材６が基板保持ユニット２４に係合しているとき、延設部６１の下端部がスピンベース２１に上方から対向する。延設部６１の下端部とスピンベース２１の上面との間には僅かな隙間が設けられている。このように、支持部材昇降ユニット１２によって、延設部６１の内周面が径方向外方からウエハＷに対向する位置に対向部材６が配置される（遮断部材配置工程）。

支持部材７が係合位置からさらに下方へ下降すると、対向部材６は、支持部材７による支持から解放される。詳しくは、支持部材７の対向部材支持部７０が対向部材６のフランジ部６３から下方に退避する。
そして、図９Ａに示すように、支持部材７は、下位置に達する。そして、電動モータ２３が駆動され、基板保持ユニット２４のスピンベース２１の回転が開始する。これにより、水平に保持されたウエハＷが回転する（基板回転工程）。スピンベース２１に設けられた第２係合部７６に対向部材６に設けられた第１係合部６６が係合している。そのため、対向部材６は、ウエハＷと同期回転する（対向部材回転工程）。同期回転とは、同じ方向に同じ回転速度で回転することをいう。

さらに、制御ユニット３は、不活性ガスバルブ９２を開いて、不活性ガスノズル９０から不活性ガスを吐出させる。それにより、スピンベース２１と対向部６０との間の処理空間６５の空気が不活性ガス雰囲気に置換される。それにより、ウエハＷの周囲は、大気圧よりも酸素濃度が低い低酸素雰囲気となる。このように、ウエハＷの周囲の空間を低酸素雰囲気に制御する雰囲気制御工程（Ｓ３６）は、処理ユニット２からウエハＷを搬出するまで継続される。

このような低酸素雰囲気を保持した状態で、薬液処理（Ｓ２５。薬液洗浄工程、表面洗浄工程）が開始される。ウエハＷの回転数は、薬液処理速度（たとえば３００ｒｐｍ）に制御される。薬液処理（Ｓ２５）では、ウエハＷ上に薬液としてＳＣ１を処理液ノズル４３から供給することによって、ウエハＷの上面に対する薬液洗浄処理が施される。このときに供給されるＳＣ１は、脱気ユニット４６によって液中の溶存酸素濃度が低減された低酸素濃度のＳＣ１である。具体的には、処理液ノズル４３から吐出されるＳＣ１中の溶存酸素濃度が１００ｐｐｂ以下であることが好ましくは、それにより、溶存酸素に起因するウエハＷの表面の酸化を回避できる。

より具体的に説明すると、図９Ａを参照して、第３ガード昇降ユニット２９が、第３ガード１９を上位置に配置し、第２ガード昇降ユニット２８が、第２ガード１８を上位置に配置する。そして、第１ガード昇降ユニット２７が、処理液を受けることができる高さ位置に第１ガード１７を配置する（ガード配置工程）。
この状態で、薬液バルブ４２が開かれる。これにより、処理液ノズル４３から回転状態のウエハＷの上面の中央領域に薬液（ＳＣ１）が供給される。薬液は遠心力によってウエハＷの上面の全体に行き渡る。

薬液は、遠心力によってウエハＷから径方向外方に飛散する。ウエハＷから径方向外方に飛散した薬液は、ウエハＷに径方向外方から対向する対向部材６の延設部６１の内周面６１ａに至る。対向部材６は、ウエハＷとともに回転しているため、延設部６１の内周面６１ａに付着した薬液は、遠心力によって、延設部６１よりも径方向外方に飛散する。延設部６１よりも径方向外方に飛散した薬液は、第１ガード１７によって受けられる。第１ガード１７によって受けられた薬液は、第１筒状部１７Ａを伝って、第１カップ１４へ導かれる。

一定時間の薬液処理（Ｓ２５）の後、リンス処理（Ｓ２６。リンス工程、表面洗浄工程）が実行される。ウエハＷの回転数は、リンス処理速度（たとえば３００ｒｐｍ）に制御される。リンス処理では、ウエハＷ上のＳＣ１（薬液）をリンス液としてのＣＯ_２水に置換することにより、ウエハＷの上面がリンスされる。このときに供給されるリンス液は、脱気ユニット４７によって液中の溶存酸素濃度が低減された低酸素濃度のリンス液（たとえばＣＯ_２水）である。具体的には、処理液ノズル４３から吐出されるリンス液中の溶存酸素濃度が１００ｐｐｂ以下であることが好ましくは、それにより、溶存酸素に起因するウエハＷの表面の酸化を回避できる。

リンス処理（Ｓ２６）の開始に際して、薬液バルブ４２が閉じられ、処理液ノズル４３からのＳＣ１の吐出が停止される。図９Ｂを参照して、第３ガード昇降ユニット２９が、第３ガード１９を上位置に維持し、第２ガード昇降ユニット２８が、第２ガード１８を上位置に維持する。そして、第１ガード昇降ユニット２７が、処理液を受けることができる高さ位置に第１ガード１７を配置する（ガード配置工程）。

この状態で、リンス液バルブ４５が開かれる。これにより、処理液ノズル４３から回転状態のウエハＷの上面の中央領域に向けてリンス液が供給される。リンス液は遠心力によってウエハＷの上面の全体に行き渡る。これにより、ウエハＷ上の薬液がリンス液によって置換される。
ウエハＷ上の薬液およびリンス液の混合液またはリンス液は、遠心力によってウエハＷから径方向外方に飛散する。ウエハＷから径方向外方に飛散した薬液およびリンス液の混合液またはリンス液は、ウエハＷに径方向外方から対向する対向部材６の延設部６１の内周面６１ａに至る。対向部材６は、ウエハＷとともに回転しているため、延設部６１の内周面６１ａに付着した薬液およびリンス液の混合液またはリンス液は、遠心力によって、延設部６１よりも径方向外方に飛散する。延設部６１よりも径方向外方に飛散した薬液およびリンス液の混合液またはリンス液は、第１ガード１７によって受けられる。第１ガード１７によって受けられた薬液およびリンス液の混合液またはリンス液は、第１筒状部１７Ａを伝って、第１カップ１４へ導かれる。

一定時間のリンス処理（Ｓ２６）の後、第１有機溶剤処理（Ｓ２７。前有機溶剤供給工程）が実行される。ウエハＷの回転数は、有機溶剤処理速度（たとえば３００ｒｐｍ）に制御される。第１有機溶剤処理（Ｓ２７）では、ウエハＷ上のリンス液がＩＰＡ等の有機溶剤で置換される。この有機溶剤は、リンス処理（Ｓ２６）で用いられるリンス液であるＣＯ_２水と混和する（相溶性を有する）有機溶剤である。

具体的には、リンス液バルブ４５が閉じられる。これにより、処理液ノズル４３からのリンス液の吐出が停止される。そして、図９Ｃを参照して、第１ガード昇降ユニット２７が、第１ガード１７を下位置に配置する。第２ガード昇降ユニット２８が、第２ガード１８を下位置に配置する。さらに、第３ガード昇降ユニット２９が、処理液を受けることができる高さ位置に第３ガード１９を配置する。

そして、有機溶剤バルブ５２が開かれる。これにより、有機溶剤供給ユニット１０の有機溶剤ノズル５０から回転状態のウエハＷの上面の中央領域に向けて有機溶剤が供給される。有機溶剤は、遠心力によってウエハＷの上面の全体に行き渡る。これにより、ウエハＷ上のリンス液が有機溶剤によって置換される。このときに供給される有機溶剤は、脱気ユニット５３によって液中の溶存酸素濃度が低減された低酸素濃度の有機溶剤である。具体的には、有機溶剤ノズル５０から吐出される有機溶剤中の溶存酸素濃度が１００ｐｐｂ以下であることが好ましくは、それにより、溶存酸素に起因するウエハＷの表面の酸化を回避できる。

ウエハＷ上のリンス液および有機溶剤の混合液または有機溶剤は、遠心力によってウエハＷから径方向外方に飛散する。ウエハＷから径方向外方に飛散したリンス液および有機溶剤の混合液または有機溶剤は、ウエハＷに径方向外方から対向する対向部材６の延設部６１の内周面６１ａに至る。対向部材６は、ウエハＷとともに回転しているため、延設部６１の内周面６１ａに付着したリンス液および有機溶剤の混合液または有機溶剤は、遠心力によって、延設部６１よりも径方向外方に飛散する。延設部６１よりも径方向外方に飛散したリンス液および有機溶剤の混合液または有機溶剤は、第３ガード１９によって受けられる。第３ガード１９によって受けられたリンス液および有機溶剤の混合液または有機溶剤は、第３筒状部１９Ａを伝って、第３カップ１６へ導かれる。

一定時間の第１有機溶剤処理（Ｓ２７）の後、疎水化処理（Ｓ２８）が実行される。ウエハＷの回転数は、疎水化処理速度（たとえば５００ｒｐｍ）に制御される。疎水化処理（Ｓ２８）では、ウエハＷ上の有機溶剤が疎水化剤で置換される。疎水化剤は、疎水化物質を溶媒中に溶解させた液体である。疎水化剤の溶媒は、たとえば、ＰＧＭＥＡのように、第１有機溶剤処理（Ｓ２７）で供給されるＩＰＡと混和する（相溶性を有する）ものであることが好ましい。それにより、ウエハＷ上の有機溶剤（ＩＰＡ）を置換することができる。

疎水化処理（Ｓ２８）に際して、有機溶剤バルブ５２が閉じられる。これにより、有機溶剤ノズル５０からの有機溶剤の吐出が停止される。そして、図９Ｄを参照して、第１ガード昇降ユニット２７が、第１ガード１７を下位置に維持し、第２ガード昇降ユニット２８が第２ガード１８を下位置に維持する。そして、第３ガード昇降ユニット２９が、処理液を受けることができる高さ位置に第３ガード１９を配置する。

そして、疎水化剤バルブ８２が開かれる。これにより、疎水化剤供給ユニット１１の疎水化剤ノズル８０から回転状態のウエハＷの上面の中央領域に向けて疎水化剤が供給される（疎水化剤供給工程）。疎水化剤は、遠心力によってウエハＷの上面の全体に行き渡る。これにより、ウエハＷ上の有機溶剤が疎水化剤によって置換される。このときに供給される疎水化剤は、脱気ユニット８３によって液中の溶存酸素濃度が低減された低酸素濃度の疎水化剤である。具体的には、疎水化剤ノズル８０から吐出される疎水化剤中の溶存酸素濃度が１００ｐｐｂ以下であることが好ましくは、それにより、溶存酸素に起因するウエハＷの表面の酸化を回避できる。

ウエハＷ上の有機溶剤および疎水化剤の混合液または疎水化剤は、遠心力によってウエハＷから径方向外方に飛散する。ウエハＷから径方向外方に飛散した有機溶剤および疎水化剤の混合液または疎水化剤は、ウエハＷに径方向外方から対向する対向部材６の延設部６１の内周面６１ａに至る。対向部材６は、ウエハＷとともに回転しているため、延設部６１の内周面６１ａに付着した有機溶剤および疎水化剤の混合液または疎水化剤は、遠心力によって、延設部６１よりも径方向外方に飛散する。延設部６１よりも径方向外方に飛散した有機溶剤および疎水化剤の混合液または疎水化剤は、第３ガード１９によって受けられる。第３ガード１９によって受けられた有機溶剤および疎水化剤の混合液または疎水化剤は、第３筒状部１９Ａを伝って、第３カップ１６へ導かれる。

一定時間の疎水化処理（Ｓ２８）の後、第２有機溶剤処理（Ｓ２９。後有機溶剤供給工程）が実行される。ウエハＷの回転数は、有機溶剤処理速度（たとえば３００ｒｐｍ）に制御される。第２有機溶剤処理では、ウエハＷ上の疎水化剤が有機溶剤で置換される。この有機溶剤は、疎水化処理（Ｓ２８）で用いられる疎水化剤の溶媒と混和する（相溶性を有する）ものであり、たとえばＩＰＡである。

具体的には、疎水化剤バルブ８２が閉じられる。そして、図９Ｅを参照して、第１ガード昇降ユニット２７が、第１ガード１７を下位置に維持し、第２ガード昇降ユニット２８が、第２ガード１８を下位置に維持する。そして、第３ガード昇降ユニット２９によって、処理液を受けることができる高さ位置に第３ガード１９が配置される（ガード配置工程）。

そして、有機溶剤バルブ５２が開かれる。これにより、回転状態のウエハＷの上面の中央領域に向けて、有機溶剤ノズル５０から有機溶剤が吐出される。有機溶剤は、遠心力によってウエハＷの上面の全体に行き渡る。これにより、ウエハＷ上の疎水化剤が有機溶剤によって置換される。このときに供給される有機溶剤は、脱気ユニット５３によって液中の溶存酸素濃度が低減された低酸素濃度の有機溶剤である。具体的には、有機溶剤ノズル５０から吐出される有機溶剤中の溶存酸素濃度が１００ｐｐｂ以下であることが好ましくは、それにより、溶存酸素に起因するウエハＷの表面の酸化を回避できる。

ウエハＷ上の有機溶剤および疎水化剤の混合液または有機溶剤は、遠心力によってウエハＷから径方向外方に飛散する。ウエハＷから径方向外方に飛散した有機溶剤および疎水化剤の混合液または有機溶剤は、ウエハＷに径方向外方から対向する対向部材６の延設部６１の内周面に至る。対向部材６は、ウエハＷとともに回転しているため、延設部６１の内周面に付着した有機溶剤および疎水化剤の混合液または有機溶剤は、遠心力によって、延設部６１よりも径方向外方に飛散する。延設部６１よりも径方向外方に飛散した有機溶剤および疎水化剤の混合液または有機溶剤は、第３ガード１９によって受けられる。第３ガード１９によって受けられた有機溶剤および疎水化剤の混合液または有機溶剤は、第３筒状部１９Ａを伝って、第３カップ１６へ導かれる。

一定時間の第２有機溶剤処理（Ｓ２９）の後、ウエハＷの上面の液成分を遠心力によって振り切る乾燥処理（Ｓ３０）が実行される。具体的には、有機溶剤バルブ５２が閉じられた後、ウエハＷが高速度（乾燥処理速度、たとえば２０００ｒｐｍ）で回転される。
一定時間の乾燥処理（Ｓ３０）の後、制御ユニット３は、ウエハＷの回転を減速（たとえば３００ｒｐｍまで減速）し、図９Ｆに示すように、ヒータユニット１１０によってウエハＷを加熱する。これにより、ウエハＷ上に残留する疎水化剤の溶媒成分を揮発させるための後基板加熱処理（Ｓ３１。加熱脱水工程）が実行される。

その後、一定時間が経過すると、制御ユニット３は、ヒータユニット１１０による加熱を停止し、ウエハＷの回転を再び加速（たとえば２０００ｒｐｍまで加速）して、ウエハＷを室温に向けて冷却するための後基板冷却処理（Ｓ３２）を実行する。図９Ｇに示すように、後基板冷却処理（Ｓ３２）では、不活性ガスバルブ９２および１２２が開かれることにより、ウエハＷの上面および下面に不活性ガスが吹き付けられる。このとき、ガード１７〜１９をいずれも下位置として、処理空間６５内の雰囲気が速やかに置換されるようにすることが好ましい。一定時間が経過すると、制御ユニット３は、電動モータ２３を制御して、ウエハＷの回転を停止させる。

後基板冷却処理（Ｓ３２）が終了すると、制御ユニット３は、不活性ガスバルブ９２，１２２を閉じて不活性ガスの供給を停止し、雰囲気制御工程（Ｓ３６）を終える。
その後、搬送ロボットＣＲが、処理ユニット２に進入して、スピンチャック５から処理済みのウエハＷをすくい取って、処理ユニット２外へと搬出する（Ｓ３１：基板搬出）。そのウエハＷは、搬送ロボットＣＲから搬送ロボットＩＲへと渡され、搬送ロボットＩＲによって、キャリヤＣに収納される。

図８Ｂに示すように、ＳＣ１による薬液洗浄処理（Ｓ２５）およびＳＣ１を洗い流すリンス処理（Ｓ２６）の前に、フッ酸による薬液処理（Ｓ４１：薬液洗浄）およびフッ酸を洗い流すためのリンス処理（Ｓ４２）を実行してもよい。これにより、ウエハＷの表面の微量の酸化物をフッ酸のエッチング作用によって除去できる。また、ウエハＷの表面に酸化膜が形成されている場合には、フッ酸によるライトエッチングによってその表面を平坦化できる。この場合、雰囲気制御処理（Ｓ３６）は、薬液による酸化物除去処理（Ｓ４１）以前に開始される。

薬液処理（Ｓ４１）およびその後のリンス処理（Ｓ４２）では、たとえば第１処理液供給ユニット３０から薬液（フッ酸）およびリンス液が供給される。
すなわち、低酸素雰囲気を保持した状態で、薬液処理（Ｓ４１）が開始される。ウエハＷの回転数は、薬液処理速度（たとえば３００ｒｐｍ）に制御される。薬液処理（Ｓ４１）では、ウエハＷ上に薬液としてフッ酸（ＨＦ）を処理液ノズル３３から供給することによって、ウエハＷの上面にエッチング等の処理が施される。より具体的には、フッ酸の供給によって、ウエハＷの表面に存在している酸化物をエッチング除去したり、表面の酸化膜の表面を平坦化したりすることができる。このフッ酸の供給は、ウエハＷの表面を洗浄するための薬液洗浄工程を兼ねていてもよい。供給されるフッ酸は、脱気ユニット３６によって液中の溶存酸素濃度が低減された低酸素濃度のフッ酸水溶液である。具体的には、処理液ノズル３３から吐出されるフッ酸中の溶存酸素濃度が１００ｐｐｂ以下であることが好ましくは、それにより、溶存酸素に起因するウエハＷの表面の酸化を回避できる。

より具体的に説明すると、図１０Ａを参照して、第１ガード昇降ユニット２７が、第１ガード１７を下位置に配置し、第３ガード昇降ユニット２９が、第３ガード１９を上位置に配置する。そして、第２ガード昇降ユニット２８が、処理液を受けることができる高さ位置に第２ガード１８を配置する（ガード配置工程）。
この状態で、薬液バルブ３２が開かれる。これにより、処理液ノズル３３から回転状態のウエハＷの上面の中央領域に薬液（フッ酸）が供給される。薬液は遠心力によってウエハＷの上面の全体に行き渡る。

薬液は、遠心力によってウエハＷから径方向外方に飛散する。ウエハＷから径方向外方に飛散した薬液は、ウエハＷに径方向外方から対向する対向部材６の延設部６１の内周面６１ａに至る。対向部材６は、ウエハＷとともに回転しているため、延設部６１の内周面６１ａに付着した薬液は、遠心力によって、延設部６１よりも径方向外方に飛散する。延設部６１よりも径方向外方に飛散した薬液は、第２ガード１８によって受けられる。第２ガード１８によって受けられた薬液は、第２筒状部１８Ａを伝って、第２カップ１５へ導かれる。

一定時間の薬液処理（Ｓ４１）の後、リンス処理（Ｓ４２）が実行される。ウエハＷの回転数は、リンス処理速度（たとえば３００ｒｐｍ）に制御される。リンス処理では、ウエハＷ上のフッ酸（薬液）をリンス液としてのＤＩＷに置換することにより、ウエハＷの上面がリンスされる。供給されるリンス液は、脱気ユニット３７によって液中の溶存酸素濃度が低減された低酸素濃度のリンス液（たとえばＤＩＷ）である。具体的には、処理液ノズル３３から吐出されるリンス液中の溶存酸素濃度が１００ｐｐｂ以下であることが好ましくは、それにより、溶存酸素に起因するウエハＷの表面の酸化を回避できる。

リンス処理（Ｓ４２）の開始に際して、薬液バルブ３２が閉じられ、処理液ノズル３３からのフッ酸の吐出が停止される。図１０Ｂを参照して、第１ガード昇降ユニット２７が、第１ガード１７を下位置に維持し、第３ガード昇降ユニット２９が、第３ガード１９を上位置に維持する。そして、第２ガード昇降ユニット２８が、処理液を受けることができる高さ位置に第２ガード１８を配置する（ガード配置工程）。

この状態で、リンス液バルブ３５が開かれる。これにより、処理液ノズル３３から回転状態のウエハＷの上面の中央領域に向けてリンス液が供給される。リンス液は遠心力によってウエハＷの上面の全体に行き渡る。これにより、ウエハＷ上の薬液がリンス液によって置換される。
ウエハＷ上の薬液およびリンス液の混合液またはリンス液は、遠心力によってウエハＷから径方向外方に飛散する。ウエハＷから径方向外方に飛散した薬液およびリンス液の混合液またはリンス液は、ウエハＷに径方向外方から対向する対向部材６の延設部６１の内周面６１ａに至る。対向部材６は、ウエハＷとともに回転しているため、延設部６１の内周面６１ａに付着した薬液およびリンス液の混合液またはリンス液は、遠心力によって、延設部６１よりも径方向外方に飛散する。延設部６１よりも径方向外方に飛散した薬液およびリンス液の混合液またはリンス液は、第２ガード１８によって受けられる。第２ガード１８によって受けられた薬液およびリンス液の混合液またはリンス液は、第２筒状部１８Ａを伝って、第２カップ１５へ導かれる。

図１１は、制御ユニット３による処理ユニット２に対する制御動作例を説明するためのシーケンス図（タイムチャート）であり、主として、スピンチャック５によるウエハＷの回転数と、ヒータユニット１１０によるウエハＷの加熱とに関する制御内容を示す。
ヒータユニット１１０の初期位置は、下位置（図６参照）であり、ウエハＷの下面から対向面１１０ａまでの距離が長い位置である。制御ユニット３は、たとえば、処理対象のウエハＷが搬入されると、ヒータユニット１１０への通電を開始する。制御ユニット３は、薬液処理（Ｓ２５，Ｓ４１）、リンス処理（Ｓ２６，Ｓ４２）の間は、ヒータユニット１１０を下位置に保持する（図９Ａ、図９Ｂ参照）。したがって、ウエハＷは実質的に加熱されない。

制御ユニット３は、第１有機溶剤処理（Ｓ２７）および第２有機溶剤処理（Ｓ２９）の期間には、ヒータユニット１１０を上昇させ、ウエハＷの下面に接近した接近位置に配置する（図９Ｃ、図９Ｅ参照）。ウエハＷの下面との間には間隔が確保されており、それによって、ウエハＷの回転が許容される。第１有機溶剤処理（Ｓ２７）および第２有機溶剤処理（Ｓ２９）の際のウエハＷの回転数は、たとえば３００ｒｐｍである。ヒータユニット１１０がウエハＷに接近して配置されることにより、ウエハＷが加熱される。それにより、有機溶剤によるリンス液の置換を効率的に進行させることができる。

制御ユニット３は、疎水化処理（Ｓ２８）においては、ヒータユニット１１０を下位置に保持する（図９Ｄ参照）。したがって、ウエハＷは実質的に加熱されない。それにより、疎水化剤の溶媒の揮発を抑制し、ウエハＷ全面に疎水化剤を行き渡らせて、疎水化剤による有機溶剤の置換を図ることができる。疎水化処理の際のウエハＷの回転数は、たとえば５００ｒｐｍである。

乾燥処理（Ｓ３０）では、ウエハＷの回転数が加速され、たとえば２０００ｒｐｍとされる。これにより、ウエハＷ上の有機溶剤が遠心力によって、ウエハＷ外に排除される。
後基板加熱処理（Ｓ３１）では、制御ユニット３は、ウエハＷの回転数をたとえば３００ｒｐｍに減速する。さらに、制御ユニット３は、ヒータユニット１１０を上昇させて、図９Ｆに示すように、ウエハＷの下面に接近した接近位置に配置する。これにより、ウエハＷは、たとえば２００℃程度まで昇温する。このような後基板加熱処理（Ｓ３１）によって、ウエハＷの表面に形成された疎水化剤膜中の溶媒成分および水分が蒸発させられる。すなわち、後基板加熱処理（Ｓ３１）は、脱溶媒処理および脱水処理である。後基板加熱処理は、ウエハＷの温度を少なくとも疎水化剤液の溶媒の沸点以上に昇温させる処理であることが好ましい。たとえば、疎水化剤液の溶媒は、ＰＧＭＥＡであってもよく、その場合の沸点は１１０℃程度である。

その後の後基板冷却処理（Ｓ３２）では、制御ユニット３は、ウエハＷの回転数をたとえば２０００ｒｐｍまで加速する。図９Ｇに示すように、ヒータユニット１１０は、下位置に配置される。それにより、ウエハＷは上下から供給される不活性ガスとの間で熱交換して、室温に向けて冷却される。後基板冷却処理が終了すると、制御ユニット３は、ウエハＷの回転、すなわちスピンチャック５の回転を停止し、搬送ロボットＣＲによって処理済みのウエハＷを処理ユニット２から搬出させる。

図１２は、後基板加熱処理（Ｓ３１）による脱溶媒作用を説明するための図である。疎水化剤によってウエハＷの表面を処理すると、ウエハＷの表面がシリル化されて疎水性表面となる。この疎水性表面には、ゴミ１３０が付着しやすい。ゴミ１３０の主成分はＣ（炭素）であり、過剰な溶媒が存在しているときには、溶媒１３１を内包するラテックス状になっていると考えられる。そこで、後基板加熱処理（Ｓ３１）によってゴミ１３０のなかの溶媒１３１を蒸発させることにより、ゴミ１３０を縮小することができ、それによって、パーティクル性能を改善できる。

図１３は、後基板加熱処理（Ｓ３１）による脱水作用を説明するための図である。ウエハＷの表面に水分が残留していると、疎水化剤の分子１４０とウエハＷの材料（たとえばシリコン）との結合に水分子１４１が介在されて、不完全な結合となる。後基板加熱処理（Ｓ３１）は、結合に介在している水分子１４１を除去する脱水作用を有し、それによって、不完全な結合を低減または解消する。たとえば、不完全な結合状態で疎水化剤の分子１４０が存在している状態では、疎水化剤膜に対して有機物の反応残留物が付着しやすくなるおそれがある。脱水処理によって不完全な結合を低減または解消することで、不完全な結合状態に起因するパーティクル性能の悪化を回避できる。

以上のように、この実施形態によれば、表面に酸化物を有するウエハＷに対して、熱処理ユニット１００による表面改質処理（Ｓ２１）が行われ、それにより、ウエハＷ上の酸化物が除去されたり、ウエハＷ上の酸化物が分解および再結合されたりすることにより、ウエハＷの表面が平坦化される。その後に、ウエハＷの表面を処理液によって洗浄する表面洗浄工程（Ｓ２５，Ｓ２６，Ｓ４１，Ｓ４２）が実行される。表面洗浄工程の後に実行される疎水化工程（Ｓ５）では、ウエハＷの表面に疎水化剤が供給され、ウエハＷの表面が疎水性に改質される。

このように、酸化物に起因するウエハＷの表面の凹凸を解消した状態でウエハＷの表面が疎水性に改質されるので、この改質されたウエハＷの表面は、均一に疎水化され、かつラフネスの少ない平坦な表面となる。これにより、第２有機溶剤処理（Ｓ２９）などにおいて、ウエハＷの表面のパターンが倒壊することを抑制または防止できる。加えて、表面のラフネスが少ないので、パーティクルとして検出されるおそれのある凹凸がウエハＷの表面には生じることを抑制または防止できる。

処理ユニット２において使用される処理液（薬液、リンス液、有機溶剤、疎水化剤）は、溶存酸素が低く（たとえば１００ｐｐｂ以下）、ウエハＷの材料を酸化しないので、ウエハＷの表面に処理液に起因する新たな酸化物は形成されない。また、表面洗浄工程から疎水化工程までの期間には、ウエハＷの周囲の雰囲気が低酸素雰囲気に制御される（Ｓ３６）。したがって、ウエハＷの表面に新たな酸化物が成長することを抑制した状態で、ウエハＷの表面を疎水性に改質できる。

低酸素雰囲気は、処理液中に酸素が溶解しない酸素濃度の雰囲気である。これにより、ウエハＷの表面に酸化物が成長することを抑制または防止できる。
また、この実施形態では、疎水化処理（Ｓ２８）の後、ウエハＷの表面に有機溶剤を供給して、ウエハＷ上の過剰の疎水化剤を流し取る第２有機溶剤処理（Ｓ２９。後有機溶剤供給工程）が行われる。これにより、適正量の疎水化剤でウエハＷの表面を疎水化できるので、過剰な疎水化剤に起因してウエハＷの表面のラフネスが悪化したり、疎水性能が低下したりすることを回避できる。

また、この実施形態では、雰囲気制御工程（Ｓ３６）において、対向部材６が、ウエハＷの表面に近接した位置に対向して配置され、それによって、ウエハＷの表面が対向する空間が制限される。そして、その制限された空間に不活性ガスが供給される。それにより、ウエハＷの表面は低酸素濃度の雰囲気中に置かれ、したがって、処理中のウエハＷの表面に酸化物が成長することを抑制または防止できる。

さらに、この実施形態では、対向部材６がウエハＷの表面に近接して対向配置されると、ウエハＷの表面が対向する空間は、当該表面の法線方向からは対向部６０によって制限され、当該表面に平行な方向からは環状の延設部６１によって制限される。それにより、ウエハＷの表面が対向する空間はほぼ閉空間を形成し、この閉空間に不活性ガスが供給される。したがって、ウエハＷの表面は、低酸素濃度で安定した雰囲気中に置かれ、その状態で、表面洗浄処理等が行われる。よって、処理中のウエハＷの表面に酸化物が成長することを一層確実に抑制または防止できる。

以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明はさらに他の形態でも実施することができる。
後基板加熱処理（Ｓ３１）のためには、ヒータユニット１１０による加熱に代えて、またはヒータ加熱に加えて、赤外線ランプ、レーザ、加熱蒸気（スチーム）などによる加熱を適用してもよい。ウエハＷの加熱は、下面から行う必要はなく、上面からの加熱を適用してもよい。たとえば、ウエハＷの上方に赤外線ランプを配置してもよい。

また、後基板加熱処理（Ｓ３１）は、処理ユニット２内で行う必要はなく、搬送ロボットＣＲによって別のユニットに搬送して行ってもよい。
また、図８Ａおよび図８Ｂの処理において、後基板加熱処理（Ｓ３１）および後基板冷却処理（Ｓ３２）を省いてもよい。
搬送ロボットＣＲが配置される搬送室内の雰囲気を低酸素雰囲気に制御して、搬送中における酸化物の成長を抑制または防止してもよい。

熱処理ユニット１００は基板処理装置１に組み込まれていなくてもよい。すなわち、基板処理装置１とは別の装置において、ウエハＷの表面改質のための加熱処理を行ってもよい。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

Ｗ ウエハ
Ｏｘ 酸化物
Ｏｘｎ 新たな酸化膜
Ｗsi シリコン露出部
Ｗox 酸化物部
Ｓｍ 疎水化物質
ＩＲ 搬送ロボット
ＣＲ 搬送ロボット
１ 基板処理装置
２ 処理ユニット
３ 制御ユニット
４ チャンバ
５ スピンチャック
６ 対向部材
７ 支持部材
８ 不活性ガス供給ユニット
１０ 有機溶剤供給ユニット
１１ 疎水化剤供給ユニット
１２ 支持部材昇降ユニット
２０ チャックピン
２１ スピンベース
２２ 回転軸
２３ 電動モータ
２４ 基板保持ユニット
２６ 排気桶
３０ 第１処理液供給ユニット
３１ 薬液供給管
３２ 薬液バルブ
３３ 処理液ノズル
３４ リンス液供給管
３５ リンス液バルブ
３６ 脱気ユニット
３７ 脱気ユニット
４０ 第２処理液供給ユニット
４１ 薬液供給管
４２ 薬液バルブ
４３ 処理液ノズル
４４ リンス液供給管
４５ リンス液バルブ
４６ 脱気ユニット
４７ 脱気ユニット
５０ 有機溶剤ノズル
５１ 有機溶剤供給管
５２ 有機溶剤バルブ
５３ 脱気ユニット
６０ 対向部
６１ 延設部
６２ 筒状部
７０ 対向部材支持部
７２ ノズル支持部
８０ 疎水化剤ノズル
８１ 疎水化剤供給管
８２ 疎水化剤バルブ
８３ 脱気ユニット
９０ 不活性ガスノズル
９１ 不活性ガス供給管
９２ 不活性ガスバルブ
１００ 熱処理ユニット
１０１ チャンバ
１０２ サセプタ
１０３ ランプヒータユニット
１０４ フラッシュランプユニット
１０５ 排気ユニット
１０６ 不活性ガス供給ユニット
１１０ ヒータユニット
１１３ ヒータ通電ユニット
１１４ ヒータ昇降ユニット
１２０ 下面不活性ガス供給ユニット
１２１ 不活性ガス供給管
１２２ 不活性ガスバルブ

Claims (26)

1. 表面に酸化物を有する基板を加熱して表面を改質する加熱改質工程と、
   前記基板の前記改質された表面に処理液を供給し、当該処理液によって基板の表面を洗浄する表面洗浄工程と、
   前記基板の前記洗浄された表面に疎水化剤を供給して、前記基板の表面を疎水化する疎水化工程と、を含む基板処理方法。
2. 前記加熱改質工程が、前記基板の表面の酸化物の少なくとも一部を加熱によって除去する加熱除去工程を含む、請求項１に記載の基板処理方法。
3. 前記加熱改質工程が、前記基板の表面の酸化物に起因する凹凸を加熱によって低減する平坦化工程を含む、請求項１または２に記載の基板処理方法。
4. 前記表面洗浄工程が、洗浄用の薬液を前記基板の表面に供給する薬液洗浄工程と、前前記基板の表面にリンス液を供給して前記薬液をリンス液で置換するリンス工程と、を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の基板処理方法。
5. 前記処理液中の溶存酸素濃度が１００ｐｐｂ以下である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の基板処理方法。
6. 前記疎水化工程が、溶媒中に疎水化物質を溶解させた液状の疎水化剤を供給する疎水化剤供給工程を含み、
   前記表面洗浄工程の後、前記疎水化工程の前に、前記疎水化剤の溶媒と混和する有機溶剤を前記基板の表面に供給する前有機溶剤供給工程をさらに含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の基板処理方法。
7. 前記疎水化工程の後、前記基板の表面に有機溶剤を供給して、前記基板上の過剰の疎水化剤を流し取る後有機溶剤供給工程をさらに含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の基板処理方法。
8. 前記有機溶剤中の溶存酸素濃度が１００ｐｐｂ以下である、請求項６または７に記載の基板処理方法。
9. 前記疎水化剤中の溶存酸素濃度が１００ｐｐｂ以下である、１〜８のいずれか一項に記載の基板処理方法。
10. 前記表面洗浄工程から前記疎水化工程までの期間において、前記基板の周囲の雰囲気を大気中よりも酸素濃度の低い低酸素雰囲気に制御する雰囲気制御工程をさらに含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載の基板処理方法。
11. 前記低酸素雰囲気は、前記処理液中に酸素が溶解しない酸素濃度の雰囲気である、請求項１０に記載の基板処理方法。
12. 前記加熱改質工程の後に前記基板を冷却する冷却工程を含み、
    前記冷却工程後の基板に対して前記表面洗浄工程が実行される、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の基板処理方法。
13. 前記疎水化工程の後、前記基板の表面の疎水化剤を加熱して脱水する加熱脱水工程を含む、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の基板処理方法。
14. 表面に酸化物を有する基板を加熱して表面を改質する熱処理ユニットと、
    前記基板の前記改質された表面に、当該表面を洗浄するための処理液を供給する処理液供給ユニットと、
    前記洗浄された基板の表面に疎水化剤を供給して、前記基板の表面を疎水化する疎水化剤供給ユニットと、
    を含む、基板処理装置。
15. 前記熱処理ユニットが、前記基板の表面の酸化物の少なくとも一部を加熱によって除去するように前記基板を加熱する、請求項１４に記載の基板処理装置。
16. 前記熱処理ユニットが、前記基板の表面の酸化物に起因する凹凸を加熱によって低減するように前記基板を加熱する、請求項１４または１５に記載の基板処理装置。
17. 前記処理液供給ユニットが、洗浄用の薬液を前記基板の表面に供給する薬液供給ユニットと、前記薬液をリンス液で置換するリンス液を前記基板の表面に供給するリンス液供給ユニットと、を含む、請求項１４〜１６のいずれか一項に記載の基板処理装置。
18. 前記処理液供給ユニットが、溶存酸素濃度が１００ｐｐｂ以下の処理液を基板の表面に供給する、請求項１４〜１７のいずれか一項に記載の基板処理装置。
19. 前記疎水化剤供給ユニットが、溶媒中に疎水化物質を溶解させた液状の疎水化剤を供給し、
    前記基板の表面を洗浄した後、前記基板の表面の疎水化の前に、前記疎水化剤の溶媒と混和する有機溶剤を前記基板の表面に供給する前有機溶剤供給ユニットをさらに含む、請求項１４〜１８のいずれか一項に記載の基板処理装置。
20. 前記基板の表面の疎水化の後に、前記基板の表面に有機溶剤を供給して、前記基板上の過剰の疎水化剤を流し取る後有機溶剤供給ユニットをさらに含む、請求項１４〜１９のいずれか一項に記載の基板処理装置。
21. 前記有機溶剤中の溶存酸素濃度が１００ｐｐｂ以下である、請求項１９または２０に記載の基板処理装置。
22. 前記疎水化剤中の溶存酸素濃度が１００ｐｐｂ以下である、請求項１４〜２１のいずれか一項に記載の基板処理装置。
23. 前記処理液供給ユニットによって前記基板の表面に処理液が供給される期間、および前記疎水化剤供給ユニットによって前記基板の表面に疎水化剤が供給される期間において、前記基板の周囲の雰囲気を大気中よりも酸素濃度の低い低酸素雰囲気に制御する雰囲気制御ユニットをさらに含む、請求項１４〜２２のいずれか一項に記載の基板処理装置。
24. 前記雰囲気制御ユニットが、前記基板の周囲の雰囲気を、前記処理液中に酸素が溶解しない酸素濃度の低酸素雰囲気に制御する、請求項２３に記載の基板処理装置。
25. 前記熱処理ユニットによって加熱された後に、前記表面の洗浄の前に、前記基板を冷却する冷却ユニットをさらに含む、請求項１４〜２４のいずれか一項に記載の基板処理装置。
26. 前記表面が疎水化された後に、前記基板の表面の疎水化剤を加熱して脱水するために前記基板を加熱する後加熱ユニットをさらに含む、請求項１４〜２５のいずれか一項に記載の基板処理装置。
    

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