JP2022090061A - 基板処理方法および基板処理装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】処理液の液膜と基板の上面との間に気相層を維持しながら、液膜に形成された開口を拡大することが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】チャックピン２０に保持された基板Ｗの上面にＩＰＡ（処理液）を供給することによって、ＩＰＡの液膜１５０が基板Ｗの上面に形成される（液膜形成工程）。ヒータユニット６と基板Ｗとの間の空間１００に温水を供給することによって、空間１００を温水で満たし、ヒータユニット６によって温水が加熱される（液密加熱工程）。液密加熱工程により基板Ｗの温度がＩＰＡの沸点以上になるように基板Ｗが加熱されている状態で、基板Ｗ上の液膜１５０の中央領域に開口１５１が形成される（開口形成工程）。スピンベース２１を回転させて回転軸線Ａ１まわりに基板Ｗを回転させながら、開口１５１が拡大される（開口拡大工程）。【選択図】図６Ｄ

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、太陽電池用基板等の基板が含まれる。
基板を１枚ずつ処理する枚葉式の基板処理装置による基板処理では、たとえば、スピンチャックによってほぼ水平に保持された基板に対して薬液が供給される。その後、リンス液が基板に供給され、それによって、基板上の薬液がリンス液に置換される。その後、基板上のリンス液を排除するためのスピンドライ工程が行われる。
図１０に示すように、基板の表面にパターンが形成されている場合、スピンドライ工程では、パターンの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。それにより、基板の乾燥不良が生じるおそれがある。パターンの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、パターンの内部に形成されるので、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くなる。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有機溶剤であるイソプロピルアルコール（Isopropyl Alcohol: IPA）を供給することが提案されている。基板の上面がＩＰＡで処理されることによって、パターンの内部に入り込んだ水がＩＰＡに置換される。その後にＩＰＡが除去されることで、基板の上面が乾燥される。
ところが、近年、基板の表面には、高集積化のために、微細でかつアスペクト比の高い微細パターン（柱状のパターン、ライン状のパターン等）が形成されている。微細で高アスペクト比の微細パターンは倒壊し易い。そのため、ＩＰＡの液膜が基板の上面に形成された後、微細パターンに表面張力が働く時間を短縮する必要がある。
そこで、下記特許文献１には、ヒータを用いて基板を加熱する基板処理方法が提案されている。ヒータによって基板が加熱されることによって、ＩＰＡの液膜と基板の上面との間には、ＩＰＡの気相層が形成される。これにより、微細パターンの内部が気相のＩＰＡで満たされる。この状態で、液膜の中央に窒素ガスを吹き付けることによって、液膜の中央に開口が形成され、この開口を広げることによって、基板上からＩＰＡが排除される。この方法では、微細パターンの内部が気相のＩＰＡで満たされるため、微細パターン内部のＩＰＡを上方から徐々に蒸発させる方法と比較して、微細パターンに表面張力が作用する時間を短くすることができる。
特開２０１６－１６２８４７号公報
しかしながら、特許文献１に記載の基板処理方法では、ＩＰＡの気相層が形成される温度まで基板を加熱するために、ヒータで基板を持ち上げて基板の下面にヒータを接触させている。この状態では、基板がスピンチャックから離間しているので、基板を回転させることができない。そのため、特許文献１に記載の基板処理方法では、液膜に遠心力を作用させることができないので、窒素ガスの吹き付け力のみで液膜の開口を広げている。しかし、これでは、窒素ガスの吹き付けによって基板が冷却されてしまい、開口を広げる際にＩＰＡが気相層を維持できないおそれがある。
そこで、この発明の１つの目的は、処理液の液膜と基板の上面との間に気相層を維持しながら、液膜に形成された開口を拡大することができる基板処理方法および基板処理装置を提供することである。
この発明の一実施形態は、ベースの上面に設けられ前記ベースの上面から上方に間隔を空けて基板を水平に保持する基板保持具によって前記基板を保持する基板保持工程と、前記ベースを回転させることによって鉛直方向に沿う回転軸線まわりに前記基板を回転させながら、前記基板の上面に処理液を供給することによって、前記処理液の液膜を前記基板の上面に形成する液膜形成工程と、前記基板と前記ベースとの間に設けられたヒータユニットの上面と、前記基板の下面との間の空間に熱媒を供給することによって、前記基板の下面および前記ヒータユニットの上面の両方に前記熱媒が接触するように前記空間が前記熱媒で満たされる液密状態を形成し、前記液密状態を維持しながら前記ヒータユニットによって前記熱媒を加熱する液密加熱工程と、前記液密加熱工程により前記基板の温度が前記処理液の沸点以上になるように前記基板が加熱されている状態で、前記基板の上面から前記液膜を排除する液膜排除工程と、前記空間が前記熱媒で満たされた後で、かつ、前記液膜排除工程の開始前に、前記熱媒の供給を停止する熱媒供給停止工程と、前記熱媒供給停止工程の後で、かつ、前記液膜排除工程の前に、前記基板の上面への処理液の供給を停止し、かつ、処理液の供給開始時よりも前記基板の回転速度が小さくなるように前記基板の回転を減速させることによって、前記液膜が前記基板の上面に支持されたパドル状態を形成するパドル状態形成工程とを含む、基板処理方法を提供する。
この発明の他の実施形態は、ベースの上面に設けられ前記ベースの上面から上方に間隔を空けて基板を水平に保持する基板保持具によって前記基板を保持する基板保持工程と、前記基板の上面に処理液を供給することによって、前記処理液の液膜を前記基板の上面に形成する液膜形成工程と、前記基板と前記ベースとの間に設けられたヒータユニットの上面と、前記基板の下面との間の空間に熱媒を供給することによって、前記基板の下面および前記ヒータユニットの上面の両方に前記熱媒が接触するように前記空間が前記熱媒で満たされる液密状態を形成し、前記液密状態を維持しながら前記ヒータユニットによって前記熱媒を加熱する液密加熱工程と、前記液密加熱工程により前記基板の温度が前記処理液の沸点以上になるように前記基板が加熱されている状態で、前記基板の上面から前記液膜を排除する液膜排除工程と、前記空間が前記熱媒で満たされた後で、かつ、前記液膜排除工程の開始前に、前記熱媒の供給を停止する熱媒供給停止工程と、前記液膜排除工程の実行中に、前記基板の下面の中央領域と前記ヒータユニットとの間の位置へ向けて前記熱媒を供給することによって、前記空間に位置する前記熱媒を入れ替える熱媒入替工程とを含み、前記熱媒入替工程における前記熱媒の供給流量が、前記熱媒供給停止工程の実行前における前記熱媒の供給流量よりも小さい、基板処理方法を提供する。
一つの実施形態では、前記液密加熱工程が、前記基板を回転させながら、前記空間へ前記熱媒を供給する回転供給工程を含む。
一つの実施形態では、前記液膜排除工程が、前記基板上の前記液膜の中央領域に開口を形成する開口形成工程と、前記ベースを回転させることによって前記基板を回転させながら、前記開口を広げる開口拡大工程とを含み、前記液密加熱工程が、少なくとも前記開口の周縁が前記基板の上面の外周領域に達するまで継続される。
一つの実施形態では、前記開口形成工程が、前記液膜の中央領域に気体を供給することによって、前記基板上の前記液膜の中央領域に前記開口を形成する工程を含む。
一つの実施形態では、前記開口拡大工程が、前記液膜を構成する前記処理液を吸引ノズルで吸引する処理液吸引工程を含む。
一つの実施形態では、前記基板処理方法は、前記液膜排除工程の実行中に、前記基板の下面の中央領域と前記ヒータユニットとの間の位置へ向けて前記熱媒を供給することによって、前記空間に位置する前記熱媒を入れ替える熱媒入替工程をさらに含む。
一つの実施形態では、前記基板処理方法は、前記液膜排除工程の実行中に、前記基板の下面の中央領域と前記ヒータユニットとの間の位置へ向けて前記熱媒を供給することによって、前記空間に位置する前記熱媒を入れ替える熱媒入替工程とをさらに含み、前記熱媒入替工程における前記熱媒の供給流量が、前記熱媒供給停止工程の実行前における前記熱媒の供給流量よりも小さい。
一つの実施形態では、前記液膜排除工程が、前記基板に近接する第１位置に前記ヒータユニットを配置する工程を含み、前記熱媒入替工程が、前記第１位置よりも前記基板から離間した第２位置に前記ヒータユニットを配置する工程を含む。
一つの実施形態では、前記基板処理方法は、前記基板の上面を洗い流すリンス液を前記基板の上面に供給するリンス液供給工程と、前記リンス液よりも表面張力の低い低表面張力液体を前記処理液として前記基板の上面に供給することによって、前記リンス液を前記低表面張力液体で置換する置換工程とを含み、前記液膜形成工程が、前記液膜として、前記低表面張力液体の液膜を前記基板の上面に形成する工程を含む。
この発明の一実施形態は、ベースの上面に設けられ前記ベースの上面から上方に間隔を空けて基板を水平に保持する基板保持具と、前記基板の上面に処理液を供給する処理液供給ユニットと、前記基板と前記ベースとの間に設けられたヒータユニットと、前記基板の下面と前記ヒータユニットの上面との間の空間に熱媒を供給する熱媒供給ユニットと、前記基板の上面に形成される前記処理液の液膜を前記基板の上面から排除する液膜排除ユニットと、前記ベースを回転させることによって鉛直方向に沿う回転軸線まわりに前記基板を回転させる基板回転ユニットと、前記処理液供給ユニット、前記ヒータユニット、前記熱媒供給ユニット、前記液膜排除ユニットおよび前記基板回転ユニットを制御するコントローラとを含み、前記コントローラが、前記基板回転ユニットによって前記基板を回転させながら、前記基板保持具によって保持された前記基板の上面に前記処理液供給ユニットから処理液を供給することによって、前記処理液の前記液膜を前記基板の上面に形成する液膜形成工程と、前記熱媒供給ユニットから前記空間に熱媒を供給することによって、前記基板の下面および前記ヒータユニットの上面の両方に前記熱媒が接触するように前記空間が前記熱媒で満たされる液密状態を形成し、前記液密状態を維持しながら前記ヒータユニットによって前記熱媒を加熱する液密加熱工程と、前記液密加熱工程により前記基板の温度が前記処理液の沸点以上になるように前記基板が加熱されている状態で、前記液膜排除ユニットによって前記基板上から前記液膜を排除する液膜排除工程と、前記空間が前記熱媒で満たされた後で、かつ、前記液膜排除工程の開始前に、前記熱媒供給ユニットからの前記熱媒の供給を停止する熱媒供給停止工程と、前記熱媒供給停止工程の後で、かつ、前記液膜排除工程の前に、前記処理液供給ユニットからの処理液の供給を停止し、かつ、処理液の供給開始時よりも前記基板の回転速度が小さくなるように前記基板回転ユニットによる前記基板の回転を減速させることによって、前記液膜が前記基板の上面に支持されたパドル状態を形成するパドル状態形成工程とを実行するようにプログラムされている、基板処理装置を提供する。
この発明の他の実施形態は、ベースの上面に設けられ前記ベースの上面から上方に間隔を空けて基板を水平に保持する基板保持具と、前記基板の上面に処理液を供給する処理液供給ユニットと、前記基板と前記ベースとの間に設けられたヒータユニットと、前記基板の下面と前記ヒータユニットの上面との間の空間に熱媒を供給する熱媒供給ユニットと、前記基板の上面に形成される前記処理液の液膜を前記基板の上面から排除する液膜排除ユニットと、前記処理液供給ユニット、前記ヒータユニット、前記熱媒供給ユニットおよび前記液膜排除ユニットを制御するコントローラとを含み、前記コントローラが、前記基板保持具によって保持された前記基板の上面に前記処理液供給ユニットから処理液を供給することによって、前記処理液の前記液膜を前記基板の上面に形成する液膜形成工程と、前記熱媒供給ユニットから前記空間に熱媒を供給することによって、前記基板の下面および前記ヒータユニットの上面の両方に前記熱媒が接触するように前記空間が前記熱媒で満たされる液密状態を形成し、前記液密状態を維持しながら前記ヒータユニットによって前記熱媒を加熱する液密加熱工程と、前記液密加熱工程により前記基板の温度が前記処理液の沸点以上になるように前記基板が加熱されている状態で、前記液膜排除ユニットによって前記基板上から前記液膜を排除する液膜排除工程と、前記空間が前記熱媒で満たされた後で、かつ、前記液膜排除工程の開始前に、前記熱媒供給ユニットからの前記熱媒の供給を停止する熱媒供給停止工程と、前記液膜排除工程の実行中に前記熱媒で満たされた前記空間における前記基板の中央領域と前記ヒータユニットとの間の位置へ向けて前記熱媒供給ユニットから前記熱媒を供給することによって、前記空間に位置する前記熱媒を入れ替える熱媒入替工程とを実行するようにプログラムされており、前記熱媒入替工程における前記熱媒の供給流量が、前記熱媒供給停止工程の実行前における前記熱媒の供給流量よりも小さい、基板処理装置を提供する。
図１は、この発明の第１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模式的な平面図である。 図２は、前記基板処理装置に備えられた処理ユニットの模式図である。 図３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４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５は、前記基板処理の低表面張力液体処理（図４のＳ４）の一例を説明するための流れ図である。 図６Ａは、前記低表面張力液体処理を説明するための図解的な断面図である。 図６Ｂは、前記低表面張力液体処理を説明するための図解的な断面図である。 図６Ｃは、前記低表面張力液体処理を説明するための図解的な断面図である。 図６Ｄは、前記低表面張力液体処理を説明するための図解的な断面図である。 図６Ｅは、前記低表面張力液体処理を説明するための図解的な断面図である。 図６Ｆは、前記低表面張力液体処理を説明するための図解的な断面図である。 図６Ｇは、前記低表面張力液体処理を説明するための図解的な断面図である。 図７Ａは、前記低表面張力液体処理において基板上から液膜が排除される際の基板の上面の周辺の模式的な断面図である。 図７Ｂは、前記低表面張力液体処理において基板上から液膜が排除される際の基板の上面の周辺の模式的な断面図である。 図７Ｃは、前記低表面張力液体処理において基板上から液膜が排除される際の基板の上面の周辺の模式的な断面図である。 図８は、第２実施形態に係る基板処理装置に備えられた処理ユニットの模式図である。 図９は、第２実施形態に係る基板処理装置による基板処理における低表面張力液体処理（図４のＳ４）を説明するための図解的な断面図である。 図１０は、表面張力によるパターン倒壊の原理を説明するための図解的な断面図である。
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。
＜第１実施形態＞
図１は、この発明の第１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模式的な平面図である。基板処理装置１は、シリコンウエハ等の基板Ｗを一枚ずつ処理する枚葉式の装置である。図１を参照して、基板処理装置１は、処理流体で基板Ｗを処理する複数の処理ユニット２と、処理ユニット２で処理される複数枚の基板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と処理ユニット２との間で基板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を制御するコントローラ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との間で基板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との間で基板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。処理流体には、後述する、薬液、リンス液、処理液（低表面張力液体）、熱媒等の液体や、不活性ガス等の気体が含まれる。
図２は、処理ユニット２の構成例を説明するための模式図である。処理ユニット２は、スピンチャック５と、処理カップ８と、第１移動ノズル１５と、第２移動ノズル１８と、固定ノズル１７と、下面ノズル１９と、ヒータユニット６とを含む。
スピンチャック５は、基板Ｗを水平に保持しながら基板Ｗの中央部を通る鉛直な回転軸線Ａ１まわりに回転させる。スピンチャック５は、基板Ｗを水平に保持する基板保持ユニットに含まれる。基板保持ユニットは、基板ホルダともいう。スピンチャック５は、複数のチャックピン２０と、スピンベース２１と、回転軸２２と、電動モータ２３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。複数のチャックピン２０は、ベース（スピンベース２１）の上面に設けられ、ベースの上面から上方に間隔を空けて基板Ｗを水平に保持する基板保持具に含まれる。
複数のチャックピン２０は、基板Ｗの周端に接触して基板Ｗを把持する閉状態と、基板Ｗの周端から退避した開状態との間で開閉可能である。また、開状態において、複数のチャックピン２０は、基板Ｗの周端から離間して把持を解除する一方で、基板Ｗの周縁部の下面に接触して、基板Ｗを下方から支持する。
処理ユニット２は、複数のチャックピン２０を開閉駆動するチャックピン駆動ユニット２５をさらに含む。チャックピン駆動ユニット２５は、たとえば、スピンベース２１に内蔵されたリンク機構２７と、スピンベース２１外に配置された駆動源２８とを含む。駆動源２８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。
回転軸２２は、回転軸線Ａ１に沿って鉛直方向に延びている。回転軸２２の上端部は、スピンベース２１の下面中央に結合されている。平面視におけるスピンベース２１の中央領域には、スピンベース２１を上下に貫通する貫通孔２１ａが形成されている。貫通孔２１ａは、回転軸２２の内部空間２２ａと連通している。
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、スピンベース２１が回転される。これにより、基板Ｗが回転軸線Ａ１のまわりに回転される。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。電動モータ２３は、ベース（スピンベース２１）を回転させることによって、基板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に含まれる。
処理カップ８は、スピンチャック５に保持された基板Ｗから外方に飛散する液体を受け止める複数のガード１１と、複数のガード１１によって下方に案内された液体を受け止める複数のカップ１２と、複数のガード１１と複数のカップ１２とを取り囲む円筒状の外壁部材１３とを含む。この実施形態では、２つのガード１１（第１ガード１１Ａおよび第２ガード１１Ｂ）と、２つのカップ１２（第１カップ１２Ａおよび第２カップ１２Ｂ）とが設けられている例を示している。
第１カップ１２Ａおよび第２カップ１２Ｂのそれぞれは、上向きに開放された溝状の形態を有している。第１ガード１１Ａは、スピンベース２１を取り囲む。第２ガード１１Ｂは、第１ガード１１Ａよりも径方向外方でスピンベース２１を取り囲む。第１カップ１２Ａは、第１ガード１１Ａによって下方に案内された液体を受け止める。第２カップ１２Ｂは、第１ガード１１Ａと一体に形成されており、第２ガード１１Ｂによって下方に案内された液体を受け止める。
図１を再び参照して、処理カップ８は、チャンバ４内に収容されている。チャンバ４には、チャンバ４内に基板Ｗを搬入したり、チャンバ４内から基板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。
図２を再び参照して、第１移動ノズル１５は、基板Ｗの上面に向けて薬液を供給（吐出）する薬液供給ユニットに含まれる。第１移動ノズル１５から吐出される薬液は、たとえば、フッ酸である。第１移動ノズル１５から吐出される薬液は、フッ酸には限られない。
すなわち、第１移動ノズル１５から吐出される薬液は、硫酸、酢酸、硝酸、塩酸、フッ酸、アンモニア水、過酸化水素水、有機酸（たとえば、クエン酸、蓚酸等）、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（sulfuric acid／hydrogen peroxide mixture：硫酸過酸化水素水混合液）、ＳＣ１（ammonia-hydrogen peroxide mixture：アンモニア過酸化水素水混合液）等が挙げられる。
第１移動ノズル１５は、薬液を案内する薬液配管４０に接続されている。薬液配管４０に介装された薬液バルブ５０が開かれると、薬液が、第１移動ノズル１５から下方に連続的に吐出される。
第１移動ノズル１５は、第１ノズル移動ユニット３１によって、水平方向および鉛直方向に移動される。第１移動ノズル１５は、中心位置と、ホーム位置（退避位置）との間で移動することができる。第１移動ノズル１５は、中心位置に位置するとき、基板Ｗの上面の回転中心に対向する。基板Ｗの上面の回転中心とは、基板Ｗの上面における回転軸線Ａ１との交差位置である。第１移動ノズル１５は、ホーム位置に位置するとき、基板Ｗの上面には対向せず、平面視において、処理カップ８の外方に位置する。第１移動ノズル１５は、鉛直方向への移動によって、基板Ｗの上面に接近したり、基板Ｗの上面から上方に退避したりできる。
第１ノズル移動ユニット３１は、たとえば、鉛直方向に沿う回動軸と、回動軸に結合されて水平に延びるアームと、回動軸を昇降させたり回動させたりする回動軸駆動ユニットとを含む。回動軸駆動ユニットは、回動軸を鉛直な回動軸線まわりに回動させることによってアームを揺動させる。さらに、回動軸駆動ユニットは、回動軸を鉛直方向に沿って昇降することにより、アームを上下動させる。第１移動ノズル１５はアームに固定される。アームの揺動および昇降に応じて、第１移動ノズル１５が水平方向および鉛直方向に移動する。
固定ノズル１７は、基板Ｗの上面に向けてリンス液を供給（吐出）するリンス液供給ユニットに含まれる。リンス液は、たとえば、ＤＩＷである。リンス液としては、ＤＩＷ以外にも、炭酸水、電解イオン水、水素水、オゾン水、アンモニア水および希釈濃度（たとえば、１０ｐｐｍ～１００ｐｐｍ程度）の塩酸水等が挙げられる。
この実施形態では、固定ノズル１７は、ＤＩＷを案内するＤＩＷ配管４２に接続されている。ＤＩＷ配管４２に介装されたＤＩＷバルブ５２が開かれると、ＤＩＷが、固定ノズル１７の吐出口から下方に連続的に吐出される。
第２移動ノズル１８は、基板Ｗの上面に向けてＩＰＡ等の低表面張力液体（処理液）を供給（吐出）する低表面張力液体供給ユニット（処理液供給ユニット）としての機能と、基板Ｗの上面に向けて窒素ガス（Ｎ２ガス）等の気体を供給（吐出）する気体供給ユニットとしての機能とを有する。
低表面張力液体は、水等のリンス液よりも表面張力の低い液体である。低表面張力液体としては、基板Ｗの上面および基板Ｗに形成されたパターンと化学反応しない（反応性が乏しい）有機溶剤を用いることができる。
より具体的には、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つを含む液を低表面張力液体として用いることができる。また、低表面張力液体は、単体成分のみからなる必要はなく、他の成分と混合した液体であってもよい。たとえば、ＩＰＡ液と純水との混合液であってもよいし、ＩＰＡ液とＨＦＥ液との混合液であってもよい。
第２移動ノズル１８から吐出される気体は、不活性ガスであることが好ましい。不活性ガスは、基板Ｗの上面およびパターンに対して不活性なガスのことであり、たとえばアルゴン等の希ガス類であってもよい。第２移動ノズル１８から吐出される気体は、空気であってもよい。
第２移動ノズル１８は、鉛直方向に沿って第２処理液を吐出する中心吐出口７０を有している。第２移動ノズル１８は、鉛直方向に沿って直線状の気体を吐出する線状流吐出口７１を有している。さらに、第２移動ノズル１８は、水平方向に沿って第２移動ノズル１８の周囲に放射状に気体を吐出する水平流吐出口７２を有している。また、第２移動ノズル１８は、斜め下方向に沿って、第２移動ノズル１８の周囲に放射状に気体を吐出する傾斜流吐出口７３を有している。
線状流吐出口７１から吐出された気体は、基板Ｗの上面に垂直に入射する線状気流を形成する。水平流吐出口７２から吐出された気体は、基板Ｗの上面に平行で、かつ基板Ｗの上面を覆う水平気流を形成する。傾斜流吐出口７３から吐出された気体は、基板Ｗの上面に対して斜めに入射する円錐状プロファイルの傾斜気流を形成する。
第２移動ノズル１８には、ＩＰＡ配管４４および複数の窒素ガス配管４５Ａ，４５Ｂ，４５Ｃが接続されている。ＩＰＡ配管４４に介装されたＩＰＡバルブ５４が開かれると、ＩＰＡが、第２移動ノズル１８の中心吐出口７０から下方に連続的に吐出される。
第１窒素ガス配管４５Ａに介装された第１窒素ガスバルブ５５Ａが開かれると、第２移動ノズル１８の線状流吐出口７１から下方に窒素ガスが連続的に吐出される。第２窒素ガス配管４５Ｂに介装された第２窒素ガスバルブ５５Ｂが開かれると、第２移動ノズル１８の水平流吐出口７２から水平方向に窒素ガスが連続的に吐出される。第３窒素ガス配管４５Ｃに介装された第３窒素ガスバルブ５５Ｃが開かれると、第２移動ノズル１８の傾斜流吐出口７３から斜め下方向に窒素ガスが連続的に吐出される。
第１窒素ガス配管４５Ａには、第１窒素ガス配管４５Ａ内を流れる窒素ガスの流量を正確に調節するためのマスフローコントローラ５６が介装されている。マスフローコントローラ５６は、流量制御バルブを有している。また、第２窒素ガス配管４５Ｂには、第２窒素ガス配管４５Ｂ内を流れる窒素ガスの流量を調節するための流量可変バルブ５７Ｂが介装されている。また、第３窒素ガス配管４５Ｃには、第３窒素ガス配管４５Ｃ内を流れる窒素ガスの流量を調節するための流量可変バルブ５７Ｃが介装されている。さらに、窒素ガス配管４５Ａ，４５Ｂ，４５Ｃには、それぞれ、異物を除去するためのフィルタ５８Ａ，５８Ｂ，５８Ｃが介装されている。
第２移動ノズル１８は、第２ノズル移動ユニット３３によって、水平方向および鉛直方向に移動される。第２移動ノズル１８は、中心位置と、ホーム位置（退避位置）との間で移動することができる。第２移動ノズル１８は、中心位置に位置するとき、基板Ｗの上面の回転中心に対向する。第２移動ノズル１８は、ホーム位置に位置するとき、基板Ｗの上面には対向せず、平面視において、処理カップ８の外方に位置する。第２移動ノズル１８は、鉛直方向への移動によって、基板Ｗの上面に接近したり、基板Ｗの上面から上方に退避したりできる。
第２ノズル移動ユニット３３は、第１ノズル移動ユニット３１と同様の構成を有している。すなわち、第２ノズル移動ユニット３３は、たとえば、鉛直方向に沿う回動軸と、回動軸および第２移動ノズル１８に結合されて水平に延びるアームと、回動軸を昇降させたり回動させたりする回動軸駆動ユニットとを含む。
ヒータユニット６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６は、基板Ｗの下面に下方から対向する対向面６ａを有する。
ヒータユニット６は、プレート本体６０と、複数の支持ピン６１と、ヒータ６２とを含む。プレート本体６０は、平面視において、基板Ｗよりも僅かに小さい。複数の支持ピン６１は、プレート本体６０の上面から突出している。プレート本体６０の上面と、複数の支持ピン６１の表面とによって対向面６ａが構成されている。ヒータ６２は、プレート本体６０に内蔵されている抵抗体であってもよい。ヒータ６２に通電することによって、対向面６ａが加熱される。そして、ヒータ６２には、給電線６３を介して、ヒータ通電ユニット６４から電力が供給される。
ヒータユニット６は、チャックピン２０に保持された基板Ｗの下面とスピンベース２１の上面との間に配置されている。処理ユニット２は、ヒータユニット６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６５を含む。ヒータ昇降ユニット６５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６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３０が結合されている。昇降軸３０は、スピンベース２１の中央部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３０内には、給電線６３が通されている。ヒータ昇降ユニット６５は、昇降軸３０を介してヒータユニット６を昇降させることによって、下位置および上位置の間の任意の中間位置にヒータユニット６を配置できる。ヒータユニット６が下位置に位置するとき、対向面６ａと基板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６が上位置に位置するとき、対向面６ａは、基板Ｗと接触している。ヒータユニット６が上位置に位置するとき、基板Ｗは、チャックピン２０から対向面６ａに基板Ｗが渡され、対向面６ａによって支持されていてもよい。
下面ノズル１９は、基板Ｗの下面とヒータユニット６の対向面６ａとの間の空間１００に熱媒を供給する熱媒供給ユニットに含まれる。下面ノズル１９は、中空の昇降軸３０を挿通し、さらに、ヒータユニット６を貫通している。下面ノズル１９は、基板Ｗの下面の回転中心に対向する吐出口１９ａを上端に有している。基板Ｗの下面の回転中心とは、基板Ｗの下面における回転軸線Ａ１との交差位置である。
熱媒は、基板Ｗに熱を伝達するための液体である。熱媒としては、たとえば、温水が挙げられる。熱媒として用いられる温水は、たとえば、温度が常温（５℃～３５℃）よりも高くされたＤＩＷである。熱媒として用いられる温水の温度は、たとえば、７５℃～８０℃である。下面ノズル１９には温水配管４３が接続されている。温水配管４３に介装された温水バルブ５３が開かれると、基板Ｗの下面の中央領域に向けて温水が下面ノズル１９の吐出口１９ａから連続的に吐出される。基板Ｗの下面の中央領域とは、基板Ｗの下面の回転中心を含む所定の領域である。
図３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。コントローラ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、コントローラ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制御を実行するように構成されている。
特に、コントローラ３は、搬送ロボットＩＲ，ＣＲ、電動モータ２３、ノズル移動ユニット３１，３３、ヒータ通電ユニット６４、ヒータ昇降ユニット６５、チャックピン駆動ユニット２５およびバルブ類５０，５２，５３，５４，５５Ａ，５５Ｂ，５５Ｃ，５６，５７Ｂ，５７Ｃの動作を制御する。バルブ類５０，５２，５３，５４，５５Ａ，５５Ｂ，５５Ｃ，５６，５７Ｂ，５７Ｃが制御されることによって、対応するノズルからの処理流体の吐出が制御される。
図４は、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、コントローラ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。
基板処理装置１による基板処理では、たとえば、図４に示すように、基板搬入（Ｓ１）、薬液処理（Ｓ２）、リンス処理（Ｓ３）、低表面張力液体処理（Ｓ４）、乾燥処理（Ｓ５）および基板搬出（Ｓ６）がこの順番で実行される。
基板処理では、まず、基板搬入（Ｓ１）が行われる。基板搬入（Ｓ１）の間、ヒータユニット６は下位置に位置し、各ノズル１５，１８は、退避位置に位置している。未処理の基板Ｗは、搬送ロボットＩＲ，ＣＲによってキャリヤＣから処理ユニット２に搬入され、チャックピン２０に受け渡される（Ｓ１）。この後、基板Ｗは、搬送ロボットＣＲによって搬出されるまで、スピンチャック５のチャックピン２０によって水平に保持される（基板保持工程）。
次に、搬送ロボットＣＲが処理ユニット２外に退避した後、薬液処理（Ｓ２）が開始される。電動モータ２３は、スピンベース２１を回転させる。これにより、水平に保持された基板Ｗが回転する（基板回転工程）。その一方で、第１ノズル移動ユニット３１は、第１移動ノズル１５を基板Ｗの上方の薬液処理位置に配置する。薬液処理位置は、第１移動ノズル１５から吐出される薬液が基板Ｗの上面の回転中心に着液する位置であってもよい。そして、薬液バルブ５０が開かれる。これにより、回転状態の基板Ｗの上面に向けて、第１移動ノズル１５から薬液が供給される（薬液供給工程）。供給された薬液は遠心力によって基板Ｗの上面の全体に行き渡る。
次に、一定時間の薬液処理（Ｓ２）の後、基板Ｗ上の薬液をＤＩＷ（リンス液）で置換することにより、基板Ｗ上から薬液を排除するリンス処理（Ｓ３）が実行される。
具体的には、薬液バルブ５０が閉じられ、ＤＩＷバルブ５２が開かれる。これにより、回転状態の基板Ｗの上面に向けて固定ノズル１７からＤＩＷが供給される（リンス液供給工程）。供給されたＤＩＷは遠心力によって基板Ｗの上面の全体に行き渡る。このＤＩＷによって基板Ｗ上の薬液が洗い流される。この間に、第１ノズル移動ユニット３１は、第１移動ノズル１５を基板Ｗの上方から退避位置へと退避させる。
次に、詳しくは後述するが、一定時間のリンス処理（Ｓ３）の後、低表面張力液体処理（Ｓ４）が実行される。低表面張力液体処理（Ｓ４）では、基板Ｗ上のＤＩＷ（リンス液）がＩＰＡ（低表面張力液体）で置換され、その後、基板Ｗ上から低表面張力液体が除去される。図５は、低表面張力液体処理（Ｓ４）を説明するための流れ図である。
低表面張力液体処理（Ｓ４）では、まず、第２移動ノズル１８から基板Ｗの上面にＩＰＡを供給することによって、基板Ｗ上のＤＩＷがＩＰＡで置換される（置換工程Ｔ１）。そして、第２移動ノズル１８からのＩＰＡの供給を継続することによって、基板Ｗ上にＩＰＡの液膜が形成される（液膜形成工程Ｔ２）。そして、第２移動ノズル１８からの窒素ガスの吹き付けによって、ＩＰＡの液膜の中央領域に開口が形成される（開口形成工程Ｔ３）。その後、基板Ｗの回転に起因する遠心力が作用して、開口が広げられる（開口拡大工程Ｔ４）。開口拡大工程Ｔ４では、基板Ｗ上のＩＰＡが最終的に基板Ｗ外に排除される。
その後、基板Ｗの上面および下面を乾燥させる乾燥処理（Ｓ５）が実行される。具体的には、電動モータ２３が、スピンベース２１を高速回転（たとえば、８００ｒｐｍ）で回転させる。それによって、大きな遠心力が基板Ｗ上のＩＰＡに作用し、基板Ｗ上のＩＰＡが基板Ｗの周囲に振り切られる。
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のチャックピン２０から処理済みの基板Ｗをすくい取って、処理ユニット２外へと搬出する（Ｓ６）。その基板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。
次に、図６Ａ～図６Ｇを用いて低表面張力液体処理（Ｓ４）を詳細に説明する。図６Ａ～図６Ｇは、低表面張力液体処理（Ｓ４）を説明するための図解的な断面図である。
図６Ａを参照して、まず、置換工程Ｔ１が実行される。第２ノズル移動ユニット３３が、第２移動ノズル１８をＩＰＡ供給位置に配置する。第２移動ノズル１８がＩＰＡ供給位置に位置するとき、第２移動ノズル１８の中心吐出口７０が、基板Ｗの上面の回転中心に対向する。そして、ＤＩＷバルブ５２が閉じられて基板Ｗの上面へのＤＩＷの供給が停止される。その後、第２移動ノズル１８がＩＰＡ供給位置に達した状態で、ＩＰＡバルブ５４が開かれる。これにより、回転状態の基板Ｗの上面に向けて第２移動ノズル１８からＩＰＡが供給される。供給されたＩＰＡは遠心力によって基板Ｗの上面の全体に行き渡る。これにより、基板Ｗ上のＤＩＷがＩＰＡによって置換される。
置換工程Ｔ１では、電動モータ２３が、スピンベース２１の回転速度を、所定の置換速度に変更する。置換速度は、たとえば、３００ｒｐｍである。置換工程Ｔ１では、ヒータ昇降ユニット６５が、ヒータユニット６を、基板Ｗに非接触で基板Ｗに近接する第１位置に配置する。ヒータユニット６が第１位置に位置するとき、ヒータユニット６の対向面６ａは、基板Ｗの下面から、たとえば、２ｍｍだけ下方に離間している。ヒータ通電ユニット６４は、基板処理の実行中、ヒータユニット６が一定の温度（たとえば、１８０℃～２２０℃）になるように、ヒータユニット６に電力を供給している。
図６Ｂおよび図６Ｃを参照して、次に、液膜形成工程Ｔ２が実行される。
図６Ｂに示すように、液膜形成工程Ｔ２では、基板Ｗ上のＤＩＷがＩＰＡで置換された後も第２移動ノズル１８から基板Ｗ上へのＩＰＡの供給を継続することによって、基板Ｗ上にＩＰＡの液膜１５０が形成される。
液膜形成工程Ｔ２では、ヒータ昇降ユニット６５が、ヒータユニット６を、第１位置に維持する。液膜形成工程Ｔ２では、温水バルブ５３が開かれる。これにより、下面ノズル１９の吐出口１９ａから空間１００への熱媒としての温水の吐出（供給）が開始される（熱媒供給開始工程）。温水は、空間１００において基板Ｗの下面の中央領域とヒータユニット６の対向面６ａとの間の位置に供給されるので、下面ノズル１９の吐出口１９ａから吐出された温水は、空間１００において基板Ｗの下面の中央領域とヒータユニット６の間の部分（空間１００の中央部分１０１）から径方向外方へと徐々に広がる。温水の供給を継続することによって、最終的に、空間１００が温水で満たされる（液密工程）。
液膜形成工程Ｔ２では、電動モータ２３が、スピンベース２１の回転を減速させて、回転速度を所定の液膜保持速度に変更する。液膜保持速度は、たとえば、１０～５０ｒｐｍである。液膜形成工程Ｔ２では、スピンベース２１の回転を段階的に減速してもよい。詳しくは、スピンベース２１の回転が、５０ｒｐｍまで減速して状態で所定時間維持され、その後、１０ｒｐｍまで減速される。空間１００への温水の供給は、基板Ｗを回転させながら行われる（回転供給工程）。
温水の供給開始から空間１００が温水によって満たされるまでの間、下面ノズル１９は、第１供給流量で温水を空間１００に供給する。第１供給流量は、たとえば、５００ｃｃ／ｍｉｎである。空間１００に供給された温水（空間１００を満たす温水）は、ヒータユニット６によって加熱される（液密加熱工程）。液密加熱工程は、少なくとも開口拡大工程Ｔ４の途中まで継続される。
図６Ｃを参照して、液膜形成工程Ｔ２では、空間１００が温水で満たされた後、温水バルブ５３が閉じられる。これにより、空間１００が温水で満たされた後で、かつ、開口形成工程Ｔ３の開始前に、空間１００への温水の供給が停止される（熱媒供給停止工程）。熱媒の供給が停止されるので、空間１００に位置する温水の入れ替わりが行われなくなる。そのため、空間１００への温水の供給が停止されると、ヒータユニット６から伝達される熱によって、空間１００を満たす温水の温度が上昇する。
そして、ＩＰＡバルブ５４が閉じられる。これにより、第２移動ノズル１８から基板Ｗの上面へのＩＰＡの供給が停止される。これにより、基板Ｗ上にＩＰＡの液膜１５０が支持されたパドル状態となる。
基板Ｗは、空間１００を満たす温水を介してヒータユニット６から熱を受けることによって、ＩＰＡの沸点（８２．４℃）以上の温度に加熱される。基板Ｗ上の液膜１５０は、基板Ｗによって加熱される。それによって、液膜１５０では、基板Ｗの上面との界面においてＩＰＡが蒸発する。それによって、基板Ｗの上面と液膜１５０との間に、ＩＰＡの気体からなる気相層が生じる。したがって、基板Ｗの上面の全域において、液膜１５０が気相層上に支持された状態となる。
次に、開口形成工程Ｔ３と、開口拡大工程Ｔ４とが実行される。
図６Ｄを参照して、液密加熱工程により基板Ｗの温度がＩＰＡの沸点以上になるように基板Ｗが加熱されている状態で、開口形成工程Ｔ３が実行される。具体的には、第２ノズル移動ユニット３３が、第２移動ノズル１８を気体供給位置に配置する。第２移動ノズル１８が気体供給位置に位置するとき、第２移動ノズル１８の線状流吐出口７１が、基板Ｗの上面の回転中心に対向する。第２移動ノズル１８が気体供給位置に達すると、第１窒素ガスバルブ５５Ａが開かれる。これにより、第２移動ノズル１８の線状流吐出口７１から気体が吐出（供給）される。
線状流吐出口７１から吐出される気体が形成する線状気流によって、液膜１５０の中央領域におけるＩＰＡが径方向外方へ押し退けられる。これにより、液膜１５０に開口１５１が速やかに形成される。このように、第２移動ノズル１８は、液膜１５０の中央領域に開口１５１を形成する開口形成ユニットとして機能する。開口形成工程Ｔ３では、ヒータ昇降ユニット６５が、ヒータユニット６を、第１位置に維持する。
図６Ｅおよび図６Ｆを参照して、開口１５１を基板Ｗの外周に向かって広げ、気相層上で液膜１５０を移動させることによって開口拡大工程Ｔ４が実行される。
図６Ｅに示すように、開口拡大工程Ｔ４では、電動モータ２３が、スピンベース２１の回転を減速させて、回転速度を所定の第１拡大速度に変更する。第１拡大速度は、たとえば、１０ｒｐｍ～５０ｒｐｍである。基板Ｗの回転に起因する遠心力が作用するため、開口が拡大するように基板Ｗ上のＩＰＡが基板Ｗ外に排除される。
開口拡大工程Ｔ４では、ヒータ昇降ユニット６５が、ヒータユニット６を、第１位置から第２位置まで下降させる。第２位置は、第１位置よりも基板Ｗから離間した位置である。ヒータユニット６が第２位置に位置するとき、ヒータユニット６の対向面６ａは、基板Ｗの下面から、たとえば、４ｍｍ離間している。
そして、温水バルブ５３が開かれる。これにより、基板Ｗの下面とヒータユニット６の対向面６ａとの間の空間１００に熱媒としての温水が供給される。空間１００において基板Ｗの下面の中央領域とヒータユニット６の対向面６ａとの間の部分（中央部分１０１）へ向けて、下面ノズル１９の吐出口１９ａの温水の吐出（供給）が再開される。中央部分１０１に新たに温水が供給されることによって、空間１００において基板Ｗの下面の周縁領域とヒータユニット６の対向面６ａとの間の部分（周縁部分１０２）に位置する温水が空間１００外へ押し出される。このように、中央部分１０１に新たに温水が供給され続けることによって、空間１００に位置する温水が新たな温水に入れ替えられる（熱媒入替工程）。基板Ｗの下面の周縁領域とは、基板Ｗの下面における基板Ｗの周縁部を含む領域である。熱媒入替工程が行われている間、ヒータユニット６は、第２位置に配置されている。
熱媒入替工程では、下面ノズル１９は、第１供給流量より小流量である第２供給流量で空間１００に温水を供給する。第２供給流量は、たとえば、１００ｃｃ／ｍｉｎである。そのため、熱媒入替工程における温水の供給流量は、熱媒供給停止工程前における温水の供給流量よりも小さい。空間１００への温水の供給は、基板Ｗを回転させながら行われる。
遠心力によって液膜１５０を基板Ｗ外へ押し出す基板処理では、開口１５１の周縁１５１ａが基板Ｗの上面の周縁領域に近づくと、基板Ｗの上面の周縁領域よりも径方向内方に位置するＩＰＡが基板Ｗの上面の周縁領域に位置するＩＰＡを押し出す力が小さくなる。これにより、基板Ｗの上面の周縁領域のＩＰＡが基板Ｗ外へ押し出されにくくなる。基板Ｗの上面の周縁領域とは、基板Ｗの上面における基板Ｗの周縁部付近の領域である。
そこで、図６Ｆに示すように、開口１５１の拡大によって開口１５１の周縁１５１ａが基板Ｗの上面の周縁領域に達すると、電動モータ２３は、スピンベース２１の回転を加速させて、回転速度を所定の第２拡大速度に変更する。第２拡大速度は、たとえば、５０ｒｐｍ～１００ｒｐｍである。これにより、基板Ｗ上からＩＰＡを排除することができる。
図６Ｇに示すように、基板Ｗ上から液膜１５０が排除された後、温水バルブ５３が閉じられる。そして、ヒータ昇降ユニット６５が、ヒータユニット６を第２位置から下位置に下降させる。これにより、空間１００の液密状態が解消される。言い換えると、この基板処理では、液膜形成工程Ｔ２の途中から、開口拡大工程Ｔ４が終了するまでの間、液密加熱工程が継続される。ヒータユニット６が下位置に達した後も基板Ｗの回転は継続されているため、基板Ｗの下面に付着した温水は、遠心力によって排除される。
このとき、第１窒素ガスバルブ５５Ａおよび第３窒素ガスバルブ５５Ｃが開かれて、第２移動ノズル１８から窒素ガスを吐出させてもよい。具体的には、第２移動ノズル１８の線状流吐出口７１から吐出される窒素ガスが線状気流を形成し、第２移動ノズル１８の傾斜流吐出口７３から吐出される窒素ガスが傾斜気流を形成する。線状気流および傾斜気流は、基板Ｗの上面に吹き付けられて、基板Ｗ上に僅かに残った液成分を蒸発させる。
次に、前述したように、乾燥処理（Ｓ５）が行われ、その後、基板Ｗが処理ユニット２から搬出される。これにより、基板処理装置１による基板処理が終了する。
図７Ａおよび図７Ｂは、基板Ｗの表面における気相層１５２の形成を説明するための図解的な断面図である。基板Ｗの表面には、微細なパターン１６１が形成されている。パターン１６１は、基板Ｗの表面に形成された微細な凸状の構造体１６２を含む。構造体１６２は、絶縁体膜を含んでいてもよいし、導体膜を含んでいてもよい。また、構造体１６２は、複数の膜を積層した積層膜であってもよい。ライン状の構造体１６２が隣接する場合には、それらの間に溝が形成される。この場合、構造体１６２の幅Ｗ１は１０ｎｍ～４５ｎｍ程度、構造体１６２同士の間隔Ｗ２は１０ｎｍ～数μｍ程度であってもよい。構造体１６２の高さＴは、たとえば５０ｎｍ～５μｍ程度であってもよい。構造体１６２が筒状である場合には、その内方に孔が形成されることになる。
液膜形成工程Ｔ２では、図７Ａに示すように、基板Ｗの表面に形成された液膜１５０は、パターン１６１の内部（隣接する構造体１６２の間の空間または筒状の構造体１６２の内部空間）を満たしている。
液密加熱工程によって温水の温度がＩＰＡの沸点以上になると、基板Ｗの表面に接しているＩＰＡが蒸発し、ＩＰＡの気体が発生して、図７Ｂに示すように、気相層１５２が形成される。気相層１５２は、パターン１６１の内部を満たし、さらに、パターン１６１の外側に至り、構造体１６２の上面１６２Ａよりも上方に液膜１５０との界面１５５を形成している。この界面１５５上に液膜１５０が支持されている。この状態では、ＩＰＡの液面がパターン１６１に接していないので、液膜１５０の表面張力に起因するパターン倒壊が起こらない。
基板Ｗの加熱によってＩＰＡが蒸発するとき、液相のＩＰＡはパターン１６１内から瞬時に排出される。そして、形成された気相層１５２上に液相のＩＰＡが支持され、パターン１６１から離隔させられる。こうして、ＩＰＡの気相層１５２は、パターン１６１の上面（構造体１６２の上面１６２Ａ）と液膜１５０との間に介在して、液膜１５０を支持する。
図７Ｃに示すように、基板Ｗの上面から浮上している液膜１５０に亀裂１５３が生じると、乾燥後にウォータマーク等の欠陥の原因となる。そこで、この実施形態では、基板Ｗの回転を減速した後にＩＰＡの供給を停止して、基板Ｗ上に厚い液膜１５０を形成して、亀裂１５３の発生を回避している。
気相層１５２上に液膜１５０が支持されている状態では、液膜１５０に働く摩擦抵抗は、零とみなせるほど小さい。そのため、基板Ｗの上面に平行な方向の力が液膜１５０に加わると、液膜１５０は簡単に移動する。この実施形態では、液膜１５０の中央に開口１５１を形成し、それによって開口１５１の周縁１０１ａでの温度差によってＩＰＡの流れを生じさせて、気相層１５２上に支持された液膜１５０を移動させることによって開口１５１の拡大が補助されてもよい。
第１実施形態では、ヒータユニット６と基板Ｗとの間の空間１００に温水（熱媒）を供給することによって、空間１００を温水で満たし、ヒータユニット６によって温水が加熱される（液密加熱工程）。そして、液密加熱工程により基板Ｗの温度がＩＰＡ（処理液、低表面張力液体）の沸点以上になるように基板Ｗが加熱されている状態で、基板Ｗ上のＩＰＡの液膜１５０の中央領域に開口１５１が形成される（開口形成工程）。その後、基板Ｗを回転させながら開口１５１が拡大される（開口拡大工程）。そして、液密加熱工程が、開口拡大工程と並行して実行される。
この実施形態によれば、液密加熱工程において、ヒータユニット６と基板Ｗとの間の空間１００を満たす温水がヒータユニット６によって加熱され、空間１００を満たす温水によって基板Ｗが加熱される。そのため、スピンベース２１に設けられた複数のチャックピン２０に基板Ｗを保持させた状態で、ヒータユニット６によって温水を介して基板Ｗを加熱することができる。したがって、スピンベース２１を回転させて基板Ｗを回転させながら基板Ｗを充分に加熱することができる。
液膜１５０に開口１５１が形成される際には、基板ＷがＩＰＡの沸点以上に加熱されるので、液膜１５０において基板Ｗの上面付近の部分は、ＩＰＡの沸点まで加熱される。そのため、液膜１５０と基板Ｗの上面との間に気相層１５２が生じる。そして、開口１５１が拡大される際には、液密加熱工程が実行される。したがって、基板Ｗの温度低下を抑制しつつ、開口１５１を拡大させることができる。よって、気相層１５２が形成された状態を維持しながら、開口１５１を拡大させることができる。
第１実施形態では、液密加熱工程において、基板Ｗを回転させながら空間１００に温水が供給される（回転供給工程）。そのため、温水を空間１００に供給された温水に遠心力が作用する。これにより、空間１００の全体に万遍なく温水を行き渡らせることができる。
第１実施形態では、液密加熱工程が、開口拡大工程Ｔ４が終了するまで継続される。したがって、開口拡大工程Ｔ４において、気相層１５２を一層確実に維持できる。
第１実施形態では、空間１００が温水で満たされた後で、かつ、開口形成工程の開始前に、温水の供給が停止される（熱媒供給停止工程）。そのため、ヒータユニット６と基板Ｗとの間の空間１００が温水で満たされた後で、かつ、開口形成工程の開始前には、空間１００に位置する熱媒の入れ替わりが行われなくなる。そのため、空間１００への温水の供給が停止されてから開口形成工程が開始されるまでの間に、ヒータユニット６から伝達される熱によって、空間１００に位置する熱媒の温度が充分に上昇する。したがって、開口形成工程において、気相層１５２が一層維持されやすい。
基板Ｗの周縁とヒータユニット６との間に位置する温水は、空間１００外の影響を受けて温度が低下しやすい。第１実施形態では、開口拡大工程Ｔ４の実行中に、基板Ｗの下面の中央領域とヒータユニット６との間の位置（空間１００の中央部分１０１）へ向けて温水が供給されることによって、空間１００に位置する温水が入れ替えられる（熱媒入替工程）。
そのため、開口拡大工程Ｔ４の実行中に基板Ｗの下面の中央領域とヒータユニットとの間の位置へ向けて温水を供給すれば、空間１００の周縁部分１０２に位置する温水を、空間１００において周縁部分１０２よりも内側に位置する温水によって空間１００外に押し出すことができる。したがって、空間１００の周縁部分１０２に位置する熱媒が、空間１００外の影響を受けにくい、空間１００において周縁部分１０２よりも内側に位置する温水に入れ替えられる。したがって、開口拡大工程Ｔ４が終了するまで、基板Ｗの周縁部付近の温度が処理液の沸点以上に維持されやすくなる。
また、熱媒供給停止工程前の熱媒の流量が比較的大きい。そのため、液密加熱工程により基板Ｗの温度がＩＰＡの沸点以上になるまでに必要な時間を短縮できる。
一方、基板Ｗとヒータユニット６との間に位置する温水を入れ替えるときの温水の流量が比較的小さい。そのため、空間１００の中央部分１０１に供給された温水が、空間１００の周縁部分１０２に移動するまでに要する時間を長くできる。そのため、空間１００の中央部分１０１に供給された温水が、空間１００の周縁部分１０２に移動するまでにヒータユニット６によって一層充分に加熱される。
第１実施形態では、開口形成工程において、基板Ｗに近接する第１位置にヒータユニット６が配置される。そして、熱媒入替工程において、第１位置よりも基板Ｗから離間した第２位置にヒータユニットが配置される。
この方法によれば、開口形成工程Ｔ３においてヒータユニット６が第１位置に配置される。そのため、空間１００が比較的狭くされている。したがって、空間１００を液密状態にするまでに必要な時間を短縮できる。一方、熱媒入替工程においてヒータユニット６が第１位置よりも基板Ｗから離間した第２位置に配置される。そのため、空間１００が比較的広くされている。したがって、温水の供給によって単位時間当たりに入れ替えられる温水の量を比較的小さくできる。よって、温水の供給によって、空間１００に位置する温水の温度が急激に低下するのを抑制できる。
第１実施形態では、リンス液供給工程および置換工程が実行され、液膜形成工程において、低表面張力液体であるＩＰＡの液膜１５０が形成される。そして、ＤＩＷ（リンス液）よりも表面張力の低いＩＰＡ（低表面張力液体）の液膜１５０を基板Ｗ上から排除することで、基板Ｗの上面を乾燥させることができる。したがって、基板Ｗ上から液膜１５０を排除させる際に基板Ｗの上面に作用する表面張力を一層低減することができる。
＜第２実施形態＞
図８は、第２実施形態に係る基板処理装置１Ｐに備えられた処理ユニット２Ｐの模式図である。図９は、基板処理装置１Ｐによる基板処理における低表面張力液体処理（Ｓ４）を説明するための図解的な断面図である。図８および図９では、今まで説明した部材と同じ部材には、同じ参照符号を付して、その説明を省略する。
第２実施形態に係る処理ユニット２Ｐが、第１実施形態に係る処理ユニット２と主に異なる点は、吸引ノズル９０が設けられている点である。
吸引ノズル９０は、基板Ｗ上のＩＰＡ（処理液）を吸引する吸引ユニットに含まれている。吸引ノズル９０には、ＩＰＡを案内する吸引管９１の一端が接続されている。吸引管９１には、その流路を開閉する吸引バルブ９２が介装されている。吸引管９１の他端には、真空ポンプなどの吸引装置９３が接続されている。吸引ノズル９０の下端に設けられた吸引口９０ａが基板Ｗ上のＩＰＡに接した状態で、吸引バルブ９２が開かれることによって、吸引装置９３によるＩＰＡの吸引が開始される。
吸引ノズル９０は、吸引ノズル移動ユニット９５によって、水平方向および鉛直方向に移動される。吸引ノズル９０は、中心位置と、ホーム位置（退避位置）との間で移動することができる。吸引ノズル９０は、中心位置に位置するとき、基板Ｗの上面の回転中心に対向する。吸引ノズル９０は、ホーム位置に位置するとき、基板Ｗの上面には対向せず、平面視において、処理カップ８の外方に位置する。より具体的には、吸引ノズル９０は、鉛直方向への移動によって、基板Ｗの上面に接近したり、基板Ｗの上面から上方に退避したりできる。
吸引ノズル移動ユニット９５は、第１ノズル移動ユニット３１と同様の構成を有している。すなわち、吸引ノズル移動ユニット９５は、たとえば、鉛直方向に沿う回動軸と、回動軸および吸引ノズル９０に結合されて水平に延びるアームと、回動軸を昇降させたり回動させたりする回動軸駆動ユニットとを含む。
吸引バルブ９２、吸引装置９３および吸引ノズル移動ユニット９５は、コントローラ３によって制御される（図３参照）。
基板処理装置１Ｐを用いることによって、基板処理装置１による基板処理と同様の基板処理を実行することができる。
基板処理装置１Ｐによる基板処理では、開口拡大工程Ｔ４が開始される前に、吸引ノズル移動ユニット９５が、吸引ノズル９０を基板Ｗの周縁に対向する位置に配置する。そして、開口拡大工程Ｔ４において、図９に示すように、吸引バルブ９２が開かれ、吸引装置９３が吸引を開始する。すると、吸引ノズル９０が、基板Ｗ上の液膜１５０を構成するＩＰＡを吸引し始める。これにより、基板Ｗ上の開口１５１の拡大（液膜１５０の排除）が補助される。したがって、開口拡大工程Ｔ４の実行に要する時間を短縮できる。ひいては、基板処理に要する時間の短縮が図れる。
第２実施形態では、吸引ノズル９０が基板Ｗの周縁に対向する位置に配置された状態で、開口拡大工程Ｔ４を開始した。しかし、開口拡大工程Ｔ４では、開口１５１の拡大に伴って、吸引ノズル９０が基板Ｗの外側へ向かって移動してもよい。このとき、吸引ノズル９０は、開口１５１の周縁１５１ａと基板Ｗの周縁との間の位置を維持しながら移動する。
この発明は、以上に説明した実施形態に限定されるものではなく、さらに他の形態で実施することができる。
たとえば、上述の実施形態では、開口拡大工程Ｔ４の実行中に、空間１００に温水が供給されるとした。しかしながら、上述の実施形態とは異なり、開口拡大工程Ｔ４の実行中には、空間１００への温水の供給が停止されていてもよい。
また、上述の実施形態では、開口拡大工程Ｔ４において、液膜１５０が基板Ｗ上から排除されるとした。しかしながら、開口拡大工程Ｔ４の終了時において液膜１５０が完全に排除されていなくてもよい。すなわち、基板Ｗを回転させながら開口１５１を広げることによって開口１５１の周縁１５１ａが基板Ｗの上面の外周領域に達した後は、開口１５１の拡大以外の方法を用いて液膜１５０を基板Ｗの上面から排除してもよい。開口１５１の拡大以外の方法としては、たとえば、第２移動ノズル１８からの気体の吹き付け等が挙げられる（周縁液膜排除工程）。この場合、周縁液膜排除工程においても液膜加熱工程が実行される。すなわち、開口拡大工程Ｔ４の終了後にも、液密加熱工程が実行される。
また、上述の実施形態では、少なくとも開口拡大工程Ｔ４が終了するまで液密加熱工程が継続された。しかしながら、液膜１５０に開口１５１が形成されてから液膜１５０が基板Ｗ上から排除されるまでの間において気相層１５２を維持することができれば、液密加熱工程は、必要に応じて、開口拡大工程Ｔ４の途中で終了してもよい。すなわち、液密加熱工程は、開口拡大工程Ｔ４の少なくとも一部の期間において開口拡大工程Ｔ４と並行して実行されればよい。
液密加熱工程は、少なくとも開口１５１の周縁１５１ａが基板Ｗの上面の外周領域に達するまで継続されることが好ましい。基板Ｗの上面の外周領域は、基板Ｗの上面の中央領域と周縁領域との間の領域である。開口１５１の周縁１５１ａが基板Ｗの上面の外周領域に達したときに空間１００の液密状態を解除することにより、液膜１５０の排除（基板Ｗの上面の乾燥）と並行して基板Ｗの下面の乾燥を実行することができる。したがって、基板処理に要する時間の短縮が図れる。
また、上述の実施形態では、基板Ｗ上に低表面張力液体の液膜１５０を形成し、液膜１５０と基板Ｗの上面との間に気相層１５２を維持しながら基板Ｗ上から液膜１５０を排除する基板処理の例について説明した。
上述の実施形態とは異なり、低表面張力液体以外の処理液（たとえば、ＤＩＷ等のリンス液）の液膜を基板Ｗ上に形成し、当該液膜と基板Ｗの上面との間に気相層を維持しながら基板Ｗ上から当該処理液の液膜を排除する基板処理にも適用できる。処理液がＤＩＷである場合、図４の低表面張力液体処理（Ｓ４）が省略される。その代わりに、図５の置換工程Ｔ１、液膜形成工程Ｔ２、開口形成工程Ｔ３および開口拡大工程Ｔ４が、リンス処理（Ｓ３）において実行される。
また、上述の実施形態では、下面ノズル１９は、基板Ｗの下面の回転中心と対向する吐出口１９ａを有するとした。しかしながら、上述の実施形態とは異なり、下面ノズル１９は、回転径方向に並ぶ複数の吐出口を有していてもよい。
その他、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変更を行うことができる。
この明細書および添付図面から抽出される特徴の例を以下に付記する。
付記１．ベースの上面に設けられ前記ベースの上面から上方に間隔を空けて基板を水平に保持する基板保持具によって前記基板を保持する基板保持工程と、
前記基板の上面に処理液を供給することによって、前記処理液の液膜を前記基板の上面に形成する液膜形成工程と、
前記基板と前記ベースとの間に設けられたヒータユニットと、前記基板との間の空間に熱媒を供給することによって、前記空間を前記熱媒で満たし、前記ヒータユニットによって前記熱媒を加熱する液密加熱工程と、
前記液密加熱工程により前記基板の温度が前記処理液の沸点以上になるように前記基板が加熱されている状態で、前記基板上の前記液膜の中央領域に開口を形成する開口形成工程と、
前記ベースを回転させることによって鉛直方向に沿う回転軸線まわりに前記基板を回転させながら前記開口を広げる開口拡大工程とを含み、
前記液密加熱工程が、前記開口拡大工程の少なくとも一部の期間において前記開口拡大工程と並行して実行される、基板処理方法。
この方法によれば、液密加熱工程において、ヒータユニットと基板との間の空間を満たす熱媒がヒータユニットによって加熱され、当該空間を満たす熱媒によって基板が加熱される。そのため、ベースに設けられた基板保持具に基板を保持させた状態で、ヒータユニットによって熱媒を介して基板を加熱することができる。したがって、ベースを回転させて基板を回転させながら、基板を充分に加熱することができる。
液膜に開口が形成される際には、基板が処理液の沸点以上に加熱されるので、液膜において基板の上面付近の部分が気化し、液膜と基板の上面との間に気相層が生じる。そして、開口が拡大される際には、その少なくとも一部の期間において、液密加熱工程が実行される。したがって、基板の温度低下を抑制しつつ、開口を拡大させることができる。よって、気相層が形成された状態を維持しながら、開口を拡大させることができる。
なお、液密加熱工程が、開口拡大工程の少なくとも一部の期間において並行して実行されるとしたが、このことは、開口拡大工程において、気相層を維持することができれば、開口拡大工程において液密加熱工程が行われていない期間があってもよいことを意味する。
付記２．前記液密加熱工程が、前記基板を回転させながら前記空間に前記熱媒を供給する回転供給工程を含む、付記１に記載の基板処理方法。
この方法では、基板とヒータユニットとの間の空間に供給された熱媒に遠心力が作用する。これにより、当該空間の全体に万遍なく熱媒を行き渡らせることができる。
付記３．前記液密加熱工程が、少なくとも前記開口の周縁が前記基板の上面の周縁領域に達するまで継続される、付記１または２に記載の基板処理方法。
この方法では、開口拡大工程において、気相層が一層維持されやすい。
開口の周縁が基板の上面の外周領域に達した後は、必要に応じて、基板とヒータユニットとの間の空間の液密状態を解除することができる。これにより、基板の上面の乾燥と並行して基板の下面の乾燥を実行することができる。したがって、基板処理に要する時間の短縮が図れる。
付記４．前記空間が前記熱媒で満たされた後で、かつ、前記開口形成工程の開始前に、前記熱媒の供給を停止する熱媒供給停止工程をさらに含む、付記１～３のいずれか一項に記載の基板処理方法。
この方法によれば、ヒータユニットと基板との間の空間が熱媒で満たされた後で、かつ、開口形成工程の開始前には、当該空間に位置する熱媒の入れ替わりが行われなくなる。そのため、当該空間への熱媒の供給が停止されてから開口形成工程が開始されるまでの間に、ヒータユニットから伝達される熱によって、当該空間に位置する熱媒の温度が充分に上昇する。したがって、開口形成工程において、気相層が一層維持されやすい。
付記５．前記開口拡大工程の実行中に、前記基板の下面の中央領域とヒータユニットとの間の位置へ向けて前記熱媒を供給することによって、前記空間に位置する前記熱媒を入れ替える熱媒入替工程をさらに含む、付記１～４のいずれか一項に記載の基板処理方法。
基板の下面の周縁領域とヒータユニットとの間に位置する熱媒は、基板とヒータユニットとの間の空間外の影響を受けて温度低下しやすい。
そこで、開口拡大工程の実行中に基板の下面の中央領域とヒータユニットとの間の位置へ向けて熱媒を供給すれば、空間において基板の下面の周縁領域とヒータユニットとの間の部分に位置する熱媒を、空間において基板の下面の周縁領域とヒータユニットとの間の部分よりも内側の熱媒によって空間外に押し出すことができる。したがって、空間において基板の下面の周縁領域とヒータユニットとの間の部分に位置する熱媒が、空間外の影響を受けにくい内側の熱媒に入れ替えられる。したがって、開口拡大工程が終了するまで、基板の周縁部付近の温度が処理液の沸点以上に維持されやすくなる。
付記６．前記空間が前記熱媒で満たされた後で、かつ、前記開口形成工程の開始前に、前記熱媒の供給を停止する熱媒供給停止工程と、
前記開口拡大工程の実行中に、前記基板の下面の中央領域とヒータユニットとの間の位置へ向けて前記熱媒を供給することによって、前記空間に位置する前記熱媒を入れ替える熱媒入替工程とをさらに含み、
前記熱媒入替工程における前記熱媒の供給流量が、前記熱媒供給停止工程前における前記熱媒の供給流量よりも小さい、付記１～３のいずれか一項に記載の基板処理方法。
この方法によれば、ヒータユニットと基板との間の空間が熱媒で満たされた後で、かつ、開口形成工程の開始前には、当該空間に位置する熱媒の入れ替えが行われなくなる。そのため、当該空間への熱媒の供給が停止されてから開口形成工程が開始されるまでの間に、ヒータユニットから伝達される熱によって、当該空間に位置する熱媒の温度が充分に上昇する。したがって、開口形成工程において、気相層が一層維持されやすい。
また、開口拡大工程の実行中に基板の下面の中央領域とヒータユニットとの間の位置へ向けて熱媒を供給すれば、空間における基板の下面の周縁領域とヒータユニットとの間の部分に位置する熱媒を、空間における基板の下面の周縁領域とヒータユニットとの間の部分よりも内側の熱媒によって空間外に押し出すことができる。したがって、空間における基板の下面の周縁領域とヒータユニットとの間の部分に位置する熱媒が、空間外の影響を受けにくい内側の熱媒に入れ替えられる。したがって、開口拡大工程が終了するまで、基板の周縁領域の温度が処理液の沸点以上に維持されやすくなる。
さらに、熱媒供給停止工程前の熱媒の流量が比較的大きい。そのため、液密加熱工程により基板の温度が処理液の沸点以上になるまでに必要な時間を短縮できる。
一方、基板とヒータユニットとの間に位置する熱媒を入れ替えるときの熱媒の流量が比較的小さい。そのため、空間において基板の下面の中央領域とヒータユニットとの間の部分に供給された熱媒が、空間において基板の下面の周縁領域とヒータユニットとの間の部分に移動するまでに要する時間を長くできる。そのため、空間において基板の下面の中央領域とヒータユニットとの間の部分に供給された熱媒が、空間において基板の下面の周縁領域とヒータユニットとの間の部分に移動するまでにヒータユニットによって一層充分に加熱される。
付記７．前記開口形成工程が、前記基板に近接する第１位置に前記ヒータユニットを配置する工程を含み、
前記熱媒入替工程が、前記第１位置よりも前記基板から離間した第２位置に前記ヒータユニットを配置する工程を含む、付記６に記載の基板処理方法。
この方法によれば、開口形成工程においてヒータユニットが第１位置に配置される。そのため、基板とヒータユニットとの間の空間が比較的狭くされている。したがって、当該空間を液密状態にするまでに必要な時間を短縮できる。一方、熱媒入替工程においてヒータユニットが第１位置よりも基板から離間した第２位置に配置される。そのため、基板とヒータユニットとの間の空間が比較的広くされている。したがって、熱媒の供給によって単位時間当たりに入れ替えられる熱媒の量を比較的小さくできる。よって、熱媒の供給によって、空間に位置する熱媒の温度が急激に低下するのを抑制できる。
付記８．前記開口形成工程が、前記液膜の中央領域に気体を供給することによって前記開口を形成する工程を含む、付記１～７のいずれか一項に記載の基板処理方法。
この方法により、液膜の中央領域に開口を速やかに形成することができる。
付記９．前記開口拡大工程が、前記液膜を構成する前記処理液を吸引ノズルで吸引する処理液吸引工程を含む、付記１～８のいずれか一項に記載の基板処理方法。
この方法によれば、処理液が吸引ノズルに吸引されることによって、開口の拡大が補助される。したがって、開口拡大工程の実行に要する時間を短縮できる。ひいては、基板処理に要する時間の短縮が図れる。
付記１０．前記基板の上面を洗い流すリンス液を前記基板の上面に供給するリンス液供給工程と、
前記リンス液よりも表面張力の低い低表面張力液体を前記処理液として前記基板の上面に供給することによって、前記リンス液を前記低表面張力液体で置換する置換工程とを含み、
前記液膜形成工程が、前記液膜として、前記低表面張力液体の液膜を前記基板の上面に形成する工程を含む、付記１～９のいずれか一項に記載の基板処理方法。
この方法では、リンス液よりも表面張力の低い低表面張力液体の液膜を基板上から排除することで、基板の上面を乾燥させることができる。したがって、基板上から液膜を排除させる際に基板の上面に作用する表面張力を一層低減することができる。
付記１１．ベースの上面から上方に間隔を空けて基板を水平に保持する基板保持具と、
前記基板の上面に処理液を供給する処理液供給ユニットと、
前記基板と前記ベースとの間に設けられたヒータユニットと、
前記基板と前記ヒータユニットの間の空間に熱媒を供給する熱媒供給ユニットと、
前記基板の上面に形成される前記処理液の液膜の中央領域に開口を形成する開口形成ユニットと、
前記ベースを回転させることによって鉛直方向に沿う回転軸線まわりに前記基板を回転させる基板回転ユニットと、
前記処理液供給ユニット、前記ヒータユニット、前記熱媒供給ユニット、前記開口形成ユニットおよび前記基板回転ユニットを制御するコントローラとを含み、
前記コントローラが、前記基板保持具によって保持された前記基板の上面に前記処理液供給ユニットから処理液を供給することによって、前記処理液の前記液膜を前記基板の上面に形成する液膜形成工程と、前記熱媒供給ユニットから前記空間に熱媒を供給することによって前記空間を前記熱媒で満たし、前記ヒータユニットによって前記熱媒を加熱する液密加熱工程と、前記液密加熱工程により前記基板の温度が前記処理液の沸点以上になるように前記基板が加熱されている状態で、前記開口形成ユニットによって前記液膜に前記開口を形成する開口形成工程と、前記基板回転ユニットに前記基板を回転させながら前記開口を広げる開口拡大工程とを実行し、前記液密加熱工程が、前記開口拡大工程の少なくとも一部の期間において前記開口拡大工程と並行して実行されるようにプログラムされている、基板処理装置。
この構成によれば、液密加熱工程において、ヒータユニットと基板との間の空間を満たす熱媒がヒータユニットによって加熱され、当該空間を満たす熱媒によって基板が加熱される。そのため、ベースに設けられた基板保持具に基板を保持させた状態で、ヒータユニットによって熱媒を介して基板を加熱することができる。したがって、ベースを回転させて基板を回転させながら、基板を充分に加熱することができる。
液膜に開口が形成される際には、基板が処理液の沸点以上に加熱されるので、液膜において基板の上面付近の部分が気化し、液膜と基板の上面との間に気相層が生じる。そして、開口が拡大される際には、その少なくとも一部の期間において、液密加熱工程が実行される。したがって、基板の温度低下を抑制しつつ、開口を拡大させることができる。よって、気相層が形成された状態を維持しながら、開口を拡大させることができる。
なお、液密加熱工程が、開口拡大工程の少なくとも一部の期間において並行して実行されるとしたが、このことは、開口工程において、気相層を維持することができれば、開口拡大工程において液密加熱工程が行われていない期間があってもよいことを意味する。
付記１２．前記コントローラが、前記液密加熱工程において、前記基板回転ユニットに前記基板を回転させながら、前記熱媒供給ユニットから前記空間へ前記熱媒を供給する回転供給工程を実行するようにプログラムされている、付記１１に記載の基板処理装置。
この構成によれば、基板とヒータユニットとの間の空間に供給された熱媒に遠心力が作用する。これにより、当該空間の全体に万遍なく熱媒を行き渡らせることができる。
付記１３．前記コントローラが、前記液密加熱工程を、少なくとも前記開口の周縁が前記基板の上面の外周領域に達するまで継続するようにプログラムされている、付記１１または１２に記載の基板処理装置。
この構成では、開口拡大工程において、気相層が一層維持されやすい。また、開口の周縁が基板の上面の外周領域に達した後は、必要に応じて、基板とヒータユニットとの間の空間の液密状態を解除することができる。これにより、基板の上面の乾燥と並行して基板の下面の乾燥を実行することができる。したがって、基板処理に要する時間の短縮が図れる。
付記１４．前記コントローラが、前記空間が前記熱媒で満たされた後で、かつ、前記開口形成工程の開始前に、前記熱媒供給ユニットからの前記熱媒の供給を停止する熱媒供給停止工程を実行するようにプログラムされている、付記１１～１３のいずれか一項に記載の基板処理装置。
この構成によれば、ヒータユニットと基板との間の空間が熱媒で満たされた後で、かつ、開口形成工程の開始前には、当該空間に位置する熱媒の入れ替わりが行われなくなる。そのため、当該空間への熱媒の供給が停止されてから開口形成工程が開始されるまでの間に、ヒータユニットから伝達される熱によって、当該空間に位置する熱媒の温度が充分に上昇する。したがって、開口形成工程において、気相層が一層維持されやすい。
付記１５．前記コントローラが、前記開口拡大工程の実行中に前記基板の下面の中央領域とヒータユニットとの間の位置へ向けて前記熱媒供給ユニットから前記熱媒を供給することによって、前記空間に位置する前記熱媒を入れ替える熱媒入替工程を実行するようにプログラムされている、付記１１～１４のいずれか一項に記載の基板処理装置。
基板の下面の周縁領域とヒータユニットとの間に位置する熱媒は、基板とヒータユニットとの間の空間外の影響を受けて温度低下しやすい。
そこで、開口拡大工程の実行中に基板の下面の中央領域とヒータユニットとの間の位置へ向けて熱媒を供給すれば、空間において基板の下面の周縁領域とヒータユニットとの間の部分に位置する熱媒を、空間において基板の下面の周縁領域とヒータユニットとの間の部分よりも内側の熱媒によって空間外に押し出すことができる。したがって、空間において基板の下面の周縁領域とヒータユニットとの間の部分に位置する熱媒が、空間外の影響を受けにくい内側の熱媒に入れ替えられる。したがって、開口拡大工程が終了するまで、基板の周縁部付近の温度が処理液の沸点以上に維持されやすくなる。
付記１６．前記コントローラが、前記空間が前記熱媒で満たされた後で、かつ、前記開口形成工程の開始前に、前記熱媒供給ユニットからの前記熱媒の供給を停止する熱媒供給停止工程と、前記開口拡大工程の実行中に前記熱媒で満たされた前記空間における前記基板の中央領域とヒータユニットとの間の位置へ向けて前記熱媒供給ユニットから前記熱媒を供給することによって、前記空間に位置する前記熱媒を入れ替える熱媒入替工程とを実行するようにプログラムされており、
前記熱媒入替工程における前記熱媒の供給流量が、前記熱媒供給停止工程前における前記熱媒の供給流量よりも小さい、付記１１～１３のいずれか一項に記載の基板処理装置。
この構成によれば、ヒータユニットと基板との間の空間が前記熱媒で満たされた後で、かつ、開口形成工程の開始前には、当該空間に位置する熱媒の入れ替わりが行われなくなる。そのため、当該空間への熱媒の供給が停止されてから開口形成工程が開始されるまでの間に、ヒータユニットから伝達される熱によって、当該空間に位置する熱媒の温度が充分に上昇する。したがって、開口形成工程において、気相層が一層維持されやすい。
また、開口拡大工程の実行中に基板の下面の中央領域とヒータユニットとの間の位置へ向けて熱媒を供給すれば、空間における基板の下面の周縁領域とヒータユニットとの間の部分に位置する熱媒を、空間における基板の下面の周縁領域とヒータユニットとの間の部分よりも内側の熱媒によって空間外に押し出すことができる。したがって、空間における基板の下面の周縁領域とヒータユニットとの間の部分に位置する熱媒が、空間外の影響を受けにくい内側の熱媒に入れ替えられる。したがって、開口拡大工程が終了するまで、基板の周縁領域の温度が処理液の沸点以上に維持されやすくなる。
さらに、熱媒供給停止工程前の熱媒の流量が比較的大きい。そのため、液密加熱工程により基板の温度が処理液の沸点以上になるまでに必要な時間を短縮できる。
一方、基板とヒータユニットとの間に位置する熱媒を入れ替えるときの熱媒の流量が比較的小さい。そのため、空間において基板の下面の中央領域とヒータユニットとの間の部分に供給された熱媒が、空間において基板の下面の周縁領域とヒータユニットとの間の部分に移動するまでに要する時間を長くできる。そのため、空間において基板の下面の中央領域とヒータユニットとの間の部分に供給された熱媒が、空間において基板の下面の周縁領域とヒータユニットとの間の部分に移動するまでにヒータユニットによって一層充分に加熱される。
付記１７．前記ヒータユニットを昇降させるヒータ昇降ユニットをさらに含み、
前記コントローラが、前記開口形成工程において前記ヒータ昇降ユニットが前記基板に近接する第１位置に前記ヒータユニットを配置し、前記熱媒入替工程において前記ヒータ昇降ユニットが前記第１位置よりも前記基板から離間した第２位置に前記ヒータユニットを配置するようにプログラムされている、付記１６に記載の基板処理装置。
この構成によれば、開口形成工程においてヒータユニットが第１位置に配置される。そのため、基板とヒータユニットとの間の空間が比較的狭くされている。したがって、当該空間を液密状態にするまでに必要な時間を短縮できる。一方、熱媒入替工程においてヒータユニットが第１位置よりも基板から離間した第２位置に配置される。そのため、基板とヒータユニットとの間の空間が比較的広くされている。したがって、熱媒の供給によって単位時間当たりに入れ替えられる熱媒の量を比較的小さくできる。よって、熱媒の供給によって、空間に位置する熱媒の温度が急激に低下するのを抑制できる。
付記１８．前記開口形成ユニットが、前記基板の上面の中央領域に向けて気体を供給する気体供給ユニットを含み、
前記コントローラが、前記開口形成工程において、前記気体供給ユニットから前記液膜の中央領域へ気体を供給することによって前記開口を形成する工程を実行するようにプログラムされている、付記１１～１７のいずれか一項に記載の基板処理装置。
この構成により、液膜の中央領域に開口を速やかに形成することができる。
付記１９．前記基板上の前記処理液を吸引する吸引ノズルをさらに含み、
前記コントローラが、前記開口拡大工程において、前記液膜を構成する前記処理液を前記吸引ノズルで吸引する処理液吸引工程を実行するようにプログラムされている、付記１１～１８のいずれか一項に記載の基板処理装置。
この構成によれば、処理液が吸引ノズルに吸引されることによって、開口の拡大が補助される。したがって、開口拡大工程の実行に要する時間を短縮できる。ひいては、基板処理に要する時間の短縮が図れる。
付記２０．前記基板の上面を洗い流すリンス液を前記基板の上面に供給するリンス液供給ユニットをさらに含み、
前記処理液供給ユニットが、前記リンス液よりも表面張力の低い低表面張力液体を前記基板の上面に供給する低表面張力液体供給ユニットを含み、
前記コントローラが、前記基板の上面に前記リンス液を供給するリンス液供給工程と、前記低表面張力液体を前記基板の上面に供給することによって、前記リンス液を前記低表面張力液体で置換する置換工程とを実行し、前記液膜形成工程において、前記低表面張力液体の液膜を前記基板の上面に形成するようにプログラムされている、付記１１～１９のいずれか一項に記載の基板処理装置。
この構成により、リンス液よりも表面張力の低い低表面張力液体の液膜を基板上から排除することで、基板の上面を乾燥させることができる。したがって、基板上から液膜を排除させる際に基板の上面に作用する表面張力を一層低減することができる。
１ ：基板処理装置
１Ｐ ：基板処理装置
３ ：コントローラ
６ ：ヒータユニット
１７ ：固定ノズル（リンス液供給ユニット）
１８ ：第２移動ノズル（処理液供給ユニット、低表面張力液体供給ユニット、気体供給ユニット、開口形成ユニット）
１９ ：下面ノズル（熱媒供給ユニット）
２０ ：チャックピン（基板保持具）
２１ ：スピンベース（ベース）
２３ ：電動モータ（基板回転ユニット）
６５ ：ヒータ昇降ユニット
９０ ：吸引ノズル（吸引ユニット）
１００ ：空間（基板とヒータユニットとの間の空間）
１０１ ：中央部分（空間における基板の下面の中央領域とヒータユニットとの間の部分）
１０２ ：周縁部分（空間における基板の下面の周縁領域とヒータユニットとの間の部分）
１５０ ：液膜
１５１ ：開口
Ｗ ：基板
一つの実施形態では、前記熱媒入替工程における前記熱媒の供給流量が、前記熱媒供給停止工程の実行前における前記熱媒の供給流量よりも小さい。

Claims (12)

  1. ベースの上面に設けられ前記ベースの上面から上方に間隔を空けて基板を水平に保持する基板保持具によって前記基板を保持する基板保持工程と、
    前記ベースを回転させることによって鉛直方向に沿う回転軸線まわりに前記基板を回転させながら、前記基板の上面に処理液を供給することによって、前記処理液の液膜を前記基板の上面に形成する液膜形成工程と、
    前記基板と前記ベースとの間に設けられたヒータユニットの上面と、前記基板の下面との間の空間に熱媒を供給することによって、前記基板の下面および前記ヒータユニットの上面の両方に前記熱媒が接触するように前記空間が前記熱媒で満たされる液密状態を形成し、前記液密状態を維持しながら前記ヒータユニットによって前記熱媒を加熱する液密加熱工程と、
    前記液密加熱工程により前記基板の温度が前記処理液の沸点以上になるように前記基板が加熱されている状態で、前記基板の上面から前記液膜を排除する液膜排除工程と、
    前記空間が前記熱媒で満たされた後で、かつ、前記液膜排除工程の開始前に、前記熱媒の供給を停止する熱媒供給停止工程と、
    前記熱媒供給停止工程の後で、かつ、前記液膜排除工程の前に、前記基板の上面への処理液の供給を停止し、かつ、処理液の供給開始時よりも前記基板の回転速度が小さくなるように前記基板の回転を減速させることによって、前記液膜が前記基板の上面に支持されたパドル状態を形成するパドル状態形成工程とを含む、基板処理方法。
  2. 前記液膜排除工程が、前記基板上の前記液膜の中央領域に開口を形成する開口形成工程と、前記ベースを回転させることによって前記基板を回転させながら、前記開口を広げる開口拡大工程とを含み、
    前記液密加熱工程が、少なくとも前記開口の周縁が前記基板の上面の外周領域に達するまで継続される、請求項１に記載の基板処理方法。
  3. 前記開口形成工程が、前記液膜の中央領域に気体を供給することによって、前記基板上の前記液膜の中央領域に前記開口を形成する工程を含む、請求項２に記載の基板処理方法。
  4. 前記開口拡大工程が、前記液膜を構成する前記処理液を吸引ノズルで吸引する処理液吸引工程を含む、請求項３に記載の基板処理方法。
  5. 前記液膜排除工程の実行中に、前記基板の下面の中央領域と前記ヒータユニットとの間の位置へ向けて前記熱媒を供給することによって、前記空間に位置する前記熱媒を入れ替える熱媒入替工程をさらに含む、請求項１～４のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  6. 前記液膜排除工程の実行中に、前記基板の下面の中央領域と前記ヒータユニットとの間の位置へ向けて前記熱媒を供給することによって、前記空間に位置する前記熱媒を入れ替える熱媒入替工程とをさらに含み、
    前記熱媒入替工程における前記熱媒の供給流量が、前記熱媒供給停止工程の実行前における前記熱媒の供給流量よりも小さい、請求項１～５のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  7. ベースの上面に設けられ前記ベースの上面から上方に間隔を空けて基板を水平に保持する基板保持具によって前記基板を保持する基板保持工程と、
    前記基板の上面に処理液を供給することによって、前記処理液の液膜を前記基板の上面に形成する液膜形成工程と、
    前記基板と前記ベースとの間に設けられたヒータユニットの上面と、前記基板の下面との間の空間に熱媒を供給することによって、前記基板の下面および前記ヒータユニットの上面の両方に前記熱媒が接触するように前記空間が前記熱媒で満たされる液密状態を形成し、前記液密状態を維持しながら前記ヒータユニットによって前記熱媒を加熱する液密加熱工程と、
    前記液密加熱工程により前記基板の温度が前記処理液の沸点以上になるように前記基板が加熱されている状態で、前記基板の上面から前記液膜を排除する液膜排除工程と、
    前記空間が前記熱媒で満たされた後で、かつ、前記液膜排除工程の開始前に、前記熱媒の供給を停止する熱媒供給停止工程と、
    前記液膜排除工程の実行中に、前記基板の下面の中央領域と前記ヒータユニットとの間の位置へ向けて前記熱媒を供給することによって、前記空間に位置する前記熱媒を入れ替える熱媒入替工程とを含み、
    前記熱媒入替工程における前記熱媒の供給流量が、前記熱媒供給停止工程の実行前における前記熱媒の供給流量よりも小さい、基板処理方法。
  8. 前記液膜排除工程が、前記基板に近接する第１位置に前記ヒータユニットを配置する工程を含み、
    前記熱媒入替工程が、前記第１位置よりも前記基板から離間した第２位置に前記ヒータユニットを配置する工程を含む、請求項５～７のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  9. 前記液密加熱工程が、前記基板を回転させながら、前記空間へ前記熱媒を供給する回転供給工程を含む、請求項１～８のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  10. 前記基板の上面を洗い流すリンス液を前記基板の上面に供給するリンス液供給工程と、
    前記リンス液よりも表面張力の低い低表面張力液体を前記処理液として前記基板の上面に供給することによって、前記リンス液を前記低表面張力液体で置換する置換工程とを含み、
    前記液膜形成工程が、前記液膜として、前記低表面張力液体の液膜を前記基板の上面に形成する工程を含む、請求項１～９のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  11. ベースの上面に設けられ前記ベースの上面から上方に間隔を空けて基板を水平に保持する基板保持具と、
    前記基板の上面に処理液を供給する処理液供給ユニットと、
    前記基板と前記ベースとの間に設けられたヒータユニットと、
    前記基板の下面と前記ヒータユニットの上面との間の空間に熱媒を供給する熱媒供給ユニットと、
    前記基板の上面に形成される前記処理液の液膜を前記基板の上面から排除する液膜排除ユニットと、
    前記ベースを回転させることによって鉛直方向に沿う回転軸線まわりに前記基板を回転させる基板回転ユニットと、
    前記処理液供給ユニット、前記ヒータユニット、前記熱媒供給ユニット、前記液膜排除ユニットおよび前記基板回転ユニットを制御するコントローラとを含み、
    前記コントローラが、前記基板回転ユニットによって前記基板を回転させながら、前記基板保持具によって保持された前記基板の上面に前記処理液供給ユニットから処理液を供給することによって、前記処理液の前記液膜を前記基板の上面に形成する液膜形成工程と、前記熱媒供給ユニットから前記空間に熱媒を供給することによって、前記基板の下面および前記ヒータユニットの上面の両方に前記熱媒が接触するように前記空間が前記熱媒で満たされる液密状態を形成し、前記液密状態を維持しながら前記ヒータユニットによって前記熱媒を加熱する液密加熱工程と、前記液密加熱工程により前記基板の温度が前記処理液の沸点以上になるように前記基板が加熱されている状態で、前記液膜排除ユニットによって前記基板上から前記液膜を排除する液膜排除工程と、前記空間が前記熱媒で満たされた後で、かつ、前記液膜排除工程の開始前に、前記熱媒供給ユニットからの前記熱媒の供給を停止する熱媒供給停止工程と、前記熱媒供給停止工程の後で、かつ、前記液膜排除工程の前に、前記処理液供給ユニットからの処理液の供給を停止し、かつ、処理液の供給開始時よりも前記基板の回転速度が小さくなるように前記基板回転ユニットによる前記基板の回転を減速させることによって、前記液膜が前記基板の上面に支持されたパドル状態を形成するパドル状態形成工程とを実行するようにプログラムされている、基板処理装置。
  12. ベースの上面に設けられ前記ベースの上面から上方に間隔を空けて基板を水平に保持する基板保持具と、
    前記基板の上面に処理液を供給する処理液供給ユニットと、
    前記基板と前記ベースとの間に設けられたヒータユニットと、
    前記基板の下面と前記ヒータユニットの上面との間の空間に熱媒を供給する熱媒供給ユニットと、
    前記基板の上面に形成される前記処理液の液膜を前記基板の上面から排除する液膜排除ユニットと、
    前記処理液供給ユニット、前記ヒータユニット、前記熱媒供給ユニットおよび前記液膜排除ユニットを制御するコントローラとを含み、
    前記コントローラが、前記基板保持具によって保持された前記基板の上面に前記処理液供給ユニットから処理液を供給することによって、前記処理液の前記液膜を前記基板の上面に形成する液膜形成工程と、前記熱媒供給ユニットから前記空間に熱媒を供給することによって、前記基板の下面および前記ヒータユニットの上面の両方に前記熱媒が接触するように前記空間が前記熱媒で満たされる液密状態を形成し、前記液密状態を維持しながら前記ヒータユニットによって前記熱媒を加熱する液密加熱工程と、前記液密加熱工程により前記基板の温度が前記処理液の沸点以上になるように前記基板が加熱されている状態で、前記液膜排除ユニットによって前記基板上から前記液膜を排除する液膜排除工程と、前記空間が前記熱媒で満たされた後で、かつ、前記液膜排除工程の開始前に、前記熱媒供給ユニットからの前記熱媒の供給を停止する熱媒供給停止工程と、前記液膜排除工程の実行中に前記熱媒で満たされた前記空間における前記基板の中央領域と前記ヒータユニットとの間の位置へ向けて前記熱媒供給ユニットから前記熱媒を供給することによって、前記空間に位置する前記熱媒を入れ替える熱媒入替工程とを実行するようにプログラムされており、
    前記熱媒入替工程における前記熱媒の供給流量が、前記熱媒供給停止工程の実行前における前記熱媒の供給流量よりも小さい、基板処理装置。
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