JP6418554B2 - 基板処理方法および基板処理装置 - Google Patents

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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。処理の対象となる基板には、たとえば、半導体ウエハ、液晶表示装置用基板、プラズマディスプレイ用基板、ＦＥＤ(Field Emission 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が含まれる。
半導体装置の製造ステップでは、半導体ウエハ等の基板の表面が処理液で処理される。基板を一枚ずつ処理する枚葉式の基板処理装置は、基板をほぼ水平に保持しつつ、その基板を回転させるスピンチャックと、このスピンチャックによって回転される基板の表面に処理液を供給するためのノズルとを備えている。
典型的な基板処理ステップでは、スピンチャック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ステップが行われる。スピンドライステップでは、基板が高速回転されることにより、基板に付着しているリンス液が振り切られて除去（乾燥）される。一般的なリンス液は脱イオン水である。
基板の表面に微細なパターンが形成されている場合に、スピンドライステップでは、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り、それによって、乾燥不良が生じるおそれがある。そこで、特許文献１に記載されているように、リンス液による処理後の基板の表面に、イソプロピルアルコール（isopropyl alcohol：ＩＰＡ）液等の有機溶剤の液体を供給して、基板の表面のパターンの隙間に入り込んだリンス液を有機溶剤の液体に置換することによって基板の表面を乾燥させる手法が提案されている。
特開平９−３８５９５号公報
基板の高速回転により基板を乾燥させるスピンドライステップでは、有機溶剤の液面（空気と液体との界面）が、パターン内に形成される。液面とパターンとの接触位置に、液体の表面張力が働く。
図９に示すように、パターンＰの隙間に入り込んだ有機溶剤の液面高さＨが基板Ｗの各所で不均一になっている。これは、次に述べる理由に基づく。すなわち、スピンドライステップでは、基板Ｗの高速回転に伴って発生する遠心力による液体の振り切りだけでなく、基板Ｗの上面に付着している有機溶剤の液体の蒸発（有機溶剤蒸気の拡散）によっても、基板Ｗの上面が乾燥させられる。基板Ｗの上面の周速度は、基板Ｗの上面の周縁部に向かうに従って大きいので、スピンドライステップでは、基板Ｗの表面の周縁部に向かうに従って、新鮮な空気と接触する機会が増大し、有機溶剤の液体の蒸発速度が速くなる。そのため、基板の乾燥時において、パターンＰ内の液面高さＨが基板Ｗの上面の周縁部に向かう程低くなる状態（図９参照）が一時的に生じる。
図９に示すように、液面高さＨが基板Ｗの各所で不均一である場合には、パターンＰの構造体Ｐ１の周囲に存在する有機溶剤の液面高さＨが、当該構造体Ｐ１の全周に関してばらつく。そのため、構造体Ｐ１に作用する有機溶剤の液体の表面張力（毛細管力）が、当該構造体Ｐ１の全周に関して釣り合わず、構造体Ｐ１は、大きい表面張力が作用する方向へ倒れる。つまり、本願発明者らは、液面高さＨの不均一が、パターンＰを倒壊させる原因の一つであると考えている。
この場合、有機溶剤の液体の除去に要する時間が長くなると、パターンＰの倒壊をより一層助長することになる。構造体Ｐ１に作用する表面張力の不釣り合い状態が長くなると、各構造体に作用する力積が大きくなるからである。
特許文献１のように、スピンドライステップの前に有機溶剤の液体を基板に供給する場合には、有機溶剤の液体がパターンの隙間に入り込む。有機溶剤の表面張力は、典型的なリンス液である水よりも低い。そのため、表面張力に起因するパターン倒壊の問題が緩和される。
ところが、近年では、基板処理を利用して作製される装置（たとえば半導体装置）の高集積化のために、微細で高アスペクト比のパターン（凸状パターン、ライン状パターンなど）が基板の表面に形成されるようになってきた。微細で高アスペクト比のパターンは、強度が低いので、有機溶剤の液面に働く表面張力によっても、倒壊を招くおそれがある。
そこで、本発明の目的は、パターンの倒壊を抑制または防止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。
前記の目的を達成するための請求項１に記載の発明は、上面にパターンが形成されている基板を基板保持ユニットによって水平姿勢に保持する基板保持ステップと、前記上面に存在する処理液を有機溶剤の液体に置換するために、前記上面全域を覆う有機溶剤の液膜を形成する液膜形成ステップと、前記上面全域の周囲の雰囲気を、前記有機溶剤の液体と同種の有機溶剤がリッチな有機溶剤リッチ状態とする有機溶剤形成ステップと、前記上面全域の周囲の雰囲気が前記有機溶剤リッチ状態に達した後に開始され、前記基板を、前記液膜形成ステップにおける当該基板の回転速度よりも速い第１の高回転速度で回転させることにより前記有機溶剤の液膜を薄くし、これにより、有機溶剤の薄膜を前記上面に保持する薄膜保持ステップと、前記薄膜保持ステップの後に、前記上面から前記薄膜を除去する薄膜除去ステップとを含み、前記薄膜保持ステップにおいて、前記上面全域の周囲の雰囲気が前記有機溶剤リッチ状態に維持されており、前記薄膜除去ステップは、前記基板を第２の高回転速度で回転させる高速回転ステップを含む、基板処理方法を提供する。
この方法によれば、基板の上面に、当該上面全域を覆う有機溶剤の液膜を形成した後、当該上面全域の周囲を有機溶剤蒸気の雰囲気に保ちながら、基板を高速で回転させる。基板の高速回転によって、基板の上面の有機溶剤の液体の大部分が振り切られる。そのため、有機溶剤の液膜に含まれる有機溶剤の液体の大部分が基板外に排出させられ、有機溶剤の液膜が薄化される。ところが、基板の上面全域の周囲が有機溶剤蒸気の雰囲気に保たれているために有機溶剤蒸気の拡散は進行せず、その結果、基板の上面における有機溶剤の液体の蒸発の進行が抑制または防止される。これにより、有機溶剤の液膜を構成する有機溶剤の液体の全てを除去することはできず、基板の上面に、当該上面の全域を覆う有機溶剤の薄膜が保持される。
また、基板の上面全域の周囲が、有機溶剤蒸気の雰囲気に保たれているので、基板の上面全域において有機溶剤蒸気の拡散の進行が抑制され、その結果、有機溶剤の薄膜の厚みを、基板の上面全域で均一に保つことができる。その後、基板の上面から有機溶剤の薄膜を除去する。すなわち、パターン内の隙間から有機溶剤の液体を除去する。
有機溶剤の液膜を、一旦、均一かつ薄い厚みを有する薄膜に薄化させた後、有機溶剤の液体の除去を開始するので、パターン内の隙間に入り込んだ有機溶剤の液面高さが基板面内でばらつかない状態を保ちながら、有機溶剤の液体を基板の上面から除去できる。これにより、パターンの倒壊を抑制または防止できる。
請求項２に記載の発明は、前記基板保持ユニットは、外部から密閉された密閉チャンバの内部空間に収容されており、前記薄膜保持ステップは、前記内部空間が外部から閉じられた閉状態で実行される、請求項１に記載の基板処理方法である。
この方法によれば、密閉チャンバの内部空間に基板を収容し、かつ排気バルブを閉じた状態とすることにより、密閉チャンバの内部空間の全域を有機溶剤蒸気の雰囲気とすることができる。そのため、基板の上面全域の周囲を有機溶剤蒸気の雰囲気に確実に保持できる。これにより、有機溶剤薄膜保持ステップにおいて、基板の上面における、有機溶剤の液体の蒸発（すなわち、基板の上面における有機溶剤蒸気の拡散）を確実に阻止でき、ゆえに、基板の上面に、均一かつ薄い厚みを有する有機溶剤の薄膜を確実に形成できる。
請求項３に記載の発明は、前記薄膜保持ステップは、前記密閉チャンバの内部空間を排気する排気バルブを閉じた状態で実行する、請求項２に記載の基板処理方法である。
この方法によれば、密閉チャンバの内部空間を排気する排気ユニットを閉じることにより、内部空間を閉状態に維持できる。これにより、薄膜保持ステップにおいて、基板の上面に、均一かつ薄い厚みを有する有機溶剤の薄膜を確実に形成できる。
請求項４に記載の発明は、前記薄膜除去ステップは、前記密閉チャンバの内部空間を外部に開放させる開放ステップをさらに含む、請求項２または３に記載の基板処理方法である。
この方法によれば、密閉チャンバの内部空間を外部に開放させた状態において、基板を高速回転させる。密閉チャンバの内部空間を外部に開放させた状態では、新鮮な気体が基板の上面に接触するために、基板の上面の各所で有機溶剤蒸気の拡散が進み、基板の上面の各所で有機溶剤の液体の蒸発が進行する。そのため、基板の高速回転により、基板の上面上の有機溶剤の液体を振り切ることができ、これにより、基板の上面を乾燥させることができる。
請求項５に記載の発明は、前記薄膜除去ステップは、常温よりも高温の不活性ガスを前記上面に供給し、かつ前記密閉チャンバの内部空間を外部に開放させるステップをさらに含む、請求項４に記載の基板処理方法である。
この方法によれば、基板を高速回転させた状態で、常温よりも高温の不活性ガスを基板の上面に供給しながら密閉チャンバの内部空間を外部に開放させる。パターン内の隙間に入り込んでいる有機溶剤の液体が高温の不活性ガスによって蒸発させられる。また、密閉チャンバの内部空間を外部に開放させることにより、新鮮な気体が基板の上面に接触するために、基板の上面の各所で有機溶剤蒸気の拡散が進み、基板の上面の各所で有機溶剤の液体の蒸発が進行する。高温の不活性ガスの供給と内部空間の外部開放とを同時に行うことにより、薄膜除去ステップにおいて、基板の上面を一気に乾燥させることができる。
請求項６に記載の発明は、前記薄膜除去ステップは、常温よりも高温の不活性ガスを前記上面に供給する不活性ガス供給ステップをさらに含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の基板処理方法である。
この方法によれば、常温よりも高温の不活性ガスを基板の上面に供給しながら、基板を高速回転させる。基板の高速回転により、基板の上面上の有機溶剤の液体を振り切ることができる。このとき、基板の上面に供給される高温の不活性ガスによって、パターン内の隙間に入り込んでいる有機溶剤の液体が蒸発させられるので、乾燥時間を短縮することができる。これにより、パターンの倒壊をより一層防止できる。
請求項７に記載の発明は、前記薄膜保持ステップは、前記液膜形成ステップにおいて前記上面に供給された前記有機溶剤の液体の蒸発により生じた前記有機溶剤蒸気を用いて、前記上面の周囲を有機溶剤蒸気の雰囲気に保つ、請求項１〜６のいずれか一項に記載の基板処理方法である。
この方法によれば、基板の上面に供給された有機溶剤の液体の蒸発により生じた有機溶剤蒸気を用いて、基板の上面全域の周囲が有機溶剤蒸気の雰囲気に保たれる。そのため、薄膜保持ステップに用いる有機溶剤蒸気を、別途、基板の上面に供給する必要がない。そのため、コストダウンを図ることができる。
請求項８に記載の発明は、前記液膜形成ステップは、常温よりも高い液温を有する前記有機溶剤の液体を前記上面に供給する高温有機溶剤供給ステップを含む、請求項７に記載の基板処理方法である。
この方法によれば、基板の上面に供給される有機溶剤の液体の液温が高いので、薄化後の有機溶剤の薄膜も高い液温を有する。基板の高速回転により、基板の上面上の有機溶剤の液体を振り切ることができる。このとき、有機溶剤の薄膜が高い液温を有するので、パターン内の隙間に入り込んでいる有機溶剤の液体の蒸発速度が速い。そのため、乾燥時間を短縮することができる。これにより、パターンの倒壊をより一層防止できる。
前記の目的を達成するための請求項９に記載の発明は、基板を水平に保持するための基板保持ユニットと、前記基板保持ユニットに保持されている基板を回転させるための基板回転ユニットと、前記基板の上面に有機溶剤の液体を供給するための有機溶剤供給ユニットと、前記基板の上面に有機溶剤蒸気を供給するための有機溶剤蒸気供給ユニットと、前記基板保持ユニット、前記基板回転ユニット、前記有機溶剤供給ユニットおよび有機溶剤蒸気供給ユニットを制御する制御ユニットとを含み、前記制御ユニットは、前記上面に存在する処理液を有機溶剤の液体に置換するために、前記上面全域を覆う有機溶剤の液膜を形成する液膜形成ステップと、前記上面全域の周囲の雰囲気を、前記有機溶剤の液体と同種の有機溶剤がリッチな有機溶剤リッチ状態とする有機溶剤形成ステップと、前記上面全域の周囲が前記有機溶剤リッチ状態に達した後に開始され、前記基板を、前記液膜形成ステップにおける当該基板の回転速度よりも速い第１の高回転速度で回転させることにより前記有機溶剤の液膜を薄くし、これにより、有機溶剤の薄膜を前記上面に保持する薄膜保持ステップと、前記基板を第１の高回転速度で回転させる高速回転ステップを有し、前記薄膜保持ステップの後に、前記上面から前記薄膜を除去する薄膜除去ステップとを実行し、前記薄膜保持ステップにおいて前記上面全域の周囲が前記有機溶剤リッチ状態に維持されており、前記制御ユニットが、薄膜除去ステップにおいて、前記基板を第２の高回転速度で回転させる高速回転ステップを実行する、基板処理装置を提供する。
この構成によれば、請求項１に関連して記載した作用効果と同等の作用効果を奏する。
請求項１０に記載の発明は、外部から密閉された内部空間を有し、前記内部空間に前記基板保持ユニットが収容された密閉チャンバをさらに含む、請求項８に記載の基板処理装置である。
この構成によれば、請求項２に関連して記載した作用効果と同等の作用効果を奏する。
請求項１１に記載の発明は、前記密閉チャンバの内部空間を排気する排気バルブをさらに含み、前記制御ユニットは、前記排気バルブを閉じた状態で、前記薄膜保持ステップを実行する、請求項１０に記載の基板処理装置である。
この構成によれば、請求項３に関連して記載した作用効果と同等の作用効果を奏する。
図１は、この発明の第１の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２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図解的な断面図である。 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５Ａ〜図５Ｂは、前記基板処理の各ステップの様子を説明するための図解的な断面図である。 図５Ｃ〜図５Ｄは、前記基板処理の各ステップの様子を説明するための図解的な断面図である。 図５Ｅ〜図５Ｆは、前記基板処理の各ステップの様子を説明するための図解的な断面図である。 図５Ｇは、前記基板処理の各ステップの様子を説明するための図解的な断面図である。 図６は、有機溶剤処理（図４のＳ４）の詳細を説明するためのタイムチャートである。 図７Ａ〜図７Ｃは、前記基板処理の各ステップにおける基板の上面の様子を説明する図解的な断面図である。 図８Ａは、本発明の第２の実施形態に係る基板処理装置を図解的に示す図である。 図８Ｂ〜図８Ｃは、前記基板処理装置による基板処理の各ステップの様子を説明するための図解的な断面図である。 図８Ｄは、前記基板処理装置による基板処理の各ステップの様子を説明するための図解的な断面図である。 図９は、パターンの倒壊のメカニズム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１は、この発明の第１の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。基板処理装置１は、シリコンウエハなどの基板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、基板Ｗは、円板状の基板である。基板処理装置１は、処理液で基板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。
図２は、処理ユニット２の構成例を説明するための図解的な断面図である。処理ユニット２は、隔壁（図示せず）により区画された処理室４内に配置され、一枚の基板Ｗを水平な姿勢で保持しながら、基板Ｗの中央部を通る鉛直な回転軸線Ａ１まわりに基板Ｗを回転させるスピンチャック（基板保持ユニット）５と、処理室４の内部に配置され、内部に、スピンチャック５の一部（この実施形態では、スピンベース１４および挟持部材１５）を収容する密閉空間を形成可能なカップ状の密閉チャンバ６と、密閉チャンバ６の内部空間７を排気するための排気ユニット８と、スピンチャック５に保持されている基板Ｗの上面に薬液を供給するための薬液供給ユニット９と、スピンチャック５に保持されている基板Ｗの上面にリンス液を供給するためのリンス液供給ユニット１０と、スピンチャック５に保持されている基板Ｗの上面に、水よりも低い表面張力を有する有機溶剤の液体を供給するための有機溶剤供給ユニット１１と、密閉チャンバ６の内部空間７に、高温の不活性ガスを供給するための不活性ガス供給ユニット１２とを備えている。
図示は省略するが、処理室４には、基板Ｗを搬入／搬出するための搬入／搬出口が形成されており、この搬入／搬出口を開閉するシャッタユニットが備えられている。処理室４は、処理室４内に清浄空気を送る送風ユニットとしてのＦＦＵ（ファン・フィルタ・ユニット。図示しない）と、処理室４内の気体を排出する排気ユニット（図示しない）とを含む。排気ユニットは、基板処理装置１の運転中は常時作動している。そのため、処理室４内には、新鮮な外気が常に供給され続けている。
スピンチャック５として、この実施形態では、たとえば挟持式のものが採用されている。スピンチャック５は、鉛直に延びる筒状の回転軸１３と、回転軸１３の上端に水平姿勢に取り付けられた円板状のスピンベース１４と、スピンベース１４に等間隔で配置された複数個（少なくとも３個。たとえば６個）の挟持部材１５と、回転軸１３に連結された基板回転ユニットとしての電動モータ（基板回転ユニット）１６とを備えている。複数個の挟持部材１５は、基板Ｗをほぼ水平な姿勢で挟持する。この状態で、電動モータ１６が駆動されると、その駆動力によってスピンベース１４が所定の回転軸線（鉛直軸線）Ａ１まわりに回転され、そのスピンベース１４とともに、基板Ｗがほぼ水平な姿勢を保った状態で回転軸線Ａ１まわりに回転される。
なお、スピンチャック５としては、挟持式のものに限らず、たとえば、基板Ｗの裏面（下面）を真空吸着することにより、基板Ｗを水平な姿勢で保持し、さらにその状態で回転軸線Ａ１まわりに回転することにより、その保持した基板Ｗを回転させる真空吸着式のものが採用されてもよい。
密閉チャンバ６は、上面に開口１７を有し、略円筒状をなすチャンバ本体１８と、開口１７を開閉するための蓋部材１９とを備えている。蓋部材１９がチャンバ本体１８の開口１７を閉塞した状態で、密閉チャンバ６の内部空間７が外部から密閉される。
チャンバ本体１８は、略円板状の底壁部２０と、底壁部２０の周縁部から上方に立ち上がる周壁部２１とを一体的に含む隔壁２２を備えている。周壁部２１は、スピンチャック５の周囲を取り囲んでいる。底壁部２０は、周壁部２１により取り囲まれた領域を下側から閉塞している。底壁部２０の中央部には、スピンチャック５の回転軸１３を挿通させるための挿通穴２３が形成されている。回転軸１３の外周面における当該挿通穴２３と対応する位置には、円環状の第１のシール部材２４が固定的に配置されている。
第１のシール部材２４は、回転軸１３が底壁部２０と接触することなく回転軸線Ａ１周りに回転可能となるように、回転軸１３の外周面と底壁部２０の挿通穴２３とをシールしている。第１のシール部材２４の一例としては磁性流体シールが挙げられる。つまり、チャンバ本体１８（密閉チャンバ６）は、回転軸１３と一体的に回転しない構造となっている。また、第１のシール部材２４により、密閉チャンバ６の内部空間７を、処理室４における密閉チャンバ６外の空間から遮断（密閉）することができる。
周壁部２１の内周には、スピンチャック５に保持された基板Ｗから飛び散る処理液を捕獲するための捕獲用カップ（図示しない）が配設され、当該捕獲用カップは機外の排液設備に接続されていてもよい。
蓋部材１９は、基板Ｗよりもやや大径の略円板状をなし、スピンチャック５の上方において、ほぼ水平な姿勢で配置されている。蓋部材１９は、その中心が基板Ｗの回転軸線Ａ１上に位置するように配置されている。蓋部材１９の周縁部には、当該周縁部から下方に垂下する円筒状の鍔部２５が形成されている。鍔部２５の下面は、チャンバ本体１８の周壁部２１の上面に対向している。蓋部材１９は、チャンバ本体１８の開口１７をスピンチャック５の上側から閉塞可能に構成されている。蓋部材１９の鍔部２５の下端面には、第２のシール部材２６が固定的に配置されている。第２のシール部材２６は、たとえばシール環である。第２のシール部材２６は、たとえば樹脂製の弾性材料を用いて形成されている。
蓋部材１９には、蓋部材１９をチャンバ本体１８に対して昇降させるための蓋部材昇降ユニット２７が取り付けられている。蓋部材昇降ユニット２７の駆動により、蓋部材１９は、蓋部材１９がチャンバ本体１８の開口１７を閉塞する閉位置（図２に示す位置）と、蓋部材１９がチャンバ本体１８から所定の間隔を隔てて離間する開位置（図５Ａに示す位置）との間で昇降可能となる。蓋部材１９が閉位置にある状態（閉状態）で、蓋部材１９の鍔部２５の下端面に配置された第２のシール部材２６が、その周方向全域において、チャンバ本体１８の周壁部２１の上端面に当接し、これにより、チャンバ本体１８と蓋部材１９との間を上下にシールできる。この閉状態では、密閉チャンバ６の内部空間７が、処理室４における密閉チャンバ６外の空間から遮断される。すなわち、内部空間７が、外部から閉じられた状態となる。
排気ユニット８は、密閉チャンバ６のチャンバ本体１８の周壁部２１に接続された排気ダクト４４と、排気ダクト４４を介して、密閉チャンバ６の内部空間７の雰囲気を吸引する、吸引装置等の排気装置４５と、排気ダクト４４と排気装置４５とを接続する排気配管４６と、排気配管４６を開閉する排気バルブ４７とを含む。排気バルブ４７が開かれた状態では、密閉チャンバ６の内部空間７が、外部に対して開放された開状態となる。また、排気バルブ４７が閉じられた状態では、密閉チャンバ６の内部空間７が、外部から閉塞された閉状態となる。
密閉チャンバ６のチャンバ本体１８の底壁部２０には、排液配管４２が接続されている。排液配管４２は、排液設備（廃液処理設備（図示しない）または回収処理設備（図示しない））に接続されている。これにより、基板処理に用いられた処理液が回収または廃棄される。排液配管４２は、排液バルブ４３によって開閉される。
なお、密閉チャンバ６において第１のシール部材２４および第２のシール部材２６を設け、これにより内部空間７内の密閉状態を維持している。しかし、不活性ガス供給ユニット１２からのガス供給流量が十分である場合には、密閉チャンバ６に第１のシール部材２４および第２のシール部材２６がなく、密閉チャンバ６が密閉されていなくても、密閉チャンバ６の内部空間７を加圧状態に遷移させることができる。したがって、密閉チャンバ６に第１のシール部材２４および第２のシール部材２６は必須の構成ではなく、第１のシール部材２４および第２のシール部材２６を省略することも可能である。
薬液供給ユニット９は、薬液ノズル３０を含む。薬液ノズル３０は、密閉チャンバ６の蓋部材１９の中心部に固定的に取り付けられており、当該中心部を、鉛直方向に挿通するように延びている。薬液ノズル３０には、薬液供給源から薬液が供給される薬液配管３１が接続されている。薬液ノズル３０は、その吐出口を基板Ｗの上面の回転中心付近に向けて固定的に配置されている。薬液配管３１には、薬液配管３１を開閉するための薬液バルブ３２が介装されている。薬液バルブ３２が開かれると、薬液配管３１から薬液ノズル３０に供給された、連続流の薬液が、薬液ノズル３０の下端に設定された吐出口から吐出される。また、薬液バルブ３２が閉じられると、薬液配管３１から薬液ノズル３０への薬液の供給が停止される。
薬液の具体例は、エッチング液および洗浄液である。さらに具体的には、薬液は、フッ酸、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）、バッファードフッ酸（フッ酸とフッ化アンモニウムとの混合液）などであってもよい。
リンス液供給ユニット１０は、リンス液ノズル３３を含む。リンス液ノズル３３は、密閉チャンバ６の蓋部材１９の中心部に固定的に取り付けられており、当該中心部を、鉛直方向に挿通するように延びている。リンス液ノズル３３には、リンス液供給源からリンス液が供給されるリンス液配管３４が接続されている。リンス液ノズル３３は、その吐出口を基板Ｗの上面の回転中心付近に向けて固定的に配置されている。リンス液配管３４には、リンス液配管３４を開閉するためのリンス液バルブ３５が介装されている。リンス液バルブ３５が開かれると、リンス液配管３４からリンス液ノズル３３に供給された、連続流のリンス液が、リンス液ノズル３３の下端に設定された吐出口から吐出される。また、リンス液バルブ３５が閉じられると、リンス液配管３４からリンス液ノズル３３へのリンス液の供給が停止される。リンス液は、たとえば脱イオン水（ＤＩＷ）であるが、ＤＩＷに限らず、炭酸水、電解イオン水、水素水、オゾン水および希釈濃度（たとえば、１０ｐｐｍ〜１００ｐｐｍ程度）の塩酸水のいずれかであってもよい。
有機溶剤供給ユニット１１は、第１の有機溶剤ノズル３６を含む。第１の有機溶剤ノズル３６は、密閉チャンバ６の蓋部材１９の中心部に固定的に取り付けられており、当該中心部を、鉛直方向に挿通するように延びている。第１の有機溶剤ノズル３６には、有機溶剤供給源からイソプロピルアルコール（isopropyl alcohol：ＩＰＡ）等の有機溶剤の液体が供給される第１の有機溶剤配管３７が接続されている。第１の有機溶剤ノズル３６は、その吐出口を基板Ｗの上面の回転中心付近に向けて固定的に配置されている。第１の有機溶剤配管３７には、第１の有機溶剤配管３７を開閉するための第１の有機溶剤バルブ３８が介装されている。第１の有機溶剤バルブ３８が開かれると、第１の有機溶剤配管３７から第１の有機溶剤ノズル３６に供給された、連続流の有機溶剤の液体が、第１の有機溶剤ノズル３６の下端に設定された吐出口から吐出される。また、第１の有機溶剤バルブ３８が閉じられると、第１の有機溶剤配管３７から第１の有機溶剤ノズル３６への有機溶剤の液体の供給が停止される。
不活性ガス供給ユニット１２は、不活性ガスノズル３９を含む。不活性ガスノズル３９は、密閉チャンバ６の蓋部材１９の中心部に固定的に取り付けられており、当該中心部を、鉛直方向に挿通するように延びている。不活性ガスノズル３９には、高温不活性ガス供給源から、高温（常温よりも高温。たとえば２０〜３００℃）の窒素ガスや清浄空気等の高温不活性ガスが供給される第１の不活性ガス配管４０が接続されている。不活性ガスノズル３９は、その吐出口を基板Ｗの上面の回転中心付近に向けて固定的に配置されている。第１の不活性ガス配管４０には、第１の不活性ガス配管４０を開閉するための第１の不活性ガスバルブ４１が介装されている。第１の不活性ガスバルブ４１が開かれると、第１の不活性ガス配管４０から不活性ガスノズル３９に供給された、高温不活性ガスが、不活性ガスノズル３９の下端に設定された吐出口から吐出される。また、第１の不活性ガスバルブ４１が閉じられると、第１の不活性ガス配管４０から不活性ガスノズル３９への高温不活性ガスの供給が停止される。
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。
制御ユニット３は、予め定められたプログラムに従って、蓋部材昇降ユニット２７、電動モータ１６、排気装置４５等の動作を制御する。さらに、制御ユニット３は、薬液バルブ３２、リンス液バルブ３５、第１の有機溶剤バルブ３８、第１の不活性ガスバルブ４１、排液バルブ４３、排気バルブ４７等の開閉動作を制御する。
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る。図５Ａ〜図５Ｇは、前記基板処理の各ステップの様子を説明するための図解的な断面図である。
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、さらに密閉チャンバ６内に搬入され、図５Ａに示すように、スピンチャック５に渡され、基板Ｗに保持される（Ｓ１：基板保持ステップ）。図５Ａに示すように、基板Ｗの搬入に先立って、密閉チャンバ６の蓋部材１９が、チャンバ本体１８から所定の間隔を隔てて離間する開位置に配置されている。基板Ｗの搬入後は、蓋部材１９が下降されて、蓋部材１９が、チャンバ本体１８の上部分に接触する閉位置に配置される。
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。薬液処理の開始時には、排液バルブ４３および排気バルブ４７はいずれも開かれている。制御ユニット３は、電動モータ１６を駆動してスピンベース１４を所定の液処理回転速度で回転させる。そして、制御ユニット３は、薬液バルブ３２を開く。それにより、図５Ｂに示すように、回転状態の基板Ｗの上面に向けて、薬液ノズル３０から薬液が供給される。供給された薬液は遠心力によって基板Ｗの全面に行き渡る。基板Ｗに供給された薬液は、排液配管４２を通って機外に送られる。
一定時間の薬液処理の後、基板Ｗ上の薬液をリンス液に置換することにより、基板Ｗ上から薬液を排除するためのリンス処理（Ｓ３）が実行される。具体的には、制御ユニット３は、薬液バルブ３２を閉じ、代わって、リンス液バルブ３５を開く。それにより、図５Ｃに示すように、回転状態の基板Ｗの上面に向けてリンス液ノズル３３からリンス液が供給される。供給されたリンス液は遠心力によって基板Ｗの全面に行き渡る。このリンス液によって基板Ｗ上の薬液が洗い流される。基板Ｗに供給されたリンス液は、排液配管４２を通って機外に送られる。
一定時間のリンス処理の後、基板Ｗ上のリンス液を、より表面張力の低い低表面張力液である有機溶剤の液体に置換する有機溶剤処理（Ｓ４）が実行される。
図６は、有機溶剤処理（図４のＳ４）の詳細を説明するためのタイムチャートである。図５Ａ〜図６を参照しながら、有機溶剤処理について説明する。
有機溶剤処理は、有機溶剤置換ステップ（液膜形成ステップ）Ｔ１（図５Ｄ参照）と、有機溶剤パドルステップ（液膜形成ステップ）Ｔ２（図５Ｅ参照）と、有機溶剤薄膜保持ステップ（薄膜保持ステップ）Ｔ３（図５Ｆ参照）とを含み、これらが順に実行される。
有機溶剤置換ステップＴ１は、基板Ｗを回転しながら、基板Ｗの上面に有機溶剤の液体を供給するステップである。図５Ｄに示すように、基板Ｗの上面に第１の有機溶剤ノズル３６から有機溶剤（たとえばＩＰＡ）の液体が供給される。また、有機溶剤の液体の供給開始に同期して、制御ユニット３は、排液バルブ４３を閉じる。
基板Ｗの上面に供給された有機溶剤は、遠心力を受けて基板Ｗの上面の中心から外方へと向かい、基板Ｗの上面を覆う有機溶剤の液膜を形成する。液膜が基板Ｗの上面全域を覆うことにより、リンス処理（図４のＳ３）で基板Ｗの上面に供給されたリンス液が全て有機溶剤の液体に置換される。
基板Ｗの上面から溢れた有機溶剤の液体は、密閉チャンバ６の底壁部２０に供給される。排液バルブ４３が閉じられているので、底壁部２０に供給された有機溶剤の液体は、底壁部２０上に溜められる。有機溶剤の一例として用いられているＩＰＡは、高い揮発性を有する（水よりも低い沸点を有する）ため、密閉チャンバ６の底壁部２０に溜められている有機溶剤は蒸発し、内部空間７に、有機溶剤蒸気（ＩＰＡ Ｖａｐｏｒ）が断続的に発生する。
有機溶剤置換ステップＴ１の期間中、基板Ｗは、スピンチャック５によって、有機溶剤置換処理速度（たとえば３００ｒｐｍ程度）で回転させられる。第２の有機溶剤バルブ２１８は開状態とされ、したがって、第１の有機溶剤ノズル３６から吐出される有機溶剤の液体が基板Ｗの上面の回転中心に向けて上方から供給される。
有機溶剤パドルステップＴ２は、図５Ｅに示すように、基板Ｗの回転を減速して、パドル速度（たとえば１０ｒｐｍ）に維持させ、基板Ｗの上面に有機溶剤の厚い液膜６０を形成して保持するステップである。液膜６０は、基板Ｗの上面の全域を覆う。
基板Ｗの回転は、この例では、有機溶剤置換処理速度から段階的に減速される。より具体的には、基板Ｗの回転速度は、３００ｒｐｍから段階的に減速されてパドル速度に減速されて所定時間（たとえば７秒間）維持される。有機溶剤の厚い液膜６０が形成された後、第１の有機溶剤ノズル３６からの有機溶剤の液体の吐出は停止される。
有機溶剤の液体の吐出停止後、制御ユニット３は排気バルブ４７を閉じる。これにより、密閉チャンバ６の内部空間７が外部から閉塞される。そのため、内部空間７に発生した有機溶剤蒸気は密閉チャンバ６の外部に逃げることができない。これにより、有機溶剤蒸気が内部空間７に充満する。換言すると、基板Ｗの上面全域の周囲が、有機溶剤蒸気がリッチな状態に保たれている。したがって、基板Ｗの上面に供給された有機溶剤の液体の蒸発により生じた有機溶剤蒸気を用いて、基板Ｗの上面全域の周囲が、有機溶剤蒸気がリッチな状態に保たれる。すなわち、この実施形態では、第１の有機溶剤供給ユニット１１が、有機溶剤供給ユニットとしてだけでなく、有機溶剤蒸気供給ユニットとしても機能する。
「有機溶剤蒸気がリッチな状態（有機溶剤リッチ状態）」とは、有機溶剤蒸気のみが存在する状態であってもよいし、他の気体と混在する状態であってもよい。また、この状態で、基板Ｗの上面全域の周囲が飽和状態であってもよい。
有機溶剤薄膜保持ステップＴ３は、図５Ｆに示すように、有機溶剤の厚い液膜６０を基板Ｗの上面に形成した後、当該上面全域の周囲を有機溶剤蒸気がリッチな状態に保ちながら、基板Ｗを高回転速度（第１の高回転速度１２００ｒｐｍ程度）で回転させるステップである。基板Ｗの高速回転によって、基板Ｗの上面の有機溶剤の液体の大部分が振り切られる。そのため、有機溶剤の厚い液膜６０に含まれる有機溶剤の液体の大部分が基板Ｗ外に排出させられ、有機溶剤の液膜６０が薄化される。ところが、基板Ｗの上面全域の周囲が有機溶剤蒸気（ＩＰＡ Ｖａｐｏｒ）の雰囲気に保たれているために、基板Ｗの上面において、有機溶剤蒸気の拡散は進行せず、その結果、基板Ｗの上面における、有機溶剤の液体の蒸発の進行が抑制または防止される。そのため、有機溶剤の厚い液膜６０を構成する有機溶剤の液体の全てを除去することはできない。これにより、図５Ｆに示すように、基板Ｗの上面に、基板Ｗの上面の全域を覆う有機溶剤の薄膜２７０（たとえば１μｍ程度）が形成される。
有機溶剤薄膜保持ステップＴ３に続けて、図５Ｇに示すように、スピンドライステップＴ４（薄膜除去ステップ。乾燥処理。図４のＳ５）が実行される。具体的には、制御ユニット３は、基板Ｗの回転を高回転速度（１２００ｒｐｍ程度）のまま維持しながら、排液バルブ４３、排液バルブ４３および第１の不活性ガスバルブ４１を開く。排気バルブ４３が開かれることにより、密閉チャンバ６の底壁部２０に溜められている有機溶剤の液体が密閉チャンバ６から抜かれ、抜かれた有機溶剤の液体が、排気配管４６を通って排液設備へと送られる。第１の不活性ガスバルブ４１を開くことにより、基板Ｗの上面の中央部に、高温の不活性ガスが吹き付けられる。
スピンドライステップＴ４では、密閉チャンバ６の内部空間７を開状態に保ちながら、基板Ｗを高速回転させる。内部空間７を開状態に保ちながら、高回転速度（第２の高回転速度。１２００ｒｐｍ程度）で基板Ｗが回転させられる。内部空間７の開状態では、新鮮な気体が基板Ｗの上面に接触するために、基板Ｗの上面の各所で有機溶剤蒸気の拡散が進み、基板Ｗの上面の各所で有機溶剤の液体の蒸発が進行する。基板Ｗの高速回転により基板Ｗの上面に付着している有機溶剤の液体が、基板Ｗの周囲に完全に振り切られると共に、基板Ｗの上面において、有機溶剤の液体の蒸発が進行する。これにより、基板Ｗの上面から有機溶剤の薄膜２７０が完全に除去される。
また、スピンドライステップＴ４では、基板Ｗの上面に対し、高温の不活性ガスを供給しながら、基板Ｗを高速回転させる。基板Ｗの上面への高温の不活性ガスの供給に伴って、パターンＰ内に入り込んでいる有機溶剤の液体の蒸発の進行が促進される。
スピンドライステップＴ４の後は、スピンチャック５の回転が停止され、また、第１の不活性ガスバルブ４１が閉じられて、不活性ガスノズル３９からの不活性ガスの吐出が停止される。その後は、制御ユニット３は、搬送ロボットＣＲによって、処理済みの基板Ｗを処理ユニット２から搬出させる。
図７Ａ〜図７Ｃは、有機溶剤処理（図４のＳ４）および乾燥処理（図４のＳ５）における基板Ｗの上面の様子を説明する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Ｐが形成されている。パターンＰは、基板Ｗの表面に形成された微細な凸状の構造体Ｐ１を含む。構造体Ｐ１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Ｐ１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Ｐ１が隣接する場合には、それらの間に溝（溝）が形成される。この場合、構造体Ｐ１の幅Ｗ１は１０ｎｍ〜４５ｎｍ程度、構造体Ｐ１同士の間隔Ｗ２は１０ｎｍ〜数μｍ程度であってもよい。構造体Ｐ１の高さＴは、たとえば５０ｎｍ〜５μｍ程度であってもよい。一例として７００ｎｍ程度を例示できる。構造体Ｐ１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。
有機溶剤パドルステップＴ２において、図７Ａに示すように、基板Ｗの表面に形成された有機溶剤の液膜６０の液面高さは、パターンＰの各構造体Ｐ１の高さよりも大幅に高い。そのため、液膜６０は、パターンＰの内部（隣接する構造体Ｐ１の間の空間または筒状の構造体Ｐ１の内部空間）を満たしている。
パターン倒れを抑制するためには、有機溶剤の薄膜７０中に各構造体Ｐ１の上面Ｐ２が浸漬されている必要がある。そのため、有機溶剤薄膜保持ステップＴ３において、図７Ｂに示すように、有機溶剤の薄膜７０の液面を、パターンＰの各構造体Ｐ１の高さよりも上方に設ける必要がある。しかしながら、このときの有機溶剤の薄膜７０の液面高さＨ１は、可能な限り低いことが望ましい。すなわち、有機溶剤の薄膜７０の液面高さＨ１は、各構造体Ｐ１の高さと同等であるか、あるいは各構造体Ｐ１の高さよりも僅かに高い（たとえば数μｍ）ことが望ましい。
逆に言えば、有機溶剤の薄膜７０の液面高さＨ１が、各構造体Ｐ１の高さよりも僅かに高くなるように設定されている。
本願発明者らは、基板Ｗを高速回転させて得られる有機溶剤の薄膜７０は、最早、遠心力の影響を受けないと考えている。そして、有機溶剤の薄膜７０の蒸発（有機溶剤蒸気の拡散）の影響が最も大きいと考えている。
また、当該薄膜７０の厚みは、基板Ｗの上面における有機溶剤蒸気の濃度に依存すると考えており、当該有機溶剤蒸気の濃度が高くなるに従って、薄膜７０の厚みは大きくなると考えている。その意味では、基板Ｗの上面において有機溶剤蒸気が飽和状態になると、薄膜７０の厚みが最大になると考えられる。この場合、有機溶剤蒸気の結露の影響も多少考慮する必要がある。
スピンドライステップＴ４（乾燥処理（図４のＳ５））では、図７Ｃに示すように、パターンＰの間から有機溶剤の液体が除去される。基板Ｗの上面への高温の不活性ガスの供給に伴って、パターンＰ内に入り込んでいる有機溶剤の液体の蒸発の進行が促進される。これにより、パターンＰ内に入り込んでいる有機溶剤を、短時間で除去できる。
以上によりこの第１の実施形態によれば、基板Ｗの上面に、基板Ｗの上面全域を覆う有機溶剤の液膜６０を形成した後、基板Ｗの上面全域の周囲を有機溶剤蒸気がリッチな状態に保ちながら、基板Ｗを高速で回転させる。基板Ｗの高速回転によって、基板Ｗの上面の有機溶剤の液体の大部分が振り切られる。そのため、有機溶剤の液膜に含まれる有機溶剤の液体の大部分が基板Ｗ外に排出させられ、有機溶剤の液膜６０が薄化される。ところが、基板Ｗの上面全域の周囲が、有機溶剤蒸気がリッチな状態に保たれているために、基板Ｗの上面において、有機溶剤蒸気の拡散は進行せず、その結果、基板Ｗの上面における、有機溶剤の液体の蒸発の進行が抑制または防止される。これにより、有機溶剤の液膜６０を構成する有機溶剤の液体の全てを除去することはできず、基板Ｗの上面に、基板Ｗの上面の全域を覆う有機溶剤の薄膜７０が保持される。
また、基板Ｗの上面全域の周囲が、有機溶剤蒸気がリッチな状態に保たれているので、基板Ｗの上面全域において有機溶剤蒸気の拡散の進行が抑制され、その結果、有機溶剤の薄膜７０の厚みを、基板Ｗの上面全域で均一に保つことができる。その後、基板Ｗの上面から有機溶剤の薄膜７０を除去する。すなわち、各パターンＰ間から有機溶剤の液体を除去する。
有機溶剤の液膜６０を、一旦、均一かつ薄い厚みを有する薄膜７０に薄化させた後、有機溶剤の液体の除去を開始するので、基板Ｗの上面の各所でパターンＰ間の有機溶剤の液面高さがばらつかない状態を保ちながら、有機溶剤の液体を基板Ｗの上面から除去できる。そのため、有機溶剤の液体の除去時に、各パターンＰに生じる表面張力（毛細管力）の釣り合いを保つことができる。これにより、パターンＰの倒壊を抑制または防止できる。
また、内部空間７に有機溶剤の液体を供給し、かつ排気バルブ４７を閉じた状態（すなわち内部空間７を閉状態）とすることにより、基板Ｗが収容されている内部空間７のほぼ全域を、有機溶剤蒸気がリッチな状態とすることができる。そのため、基板Ｗの上面全域の周囲を有機溶剤蒸気がリッチな状態に確実に保持できる。これにより、有機溶剤薄膜保持ステップＴ３において、基板Ｗの上面における、有機溶剤の液体の蒸発（すなわち、基板Ｗの上面における有機溶剤蒸気の拡散）を確実に阻止でき、ゆえに、基板Ｗの上面に、均一かつ薄い厚みを有する有機溶剤の薄膜７０を確実に形成できる。
また、基板Ｗの上面に供給された有機溶剤の液体の蒸発により生じた有機溶剤蒸気を用いて、基板Ｗの上面全域の周囲が、有機溶剤蒸気がリッチな状態に保たれる。そのため、有機溶剤薄膜保持ステップＴ３に用いる有機溶剤蒸気を、別途、基板Ｗの上面に供給する必要がない。そのため、コストダウンを図ることができる。
また、スピンドライステップＴ４では、高温の不活性ガスを基板Ｗの上面に供給し、かつ密閉チャンバ６の内部空間７を開状態とする。内部空間７の開状態では、新鮮な気体が基板Ｗの上面に接触するために、基板Ｗの上面の各所で有機溶剤蒸気の拡散が進み、基板Ｗの上面の各所で有機溶剤の液体の蒸発が進行する。そのため、基板Ｗの高速回転により、基板Ｗの上面から有機溶剤の液体を完全に振り切ることができる。
また、基板Ｗの上面への高温ガスの供給に伴って、パターンＰ内に入り込んでくる有機溶剤の液体の蒸発の進行が促進される。これにより、パターンＰ内からの有機溶剤の液体の除去に要する時間を短縮できる。高温の不活性ガスの供給と密閉チャンバ６の内部空間７の解放とを同時に行うことにより、基板Ｗの上面を一気に乾燥させることができる。基板Ｗの上面を一気に乾燥させることができる結果、パターンＰに加わる力積を小さく抑えることができ、これにより、パターンＰの倒壊を抑制できる。
図８Ａは、本発明の第２の実施形態に係る基板処理装置２０１の構成を説明するための図解的な図である。図８Ｂおよび図８Ｃは、基板処理装置２０１による基板処理の有機溶剤薄膜保持ステップＴ３の様子を説明するための図解的な断面図である。図８Ｄは、基板処理装置２０１による基板処理のスピンドライステップＴ４の様子を説明するための図解的な断面図である。
第２の実施形態において、第１の実施形態と共通する部分には、図１〜図７の場合と同一の参照符号を付し説明を省略する。第２の実施形態に係る基板処理装置２０１が、第１の実施形態に係る基板処理装置１と相違する主たる点は、処理室４内に密閉チャンバ６は設けられておらず、かつスピンチャック５に保持されている基板Ｗの上面に対向する対向部材２０２を処理室４内に設けた点である。
対向部材２０２は、円板状である。対向部材２０２の直径は、基板Ｗの直径と同等か、基板Ｗの直径よりも大きい。対向部材２０２の下面には、スピンチャック５に保持されている基板Ｗの上面に対向する、平坦面からなる円形の対向面２０３が形成されている。対向面２０３は、基板Ｗの上面の全域と対向している。対向部材２０２は、ホルダ２０４によって、対向部材２０２の中心軸線がスピンチャック５の回転軸線Ａ１上に位置するように、かつ水平姿勢で支持されている。
対向部材２０２の上面には、対向部材２０２の中心を通る鉛直軸線（スピンチャック５の回転軸線Ａ１と一致する鉛直軸線）を中心軸線とするホルダ２０４が固定されている。ホルダ２０４は、中空に形成されており、その内部には、気体供給路２０５が鉛直方向に延びた状態で挿通されている。気体供給路２０５は対向面２０３に開口して、吐出口２０６を形成している。
気体供給路２０５には、有機溶剤蒸気配管２０７が接続されている。有機溶剤蒸気配管２０７には、有機溶剤蒸気供給源から、ＩＰＡ蒸気等の有機溶剤蒸気が供給される。有機溶剤蒸気配管２０７には、有機溶剤蒸気配管２０７を開閉するための有機溶剤蒸気バルブ２０８が介装されている。この実施形態では、気体供給路２０５、有機溶剤蒸気配管２０７および有機溶剤蒸気バルブ２０８によって、有機溶剤蒸気供給ユニット２２０が構成されている。有機溶剤蒸気バルブ２０８が開かれると、有機溶剤蒸気配管２０７から気体供給路２０５に供給された有機溶剤蒸気が、吐出口２０６から下向きに吐出される。
また、気体供給路２０５には、第２の不活性ガス配管２０９が接続されている。第２の不活性ガス配管２０９には、高温不活性ガス供給源から、高温（常温よりも高温。たとえば２０〜３００℃）の窒素ガス等の高温不活性ガスが供給される。第２の不活性ガス配管２０９には、第２の不活性ガス配管２０９を開閉するための第２の不活性ガスバルブ２１０が介装されている。第２の不活性ガスバルブ２１０が開かれると、第２の不活性ガス配管２０９から気体供給路２０５に供給された有機溶剤蒸気が、吐出口２０６から下向きに吐出される。
昇降ユニット２１１は、制御ユニット３（図２等参照）に接続されている。制御ユニット３は、昇降ユニット２１１を制御して、対向部材２０２の対向面２０３が、スピンチャック５に保持されている基板Ｗの上面に近接する近接位置と、スピンチャック５の上方に大きく退避した退避位置との間で昇降させる。対向部材２０２が近接位置に位置するとき、吐出口２０６が基板Ｗの上面と所定の間隔Ｗ３（図８Ｂ参照。たとえば約５ｍｍ）を空けて対向している。
基板処理装置２０１は、スピンチャック５に保持されている基板Ｗの上面に、水よりも低い表面張力を有する有機溶剤の液体を供給するための第２の有機溶剤供給ユニット２１２をさらに含む。第２の有機溶剤供給ユニット２１２は、第１の実施形態に係る有機溶剤供給ユニット１１（図２参照）に代えて設けられるユニットである。
また、図８Ａでは図示を省略するが、薬液供給ユニット９（図２参照）、リンス液供給ユニット１０（図２参照）および不活性ガス供給ユニット１２（図２参照）に相当する構成が、処理室４内に設けられている。
第２の有機溶剤供給ユニット２１２は、有機溶剤の液体を基板Ｗの表面に向けて吐出する第２の有機溶剤ノズル２１３と、第２の有機溶剤ノズル２１３が先端部に取り付けられたノズルアーム２１４と、スピンチャック５の側方で鉛直方向に延び、ノズルアーム２１４を揺動可能に支持するアーム支持軸（図示しない）と、アーム支持軸を回転させてノズルアーム２１４を移動させることにより、第２の有機溶剤ノズル２１３を移動させるノズル移動ユニット２１６とを含む。第２の有機溶剤ノズル２１３は、たとえば、連続流の状態でＩＰＡを吐出するストレートノズルであり、その吐出口をたとえば下方に向けた状態で、水平方向に延びるノズルアーム２１４に取り付けられている。ノズルアーム２１４は水平方向に延びている。
第２の有機溶剤供給ユニット２１２は、有機溶剤の液体を第２の有機溶剤ノズル２１３に案内する第２の有機溶剤配管２１７と、第２の有機溶剤配管２１７を開閉する第２の有機溶剤バルブ２１８とを含む。第２の有機溶剤バルブ２１８が開かれると、ＩＰＡ供給源からのＩＰＡの液体が、第２の有機溶剤配管２１７から第２の有機溶剤ノズル２１３に供給される。これにより、ＩＰＡの液体が、第２の有機溶剤ノズル２１３から吐出される。
ノズル移動ユニット２１６は、アーム支持軸まわりにノズルアーム２１４を回動させることにより、第２の有機溶剤ノズル２１３を水平に移動させる。ノズル移動ユニット２１６は、第２の有機溶剤ノズル２１３から吐出されたＩＰＡが基板Ｗの上面に着液する処理位置と、第２の有機溶剤ノズル２１３が平面視でスピンチャック５の周囲に設定されたホーム位置との間で、第２の有機溶剤ノズル２１３を水平に移動させる。なお、第２の有機溶剤ノズル２１３は、吐出口が基板Ｗの上面の所定位置（たとえば中央部）に向けて固定的に配置された固定ノズルであってもよい。
制御ユニット３は、予め定められたプログラムに従って、昇降ユニット２１１、電動モータ１６、ノズル移動ユニット２１６等の動作を制御する。さらに、制御ユニット３は、薬液バルブ３２、リンス液バルブ３５、第２の有機溶剤バルブ２１８、有機溶剤蒸気バルブ２０８、第２の不活性ガスバルブ２０８、排液バルブ４３、排気バルブ４７等の開閉動作を制御する。
第２の実施形態に係る基板処理装置２０１では、前述の基板処理（図４および図５Ａ〜５Ｇ参照）と同等の処理が実行される。
具体的には、未処理の基板Ｗが、処理ユニット２に搬入され、処理室４内に搬入される。基板Ｗの搬入時には、対向部材２０２が退避位置に配置されている。基板Ｗの搬入後、薬液処理（図４のＳ２）およびリンス処理（図４のＳ３）が順次実行される。リンス処理の後、基板Ｗ上のリンス液を、より表面張力の低い低表面張力液である有機溶剤の液体に置換する有機溶剤処理（図４のＳ４）が実行される。制御ユニット３は、ノズル移動ユニット２１６を制御することにより、第２の有機溶剤ノズル２１３をホーム位置から処理位置（図８Ａに破線で図示）に移動させる。これにより、第２の有機溶剤ノズル２１３が基板Ｗの中央部の上方に配置される。
有機溶剤処理は、第１の実施形態の場合と同様、有機溶剤置換ステップ（液膜形成ステップ）Ｔ１（図６参照）と、有機溶剤パドルステップ（液膜形成ステップ）Ｔ２（図６参照）と、有機溶剤薄膜保持ステップ（薄膜保持ステップ）Ｔ３（図６参照）とを含み、これらが順に実行される。
図８Ａに示すように、有機溶剤置換ステップＴ１では、制御ユニット３は、第２の有機溶剤バルブ２１８を開き、第２の有機溶剤ノズル２１３から基板Ｗの上面に有機溶剤の液体を供給する。基板Ｗの上面に供給された有機溶剤は、遠心力を受けて基板Ｗの上面の中心から外方へと向かい、基板Ｗの上面を覆う有機溶剤の液膜を形成する。有機溶剤の液膜が基板Ｗの上面全域を覆うことにより、リンス処理（図４のＳ３）で基板Ｗの上面に供給されたリンス液が全て有機溶剤の液体に置換される。
有機溶剤パドルステップＴ２は、基板Ｗの回転を減速して、パドル速度（たとえば１０ｒｐｍ）に維持させ、基板Ｗの上面に有機溶剤の厚い液膜２６０を形成して保持するステップである。液膜２６０は、基板Ｗの上面の全域を覆う。パドル速度への減速は、第１の実施形態の場合と同様、段階的に行われる。有機溶剤の厚い液膜２６０が形成された後、第２の有機溶剤ノズル２１３からの有機溶剤の液体の吐出は停止される。
有機溶剤の液体の吐出停止後、制御ユニット３は、ノズル移動ユニット２１６を制御することにより、第２の有機溶剤ノズル２１３をホーム位置に戻す。また、制御ユニット３は、昇降ユニット２１１を制御して対向部材２０２を下降させ、図８Ｂに示すように、対向部材２０２を近接位置に配置する。対向部材２０２が近接位置に配置された後、制御ユニット３は、有機溶剤蒸気バルブ２０８を開く。これにより、有機溶剤蒸気配管２０７を通って有機溶剤蒸気が吐出口２０６に供給され、吐出口２０６から下方に向けて吐出される。これにより、対向面２０３と基板Ｗとの間の空間２１９（以下、単に「空間２１９」という）に有機溶剤蒸気が供給される。このときの有機溶剤蒸気の供給流量は、たとえば１（リットル／ｍｉｎ）以上である。これにより、有機溶剤蒸気が空間２１９内に充満する。換言すると、基板Ｗの上面全域の周囲が、有機溶剤蒸気がリッチな状態に保たれている。
気体供給路２０５には、有機溶剤蒸気配管２０７が接続されている。有機溶剤蒸気配管２０７には、有機溶剤蒸気バルブ２０８が介装されている。有機溶剤蒸気バルブ２０８が開かれると、有機溶剤蒸気配管２０７から気体供給路２０５に供給された有機溶剤蒸気が、吐出口２０６から下向きに吐出される。
有機溶剤蒸気によって空間２１９が満たされるのに十分な期間が経過した後、有機溶剤薄膜保持ステップＴ３が実行される。
有機溶剤薄膜保持ステップＴ３では、制御ユニット３は、図８Ｂに示すように、有機溶剤の厚い液膜２６０を基板Ｗの上面に形成した後、当該上面全域の周囲を有機溶剤蒸気がリッチな状態に保ちながら、基板Ｗを高回転速度（１２００ｒｐｍ程度）で回転させる。基板Ｗの高速回転によって、基板Ｗの上面の有機溶剤の液体の大部分が振り切られる。そのため、有機溶剤の厚い液膜２６０に含まれる有機溶剤の液体の大部分が基板Ｗ外に排出させられ、有機溶剤の液膜２６０が薄化される。ところが、基板Ｗの上面全域の周囲が、有機溶剤蒸気がリッチな状態に保たれているために、基板Ｗの上面において、有機溶剤蒸気の拡散は進行せず、その結果、基板Ｗの上面における、有機溶剤の液体の蒸発の進行が抑制または防止される。そのため、有機溶剤の厚い液膜２６０を構成する有機溶剤の液体の全てを除去することはできない。これにより、図８Ｃに示すように、基板Ｗの上面に、基板Ｗの上面の全域を覆う有機溶剤の薄膜２７０（たとえば１μｍ程度）が形成される。有機溶剤蒸気の供給開始から予め定める時間が経過すると、制御ユニット３は、有機溶剤蒸気バルブ２０８を閉じる。有機溶剤蒸気の供給停止により、時間の経過に従って、空間２１９内の雰囲気が有機溶剤蒸気から空気に急速に置換されていく。
有機溶剤薄膜保持ステップＴ３に続けて、スピンドライステップＴ４（薄膜除去工程。図６参照）が実行される。具体的には、制御ユニット３は、基板Ｗの回転を高回転速度（１２００ｒｐｍ程度）のまま維持しながら、第２の不活性ガスバルブ２１０を開く。これにより、吐出口２１６から、基板Ｗの上面の中央部に、高温の不活性ガスが吹き付けられる。
スピンドライステップＴ４では、空間２１９の雰囲気の状態が、空気または窒素ガス、あるいはそれらの混合状態にある。その状態で、高回転速度（１２００ｒｐｍ程度）で基板Ｗが回転させられる。そのため、新鮮な気体（空気、窒素ガス、あるいはそれらの混合ガス）が基板Ｗの上面に接触するために、基板Ｗの上面の各所で有機溶剤蒸気の拡散が進み、基板Ｗの上面の各所で有機溶剤の液体の蒸発が進行する。基板Ｗの高速回転により基板Ｗの上面に付着している有機溶剤の液体が、基板Ｗの周囲に完全に振り切られると共に、基板Ｗの上面において、有機溶剤の液体の蒸発が進行する。これにより、基板Ｗの上面から有機溶剤の薄膜２７０が完全に除去される。
また、スピンドライステップＴ４では、図８Ｄに示すように、基板Ｗの上面に対し、高温の不活性ガスを供給しながら、基板Ｗを高速回転させる。基板Ｗの上面への高温の不活性ガスの供給に伴って、パターンＰ内に入り込んでいる有機溶剤の液体の蒸発の進行が促進される。
スピンドライステップＴ４の後は、スピンチャック５の回転が停止され、また、第２の不活性ガスバルブ２１０が閉じられて、吐出口２１６からの不活性ガスの吐出が停止される。また、対向部材２０２が退避位置に向けて上昇させられる。その後、制御ユニット３は、搬送ロボットＣＲによって、処理済みの基板Ｗを処理ユニット２から搬出させる。
以上によりこの第２の実施形態によれば、基板Ｗの上面に、基板Ｗの上面全域を覆う有機溶剤の液膜２６０を形成した後、基板Ｗの上面全域の周囲を有機溶剤蒸気がリッチな状態に保ちながら、基板Ｗを高速で回転させる。基板Ｗの高速回転によって、基板Ｗの上面の有機溶剤の液体の大部分が振り切られる。そのため、有機溶剤の液膜に含まれる有機溶剤の液体の大部分が基板外に排出させられ、有機溶剤の液膜２６０が薄化される。ところが、基板Ｗの上面全域の周囲が、有機溶剤蒸気がリッチな状態に保たれているために、基板Ｗの上面において、有機溶剤蒸気の拡散は進行せず、その結果、基板Ｗの上面における、有機溶剤の液体の蒸発の進行が抑制または防止される。これにより、有機溶剤の液膜２６０を構成する有機溶剤の液体の全てを除去することはできず、基板Ｗの上面に、基板Ｗの上面の全域を覆う有機溶剤の薄膜２７０が保持される。
また、基板Ｗの上面全域の周囲が、有機溶剤蒸気がリッチな状態に保たれているので、基板Ｗの上面全域において有機溶剤蒸気の拡散の進行が抑制され、その結果、有機溶剤の薄膜２７０の厚みを、基板Ｗの上面全域で均一に保つことができる。その後、基板Ｗの上面から有機溶剤の薄膜２７０を除去する。すなわち、各パターンＰ間から有機溶剤の液体を除去する。
有機溶剤の液膜２６０を、一旦、均一かつ薄い厚みを有する薄膜２７０に薄化させた後、有機溶剤の液体の除去を開始するので、基板Ｗの上面の各所でパターンＰ間の有機溶剤の液面高さがばらつかない状態を保ちながら、有機溶剤の液体を基板Ｗの上面から除去できる。そのため、有機溶剤の液体の除去時に、各パターンＰに生じる表面張力（毛細管力）の釣り合いを保つことができる。これにより、パターンＰの倒壊を抑制または防止できる。
また、空間２１９は外部に開放する空間であるものの、空間２１９に有機溶剤蒸気を供給し続けることにより、基板Ｗが収容されている空間２１９ほぼ全域を、有機溶剤蒸気がリッチな状態とすることができる。そのため、基板Ｗの上面全域の周囲を有機溶剤蒸気がリッチな状態に確実に保持できる。これにより、有機溶剤薄膜保持ステップＴ３において、基板Ｗの上面における、有機溶剤の液体の蒸発（すなわち、基板Ｗの上面における有機溶剤蒸気の拡散）を確実に阻止でき、ゆえに、基板Ｗの上面に、均一かつ薄い厚みを有する有機溶剤の薄膜２７０を確実に形成できる。
また、スピンドライステップＴ４では、有機溶剤蒸気の空間２１９への供給を停止した後に、基板Ｗの高速回転を開始させる。空間２１９の開状態では、新鮮な気体が基板Ｗの上面に接触するために、基板Ｗの上面の各所で有機溶剤蒸気の拡散が進み、基板Ｗの上面の各所で有機溶剤の液体の蒸発が進行する。そのため、基板Ｗの高速回転により、基板Ｗの上面から有機溶剤の液体を完全に振り切ることができる。これにより、基板Ｗの上面を乾燥させることができる。
併せて、スピンドライステップＴ４では、高温の不活性ガスが、基板Ｗの上面に供給される。基板Ｗの上面への高温ガスの供給に伴って、パターンＰ内に入り込んでくる有機溶剤の液体の蒸発の進行が促進される。これにより、パターンＰ内からの有機溶剤の液体の除去に要する時間を短縮することができる。有機溶剤の液体の除去に要する時間を短縮できる結果、パターンＰに加わる力積を小さく抑えることができ、これにより、パターンＰの倒壊を抑制できる。したがって、基板Ｗの上面に高温の不活性ガスを供給することにより、パターンＰの倒壊をより一層防止できる。
以上、この発明の２つの実施形態について説明したが、この発明は、さらに他の形態で実施することもできる。
前述の第１の実施形態において、密閉チャンバ６のチャンバ本体１８が円筒状をなしているとして説明したが、円筒状に限られず、他の形状（たとえば角筒状）をなしていてもよい。
また、第１の実施形態において、密閉チャンバ６の蓋部材１９の中心部を、薬液ノズル３０、リンス液ノズル３３、第１の有機溶剤ノズル３６および不活性ガスノズル３９が挿通しているとして説明したが、密閉チャンバ６の蓋部材１９の中心部に共通ノズルを挿通し、この共通ノズルを、薬液配管３１、リンス液配管３４、第１の有機溶剤配管３７および第１の不活性ガス配管４０にそれぞれ接続するようにしてもよい。この場合、リンス液バルブ３５、第１の有機溶剤バルブ３８および第２の不活性ガスバルブ２１０を閉じながら、薬液バルブ３２を開くことにより、共通ノズルから薬液が吐出される。薬液バルブ３２、第１の有機溶剤バルブ３８および第２の不活性ガスバルブ２１０を閉じながら、リンス液バルブ３５を開くことにより、共通ノズルからリンス液が吐出される。薬液バルブ３２、リンス液バルブ３５および第２の不活性ガスバルブ２１０を閉じながら、第１の有機溶剤バルブ３８を開くことにより、共通ノズルから有機溶剤の液体が吐出される。薬液バルブ３２、リンス液バルブ３５および第１の有機溶剤バルブ３８を閉じながら、第２の不活性ガスバルブ２１０を開くことにより、共通ノズルから不活性ガスが吐出される。
また、第１の実施形態において、薬液ノズル３０および／またはリンス液ノズル３３は、その吐出口が、密閉チャンバ６の内部空間７に臨む構成でなく、密閉チャンバ６の外部に配置されていてもよい。この場合、薬液ノズル３０および／またはリンス液ノズル３３は、それぞれ、スピンチャック５に対して固定的に配置されている必要はなく、たとえば、スピンチャック５の上方において水平面内で揺動可能なアームに取り付けられて、このアームの揺動により基板Ｗの上面における薬液の着液位置がスキャンされる、いわゆるスキャンノズルの形態が採用されてもよい。
また、第１の実施形態において、清浄空気等を密閉チャンバ６内に供給するために給気手段が別途設けられており、これにより、閉状態における密閉チャンバ６の減圧状態が抑制されていてもよい。また、第１の不活性ガスノズル３９からの不活性ガスの供給により、閉状態における密閉チャンバ６の減圧状態が抑制されていてもよい。
第１の実施形態の有機溶剤薄膜保持ステップＴ３では、有機溶剤置換ステップＴ１において基板の上面に供給された有機溶剤の液体が蒸発し、この有機溶剤の液体の蒸発により生じた有機溶剤蒸気を用いて、基板Ｗの上面全域の周囲を有機溶剤蒸気がリッチな状態に保つとして説明した。しかし、第１の実施形態において、第２の実施形態のように有機溶剤蒸気を有機溶剤蒸気ノズルから供給することにより、基板の上面全域の周囲を有機溶剤蒸気がリッチな状態に保つようにしてもよい。
また、前述の第１の実施形態では、スピンドライ工程Ｔ４に先立って、排気バルブ４７を開くことにより、密閉チャンバ６の内部空間７を開状態としたが、蓋部材昇降ユニット２７を制御して蓋部材１９をチャンバ本体１８から離間させることにより、密閉チャンバ６の内部空間７を開状態とするようにしてもよい。
また、前述の第１の実施形態において、基板Ｗの回転速度がパドル回転速度に達すると、第１の有機溶剤ノズル３６からの有機溶剤の液体の供給を停止するとして説明したが、基板Ｗの回転速度がパドル回転速度に達した後も、有機溶剤の液体の供給を続行するようにしてもよい。
また、前述の第２の実施形態では、基板Ｗの回転速度がパドル回転速度に到達した後に、有機溶剤蒸気の供給を開始するものとして説明したが、基板Ｗの回転速度がパドル回転速度に到達する前から（たとえば、対向部材２０２が近接位置に配置され以降の所定のタイミングで）供給開始されるようになっていてもよい。
前述の各実施形態のスピンドライステップＴ４では、基板Ｗの上面に対し、高温の不活性ガスを供給しながら、かつ基板Ｗの上面を清浄空気の雰囲気とした。しかしながら、高温の不活性ガスを供給せずに、基板Ｗの上面に清浄空気の雰囲気とした状態で基板Ｗを高速回転させるようしてもよい。
また、しかしながら、基板の上面を有機溶剤蒸気に保ちながら高温の不活性ガスを供給し、この状態で基板Ｗを高速回転させるようしてもよい。
前述の各実施形態では、スピンドライステップＴ４における基板Ｗの回転速度（第２の高回転速度）を、有機溶剤薄膜保持ステップＴ３における基板Ｗの回転速度（第１の高回転速度）と同等であるとして説明したが、有機溶剤薄膜保持ステップＴ３における基板Ｗの回転速度（第１の高回転速度）よりも高速（たとえば約１４００ｒｐｍ）とすることもできる。この場合、基板Ｗの上面を、より一気に乾燥させることができる。
また、各実施形態において、有機溶剤処理が、有機溶剤置換ステップＴ１と、有機溶剤パドルステップＴ２と、有機溶剤薄膜保持ステップＴ３とを含むとして説明したが、有機溶剤置換ステップＴ１および有機溶剤パドルステップＴ２のうち一方を省略してもよい。
また、各実施形態の有機溶剤置換ステップＴ１において、常温よりも高い液温（たとえば４０〜５０℃）を有する有機溶剤の液体を、基板Ｗの上面に供給するようにしてもよい。この場合、基板Ｗの上面に供給される有機溶剤の液体の液温が高いので、薄化後の有機溶剤の薄膜も高い液温を有する。そのため、有機溶剤の薄膜７０，２７０が高い液温を有するので、パターンＰ内の隙間に入り込んでいる有機溶剤の液体の蒸発速度が速く、したがって、乾燥時間を短縮することができる。これにより、パターンＰの倒壊をより一層防止できる。
また、使用可能な有機溶剤は、ＩＰＡのほかにも、メタノール、エタノール、アセトン、ＨＥＦ（ハイドルフルオロエーテル）を例示できる。これらは、いずれも水（ＤＩＷ）よりも表面張力が小さい有機溶剤である。
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。
１ 基板処理装置
５ スピンチャック（基板保持ユニット）
６ 密閉チャンバ
７ 内部空間
１１ 有機溶剤供給ユニット
１６ 電動モータ（基板回転ユニット）
２１２ 有機溶剤供給ユニット
２２０ 有機溶剤蒸気供給ユニット
Ｗ 基板

Claims (11)

  1. 上面にパターンが形成されている基板を基板保持ユニットによって水平姿勢に保持する基板保持ステップと、
    前記上面に存在する処理液を有機溶剤の液体に置換するために、前記上面全域を覆う有機溶剤の液膜を形成する液膜形成ステップと、
    前記上面全域の周囲の雰囲気を、前記有機溶剤の液体と同種の有機溶剤がリッチな有機溶剤リッチ状態とする有機溶剤形成ステップと、
    前記上面全域の周囲の雰囲気が前記有機溶剤リッチ状態に達した後に開始され、前記基板を、前記液膜形成ステップにおける当該基板の回転速度よりも速い第１の高回転速度で回転させることにより前記有機溶剤の液膜を薄くし、これにより、有機溶剤の薄膜を前記上面に保持する薄膜保持ステップと、
    前記薄膜保持ステップの後に、前記上面から前記薄膜を除去する薄膜除去ステップとを含み、
    前記薄膜保持ステップにおいて、前記上面全域の周囲の雰囲気が前記有機溶剤リッチ状態に維持されており、
    前記薄膜除去ステップは、前記基板を第２の高回転速度で回転させる高速回転ステップを含む、基板処理方法。
  2. 前記基板保持ユニットは、外部から密閉された密閉チャンバの内部空間に収容されており、
    前記薄膜保持ステップは、前記内部空間が外部から閉じられた閉状態で実行される、請求項１に記載の基板処理方法。
  3. 前記薄膜保持ステップは、前記密閉チャンバの内部空間を排気する排気バルブを閉じた状態で実行する、請求項２に記載の基板処理方法。
  4. 前記薄膜除去ステップは、前記密閉チャンバの内部空間を外部に開放させる開放ステップをさらに含む、請求項２または３に記載の基板処理方法。
  5. 前記薄膜除去ステップは、常温よりも高温の不活性ガスを前記上面に供給し、かつ前記密閉チャンバの内部空間を外部に開放させるステップをさらに含む、請求項４に記載の基板処理方法。
  6. 前記薄膜除去ステップは、
    常温よりも高温の不活性ガスを前記上面に供給する不活性ガス供給ステップをさらに含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  7. 前記薄膜保持ステップは、前記液膜形成ステップにおいて前記上面に供給された前記有機溶剤の液体の蒸発により生じた前記有機溶剤蒸気を用いて、前記上面の周囲を有機溶剤蒸気の雰囲気に保つ、請求項１〜６のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  8. 前記液膜形成ステップは、常温よりも高い液温を有する前記有機溶剤の液体を前記上面に供給する高温有機溶剤供給ステップを含む、請求項７に記載の基板処理方法。
  9. 基板を水平に保持するための基板保持ユニットと、
    前記基板保持ユニットに保持されている基板を回転させるための基板回転ユニットと、
    前記基板の上面に有機溶剤の液体を供給するための有機溶剤供給ユニットと、
    前記基板の上面に有機溶剤蒸気を供給するための有機溶剤蒸気供給ユニットと、
    前記基板保持ユニット、前記基板回転ユニット、前記有機溶剤供給ユニットおよび有機溶剤蒸気供給ユニットを制御する制御ユニットとを含み、
    前記制御ユニットは、前記上面に存在する処理液を有機溶剤の液体に置換するために、前記上面全域を覆う有機溶剤の液膜を形成する液膜形成ステップと、前記上面全域の周囲の雰囲気を、前記有機溶剤の液体と同種の有機溶剤がリッチな有機溶剤リッチ状態とする有機溶剤形成ステップと、前記上面全域の周囲が前記有機溶剤リッチ状態に達した後に開始され、前記基板を、前記液膜形成ステップにおける当該基板の回転速度よりも速い第１の高回転速度で回転させることにより前記有機溶剤の液膜を薄くし、これにより、有機溶剤の薄膜を前記上面に保持する薄膜保持ステップと、前記基板を第１の高回転速度で回転させる高速回転ステップを有し、前記薄膜保持ステップの後に、前記上面から前記薄膜を除去する薄膜除去ステップとを実行し、前記薄膜保持ステップにおいて前記上面全域の周囲が前記有機溶剤リッチ状態に維持されており、前記制御ユニットが、薄膜除去ステップにおいて、前記基板を第２の高回転速度で回転させる高速回転ステップを実行する、基板処理装置。
  10. 外部から密閉された内部空間を有し、前記内部空間に前記基板保持ユニットが収容された密閉チャンバをさらに含む、請求項９に記載の基板処理装置。
  11. 前記密閉チャンバの内部空間を排気する排気バルブをさらに含み、
    前記制御ユニットは、前記排気バルブを閉じた状態で、前記薄膜保持ステップを実行する、請求項１０に記載の基板処理装置。
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