JP6461621B2 - 基板処理方法および基板処理装置 - Google Patents

Description

この発明は、基板を処理液で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。

半導体装置の製造工程では、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。
典型的な基板処理工程では、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工程が行われる。スピンドライ工程では、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、パターンの内部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。

図１６に示すように、基板の高速回転により基板を乾燥させるスピンドライ工程では、液面（空気と液体との界面）が、パターン内に形成される。この場合、液面とパターンとの接触位置に、液体の表面張力が働く。この表面張力は、パターンを倒壊させる原因の一つである。
特許文献１のように、スピンドライ工程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。
この課題を解決するために、特許文献２では、基板の表面に有機溶剤の液膜を形成した後、基板を加熱して、基板の上面全面に有機溶剤の気相膜を形成している。そして、その気相膜によって支持された有機溶剤の液膜が排除される。気相膜が微細パターンの間およびその上方に形成されることにより、有機溶剤の液面が微細パターンにほとんど接触しない状態となる。したがって、有機溶剤の液体が微細パターンに接触した状態で乾燥しないので、微細パターンに働く表面張力が大幅に軽減されるから、微細パターンの倒壊を抑制できる。

特開平９−３８５９５号公報 特開２０１４−１１２６５２号公報 特開２００８−０３４５５３号公報

本願の発明者の研究によれば、特許文献２の方法において、液膜を排除するときに気相膜を保つために基板の加熱を継続すると、有機溶剤液膜に不定の複数位置に穴が形成される（図１５Ａ参照）。すなわち、気相膜上に支持された有機溶剤の液体が蒸発し尽くして、不特定位置に複数の穴が空き、基板の表面を露出させる。この複数の位置に形成された穴がそれぞれ広がることにより（図１５Ｂ参照）、基板上に有機溶剤の液滴が残留するおそれがある（図１５Ｃ参照）。この残留した液滴が最終的に乾燥するときに、表面張力によるパターン倒壊が生じるおそれがある。また、液膜の排除が基板の面内で不均一に生じることによって、基板の面内温度が不均一になり、それによって、基板に反りが生じ、有機溶剤液膜の排除の妨げになる場合がある。

特許文献２には、有機溶剤液膜に窒素ガスを吹き付けて有機溶剤液膜に穴を開け、基板の回転により液膜に働く遠心力によってその穴を広げて、液膜を基板外に排除することが開示されている。しかし、この方法では、液膜に遠心力が作用することによって、液膜が分裂するおそれがある。したがって、基板上での液滴の残留、および液膜の不均一な排除の問題を解消できない。

そこで、この発明の一つの目的は、基板上の液膜を良好に排除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。

上記の目的を達成するために、この発明の一実施形態は、水平に保持された基板の上面に処理液を供給して前記基板の上面全域を覆う処理液の液膜を形成する液膜形成工程と、前記基板を均一に加熱して前記基板の上面に接する処理液を蒸発させ、前記基板の上面と前記処理液との間に気相層を形成し、前記気相層上に前記液膜を保持する気相層形成工程と、前記気相層が形成された後、前記基板を静止状態として、前記基板上の前記液膜に第１流量で気体を吹き付けて処理液を部分的に排除することによって前記液膜に穴を開ける穴開け工程と、前記基板を静止状態としたまま、前記基板を均一に加熱することにより、前記穴開け工程で開けられた前記穴を前記基板の外周に向かって広げ、前記気相層上で液塊状態の液膜を移動させることにより、前記液膜を構成する処理液を基板外に排除する加熱排除工程と、前記基板を静止状態としたまま、前記穴開け工程の後、前記基板の表面における前記穴内の領域に、前記第１流量よりも大きい第２流量で気体を吹き付け、前記穴を基板の外周に向かって広げ、前記気相層上で液塊状態の液膜を移動させることにより、前記液膜を構成する処理液を前記基板外に排除する気体排除工程とを含む、基板処理方法を提供する。前記加熱排除工程においては、前記基板を均一に加熱した状態で前記穴の周縁の内側の前記処理液が部分的に排除されることにより、前記基板に前記穴の周縁の内側が高温で当該周縁の外側が低温となる温度勾配を生じさせ、当該温度勾配によって、前記気相層に支持されている前記液膜を低温側である前記基板の外周に向かって液塊状態で移動させる。

この方法によれば、基板の上面全域を覆う処理液の液膜が形成され、基板を加熱することによって、その液膜と基板の上面との間に処理液が蒸発した気体からなる気相層が形成される。この気相層上に処理液の液膜が形成される。この状態で処理液の液膜を排除し尽くすことにより、処理液の表面張力による基板表面のパターンの倒壊を抑制または防止できる。気相層は、処理液との界面が基板表面のパターン外に位置するように形成されることが好ましい。これにより、基板表面のパターンに処理液の表面張力が働くことを回避でき、表面張力が働かない状態で処理液の液膜を基板外に排除できる。

処理液の液膜を排除するために、液膜に第１流量で気体が吹き付けられる。気体が吹き付けられた領域の処理液が気体によって押されることにより、液膜に穴が空き、基板の表面が露出する。その状態で基板が加熱されると、穴が空いた領域には処理液が存在しないので、基板の温度が速やかに上昇する。それによって、穴の周縁においては、その内側と外側とで温度差が生じる。具体的には、穴の内側では基板の温度が高く、穴の外側では基板の温度が低くなる。この温度差によって、処理液が低温側に移動するので、穴が広がって行き、それによって、処理液が基板外に排除される。

一方、本願発明者の研究によれば、温度差を利用した処理液の移動では、或る程度まで穴を広げられるものの、基板上面の周縁部にまで穴の周縁が至ると、処理液の移動が停止するおそれがある。より詳細には、処理液は基板の内方への移動と外方への移動とを繰り返す平衡状態となる。この場合、処理液が基板の内方に戻るときに、気相層が失われた基板表面に処理液が直接接するおそれがある。そのため、処理液の表面張力によるパターン倒壊や乾燥不良によるパーティクルが生じるおそれがある。

そこで、この発明の一実施形態では、処理液の液膜に穴開けした後、第１流量よりも大きい第２流量で穴内の領域に気体が吹き付けられる。それにより、気体の勢いで処理液を基板の外側に押して、穴を広げることができる。これにより、処理液が停止することなく基板の上面から排除されるので、パターン倒壊やパーティクルの発生を抑制または防止できる。
気体を吹き付けて液膜に穴を開ける位置は、基板の中央領域が好ましく、基板の中央がより好ましい。処理液の液膜を形成するときやその他の工程において、基板が回転される場合には、基板の回転中心において液膜に穴を開けることが好ましい。

第１流量から第２流量への気体流量の増加は、ステップ的増加であってもよいし、漸次的増加であってもよい。漸次的増加は段階的な増加であってもよいし、連続的な増加であってもよい。
第２流量での気体の吹き付けの際（気体排除工程）に、基板を回転させてもよい。ただし、基板の回転を停止している方が、遠心力に起因する液膜の分裂を確実に回避できるので好ましい。

また、この発明の一実施形態の方法では、基板を静止状態（より具体的には非回転状態）として、液膜に第１流量で気体が吹き付けられる。基板が非回転状態であっても、加熱排除工程によって、液膜に形成された穴が広げられ、処理液の移動が生じる。この場合、基板が非回転状態での処理液の移動であるので、処理液が分裂することを抑制または防止しながら処理液を基板外に排除できる。

この発明の一実施形態に係る基板処理方法は、前記加熱排除工程の後、前記基板を鉛直方向に沿う回転軸線まわりに外周振り落とし速度で回転することにより、前記基板の外周部の処理液を前記基板外に振り落とす回転振り落とし工程をさらに含む。
この方法では、加熱排除工程の後に、基板を回転させることにより、遠心力によって、基板の外周部（とくに周端面）の処理液が基板外に振り落とされる。温度差を利用した処理液の移動により、処理液が基板の周縁領域に移動した後に基板を回転させるので、遠心力による液膜の分裂はほとんど生じない。また、基板の周縁領域には、製品に使用するための有効なパターンが形成されていない場合がほとんどであるので、たとえ液膜の分裂が生じても問題とはならない。

基板を回転させる回転振り落とし工程は、第２流量で気体を吹き付ける気体排除工程と並行する期間があってもよいし、気体排除工程の後に実行されてもよい。
この発明の一実施形態では、前記回転振り落とし工程の後、前記基板を前記回転軸線まわりに、前記外周振り落とし速度よりも高速な乾燥速度で回転させる高速回転乾燥工程をさらに含む。

この方法では、回転振り落とし工程の後に、基板の回転速度を増加して、基板が乾燥させられる。換言すれば、回転振り落とし工程は、比較的低速な基板回転工程である。したがって、液膜が分裂するほどの遠心力は発生しないので、液塊の状態で処理液を基板外に振り落とすことができ、その後に、高速回転による基板乾燥を行うことができる。
この発明の一実施形態では、前記液膜形成工程は、前記基板を鉛直方向に沿う回転軸線まわりに液供給速度で回転する液供給速度回転工程と、前記液供給速度回転工程中に前記基板の上面への処理液の供給を開始して、前記基板の上面全域を覆う前記液膜を形成する処理液供給工程と、前記処理液供給工程の実行中に、前記液膜が前記基板の上面全域を覆う状態を保持しながら、前記基板の回転を前記液供給速度から停止まで減速する減速工程と、前記減速工程の後に、前記処理液の前記基板の上面への供給を停止する供給停止工程とを含む。

この方法によれば、基板を回転させながら処理液が供給されることにより、基板の上面全域を覆う液膜を速やかに形成できる。その後、処理液の供給を継続している状態で、基板の回転が減速させられて、その回転が停止させられる。この回転停止に至るまでの減速の過程において、処理液の液膜が基板の上面全域を覆っている状態が維持される。それにより、基板の上面の至るところで処理液が失われることがないので、処理液の液面がパターン内に位置する状況を回避でき、それによって、表面張力によるパターンの倒壊を回避できる。そして、基板の回転が停止した後に処理液の供給が停止されるので、基板の上面に厚い液膜を形成できる。厚い液膜は分裂しにくいので、パターンの倒壊を確実に抑制または防止できる。

たとえば、処理液を一定の流量で供給しながら基板の回転を急減速させて停止する場合を考える。基板の回転が速いときに基板の上面に達した処理液は大きな遠心力を受けて、基板の外方に向かう速い液流を形成する。一方、回転が遅いときに基板の上面に達した処理液が受ける遠心力は小さく、回転が停止しているときには、処理液は遠心力を受けない。したがって、基板の回転を急減速させると、基板の周縁領域では処理液が速やかに基板外に流れ出すのに対して、基板の内方（とくに処理液の供給位置付近）では処理液の流れが遅い。これにより、基板の周縁領域の処理液の液膜が薄くなり、液切れが生じて、処理液の液面がパターンの内方に入り込むおそれがある。これにより、周縁領域におけるパターン倒壊が生じるおそれがある。

前記の方法では、このような周縁領域での液切れを回避しながら、基板の回転が減速および停止されるので、液切れに起因するパターン倒壊を回避しながら、基板の回転を停止できる。
この発明の一実施形態では、前記減速工程が、前記基板の回転速度を漸次的に減少させる漸次減速工程を含む。この方法では、基板の回転が漸次的に減速される。減速度は、基板の上面全域が液膜で覆われた状態を維持できるように設定すればよい。

漸次的減速は、段階的な減速であってもよい。また、漸次的減速は、連続的な減速であってもよい。
この発明の一実施形態では、前記減速工程が、前記処理液の供給流量を増加させた状態で前記基板の回転速度を減速させる増流量減速工程を含む。

この方法では、減速時に処理液の供給流量を増加させることで、基板の上面における液切れが回避される。この場合、基板回転を速やかに減速して停止でき、かつ液切れに起因するパターン倒壊を回避できる。
この発明の一実施形態では、前記処理液供給工程が、前記処理液としての有機溶剤を供給する有機溶剤供給工程であり、前記有機溶剤供給工程の前に、前記基板の上面に前記有機溶剤とは別の処理液を供給する工程をさらに含み、前記減速工程が、前記基板上の全ての前記別の処理液を前記有機溶剤が置換した後に開始される。

この方法では、有機溶剤以外の処理液で基板の上面を処理した後に、有機溶剤によってその処理液が置換される。基板上面の処理液が置換し尽くされると、減速工程が開始される。したがって、有機溶剤以外の処理液の液面がパターン内に入り込むことを抑制できる。有機溶剤は表面張力が低いので、パターンの倒壊の抑制または防止に有効である。
この発明の一実施形態では、前記気相層形成工程が、前記基板に与える熱量を増加させる熱量増加工程を含み、前記液膜形成工程が、前記基板の上面に処理液を供給する処理液供給工程と、前記熱量増加工程の開始よりも後に前記処理液の供給を停止する供給停止工程とを含む。

この方法では、基板に与える熱量を増加させることによって、基板に接する処理液が蒸発して気相層が形成される。基板上面への処理液の供給は、熱量の増加を開始した後に停止される。これにより、熱量の増加に伴って処理液が急激に失われることを回避できるので、処理液の液膜で基板の上面が覆われた状態を保持しながら、気相層を形成できる。それにより、パターンの倒壊を回避できる。

この発明の一実施形態に係る基板処理方法は、前記液膜形成工程中に、前記気相層形成工程よりも少ない熱量で前記基板を予熱する基板予熱工程をさらに含み、前記熱量増加工程が、前記基板に与える熱量を前記基板予熱工程よりも増加させる工程である。
この方法では、液膜形成工程中に基板が予熱されるので、基板に与える熱量を増加させたときに、気相層を速やかに形成できる。それにより生産性を向上できる。また、液膜形成工程中に基板に与えられる熱量は少ないので、基板の上面を乾燥させることなく、液膜を形成できる。

この発明の一実施形態では、前記基板予熱工程が、ヒータユニットを前記基板の下面から所定距離だけ離れた離隔位置に配置して、前記ヒータユニットからの輻射熱で前記基板を加熱する工程を含み、前記熱量増加工程が、前記基板予熱工程における前記離隔位置よりも前記ヒータユニットを前記基板の下面に接近させる工程を含む。

この方法では、ヒータユニットからの輻射熱で基板が予熱され、その後、ヒータユニットを基板の下面に接近させることで基板に与える熱量を増加させて、基板の上面に気相層が形成される。ヒータユニットを基板に接近させることによって、基板は速やかに昇温する。このとき、処理液の供給が継続していることにより、液膜を保持することができ、基板表面の乾燥を回避できる。

ヒータユニットを基板の下面に接触させてもよい。これにより、ヒータユニットからの熱伝導によって基板を速やかに昇温させて、気相層を形成できる。ヒータユニットを基板の下面に接触させるときには、処理液の供給が継続しているので、液膜が基板上面全域を覆っている状態を保持することができ、基板表面の乾燥を回避できる。

前記加熱排除工程は、前記ヒータユニットを基板の下面に接近または接触させる工程を含んでいてもよい。温度差による処理液の移動を効果的に生じさせるには、ヒータユニットを基板の下面に接触させることが好ましい。また、気相層を確実に保持するためにも、ヒータユニットを基板の下面に接触させることが好ましい。ヒータユニットを基板の下面に接触させることにより、遠心力を利用しなくても、温度差によって処理液の移動を確実に生じさせることができる。遠心力を利用するためには基板を回転させなければならないから、ヒータユニットを基板に接触させることができない。この場合、基板上面の気相層を確実に保持できないおそれがある。輻射熱による加熱では熱量が不足するおそれがあり、また基板温度が不均一になるおそれがあるからである。

この発明の一実施形態では、前記穴開け工程が、処理液の前記基板の上面への供給を停止した後に実行される。
この方法によれば、処理液の供給を停止することによって、処理液の供給位置においても基板上面と処理液との間に介在される気相層が形成される。その後に穴開け工程が行われることによって、気相層上に処理液が支持されている状態で、その処理液を気体の吹き付けによって外方へと押しやって穴開けすることができる。

この発明の一実施形態では、前記気相層形成工程が、前記基板に与える熱量を増加させる熱量増加工程と、前記熱量増加工程の後に、前記基板に与える熱量を減少させる熱量減少工程と、を含み、前記加熱排除工程が、前記熱量減少工程の後に、前記基板に与える熱量を再び増加させる再熱量増加工程を含み、前記熱量減少工程によって前記基板に与える熱量が減少させられた状態で、前記穴開け工程が開始される。

この方法によれば、基板に与える熱量が減少させられた状態で穴開け工程が行われる。吹き付けられる気体の温度が基板の温度と相違する場合、気体が吹き付けられた位置では基板の温度が変化する。このとき、基板の下面から大きな熱量が与えられていると、基板の上面と下面との間の温度差が大きくなり、基板の反りが生じるおそれがある。とくに、気体の温度が基板の温度よりも低い場合には、基板の上面が凹状となる反りが生じるから、液膜の排除が困難となる。そこで、この方法では、基板に与える熱量を減少した状態で、気体が吹き付けられる。それにより、基板の上面および下面の温度差を少なくして、基板の反りを抑制または防止している。これにより、液膜の排除を効率的に行える。穴開け工程の後には、再度、大きな熱量で基板が加熱されるので、気相層を維持できる。

この発明の一実施形態では、前記穴開け工程の開始と前記再熱量増加工程の開始とがほぼ同時である。
この方法によれば、気体の吹き付けとほぼ同時に、基板に与えられる熱量が増加させられる。とくに、吹き付けられる気体が基板温度よりも低温である場合には、気体が吹き付けられた位置で基板温度が低下する。そのため、熱量の増加までに時間をおくと、基板の温度差を利用した処理液の移動が止まるおそれがある。すなわち、液膜に空いた穴の縁部が内方に向かったり外方に向かったりする平衡状態となる。このとき、基板の表面に形成されたパターン内に処理液が流れ込み、その液膜の液面がパターン内に存在する状況となると、表面張力によるパターン倒壊のおそれがある。そこで、この方法では、気体の吹き付けとほぼ同時に熱量を再度増加させることで、処理液の流れが停止することを回避している。これにより、パターン倒壊を抑制または防止できる。

この発明の一実施形態では、前記穴開け工程が、室温よりも高温の気体を吹き付ける工程を含む。この方法によれば、高温の気体を用いて穴開け工程が行われるので、気体の吹き付けに伴う基板の反りを軽減できる。それにより、基板上の液膜を効率的に排除できる。
この発明の一実施形態では、前記処理液が有機溶剤である。有機溶剤は、表面張力が低いので、基板上のパターンの倒壊を一層確実に抑制または防止できる。

この発明の一実施形態は、基板を水平に保持する基板保持手段（５）と、前記基板保持手段に保持されている基板の上面に処理液を供給することにより、基板の上面全域を覆う処理液の液膜を形成する処理液供給手段（１１）と、前記基板保持手段に保持されている基板を、基板の上面全域が処理液の液膜で覆われている状態で、処理液の沸点以上の温度で均一に加熱することにより、処理液を蒸発させて、処理液の液膜と基板の上面との間に気相層を形成する加熱手段（６）と、基板上の処理液に気体を吹き付ける気体吹き付け手段（１２）と、制御手段（３）とを含む、基板処理装置を提供する。制御手段は、前記基板を静止状態として、当該基板上に前記気相層によって支持されている処理液の液膜に前記気体吹き付け手段から第１流量で気体を吹き付けて、当該液膜に穴を開ける穴開け工程と、前記基板を静止状態としたまま、前記加熱手段によって当該基板を均一に加熱することにより前記穴開け工程で開けられた前記穴を基板の外周に向かって広げ、前記気相層上で液塊状態の液膜を移動させて処理液を基板外に排除する加熱排除工程と、前記穴開け工程の後、前記穴内の領域に前記気体吹き付け手段から前記第１流量よりも大きい第２流量で気体を吹き付けて前記穴を基板の外周に向かって広げることにより、前記基板を静止状態としたまま、前記気相層上で液塊状態の液膜を移動させて前記液膜を構成する処理液を基板外に排除する気体排除工程とを実行する。前記加熱排除工程においては、前記基板を均一に加熱した状態で前記穴の周縁の内側の前記処理液が部分的に排除されることにより、前記基板に前記穴の周縁の内側が高温で当該周縁の外側が低温となる温度勾配を生じさせ、当該温度勾配によって、前記気相層に支持されている前記液膜を低温側である前記基板の外周に向かって液塊状態で移動させる。なお、括弧内の数字は、後述の実施形態における対応構成要素の参照符号を表す。以下、この項において同じ。

この発明の一実施形態に係る基板処理装置は、前記基板保持手段に保持された基板を鉛直方向に沿う回転軸線まわりに回転させる基板回転手段（２３）をさらに含み、前記制御手段は、前記加熱排除工程よりも後に、前記基板回転手段によって基板を外周振り落とし速度で回転することにより、基板の外周部の処理液を基板外に振り落とす回転振り落とし工程をさらに実行する。

その他、前記制御手段は、前述の特徴を有する基板処理方法を実行するようにプログラムされていてもよい。

図１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、前記処理ユニットに備えられたスピンチャックおよびヒータユニットの平面図である。 図４は、前記スピンチャックに備えられたチャックピンの構造例を説明するための斜視図である。 図５Ａおよび図５Ｂはチャックピンの平面図であり、図５Ａは閉状態を示し、図５Ｂは開状態を示す。 図６は、前記処理ユニットに備えられた第１移動ノズルの構成例を説明するための模式的な縦断面図である。 図７は、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８は、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９は、有機溶剤処理（図８のＳ４）の詳細を説明するためのタイムチャートである。 図１０Ａ〜図１０Ｃは、有機溶剤処理（図８のＳ４）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１０Ｄ〜図１０Ｆは、有機溶剤処理（図８のＳ４）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１０Ｇおよび図１０Ｈは、有機溶剤処理（図８のＳ４）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１０Ｉは乾燥処理（図８のＳ５）の様子を説明するための図解的な断面図である。 図１１Ａは、穴開けステップにおける液膜の状態を示す平面図である。図１１Ｂは、加熱のみにより液膜を移動しようとした場合の液膜の状態を示す平面図である。 図１２Ａおよび図１２Ｂは、基板の表面における気相層の形成を説明するための図解的な断面図であり、図１２Ｃは、液膜の分裂を説明するための断面図である。 図１３Ａおよび図１３Ｂは、基板の温度差による有機溶剤液膜の移動を説明するための図である。 図１４は、有機溶剤パドルステップの初期における基板回転速度の漸次的減速による効果を説明するための図である。 図１５Ａ、図１５Ｂおよび図１５Ｃは、穴開けステップおよび穴広げステップを省いた場合（比較例）の課題を説明するための図解的な平面図である。 図１６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。
図１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。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、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５と、基板Ｗを下面側から加熱するヒータユニット６と、ヒータユニット６を基板Ｗの下方で上下動させる昇降ユニット７と、スピンチャック５を取り囲む筒状のカップ８と、基板Ｗの下面に処理流体を供給する下面ノズル９と、基板Ｗの上面にリンス液としての脱イオン水（ＤＩＷ）を供給するＤＩＷノズル１０と、基板Ｗの上方で移動可能な第１移動ノズル１１と、基板Ｗの上方で移動可能な第２移動ノズル１２とを含む。処理ユニット２は、さらに、カップ８を収容するチャンバ１３（図１参照）を含む。図示は省略するが、チャンバ１３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。

スピンチャック５は、チャックピン２０（チャック部材）と、スピンベース２１と、スピンベース２１の下面中央に結合された回転軸２２と、回転軸２２に回転力を与える電動モータ２３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おり、この実施形態では中空軸である。回転軸２２の上端に、スピンベース２１が結合されている。スピンベース２１は、水平方向に沿う円盤形状を有している。スピンベース２１の上面の周縁部に、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、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、複数のチャックピン２０は、開状態において、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ことができる。

チャックピン２０を開閉駆動するために、チャックピン駆動ユニット２５が備えられている。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２６と、スピンベース２１外に配置された駆動源２７とを含む。駆動源２７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。チャックピン駆動ユニット２５の具体的な構成例は、特許文献３などに記載がある。

ヒータユニット６は、スピンベース２１の上方に配置されている。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２４と、中空の回転軸２２とを挿通している。昇降軸３０の下端は、回転軸２２の下端よりもさらに下方にまで延びている。この昇降軸３０の下端に、昇降ユニット７が結合されている。昇降ユニット７を作動させることにより、ヒータユニット６は、スピンベース２１の上面に近い下位置から、基板Ｗの下面を支持してチャックピン２０から持ち上げる上位置までの間で上下動する。

昇降ユニット７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。これにより、昇降ユニット７は、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。たとえば、ヒータユニット６の上面である加熱面６ａを基板Ｗの下面との間に所定の間隔を開けた離隔位置に配置した状態で、加熱面６ａからの輻射熱によって基板Ｗを加熱することができる。また、ヒータユニット６で基板Ｗを持ち上げれば、加熱面６ａを基板Ｗの下面に接触させた接触状態で、加熱面６ａからの熱伝導により、基板Ｗをより大きな熱量で加熱することができる。

第１移動ノズル１１は、第１ノズル移動ユニット１５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１１は、水平方向への移動によって、基板Ｗの上面の回転中心に対向する処理位置と、基板Ｗの上面に対向しないホーム位置（退避位置）との間で移動させることができる。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。基板Ｗの上面に対向しないホーム位置とは、平面視において、スピンベース２１の外方の位置であり、より具体的には、カップ８の外方の位置であってもよい。第１移動ノズル１１は、鉛直方向への移動によって、基板Ｗの上面に接近させたり、基板Ｗの上面から上方に退避させたりすることができる。第１ノズル移動ユニット１５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、アームを駆動するアーム駆動機構とを含む。アーム駆動機構は、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、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１１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１１が水平方向および垂直方向に移動する。

第２移動ノズル１２は、第２ノズル移動ユニット１６によって、水平方向および垂直方向に移動される。第２移動ノズル１２は、水平方向への移動によって、基板Ｗの上面の回転中心に対向する位置と、基板Ｗの上面に対向しないホーム位置（退避位置）との間で移動させることができる。ホーム位置は、平面視において、スピンベース２１の外方の位置であり、より具体的には、カップ８の外方の位置であってもよい。第２移動ノズル１２は、鉛直方向への移動によって、基板Ｗの上面に接近させたり、基板Ｗの上面から上方に退避させたりすることができる。第２ノズル移動ユニット１６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、アームを駆動するアーム駆動機構とを含む。アーム駆動機構は、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、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２移動ノズル１２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２移動ノズル１２が水平方向および垂直方向に移動する。

第１移動ノズル１１は、この実施形態では、有機溶剤を吐出する有機溶剤ノズルとしての機能と、窒素ガス等の不活性ガスを吐出するガスノズルとしての機能とを有している。第１移動ノズル１１には、有機溶剤供給管３５および不活性ガス供給管３６が結合されている。有機溶剤供給管３５には、その流路を開閉する有機溶剤バルブ３７が介装されている。不活性ガス供給管３６には、その流路を開閉する不活性ガスバルブ３８が介装されている。有機溶剤供給管３５には、有機溶剤供給源から、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）等の有機溶剤が供給されている。不活性ガス供給管３６には、不活性ガス供給源から、窒素ガス（Ｎ２）等の不活性ガスが供給されている。

第２移動ノズル１２は、この実施形態では、酸、アルカリ等の薬液を供給する薬液ノズルとしての機能と、窒素ガス等の不活性ガスを吐出するガスノズルとしての機能とを有している。より具体的には、第２移動ノズル１２は、液体と気体とを混合して吐出することができる二流体ノズルの形態を有していてもよい。二流体ノズルは、気体の供給を停止して液体を吐出すれば液体ノズルとして使用でき、液体の供給を停止して気体を吐出すればガスノズルとして使用できる。第２移動ノズル１２には、薬液供給管４１および不活性ガス供給管４２が結合されている。薬液供給管４１には、その流路を開閉する薬液バルブ４３が介装されている。不活性ガス供給管４２には、その流路を開閉する不活性ガスバルブ４４と、不活性ガスの流量を可変する流量可変バルブ４５とが介装されている。薬液供給管４１には、薬液供給源から、酸、アルカリ等の薬液が供給されている。不活性ガス供給管４２には、不活性ガス供給源から、窒素ガス（Ｎ２）等の不活性ガスが供給されている。

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。
ＤＩＷノズル１０は、この実施形態では、基板Ｗの上面の回転中心に向けてＤＩＷを吐出するように配置された固定ノズルである。ＤＩＷノズル１０には、ＤＩＷ供給源から、ＤＩＷ供給管４６を介して、ＤＩＷが供給される。ＤＩＷ供給管４６には、その流路を開閉するためのＤＩＷバルブ４７が介装されている。ＤＩＷノズル１０は固定ノズルである必要はなく、少なくとも水平方向に移動する移動ノズルであってもよい。

下面ノズル９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９は、基板Ｗの下面中央に臨む吐出口９ａを上端に有している。下面ノズル９には、流体供給源から流体供給管４８を介して処理流体が供給されている。供給される処理流体は、液体であってもよいし、気体であってもよい。流体供給管４８には、その流路を開閉するための流体バルブ４９が介装されている。

図３は、スピンチャック５およびヒータユニット６の平面図である。スピンチャック５のスピンベース２１は、平面視において、回転軸線Ａ１を中心とする円形であり、その直径は基板Ｗの直径よりも大きい。スピンベース２１の周縁部には、間隔を空けて複数個（この実施形態では６個）のチャックピン２０が配置されている。
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おり、プレート本体６０と、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の外形とほぼ同形同大で、回転軸線Ａ１を中心とする円形に構成されている。より正確には、プレート本体６０は、基板Ｗの直径よりも僅かに小さい直径の円形の平面形状を有している。たとえば、基板Ｗの直径が３００ｍｍであり、プレート本体６０の直径（とくに加熱面６ａの直径）がそれよりも６ｍｍだけ小さい２９４ｍｍであってもよい。この場合、プレート本体６０の半径は基板Ｗの半径よりも３ｍｍ小さい。

プレート本体６０の上面は、水平面に沿う平面である。プレート本体６０の上面に複数の支持ピン６１（図２を併せて参照）が突出している。支持ピン６１は、たとえば、それぞれ半球状であり、プレート本体６０の上面から微小高さ（たとえば０．１ｍｍ）だけ突出している。したがって、基板Ｗが支持ピン６１に接触して支持されるとき、基板Ｗの下面はたとえば０．１ｍｍの微小間隔を開けてプレート本体６０の上面に対向する。これにより、基板Ｗを効率的かつ均一に加熱することができる。

プレート本体６０の上面は、支持ピン６１を有していなくてもよい。支持ピン６１を有していない場合には、基板Ｗをプレート本体６０の上面に接触させることができる。ヒータユニット６の加熱面６ａは、支持ピン６１を有している場合には、プレート本体６０の上面および支持ピン６１の表面を含む。また、支持ピン６１が備えられていない場合には、プレート本体６０の上面が加熱面６ａに相当する。以下では、支持ピン６１が基板Ｗの下面に接している状態を、加熱面６ａに基板Ｗの下面が接しているなどという場合がある。

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。図３には、複数の領域に分割されたヒータ６２を示している。ヒータ６２に通電することによって、加熱面６ａが室温（たとえば２０〜３０℃。たとえば２５℃）よりも高温に加熱される。具体的には、ヒータ６２への通電によって、第１移動ノズル１１から供給される有機溶剤の沸点よりも高温に加熱面６２ａを加熱することができる。図２に示すように、ヒータ６２への給電線６３は、昇降軸３０内に通されている。そして、給電線６３には、ヒータ６２に電力を供給するヒータ通電ユニット６４が接続されている。ヒータ通電ユニット６４は、基板処理装置１の動作中、常時、通電されてもよい。

支持ピン６１は、プレート本体６０の上面にほぼ均等に配置されている。プレート本体６０の外周端よりも外方に、チャックピン２０が配置されている。チャックピン２０の全体がプレート本体６０の外周端よりも外方に配置されている必要はなく、ヒータユニット６の上下動範囲に対向する部分がプレート本体６０の外周端よりも外方に位置していればよい。

図４は、チャックピン２０の構造例を説明するための斜視図である。また、図５Ａおよび図５Ｂはチャックピン２０の平面図であり、図５Ａは閉状態を示し、図５Ｂは開状態を示す。
チャックピン２０は、鉛直方向に延びたシャフト部５３と、シャフト部５３の上端に設けられたベース部５０と、シャフト部５３の下端に設けられた回動支持部５４とを含む。ベース部５０は、把持部５１と、支持部５２とを含む。回動支持部５４は、鉛直方向に沿うチャック回動軸線５５まわりに回動可能にスピンベース２１に結合されている。シャフト部５３は、チャック回動軸線５５から離れた位置にオフセットされて、回動支持部５４に結合されている。より具体的には、シャフト部５３はチャック回動軸線５５よりも、回転軸線Ａ１から離れた位置に配置されている。したがって、チャックピン２０がチャック回動軸線５５まわりに回動されると、ベース部５０は、その全体が基板Ｗの周端面に沿って移動しながら、チャック回動軸線５５まわりに回動する。回動支持部５４は、スピンベース２１の内部に設けられたリンク機構２６（図２参照）に結合されている。このリンク機構２６からの駆動力によって、回動支持部５４は、チャック回動軸線５５まわりに所定角度範囲で往復回動する。

ベース部５０は、平面視において、くさび形に形成されている。ベース部５０の上面には、チャックピン２０の開状態で基板Ｗの周縁部下面に当接して基板Ｗを下方から支持する支持面５２ａが設けられている。換言すれば、ベース部５０は支持面５２ａを上面とする支持部５２を有している。把持部５１は、ベース部５０の上面において、支持部５２とは別の位置で上方に突出している。把持部５１は、基板Ｗの周端面に対向するようにＶ字状に開いた保持溝５１ａを有している。

回動支持部５４が図５Ｂに示す開状態からチャック回動軸線５５まわりに時計まわり方向に回動されるとき、把持部５１は基板Ｗの周端面に接近し、支持部５２は基板Ｗの回転中心から離反する。また、回動支持部５４が図５Ａに示す閉状態からチャック回動軸線５５まわりに反時計まわり方向に回動されるとき、把持部５１は基板Ｗの周端面から離反し、支持部５２は基板Ｗの回転中心に接近する。

図５Ａに示すチャックピン２０の閉状態では、保持溝５１ａに基板Ｗの周端面が入り込む。このとき、基板Ｗの下面は、支持面５２ａから微小距離だけ上方に離間した高さに位置する。図５Ｂに示すチャックピン２０の開状態では、保持溝５１ａから基板Ｗの周端面が脱していて、平面視において、把持部５１は基板Ｗの周端面よりも外方に位置する。チャックピン２０の開状態および閉状態のいずれにおいても、支持面５２ａは、少なくとも一部が基板Ｗの周縁部下面の下方に位置している。

チャックピン２０が開状態のとき、基板Ｗを支持部５２で支持できる。その開状態からチャックピン２０を閉状態に切り換えると、断面Ｖ字状の保持溝５１ａに案内されてせり上がりながら基板Ｗの周端面が保持溝５１ａ内へと案内され、保持溝５１ａの上下の傾斜面によって基板Ｗが挟持された状態に至る。その状態からチャックピン２０を開状態に切り換えると、基板Ｗの周端面が保持溝５１ａの下側傾斜面に案内されながら滑り降り、基板Ｗの周縁部下面が支持面５２ａに当接する。

図５Ａおよび図５Ｂに示すように、ベース部５０は、平面視において、ヒータユニット６のプレート本体６０に対向する縁部が、プレート本体６０の周縁形状に倣っている。すなわち、支持部５２は、平面視において、プレート本体６０よりも回転中心に対して外方に位置する側面５２ｂを有している。それにより、基板Ｗよりも若干小さい円形の加熱面６ａを有するプレート本体６０は、ヒータユニット６が上下動するときに、チャックピン２０と干渉しない。この非干渉位置関係は、チャックピン２０が閉状態および開状態のいずれにおいても保たれる。すなわち、チャックピン２０が閉状態のときも開状態のときも、支持部５２の側面５２ｂは、平面視において、ヒータユニット６の加熱面６ａから外方に離隔している。それによって、ヒータユニット６は、チャックピン２０が閉状態か開状態かを問わず、加熱面６ａを側面５２ｂの内側を通過させながら、昇降することができる。

基板Ｗの直径は、たとえば３００ｍｍであり、プレート本体６０の上面の直径はたとえば２９４ｍｍである。したがって、加熱面６ａは、基板Ｗの下面の中央領域および周縁領域を含むほぼ全域に対向している。チャックピン２０の閉状態および開状態のいずれにおいても、加熱面６ａの外周縁の外側に所定の微小間隔（たとえば２ｍｍ）以上の間隔を確保した状態で、支持部５２が配置される。

把持部５１は、チャックピン２０の閉状態において、その内側縁が、プレート本体６０の外周縁の外側に所定の微小間隔（たとえば２ｍｍ）以上の間隔を確保した状態で位置するように構成されている。したがって、ヒータユニット６は、チャックピン２０の閉状態および開状態のいずれにおいても、加熱面６ａを把持部５１の内側で上下させて、基板Ｗの下面に接触するまで上昇させることができる。

チャック回動軸線５５は、平面視において、回転軸線Ａ１（図２および図３参照）を中心とし、加熱面６ａの半径よりも小さな半径の円周上に位置している。
図６は、第１移動ノズル１１の構成例を説明するための模式的な縦断面図である。第１移動ノズル１１は、有機溶剤ノズル７１を備えている。有機溶剤ノズル７１は、鉛直方向に沿った直管で構成されている。有機溶剤ノズル７１に、有機溶剤供給管３５が結合されている。

有機溶剤ノズル７１に、基板Ｗの上方を不活性ガス雰囲気で覆うためのガスノズル７２が結合されている。ガスノズル７２は、下端にフランジ部７３を有する円筒状のノズル本体７４を有している。フランジ部７３の側面である外周面には、上側気体吐出口７５および下側気体吐出口７６が、それぞれ環状に外方に向けて開口している。上側気体吐出口７５および下側気体吐出口７６は、上下に間隔を空けて配置されている。ノズル本体７４の下面には、中心気体吐出口７７が配置されている。

ノズル本体７４には、不活性ガス供給管３６から不活性ガスが供給される気体導入口７８，７９が形成されている。気体導入口７８，７９に対して、個別の不活性ガス供給管が結合されてもよい。ノズル本体７４内には、気体導入口７８と上側気体吐出口７５および下側気体吐出口７６とを接続する筒状の気体流路８１が形成されている。また、ノズル本体７４内には、気体導入口７９に連通する筒状の気体流路８２が有機溶剤ノズル７１のまわりに形成されている。気体流路８２の下方にはバッファ空間８３が連通している。バッファ空間８３は、さらに、パンチングプレート８４を介して、その下方の空間８５に連通している。この空間８５が中心気体吐出口７７に開放している。

気体導入口７８から導入された不活性ガスは、気体流路８１を介して上側気体吐出口７５および下側気体吐出口７６に供給され、これらの気体吐出口７５，７６から放射状に吐出される。これにより、上下方向に重なる２つの放射状気流が基板Ｗの上方に形成される。一方、気体導入口７９から導入された不活性ガスは、気体流路８２を介してバッファ空間８３に蓄えられ、さらにパンチングプレート８４を通って拡散された後に、空間８５を通って中心気体吐出口７７から基板Ｗの上面に向けて下方に吐出される。この不活性ガスは、基板Ｗの上面にぶつかって方向を変え、放射方向の不活性ガス流を基板Ｗの上方に形成する。

したがって、中心気体吐出口７７から吐出される不活性ガスが形成する放射状気流と、気体吐出口７５，７６からの吐出される二層の放射状気流とを合わせて、三層の放射状気流が基板Ｗの上方に形成されることになる。この三層の放射状気流によって、基板Ｗの上面が保護される。とくに、後述するとおり、基板Ｗを高速回転するときに、三層の放射状気流によって基板Ｗの上面が保護されることにより、液滴やミストが基板Ｗの表面に付着することを回避できる。

有機溶剤ノズル７１は、気体流路８２、バッファ空間８３およびパンチングプレート８４を貫通して上下方向に延びている。有機溶剤ノズル７１の下端の吐出口７１ａは、パンチングプレート８４の下方に位置しており、基板Ｗの上面に向けて鉛直上方から有機溶剤を吐出する。
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、所定の制御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。とくに、制御ユニット３は、搬送ロボットＩＲ，ＣＲ、スピンチャック５を回転駆動する電動モータ２３、第１ノズル移動ユニット１５、第２ノズル移動ユニット１６、ヒータ通電ユニット６４、ヒータユニット６を昇降する昇降ユニット７、チャックピン駆動ユニット２５、バルブ類３７，３８，４３，４４，４５，４７，４９などの動作を制御する。

図８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。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、スピンチャック５に渡される（Ｓ１）。このとき、制御ユニット３は、ヒータユニット６を下位置に配置するように昇降ユニット７を制御する。また、制御ユニット３は、チャックピン２０が開状態になるようにチャックピン駆動ユニット２５を制御する。その状態で、搬送ロボットＣＲは、基板Ｗをスピンチャック５に渡す。基板Ｗは、開状態のチャックピン２０の支持部５２（支持面５２ａ）に載置される。その後、制御ユニット３は、チャックピン駆動ユニット２５を制御して、チャックピン２０を閉状態とする。それにより、複数のチャックピン２０の把持部５１によって基板Ｗが把持される。

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。制御ユニット３は、電動モータ２３を駆動してスピンベース２１を所定の薬液回転速度で回転させる。その一方で、制御ユニット３は、第２ノズル移動ユニット１６を制御して、第２移動ノズル１２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２移動ノズル１２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、制御ユニット３は、薬液バルブ４３を開く。それにより、回転状態の基板Ｗの上面に向けて、第２移動ノズル１２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。

一定時間の薬液処理の後、基板Ｗ上の薬液をＤＩＷ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ＤＩＷ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４３を閉じ、代わって、ＤＩＷバルブ４７を開く。それにより、回転状態の基板Ｗの上面に向けてＤＩＷノズル１０からＤＩＷが供給される。供給されたＤＩＷは遠心力によって基板Ｗの全面に行き渡る。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、制御ユニット３は、第２ノズル移動ユニット１６を制御して、第２移動ノズル１２を基板Ｗの上方からカップ８の側方へと退避させる。

一定時間のＤＩＷリンス処理の後、基板Ｗ上のＤＩＷを、より表面張力の低い処理液（低表面張力液）である有機溶剤に置換する有機溶剤処理（Ｓ４）が実行される。制御ユニット３は、第１ノズル移動ユニット１５を制御して、第１移動ノズル１１を基板Ｗの上方の有機溶剤リンス位置に移動させる。有機溶剤リンス位置は、第１移動ノズル１１に備えられた有機溶剤ノズル７１（図６参照）から吐出される有機溶剤（たとえばＩＰＡ）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、制御ユニット３は、ＤＩＷバルブ４７を閉じて、有機溶剤バルブ３７を開く。それにより、回転状態の基板Ｗの上面に向けて、第１移動ノズル１１（有機溶剤ノズル７１）から有機溶剤（液体）が供給される。供給された有機溶剤は遠心力によって基板Ｗの全面に行き渡り、基板Ｗ上のＤＩＷを置換する。

有機溶剤処理において、制御ユニット３は、昇降ユニット７を制御して、ヒータユニット６を基板Ｗに向けて上昇させ、それによって、基板Ｗを加熱する。また、制御ユニット３は、スピンチャック５の回転を減速して基板Ｗの回転を停止し、かつ有機溶剤バルブ３７を閉じて有機溶剤の供給を停止する。それにより、静止状態の基板Ｗ上に有機溶剤液膜が支持されたパドル状態とされる。基板Ｗの加熱によって、基板Ｗの上面に接している有機溶剤の一部が蒸発し、それによって、有機溶剤液膜と基板Ｗの上面との間に気相層が形成される。その気相層に支持された状態の有機溶剤液膜が排除される。

有機溶剤液膜の排除に際して、制御ユニット３は、第１ノズル移動ユニット１５を制御して、第１移動ノズル１１を基板Ｗの上方からカップ８の側方へと退避させる。そして、制御ユニット３は、第２ノズル移動ユニット１６を制御して、第２移動ノズル１２を基板Ｗの上方の気体吐出位置に配置する。気体吐出位置は、第２移動ノズル１２から吐出される不活性ガス流が基板Ｗの上面の回転中心に向けられる位置であってもよい。そして、制御ユニット３は、不活性ガスバルブ４４を開いて、基板Ｗ上の有機溶剤液膜に向けて不活性ガスを吐出する。これにより、不活性ガスの吐出を受ける位置、すなわち、基板Ｗの中央において、有機溶剤液膜が不活性ガスによって排除され、有機溶剤液膜の中央に、基板Ｗの表面を露出させる穴が空けられる。この穴を広げることによって、基板Ｗ上の有機溶剤が基板Ｗ外へと排出される。

こうして、有機溶剤処理を終えた後、制御ユニット３は、不活性ガスバルブ４４を閉じ、第２移動ノズル１２を退避させた後、電動モータ２３を制御して、基板Ｗを乾燥回転速度で高速回転させる。それにより、基板Ｗ上の液成分を遠心力によって振り切るための乾燥処理（Ｓ５：スピンドライ）が行われる。
その後、制御ユニット３は、電動モータ２３を制御してスピンチャック５の回転を停止させる。また、昇降ユニット７を制御して、ヒータユニット６を下位置に制御する。さらに、制御ユニット３は、チャックピン駆動ユニット２５を制御して、チャックピン２０を開位置に制御する。これにより、基板Ｗは、チャックピン２０の把持部５１に把持された状態から、支持部５２に載置された状態となる。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。

図９は、有機溶剤処理（図８のＳ４）の詳細を説明するためのタイムチャートである。また、図１０Ａ〜図１０Ｈは、有機溶剤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り、図１０Ｉは乾燥処理（図８のＳ５）の様子を説明するための図解的な断面図である。
有機溶剤処理は、有機溶剤リンスステップＴ１と、有機溶剤パドルステップＴ２と、持ち上げパドルステップＴ３と、ノズル入れ替えステップＴ４と、穴開けステップＴ５と、穴広げステップＴ６と、外周液落としステップＴ７とを含み、これらが順に実行される。

有機溶剤リンスステップＴ１は、基板Ｗを回転しながら、基板Ｗの上面に有機溶剤を供給するステップ（処理液供給工程、有機溶剤供給工程）である。図１０Ａに示すように、基板Ｗの上面に有機溶剤ノズル７１から有機溶剤が供給される。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の上面を覆う液膜９０を形成する。液膜９０が基板Ｗの上面全域を覆うことにより、ＤＩＷリンス処理（図８のＳ３）で基板Ｗの上面に供給されたＤＩＷ（別の処理液）が全て有機溶剤に置換される。

有機溶剤リンスステップＴ１の期間中、基板Ｗは、スピンチャック５によって、有機溶剤リンス処理速度（液供給速度。たとえば３００ｒｐｍ程度）で回転させられる（液供給速度回転工程）。第１移動ノズル１１（有機溶剤ノズル７１）は、基板Ｗの回転中心の上方に配置される。有機溶剤バルブ３７は開状態とされ、したがって、有機溶剤ノズル７１から吐出される有機溶剤（たとえばＩＰＡ）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。チャックピン２０は閉状態とされ、基板Ｗは把持部５１によって把持され、スピンチャック５とともに回転する。ヒータユニット６は、下位置よりも上方に位置制御され、基板Ｗの下面から所定距離（たとえば２ｍｍ）だけ下方に離隔した離隔位置にその加熱面６ａが配置される。これにより、基板Ｗは、加熱面６ａからの輻射熱によって予熱される（基板予熱工程）。ヒータユニット６の加熱面の温度は、たとえば１５０℃程度であり、面内で均一である。第２移動ノズル１２は、カップ８の側方のホーム位置に退避している。薬液バルブ４３および不活性ガスバルブ３８，４４は閉状態に制御される。したがって、第２移動ノズル１２は、不活性ガス（たとえば窒素ガス）を吐出しない。

有機溶剤パドルステップＴ２は、図１０Ｂに示すように、基板Ｗの回転を減速して停止させ、基板Ｗの表面に有機溶剤の厚い液膜９０を形成して保持するステップである。
基板Ｗの回転は、この例では、有機溶剤リンス処理速度から段階的に減速される（減速工程、漸次減速工程、段階的減速工程）。より具体的には、基板Ｗの回転速度は、３００ｒｐｍから、５０ｒｐｍに減速されて所定時間（たとえば１０秒）維持され、その後、１０ｒｐｍに減速されて所定時間（たとえば１０秒）維持され、その後、０ｒｐｍ（停止）に減速されて所定時間（たとえば１０秒）維持される。一方、有機溶剤ノズル７１は、回転軸線Ａ１上に保持され、引き続き、基板Ｗの上面の回転中心に向けて有機溶剤を吐出する。有機溶剤ノズル７１からの有機溶剤の吐出は、有機溶剤パドルステップＴ２の全期間において継続される。すなわち、基板Ｗが停止しても、有機溶剤の吐出が継続される。このように、基板Ｗの回転の減速から停止に至る全期間において有機溶剤の供給が継続されることにより、基板Ｗの上面の至るところで処理液が失われることがない。また、基板Ｗの回転が停止した後も有機溶剤の供給が継続されることにより、基板Ｗの上面に厚い液膜９０を形成できる。

ヒータユニット６の位置は、有機溶剤リンスステップのときと同じ位置であり、加熱面６ａが基板Ｗの下面から所定距離（たとえば２ｍｍ）だけ下方に離隔した離隔位置である。これにより、基板Ｗは、加熱面６ａからの輻射熱によって予熱される（基板予熱工程）。チャックピン２０は、基板Ｗの回転が停止した後、その停止状態が保持されている間に、閉状態から開状態へと切り換わる。それにより、基板Ｗの周縁部下面がチャックピン２０の支持部５２によって下方から支持された状態となり、把持部５１が基板Ｗの上面周縁部から離れるので、基板Ｗの上面全域が開放される。第２移動ノズル１２は、ホーム位置のままである。

持ち上げパドルステップＴ３は、図１０Ｃに示すように、ヒータユニット６で基板Ｗを持ち上げた状態で、すなわち、加熱面６ａを基板Ｗの下面に接触させた状態で、基板Ｗを加熱しながら、基板Ｗの上面に有機溶剤液膜９０を保持するステップである。
ヒータユニット６が離隔位置から上位置まで上昇させられて、所定時間（たとえば１０秒間）保持される。ヒータユニット６が上位置まで上昇させられる過程で、チャックピン２０の支持部５２から加熱面６ａに基板Ｗが渡され、加熱面６ａ（より具体的には支持ピン６１。図２参照）によって基板Ｗが支持される（ヒータユニット接近工程、ヒータユニット接触工程）。第１移動ノズル１１（有機溶剤ノズル７１）からの有機溶剤の吐出は、持ち上げパドルステップＴ３の途中まで継続される。したがって、ヒータユニット６の加熱面６ａが基板Ｗの下面に接触し、加熱面６ａからの熱伝導による基板Ｗの急加熱が開始され、基板Ｗに与えられる熱量が増加（熱量増加工程）するときには、有機溶剤の供給は継続している。それにより、基板Ｗの急激な昇温に伴う有機溶剤の蒸発によって有機溶剤の液膜９０に不特定の位置で穴があくことを回避している。有機溶剤の供給は、ヒータユニット６の加熱面６ａが基板Ｗの下面に接触した後（熱量増加工程の後）、所定時間の経過の後に停止される（供給停止工程）。すなわち、制御ユニット３は、有機溶剤バルブ３７を閉じて、有機溶剤ノズル７１からの有機溶剤の吐出を停止させる。

スピンチャック５の回転は停止状態であり、第２移動ノズル１２はホーム位置にあり、不活性ガスバルブ４４は閉状態である。第１移動ノズル１１（有機溶剤ノズル７１）は基板Ｗの回転中心の上方に位置している。
有機溶剤の供給が停止された後、所定時間が経過するまで、ヒータユニット６は上位置に保持される。基板Ｗに供給された有機溶剤は、中心に供給される新たな有機溶剤によって外周側へと押しやられ、その過程で、ヒータユニット６によって加熱された基板Ｗの上面からの熱で加熱されて昇温していく。有機溶剤の供給を継続している期間には、基板Ｗの中央領域の有機溶剤の温度は比較的低い。そこで、有機溶剤の供給を停止した後、所定の短時間だけヒータユニット６の接触状態を保持することによって、基板Ｗの中央領域における有機溶剤を昇温できる。それにより、基板Ｗの上面に支持された有機溶剤の液膜９０の温度を均一化できる。

基板Ｗの上面からの熱を受けた有機溶剤液膜９０では、基板Ｗの上面との界面において蒸発が生じる。それによって、基板Ｗの上面と有機溶剤液膜９０との間に、有機溶剤の気体からなる気相層が生じる。したがって、有機溶剤液膜９０は、基板Ｗの上面の全域において、気相層上に支持された状態となる（気相層形成工程）。
ノズル入れ替えステップＴ４は、図１０Ｄに示すように、第１移動ノズル１１を回転軸線Ａ１上から退避させ、代わって、第２移動ノズル１２を回転中心上に配置するステップである。具体的には、有機溶剤の供給を停止した後に、第１移動ノズル１１は、カップ８の側方に設定したホーム位置に退避させられる。その後、第２移動ノズル１２が、ホーム位置から回転軸線Ａ１上の中心位置に移動させられる。ノズル入れ替えステップＴ４の期間中、ヒータユニット６は上位置から若干下に下降させられる。それにより、基板Ｗは、ヒータユニット６からチャックピン２０の支持部５２に渡され、加熱面６ａは、基板Ｗの下面から所定の微小距離だけ間隔を空けた非接触状態で基板Ｗの下面に対向する。これにより、基板Ｗの加熱は加熱面６ａからの輻射熱による加熱に切り換わり、基板Ｗに与えられる熱量が減少する（熱量減少工程）。これによって、ノズルを入れ替えている間に基板Ｗが過熱することを回避し、蒸発によって有機溶剤液膜９０に亀裂（とくに基板Ｗの外周領域での亀裂）が生じることを回避している。

穴開けステップＴ５は、図１０Ｅに示すように、第２移動ノズル１２から基板Ｗの中心に向けて小流量（第１流量。たとえば３リットル／分）で不活性ガス（たとえば窒素ガス）を吹き付け、有機溶剤液膜９０の中央部に小さな穴９１を開けて基板Ｗの上面の中央部を露出させるステップである（穴開け工程）。基板Ｗの回転は停止状態のままであり、したがって、静止状態の基板Ｗ上の液膜９０に対して穴開けステップが行われる。有機溶剤液膜９０の中央部に穴開けした状態の平面図を図１１Ａに示す。明瞭化のために、図１１Ａにおいて、有機溶剤液膜９０は斜線を付して示す。

制御ユニット３は、不活性ガスバルブ４４を開き、かつ流量可変バルブ４５の開度を制御することによって、第２移動ノズル１２から小流量で不活性ガスを吐出させる。不活性ガスの吐出とほぼ同時にヒータユニット６が上昇させられる。それにより、不活性ガスによって有機溶剤液膜９０の中央部に小さな穴９１が開けられたタイミングよりも微小時間（たとえば１秒）だけ遅れて、加熱面６ａが基板Ｗの下面に接触し、基板Ｗがヒータユニット６によって持ち上げられる。

したがって、不活性ガスが基板Ｗの上面に到達する時点ではヒータユニット６から基板Ｗに与えられる熱量が少ないので、不活性ガスによる基板Ｗの冷却とヒータユニット６による加熱とに起因する基板Ｗの上下面間の温度差を少なくできる。それにより、基板Ｗの上下面の温度差に起因する基板Ｗの反りを回避できる。不活性ガスを供給したときにヒータユニット６を基板Ｗの下面に接触させていると、基板Ｗの上面側の温度がその下面側の温度よりも低くなり、基板Ｗは上面側が窪むように反るおそれがある。この場合、基板Ｗの上面は、中心部が低く周縁部が高くなるので、有機溶剤液膜９０の外方への移動が妨げられる。そこで、この実施形態では、ヒータユニット６を基板Ｗの下面から離隔させた状態で不活性ガスを基板Ｗの上面中央に供給し、基板Ｗの上下面における温度差を緩和している。

一方、有機溶剤液膜９０の穴開けの直後から（すなわち、ほぼ同時に）、基板Ｗの急加熱が始まる（再熱量増加工程）。それにより、不活性ガスによる穴開けによって液膜９０の外方への移動が始まると、基板Ｗの加熱が速やかに（ほぼ同時に）開始され、それによって、液膜９０は止まることなく基板Ｗの外方へと移動していく。
より具体的には、穴開けされて液膜９０がなくなった中央領域では、液膜９０が存在しているその周囲の領域に比較して、基板Ｗの温度が速やかに上昇する。それによって、穴９１の周縁において基板Ｗ内に大きな温度勾配が生じる。すなわち、穴９１の周縁の内側が高温で、その外側が低温になる。この温度勾配によって、図１０Ｆに示すように、気相層上に支持されている有機溶剤液膜９０が低温側、すなわち、外方に向かって移動を始め、それによって、有機溶剤液膜９０の中央の穴９１が拡大していく。

こうして、基板Ｗの加熱により生じる温度勾配を利用して、基板Ｗ上の有機溶剤液膜９０を基板Ｗ外へと排除できる（加熱排除工程、液膜移動工程）。より具体的には、基板Ｗの上面において、パターンが形成された領域内の液膜９０は、温度勾配による有機溶剤の移動によって排除できる。
不活性ガスの吹き付けによって基板Ｗの回転中心に穴９１を形成した後に、長い時間を空けてヒータユニット６を基板Ｗに接触させると、その間に、穴９１の拡大が停止する。このとき、液膜９０の内周縁は、内方に向かったり外方に向かったりする平衡状態となる。このとき、基板Ｗの表面に形成されたパターン内に有機溶剤の液面が入り込み、表面張力によるパターン倒壊の原因となるおそれがある。そこで、この実施形態では、不活性ガスガスによる穴開けとほぼ同時にヒータユニット６を基板Ｗの下面に接触させて、基板Ｗに与える熱量を瞬時に増加させている。

穴広げステップＴ６は、図１０Ｇに示すように、第２移動ノズル１２から吐出される不活性ガスの流量を増量し、大流量（第２流量。たとえば３０リットル／分）の不活性ガスを基板Ｗの中心に吹き付けて、有機溶剤液膜９０の中央の穴９１を不活性ガスによってさらに広げるステップである（気体排除工程、液膜移動工程）。すなわち、制御ユニット３は、流量可変バルブ４５を制御して、第２移動ノズル１２に供給される不活性ガスの流量を増加させる。それにより、基板Ｗの上面の外周領域まで移動した液膜９０がさらに基板Ｗ外へと押しやられる。基板Ｗの回転は停止状態に保持される。

具体的には、温度勾配によって穴９１が広がっていく過程で、さらに不活性ガスの流量を増加させることで、液膜９０の移動が停止することを回避して、液膜９０の基板Ｗ外方に向かう移動を継続させることができる。温度勾配を利用する有機溶剤液膜９０の移動だけでは、図１１Ｂの平面図に示すように、基板Ｗの上面の周縁領域で液膜９０の移動が止まってしまうおそれがある。そこで、不活性ガスの流量を増加させることで、液膜９０の移動をアシストでき、それによって、基板Ｗの上面の全域から有機溶剤液膜９０を排除できる。

不活性ガスの流量を増量した後に、ヒータユニット６が下降させられ、加熱面６ａからチャックピン２０の支持部５２に基板Ｗが渡される。その後、大流量での不活性ガス吐出が終了するまでに、チャックピン２０が閉状態とされ、その把持部５１によって基板Ｗが把持される。図９に示した例では、ヒータユニット６は、チャックピン２０に基板Ｗが渡された後、基板Ｗの下面に微小距離を隔てて対向する非接触加熱位置に短時間保持され、その後、さらに下降されて、基板Ｗの下面に所定距離だけ隔てて対向する離隔位置に配置される。

外周液落としステップＴ７は、図１０Ｈに示すように、基板Ｗを回転させることによって、基板Ｗの外周部に残る有機溶剤液膜を振り落とすステップである。チャックピン２０で基板Ｗが把持された後、第２移動ノズル１２への不活性ガスの供給が停止され、第２移動ノズル１２がホーム位置へと退避する。それとともに、スピンチャック５が低速の外周振り落とし速度で回転させられる。具体的には、たとえば３０〜１００ｒｐｍでスピンチャック５とともに基板Ｗが回転させられる。それにより、大流量の不活性ガスの供給によっても排除しきれずに基板Ｗの外周部（とくに周端面）に残る有機溶剤が振り落とされる。

温度差および大流量の不活性ガスの吹き付けによって、液膜９０が外周部にまで移動した後であり、しかも、低速の外周振り落とし速度での回転であるので、遠心力によって液膜９０が微小液滴に分裂することがなく、液塊の状態で基板Ｗから振り落とされる。また、基板Ｗの外周部には、製品に使用するための有効なパターンが形成されていない場合がほとんどであるので、たとえ液膜９０の多少の分裂が生じても大きな問題ではない。

外周液落としステップＴ７に続けて、図１０Ｉに示すように、スピンドライステップＴ８（乾燥処理。図８のＳ５）が実行される。具体的には、制御ユニット３は、第１移動ノズル１１を、ホーム位置から回転軸線Ａ１上に移動させる。さらに、制御ユニット３は、第１移動ノズル１１を、基板Ｗの上面に接近した下位置に配置する。そして、制御ユニット３は、不活性ガスバルブ３８を開く。それにより、第１移動ノズル１１（ガスノズル７２）は、三層の放射状不活性ガス流を基板Ｗの上方に形成する。その状態で、制御ユニット３は、スピンチャック５の回転を高速な乾燥回転速度（たとえば８００ｒｐｍ）まで加速される。これにより、遠心力によって、基板Ｗの表面の液成分を完全に振り切ることができる。基板Ｗの上面は放射状の不活性ガス流によって覆われているので、周囲に飛び散って跳ね返った液滴や周囲のミストが基板Ｗの上面に付着することを回避できる。

スピンドライステップＴ８の後は、スピンチャック５の回転が停止され、ヒータユニット６が下位置に下降させられる。また、不活性ガスバルブ３８が閉じられて、ガスノズル７２からの不活性ガスの吐出が停止される。そして、第１移動ノズル１１は、ホーム位置に移動される。その後は、制御ユニット３は、チャックピン２０を開状態とし、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１２Ａおよび図１２Ｂは、基板Ｗの表面における気相層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１０１が形成されている。パターン１０１は、基板Ｗの表面に形成された微細な凸状の構造体１０２を含む。構造体１０２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１０２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１０２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１０２の幅Ｗ１は１０ｎｍ〜４５ｎｍ程度、構造体１０２同士の間隔Ｗ２は１０ｎｍ〜数μｍ程度であってもよい。構造体１０２の高さＴは、たとえば５０ｎｍ〜５μｍ程度であってもよい。構造体１０２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では、図１２Ａに示すように、基板Ｗの表面に形成された有機溶剤液膜９０は、パターン１０１の内部（隣接する構造体１０２の間の空間または筒状の構造体１０２の内部空間）を満たしている。
持ち上げパドルステップＴ３では、基板Ｗが加熱され、有機溶剤の沸点（ＩＰＡの場合は８２．４℃）よりも所定温度（たとえば、１０〜５０℃）だけ高い温度となる。それにより、基板Ｗの表面に接している有機溶剤が蒸発し、有機溶剤の気体が発生して、図１２Ｂに示すように、気相層９２が形成される。気相層９２は、パターン１０１の内部を満たし、さらに、パターン１０１の外側に至り、構造体１０２の上面１０２Ａよりも上方に有機溶剤液膜９０との界面９５を形成している。この界面９５上に有機溶剤液膜９０が支持されている。この状態では、有機溶剤の液面がパターン１０１に接していないので、有機溶剤液膜９０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の加熱によって有機溶剤が蒸発するとき、液相の有機溶剤はパターン１０１内から瞬時に排出される。そして、形成された気相層９２上に液相の有機溶剤が支持され、パターン１０１から離隔させられる。こうして、有機溶剤の気相層９２は、パターン１０１の上面（構造体１０２の上面１０２Ａ）と有機溶剤液膜９０との間に介在して、有機溶剤液膜９０を支持する。

図１２Ｃに示すように、基板Ｗの上面から浮上している有機溶剤液膜９０に亀裂９３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の回転を停止した後に有機溶剤の供給を停止して、基板Ｗ上に厚い有機溶剤液膜９０を形成して、亀裂の発生を回避している。ヒータユニット６を基板Ｗに接触させるときには、基板Ｗの回転が停止しているので、液膜９０が遠心力によって分裂することがなく、したがって、液膜９０に亀裂が生じることを回避できる。さらに、ヒータユニット６の出力および基板Ｗとの接触時間を調節して、有機溶剤の蒸気が液膜９０を突き破って吹き出さないようにし、それによって、亀裂の発生を回避している。より具体的には、ノズル入れ替えステップＴ４では、ヒータユニット６を基板Ｗから離隔させることで基板Ｗの過熱を回避し、それによって、有機溶剤液膜９０に亀裂が生じることを回避している。

気相層９２上に有機溶剤液膜９０が支持されている状態では、有機溶剤液膜９０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有機溶剤液膜９０に加わると、有機溶剤液膜９０は簡単に移動する。この実施形態では、有機溶剤液膜９０の中央に穴開けし、それによって、穴９１の縁部での温度差によって有機溶剤の流れを生じさせて、気相層９２上に支持された有機溶剤液膜９０を移動させて排除している。

図１３Ａおよび図１３Ｂは、基板Ｗの温度差による有機溶剤液膜９０の移動を説明するための図である。有機溶剤液膜９０中の有機溶剤は、より低温の方に移動しようとする。穴開けステップＴ５で有機溶剤液膜の中央に穴９１が形成されることにより、図１３Ａに示すように、穴９１内の領域の基板Ｗの温度が比較的高くなる。それに応じて、穴９１の近傍では有機溶剤液膜９０の温度がその周囲よりも高くなる。これにより、有機溶剤液膜９０中に温度差が生じるので、穴９１の周縁部の有機溶剤が、基板Ｗの外方に向かって放射状に移動する。これにより、図１３Ｂに示すように、気相層９２上で、基板Ｗの周縁に向かう流れ９４が生じ、有機溶剤液膜９０の中央部の穴９１が同心円状に広がる。

この温度差による有機溶剤の流れ９４を利用した穴広げと並行して、不活性ガスの流量増大による穴広げステップＴ６が実行されるので、穴９１は、途中で止まることなく、基板Ｗの外周縁まで広がる。それにより、途中で滞留を生じさせることなく、液膜９０を基板Ｗ外に排除できる。
前述のとおり、温度勾配を利用する有機溶剤液膜９０の移動だけでは、基板Ｗの上面の周縁領域で液膜９０の移動が止まってしまうおそれがある。液膜９０の移動が止まると、液膜９０の内周縁では、有機溶剤が、基板Ｗの内方への移動と外方への移動とを繰り返す平衡状態となる。この場合、有機溶剤が基板Ｗの内方に戻るときに、気相層９２が失われた基板Ｗの表面に有機溶剤が直接接するおそれがある。このとき、有機溶剤の液面がパターンの内部に入り込み、表面張力によるパターンの倒壊が生じるおそれがある。

図１４は、有機溶剤パドルステップＴ２の初期における基板回転速度の漸次的減速による効果を説明するための図である。明瞭化のために、図１４において、有機溶剤液膜９０に斜線を付す。
基板Ｗに供給された処理液に働く遠心力は、基板Ｗの回転速度が大きいほど大きい。基板Ｗの回転を急減速させると、基板Ｗの外周領域には基板Ｗの回転が高速であったときに供給された有機溶剤が存在する一方で、基板Ｗの中央領域には基板Ｗの回転が低速になった後に供給された有機溶剤が存在する状態となる。したがって、外周領域の有機溶剤は、大きな遠心力を受けていて、速い流れを形成する。それに対して、中央領域の有機溶剤に働く遠心力は小さいので、中央領域では遅い流れが形成されるに過ぎない。基板の回転が停止すれば、遠心力による有機溶剤の流れが形成されることはない。この場合、継続して基板Ｗの中央に供給される有機溶剤によって基板Ｗ上の有機溶剤が外方に押し流されることによって、有機溶剤の遅い流れが基板Ｗ上に形成されるに過ぎない。

したがって、基板Ｗの回転を急停止すると、基板Ｗの外周部の有機溶剤が基板Ｗ外に速やかに流れ落ちるのに対して、基板Ｗの中心に供給される有機溶剤が基板Ｗの外周部に到達するのに長い時間を要する。その結果、図１４に示すように、基板Ｗの外周領域における液切れが生じ、基板Ｗの外周領域には、有機溶剤液膜で覆われていない領域９９が生じ得る。その領域９９では、有機溶剤の液面がパターン内に存在する状態で有機溶剤が排除されるので、有機溶剤の表面張力によるパターン倒壊が生じるおそれがある。

そこで、この実施形態では、有機溶剤パドルステップＴ２では、基板Ｗの回転を漸次的に（より具体的には段階的に）減速することで、基板Ｗの外周部での液切れを回避し、基板Ｗの表面が有機溶剤液膜９０で覆われている状態を保持しながら、基板Ｗの回転を停止している。
基板Ｗの回転を停止するときの減速度（負の加速度の絶対値）が十分に小さければ基板Ｗの外周における液切れを回避できる。したがって、基板Ｗの回転の漸次的減速は、段階的減速でなくてもよく、回転速度を連続的に減少させてもよい。基板Ｗの回転を停止するまでの減速度は一定である必要はない。

図１５Ａ、図１５Ｂおよび図１５Ｃは、穴開けステップＴ５および穴広げステップＴ６を省いた場合（比較例）の課題を説明するための図解的な平面図である。明瞭化のために、図１５Ａ〜図１５Ｃにおいて、有機溶剤液膜９０に斜線を付す。
静止状態の基板Ｗの上面全域を覆う有機溶剤液膜９０が形成された状態から、ヒータユニット６を基板Ｗに接触させて基板Ｗの加熱を継続すると、液相の有機溶剤の蒸発が進み、やがて、基板Ｗ上のいずれかの位置で液相層がなくなる。穴開けステップＴ５を省いた場合には、図１５Ａに示すように、基板Ｗ上の不特定の複数の位置で液相層がなくなって複数の穴９７が形成される。液相層が無くなった位置では基板Ｗの温度が上昇するので、図１５Ｂに示すように、温度差によって、複数の穴９７がそれぞれ広がっていく。ところが、このように不特定の複数位置から乾燥が始まると、図１５Ｃに示すように、基板Ｗ上の複数の位置に、複数の分離した液膜９０が分散して残留する。この残留した液膜９０は、パーティクルやパターン倒壊の原因となる。

そこで、この実施形態では、気相層９２上の液膜９０が基板Ｗ上面の全域を覆っている状態で、基板Ｗの中央に不活性ガスを吹き付けて液膜９０に一つの穴９１を開けている（穴開けステップＴ５）。これにより、その一つの穴９１から有機溶剤液膜９０の排除が始まるので、液残りを生じることなく、有機溶剤液膜９０を基板Ｗ外に排除できる。しかも、基板Ｗの回転を停止した状態で穴９１を広げて有機溶剤液膜９０が排除されるので、遠心力に起因する有機溶剤液膜９０の分裂を回避できる。

以上のように、この実施形態によれば、ＤＩＷリンス処理の後に、基板Ｗの表面のＤＩＷを有機溶剤で置換して、基板Ｗの上面全域を覆う有機溶剤液膜９０が形成される。この有機溶剤液膜９０が基板Ｗの上面全域を覆う状態を維持しながら、基板Ｗの回転が減速させられて停止される。そして、基板Ｗの回転が停止し、さらに、ヒータユニット６が基板Ｗの下面に接触するまで、有機溶剤の供給が継続され、その後に有機溶剤の供給が停止される。それによって、基板Ｗの上面に有機溶剤の厚い液膜９０が形成され、かつヒータユニット６の接触による基板Ｗの急激な昇温に際しても、その液膜９０に亀裂が生じることがない。こうして、有機溶剤液膜９０が基板Ｗの上面を覆っている状態を終始維持しながら、ヒータユニット６による基板Ｗの加熱によって、基板Ｗの上面と液膜９０との間に有機溶剤の気相層９２が基板Ｗの上面全域にわたって形成される。気相層９２は、基板Ｗの表面のパターンの内部を満たし、かつパターンの上面よりも上に液膜９０との界面を有する。したがって、パターン内に有機溶剤の液面が存在しないので、パターンは表面張力を受けない。よって、気相層９２に支持された状態で液膜９０を基板Ｗ外に排除することによって、パターンの倒壊を抑制または防止できる。

この実施形態では、液膜９０の排除に際して、その中央に向けて不活性ガスが吐出され、それによって、一つの穴９１が形成される。この一つの穴９１が、温度勾配および大流量不活性ガス供給による液膜９０の移動によって外方へと押し広げられる。このとき、基板Ｗの回転は停止しているので、液膜９０は大きな厚さを保持したまま、分裂することなく、気相層９２上を基板Ｗの外方へと移動して、基板Ｗ外に排除されていく。温度勾配に加えて大流量不活性ガス供給によって液膜９０の移動を補助しているので、液膜９０の移動が途中で止まることがなく、有機溶剤が基板Ｗの内方に戻ってパターン内にその液面を形成することがない。これにより、有機溶剤液膜９０を排除する過程におけるパターン倒壊を回避できる。さらに、パターン形成領域よりも外方の外周に残った液膜９０は基板Ｗを低速回転させることによって振り落とされ、それによって、基板Ｗの表面から液膜９０が完全に排除される。

このようにして、有機溶剤液膜９０は、気相層９２の形成まで基板Ｗの上面全域を覆った状態を保ち、その後、基板Ｗ上からの排除が始まると、分裂することも、停止することもなく、基板Ｗの外方へと導かれる。これにより、基板Ｗ上のパターンの倒壊を効果的に抑制または防止しながら、基板Ｗ上の液成分を排除することができる。
以上、この発明の一実施形態について説明してきたが、この発明は、さらに他の形態で実施することもできる。この発明の範囲に含まれるいくつかの形態を以下に例示的に列挙する。

１．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。この発明は、有機溶剤以外の処理液にも適用可能である。たとえば、水などのリンス液を基板外に排除するためにこの発明を適用してもよい。リンス液としては、水のほかにも、炭酸水、電界イオン水、オゾン水、希釈濃度（たとえば、１０〜１００ｐｐｍ程度）の塩酸水、還元水（水素水）などを例示できる。

２．穴開け工程に使用可能な気体としては、窒素ガスのほかにも、清浄空気その他の不活性ガスを採用できる。
３．前述の実施形態では、第１移動ノズル１１に有機溶剤ノズル７１が備えられる一方で、穴開け等のための不活性ガスの供給は第２移動ノズル１２から行われている。しかし、たとえば、第１移動ノズル１１に有機溶剤ノズル７１とともに、基板Ｗの回転中心に向けて不活性ガスを吐出できるガスノズルを備え、このガスノズルから穴開けのための不活性ガス供給を行ってもよい。なお、前述のガスノズル７２の中心気体吐出口７７は、パンチングプレート８４によって拡散された気体流を吐出するので、穴開けステップの実行には必ずしも適さない。より狭い領域に向けて気体を吐出できる形態のノズル、具体的には直管状ノズルや二流体ノズルなどのようなチューブノズルを穴開けステップの実行のために用いることが好ましい。

４．第１移動ノズル１１に有機溶剤ノズル７１とともに穴開けステップのためのガスノズルが備えられる場合には、ノズル入れ替えステップは省かれてもよい。ただし、この場合でも、穴開けステップのためにガスノズルから吐出された不活性ガスが液膜９０に到達する瞬間には、ヒータユニット６は基板Ｗの下面から離隔させておくことが好ましい。
５．穴開けステップにおいて、室温（たとえば２５℃）よりも高温の不活性ガスを用いてもよい。この場合には、不活性ガスが基板Ｗに到達したときの基板Ｗの上下面間の温度差を少なくできる。したがって、ヒータユニット６を基板Ｗの下面に接触させたままで、穴開けステップのための高温不活性ガス吐出を行ってもよい。不活性ガスの温度は、基板Ｗの温度に近いほど好ましい。

６．前述の実施形態では、有機溶剤パドルステップＴ２における基板Ｗの回転の漸次的減速が段階的に行われているが、連続的に回転を減速してもよい。たとえば、１０秒以上かけて３００ｒｐｍから０ｒｐｍまで回転速度を連続的（たとえば直線的）に減速すれば、液膜９０が基板Ｗの上面全域を覆う状態を保持できる。
７．有機溶剤パドルステップＴ２において基板Ｗの回転を減速するときに、第１移動ノズル１１から吐出される有機溶剤の流量を増加させてもよい（増流量減速工程）。この場合に、基板Ｗの回転の減速はステップ的に行われてもよいし、前述の実施形態のように、漸次的に行われてもよい。有機溶剤の供給流量を増加させることによって、基板Ｗの上面の外周領域における液切れが生じ難くなるので、基板Ｗの回転を速やかに減速して停止させることができる。これにより、短時間で基板Ｗの回転を停止できるので、生産性を向上できる。

８．前述の実施形態では、ヒータユニット６から基板Ｗに与えられる熱量を増減するために、ヒータユニット６と基板Ｗとの距離を変更している。しかし、ヒータユニット６と基板Ｗとの間の位置関係の変更に代えて、またはそれとともに、ヒータユニット６の出力を変化させることにより、基板Ｗに与える熱量を増減してもよい。
９．前述の実施形態では、気相層９２を形成するときに、ヒータユニット６を基板Ｗの下面に接触させている。しかし、ヒータユニット６からの輻射熱によって気相層９２を形成できるのであれば、ヒータユニット６を基板Ｗの下面から離隔させたままで、気相層９２の形成のための基板加熱を行ってもよい。ただし、ヒータユニット６の加熱面６ａを基板Ｗに接触させる方が、雰囲気温度の変化等の外乱の影響を抑制できるので、加熱の面内均一性を高めることができる。また、基板Ｗに対しては、有機溶剤の蒸発によって奪われる気化熱を補って気相層９２を形成および保持できる熱量を与える必要がある。したがって、加熱面６ａを基板Ｗに接触させることにより、基板Ｗを効率的、安定的かつ速やかに加熱できる。

１０．処理対象の基板は、円形である必要はなく、矩形の基板であってもよい。
１１．前述の実施形態では、有機溶剤パドルステップＴ２の途中から基板Ｗの回転を完全に停止して静止状態にしている。また、有機溶剤パドルステップＴ２に続く持ち上げパドルステップＴ３、ノズル入れ替えステップＴ４、および穴開けステップＴ５を通して、基板Ｗの静止状態を維持している。しかし、基板Ｗの上に有機溶剤の液膜を保持し続けることができるのであれば、有機溶剤パドルステップＴ２から穴開けステップＴ５までの期間の全部または一部の期間において基板を静止状態とせず、静止状態と同一視できる程度の低速（たとえば１０ｒｐｍ程度）で回転させるようにしてもよい。たとえば、穴開けステップＴ５において基板Ｗをこのような速度で回転させてもよい。

１２．回転軸線Ａ１周りにヒータユニット６を回転させるための電動モータ等からなる回転ユニットをさらに備えてもよい。この場合、ヒータユニット６を基板Ｗの回転に同期して回転させることができる。
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。

この明細書および添付図面からは、特許請求の範囲に記載した特徴以外にも、以下のような特徴が抽出され得る。
Ａ．有機溶剤パドルステップに関連する特徴
Ａ１．水平姿勢の基板を鉛直方向に沿う回転軸線まわりに液供給速度で回転する液供給速度回転工程と、
前記供給速度回転工程中に前記基板の上面への処理液の供給を開始して、前記基板の上面全域を覆う処理液の液膜を形成する液膜形成工程と、
前記液膜形成工程の実行中に、前記処理液の液膜を保持しながら、前記基板の回転を前記液供給速度から停止まで減速する減速工程と、
前記減速工程の後に、前記処理液の前記基板の上面への供給を停止する供給停止工程と、
前記供給停止工程の後に、前記基板を加熱して基板の上面に接する処理液を蒸発させ、前記基板の上面と前記処理液との間に気相層を形成し、前記気相層上に前記液膜を保持する気相層形成工程と、
前記気相層が形成された後、前記基板の外周へと前記液膜を移動させる液膜移動工程とを含む、基板処理方法。

Ａ２．前記減速工程が、前記基板の回転速度を漸次的に減少させる漸次減速工程を含む、Ａ１に記載の基板処理方法。
Ａ３．前記漸次減速工程が、前記基板の回転速度を段階的に減少させる段階的減速工程を含む、Ａ２に記載の基板処理方法。
Ａ４．前記漸次減速工程が、前記基板の回転速度を連続的に減少させる連続的減速工程を含む、Ａ２に記載の基板処理方法。

Ａ５．前記減速工程が、前記処理液の供給流量を増加させた状態で前記基板の回転を減速させる増流量減速工程を含む、Ａ１〜Ａ４のいずれか一項に記載の基板処理方法。
Ａ６．前記液膜形成工程が、前記処理液としての有機溶剤を供給する有機溶剤供給工程であり、
前記有機溶剤供給工程の前に、前記基板の上面に前記有機溶剤とは別の処理液を供給する工程を含み、
前記減速工程が、前記基板上の全ての前記別の処理液を前記有機溶剤が置換した後に開始される、Ａ１〜Ａ５のいずれか一項に記載の基板処理方法。

Ａ７．前記液膜形成工程中に、前記気相層形成工程よりも少ない熱量で前記基板を予熱する基板予熱工程をさらに含み、
前記気相層形成工程が、前記基板に与える熱量を前記基板予熱工程よりも増加させる熱量増加工程を含む、Ａ１〜Ａ６のいずれか一項に記載の基板処理方法。
Ａ８．前記基板予熱工程が、ヒータユニットを前記基板の下面から所定距離だけ離れた離隔位置に配置して、前記ヒータからの輻射熱で前記基板を加熱する工程を含み、
前記熱量増加工程が、前記基板予熱工程における前記離隔位置よりも前記ヒータユニットを前記基板の下面に接近させる工程を含む、Ａ７に記載の基板処理方法。

Ａ９．前記熱量増加工程が、前記ヒータユニットを前記基板の下面に接触させる工程を含む、Ａ８に記載の基板処理方法。
Ａ１０．基板を水平に保持する基板保持手段と、
前記基板保持手段に保持された基板を鉛直方向に沿う回転軸線まわりに回転させる基板回転手段と、
前記基板保持手段に保持されている基板の上面に処理液を供給することにより、基板の上面全域を覆う処理液の液膜を形成する処理液供給手段と、
前記基板保持手段に保持されている基板を、基板の上面全域が処理液の液膜で覆われている状態で、処理液の沸点以上の温度で加熱することにより、処理液を蒸発させて、処理液の液膜と基板の上面との間に気相層を形成する加熱手段と、
前記基板保持手段、前記基板回転手段、前記処理液供給手段および前記加熱手段を制御して、Ａ１〜Ａ９のいずれか一項に記載の基板処理方法を実行する制御手段とを含む、基板処理装置。

Ｂ．持ち上げパドルステップに関連する特徴
Ｂ１．水平に保持された基板の上面に処理液を供給し、前記基板の上面の全域を覆う処理液の液膜を形成する液膜形成工程と、
前記処理液の液膜が基板の上面に形成された後、前記処理液の供給を継続しながら前記基板に与える熱量を増加させる熱量増加工程と、前記熱量増加工程の開始後に前記処理液の供給を停止する供給停止工程とを含み、前記基板を加熱して前記基板の上面に接する処理液を蒸発させ、前記基板の上面と前記処理液との間に気相層を形成し、前記気相層上に前記液膜を保持する気相層形成工程と、
前記気相層が形成された後、前記基板の外周へと前記液膜を移動させる液膜移動工程とを含む、基板処理方法。

Ｂ２．前記液膜形成工程中に、前記気相層形成工程よりも少ない熱量で前記基板を予熱する基板予熱工程をさらに含み、
前記熱量増加工程が、前記基板に与える熱量を前記基板予熱工程よりも増加させる工程である、Ｂ１に記載の基板処理方法。
Ｂ３．前記基板予熱工程が、ヒータユニットを前記基板の下面から所定距離だけ離れた離隔位置に配置して、前記ヒータからの輻射熱で前記基板を加熱する工程を含み、
前記熱量増加工程が、前記基板予熱工程における前記離隔位置よりも前記ヒータユニットを前記基板の下面に接近させる工程を含む、Ｂ２に記載の基板処理方法。

Ｂ４．前記熱量増加工程が、前記ヒータユニットを前記基板の下面に接触させる工程を含む、Ｂ３に記載の基板処理方法。
Ｂ５．前記気相層形成工程が、前記基板の下面に前記ヒータユニットを所定時間に亘って接触させる工程を含む、請求項３または４に記載の基板処理方法。
Ｂ６．基板を水平に保持する基板保持手段と、
前記基板保持手段に保持されている基板の上面に処理液を供給することにより、基板の上面全域を覆う処理液の液膜を形成する処理液供給手段と、
前記基板保持手段に保持されている基板を、基板の上面全域が処理液の液膜で覆われている状態で、処理液の沸点以上の温度で加熱することにより、処理液を蒸発させて、処理液の液膜と基板の上面との間に気相層を形成する加熱手段と、
前記基板保持手段、前記処理液供給手段および前記加熱手段を制御して、Ｂ１〜Ｂ５のいずれか一項に記載の基板処理方法を実行する制御手段とを含む、基板処理装置。

Ｃ．外周液落としステップに関連する特徴
Ｃ１．水平に保持された基板の上面全域を覆う処理液の液膜を形成する液膜形成工程と、
前記基板を加熱して基板の上面に接する処理液を蒸発させ、前記基板の上面と前記処理液との間に気相層を形成し、前記気相層上に前記液膜を保持する気相層形成工程と、
前記気相層が形成された後、前記基板を静止状態に保持して、前記基板の外周へと前記液膜を移動させる液膜移動工程と、
前記液膜移動工程の後に、前記基板を鉛直な回転軸線まわりに振り落とし回転速度で回転して、前記基板の外周部に残る液膜を遠心力によって振り落とす回転振り落とし工程と、
前記回転振り落とし工程の後に、前記基板を前記回転軸線まわりに、前記振り落とし回転速度よりも高速な乾燥回転速度で回転させて基板を乾燥させる乾燥工程と
を含む基板処理方法。

Ｃ２．基板を水平に保持する基板保持手段と、
前記基板保持手段に保持された基板を鉛直方向に沿う回転軸線まわりに回転させる基板回転手段と、
前記基板保持手段に保持されている基板の上面に処理液を供給することにより、基板の上面全域を覆う処理液の液膜を形成する処理液供給手段と、
前記基板保持手段に保持されている基板を、基板の上面全域が処理液の液膜で覆われている状態で、処理液の沸点以上の温度で加熱することにより、処理液を蒸発させて、処理液の液膜と基板の上面との間に気相層を形成する加熱手段と、
前記基板保持手段、前記基板回転手段、前記処理液供給手段および前記加熱手段を制御して、Ｃ１に記載の基板処理方法を実行する制御手段とを含む、基板処理装置。

Ｄ．チャックピンに関連する特徴
Ｄ１．鉛直な回転軸線まわりに回転可能なスピンベースと、
前記スピンベースに設けられ、基板を把持する閉状態と、基板の把持を開放した開状態とに変位可能であり、基板を水平姿勢に保持するチャック部材と、
前記閉状態と前記開状態とに前記チャック部材を駆動するチャック部材駆動ユニットと、
前記スピンベースの上方に昇降可能に設けられ、基板の下面の中央領域および周縁領域を含むほぼ全域に対向する加熱面を有し、基板を下面側から加熱するヒータユニットと、
前記ヒータユニットを昇降させる昇降ユニットとを含み、
前記チャック部材が、前記閉状態において基板の周端面に接して基板を把持し、前記閉状態において基板の周端面から離間する把持部と、少なくとも前記開状態において基板の周縁部の下面に対向し、基板を下面から支持する支持部とを含み、
前記回転軸線に沿って見た平面視において、前記支持部が、前記閉状態および前記開状態のいずれにおいても前記ヒータユニットの前記加熱面の周縁から外方に離隔した側面を有し、前記ヒータユニットが前記閉状態および開状態のいずれにおいても前記加熱面を前記側面の内側を通過させて昇降可能であるように前記チャック部材が構成されている、基板処理装置。

Ｄ２．前記回転軸線に沿って見た平面視において、前記ヒータユニットが前記開状態および閉状態のいずれにおいても前記加熱面を前記把持部の内側を通過させて昇降可能であるように前記チャック部材が構成されている、Ｄ１に記載の基板処理装置。

Ｗ 基板
１ 基板処理装置
２ 処理ユニット
３ 制御ユニット
５ スピンチャック
６ ヒータユニット
６ａ 加熱面
７ 昇降ユニット
１０ ＤＩＷノズル
１１ 第１移動ノズル
１２ 第２移動ノズル
１５ 第１ノズル移動ユニット
１６ 第２ノズル移動ユニット
２０ チャックピン
２１ スピンベース
２２ 回転軸
２３ 電動モータ
２５ チャックピン駆動ユニット
３５ 有機溶剤供給管
３７ 有機溶剤バルブ
４２ 不活性ガス供給管
４４ 不活性ガスバルブ
４５ 流量可変バルブ
４６ ＤＩＷ供給管
４７ ＤＩＷバルブ
５０ ベース部
５１ 把持部
５１ａ 保持溝
５２ 支持部
５２ａ 支持面
５３ シャフト部
５４ 回動支持部
５５ チャック回動軸線
６０ プレート本体
６１ 支持ピン
６２ ヒータ
６３ 給電線
６４ ヒータ通電ユニット
７１ 有機溶剤ノズル
９０ 有機溶剤の液膜
９１ 有機溶剤液膜の穴
９２ 気相層
９３ 液膜の亀裂
９４ 有機溶剤の流れ
９５ 気相層と液膜との界面
１０１ パターン
１０２ 構造体

Claims (20)

1. 水平に保持された基板の上面に処理液を供給して前記基板の上面全域を覆う処理液の液膜を形成する液膜形成工程と、
   前記基板を均一に加熱して前記基板の上面に接する処理液を蒸発させ、前記基板の上面と前記処理液との間に気相層を形成し、前記気相層上に前記液膜を保持する気相層形成工程と、
   前記気相層が形成された後、前記基板を静止状態として、前記基板上の前記液膜に第１流量で気体を吹き付けて処理液を部分的に排除することによって前記液膜に穴を開ける穴開け工程と、
   前記基板を静止状態としたまま、前記基板を均一に加熱することにより、前記穴開け工程で開けられた前記穴を前記基板の外周に向かって広げ、前記気相層上で液塊状態の液膜を移動させることにより、前記液膜を構成する処理液を基板外に排除する加熱排除工程と、
   前記基板を静止状態としたまま、前記穴開け工程の後、前記基板の表面における前記穴内の領域に、前記第１流量よりも大きい第２流量で気体を吹き付け、前記穴を基板の外周に向かって広げ、前記気相層上で液塊状態の液膜を移動させることにより、前記液膜を構成する処理液を前記基板外に排除する気体排除工程と
   を含み、
   前記加熱排除工程において、前記基板を均一に加熱した状態で前記穴の周縁の内側の前記処理液が部分的に排除されることにより、前記基板に前記穴の周縁の内側が高温で当該周縁の外側が低温となる温度勾配を生じさせ、当該温度勾配によって、前記気相層に支持されている前記液膜を低温側である前記基板の外周に向かって液塊状態で移動させる、基板処理方法。
2. 前記加熱排除工程の後、前記基板を鉛直方向に沿う回転軸線まわりに外周振り落とし速度で回転することにより、前記基板の外周部の処理液を前記基板外に振り落とす回転振り落とし工程をさらに含む、請求項１に記載の基板処理方法。
3. 前記回転振り落とし工程の後、前記基板を前記回転軸線まわりに、前記外周振り落とし速度よりも高速な乾燥速度で回転させる高速回転乾燥工程をさらに含む、請求項２に記載の基板処理方法。
4. 前記液膜形成工程は、
   前記基板を鉛直方向に沿う回転軸線まわりに液供給速度で回転する液供給速度回転工程と、
   前記液供給速度回転工程中に前記基板の上面への処理液の供給を開始して、前記基板の上面全域を覆う前記液膜を形成する処理液供給工程と、
   前記処理液供給工程の実行中に、前記液膜が前記基板の上面全域を覆う状態を保持しながら、前記基板の回転を前記液供給速度から停止まで減速する減速工程と、
   前記減速工程の後に、前記処理液の前記基板の上面への供給を停止する供給停止工程と
   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. 前記減速工程が、前記基板の回転速度を漸次的に減少させる漸次減速工程を含む、請求項４に記載の基板処理方法。
6. 前記漸次減速工程が、前記基板の回転速度を段階的に減速する段階的減速工程を含む、請求項５に記載の基板処理方法。
7. 前記漸次減速工程が、前記基板の回転速度を連続的に減少させる連続的減速工程を含む、請求項５に記載の基板処理方法。
8. 前記減速工程が、前記処理液の供給流量を増加させた状態で前記基板の回転速度を減速させる増流量減速工程を含む、請求項４〜７のいずれか一項に記載の基板処理方法。
9. 前記処理液供給工程が、前記処理液としての有機溶剤を供給する有機溶剤供給工程であり、
   前記有機溶剤供給工程の前に、前記基板の上面に前記有機溶剤とは別の処理液を供給する工程をさらに含み、
   前記減速工程が、前記基板上の全ての前記別の処理液を前記有機溶剤が置換した後に開始される、請求項４〜８のいずれか一項に記載の基板処理方法。
10. 前記気相層形成工程が、前記基板に与える熱量を増加させる熱量増加工程を含み、
    前記液膜形成工程が、前記基板の上面に処理液を供給する処理液供給工程と、前記熱量増加工程の開始よりも後に前記処理液の供給を停止する供給停止工程とを含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載の基板処理方法。
11. 前記液膜形成工程中に、前記気相層形成工程よりも少ない熱量で前記基板を予熱する基板予熱工程をさらに含み、
    前記熱量増加工程が、前記基板に与える熱量を前記基板予熱工程よりも増加させる工程である、請求項１０に記載の基板処理方法。
12. 前記基板予熱工程が、ヒータユニットを前記基板の下面から所定距離だけ離れた離隔位置に配置して、前記ヒータユニットからの輻射熱で前記基板を加熱する工程を含み、
    前記熱量増加工程が、前記基板予熱工程における前記離隔位置よりも前記ヒータユニットを前記基板の下面に接近させる工程を含む、請求項１１に記載の基板処理方法。
13. 前記熱量増加工程が、前記ヒータユニットを前記基板の下面に接触させる工程を含む、請求項１２に記載の基板処理方法。
14. 前記穴開け工程が、処理液の前記基板の上面への供給を停止した後に実行される、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の基板処理方法。
15. 前記気相層形成工程が、前記基板に与える熱量を増加させる熱量増加工程と、前記熱量増加工程の後に、前記基板に与える熱量を減少させる熱量減少工程と、を含み、
    前記加熱排除工程が、前記熱量減少工程の後に、前記基板に与える熱量を再び増加させる再熱量増加工程を含み、
    前記熱量減少工程によって前記基板に与える熱量が減少させられた状態で、前記穴開け工程が開始される、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の基板処理方法。
16. 前記穴開け工程の開始と前記再熱量増加工程の開始とがほぼ同時である、請求項１５に記載の基板処理方法。
17. 前記穴開け工程が、室温よりも高温の気体を吹き付ける工程を含む、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の基板処理方法。
18. 前記処理液が有機溶剤である、請求項１〜１７のいずれか一項に記載の基板処理方法。
19. 基板を水平に保持する基板保持手段と、
    前記基板保持手段に保持されている基板の上面に処理液を供給することにより、基板の上面全域を覆う処理液の液膜を形成する処理液供給手段と、
    前記基板保持手段に保持されている基板を、基板の上面全域が処理液の液膜で覆われている状態で、処理液の沸点以上の温度で均一に加熱することにより、処理液を蒸発させて、処理液の液膜と基板の上面との間に気相層を形成する加熱手段と、
    基板上の処理液に気体を吹き付ける気体吹き付け手段と、
    前記基板を静止状態として、当該基板上に前記気相層によって支持されている処理液の液膜に前記気体吹き付け手段から第１流量で気体を吹き付けて、当該液膜に穴を開ける穴開け工程と、前記基板を静止状態としたまま、前記加熱手段によって当該基板を均一に加熱することにより前記穴開け工程で開けられた前記穴を基板の外周に向かって広げ、前記気相層上で液塊状態の液膜を移動させて処理液を基板外に排除する加熱排除工程と、前記穴開け工程の後、前記穴内の領域に前記気体吹き付け手段から前記第１流量よりも大きい第２流量で気体を吹き付けて前記穴を基板の外周に向かって広げることにより、前記基板を静止状態としたまま、前記気相層上で液塊状態の液膜を移動させて前記液膜を構成する処理液を基板外に排除する気体排除工程とを実行する制御手段とを含み、
    前記加熱排除工程において、前記基板を均一に加熱した状態で前記穴の周縁の内側の前記処理液が部分的に排除されることにより、前記基板に前記穴の周縁の内側が高温で当該周縁の外側が低温となる温度勾配を生じさせ、当該温度勾配によって、前記気相層に支持されている前記液膜を低温側である前記基板の外周に向かって液塊状態で移動させる、基板処理装置。
20. 前記基板保持手段に保持された基板を鉛直方向に沿う回転軸線まわりに回転させる基板回転手段をさらに含み、
    前記制御手段は、前記加熱排除工程よりも後に、前記基板回転手段によって基板を外周振り落とし速度で回転することにより、基板の外周部の処理液を基板外に振り落とす回転振り落とし工程をさらに実行する、請求項１９に記載の基板処理装置。

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