JP6709555B2 - 基板処理方法および基板処理装置 - Google Patents

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Description

本発明は、処理液を用いて基板の上面を処理する基板処理方法および基板処理装置に関する。処理対象となる基板の例には、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に処理液を供給して、その基板の表面が処理液を用いて処理される。
たとえば、基板を１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上面に処理液を供給するためのノズルとを備えている。たとえば、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、その後にリンス液が供給されることにより、基板上の薬液がリンス液に置換される。その後、基板の上面上からリンス液を排除するための乾燥処理が行われる。
乾燥処理として、ウォーターマークの発生を抑制するべく、水よりも沸点が低いイソプロピルアルコール（isopropyl alcohol：ＩＰＡ）の蒸気を、回転状態にある基板の表面に供給する手法が知られている。たとえば、ロタゴニ乾燥（特許文献１参照）はこの手法の一つの例である。
特開２０１３−１３１７８３号公報
このような乾燥方法として、具体的には、基板の上面に処理液（リンス液）の液膜を形成し、その処理液の液膜に低表面張力液（ＩＰＡ）の蒸気を吹き付けることにより、液膜除去領域を形成する。そして、液膜除去領域を拡大させ、液膜除去領域を基板の上面の全域に拡げることにより、基板の上面が乾燥される。
しかしながら、このような乾燥方法では、乾燥後の基板の表面（処理対象面）に、パーティクルが発生することがあった。
そこで、本発明の目的は、パーティクルを抑制または防止しながら、基板の上面を乾燥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。
本願発明者は、低表面張力液の蒸気を用いた乾燥手法（ロタゴニ乾燥等）におけるパーティクル発生の原因は、次のような原因であると考えている。つまり、処理液を用いた処理の結果、基板の上面に形成される処理液の液膜中にパーティクルが含まれることがある。液膜除去領域が拡大すると、基板の上面と処理液の液膜と気相との境界（気液固の三相界面を含む境界）が外側（つまり、処理液の液膜側）に向けて移動する。液膜除去領域の拡大に伴って、処理液の液膜の前記境界の近くの部分（「処理液の液膜の境界部分」という。以下、この項において同じ）にパーティクルが含まれるようになる。
この処理液の液膜の境界部分の内部には、熱対流が発生している。この熱対流は、処理液の液膜と基板の上面と気相との境界に接近する方向に流れる。そのため、処理液の液膜の境界部分にパーティクルが含まれていると、当該パーティクルは、熱対流によって基板の上面および気相との境界に向かう方向に促され、当該境界から液膜除去領域に移動し、基板の上面に表れる。そして、処理液の液膜が除去された後の基板の上面に、パーティクルが残存する。これがパーティクル発生のメカニズムであると、本願発明者らは考えている。
また、本願発明者らは、処理液の液膜と基板の上面と気相との境界の周囲の雰囲気が、当該処理液よりも低い表面張力を有する低表面張力液の蒸気のリッチな状態であると、処理液の液膜の境界部分の内部に熱対流が発生せず、そればかりか、処理液の液膜の境界部分の内部に、処理液の液膜と基板の上面と気相との境界から離反する方向（つまり、熱対流と逆向き）に流れるマランゴニ対流が発生することを知得した。
前記の目的を達成するための請求項１に記載の発明は、基板を水平に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して、当該基板の上面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後、前記処理液の液膜から当該液膜の一部が除去される液膜除去領域を形成するために、前記処理液よりも低い表面張力を有する低表面張力液の蒸気を含む第１の気体を第１の吐出口から吐出して、前記処理液の液膜に、当該上面に交差する方向から前記第１の気体を吹き付ける第１の気体吐出工程と、前記処理液よりも低い表面張力を有する低表面張力液の蒸気を含む第２の気体を、前記第１の吐出口とは異なる、環状の第２の吐出口から横向きかつ放射状に吐出する第２の気体吐出工程と、前記液膜除去領域を拡大させる液膜除去領域拡大工程とを含み、前記第２の気体吐出工程が、前記第１の気体吐出工程の開始に先立って開始される、基板処理方法を提供する。
この方法によれば、基板の上面に形成された処理液の液膜に、低表面張力液の蒸気を含む第１の気体を、基板の上面に交差する方向から吹き付けることにより、処理液の液膜に液膜除去領域が形成される。この液膜除去領域の拡大により、基板の上面と処理液の液膜と気相との境界が基板の外方に向けて移動する。液膜除去領域が基板の全域に拡大させられることにより、基板の上面の全域が乾燥される。
また、低表面張力液の蒸気を含む第２の気体が、環状の第２の吐出口から横向きかつ放射状に吐出される。第２の吐出口から吐出された第２の気体は、基板の上面に形成された処理液の液膜の周囲に供給される。したがって、処理液の液膜の周囲の雰囲気を、低表面張力の蒸気のリッチな状態に保つことができる。そのため、液膜除去領域の形成後において、基板の上面と処理液の液膜と気相との境界の周囲の雰囲気を、低表面張力液の蒸気のリッチな状態に保つことができる。これにより、処理液の液膜の境界部分の内部に、処理液の液膜と基板の上面と気相との境界から離反する方向に流れるマランゴニ対流を発生させることができ、かつ発生したマランゴニ対流を維持することができる。
したがって、処理液の液膜にパーティクルが含まれている場合には、このパーティクルは、マランゴニ対流によって基板の上面および気相との境界から離反する方向に促される。そのため、処理液の液膜中のパーティクルが当該液膜に取り込まれた状態のまま、液膜除去領域を拡大できる。処理液の液膜中に含まれるパーティクルは、液膜除去領域に出現することなく、処理液の液膜と共に基板の上面から除去される。そのため、基板の乾燥後において、基板の上面にパーティクルが残存することがない。これにより、パーティクルの発生を抑制または防止しながら、基板の上面の全域を乾燥できる。
また、たとえば、基板保持手段を収容するチャンバの内部の全域を、低表面張力液の蒸気の雰囲気で充満しながら、処理液の液膜に低表面張力液の蒸気を吹き付けることも考えられる。しかしながら、この場合には、チャンバの内部の全域を低表面張力液の蒸気の雰囲気で充満させる必要があるために、低表面張力液の消費量が膨大になる。
これに対し、請求項１の構成では、第２の吐出口から横向きかつ放射状に第２の気体を吐出することにより、基板の上面と処理液の液膜と気相との境界の周囲の雰囲気を、低表面張力液の蒸気のリッチな状態に保つことができる。これにより、低表面張力液の省液化を図りながら、基板の上面を良好に乾燥させることができる。
また、第２の吐出口からの第２の気体の吐出を、第１の吐出口からの第１の気体の吐出の開始に先立って開始させるため、基板の上面付近の雰囲気が低表面張力液の蒸気のリッチな状態で、液膜除去領域の形成を開始することができる。
請求項２に記載の発明は、前記第２の吐出口は、鉛直方向に関し、前記第１の吐出口よりも上方に配置されている、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、第２の吐出口が第１の吐出口よりも上方に配置されているので、第２の吐出口から吐出された第２の気体の流れによって、基板の上面と処理液の液膜と気相との境界の周囲を、第２の吐出口よりも上方の領域から遮断することも可能である。これにより、処理液の液膜と基板の上面と気相との境界の周囲を、低表面張力液の蒸気の、よりリッチな状態に保つことができる。
請求項３に記載の発明は、前記第１の気体吐出工程と、前記第２の気体吐出工程とを並行して実行する、請求項１または２に記載の基板処理方法である。
この方法によれば、第１の吐出口からの第１の気体の吐出と、第２の吐出口からの第２の気体の吐出とが並行して行われるので、液膜除去領域の拡大時において、基板の上面と処理液の液膜と気相との境界の周囲の雰囲気を、低表面張力液の蒸気のリッチな状態に保ち続けることができる。これにより、処理液の液膜の境界部分の内部に、処理液の液膜と基板の上面と気相との境界から離反する方向に流れるマランゴニ対流を発生させることができる。
請求項４に記載の発明は、前記液膜除去領域拡大工程は、前記第１の吐出口から吐出される前記第１の気体の流量を、当該第１の気体の吐出開始後、徐々に増大させる第１の流量増大工程を含み、前記基板処理方法は、前記第２の吐出口から吐出される前記第２の気体の流量を、当該第２の気体の吐出開始後、徐々に増大させる第２の流量増大工程をさらに含む、請求項１〜３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、第１の気体の吐出開始後、当該第１の気体の流量を徐々に増大させることにより、液膜除去領域を拡大することができる。このとき、第２の気体の流量も、当該第２の気体の吐出開始後徐々に増大させるので、液膜除去領域の拡大状況によらずに、基板の上面と処理液の液膜と気相との境界の周囲の雰囲気を、低表面張力液の蒸気のリッチな状態に保ち続けることができる。
請求項５に記載の発明は、前記処理液は、リンス液を含み、前記低表面張力液は、有機溶剤を含む、請求項１〜４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、基板の上面に形成されたリンス液の液膜に、低表面張力液の蒸気を含む第１の気体を、基板の上面に交差する方向から吹き付けることにより、リンス液の液膜に液膜除去領域が形成される。この液膜除去領域の拡大により、基板の上面とリンス液の液膜と気相との境界が基板の外方に向けて移動する。液膜除去領域が基板の全域に拡大させられることにより、基板の上面の全域が乾燥される。
また、低表面張力液の蒸気を含む第２の気体が、環状の第２の吐出口から横向きかつ放射状に吐出される。第２の吐出口から吐出された第２の気体は、基板の上面に形成されたリンス液の液膜の周囲に供給される。したがって、リンス液の液膜の周囲の雰囲気を、低表面張力の蒸気のリッチな状態に保つことができる。そのため、液膜除去領域の形成後において、基板の上面とリンス液の液膜と気相との境界の周囲の雰囲気を、低表面張力液の蒸気のリッチな状態に保つことができる。これにより、リンス液の液膜の境界部分の内部に、処理液の液膜と基板の上面と気相との境界から離反する方向に流れるマランゴニ対流を発生させることができ、かつ発生したマランゴニ対流を維持することができる。
したがって、リンス液の液膜にパーティクルが含まれている場合には、このパーティクルは、マランゴニ対流によって基板の上面および気相との境界から離反する方向に促される。そのため、リンス液の液膜中のパーティクルが当該液膜に取り込まれた状態のまま、液膜除去領域を拡大できる。リンス液の液膜中に含まれるパーティクルは、液膜除去領域に出現することなく、リンス液の液膜と共に基板の上面から除去される。そのため、基板の乾燥後において、基板の上面にパーティクルが残存することがない。これにより、パーティクルの発生を抑制または防止しながら、基板の上面の全域を乾燥できる。
請求項６に記載の発明は、基板を水平に保持する基板保持手段と、前記基板の上面に処理液を供給するための処理液供給手段と、下向きに気体を吐出するための第１の吐出口と、横向きに気体を吐出するための環状の第２の吐出口とを有するノズルと、前記第１の吐出口に、前記処理液よりも低い表面張力を有する低表面張力液の蒸気を含む第１の気体を供給する第１の気体供給手段と、前記第２の吐出口に、前記処理液よりも低い表面張力を有する低表面張力液の蒸気を含む第２の気体を供給する第２の気体供給手段と、前記基板保持手段に保持されている基板を回転させる基板回転手段と、前記処理液供給手段、前記第１の気体供給手段、前記第２の気体供給手段および前記基板回転手段を制御する制御手段とを含み、前記制御手段は、前記基板の上面に処理液を供給して、当該基板の上面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後、前記処理液の液膜から当該液膜の一部が除去される液膜除去領域を形成するために、前記第１の気体を前記第１の吐出口から吐出して、前記処理液の液膜に前記第１の気体を吹き付ける第１の気体吐出工程と、前記第２の吐出口から、前記第２の気体を横向きかつ放射状に吐出する第２の気体吐出工程と、前記液膜除去領域を拡大させる液膜除去領域拡大工程とを実行し、前記制御手段は、前記第２の気体吐出工程を、前記第１の気体吐出工程の開始に先立って開始させる、基板処理装置を提供する。
この構成によれば、請求項１に記載の作用効果と同等の作用効果を奏する。
請求項７に記載の発明は、前記ノズルは、前記第１の気体が流通するための第１の流路が内部に形成された第１の筒体を含み、当該第１の筒体の下端部分によって前記第１の吐出口が形成されており、かつ当該第１の筒体の下端部分にはフランジが設けられており、前記第１の吐出口から吐出された前記第１の気体は、前記基板の上面と前記フランジとの間の空間を流通する、請求項６に記載の基板処理装置である。
この構成によれば、第１の吐出口から吐出された第１の気体は、基板の上面と前記フランジとの間の空間を流通し、フランジの外周端と基板との間から、放射状にかつ横向きに吐出される。したがって、液膜除去領域が形成された後は、フランジの外周端と基板との間からの第１の気体が基板の上面に沿って周方向外方に向けて放射状に流れる。これにより、基板の上面と処理液の液膜と気相との境界の周囲に第１の気体を供給することができ、処理液の液膜と基板の上面と気相との境界の周囲を、低表面張力液の蒸気のリッチな状態に保ち続けることができる。
請求項８に記載の発明は、前記第２の吐出口は、前記フランジよりも上方に配置されている、請求項７に記載の基板処理装置である。
この構成によれば、第２の吐出口がフランジよりも上方に配置されている。そのため、第２の吐出口から吐出された第２の気体の流れによって、基板の上面と処理液の液膜と気相との境界の周囲を、第２の吐出口よりも上方の領域から遮断することも可能である。これにより、処理液の液膜と基板の上面と気相との境界の周囲を、低表面張力液の蒸気の、よりリッチな状態に保つことができる。
請求項９に記載の発明は、前記ノズルは、前記第１の筒体を包囲する第２の筒体であって、前記第２の気体が流通する第２の流路を前記第１の筒体との間で区画する第２の筒体をさらに含み、前記第２の吐出口は、前記第２の筒体と前記フランジとによって形成されている、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、第２の吐出口と、フランジの外周端と基板との間とが上下に並んでいるので、第２の吐出口から吐出された第２の気体が、基板の上面と処理液の液膜と気相との境界の周囲に供給される。これにより、処理液の液膜と基板の上面と気相との境界の周囲を、低表面張力液の蒸気の、より一層リッチな状態に保つことができる。
請求項１０に記載の発明は、前記基板の上面に対向し、前記第２の吐出口から吐出された前記第２の気体を案内する対向面を有する対向部材をさらに含む、請求項６〜９のいずれか一項に記載の基板処理装置である。
この構成によれば、第２の吐出口から吐出された第２の気体が、対向面と基板の上面との間の空間に満たされる。そのため、第２の気体が基板の上面近くから流出するのを抑制できる。これにより、基板の上面と処理液の液膜と気相との境界の周囲の雰囲気を、低表面張力液の蒸気の、より一層リッチな状態に保ち続けることができる。
請求項１１に記載の発明は、前記対向部材は、前記基板の上面周縁部に対向し、当該上面周縁部との間で、前記対向面の中央部と前記基板の上面中央部との間の間隔よりも狭い狭間隔を形成する対向周縁部を有している、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、対向部材の対向周縁部と基板の上面周縁部との間に狭間隔が形成されているので、対向面と基板の上面との間の空間に供給された第２の気体が、当該空間から排出され難い。そのため、第２の気体が基板の上面近くから流出するのを、より一層抑制できる。これにより、基板の上面と処理液の液膜と気相との境界の周囲の雰囲気を、低表面張力液の蒸気の、さらに一層リッチな状態に保ち続けることができる。
本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置を水平方向に見た図である。 前記基板処理装置に備えられた蒸気ノズルの、混合気体（ＩＰＡ Ｖａｐｏｒ＋Ｎ２）を吐出している状態を拡大して示す断面図である。 前記基板処理装置によって行われる処理の第１の処理例について説明するためのフローチャートである。 前記第１の処理例を説明するための図解的な図である。 図４Ｂに続く工程を説明するための図解的な図である。 図４Ｄに続く工程を説明するための図解的な図である。 処理時間と、第１の吐出口および第２の吐出口からの混合気体（ＩＰＡ Ｖａｐｏｒ＋Ｎ２）の吐出流量との関係を示すグラフである。 液膜除去領域が拡大される場合における、リンス液の液膜の境界部分の状態を示す平面図である。 前記基板処理装置によって行われる処理の第２の処理例について説明するための図解的な図である。 本発明の第２の実施形態に係る基板処理装置の構成を説明するための図解的な図である。 本発明の第３の実施形態に係る基板処理装置の構成を説明するための図解的な図である。
以下では、本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、本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置１を水平方向に見た図である。
基板処理装置１は、半導体ウエハなどの円板状の基板Ｗを、処理液や処理ガスによって一枚ずつ処理する枚葉式の装置である。基板処理装置１は、基板Ｗを、処理液を用いて処理する処理ユニット２と、基板処理装置１に備えられた装置の動作やバルブの開閉を制御する制御装置（制御手段）３とを含む。
各処理ユニット２は、枚葉式のユニットである。各処理ユニット２は、内部空間を有する箱形のチャンバ４と、チャンバ４内で一枚の基板Ｗを水平な姿勢で保持して、基板Ｗの中心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（基板保持手段）５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６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（処理液供給手段）７と、スピンチャック５に保持されている基板Ｗの上方に、低表面張力液としての有機溶剤の一例としてのＩＰＡの蒸気と、不活性ガスの一例としてのＮ２ガスとの混合気体（ＩＰＡ Ｖａｐｏｒ＋Ｎ２）を供給するための気体供給ユニット（第１の気体供給手段、第２の気体供給手段）８と、スピンチャック５の周囲を取り囲む筒状のカップ９とを含む。
チャンバ４は、スピンチャック５やノズルを収容する箱状の隔壁１０と、隔壁１０の上部から隔壁１０内に清浄空気（フィルタによってろ過された空気）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）１１と、隔壁１０の下部からチャンバ４内の気体を排出する排気ダクト１２とを含む。ＦＦＵ１１は、隔壁１０の上方に配置されており、隔壁１０の天井に取り付けられている。ＦＦＵ１１は、隔壁１０の天井からチャンバ４内に下向きに清浄空気を送る。排気ダクト１２は、カップ９の底部に接続されており、基板処理装置１が設置される工場に設けられた排気処理設備に向けてチャンバ４内の気体を導出する。したがって、チャンバ４内を下方に流れるダウンフロー（下降流）が、ＦＦＵ１１および排気ダクト１２によって形成される。基板Ｗの処理は、チャンバ４内にダウンフローが形成されている状態で行われる。
スピンチャック５として、基板Ｗを水平方向に挟んで基板Ｗを水平に保持する挟持式のチャックが採用されている。具体的には、スピンチャック５は、スピンモータ（基板回転手段）１３と、このスピンモータ１３の駆動軸と一体化されたスピン軸１４と、スピン軸１４の上端に略水平に取り付けられた円板状のスピンベース１５とを含む。
スピンベース１５の上面には、その周縁部に複数個（３個以上。たとえば６個）の挟持部材１６が配置されている。複数個の挟持部材１６は、スピンベース１５の上面周縁部において、基板Ｗの外周形状に対応する円周上で適当な間隔を空けて配置されている。
また、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、さらにその状態で鉛直な回転軸線まわりに回転することにより、スピンチャック５に保持されている基板Ｗを回転させる真空吸着式のもの（バキュームチャック）が採用されてもよい。
薬液供給ユニット６は、薬液を吐出する薬液ノズル１７と、薬液ノズル１７に接続された薬液配管１８と、薬液配管１８に介装された薬液バルブ１９と、薬液ノズル１７が先端部に取り付けられた第１のノズルアーム２０と、第１のノズルアーム２０を揺動させることにより、薬液ノズル１７を移動させる第１のノズル移動ユニット２１とを含む。
薬液バルブ１９が開かれると、薬液配管１８から薬液ノズル１７に供給された薬液が、薬液ノズル１７から下方に吐出される。薬液バルブ１９が閉じられると、薬液ノズル１７からの薬液の吐出が停止される。第１のノズル移動ユニット２１は、薬液ノズル１７を基板Ｗの上面に沿って移動させることにより、薬液の供給位置を基板Ｗの上面内で移動させる。さらに、第１のノズル移動ユニット２１は、薬液ノズル１７から吐出された薬液が基板Ｗの上面に供給される処理位置と、薬液ノズル１７が平面視でスピンチャック５の側方に退避した退避位置との間で、薬液ノズル１７を移動させる。
薬液ノズル１７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、蓚酸など）、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など）、界面活性剤、腐食防止剤のうちの少なくとも１つを含む液を例示することができる。
リンス液供給ユニット７は、水を吐出するリンス液ノズル２２と、リンス液ノズル２２に接続されたリンス液配管２３と、リンス液配管２３に介装されたリンス液バルブ２４と、リンス液ノズル２２が先端部に取り付けられた第２のノズルアーム２５と、第２のノズルアーム２５を揺動させることにより、リンス液ノズル２２を移動させる第２のノズル移動ユニット２６とを含む。
リンス液バルブ２４が開かれると、リンス液配管２３からリンス液ノズル２２に供給された水が、リンス液ノズル２２から下方に吐出される。リンス液バルブ２４が閉じられると、リンス液ノズル２２からの水の吐出が停止される。第２のノズル移動ユニット２６は、リンス液ノズル２２を基板Ｗの上面に沿って移動させることにより、水の供給位置を基板Ｗの上面内で移動させる。さらに、第２のノズル移動ユニット２６は、リンス液ノズル２２から吐出された水が基板Ｗの上面に供給される処理位置と、リンス液ノズル２２が平面視でスピンチャック５の側方に退避した退避位置との間で、リンス液ノズル２２を移動させる。
リンス液ノズル２２から吐出されるリンス液は、たとえば、純水（脱イオン水：Ｄeionzied Ｗater）である。水は、純水に限らず、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、１０〜１００ｐｐｍ程度）の塩酸水のいずれかであってもよい。
気体供給ユニット８は、混合気体（ＩＰＡ Ｖａｐｏｒ＋Ｎ２）を吐出する気体ノズル（ノズル）２７と、気体ノズル２７が先端部に取り付けられた第３のノズルアーム２８と、第３のノズルアーム２８を揺動させることにより、気体ノズル２７を移動させる第３のノズル移動ユニット２９とを含む。
図２は、基板処理装置１に備えられた気体ノズル２７の、混合気体（ＩＰＡ Ｖａｐｏ
ｒ＋Ｎ２）を吐出している状態を拡大して示す断面図である。
気体ノズル２７は、内筒（第１の筒体）３１と、内筒３１に外嵌され、内筒３１を包囲する外筒（第１の筒体）３２とを有している。内筒３１および外筒３２は、各々共通の鉛直軸線Ａ２上に同軸配置されている。図３に示すように、内筒３１は、下端部分３１ａを除いて、円筒状をなしている。内筒３１の下端部分３１ａには、水平方向に延びる平坦状のフランジ３３が形成されている。フランジ３３の上面３３ｂおよび下面３３ｃは、それぞれ水平平坦状の水平壁を含む。図２において、フランジ３３の外周端３３ａは、平面視で外筒３２の外周と揃っている状態が描かれているが、フランジ３３の外周端３３ａが外筒３２よりも径方向の外方に張り出していてもよい。内筒３１の内部空間は、後述する第１の気体配管４０からの混合気体（ＩＰＡ Ｖａｐｏｒ＋Ｎ２）が流通する直線状の第１の気体流路３４となっている。第１の気体流路３４の下端は、第１の吐出口３５を形成している。
外筒３２は、円筒部３６と、円筒部３６の上端部を閉鎖する閉鎖部３７とを含む。内筒３１の外周と、閉鎖部３７の内周との間は、シール部材（図示しない）によって液密にシールされている。内筒３１と外筒３２の円筒部３６との間には、後述する第２の気体配管４２からの処理液が流通する円筒状の第２の気体流路３８が形成されている。内筒３１および外筒３２は、それぞれ、塩化ビニル、ＰＣＴＦＥ（ポリクロロトリフルエチレン）、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＦＡ(perfluoro-alkylvinyl-ether-tetrafluoro-ethlene-copolymer)などの樹脂材料を用いて形成されている。
外筒３２の下端部分には、外筒３２の下端縁３２ａと内筒３１のフランジ３３の外周端３３ａとによって、環状の第２の吐出口３９が区画されている。フランジ３３の上面３３ｂが、水平平坦面をなしているので、混合気体（ＩＰＡ Ｖａｐｏｒ＋Ｎ２）が第２の気体流路３８を第２の吐出口３９に向けて流れる過程で水平方向の流れが形成され、これにより、第２の吐出口３９は、第２の気体流路３８を流通する混合気体（ＩＰＡ Ｖａｐｏｒ＋Ｎ２）を、水平方向に放射状に吐出する。
気体供給ユニット８は、さらに、気体ノズル２７の第１の気体流路３４に接続された第１の気体配管４０と、第１の気体配管４０に介装された第１の気体バルブ４１と、気体ノズル２７の第２の気体流路３８に接続された第２の気体配管４２と、第２の気体配管４２に介装された第２の気体バルブ４３とを含む。第１の気体バルブ４１が開かれると、第１の気体配管４０から気体ノズル２７の第１の気体流路３４に供給された混合気体（ＩＰＡ Ｖａｐｏｒ＋Ｎ２）が、第１の吐出口３５から下方に向けて吐出される。また、第２の気体バルブ４３が開かれると、第２の気体配管４２から気体ノズル２７の第２の気体流路３８に供給された混合気体（ＩＰＡ Ｖａｐｏｒ＋Ｎ２）が、第２の吐出口３９から、水平方向に放射状に吐出される。
基板処理装置１により基板Ｗに対して処理を行う際には、気体ノズル２７が、フランジ３３の下面３３ｃが基板Ｗの上面と所定の間隔Ｗ１（たとえば、約６ｍｍ）を空けて対向する下位置に配置される。この状態で、第１の気体バルブ４１が開かれると、第１の吐出口３５から吐出された混合気体（ＩＰＡ Ｖａｐｏｒ＋Ｎ２）が、基板Ｗの上面に吹き付けられる。また、第１の吐出口３５から吐出された混合気体（ＩＰＡ Ｖａｐｏｒ＋Ｎ２）は、フランジ３３の下面３３ｃと基板Ｗの上面との間の空間ＳＰを流れ、フランジ３３の外周端３３ａと基板Ｗの間に形成された環状出口５０から、放射状かつ水平方向に吐出される。
図３は、基板処理装置１によって行われる処理の第１の処理例について説明するためのフローチャートである。図４Ａ〜４Ｆは、第１の処理例を説明するための図解的な図である。図５は、処理時間と、第１の吐出口３５および第２の吐出口３９からの混合気体（ＩＰＡ Ｖａｐｏｒ＋Ｎ２）の吐出流量との関係を示すグラフである。図６Ａ，６Ｂは、液膜除去領域４５が拡大される場合における、リンス液の液膜の境界部分４７の状態を示す平面図である。
図１〜図３を参照しつつ第１の処理例について説明する。図４Ａ〜４Ｆ、図５および図６Ａ，６Ｂについては適宜参照する。第１の処理例は、薬液を用いて、基板Ｗの上面に洗浄処理を施す処理例である。
基板処理装置１によって基板Ｗが処理されるときには、チャンバ４内に未処理の基板Ｗが搬入される（ステップＳ１）。具体的には、制御装置３は、ノズル１７，２２，２７等のチャンバ４内の構成がスピンチャック５の上方から退避している状態で、搬送ロボット（図示しない）に基板Ｗをチャンバ４内に搬入させる。そして、制御装置３は、基板Ｗの処理対象面（たとえばパターン形成面）が上に向けられた状態で、搬送ロボットに基板Ｗをスピンチャック５上に載置させる（基板保持工程）。その後、制御装置３は、基板Ｗがスピンチャック５に保持されている状態でスピンモータ１３を回転させる。これにより、基板Ｗの回転が開始される（ステップＳ２）。制御装置３は、スピンチャック５上に基板Ｗが載置された後、搬送ロボットをチャンバ４内から退避させる。
次いで、基板Ｗに薬液を供給する薬液工程（ステップＳ３）が行われる。具体的には、制御装置３は、第１のノズル移動ユニット２１を制御することにより、薬液ノズル１７を退避位置から処理位置に移動させる。その後、制御装置３は、薬液バルブ１９を開いて、回転状態の基板Ｗの上面に向けて薬液ノズル１７から薬液を吐出させる。薬液ノズル１７から吐出された薬液は、基板Ｗの上面に供給された後、遠心力によって基板Ｗの上面に沿って外方に流れる。さらに、制御装置３は、基板Ｗが回転している状態で、基板Ｗの上面に対する薬液の供給位置を中央部と周縁部との間で移動させる。これにより、薬液の供給位置が、基板Ｗの上面全域を通過し、基板Ｗの上面全域が走査（スキャン）され、基板Ｗの上面全域が均一に処理される。予め定める時間が経過すると、制御装置３は、薬液バルブ１９を閉じて、薬液ノズル１７からの薬液の吐出を停止させ、その後、第２のノズル移動ユニット２６を制御することにより、薬液ノズル１７をスピンチャック５の上方から退避させる。薬液工程（Ｓ３）により、チャンバ４に搬入された基板Ｗの上面からパーティクルが除去される。
薬液工程（Ｓ３）において、物理洗浄が施されていてもよい。この物理洗浄として、いわゆる二流体ノズルからの薬液の微小の液滴の噴流を、基板Ｗの上面に供給する液滴吐出洗浄や、基板Ｗの表面に薬液を供給しながら、当該基板Ｗの表面にスクラブブラシ等の
ブラシを接触させることにより当該表面を洗浄するブラシ洗浄を例示できる。
次いで、リンス液を基板Ｗに供給するリンス工程（ステップＳ４）が行われる。具体的には、制御装置３は、第２のノズル移動ユニット２６を制御することにより、リンス液ノズル２２を退避位置から処理位置に移動させる。その後、制御装置３は、リンス液バルブ２４を開いて、回転状態の基板Ｗの上面に向けてリンス液ノズル２２から水を吐出させる。薬液ノズル１７から吐出された薬液と同様に、リンス液ノズル２２から吐出されたリンス液は、基板Ｗの上面に着液した後、遠心力によって基板Ｗの上面に沿って外方に流れる。そのため、基板Ｗ上の薬液は、リンス液によって外方に押し流され、基板Ｗの周囲に排出される。これにより、基板Ｗ上の薬液が、リンス液によって洗い流される。さらに、制御装置３は、基板Ｗが回転している状態で、基板Ｗの上面に対するリンス液の供給位置を中央部と周縁部との間で移動させる。これにより、リンス液の供給位置が、基板Ｗの上面全域を通過し、基板Ｗの上面全域が走査し、基板Ｗの上面全域にリンス処理が施される。リンス液には、基板Ｗの上面から取り除かれたパーティクルが含まれる。
次に、基板Ｗへのリンス液の供給を停止させた状態でリンス液の液膜（処理液の液膜）４４を基板Ｗ上に保持するパドルリンス工程（ステップＳ５）が行われる。具体的には、制御装置３は、スピンチャック５を制御することにより、基板Ｗの上面全域がリンス液に覆われている状態で、基板Ｗの回転を停止させる、もしくは、リンス工程（Ｓ４）での回転速度よりも低速の低回転速度（たとえば約１０〜１００ｒｐｍ）まで基板Ｗの回転速度を低下させる（図４Ａには、約５０ｒｐｍで低速回転している状態を示す）。これにより、基板Ｗの上面に、基板Ｗの上面の全域を覆うパドル状のリンス液の液膜４４が形成される。この状態では、基板Ｗの上面のリンス液の液膜４４に作用する遠心力がリンス液と基板Ｗの上面との間で作用する表面張力よりも小さいか、あるいは前記の遠心力と前記の表面張力とがほぼ拮抗している。基板Ｗの減速により、基板Ｗ上のリンス液に作用する遠心力が弱まり、基板Ｗ上から排出されるリンス液の量が減少する。リンス液の液膜４４には、パーティクルが含まれることがある。
制御装置３は、基板Ｗが静止している状態もしくは基板Ｗが低回転速度で回転している状態で、リンス液バルブ２４を閉じて、リンス液ノズル２２からのリンス液の吐出を停止させる。また、基板Ｗの上面にパドル状のリンス液の液膜４４が形成された後に、基板Ｗの上面へのリンス液の供給が続行されていていてもよい。
次いで、制御装置３は、乾燥工程（ステップＳ６）を行う。
具体的には、制御装置３は、第３のノズル移動ユニット２９を制御することにより、気体ノズル２７を退避位置から中央位置に移動させる。気体ノズル２７が中央位置に配置された後、気体ノズル２７からの混合気体（ＩＰＡ Ｖａｐｏｒ＋Ｎ２）の吐出が行われる。
具体的には、先ず、制御装置３は、第２の気体バルブ４３を開いて、図４Ｂに示すように、気体ノズル２７の第２の吐出口３９から混合気体（ＩＰＡ Ｖａｐｏｒ＋Ｎ２）を放射状に水平方向に吐出する。これにより、基板Ｗ上のリンス液の液膜４４の中央部の周囲に、混合気体（ＩＰＡ Ｖａｐｏｒ＋Ｎ２）が供給され、当該中央部の周囲が、ＩＰＡの蒸気のリッチな状態になる。
制御装置３は、図５に示すように、混合気体（ＩＰＡ Ｖａｐｏｒ＋Ｎ２）の吐出開始後から、第２の吐出口３９からの混合気体（ＩＰＡ Ｖａｐｏｒ＋Ｎ２）の吐出流量を徐々に増大させる。図５では、混合気体（ＩＰＡ Ｖａｐｏｒ＋Ｎ２）の吐出流量は、時間の経過に比例して増大しているが、時間の経過に伴って増大していれば、時間の経過に比例していなくてもよい。
第２の吐出口３９からの混合気体（ＩＰＡ Ｖａｐｏｒ＋Ｎ２）の吐出から予め定める期間が経過すると、次に、制御装置３は、第１の気体バルブ４１を開いて、気体ノズル２７の第１の吐出口３５から混合気体（ＩＰＡ Ｖａｐｏｒ＋Ｎ２）を下向きに吐出し、図４Ｃに示すように、基板Ｗの上面のリンス液の液膜４４の中央部に混合気体（ＩＰＡ Ｖａｐｏｒ＋Ｎ２）が吹き付けられる。これにより、リンス液の液膜４４の中央部にあるリンス液が、吹き付け圧力（ガス圧）で物理的に押し拡げられ、当該基板Ｗの上面の中央部から吹き飛ばされて除去される。その結果、基板Ｗの上面中央部に液膜除去領域４５が形成される。
第１の吐出口３５から吐出された混合気体（ＩＰＡ Ｖａｐｏｒ＋Ｎ２）は、基板Ｗの上面とフランジ３３の下面３３ｃとの間の空間ＳＰを流通し、フランジ３３の外周端３３ａと基板Ｗとの間に形成された環状出口５０から、放射状にかつ水平方向に吐出される。したがって、液膜除去領域４５が形成された後は、環状出口５０からの混合気体（ＩＰＡ Ｖａｐｏｒ＋Ｎ２）が基板Ｗの上面に沿って周方向外方に向けて放射状に流れる。
制御装置３は、図５に示すように、混合気体（ＩＰＡ Ｖａｐｏｒ＋Ｎ２）の吐出開始後から、第１の吐出口３５からの混合気体（ＩＰＡ Ｖａｐｏｒ＋Ｎ２）の吐出流量を徐々に増大させる。図５では、混合気体（ＩＰＡ Ｖａｐｏｒ＋Ｎ２）の吐出流量は、時間の経過に比例して増大しているが、時間の経過に伴って増大していれば、時間の経過に比例していなくてもよい。
また、第１の吐出口３５からの混合気体（ＩＰＡ Ｖａｐｏｒ＋Ｎ２）の吐出開始後、制御装置３は、スピンモータ１３を制御して、基板Ｗの回転速度を、零または低回転速度から徐々に増大させる。基板Ｗの回転速度が所定の速度を超えると、基板Ｗ上のリンス液の液膜４４に、基板Ｗの回転による遠心力が作用する。また、基板Ｗの回転速度の上昇に伴って、当該遠心力が増大する。混合気体（ＩＰＡ Ｖａｐｏｒ＋Ｎ２）の吐出流量の増大および基板Ｗの回転の高速化に伴って、図４Ｄに示すように、液膜除去領域４５が拡大する。また、基板Ｗの回転の加速を、第１の吐出口３５からの混合気体（ＩＰＡ Ｖａｐｏｒ＋Ｎ２）の吐出開始後でなく、第１の吐出口３５からの混合気体（ＩＰＡ Ｖａｐｏｒ＋Ｎ２）の吐出開始と同時に開始するようにしてもよい。
液膜除去領域４５の拡大により、基板の上面とリンス液の液膜と気相との境界（気液固の三層界面を含む境界）４６が基板Ｗの外方に向けて移動する。次に述べる２つの理由により、液膜除去領域４５の拡大状況によらずに、境界４６の周囲の雰囲気を、ＩＰＡの蒸気のリッチな状態に保ち続けることができる。
第１の理由は、第２の吐出口３９からの混合気体（ＩＰＡ Ｖａｐｏｒ＋Ｎ２）の吐出流量を、当該吐出開始後徐々に増大させるので、第２の吐出口３９から放射状に吐出された混合気体（ＩＰＡ Ｖａｐｏｒ＋Ｎ２）は、常に境界４６の周囲に供給されるという点である。
第２の理由は、次に述べるとおりである。すなわち、第２の吐出口３９が第１の吐出口３５よりも上方に配置されているので、第２の吐出口３９から吐出された混合気体（ＩＰＡ Ｖａｐｏｒ＋Ｎ２）の流れ４８（図２参照）によって境界４６の周囲を、第２の吐出口３９よりも上方の領域から遮断している。加えて、第１の吐出口３５からの混合気体（ＩＰＡ Ｖａｐｏｒ＋Ｎ２）が、環状出口５０から放射状にかつ水平方向に吐出され、基板Ｗの上面に沿って混合気体（ＩＰＡ Ｖａｐｏｒ＋Ｎ２）を周方向外方に向けて流れており、第２の吐出口３９からの混合気体（ＩＰＡ Ｖａｐｏｒ＋Ｎ２）の流れ４８（図２参照）によって、第１の吐出口３５からの混合気体（ＩＰＡ Ｖａｐｏｒ＋Ｎ２）が、基板Ｗの上面の近傍位置に止められ続ける。
境界４６の周囲の雰囲気が、リンス液よりも低い表面張力を有するＩＰＡの蒸気のリッチな状態であると、図２に示すように、リンス液の液膜４４における、境界４６の近くの部分（「リンス液の液膜の境界部分４７」という）の内部に熱対流が発生せず、そればかりか、リンス液の液膜の境界部分４７の内部に、境界４６から離反する方向（つまり、熱対流と逆向き）に流れるマランゴニ対流４９が発生する。液膜除去領域４５の形成後において、液膜除去領域４５の拡大状況によらずに境界４６の周囲の雰囲気を、ＩＰＡの蒸気のリッチな状態に保ち続けることができる。
図６Ａ〜６Ｂは、液膜除去領域４５が拡大される場合における、リンス液の液膜の境界部分４７の状態を示す平面図である。
図６Ａに示すように、リンス液の液膜４４に含まれるパーティクルＰが、リンス液の液膜の境界部分４７に存在する場合には、このパーティクルＰは、マランゴニ対流４９によって境界４６から離反する方向に促される。そのため、液膜除去領域４５の拡大に伴って境界４６が基板Ｗの外方に向けて移動すると、これに併せて、図６Ｂに示すように、パーティクルＰも径方向外方に向けて移動する。そのため、パーティクルＰがリンス液の液膜の境界部分４７に取り込まれた状態のまま、液膜除去領域４５が拡大する。
そして、液膜除去領域４５が基板Ｗの全域に拡大させられ、リンス液の液膜４４が基板Ｗの上面から完全に排出される（図４Ｆに示す状態）ことにより、基板Ｗの上面の全域が乾燥される。リンス液の液膜４４中に含まれるパーティクルは、液膜除去領域４５に出現することなく、リンス液の液膜４４と共に基板Ｗの上面から除去される。
液膜除去領域４５が基板Ｗの上面の全域に拡大した後、制御装置３は、第１の気体バルブ４１および第２の気体バルブ４３を閉じて、気体ノズル２７からの混合気体（ＩＰＡ Ｖａｐｏｒ＋Ｎ２）の吐出を停止させる。その後、制御装置３は、第３のノズル移動ユニット２９を制御することにより、気体ノズル２７をスピンチャック５の上方から退避させる。また、制御装置３は、スピンモータ１３を制御して、スピンチャック５の回転（基板Ｗの回転）を停止させる（ステップＳ７）。
これにより、一枚の基板Ｗに対する処理が終了し、制御装置３は、基板Ｗを搬入したときと同様に、処理済みの基板Ｗを搬送ロボットによってチャンバ４内から搬出させる（ステップＳ８）。
以上によりこの実施形態によれば、基板Ｗの上面に形成されたリンス液の液膜４４に、混合気体（ＩＰＡ Ｖａｐｏｒ＋Ｎ２）を、基板Ｗの上面に上方から吹き付けることにより、リンス液の液膜４４に液膜除去領域４５が形成される。液膜除去領域４５の拡大により、境界４６が基板Ｗの外方に向けて移動する。液膜除去領域４５が基板Ｗの全域に拡大させられることにより、基板Ｗの上面の全域が乾燥される。
また、混合気体（ＩＰＡ Ｖａｐｏｒ＋Ｎ２）が、環状の第２の吐出口３９から水平方向から放射状に吐出される。第２の吐出口３９から吐出された混合気体（ＩＰＡ Ｖａｐｏｒ＋Ｎ２）は、基板Ｗの上面に形成されたリンス液の液膜４４の周囲に供給される。したがって、リンス液の液膜４４の上面の付近の雰囲気を、ＩＰＡの蒸気のリッチな状態に保つことができる。そのため、液膜除去領域４５の形成後において、境界４６の周囲の雰囲気を、ＩＰＡの蒸気のリッチな状態に保つことができる。これにより、リンス液の液膜の境界部分４７の内部に境界４６から離反する方向のマランゴニ対流４９を発生させることができ、かつ発生したマランゴニ対流４９を維持することができる。
したがって、リンス液の液膜４４にパーティクルが含まれている場合には、このパーティクルは、マランゴニ対流４９によって境界４６から離反する方向に促される。液膜除去領域４５の拡大時において、境界４６の周囲の雰囲気がＩＰＡの蒸気のリッチな状態に保ち続けられる。そのため、リンス液の液膜４４中のパーティクルがリンス液の液膜の境界部分４７に取り込まれた状態のまま、液膜除去領域４５を拡大できる。そのため、リンス液の液膜４４中に含まれるパーティクルは、液膜除去領域４５に出現することなく、リンス液の液膜４４と共に基板Ｗの上面から除去される。そのため、基板Ｗの乾燥後において、基板Ｗの上面にパーティクルが残存することがない。これにより、パーティクルの発生およびウォーターマークの発生の双方を、抑制または防止しながら、基板Ｗの上面の全域を乾燥できる。
また、第２の吐出口３９からの混合気体（ＩＰＡ Ｖａｐｏｒ＋Ｎ２）の吐出を、第１の吐出口３５からの混合気体（ＩＰＡ Ｖａｐｏｒ＋Ｎ２）の吐出の開始に先立って開始させるため、基板Ｗの上面付近の雰囲気がＩＰＡの蒸気のリッチな状態で、液膜除去領域４５の形成を開始することができる。これにより、液膜除去領域４５の形成開始時から、リンス液の液膜の境界部分４７の内部に、境界４６から離反する方向に流れるマランゴニ対流４９を発生させることができる。
また、第２の吐出口３９が第１の吐出口３５よりも上方に配置されているので、第２の吐出口３９から吐出された混合気体（ＩＰＡ Ｖａｐｏｒ＋Ｎ２）の流れによって境界４６の周囲を、第２の吐出口３９よりも上方の領域から遮断しているという作用もある。これにより、境界４６の周囲を、ＩＰＡの蒸気の、よりリッチな状態に保つことができる。
また、第１の吐出口３５から吐出された混合気体（ＩＰＡ Ｖａｐｏｒ＋Ｎ２）は、基板Ｗの上面とフランジ３３との間の空間ＳＰを流通し、フランジ３３の外周端３３ａと基板Ｗとの間に形成された環状出口５０から、放射状にかつ水平方向に吐出される。したがって、液膜除去領域４５が形成された後は、混合気体（ＩＰＡ Ｖａｐｏｒ＋Ｎ２）が基板Ｗの上面に沿って周方向外方に向けて流れる。これにより、境界４６の周囲を、より一層、ＩＰＡの蒸気のリッチな状態に保ち続けることができる。
また、第２の吐出口３９からの混合気体（ＩＰＡ Ｖａｐｏｒ＋Ｎ２）の吐出流量を、当該吐出開始後徐々に増大させるので、液膜除去領域４５の拡大状況によらずに、境界４６の周囲の雰囲気を、ＩＰＡの蒸気のリッチな状態に保ち続けることができる。
また、たとえば、チャンバ４の内部の全域を、ＩＰＡの蒸気の雰囲気で充満しながら、リンス液の液膜４４にＩＰＡの蒸気を吹き付けることも考えられる。しかしながら、この場合には、チャンバ４の内部の全域をＩＰＡの蒸気の雰囲気で充満させる必要があるために、ＩＰＡの消費量が膨大になる。
これに対し、この実施形態では、第２の吐出口３９から水平方向かつ放射状に混合気体（ＩＰＡ Ｖａｐｏｒ＋Ｎ２）を吐出することにより、境界４６の周囲の雰囲気を、ＩＰＡの蒸気のリッチな状態に保つことができる。これにより、ＩＰＡの省液化を図りながら、基板Ｗの上面を良好に乾燥させることができる。
図７は、基板処理装置１によって行われる処理の第２の処理例について説明するための図解的な図である。
第２の処理例が、図３〜４Ｆに示す第１の処理例と相違する点は、乾燥工程（Ｓ６）いおいて、第１の吐出口３５からの混合気体（ＩＰＡ Ｖａｐｏｒ＋Ｎ２）の基板Ｗの上面への吹き付け開始後（つまり、液膜除去領域４５の形成後）、基板Ｗの上面における混合気体（ＩＰＡ Ｖａｐｏｒ＋Ｎ２）の吹き付け位置を、基板Ｗの上面中央部から上面周縁部まで移動させることにより、液膜除去領域４５を拡大するようにした点である。それ以外の点において、第２の処理例は第１の処理例と共通する。
具体的には、制御装置３は、液膜除去領域４５の形成後、気体ノズル２７の第１の吐出口３５からの混合気体（ＩＰＡ Ｖａｐｏｒ＋Ｎ２）の吹き付けを続行しながら、第３のノズル移動ユニット２９を制御して、気体ノズル２７を、基板Ｗの上面中央部の上方から、上面周縁部の上方へと、径方向外方に向けて水平に移動させる。これにより、液膜除去領域４５が拡大する。
この第２の処理例では、第１の吐出口３５からの混合気体（ＩＰＡ Ｖａｐｏｒ＋Ｎ２）の吹き付け位置を径方向外方に移動させることにより液膜除去領域４５の拡大が実現できる。そのため、第１の吐出口３５からの混合気体（ＩＰＡ Ｖａｐｏｒ＋Ｎ２）の吐出流量は、吐出開始後、一定流量に保たれるものであってもよい。また、基板Ｗの回転速度も、零または低回転速度のまま維持されるものであってもよい（図７では、５０ｒｐｍで回転させる場合を示す）。
また、第２の吐出口３９からの混合気体（ＩＰＡ Ｖａｐｏｒ＋Ｎ２）の吐出流量は、吐出開始後、一定流量に保たれている。
液膜除去領域４５の拡大により境界４６が基板Ｗの外方に向けて移動する。第１の吐出口３５からの混合気体の吹き付け位置の移動に追随して境界４６が移動するから、換言すると、気体ノズル２７の移動に追随して境界４６が移動する。そのため、液膜除去領域４５の拡大状況によらずに、第２の吐出口３９から放射状に吐出された混合気体（ＩＰＡ Ｖａｐｏｒ＋Ｎ２）を、常に境界４６の周囲に供給することができる。これにより、液膜除去領域４５の拡大状況によらずに、境界４６の周囲の雰囲気を、ＩＰＡの蒸気のリッチな状態に保ち続けることができる。
以上により、第２の処理例では、第１の処理例で説明した作用効果と同等の作用効果を奏する。
また、第２の処理例において、第２の吐出口３９からの混合気体（ＩＰＡ Ｖａｐｏｒ＋Ｎ２）の吐出流量は、第１の処理例のように、吐出開始後徐々に増大するものであってもよい。
また、第２の処理例において、第１の吐出口３５からの混合気体（ＩＰＡ Ｖａｐｏｒ＋Ｎ２）の吐出流量が、第１の処理例のように、吐出開始後徐々に増大するものであってもよい。また、基板Ｗの回転速度も、第１の処理例のように、吐出開始後徐々に増大するものであってもよい。
図８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。
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、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２０４が形成されている。対向面２０４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２０５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２０５が固定されている。ホルダ２０５は、中空に形成されており、その内部には、気体ノズル（ノズル）２０３が鉛直方向に延びた状態で挿通されている。気体ノズル２０３は、対向部材２０２の中央部に形成された貫通穴２１２を介して、対向面２０４よりも下方に突出している。気体ノズル２０３は、第１および第２の吐出口３５，３９が、対向面２０４よりも下方に露出するように、対向部材２０２に対して位置決めされている。より具体的には、対向面２０４と、第２の吐出口３９の上端との隙間は若干量である。
気体ノズル２０３の第１の気体流路３４には、第３の気体配管２０６が接続されている。第３の気体配管２０６には、第３の気体バルブ２０７が介装されている。気体ノズル２０３の第２の気体流路３８には、第４の気体配管２０８が接続されている。第４の気体配管２０８には、第４の気体バルブ２０９が介装されている。第３の気体バルブ２０７が開かれると、第３の気体配管２０６から気体ノズル２０３の第１の気体流路３４に供給された混合気体（ＩＰＡ Ｖａｐｏｒ＋Ｎ２）が、第１の吐出口３５から下方に向けて吐出される。また、第４の気体バルブ２０９が開かれると、第４の気体配管２０８から気体ノズル２０３の第２の気体流路３８に供給された混合気体（ＩＰＡ Ｖａｐｏｒ＋Ｎ２）が、第２の吐出口３９から、水平方向に放射状に吐出される。
ホルダ２０５には、支持部材昇降ユニット２１１が結合されている。制御装置３は、支持部材昇降ユニット２１１を制御して、対向部材２０２の対向面２０４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、気体ノズル２０３のフランジ３３の下面３３ｃ（図２参照）が基板Ｗの上面と所定の間隔Ｗ２（たとえば約６ｍｍ）を空けて対向している。
第２の実施形態に係る基板処理装置２０１ではたとえば第１の処理例（図３および図４Ａ〜４Ｆ参照）と同等の処理が実行される。乾燥工程（図３のステップＳ６）では、制御装置３は、支持部材昇降ユニット２１１を制御して、対向部材２０２を近接位置に配置する。その後、気体ノズル２０３からの混合気体（ＩＰＡ Ｖａｐｏｒ＋Ｎ２）の吐出が行われる。気体ノズル２０３の第１および第２の吐出口３５，３９からの混合気体（ＩＰＡ Ｖａｐｏｒ＋Ｎ２）の吐出タイミングおよび吐出流量ならびに、基板Ｗの回転の態様は、第１の実施形態の第１の処理例の場合と同等である。そのため、第２の実施形態では、第１の実施形態に関連して説明した効果と同等の効果を奏する。
また、第２の実施形態では、第１の実施形態に関連して説明した作用効果に加えて、第２の吐出口３９から吐出された混合気体（ＩＰＡ Ｖａｐｏｒ＋Ｎ２）が、対向面２０４と基板Ｗの上面との間の空間２１０に満たされる。そのため、混合気体（ＩＰＡ Ｖａｐｏｒ＋Ｎ２）が基板Ｗの上面近くから流出するのを抑制できる。これにより、境界４６の周囲の雰囲気を、ＩＰＡの蒸気の、より一層リッチな状態に保ち続けることができる。
図９は、本発明の第３の実施形態に係る基板処理装置３０１の構成を説明するための図解的な図である。
第３の実施形態において、第２の実施形態と共通する部分には、図８の場合と同一の参照符号を付し説明を省略する。第３の実施形態に係る基板処理装置３０１が、第２の実施形態に係る基板処理装置２０１と相違する主たる点は、対向部材２０２に代えて対向部材２０２Ａを設けた点にある。
対向部材２０２Ａは、円板状である。対向部材２０２Ａの直径は、基板Ｗの直径と同等であってもよいし、図９に示すように基板Ｗの直径よりも大きくてもよい。対向部材２０２Ａ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、対向面２０４Ａが形成されている。対向面２０４Ａの中央部は、水平平坦状に形成されている。対向面２０４Ａの周縁部に、環状突部（対向周縁部）３０２が形成されている。環状突部３０２の下面には、径方向外方に向かうに従って下がるテーパ面３０３が形成されている。図９に示すように、対向部材２０２Ａの直径が基板Ｗの直径よりも大きい場合には、対向部材２０２Ａの周端縁が、平面視で基板Ｗの周端縁よりも外方に張り出している。
制御装置３は、支持部材昇降ユニット２１１を制御して、対向部材２０２Ａの対向面２０４Ａ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２０２Ａが近接位置に位置するとき、気体ノズル２０３のフランジ３３の下面３３ｃ（図２参照）が基板Ｗの上面と所定の間隔Ｗ２（たとえば約６ｍｍ）を空けて対向している。この状態では、図９に示すように、テーパ面３０３の外周端２０４Ｂが、上下方向に関し、基板Ｗの上面よりも下方に位置している。したがって、対向面２０４Ａと基板Ｗの上面とによって区画される空間は、その外側空間からほぼ密閉された密閉空間を形成する。そして、基板Ｗの上面の周縁部と、環状突部３０２（すなわちテーパ面３０３）との間は、対向面２０４Ａの中央部と基板Ｗの上面に中央部との間の間隔よりも著しく狭く設けられている。
第３の実施形態に係る基板処理装置３０１では、第２の実施形態に係る基板処理装置２０１の場合と同等の処理が実行される。すなわち、乾燥工程（図３のステップＳ６）では、制御装置３は、支持部材昇降ユニット２１１を制御して、対向部材２０２Ａを近接位置に配置する。
また、第３の実施形態では、第２の実施形態に関連して説明した作用効果に加えて、対向面２０４Ａと基板Ｗの上面とによって区画される空間が、その外側空間からほぼ密閉されているので、対向面２０４Ａと基板Ｗの上面との間の空間２１０Ａに供給された混合気体（ＩＰＡ Ｖａｐｏｒ＋Ｎ２）が、当該空間２１０Ａから排出され難い。そのため、混合気体（ＩＰＡ Ｖａｐｏｒ＋Ｎ２）が基板Ｗの上面近くから流出するのを、より一層抑制できる。これにより、境界４６の周囲の雰囲気を、ＩＰＡの蒸気の、さらに一層リッチな状態に保ち続けることができる。
以上、この発明の３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。
たとえば、第１の実施形態の第１の処理例（第２および第３の実施形態の処理例でも同様）において、混合気体（ＩＰＡ Ｖａｐｏｒ＋Ｎ２）の流量の増大と、基板Ｗの回転速度の高速化とによって液膜除去領域４５を拡大させる場合を例に挙げて説明したが、液膜除去領域４５の拡大は、混合気体（ＩＰＡ Ｖａｐｏｒ＋Ｎ２）の流量の増大、および基板Ｗの回転速度の高速化の一方のみによって達成するようにしてもよい。
また、前述の各実施形態では、第２の吐出口３９からの混合気体（ＩＰＡ Ｖａｐｏｒ＋Ｎ２）の吐出を、第１の吐出口３５からの混合気体（ＩＰＡ Ｖａｐｏｒ＋Ｎ２）の吐出開始に先立って開始させるとして説明したが、第１の吐出口３５からの混合気体（ＩＰＡ Ｖａｐｏｒ＋Ｎ２）の吐出開始タイミングを、第２の吐出口３９からの混合気体（ＩＰＡ Ｖａｐｏｒ＋Ｎ２）の吐出開始タイミングと同じとしてもよい。
また、前述の各実施形態では、第１および第２の吐出口３５，３９から吐出される気体を混合気体（ＩＰＡ Ｖａｐｏｒ＋Ｎ２）であるとして説明したが、第１および第２の吐出口３５，３９から吐出される気体として、Ｎ２ガスが含まれないＩＰＡの蒸気（低表面張力液の蒸気）を採用してもよい。
また、低表面張力液として、リンス液より低い表面張力を有する有機溶剤の一例であるＩＰＡを例に挙げて説明したが、このような有機溶剤として、ＩＰＡ以外に、たとえば、メタノール、エタノール、アセトン、およびＨＦＥ（ハイドロフルオロエーテル）などを採用できる。
また、前述の各実施形態では、液膜４４を構成する処理液が、リンス液である場合を例に挙げて説明したが、液膜を構成する処理液が、ＩＰＡ（液体）であってもよい。この場合、第１および第２の吐出口３５，３９から吐出される気体に含まれる、低表面張力液の蒸気は、ＨＦＥまたはＥＧ（エチレングリコール）であってもよい。
また、気体ノズル２７，２０３を、環状出口５０と環状の第２の吐出口３９とをフランジ３３によって上下に仕切る構成として説明したが、このような構成に限られず、他の構成のノズル形状を採用してもよいのはいうまでもない。
また、第１の吐出口３５から吐出される気体（第１の気体）と、第２の吐出口３９から吐出される気体（第２の気体）との種類を互いに異ならせてもよい。
また、前述の各実施形態では、基板処理装置１，２０１，３０１が円板状の基板Ｗを処理する装置である場合について説明したが、基板処理装置１，２０１，３０１が、液晶表示装置用ガラス基板などの多角形の基板を処理する装置であってもよい。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
１ 基板処理装置
３ 制御装置（制御手段）
５ スピンチャック（基板保持手段）
７ リンス液供給ユニット（処理液供給手段）
８ 気体供給ユニット（第１の気体供給手段、第２の気体供給手段）
１３ スピンモータ（基板回転手段）
２７ 気体ノズル（ノズル）
３１ 内筒（第１の筒体）
３１ａ 内筒の下端部分
３２ 外筒（第２の筒体）
３３ フランジ
３５ 第１の吐出口
３９ 第２の吐出口
４４ リンス液の液膜（処理液の液膜）
４５ 液膜除去領域
２０２ 対向部材
２０２Ａ 対向部材
２０３ 気体ノズル（ノズル）
２０４ 対向面
２０４Ａ 対向面

Claims (11)

  1. 基板を水平に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して、当該基板の上面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後、前記処理液の液膜から当該液膜の一部が除去される液膜除去領域を形成するために、前記処理液よりも低い表面張力を有する低表面張力液の蒸気を含む第１の気体を第１の吐出口から吐出して、前記処理液の液膜に、当該上面に交差する方向から前記第１の気体を吹き付ける第１の気体吐出工程と、
    前記処理液よりも低い表面張力を有する低表面張力液の蒸気を含む第２の気体を、前記第１の吐出口とは異なる、環状の第２の吐出口から横向きかつ放射状に吐出する第２の気体吐出工程と、
    前記液膜除去領域を拡大させる液膜除去領域拡大工程とを含み、
    前記第２の気体吐出工程が、前記第１の気体吐出工程の開始に先立って開始される、基板処理方法。
  2. 前記第２の吐出口は、鉛直方向に関し、前記第１の吐出口よりも上方に配置されている、請求項１に記載の基板処理方法。
  3. 前記第１の気体吐出工程と、前記第２の気体吐出工程とを並行して実行する、請求項１または２に記載の基板処理方法。
  4. 前記液膜除去領域拡大工程は、前記第１の吐出口から吐出される前記第１の気体の流量を、当該第１の気体の吐出開始後、徐々に増大させる第１の流量増大工程を含み、
    前記基板処理方法は、前記第２の吐出口から吐出される前記第２の気体の流量を、当該第２の気体の吐出開始後、徐々に増大させる第２の流量増大工程をさらに含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  5. 前記処理液は、リンス液を含み、
    前記低表面張力液は、有機溶剤を含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  6. 基板を水平に保持する基板保持手段と、
    前記基板の上面に処理液を供給するための処理液供給手段と、
    下向きに気体を吐出するための第１の吐出口と、横向きに気体を吐出するための環状の第２の吐出口とを有するノズルと、
    前記第１の吐出口に、前記処理液よりも低い表面張力を有する低表面張力液の蒸気を含む第１の気体を供給する第１の気体供給手段と、
    前記第２の吐出口に、前記処理液よりも低い表面張力を有する低表面張力液の蒸気を含む第２の気体を供給する第２の気体供給手段と、
    前記基板保持手段に保持されている基板を回転させる基板回転手段と、
    前記処理液供給手段、前記第１の気体供給手段、前記第２の気体供給手段および前記基板回転手段を制御する制御手段とを含み、
    前記制御手段は、前記基板の上面に処理液を供給して、当該基板の上面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後、前記処理液の液膜から当該液膜の一部が除去される液膜除去領域を形成するために、前記第１の気体を前記第１の吐出口から吐出して、前記処理液の液膜に前記第１の気体を吹き付ける第１の気体吐出工程と、前記第２の吐出口から、前記第２の気体を横向きかつ放射状に吐出する第２の気体吐出工程と、前記液膜除去領域を拡大させる液膜除去領域拡大工程とを実行し、
    前記制御手段は、前記第２の気体吐出工程を、前記第１の気体吐出工程の開始に先立って開始させる、基板処理装置。
  7. 前記ノズルは、前記第１の気体が流通するための第１の流路が内部に形成された第１の筒体を含み、当該第１の筒体の下端部分によって前記第１の吐出口が形成されており、かつ当該第１の筒体の下端部分にはフランジが設けられており、
    前記第１の吐出口から吐出された前記第１の気体は、前記基板の上面と前記フランジとの間の空間を流通する、請求項６に記載の基板処理装置。
  8. 前記第２の吐出口は、前記フランジよりも上方に配置されている、請求項７に記載の基板処理装置。
  9. 前記ノズルは、前記第１の筒体を包囲する第２の筒体であって、前記第２の気体が流通する第２の流路を前記第１の筒体との間で区画する第２の筒体をさらに含み、
    前記第２の吐出口は、前記第２の筒体と前記フランジとによって形成されている、請求項８に記載の基板処理装置。
  10. 前記基板の上面に対向し、前記第２の吐出口から吐出された前記第２の気体を案内する対向面を有する対向部材をさらに含む、請求項６〜９のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  11. 前記対向部材は、前記基板の上面周縁部に対向し、当該上面周縁部との間で、前記対向面の中央部と前記基板の上面中央部との間の間隔よりも狭い狭間隔を形成する対向周縁部を有している、請求項１０に記載の基板処理装置。
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