JP6966917B2 - 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には、たとえば、半導体ウエハ、液晶表示装置用基板、有機ＥＬ（electroluminescence）表示装置などのＦＰＤ（Flat Panel Display）用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板、フォトマスク用基板、セラミック基板、太陽電池用基板などが含まれる。
特許文献１には、基板の上面に処理液の液滴を吹き付けることにより、基板の上面を物理的に洗浄する基板処理装置が開示されている。この基板処理装置は、基板を水平に保持しながら基板の中央部を通る鉛直な回転軸線まわりに回転させるスピンチャックと、スピンチャックに保持されている基板の上面に処理液液滴を吐出するスプレーノズルと、スピンチャックに保持された基板の上方でスプレーノズルを移動（スキャン）させるノズル移動ユニットとを含む。スプレーノズルの移動に伴って、基板の上面における液滴の供給位置（衝突位置）が移動させられる。さらに、基板処理装置は、液滴の供給位置を覆うカバーリンス液を供給するためのカバーリンス液ノズルを備えている。カバーリンス液ノズルは、スプレーノズルの移動に同伴移動可能に設けられている。
特開２０１７−０６９２６２号公報
特許文献１では、基板上面にリンス液を供給しながら、かつ基板上面にカバーリンス液ノズルからのカバーリンスを供給しながら、基板の上面に液滴ノズル（スプレーノズル）からの処理液液滴を噴射している。そのため、液滴ノズルからの処理液の液滴の基板の上面における液滴が供給される位置（以下、液滴供給位置という）における処理液の液膜が分厚くなるおそれがある。この場合、液滴供給位置への処理液の液滴の吐出に伴って液跳ねすることがある。液跳ねに伴ってミストが発生する。基板の上面における液滴供給位置は、処理液の液滴の吹き付けのために液膜の厚みが薄くなっており、この液滴供給位置にミストが付着すると、ウォーターマーク発生やパーティクルの発生などの上面不良が発生するおそれがある。
そこで、この発明の目的の一つは、液跳ねを抑制し、これにより基板の表面不良の発生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。
この発明の一実施形態は、水平姿勢に保持されている基板の上面に設定された液滴供給位置に向けて液滴ノズルから処理液液滴を噴射して、前記基板の上面を洗浄する洗浄工程と、前記洗浄工程に続いて、前記基板の上面の予め定める着液位置に向けてリンス液ノズルから連続流状のリンス液を吐出して、前記基板の上面をリンス液で洗い流すリンス工程と、前記洗浄工程から前記リンス工程への移行において、前記着液位置に着液するリンス液が前記液滴供給位置に到達する前のタイミングで、前記液滴ノズルからの前記処理液液滴の吐出を停止させる液滴吐出停止工程とを含む、基板処理方法を提供する。
この方法によれば、処理液液滴が液滴供給位置に供給される洗浄工程から、連続流のリンス液が供給されるリンス工程への移行において、着液位置に着液するリンス液が液滴供給位置に到達する前のタイミングで、液滴供給位置への処理液液滴の吐出が停止させられる。
着液位置に着液するリンス液が液滴供給位置に到達する前のタイミング、すなわち液滴供給位置において液膜が分厚くなる前のタイミングで、処理液液滴の吐出を停止する。そのため、分厚い液膜に対して処理液液滴が吐出されることを回避することができる。これにより、洗浄工程からリンス工程への移行における液跳ねの発生を抑制または防止できる。したがって、基板の上面における液滴供給位置に、液跳ねに起因するミストが付着することを抑制または防止でき、ゆえに、基板の表面不良の発生（ウォーターマーク発生やパーティクルの発生）を抑制または防止できる。
この発明の一実施形態では、前記液滴ノズルが、処理液に気体を混合して前記処理液液滴を生成し、生成された前記処理液液滴を前記液滴供給位置に吐出する複数流体ノズルを含む。そして、前記液滴吐出停止工程が、前記着液位置に着液するリンス液が前記液滴供給位置に到達する前のタイミングで、前記複数流体ノズルへの前記気体の供給を停止させる気体供給停止工程を含む。
この方法によれば、複数流体ノズルを液滴ノズルとして用いる場合には、複数流体ノズルへの気体の供給を停止させることによって、液滴ノズルからの処理液液滴の吐出停止を実現することができる。
この発明の一実施形態では、前記液滴吐出停止工程が、前記リンス液ノズルからリンス液が吐出される前のタイミング、または前記リンス液ノズルからリンス液が吐出されるのと同時のタイミングで、前記液滴ノズルからの前記処理液液滴の吐出を停止させる工程を含む。
この方法によれば、液滴供給位置に処理液液滴が供給される洗浄工程から、着液位置に連続流のリンス液が供給されるリンス液供給工程への移行において、リンス液ノズルからリンス液が吐出される前のタイミングまたはリンス液ノズルからリンス液が吐出されるのと同時のタイミングで、液滴ノズルからの処理液液滴の吐出が停止させられる。そのため、分厚い液膜に対して処理液液滴が吐出されることを、より確実に回避することができる。
この発明の一実施形態では、前記着液位置が、前記基板の上面の中央部に設けられている。そして、前記液滴供給位置が前記基板の周縁領域に配置されている状態で、前記リンス工程が開始する。
この方法によれば、リンス工程の開始時において、液滴供給位置が基板の周縁領域に配置されている。リンス工程においては、基板の上面の中央部に向けて連続流状のリンス液が供給される。このような場合において、液跳ねの発生を抑制または防止できる。
前記基板処理方法が、水平姿勢に保持されている前記基板の上面の中央部に設定された前記着液位置に向けて、前記リンス液ノズルから連続流状のリンス液を吐出して、前記基板の上面にリンス液の保護膜を形成する保護膜形成工程をさらに含んでいてもよい。
前記洗浄工程が、前記リンス液ノズルからのリンス液の吐出停止後に行われてもよい。前記洗浄工程が、前記保護膜によって覆われている前記液滴供給位置に向けて処理液液滴を噴射してもよい。
前記リンス工程が、前記基板を、当該基板の中央部を通る所定の鉛直軸線回りに回転させてもよい。
前記液滴吐出停止工程が、前記基板の周縁領域に配置されている前記液滴供給位置にリンス液が到達する前のタイミングで前記処理液液滴の吐出を停止させてもよい。
この発明の一実施形態では、前記洗浄工程が、前記保護膜形成工程における前記リンス液ノズルからのリンス液の吐出流量よりも少ない吐出流量で、保護液ノズルから保護液を吐出する工程を含む。
この方法によれば、洗浄工程において、保護液ノズルから保護液が吐出される。液滴供給位置をこの保護液が覆うことにより、洗浄工程において、液滴供給位置に処理液液滴が直接噴射されることを防止することができる。また、保護液ノズルから保護液の吐出流量が小流量であるので、保護液ノズルから供給される保護液に処理液液滴が噴射されることに伴っては、液跳ねはそれほど発生しない。これにより、液跳ねの発生を抑制または防止しながら、基板の上面（表面）のダメージを低減できる。
さらには、洗浄工程において保護液を供給するので、基板の上面の液切れを防止することができる。これにより、洗浄工程において、基板の上面の全域を液膜で覆った状態（カバレッジ）に保ち続けることが可能である。
この発明の一実施形態では、前記保護液ノズルが、前記液滴供給位置の移動に同伴移動可能に設けられている。
この方法によれば、液滴供給位置の移動に同伴して、保護液ノズルが移動する。これにより、液滴供給位置が基板の上面のいずれに位置しているかに拘わらず、保護液ノズルから吐出される保護液によって液滴供給位置を覆わせることが可能である。
前記洗浄工程が、前記液滴供給位置への前記処理液液滴の噴射に並行して、前記液滴供給位置の移動に同伴移動可能に設けられた前記保護液ノズルから前記液滴供給位置に保護液を供給する工程を含んでいてもよい。
この発明の一実施形態では、前記保護液ノズルが、鉛直下方に向けて保護液を吐出する鉛直ノズルを含む。そして、前記リンス液ノズルが、鉛直方向に対して傾斜する方向に向けてリンス液を吐出する傾斜ノズルを含む。
この方法によれば、リンス液ノズルから吐出された連続流状のリンス液は、着液位置に、鉛直方向に対して傾斜する方向に入射する。着液位置へのリンス液の入射方向が鉛直方向に対して傾斜しているので、着液位置に着液したリンス液は、その後、基板の上面を良好に広がる。これにより、リンス液ノズルからのリンス液を、基板の上面の広範囲に行き渡らせることができる。
一方、保護液ノズルからの連続流状の保護液は、基板の上面に鉛直方向に入射する。保護液の入射方向が鉛直方向であるので、保護液ノズルからの保護液は、基板の上面に対し鉛直方向から入射するので、基板の上面に保護液を良好に液盛りすることができる。そして、液盛りされた保護液が液滴供給位置を覆うことにより、基板の上面に与えるダメージを、より効果的に低減できる。
この発明の一実施形態では、前記基板処理方法が、前記リンス工程の後に、前記基板を静止状態とさせ、または前記基板の中央部を通る所定の鉛直軸線回りにパドル速度で前記基板を回転させることにより、前記基板の上面を覆うパドル状の液膜を形成させるパドル工程と、前記パドル工程の後に、前記液膜を前記基板の上面から排除させる排除工程であって、前記液膜に穴を形成させる穴形成工程と、前記穴を拡大させる工程とを有する排除工程とをさらに含む。そして、前記パドル工程が、前記リンス液ノズルからのリンス液の吐出を停止しながら、前記保護液ノズルから保護液を吐出させる工程を含む。
この方法によれば、リンス工程の後に、パドル状の液膜が基板の上面に形成される。また、液膜に穴が形成され、かつその穴が拡大させられることにより、基板の上面から液膜が排除させられる。パドル状の液膜は、大きな厚みを有している。そのため、液膜が液塊状態を保ちながら、穴を拡大させることができる。これにより、液塊分裂後の処理液が基板の上面に残存することなく、液膜を基板から排除することができる。
とくに、本方法は、前記保護液ノズルが前記鉛直ノズルを含みかつ前記リンス液ノズルが前記傾斜ノズルを含む構成と組み合わされることが望ましい。この場合、保護液ノズルが鉛直ノズルを含むので、保護液ノズルからの保護液が基板の上面に鉛直方向に入射する。そのため、保護液を良好に液盛りすることができ、これにより、パドル状の液膜を良好に形成することができる。
前記パドル速度が４０ｒｐｍ以下であってもよい。
この発明の一実施形態では、前記基板の上面が疎水性を呈している。
この方法によれば、基板の上面が疎水性を呈している場合には、基板の上面にミスト（や液滴）が残存することにより、ウォーターマークが発生することが多い。洗浄工程からリンス工程への移行における液跳ねの発生を抑制または防止することにより、基板の上面における液滴供給位置にミストが付着することを抑制または防止できる。これにより、基板の上面が疎水性を呈している場合であっても、基板の上面（表面）におけるウォーターマークの発生を抑制または防止できる。
この発明の一実施形態は、チャンバと、前記チャンバの内部において、基板を水平姿勢で保持する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、当該基板の中央部を通る鉛直軸線回りに回転させる回転ユニットと、前記基板保持ユニットに保持されている基板の上面に設定された液滴供給位置に向けて処理液液滴を噴射する液滴ノズルを有し、前記基板保持ユニットによって保持されている基板の上面に前記処理液液滴を供給する液滴供給ユニットと、前記チャンバの内部に固定された、前記基板の上面の予め定める着液位置に向けて連続流状のリンス液を吐出するリンス液ノズルを有し、前記基板の上面にリンス液を供給するリンス液供給ユニットと、前記液滴供給ユニットおよび前記リンス液供給ユニットを制御する制御装置とを含み、前記制御装置が、前記液滴供給ユニットにより前記液滴ノズルから前記処理液液滴を前記液滴供給位置に向けて吐出して、前記基板の上面を洗浄する洗浄工程と、前記洗浄工程に続いて、前記リンス液供給ユニットにより前記リンス液ノズルから前記基板の上面に連続流状のリンス液を吐出して、前記基板の上面をリンス液で洗い流すリンス工程と、前記洗浄工程から前記リンス工程への移行において、前記着液位置に着液するリンス液が前記液滴供給位置に到達する前のタイミングで、前記液滴ノズルからの前記処理液液滴の吐出を停止させる液滴吐出停止工程とを実行する、基板処理装置を提供する。
この構成によれば、処理液液滴が液滴供給位置に供給される洗浄工程から、連続流のリンス液が供給されるリンス工程への移行において、着液位置に着液するリンス液が液滴供給位置に到達する前のタイミングで、液滴供給位置への処理液液滴の吐出が停止させられる。
着液位置に着液するリンス液が液滴供給位置に到達する前のタイミング、すなわち液滴供給位置において液膜が分厚くなる前のタイミングで、処理液液滴の吐出を停止する。そのため、分厚い液膜に対して処理液液滴が吐出されることを回避することができる。これにより、洗浄工程からリンス工程への移行における液跳ねの発生を抑制または防止できる。したがって、基板の上面における液滴供給位置に、液跳ねに起因するミストが付着することを抑制または防止でき、ゆえに、基板の表面不良の発生（ウォーターマーク発生やパーティクルの発生）を抑制または防止できる。
この発明の一実施形態では、前記液滴ノズルが、処理液に気体を混合して前記処理液液滴を生成し、生成された前記処理液液滴を前記液滴供給位置に吐出する複数流体ノズルを含む。そして、前記制御装置が、前記液滴吐出停止工程において、前記着液位置に着液するリンス液が前記液滴供給位置に到達する前のタイミングで、前記複数流体ノズルへの前記気体の供給を停止させる気体供給停止工程を実行する。
この構成によれば、複数流体ノズルを液滴ノズルとして用いる場合には、複数流体ノズルへの気体の供給を停止させることによって、液滴ノズルからの処理液液滴の吐出停止を実現することができる。
この発明の一実施形態では、前記制御装置が、前記液滴吐出停止工程において、前記リンス液ノズルからリンス液が吐出される前のタイミング、または前記リンス液ノズルからリンス液が吐出されるのと同時のタイミングで、前記液滴ノズルからの前記処理液液滴の吐出を停止させる工程を実行する。
この構成によれば、液滴供給位置に処理液液滴が供給される洗浄工程から、着液位置に連続流のリンス液が供給されるリンス液供給工程への移行において、リンス液ノズルからリンス液が吐出される前のタイミングまたはリンス液ノズルからリンス液が吐出されるのと同時のタイミングで、液滴ノズルからの処理液液滴の吐出が停止させられる。そのため、分厚い液膜に対して処理液液滴が吐出されることを、より確実に回避することができる。
この発明の一実施形態では、前記基板処理装置が、前記液滴供給位置を、前記基板の上面内で移動させるための供給位置移動ユニットをさらに含む。そして、前記着液位置が、前記基板の上面の中央部に設けられている。そして、前記制御装置が、さらに前記供給位置移動ユニットを制御している。そして、前記制御装置が、前記供給位置移動ユニットによって前記液滴供給位置が前記基板の周縁領域に配置されている状態で、前記リンス工程を開始させる。
この構成によれば、リンス工程の開始時において、液滴供給位置が基板の周縁領域に配置されている。リンス工程においては、基板の上面の中央部に向けて連続流状のリンス液が供給される。このような場合において、液跳ねの発生を抑制または防止できる。
前記制御装置が、前記回転ユニットをさらに制御してもよい。
前記制御装置が、水平姿勢に保持されている前記基板の上面の中央部に設定された前記着液位置に向けて、前記リンス液ノズルから連続流状のリンス液を吐出して、前記基板の上面にリンス液の保護膜を形成する保護膜形成工程をさらに実行してもよい。
前記制御装置が、前記洗浄工程を、前記リンス液ノズルからのリンス液の吐出停止後に行ってもよい。前記制御装置が、前記洗浄工程において、前記保護膜によって覆われている前記液滴供給位置に向けて処理液液滴を噴射してもよい。
前記制御装置が、前記リンス工程において、前記基板を、当該基板の中央部を通る所定の鉛直軸線回りに回転させてもよい。
前記制御装置が、前記液滴吐出停止工程において、前記基板の周縁領域に配置されている前記液滴供給位置にリンス液が到達する前のタイミングで前記処理液液滴の吐出を停止させてもよい。
この発明の一実施形態では、前記基板処理装置が、前記基板の上面に向けて保護液を吐出する保護液ノズルを有し、前記基板の上面に保護液を供給する保護液供給ユニットをさらに含む。そして、前記制御装置が、さらに前記保護液供給ユニットを制御している。そして、前記制御装置が、前記洗浄工程において、前記保護膜形成工程における前記リンス液ノズルからのリンス液の吐出流量よりも少ない吐出流量で、前記保護液ノズルから保護液を吐出する工程を実行する。
この構成によれば、洗浄工程において、保護液ノズルから保護液が吐出される。液滴供給位置をこの保護液が覆うことにより、洗浄工程において、液滴供給位置に処理液液滴が直接噴射されることを防止することができる。また、保護液ノズルから保護液の吐出流量が小流量であるので、保護液ノズルから供給される保護液に処理液液滴が噴射されることに伴っては、液跳ねはそれほど発生しない。これにより、液跳ねの発生を抑制または防止しながら、基板の上面（表面）のダメージを低減できる。
さらには、洗浄工程において保護液を供給するので、基板の上面の液切れを防止することができる。これにより、洗浄工程において、基板の上面の全域を液膜で覆った状態（カバレッジ）に保ち続けることが可能である。
この発明の一実施形態では、前記基板処理装置が、前記液滴供給位置を、前記基板の上面内で移動させるための供給位置移動ユニットをさらに含む。そして、前記保護液ノズルが、前記供給位置移動ユニットによる前記液滴供給位置の移動に同伴移動可能に設けられている。
この構成によれば、液滴供給位置の移動に同伴して、保護液ノズルが移動する。これにより、液滴供給位置が基板の上面のいずれに位置しているかに拘わらず、保護液ノズルから吐出される保護液によって液滴供給位置を覆わせることが可能である。
前記制御装置が、前記洗浄工程において、前記液滴供給位置への前記処理液液滴の噴射に並行して、前記液滴供給位置の移動に同伴移動可能に設けられた前記保護液ノズルから前記液滴供給位置に保護液を供給する工程を実行してもよい。
この発明の一実施形態では、前記保護液ノズルが、鉛直下方に向けて保護液を吐出する鉛直ノズルを含む。そして、前記リンス液ノズルが、鉛直方向に対して傾斜する方向に向けてリンス液を吐出する傾斜ノズルを含む。
この構成によれば、リンス液ノズルから吐出された連続流状のリンス液は、着液位置に、鉛直方向に対して傾斜する方向に入射する。着液位置へのリンス液の入射方向が鉛直方向に対して傾斜しているので、着液位置に着液したリンス液は、その後、基板の上面を良好に広がる。これにより、リンス液ノズルからのリンス液を、基板の上面の広範囲に行き渡らせることができる。
一方、保護液ノズルからの連続流状の保護液は、基板の上面に鉛直方向に入射する。保護液の入射方向が鉛直方向であるので、保護液ノズルからの保護液は、基板の上面に対し鉛直方向から入射するので、基板の上面に保護液を良好に液盛りすることができる。そして、液盛りされた保護液が液滴供給位置を覆うことにより、基板の上面に与えるダメージを、より効果的に低減できる。
この発明の一実施形態では、前記制御装置が、少なくとも前記回転ユニットを制御して、前記リンス工程の後に、前記基板を静止状態とさせ、または前記鉛直軸線回りにパドル速度で前記基板を回転させることにより、前記基板の上面を覆うパドル状の液膜を形成させるパドル工程と、少なくとも前記回転ユニットを制御して、前記パドル工程の後に、前記液膜を前記基板の上面から排除させる排除工程であって、前記液膜に穴を形成させる穴形成工程と、前記穴を拡大させる工程とを有する排除工程とをさらに実行する。そして、前記制御装置が、前記パドル工程において、前記リンス液ノズルからのリンス液の吐出を停止しながら、前記保護液ノズルから保護液を吐出させる工程を実行する。
この構成によれば、リンス工程の後に、パドル状の液膜が基板の上面に形成される。また、液膜に穴が形成され、かつその穴が拡大させられることにより、基板の上面から液膜が排除させられる。パドル状の液膜は、大きな厚みを有している。そのため、液膜が液塊状態を保ちながら、穴を拡大させることができる。これにより、液塊分裂後の処理液が基板の上面に残存することなく、液膜を基板から排除することができる。
とくに、本構成は、前記保護液ノズルが前記鉛直ノズルを含みかつ前記リンス液ノズルが前記傾斜ノズルを含む構成と組み合わされることが望ましい。この場合、保護液ノズルが鉛直ノズルを含むので、保護液ノズルからの保護液が、基板の上面に鉛直方向に入射する。そのため、保護液を良好に液盛りすることができ、これにより、パドル状の液膜を良好に形成することができる。
前記パドル速度が４０ｒｐｍ以下であってもよい。
この発明の一実施形態では、前記基板の上面が疎水性を呈している。
この構成によれば、基板の上面が疎水性を呈している場合には、基板の上面にミスト（や液滴）が残存することにより、ウォーターマークが発生することが多い。洗浄工程からリンス工程への移行における液跳ねの発生を抑制または防止することにより、基板の上面における液滴供給位置にミストが付着することを抑制または防止できる。これにより、基板の上面が疎水性を呈している場合であっても、基板の上面（表面）におけるウォーターマークの発生を抑制または防止できる。
図１は、この発明の一実施形態に係る基板処理装置を上から見た模式図である。 図２は、前記基板処理装置に備えられた処理ユニットの内部を水平方向に見た模式図である。 図３は、前記処理ユニットに含まれる液滴ノズルの構成を説明するための断面図である。 図４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５は、前記処理ユニットにおいて実行される基板処理例の内容を説明するための流れ図である。 図６は、前記処理ユニットにおいて実行される、洗浄工程（図５のＳ４）およびリンス工程（図５のＳ５）の詳細を説明するためのタイムチャートである。 図７Ａ〜７Ｂは、前記基板処理例が実行されているときの基板の周辺の状態を示す模式図である。 図７Ｃ〜７Ｄは、図７Ｂの次の工程を示す模式図である。 図７Ｅ〜７Ｇは、図７Ｄの次の工程を示す模式図である。 図７Ｈ〜７Ｊは、図７Ｇの次の工程を示す模式図である。 図８Ａは、液滴ノズルの模式的な断面図である。図８Ｂは、液滴ノズルの模式的な平面図である。
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を上から見た模式図である。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、処理液およびリンス液で基板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を搬送するインデクサロボットＩＲおよび基板搬送ロボットＣＲと、基板処理装置１を制御する制御装置３とを含む。インデクサロボットＩＲは、キャリヤＣと基板搬送ロボットＣＲとの間で基板Ｗを搬送する。基板搬送ロボットＣＲは、インデクサロボット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、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（基板保持ユニット）５と、スピンチャック５に保持されている基板Ｗの上面に処理液の液滴（以下、処理液液滴という場合がある）を供給するための液滴供給ユニット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７と、スピンチャック５に保持されている基板Ｗの上面に保護液を供給するための保護液供給ユニット８とを含む。処理ユニット２はさらに、気体としての不活性ガスの一例としての窒素ガス（Ｎ２）を基板Ｗの上面に吹き付ける気体供給ユニット９と、スピンチャック５を取り囲む筒状の処理カップ１０とを含む。
チャンバ４は、スピンチャック５等を収容する箱型の隔壁１２を含む。
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（回転ユニット）１５と、このスピンモータ１５の駆動軸と一体化されたスピン軸１６と、スピン軸１６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１７とを含む。
スピンベース１７は、基板Ｗの外径よりも大きな外径を有する水平な円形の上面１７ａを含む。上面１７ａ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１８が配置されている。複数個の挟持部材１８は、スピンベース１７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たとえば等間隔に配置されている。
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に保持された基板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。
液滴供給ユニット６は、スピンチャック５に保持されている基板Ｗの上面に向けて処理液液滴を噴射する液滴ノズル（複数流体ノズル）１９と、先端部において液滴ノズル１９を保持するノズルアーム２０と、ノズルアーム２０を回動させて、液滴ノズル１９を移動させる第１のノズル移動ユニット（供給位置移動ユニット）２１とを含む。第１のノズル移動ユニット２１がノズルアーム２０を揺動することにより、平面視で基板Ｗの上面中央部を通る軌跡に沿って液滴ノズル１９が水平に揺動する。
液滴ノズル１９は、処理液の微小の液滴を噴出する複数流体ノズル（スプレーノズル。より詳しくは２流体ノズル）の形態を有している。液滴ノズル１９には、液滴ノズル１９に処理液と気体とを供給する流体供給ユニットが接続されている。流体供給ユニットは、処理液供給源からの常温の液体の処理液を液滴ノズル１９に供給する処理液配管２５と、気体供給源からの気体を液滴ノズル１９に供給する気体配管２６とを含む。
液滴ノズル１９に供給される処理液として、水や洗浄薬液等を例示できる。水は、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。洗浄薬液は、ＳＣ１（ＮＨ４ＯＨとＨ２Ｏ２とを含む液）やアンモニア水（ＮＨ４ＯＨを含む液）などのアルカリ薬液や、酸性薬液を例示できる。
処理液配管２５には、処理液配管２５から液滴ノズル１９への処理液の吐出および供給停止を切り換える処理液バルブ２７が介装されている。
気体配管２６には、気体配管２６から液滴ノズル１９への気体の吐出および供給停止を切り換える液滴用気体バルブ２９が介装されている。液滴ノズル１９に供給される気体としては、一例として窒素ガス（Ｎ２）を例示できるが、窒素ガス以外の不活性ガス、たとえば乾燥空気や清浄空気などを採用することもできる。
図３は、液滴ノズル１９の構成を図解的に示す断面図である。
図３に示すように、液滴ノズル１９は、ほぼ円柱状の外形を有している。液滴ノズル１９は、ケーシングを構成する外筒３６と、外筒３６の内部に嵌め込まれた内筒３７とを含む。
外筒３６および内筒３７は、各々共通の中心軸線ＣＬ上に同軸配置されており、互いに連結されている。内筒３７の内部空間は、処理液配管２５からの処理液が流通する直線状の処理液流路３８となっている。また、外筒３６および内筒３７との間には、気体配管２６から供給される気体が流通する円筒状の気体流路３９が形成されている。
処理液流路３８は、内筒３７の上端で処理液導入口４０として開口している。処理液流路３８には、この処理液導入口４０を介して処理液配管２５からの処理液が導入される。また、処理液流路３８は、内筒３７の下端で、中心軸線ＣＬ上に中心を有する円状の処理液吐出口４１として開口している。処理液流路３８に導入された処理液は、この処理液吐出口４１から吐出される。
気体流路３９は、中心軸線ＣＬと共通の中心軸線を有する円筒状の間隙であり、外筒３６および内筒３７の上端部で閉塞され、外筒３６および内筒３７の下端で、中心軸線ＣＬ上に中心を有し、処理液吐出口４１を取り囲む円環状の気体吐出口４２として開口している。気体流路３９の下端部は、気体流路３９の長さ方向における中間部よりも流路面積が小さくされ、下方に向かって小径となっている。また、外筒３６の中間部には、気体流路３９に連通する気体導入口４３が形成されている。
気体導入口４３には、外筒３６を貫通した状態で気体配管２６が接続されており、気体配管２６の内部空間と気体流路３９とが連通されている。気体配管２６からの気体は、この気体導入口４３を介して気体流路３９に導入され、気体吐出口４２から吐出される。
液滴用気体バルブ２９を開いて気体吐出口４２から気体を吐出させながら、処理液バルブ２７を開いて処理液吐出口４１から処理液を吐出させることにより、液滴ノズル１９の近傍で処理液に気体を衝突（混合）させることにより処理液の微小の液滴を生成することができ、処理液を噴霧状に吐出することができる。この実施形態では、処理液吐出口４１および気体吐出口４２によって、処理液液滴を噴射する噴射出部が形成されている。
図２に示すように、リンス液供給ユニット７は、リンス液ノズル４４を含む。リンス液ノズル４４は、たとえば連続流の状態で液を吐出するストレートノズルであり、スピンチャック５の上方で、その吐出口を基板Ｗの上面中央部に向けて固定的に配置されている。リンス液ノズル４４は、鉛直方向に対して傾斜する方向に向けてリンス液を吐出する傾斜ノズルである。すなわち、着液位置Ｐ１に入射する入射方向Ｄ１は、鉛直方向に対して傾斜している。入射方向Ｄ１の鉛直方向に対する傾斜角度は、たとえば、２０〜３０度の範囲内における所定の角度に設定されている。リンス液ノズル４４には、リンス液供給源からのリンス液が、リンス液バルブ４５を介して供給される。リンス液バルブ４５が開かれると、リンス液ノズル４４に供給された連続流のリンス液が、リンス液ノズル４４の先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４５が閉じられると、リンス液ノズル４４からのリンス液の吐出が停止される。
リンス液ノズル４４から吐出されるリンス液は、水である。すなわち、リンス液ノズル４４から吐出される液種は、液滴ノズル１９から吐出される処理液と同じ液種であってもよいし、異なっていてもよい。
図２に示すように、保護液供給ユニット８は、保護液ノズル４６を含む。保護液ノズル４６は、たとえば連続流の状態で液を吐出するストレートノズルである。保護液ノズル４６は、鉛直下方に向けて保護液を吐出する鉛直ノズルである。すなわち、保護液ノズル４６は、鉛直下方に向く吐出口４６ａを先端に有している。保護液ノズル４６には、保護液供給源からの保護液が、保護液バルブ４７を介して供給される。保護液バルブ４７が開かれると、保護液ノズル４６に供給された連続流の保護液が、保護液ノズル４６の吐出口４６ａから吐出される。また、保護液バルブ４７が閉じられると、保護液ノズル４６からの処理液の吐出が停止される。この実施形態では、保護液ノズル４６から吐出される保護液は、たとえば水である。
図２に示すように、保護液ノズル４６は、ノズルアーム２０に取り付けられている。すなわち、保護液ノズル４６は、液滴ノズル１９と共通のノズルアーム２０によって支持されている。保護液ノズル４６は、基板Ｗの回転半径方向に関し、液滴ノズル１９の内側寄りに配置されている。第１のノズル移動ユニット２１がノズルアーム２０を揺動することにより、平面視で基板Ｗの上面中央部を通る軌跡に沿って液滴ノズル１９および保護液ノズル４６が水平に揺動する。換言すれば、基板Ｗの上面における液滴ノズル１９からの処理液液滴の供給位置（以下、「液滴供給位置」という）ＤＡ（図７Ｃ等参照）の移動に同伴移動可能に設けられている。これにより、液滴供給位置ＤＡが基板Ｗの上面のいずれに位置しているかに拘わらず、保護液ノズル４６から吐出される保護液によって液滴供給位置ＤＡを覆わせることが可能である。保護液ノズル４６と液滴ノズル１９とは、略同じ高さに配置されている。
図２に示すように、気体供給ユニット９は、下方に向けて気体（Ｎ２）を吐出する気体ノズル４９と、気体ノズル４９を移動させる第２のノズル移動ユニット５０と、気体ノズル４９に接続された気体配管５１と、気体配管５１に介装されて、気体配管５１から気体ノズル４９への有機溶剤蒸気の供給および供給停止を切り換える気体バルブ５２とを含む。気体バルブ５２が開かれると、気体供給源からの不活性ガスが、気体ノズル４９の吐出口４９ａから下方に向けて吐出される。
図２に示すように、処理カップ１０は、スピンチャック５に保持されている基板Ｗよりも外方（回転軸線Ａ１から離れる方向）に配置されている。処理カップ１０は、スピンベース１７を取り囲んでいる。スピンチャック５が基板Ｗを回転させている状態で、処理液やリンス液、保護液等の液体が基板Ｗに供給されると、基板Ｗに供給された液体が基板Ｗの周囲に振り切られる。これらの液体が基板Ｗに供給されるとき、処理カップ１０の上端部１０ａは、スピンベース１７よりも上方に配置される。したがって、基板Ｗの周囲に排出された液体は、処理カップ１０によって受け止められる。そして、処理カップ１０に受け止められた液体は、図示しない回収装置または廃液装置に送られる。
図４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。
制御装置３は、予め定められたプログラムに従って、スピンモータ１５、第１および第２のノズル移動ユニット２１，５０等の動作を制御する。さらに、制御装置３は、処理液バルブ２７、液滴用気体バルブ２９、リンス液バルブ４５、保護液バルブ４７、気体バルブ５２等を制御する。
図５は、処理ユニットにおいて実行される基板処理例の内容を説明するための流れ図である。図６は、処理ユニット２において実行される、洗浄工程（図５のＳ４）およびリンス工程（図５のＳ５）の詳細を説明するためのタイムチャートである。図７Ａ〜７Ｊは、基板処理例が実行されているときの基板Ｗの周辺の状態を示す模式図である。
以下、図１〜図６を参照しながら、基板処理例について説明する。図７Ａ〜７Ｊについては適宜参照する。
第１の基板処理例は、疎水性を呈する基板Ｗの表面から異物（パーティクル）を除去するための洗浄処理である。疎水性を呈する基板Ｗの表面として、チタンナイトライドやポリシリコン、ｌｏｗ−k膜などを例示することができる。
未処理の基板Ｗは、インデクサロボットＩＲおよび基板搬送ロボットＣＲによってキャリヤＣから処理ユニット２に搬入され、チャンバ４内に搬入され（図５のＳ１：基板Ｗ搬入）、基板Ｗがその表面（洗浄対象面）を上方に向けた状態でスピンチャック５に受け渡され、スピンチャック５に基板Ｗが保持される。基板Ｗの搬入に先立って、液滴ノズル１９、保護液ノズル４６および気体ノズル４９は、スピンチャック５の側方に設定された退避位置に退避させられている。
基板搬送ロボットＣＲが処理ユニット２外に退避させられた後、制御装置３は、スピンモータ１５を制御して基板Ｗの回転を開始させる（図５のステップＳ２）。基板Ｗは予め定める液処理速度（約５０ｒｐｍ〜約１０００ｒｐｍの範囲で、たとえば約５００ｒｐｍ）まで上昇させられ、その後、その液処理速度に維持される。基板Ｗの回転速度が液処理速度に達すると、次いで、制御装置３は、カバー工程（図５のステップＳ３）を実行する。
カバー工程Ｓ３は、その次に実行される洗浄工程Ｓ４において、処理液液滴の直接噴射から基板Ｗの上面を保護する液膜を形成するための工程である。また、基板Ｗの上面が疎水性を呈しているので、カバー工程Ｓ３において、基板Ｗの上面の全域を液膜で覆う（全面カバレッジする）必要がある。この実施形態では、リンス液ノズル４４から吐出される液体（すなわち、リンス液）を用いて、液膜を形成する。
具体的には、カバー工程Ｓ３において、制御装置３は、リンス液バルブ４５を開いて、図７Ａに示すように、リンス液ノズル４４から基板Ｗの上面に向けてリンス液を吐出する。 リンス液ノズル４４から吐出されるリンス液の吐出流量は、比較的大流量（たとえば約１０００（ミリリットル／分））である。リンス液ノズル４４から吐出されたリンス液は、着液位置Ｐ１に着液する。基板Ｗの上面を周縁に向けて流れる。とくに、この実施形態では、入射方向Ｄ１が鉛直方向に対して傾斜しているので、基板Ｗの上面の広範囲に広げることができる。これにより、基板Ｗの上面の全域を覆う液膜６１を容易に形成することができる。液膜６１は、次に実行される洗浄工程Ｓ４において、処理液液滴の直接噴射から基板Ｗの上面を保護する保護膜として機能する。制御装置３は、カバー工程Ｓ３において、第１のノズル移動ユニット２１を制御して、液滴ノズル１９および保護液ノズル４６を、退避位置から基板Ｗの上方に移動させる。具体的には、液滴ノズル１９および保護液ノズル４６は周縁位置Ｐｅに配置される。周縁位置Ｐｅは、平面視において液滴ノズル１９からの液滴供給位置ＤＡが基板Ｗの上面の周縁領域Ｒｅに配置されるような、液滴ノズル１９および保護液ノズル４６の位置である。この明細書において、基板Ｗの上面の周縁領域Ｒｅとは、基板Ｗの周端縁から、幅約０．１〜１０ｍｍの環状領域をいう。
カバー工程Ｓ３の開始（すなわち、リンス液ノズル４４によるリンス液の吐出開始）から所定の時間が経過すると、制御装置３はリンス液バルブ４５を閉じ、基板Ｗの上面へのリンス液の供給が停止される。これにより、カバー工程Ｓ３が終了する。
次いで、制御装置３が、図７Ｂに示す洗浄工程（図５のステップＳ４）を実行する。洗浄工程Ｓ４は、液滴ノズル１９から処理液液滴を基板Ｗの上面に供給することにより基板Ｗの上面を洗浄する工程である。具体的には、制御装置３は、処理液バルブ２７および液滴用気体バルブ２９を開く。これにより、液滴ノズル１９に処理液および気体の一例である窒素ガスが同時に供給され、供給された処理液および窒素ガスは、液滴ノズル１９の外部の吐出口（処理液吐出口４１（図２参照））近傍で混合される。これにより、処理液の微小な液滴の噴流が形成され、液滴ノズル１９から処理液液滴の噴流が吐出される。そのため、基板Ｗの上面に円形の液滴供給位置ＤＡが形成される。液滴供給位置ＤＡに、液滴ノズル１９からの多数の処理液液滴が吹き付けられるので、処理液液滴の衝突によって、液滴供給位置ＤＡに付着している異物（パーティクルなど）を物理的に除去できる（物理洗浄）。
また、制御装置３は、保護液バルブ４７を開いて、保護液ノズル４６から保護液を吐出する。保護液ノズル４６からの保護液は、基板Ｗの上面に対し鉛直方向から入射するので、基板Ｗの上面に保護液を良好に液盛りすることができる。保護液ノズル４６から保護液の着液位置が液滴供給位置ＤＡに近接しており、そのため、液盛りされた保護液によって液滴供給位置ＤＡが覆われる。保護液ノズル４６からの保護液によって液滴供給位置ＤＡが覆われることにより、洗浄工程Ｓ４において、液滴供給位置ＤＡに処理液液滴が直接噴射されることを防止することができる。この実施形態では、保護液ノズル４６からの保護液の供給により、カバー工程Ｓ３において形成されていた液膜６１を保持しながら（つまりカバレッジ）、処理が続行される。つまり基板Ｗの上面全域が液膜によって覆われている状態で、処理液液滴が液滴供給位置ＤＡに吹き付けられる。これにより、基板Ｗに対する異物（パーティクル等）の再付着を抑制または防止できる。
また、保護液ノズル４６からの保護液の吐出流量は、小流量（たとえば約４００（ミリリットル／分））である。そのため、液滴供給位置ＤＡにおいて液膜６１が分厚くなり過ぎない。したがって、液跳ねの発生を抑制または防止しながら、これにより、基板Ｗの上面に与えるダメージを、より効果的に低減できる。
また、洗浄工程Ｓ４において供給される保護液によって、基板Ｗの上面の液切れを防止することができる。これにより、洗浄工程Ｓ４において、基板Ｗの上面の全域を液膜で覆った状態（カバレッジ）に保ち続けることが可能である。
洗浄工程Ｓ４においては、制御装置３は、基板Ｗを液処理速度で回転させながら、第１のノズル移動ユニット２１によって周縁位置Ｐｅと中央位置Ｐｃとの間で液滴ノズル１９および保護液ノズル４６を、基板Ｗの上面中央部を通る軌跡に沿って複数回往復させる（ハーフスキャン）。中央位置Ｐｃは、液滴ノズル１９から液滴供給位置ＤＡが基板Ｗの上面中心部に配置されるような、液滴ノズル１９および保護液ノズル４６の位置である。
液滴供給位置ＤＡのハーフスキャンが予め定める回数行われると、洗浄工程Ｓ４が終了する。洗浄工程Ｓ４の終了時には、制御装置３は、図７Ｃに示すように、液滴ノズル１９からの処理液液滴の吐出を継続しながら、液滴ノズル１９および保護液ノズル４６を、中央位置Ｐｃから周縁位置Ｐｅに向けて移動させる。そして、液滴ノズル１９および保護液ノズル４６が周縁位置Ｐｅに配置されている状態で、制御装置３が、処理液バルブ２７および液滴用気体バルブ２９を閉じることにより、図７Ｄに示すように、液滴ノズル１９からの処理液液滴の吐出が停止される。これにより、洗浄工程Ｓ４が終了する。
洗浄工程Ｓ４に次いで、リンス液を基板Ｗに供給するリンス工程（図５のステップＳ５）が行われる。具体的には、制御装置３は、図７Ｄに示すように、リンス液バルブ４５を開いて、基板Ｗの上面中央部に向けてリンス液ノズル４４から連続流のリンス液を吐出させる。リンス液ノズル４４から吐出されたリンス液は、基板Ｗの上面中央部に設定された着液位置Ｐ１に着液する。着液位置Ｐ１に着液したリンス液は、基板Ｗの回転による遠心力を受けて基板Ｗの上面上を基板Ｗの周端部に向けて流れる。
洗浄工程Ｓ４からリンス工程Ｓ５への移行において、図６に実線で示すように、リンス液ノズル４４から着液位置Ｐ１に向けてリンス液が吐出される前のタイミングで、液滴供給位置ＤＡへの液滴ノズル１９からの処理液液滴の吐出が停止させられる。また、洗浄工程Ｓ４からリンス工程Ｓ５への移行において、図６に一点鎖線で示すように、リンス液ノズル４４から着液位置Ｐ１に向けてリンス液が吐出されると同時のタイミングで、液滴供給位置ＤＡへの液滴ノズル１９からの処理液液滴の吐出が停止させられるようになっていてもよい。
また、リンス工程Ｓ５において、制御装置３は、液滴ノズル１９からの処理液液滴の吐出を停止しながら、液滴ノズル１９および保護液ノズル４６を、周縁位置Ｐｅから中央位置Ｐｃに向けて移動させる。中央位置Ｐｃに達した液滴ノズル１９および保護液ノズル４６は、中央位置Ｐｃにおいて静止させられる。
これにより、洗浄工程において、基板の上面の全域を液膜で覆った状態（カバレッジ）に保ち続けることが可能である。リンス工程Ｓ５においても、基板Ｗの上面の全域を液膜で覆う液膜６１が形成されている。リンス工程Ｓ５の開始から予め定める期間が経過すると、制御装置３は、リンス液バルブ４５を閉じて、リンス液ノズル４４からのリンス液の吐出を停止させる。
リンス液の供給開始から予め定める期間が経過すると、基板Ｗの上面にパドル状の液膜６２を形成するパドル工程Ｓ６が実行される。具体的には、中央位置Ｐｃに配置されている保護液ノズル４６から保護液が吐出される。また、制御装置３は、スピンモータ１５を制御して、基板Ｗの回転速度を液処理速度からパドル速度（零または約４０ｒｐｍ以下の低回転速度。たとえば約１０ｒｐｍ）まで段階的に減速させる。その後、基板Ｗの回転速度をパドル速度に維持する（パドル工程（図５のステップＳ６））。これにより、図７Ｅに示すように、基板Ｗの上面に、基板Ｗの上面全域を覆う液膜６２がパドル状に支持される（基板Ｗの上面全域を覆うパドル状の液膜６２が形成される）。この状態では、パドル状の液膜６２に作用する遠心力が、液膜６２に含まれる液体と基板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上の液体に作用する遠心力が弱まり、基板Ｗ上から排出される液体の量が減少する。これにより、パドル状の液膜６２の厚みが、リンス工程Ｓ５におけるリンス液の液膜６１の厚みよりも大きくなる。すなわち、パドル工程Ｓ６における液膜６２の厚みを充分に大きくすることができる。基板Ｗの上面にパドル状の液膜６２が形成された後、制御装置３は、保護液バルブ４７を閉じて、保護液ノズル４６からの保護液の吐出を停止する。これにより、パドル工程Ｓ６が終了する。制御装置３は、保護液バルブ４７を閉じて、保護液ノズル４６からの保護液の吐出を停止する。その後、制御装置３は、図７Ｆに示すように、第１のノズル移動ユニット２１を制御して、液滴ノズル１９および保護液ノズル４６を、退避位置に戻す。また、制御装置３は、図７Ｆに示すように、第２のノズル移動ユニット５０を制御して、気体ノズル４９を、基板Ｗの上面の中心部の情報に配置する。
次いで、制御装置３は、基板Ｗの上面からパドル状の液膜６２を排除する排除工程を実行する。排除工程は、穴あけ工程（図５のステップＳ７）と、穴拡大工程（図５のステップＳ８）とを含む。まず穴あけ工程Ｓ７が実行され、穴あけ工程Ｓ７の終了後に穴拡大工程Ｓ８が実行される。
穴あけ工程Ｓ７は、図７Ｇに示すように、パドル状の液膜６２の中央部に、液体が除去された円形の穴（すなわち乾燥領域）６３を形成する工程である。具体的には、制御装置３は、気体バルブ５２を開いて、気体ノズル４９から基板Ｗの上面中央部に向けて不活性ガスを下向きに吐出する。不活性ガスの吹き付け圧力（ガス圧）によって、パドル状の液膜６２の中央部にある液体が吹き飛ばされて除去される。これにより、基板Ｗの上面中央部に穴６３が形成される。
穴あけ工程Ｓ７に次いで穴拡大工程Ｓ８が実行される。
穴拡大工程Ｓ８では、制御装置３は、スピンモータ１５を制御して、基板Ｗの回転速度を、所定の穴あけ速度（たとえば２００ｒｐｍ）まで上昇させる。このとき、基板Ｗ上のパドル状の液膜６２に作用する遠心力により、図７Ｈに示すように、穴６３が拡大し始める。そして、制御装置３は、穴あけ速度に達した後、基板Ｗの回転速度をさらに２４００ｒｐｍまで徐々に上昇させる、図７Ｉに示すように、穴６３がさらに拡大し、やがて、図７Ｊに示すように、穴６３が基板Ｗの全域に拡大させられる。これにより、パドル状の液膜６２が全て基板Ｗ外に排出される。この穴６３の拡大の全期間において、パドル状の液膜６２は液塊状態を保持している。すなわち、液塊分裂後の液体が基板Ｗの上面に残存することなく、パドル状の液膜６２を基板Ｗ上から排除することができる。穴６３が拡大する過程で液膜６２の液塊が分裂しないのは、パドル状の液膜６２の厚みが厚いことに起因している。すなわち、パドル工程Ｓ６の後に排除工程を実行することにより、穴拡大工程Ｓ８における液膜６２の液塊の分裂を防いでいる。
穴６３が基板Ｗの上面の全域に拡大した後、制御装置３は、穴拡大工程Ｓ８を終了させる。具体的には、制御装置３は、気体バルブ５２を閉じて、気体ノズル４９からの不活性ガスの吐出を停止させる。
穴拡大工程Ｓ８の終了後には、制御装置３は、スピンドライ工程（図５のステップＳ９）を実行する。具体的には、制御装置３は、スピンドライ速度（たとえば約２４００ｒｐｍ）まで基板Ｗをさらに加速させる。これにより、基板の上面上の水が振り切られる。
スピンドライ工程Ｓ９の開始から予め定める期間が経過すると、制御装置３は、スピンモータ１５を制御してスピンチャック５の回転（すなわち、基板Ｗの回転）を停止させる（図５のステップＳ１０）。その後、基板搬送ロボットＣＲが、処理ユニット２に進入して、処理済みの基板Ｗを処理ユニット２外へと搬出する（図５のステップＳ１１）。その基板Ｗは、基板搬送ロボットＣＲからインデクサロボットＩＲへと渡され、インデクサロボットＩＲによって、キャリヤＣに収納される。
ところで、基板Ｗの上面が疎水性を呈している場合には、基板Ｗの上面に僅かな液残りが残存していると、乾燥後の基板Ｗの表面にウォーターマーク発生が発生するおそれがある。また、液残りは残存していると、乾燥後の基板Ｗの表面においてパーティクルの発生の要因にもなる。
この実施形態のように、複数流体ノズルからなる液滴ノズル１９を用いて基板Ｗの上面を処理する場合には、基板Ｗの上面における液滴供給位置は、処理液液滴の吹き付けのために液膜６１の厚みが局所的に薄くなっており、この液滴供給位置ＤＡにミストが付着すると、ウォーターマークが発生したり、パーティクルが発生したりするおそれがある。この場合、ミスト発生の要因は液跳ねにあるので、液跳ねを抑制または防止することにより、液滴供給位置ＤＡへのミストの付着を抑制または防止することが望まれていた。
以上によりこの実施形態によれば、処理液液滴が液滴供給位置ＤＡに供給される洗浄工程Ｓ４から連続流のリンス液が供給されるリンス工程Ｓ５への移行において、リンス液ノズル４４から着液位置Ｐ１に向けてリンス液が吐出される前のタイミングで、液滴供給位置ＤＡへの液滴ノズル１９からの処理液液滴の吐出が停止させられる。
仮に、リンス液ノズル４４からリンス液が吐出された後のタイミングで処理液液滴の吐出が停止させられるとすると、処理液液滴の吐出停止に先立って、液滴供給位置ＤＡにリンス液が到達するおそれがある。この場合、リンス液の供給に伴って分厚くなった液膜に対して処理液液滴が吹き付けられる結果、液跳ねが発生するおそれがある。
これに対し、本実施形態では、リンス液ノズル４４からリンス液が吐出される前のタイミングで、またはリンス液ノズル４４からリンス液が吐出されると同時のタイミングで液滴ノズル１９からの処理液液滴の吐出が停止させられるので、分厚い液膜に対して処理液液滴が吐出されることを回避することができる。これにより、洗浄工程Ｓ４からリンス工程Ｓ５への移行における液跳ねの発生を抑制または防止できる。したがって、基板Ｗの上面における液滴供給位置ＤＡに、液跳ねに起因するミストが付着することを抑制または防止できる。したがって、基板Ｗの上面における液滴供給位置ＤＡにミストが付着することを抑制または防止できる。これにより、基板Ｗの上面が疎水性を呈している場合であっても、基板Ｗの上面（表面）におけるウォーターマークの発生を抑制または防止できる。
以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明は他の形態で実施することもできる。
たとえば、洗浄工程Ｓ４からリンス工程Ｓ５への移行において、液滴ノズル１９への処理液の供給および液滴ノズル１９への気体の供給の双方を停止することにより、液滴ノズル１９からの処理液液滴の吐出を停止させるとして説明した。しかしながら、液滴ノズル１９からの処理液液滴の吐出を停止させるべく、液滴ノズル１９への気体の供給のみを停止するようにしてもよい。この場合、液滴ノズル１９からの連続流状の処理液の吐出は継続される。しかしながら、処理液の種類によっては（たとえば処理液がリンス液と同様の水である場合等）、液滴ノズル１９からの連続流状の処理液を吐出しても、リンス工程Ｓ５を阻害することにはならない。むしろ、基板Ｗの上面をカバレッジする観点からは、液滴ノズル１９からの処理液の液滴の吐出停止後も、液滴ノズル１９から連続流状の処理液を吐出することが望ましい。
洗浄工程Ｓ４からリンス工程Ｓ５への移行において、図６に破線で示すように、リンス液ノズル４４から着液位置Ｐ１に向けてリンス液が吐出された後のタイミングで、液滴ノズル１９からの処理液液滴の吐出が停止されてもよい（すなわち、液滴ノズル１９からの処理液液滴の吐出停止前に、リンス液ノズル４４からのリンス液吐出が開始されてもよい）。但し、基板Ｗの中心部の着液位置Ｐ１に供給されたリンス液が、液滴供給位置ＤＡが配置されている基板Ｗの周縁領域Ｒｅに到達する前のタイミングで、したがって、基板Ｗの液処理速度において、基板Ｗの中心部に供給されたリンス液が基板Ｗの周縁領域Ｒｅに到達するのに要する到達所要期間を測定しておき、リンス液ノズル４４からのリンス液の吐出開始後、この到達所要期間未満において、液滴ノズル１９からの処理液液滴の吐出を停止するようにしてもよい。この場合、リンス液が液滴供給位置に到達する前のタイミングで処理液液滴の吐出が停止されるので、分厚い液膜に対して処理液液滴が吐出されることを回避することができる。
また、前述の実施形態において、パドル工程Ｓ６において、保護液ノズル４６からの保護液を用いてパドル状の液膜６２を形成するものとして説明したが、保護液ノズル４６からの保護液に加えて、液滴ノズル１９からの連続流の処理液によって、パドル状の液膜６２を形成するようにしてもよい。液滴ノズル１９への気体の供給を停止した状態で液滴ノズル１９に処理液を供給することにより、液滴ノズル１９からの連続流の処理液を吐出させることができる。また、パドル工程Ｓ６において、保護液ノズル４６からの保護液の供給を行わずに、液滴ノズル１９からの連続流の処理液によって、パドル状の液膜６２を形成するようにしてもよい。
また、前述の実施形態において、パドル工程Ｓ６において、保護液ノズル４６からの保護液を用いてパドル状の液膜６２を形成するものとして説明したが、保護液ノズル４６とは別に設けられた液盛り用のノズルからの液体（たとえば水）の吐出により、パドル状の液膜６２を形成するようにしてもよい。但し、この場合、液盛り用のノズルは、鉛直下方に向けて液体を吐出する鉛直ノズルであることが望ましい。このノズルからの液体が、基板の上面に対し鉛直方向から入射するので、基板の上面に液体を良好に液盛りすることができ、これにより、パドル状の液膜６２を容易に形成することができる。
また、前述の実施形態において、カバー工程Ｓ３において、リンス液ノズル４４からのリンス液を用いて液膜６１を形成するものとして説明したが、リンス液ノズル４４とは別に設けられたカバー用のノズルからの液体（たとえば水）の吐出により液膜６１を形成するようにしてもよい。
また、洗浄工程Ｓ４において、液滴供給位置ＤＡを、基板Ｗの上面の中央部と基板Ｗの上面の周端部とで移動させる（ハーフスキャン）場合を例に挙げて説明したが、基板Ｗの上面の一の周端部と、当該一の周端部と上面の中央部に対し反対側の他の周端部との間で移動させてもよい（フルスキャン）。
また、洗浄工程Ｓ４において、液滴供給位置ＤＡの移動は、往復移動ではなく、基板Ｗの上面中心部から基板Ｗの上面の周縁領域Ｒｅに向けて移動する一方向移動であってもよい。
また、前述の実施形態では、液滴ノズル１９が１種類の液体と１種類の気体とを混合する２流体ノズルであるとして説明したが、これに加えて、さらに別の種類の流体（気体および／または液体）をも混合可能なノズルとすることもできる。すなわち、液滴ノズル（複数流体ノズル）が、３つ以上の流体を混合するものであってもよい。
また、液滴ノズルとして、液滴ノズル１９に代えて、インクジェット方式によって多数の液滴を噴射するインクジェットノズルから構成された液滴ノズル２０１の構成が採用されていてもよい。図８Ａは、液滴ノズル２０１の模式的な断面図である。図８Ｂは、液滴ノズル２０１の模式的な平面図である。
液滴ノズル２０１には、処理液供給源からの処理液を液滴ノズル２０１に供給する処理液配管２１０が接続されている。液滴ノズル２０１には、ポンプによる圧送により、常時、所処理液が供給される。液滴ノズル２０１は、排出バルブ２１５が介装された排液配管２１４に接続されている。液滴ノズル２０１は、液滴ノズル２０１の内部に配置された圧電素子（piezo element）２１６を含む。圧電素子２１６は、配線２１７を介してインバータ等の電圧印加ユニット２１８に接続されている。電圧印加ユニット２１８は、たとえば、を含む。電圧印加ユニット２１８よって、交流電圧が圧電素子２１６に印加されると、印加された交流電圧の周波数に対応する周波数で圧電素子２１６が振動する。圧電素子２１６に印加される交流電圧の周波数を任意の周波数（たとえば、数百ＫＨｚ〜数ＭＨｚ）に変更することにより、圧電素子２１６の振動の周波数を変更できる。
液滴ノズル２０１は、本体２２１を備えている。図８Ａに示すように、本体２２１は、処理液が供給される供給口２２４と、供給口２２４に供給された処理液を排出する排出口２２５と、供給口２２４と排出口２２５とを接続する処理液流通路２２６と、処理液流通路２２６に接続された複数の噴射口２２７とを含む。処理液流通路２２６は、本体２２１の内部に設けられている。供給口２２４、排出口２２５、および噴射口２２７は、本体２２１の表面で開口している。供給口２２４および排出口２２５は、噴射口２２７よりも上方に位置している。本体２２１の下面２０１ａは、たとえば、水平な平坦面であり、噴射口２２７は、本体２２１の下面２０１ａで開口している。噴射口２２７は、たとえば数μｍ〜数十μｍの直径を有する微細孔である。処理液配管２１０および排液配管２１４は、それぞれ、供給口２２４および排出口２２５に接続されている。
図８Ｂに示すように、複数の噴射口２２７は、複数（図８Ｂでは、たとえば４つ）の列Ｌを構成している。各列Ｌは、等間隔で配列された多数（たとえば１０個以上）の噴射口２２７によって構成されている。各列Ｌは、水平な長手方向に沿って直線状に延びている。各列Ｌは、直線状に限らず、曲線状であってもよい。
処理液配管２１０を介して供給口２２４に供給された処理液は、処理液流通路２２６に供給される。排出バルブ２１５が閉じられている状態では、処理液流通路２２６での処理液の圧力（液圧）が高い。そのため、排出バルブ２１５が閉じられている状態では、液圧によって各噴射口２２７から処理液が噴射される。さらに、排出バルブ２１５が閉じられている状態で、交流電圧が圧電素子２１６に印加されると、処理液流通路２２６を流れる処理液に圧電素子２１６の振動が付与され、各噴射口２２７から噴射される処理液が、この振動によって分断される。そのため、排出バルブ２１５が閉じられている状態で、交流電圧が圧電素子２１６に印加されると、処理液の液滴が各噴射口２２７から噴射される。これにより、粒径が均一な多数の処理液の液滴が均一な速度で同時に噴射される。
一方、排出バルブ２１５が開かれている状態では、処理液流通路２２６に供給された処理液が、排出口２２５から排液配管２１４に排出される。すなわち、排出バルブ２１５が開かれている状態では、処理液流通路２２６での液圧が十分に上昇していないため、処理液流通路２２６に供給された処理液は、微細孔である噴射口２２７から噴射されずに、排出口２２５から排液配管２１４に排出される。したがって、噴射口２２７からの処理液の吐出は、排出バルブ２１５の開閉により制御される。制御装置３は、液滴ノズル２０１を基板Ｗの処理に使用しない間（液滴ノズル２０１の待機中）は、排出バルブ２１５を開いている。そのため、液滴ノズル２０１の待機中であっても、液滴ノズル２０１の内部で処理液が流通している状態が維持される。
また、前述の実施形態において、基板処理装置１が半導体ウエハからなる基板Ｗの表面を処理する装置である場合について説明したが、基板処理装置が、液晶表示装置用基板、有機ＥＬ（electroluminescence）表示装置などのＦＰＤ（Flat Panel Display）用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板、フォトマスク用基板、セラミック基板、太陽電池用基板などの基板を処理する装置であってもよい。ただし、本発明の効果は、基板Ｗの表面が疎水性を示す場合にとくに顕著に発揮される。
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
３ ：制御装置
４ ：チャンバ
５ ：スピンチャック（基板保持ユニット）
６ ：液滴供給ユニット
７ ：リンス液供給ユニット
８ ：保護液供給ユニット
１５ ：スピンモータ（回転ユニット）
１９ ：液滴ノズル（複数流体ノズル）
２１ ：第１のノズル移動ユニット（供給位置移動ユニット）
４４ ：リンス液ノズル
４６ ：保護液ノズル
２０１ ：液滴ノズル
ＤＡ ：液滴供給位置
Ｐ１ ：着液位置
Ｗ ：基板

Claims (18)

  1. 水平姿勢に保持されている基板の上面の中央部に設定された着液位置に向けて、リンス液ノズルから連続流状のリンス液を吐出して、前記基板の上面にリンス液の保護膜を形成する保護膜形成工程と、
    前記リンス液ノズルからのリンス液の吐出停止後、前記基板の上面に設定された液滴供給位置であって前記保護膜によって覆われている液滴供給位置に向けて液滴ノズルから処理液液滴を噴射して、前記基板の上面を洗浄する洗浄工程と、
    前記洗浄工程に続いて、前記基板を、当該基板の中央部を通る所定の鉛直軸線回りに回転させながら、前記基板の上面の前記着液位置に向けて前記リンス液ノズルから連続流状のリンス液を吐出して、前記基板の上面をリンス液で洗い流すリンス工程であって、前記液滴ノズルが前記基板の周縁領域上に配置されている状態で開始されるリンス工程と、
    前記洗浄工程から前記リンス工程への移行において、前記着液位置に着液するリンス液が、前記基板の周縁領域に配置されている前記液滴供給位置に到達する前のタイミングで、前記液滴ノズルからの前記処理液液滴の吐出を停止させる液滴吐出停止工程とを含む、基板処理方法。
  2. 前記液滴ノズルが、処理液に気体を混合して前記処理液液滴を生成し、生成された前記処理液液滴を前記液滴供給位置に吐出する複数流体ノズルを含み、
    前記液滴吐出停止工程が、前記着液位置に着液するリンス液が前記液滴供給位置に到達する前のタイミングで、前記複数流体ノズルへの前記気体の供給を停止させる気体供給停止工程を含む、請求項１に記載の基板処理方法。
  3. 前記液滴吐出停止工程が、前記リンス液ノズルからリンス液が吐出される前のタイミング、または前記リンス液ノズルからリンス液が吐出されるのと同時のタイミングで、前記液滴ノズルからの前記処理液液滴の吐出を停止させる工程を含む、請求項１または２に記載の基板処理方法。
  4. 前記洗浄工程が、前記液滴供給位置への前記処理液液滴の噴射に並行して、前記液滴供給位置の移動に同伴移動可能に設けられた保護液ノズルから前記液滴供給位置に保護液を供給する工程を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  5. 前記洗浄工程が、前記保護膜形成工程における前記リンス液ノズルからのリンス液の吐出流量よりも少ない吐出流量で、前記保護液ノズルから保護液を吐出する工程を含む、請求項４に記載の基板処理方法。
  6. 前記保護液ノズルが、鉛直下方に向けて保護液を吐出する鉛直ノズルを含み、
    前記リンス液ノズルが、鉛直方向に対して傾斜する方向に向けてリンス液を吐出する傾斜ノズルを含む、請求項５に記載の基板処理方法。
  7. 前記リンス工程の後に、前記基板を静止状態とさせ、または前記鉛直軸線回りにパドル速度で前記基板を回転させることにより、前記基板の上面を覆うパドル状の液膜を形成させるパドル工程と、
    前記パドル工程の後に、前記液膜を前記基板の上面から排除させる排除工程であって、前記液膜に穴を形成させる穴形成工程と、前記穴を拡大させる工程とを有する排除工程とをさらに含み、
    前記パドル工程が、前記リンス液ノズルからのリンス液の吐出を停止しながら、前記保護液ノズルから保護液を吐出させる工程を含む、請求項５または６に記載の基板処理方法。
  8. 前記パドル速度は４０ｒｐｍ以下である、請求項７に記載の基板処理方法。
  9. 前記基板の上面が疎水性を呈している、請求項１〜８のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  10. チャンバと、
    前記チャンバの内部において、基板を水平姿勢で保持する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、当該基板の中央部を通る鉛直軸線回りに回転させる回転ユニットと、
    前記基板保持ユニットに保持されている基板の上面に設定された液滴供給位置に向けて処理液液滴を噴射する液滴ノズルを有し、前記基板保持ユニットによって保持されている基板の上面に前記処理液液滴を供給する液滴供給ユニットと、
    前記チャンバの内部に固定された、前記基板の上面の中央部に設定された着液位置に向けて連続流状のリンス液を吐出するリンス液ノズルを有し、前記基板の上面にリンス液を供給するリンス液供給ユニットと、
    前記液滴供給位置を、前記基板の上面内で移動させるための供給位置移動ユニットと、
    前記回転ユニット、前記液滴供給ユニット、前記リンス液供給ユニットおよび前記供給位置移動ユニットを制御する制御装置とを含み、
    前記制御装置が、前記リンス液供給ユニットによって前記リンス液ノズルから連続流状のリンス液を前記着液位置に向けて吐出して、前記基板の上面にリンス液の保護膜を形成する保護膜形成工程と、前記リンス液ノズルからのリンス液の吐出停止後、前記液滴供給ユニットにより前記液滴ノズルから前記処理液液滴を、前記保護膜によって覆われている前記液滴供給位置に向けて噴射して、前記基板の上面を洗浄する洗浄工程と、前記洗浄工程に続いて、前記基板を前記鉛直軸線回りに回転させながら、前記リンス液供給ユニットにより前記リンス液ノズルから前記着液位置に向けて連続流状のリンス液を吐出して、前記基板の上面をリンス液で洗い流すリンス工程であって、前記液滴ノズルが前記基板の周縁領域上に配置されている状態で開始されるリンス工程と、前記洗浄工程から前記リンス工程への移行において、前記着液位置に着液するリンス液が、前記基板の周縁領域に配置されている前記液滴供給位置に到達する前のタイミングで、前記液滴ノズルからの前記処理液液滴の吐出を停止させる液滴吐出停止工程とを実行する、基板処理装置。
  11. 前記液滴ノズルが、処理液に気体を混合して前記処理液液滴を生成し、生成された前記処理液液滴を前記液滴供給位置に吐出する複数流体ノズルを含み、
    前記制御装置が、前記液滴吐出停止工程において、前記着液位置に着液するリンス液が前記液滴供給位置に到達する前のタイミングで、前記複数流体ノズルへの前記気体の供給を停止させる気体供給停止工程を実行する、請求項１０に記載の基板処理装置。
  12. 前記制御装置が、前記液滴吐出停止工程において、前記リンス液ノズルからリンス液が吐出される前のタイミング、または前記リンス液ノズルからリンス液が吐出されるのと同時のタイミングで、前記液滴ノズルからの前記処理液液滴の吐出を停止させる工程を実行する、請求項１０または１１に記載の基板処理装置。
  13. 前記基板の上面に向けて保護液を吐出する保護液ノズルを有し、前記基板の上面に保護液を供給する保護液供給ユニットをさらに含み、
    前記制御装置が、さらに前記保護液供給ユニットを制御しており、
    前記保護液ノズルが、前記供給位置移動ユニットによる前記液滴供給位置の移動に同伴移動可能に設けられており、
    前記制御装置が、前記洗浄工程において、前記液滴供給位置への前記処理液液滴の噴射に並行して、前記保護液供給ユニットによって前記保護液ノズルから前記液滴供給位置に保護液を供給する工程を実行する、請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  14. 前記制御装置が、前記洗浄工程において、前記保護膜形成工程における前記リンス液ノズルからのリンス液の吐出流量よりも少ない吐出流量で、前記保護液ノズルから保護液を吐出する工程をさらに実行する、請求項１３に記載の基板処理装置。
  15. 前記保護液ノズルが、鉛直下方に向けて保護液を吐出する鉛直ノズルを含み、
    前記リンス液ノズルが、鉛直方向に対して傾斜する方向に向けてリンス液を吐出する傾斜ノズルを含む、請求項１３または１４に記載の基板処理装置。
  16. 前記制御装置が、少なくとも前記回転ユニットを制御して、前記リンス工程の後に、前記基板を静止状態とさせ、または前記鉛直軸線回りにパドル速度で前記基板を回転させることにより、前記基板の上面を覆うパドル状の液膜を形成させるパドル工程と、少なくとも前記回転ユニットを制御して、前記パドル工程の後に、前記液膜を前記基板の上面から排除させる排除工程であって、前記液膜に穴を形成させる穴形成工程と、前記穴を拡大させる工程とを有する排除工程とをさらに実行し、
    前記制御装置が、前記パドル工程において、前記リンス液ノズルからのリンス液の吐出を停止しながら、前記保護液ノズルから保護液を吐出させる工程を実行する、請求項１３〜１５のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  17. 前記パドル速度は４０ｒｐｍ以下である、請求項１６に記載の基板処理装置。
  18. 前記基板の上面が疎水性を呈している、請求項１０〜１７のいずれか一項に記載の基板処理装置。
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