JP7301662B2 - 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。処理対象になる基板の例には、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。
半導体装置やＦＰＤなどの製造工程では、半導体ウエハやＦＰＤ用ガラス基板などの基板に対して必要に応じた処理が行われる。
従来から、パターン倒壊を抑制しながら基板を乾燥させる手法として、種々の手法が提案されている。下記特許文献１に記載の手法では、リンス液によるリンス処理の後、水平に保持された基板上のリンス液が有機溶剤に置換され、基板の上面の全域を覆う有機溶剤の液膜が形成される。そして、水平に保持されている基板の下面にヒータを接近させて基板を加熱する。これにより、基板に接触する有機溶剤が蒸発されて基板の上面上に蒸気層が形成され、この蒸気層の上に有機溶剤の液膜が保持される。その状態で有機溶剤の液膜に気体を吹き付けて、有機溶剤の液膜から有機溶剤を部分的に排除することによって有機溶剤の液膜に穴を開ける。これにより、基板の上面内に気液界面が形成される。そして、その穴を広げることにより、有機溶剤の液膜が蒸気層上で移動し、気液界面が基板の外周に向けて移動する。気液界面が基板の外周端に到達することにより、パターンの倒壊を抑制しながら、基板の上面が乾燥される。
特開２０１７－１８３６３４号公報
近年、基板の表面に形成される凹凸状のパターンの微細化に伴い、パターン高さ（パターンの凸部の高さ）が大きくなる傾向になる。そして、パターン高さが、基板上に形成される蒸気層の厚みよりも大きくなると、図１１Ａに示すように、蒸気層上の有機溶剤の液膜がパターンの上部に接触する可能性がある。このような状態で、特許文献１に記載の乾燥手法が実行されると、パターン倒壊が発生するおそれがある。
具体的には、図１１Ａに示す状態において、浮上している有機溶剤の液膜に気体が吹き付けられ、これにより、有機溶剤の液膜に穴が形成される。このとき、気液界面においてパターンが有機溶剤に接液している。次いで、穴が広げられる。このとき、図１１Ｂに示すように、気液界面においてパターンが有機溶剤に接液した状態を保ちながら、気液界面が移動する。この状態で気液界面において有機溶剤の表面張力がパターン上部に働き、これにより、パターンの倒壊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、パターンの倒壊を抑制しながら、基板を乾燥させることができる基板処理方法および基板処理装置を提供することである。
この発明の一実施形態は、水平に保持された基板の上面に、第１液体および前記第１液体の蒸気圧よりも高い蒸気圧を有する第２液体を供給して、前記第２液体を含む第２液膜と、前記第１液体を含みかつ前記第２液膜の側方を取り囲む第１液膜とを、前記基板の上面に形成する液膜形成工程と、前記基板を加熱することによって、少なくとも前記基板の上面に接する前記第２液体を蒸発させて、前記第２液体の蒸気を含む第２蒸気層を前記第２液体と前記基板の上面との間に形成し、かつ前記第２液膜を前記第２蒸気層上に保持する蒸気層形成工程と、前記第２蒸気層が形成された後、前記第２液膜に気体を吹き付けて前記第２液体を部分的に排除することによって前記第２液膜に穴を開け、さらに前記穴を前記基板の外周に向けて広げ、前記第２液膜を前記第２蒸気層上で移動させることにより、前記第１液体および前記第２液体を前記基板外に排除する気体吹き付け排除工程と、を含む、基板処理方法を提供する。
この方法によれば、第２液体供給工程において、第２液膜と、第２液膜の側方を取り囲むリング状の第１液膜とが、基板の上面に形成される。そして、蒸気層形成工程において、基板が加熱されることにより、基板の上面に接する第２液体が蒸発してできる第２蒸気層が形成され、その第２蒸気層の上に第２液膜が保持される。すなわち、第２液膜は、基板の上面から浮上した状態で保持される。第２液膜に含まれる第２液体の蒸気圧が高いので、第２蒸気層の膜厚が大きい。そのため、浮上している第２液膜の下面の高さ位置を高く保つことができる。したがって、第２液膜の下面を、パターンの上端よりも上方に配置することが可能である。
浮上している第２液膜に気体を吹き付けることにより、第２液膜に穴が形成される。これにより、穴の外縁、つまり、気液界面が形成される。そして、その穴を基板の外周に向けて広げることにより、第２液膜を浮上したまま移動させて、基板外へと排除される。基板上の第２液膜に働く摩擦抵抗は、零と見なせるほど小さいので、気体の流れによる押し付け力という小さな力によって、第２液膜を基板から排除できる。
穴を広げている間、第２液膜は、第２液膜の側方が第１液膜によって取り囲まれる態様を維持しながら移動する。そのため、気液界面は、第２液膜に設けられ続ける。また、浮上している第２液膜の下面の高さ位置が第２蒸気層によって高く保たれているので、第２液膜に設けられた気液界面を、穴を広げている期間中、パターンの上端よりも上方に配置させ続けることが可能である。したがって、穴を広げている全期間にわたって、気液界面においてパターンが第２液体に接液することを阻止することが可能である。この場合、穴を広げている全期間にわたって、第２液体の表面張力がその気液界面においてパターンの上部に働くことを阻止できる。これにより、パターンの倒壊を抑制しながら、基板を乾燥させることができる。
この発明の一実施形態では、前記第２液体の表面張力が、前記第１液体の表面張力よりも低い。
この方法によれば、第２液体の表面張力が、第１液体の表面張力よりも低い。つまり、第２液膜の側方を取り囲むリング状の第１液膜に含まれる第１液体の表面張力が高い。第１液膜によって第２液膜の側方を取り囲むことにより、基板上からの第２液体の流出が第１液膜によって堰き止められる。第１液膜および第２液膜を併せた液膜全体において、液膜の外周部に含まれる液体の表面張力によって、液膜の形体が保持される。液膜全体の外周部が表面張力の高い第１液体によって構成されているので、第１液膜および第２液膜を併せた液膜全体において、液膜の形体を保持できる。
仮に、第１液膜を設けることなく、基板上の液膜を第２液膜のみで構成する場合、第２液体の表面張力が低いから、十分な厚みを有する蒸気層を形成できるだけの十分な加熱時間を確保することができず、その結果、基板上の液膜を良好に浮上させることができないかもしれない。
これに対し、この方法のように、第１液膜によって第２液膜の側方を取り囲むことにより、第２液膜の膜厚を十分に厚くできる。第２液膜の膜厚が十分に厚いので、意図しない割れや穴を第２液膜に形成することなく、十分な時間をかけて第２液膜を加熱することができ、これにより、蒸気層の厚みを十分に厚くできる。ゆえに、第２液膜を良好に浮上させることができる。
また、パターンの高さによっては、パターンの上端が、浮上している第２液膜の下面と同等の高さ位置か、あるいは当該下面よりも上方に位置する場合も想定される。この場合、穴を広げている期間中、気液界面においてパターンが第２液体に接液し続け、その気液界面において第２液体の表面張力がパターンの上部に働く。しかしながら、第２液体の表面張力が低いので、パターンに働く表面張力が低い。これにより、パターンの倒壊を抑制することが可能である。したがって、パターンが、浮上している第２液膜に接液する場合であっても、パターンの倒壊を抑制しながら、基板を乾燥させることができる。
この発明の一実施形態では、前記液膜形成工程が、前記基板の上面に前記第１液体を供給する工程と、前記基板の上面に前記第２液体を供給して、前記基板の上面上の前記第１液体のうち一部の前記第１液体だけを前記第２液体に置換する工程と、を含む。
この方法によれば、基板の上面上の一部の第１液体だけを第２液体に置換する。これにより、リング状の第１液膜が、少なくとも基板の上面の外周部に残り、第２液体が、第１液膜の内側に溜まる。これにより、第２液膜と、第２液膜の側方を取り囲む第１液膜と、を基板の上面に比較的容易に形成できる。
この発明の一実施形態では、前記液膜形成工程が、第１液体ノズルから前記基板の上面の外周部に向けて前記第１液体を吐出する工程と、前記第１液体ノズルとは異なる第２液体ノズルから、前記基板の上面の中央部に向けて前記第２液体を吐出する工程と、を含む。
この方法によれば、第１液膜の形成のための第１液体の供給と、第２液膜の形成のための第２液体の供給とを、互いに異なるノズルからの液吐出によって実現できる。これにより、第２液膜と、第２液膜の側方を取り囲む第１液膜と、を基板の上面に比較的容易に形成できる。
この発明の一実施形態では、前記第２液体の比重が、前記第１液体の比重よりも大きい。
この方法によれば、第２液体の比重が大きいので、第１液体と第２液体との界面では、比重差によって第２液体が第１液体と基板との間に入り込む。パターン間の溝の奥深くにある液体も、第２液体で置換できる。これにより、パターンの間にある液体を第２液体によって良好に置換できる。
また、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ユニットと、前記基板保持ユニットに保持されている前記基板の上面に第１液体を供給する第１液体供給ユニットと、前記基板保持ユニットに保持されている前記基板の上面に、前記第１液体の蒸気圧よりも高い蒸気圧を有する第２液体を供給する第２液体供給ユニットと、前記基板保持ユニットに保持されている前記基板を加熱するヒータと、前記基板保持ユニットに保持されている前記基板に気体を吹き付ける気体吹き付けユニットと、前記第１液体供給ユニット、前記第２液体供給ユニット、前記ヒータおよび前記気体吹き付けユニットを制御する制御装置と、前記制御装置が、前記第１液体供給ユニットおよび前記第２液体供給ユニットによって、前記第１液体および前記２液体を前記基板の上面に供給して、前記第２液体を含む第２液膜と、前記第１液体を含みかつ前記第２液膜の側方を取り囲む第１液膜とを、前記基板の上面に形成する液膜形成工程と、前記ヒータによって前記基板を加熱することによって、少なくとも前記基板の上面に接する前記第２液体を蒸発させて、前記第２液体の蒸気を含む第２蒸気層を前記第２液体と前記基板の上面との間に形成し、かつ前記第２液膜を前記第２蒸気層上に保持する蒸気層形成工程と、前記第２蒸気層が形成された後、前記気体吹き付けユニットによって前記第２液膜に気体を吹き付けて前記第２液体を部分的に排除することによって前記第２液膜に穴を開け、さらに前記穴を前記基板の外周に向けて広げ、前記第２液膜を前記第２蒸気層上で移動させることにより、前記第１液膜に含まれる第１液体および前記第２液膜に含まれる第２液体を前記基板外に排除する気体吹き付け排除工程と、を実行する、基板処理装置を提供する。
この構成によれば、第２液体供給工程において、第２液膜と、第２液膜の側方を取り囲むリング状の第１液膜とが、基板の上面に形成される。そして、蒸気層形成工程において、基板が加熱されることにより、基板の上面に接する第２液体が蒸発してできる第２蒸気層が形成され、その第２蒸気層の上に第２液膜が保持される。すなわち、第２液膜は、基板の上面から浮上した状態で保持される。第２液膜に含まれる第２液体の蒸気圧が高いので、第２蒸気層の膜厚が大きい。そのため、浮上している第２液膜の下面の高さ位置を高く保つことができる。したがって、第２液膜の下面を、パターンの上端よりも上方に配置することが可能である。
浮上している第２液膜に気体を吹き付けることにより、第２液膜に穴が形成される。これにより、穴の外縁、つまり、気液界面が形成される。そして、その穴を基板の外周に向けて広げることにより、第２液膜を浮上したまま移動させて、基板外へと排除される。基板上の第２液膜に働く摩擦抵抗は、零と見なせるほど小さいので、気体の流れによる押し付け力という小さな力によって、第２液膜を基板から排除できる。
穴を広げている間、第２液膜は、第２液膜の側方が第１液膜によって取り囲まれる態様を維持しながら移動する。そのため、気液界面は、第２液膜に設けられ続ける。また、浮上している第２液膜の下面の高さ位置が第２蒸気層によって高く保たれているので、第２液膜に設けられた気液界面を、穴を広げている期間中、パターンの上端よりも上方に配置させ続けることが可能である。したがって、穴を広げている全期間にわたって、気液界面においてパターンが第２液体に接液することを阻止することが可能である。この場合、穴を広げている全期間にわたって、第２液体の表面張力がその気液界面においてパターンの上部に働くことを阻止できる。これにより、パターンの倒壊を抑制しながら、基板を乾燥させることができる。
図１Ａ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１Ｂは、前記基板処理装置を側方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に見た模式図である。 図３は、図２に示すスピンチャックおよびホットプレートを上から見た模式図である。 図４は、図１Ａに示す制御装置のハードウェアを示すブロック図である。 図５は、前記基板処理装置による処理対象の基板の表面を拡大して示す断面図である。 図６は、前記基板処理装置によって行われる基板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７Ａは、前記基板処理例が行われているときの基板の状態を示す模式図である。 図７Ｂは、図７Ａの次の状態を示す模式図である。 図７Ｃは、図７Ｂの次の状態を示す模式図である。 図７Ｄは、図７Ｃの次の状態を示す模式図である。 図７Ｅは、図７Ｄの次の状態を示す模式図である。 図７Ｆは、図７Ｅの次の状態を示す模式図である。 図８Ａは、図７Ｂに示す状態の基板を上から見た模式図である。 図８Ｂは、図７Ｄに示す状態の基板を上から見た模式図である。 図８Ｃは、図７Ｅに示す状態の基板を上から見た模式図である。 図８Ｄは、図７Ｆに示す状態の基板を上から見た模式図である。 図９は、第１の変形例を説明するための模式図である。 図１０は、第２の変形例を説明するための模式図である。 図１１Ａは、パターン倒壊のメカニズムを示す模式図である。 図１１Ｂは、パターン倒壊のメカニズムを示す模式図である。
以下では、この発明の実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１Ａは、この発明の一実施形態に係る基板処理装置１を上から見た模式図である。図１Ｂは、基板処理装置１を側方から見た模式図である。
図１Ａに示すように、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１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を収容するキャリアＣＡを保持するロードポートＬＰと、ロードポートＬＰ上のキャリアＣＡから搬送された基板Ｗを処理液や処理ガスなどの処理流体で処理する複数の処理ユニット２と、ロードポートＬＰ上のキャリアＣＡ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と、基板処理装置１を制御する制御装置３と、を備えている。
搬送ロボットは、ロードポートＬＰ上のキャリアＣＡに対して基板Ｗの搬入および搬出を行うインデクサロボットＩＲと、複数の処理ユニット２に対して基板Ｗの搬入および搬出を行うセンターロボットＣＲと、を含む。インデクサロボットＩＲは、ロードポートＬＰとセンターロボットＣＲとの間で基板Ｗを搬送し、センターロボット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。センターロボットＣＲは、基板Ｗを支持するハンドＨ１を含み、インデクサロボットＩＲは、基板Ｗを支持するハンドＨ２を含む。
複数の処理ユニット２は、平面視でセンターロボットＣＲのまわりに配置された複数のタワーＴＷを形成している。図１Ａは、４つのタワーＴＷが形成されている例を示している。センターロボットＣＲは、いずれのタワーＴＷにもアクセス可能である。図１Ｂに示すように、各タワーＴＷは、上下に積層された複数（たとえば３つ）の処理ユニット２を含む。
図２は、基板処理装置１に備えられた処理ユニット２の内部を水平に見た模式図である。図３は、スピンチャック５およびホットプレート２１を上から見た模式図である。
図２に示すように、処理ユニット２は、基板Ｗに処理液を供給するウェット処理ユニットである。処理ユニット２は、内部空間を有する箱型のチャンバ４と、チャンバ４内で１枚の基板Ｗを水平に保持しながら基板Ｗの中央部を通る鉛直な回転軸線Ａ１まわりに回転させるスピンチャック（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に向けて処理流体（処理液および処理ガス）を吐出する複数のノズルと、基板Ｗを下方から加熱するためのヒータ６と、回転軸線Ａ１まわりにスピンチャック５を取り囲む筒状の処理カップ７と、を含む。
図２に示すように、チャンバ４は、基板Ｗが通過する搬入搬出口１１ｂが設けられた箱型の隔壁１１と、搬入搬出口１１ｂを開閉するシャッタ１２と、を含む。ＦＦＵ１３（ファン・フィルター・ユニット）は、隔壁１１の上部に設けられた送風口１１ａの上に配置されている。ＦＦＵ１３は、クリーンエア（フィルタによってろ過された空気）を送風口１１ａからチャンバ４の内部に常時供給する。チャンバ４内の気体は、処理カップ７の底部に接続された排気ダクト１４を通じてチャンバ４から排除される。これにより、クリーンエアーのダウンフローがチャンバ４の内部に常時形成される。排気ダクト１４に排除される排気の流量は、排気ダクト１４内に配置された排気バルブ１５の開度に応じて変更される。
図２に示すように、スピンチャック５は、水平な姿勢で保持された円板状のスピンベース１６と、スピンベース１６の上方で基板Ｗを水平な姿勢で保持する複数のチャックピン１７と、スピンベース１６の中央部から回転軸線Ａ１に沿って鉛直下方に延びるスピン軸１８と、スピン軸１８を回転させることによりスピンベース１６および複数のチャックピン１７を回転させるスピンモータ１９と、を含む。複数のチャックピン１７は、スピンベース１６の上面１６ｕの外周部に、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１７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。複数のチャックピン１７は、開状態において、基板Ｗの外周部の下面に接触して、基板Ｗを下方から支持する。
図２に示すように、チャックピン１７には、チャックピン１７を開閉駆動するためのチャックピン駆動ユニット２０が結合されている。チャックピン駆動ユニット２０は、たとえば、スピンベース１６の内部に収容されたリンク機構と、スピンベース１６の外に配置された駆動源と、を含む。駆動源は、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２０の具体的な構成例は、特開２００８－０３４５５３号公報などに記載されている。
図２および図３に示すように、ヒータ６は、基板Ｗとスピンベース１６との間に配置されたホットプレート２１を含む。ホットプレート２１は、通電によりジュール熱を発生する発熱体２２と、発熱体２２を収容するアウターケース２３と、を含む。発熱体２２およびアウターケース２３は、基板Ｗの下方に配置される。発熱体２２は、発熱体２２に電力を供給する配線（図示せず）に接続されている。発熱体２２の温度は、制御装置３によって変更される。ホットプレート２１の中心線は、基板Ｗの回転軸線Ａ１上に配置されている。スピンチャック５が回転しても、ホットプレート２１は回転しない。
図３に示すように、ホットプレート２１のアウターケース２３は、基板Ｗの下方に配置される円板状のベース部２４と、ベース部２４の上面から上方に突出する複数の半球状の突出部２５と、を含む。ベース部２４の上面は、基板Ｗの下面と平行（すなわち、水平）であり、基板Ｗの直径より小さい外径を有している。複数の突出部２５は、ベース部２４の上面から上方に離れた位置で基板Ｗの下面に接触する。複数の突出部２５は、基板Ｗが水平に支持されるように、ベース部２４の上面の面内の複数の位置に配置されている。基板Ｗは、基板Ｗの下面がベース部２４の上面から微小間隔（たとえばコンマ数ｍｍ）上方に離れた状態で、水平に支持される。
制御装置３が発熱体２２を発熱させると、ホットプレート２１の上面（すなわち、アウターケース２３の上面）が所定の加熱温度まで均一に昇温させられる。これにより、基板Ｗを下方から均一に加熱できる。
図２に示すように、ホットプレート２１は、ホットプレート２１の中央部から下方に延びる支軸２６によって水平に支持されている。ホットプレート２１は、スピンベース１６に対して上下に移動可能である。ホットプレート２１は、支軸２６を介してプレート昇降ユニット２７に接続されている。プレート昇降ユニット２７は、上位置（図７Ｃに示す位置）と下位置（図２に示す位置）との間でホットプレート２１を鉛直に昇降させる。
図２に示すように、複数のノズルは、基板Ｗの上面に向けて薬液を吐出する薬液ノズル３１と、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３２と、基板Ｗの上面に向けて、第１液体、第２液体および気体を選択的に吐出する上面ノズル３３と、を含む。
薬液ノズル３１は、チャンバ４内で水平に移動可能なスキャンノズルであってもよいし、チャンバ４の隔壁１１に対して固定された固定ノズルであってもよい。リンス液ノズル３２および上面ノズル３３についても同様である。図２では、薬液ノズル３１、リンス液ノズル３２および上面ノズル３３は、スキャンノズルであり、これら３つのノズルにそれぞれ対応する３つのノズル移動ユニットが設けられている例を示している。
薬液ノズル３１は、薬液ノズル３１に薬液を案内する薬液配管３４に接続されている。薬液配管３４に介装された薬液バルブ３５が開かれると、薬液が、薬液ノズル３１の吐出口から下方に連続的に吐出される。薬液ノズル３１から吐出される薬液は、硫酸、硝酸、塩酸、フッ酸、リン酸、酢酸、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、および腐食防止剤の少なくとも１つを含む液であってもよいし、これ以外の液体であってもよい。
図示はしないが、薬液バルブ３５は、薬液が通過する環状の弁座が設けられたバルブボディと、弁座に対して移動可能な弁体と、弁体が弁座に接触する閉位置と弁体が弁座から離れた開位置との間で弁体を移動させるアクチュエータと、を含む。他のバルブについても同様である。アクチュエータは、空圧アクチュエータまたは電動アクチュエータであってもよいし、これら以外のアクチュエータであってもよい。制御装置３は、アクチュエータを制御することにより、薬液バルブ３５を開閉させる。
薬液ノズル３１は、鉛直方向および水平方向の少なくとも一方に薬液ノズル３１を移動させるノズル移動ユニット３６に結合されている。ノズル移動ユニット３６は、薬液ノズル３１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３１が平面視で処理カップ７のまわりに位置する待機位置と、の間で薬液ノズル３１を水平に移動させる。ノズル移動ユニット３６は、ボールねじ、モータ等を含む。他のノズル移動ユニットについても同様である。
リンス液ノズル３２は、リンス液ノズル３２にリンス液を案内するリンス液配管３７に接続されている。リンス液配管３７に介装されたリンス液バルブ３８が開かれると、リンス液が、リンス液ノズル３２の吐出口から下方に連続的に吐出される。リンス液ノズル３２から吐出されるリンス液は、たとえば、純水（脱イオン水：ＤＩＷ（Deionized Water））である。リンス液は、炭酸水、電解イオン水、水素水、オゾン水、希釈濃度（たとえば、１～１００ｐｐｍ程度）の塩酸水、および希釈濃度（たとえば、１～１００ｐｐｍ程度）のアンモニア水のいずれかであってもよい。
リンス液ノズル３２は、鉛直方向および水平方向の少なくとも一方にリンス液ノズル３２を移動させるノズル移動ユニット３９に結合されている。ノズル移動ユニット３９は、リンス液ノズル３２から吐出されたリンス液が基板Ｗの上面に供給される処理位置と、リンス液ノズル３２が平面視で処理カップ７のまわりに位置する待機位置と、の間でリンス液ノズル３２を水平に移動させる。
上面ノズル３３は、フランジ部４３ａを下端に有する円筒状のノズル本体４３と、ノズル本体４３の内部において回転軸線Ａ１に沿って上下に延びる３つの流体ノズルと、を含む。３つの流体ノズルは、第１液体ノズル４０と、第２液体ノズル４１と、気体ノズル４２と、を含む。すなわち、上面ノズル３３は、液体を吐出する液体ノズルとしての機能と、気体を吐出する気体ノズルとしての機能と、の双方を備えている。
第１液体ノズル４０は、第１液体ノズル４０に第１液体を案内する第１液体配管４４に接続されている。第１液体配管４４に介装された第１液体バルブ４５が開かれると、第１液体が、第１液体ノズル４０から下方に連続的に吐出される。第１液体ノズル４０、第１液体配管４４および第１液体バルブ４５によって、スピンチャック５に保持されている基板Ｗの上面に第１液体を供給するための第１液体供給ユニットが構成されている。
第２液体ノズル４１は、第２液体ノズル４１に第２液体を案内する第２液体配管４６に接続されている。第２液体配管４６に介装された第２液体バルブ４７が開かれると、第２液体が、第２液体ノズル４１から下方に連続的に吐出される。第２液体ノズル４１、第２液体配管４６および第２液体バルブ４７によって、スピンチャック５に保持されている基板Ｗの上面に第２液体を供給するための第２液体供給ユニットが構成されている。
第２液体の蒸気圧は、第１液体の蒸気圧より高い。第２液体の表面張力は、第１液体の表面張力よりも低い。第２液体の比重は、第１液体の比重よりも大きい。第１液体の表面張力は、水の表面張力より低くてもよい。第２液体の沸点は、水の沸点より低くてもよい。同様に、第１液体の沸点は、水の沸点より低くてもよい。
以下では、第１液体がＩＰＡ（大気圧および室温下における蒸気圧：４．４ＫＰａ、室温下における表面張力：０．０２１Ｎ／ｍ、比重：０．７９）の液体（単にＩＰＡともいう。）であり、第２液体がＨＦＥの液体である例について説明する。
ＨＦＥとして、たとえば住友スリーエム株式会社製の商品名ノベック（登録商標）シリーズのＨＦＥを用いることができる。具体的には、ＨＦＥとして、例えばノベック７１００／７１００ＤＬ（化学式：Ｃ４Ｆ９ＯＣＨ３）、ノベック７２００（化学式：Ｃ４Ｆ９ＯＣ２Ｈ５）、ノベック７３００（化学式：Ｃ６Ｆ１３ＯＣＨ３）、ＨＦＥ７１ＩＰＡ（ハイドロフルオロエーテル共沸様混合物）、Ｎｏｖｅｃ（登録商標）７０００等を例示できる。これらのＨＦＥは、いずれの例示の場合においても蒸気圧がＩＰＡよりも高く、表面張力はＩＰＡよりも低い。そして、ＨＦＥの比重は、いずれの例示の場合においてもＩＰＡや水よりも重い。
気体ノズル４２は、気体ノズル４２に気体を案内する気体配管４８に接続されている。気体配管４８に介装された気体バルブ４９が開かれると、気体の流量を変更する流量調整バルブ５０の開度に対応する流量で、気体ノズル４２の吐出口４２ａから下方に気体が連続的に吐出される。気体ノズル４２から吐出される気体は、窒素ガス等の不活性ガスである。不活性ガスは、ヘリウムガスやアルゴンガスなどの窒素ガス以外の気体であってもよい。気体ノズル４２、気体配管４８、気体バルブ４９および流量調整バルブ５０によって、スピンチャック５に保持されている基板Ｗの上面に気体を吹き付けるための気体吹き付けユニットが構成されている。
上面ノズル３３は、鉛直方向および水平方向の少なくとも一方に上面ノズル３３を移動させるノズル移動ユニット５１に結合されている。ノズル移動ユニット５１は、上面ノズル３３に含まれる３つのノズルから吐出された流体（第１液体、第２液体または気体）が基板Ｗの上面に供給される処理位置と、上面ノズル３３が平面視で処理カップ７のまわりに位置する待機位置と、の間で上面ノズル３３を水平に移動させる。ノズル移動ユニット５１による上面ノズル３３の移動により、第１液体ノズル４０、第２液体ノズル４１および気体ノズル４２が一体的に移動させられる。
フランジ部４３ａの外周面には、気体吐出口９６が、環状に外方に向けて開口している。
環状の気体吐出口９６は、上下に間隔を空けて複数設けられていてもよい。
気体吐出口９６は、気体吐出口９６に気体を案内する気体配管９７に接続されている。気体配管９７に介装された気体バルブ９８が開かれると、気体吐出口９６から外方に連続的に気体が吐出される。気体吐出口９６から吐出される気体は、窒素ガス等の不活性ガスである。不活性ガスは、ヘリウムガスやアルゴンガスなどの窒素ガス以外の気体であってもよい。
処理カップ７は、基板Ｗから外方に排除された処理液を受け止める複数のガード５４と、複数のガード５４によって下方に案内された処理液を受け止める複数のカップ５３と、複数のガード５４および複数のカップ５３を取り囲む円筒状の外壁部材５２と、を含む。図２は、４つのガード５４と３つのカップ５３とが設けられており、最も外側のカップ５３が上から３番目のガード５４と一体である例を示している。
ガード５４は、スピンチャック５を取り囲む円筒部５５と、円筒部５５の上端部から回転軸線Ａ１に向かって斜め上に延びる円環状の天井部５６と、を含む。複数の天井部５６は、上下に重なっており、複数の円筒部５５は、同心円状に配置されている。天井部５６の円環状の上端は、平面視で基板Ｗおよびスピンベース１６を取り囲むガード５４の上端５４ｕに相当する。複数のカップ５３は、それぞれ、複数の円筒部５５の下方に配置されている。カップ５３は、ガード５４によって下方に案内された処理液を受け止める環状の受液溝を形成している。
処理ユニット２は、複数のガード５４を個別に昇降させるガード昇降ユニット５７を含む。ガード昇降ユニット５７は、上位置から下位置までの任意の位置にガード５４を位置させる。図２は、２つのガード５４が上位置に配置されており、残り２つのガード５４が下位置に配置されている状態を示している。上位置は、ガード５４の上端５４ｕがスピンチャック５に保持されている基板Ｗが配置される保持位置よりも上方に配置される位置である。下位置は、ガード５４の上端５４ｕが保持位置よりも下方に配置される位置である。
回転している基板Ｗに処理液を供給するときは、少なくとも一つのガード５４が上位置に配置される。この状態で、処理液が基板Ｗに供給されると、処理液は、基板Ｗから外方に振り切られる。振り切られた処理液は、基板Ｗに水平に対向するガード５４の内面に衝突し、このガード５４に対応するカップ５３に案内される。これにより、基板Ｗから排除された処理液がカップ５３に集められる。
図４は、制御装置３のハードウェアを示すブロック図である。
制御装置３は、コンピュータ本体３ａと、コンピュータ本体３ａに接続された周辺装置３ｄと、を含む、コンピュータである。コンピュータ本体３ａは、各種の命令を実行するＣＰＵ３ｂ（central processing unit：中央処理装置）と、情報を記憶する主記憶装置３ｃと、を含む。周辺装置３ｄは、プログラムＰ等の情報を記憶する補助記憶装置３ｅと、リムーバブルメディアＲＭから情報を読み取る読取装置３ｆと、ホストコンピュータＨＣ等の他の装置と通信する通信装置３ｇと、を含む。
制御装置３は、入力装置および表示装置に接続されている。入力装置は、ユーザーやメンテナンス担当者などの操作者が基板処理装置１に情報を入力するときに操作される。情報は、表示装置の画面に表示される。入力装置は、キーボード、ポインティングデバイス、およびタッチパネルのいずれかであってもよいし、これら以外の装置であってもよい。入力装置および表示装置を兼ねるタッチパネルディスプレイが基板処理装置１に設けられてもよい。
ＣＰＵ３ｂは、補助記憶装置３ｅに記憶されたプログラムＰを実行する。補助記憶装置３ｅ内のプログラムＰは、制御装置３に予めインストールされたものであってもよいし、読取装置３ｆを通じてリムーバブルメディアＲＭから補助記憶装置３ｅに送られたものであってもよいし、ホストコンピュータＨＣなどの外部装置から通信装置３ｇを通じて補助記憶装置３ｅに送られたものであってもよい。
補助記憶装置３ｅおよびリムーバブルメディアＲＭは、電力が供給されていなくても記憶を保持する不揮発性メモリーである。補助記憶装置３ｅは、たとえば、ハードディスクドライブ等の磁気記憶装置である。リムーバブルメディアＲＭは、たとえば、コンパクトディスクなどの光ディスクまたはメモリーカードなどの半導体メモリーである。リムーバブルメディアＲＭは、プログラムＰが記録されたコンピュータ読取可能な記録媒体の一例である。リムーバブルメディアＲＭは、一時的ではない有形の記録媒体である。
補助記憶装置３ｅは、複数のレシピを記憶している。レシピは、基板Ｗの処理内容、処理条件、および処理手順を規定する情報である。複数のレシピは、基板Ｗの処理内容、処理条件、および処理手順の少なくとも一つにおいて互いに異なる。制御装置３は、ホストコンピュータＨＣによって指定されたレシピにしたがって基板Ｗが処理されるように基板処理装置１を制御する。制御装置３は、以降に述べる基板処理例を実行するようにプログラムされている。
以下では、表面Ｗａにパターンが形成された基板Ｗを処理する場合について説明する。
図５は、基板処理装置１による処理対象の基板Ｗの表面Ｗａを拡大して示す断面図である。処理対象の基板Ｗは、たとえばシリコンウエハであり、基板Ｗの表面Ｗａは、トランジスタやキャパシタ等のデバイスが形成されるデバイス形成面に相当する。パターン形成面である基板Ｗの表面Ｗａに、パターンＰ１が形成されている。パターンＰ１は、たとえば微細パターンである。パターンＰ１は、図５に示すように、凸形状を有する構造体Ｓが行列状に配置されたものであってもよい。この場合、構造体Ｓの線幅Ｗ１はたとえば１ｎｍ～４５ｎｍ程度に、パターンＰ１の隙間Ｗ２はたとえば１ｎｍ～数μｍ程度に、それぞれ設けられている。パターンＰ１の高さ（膜厚）は、たとえば、１０ｎｍ～１μｍ程度である。また、パターンＰ１は、たとえば、アスペクト比（線幅Ｗ１に対する高さＴの比）が、たとえば、５～１００程度であってもよい（典型的には、５～３０程度である）。また、パターンＰ１は、微細なトレンチにより形成されたライン状のパターンが、繰り返し並ぶものであってもよい。また、パターンＰ１は、薄膜に、複数の微細穴（ボイド（void）またはポア（pore））を設けることにより形成されていてもよい。
次に、基板処理例について説明する。
図６は、基板処理装置１によって行われる基板Ｗの基板処理例について説明するための工程図である。図７Ａ～図７Ｆは、基板処理例が行われているときの基板Ｗの状態を示す模式図である。図８Ａ～８Ｄは、各状態の基板Ｗを上から見た模式図である。以下では、図２～図６を参照する。図７Ａ～図７Ｆおよび図８Ａ～図８Ｄについては適宜参照する。
処理される基板Ｗは、たとえば、シリコンウエハなどの半導体ウエハである。
基板処理装置１によって基板Ｗが処理されるときは、チャンバ４の内部に基板Ｗを搬入する基板搬入工程（図６のＳ１）が行われる。
具体的には、全てのガード５４が下位置に位置しており、全てのスキャンノズルが待機位置に位置している状態で、センターロボットＣＲ（図１Ａ参照）が、基板ＷをハンドＨ１で支持しながら、ハンドＨ１をチャンバ４内に進入させる。そして、センターロボットＣＲは、基板Ｗの表面Ｗａが上に向けられた状態でハンドＨ１上の基板Ｗを複数のチャックピン１７の上に置く。その後、チャックピン駆動ユニット２０の駆動によって複数のチャックピン１７が基板Ｗの外周面に押し付けられ、複数のチャックピン１７に基板Ｗが把持される。センターロボットＣＲは、基板Ｗをスピンチャック５の上に置いた後、ハンドＨ１をチャンバ４の内部から退避させる。
次に、制御装置３は、スピンモータ１９を制御して、基板Ｗの回転を開始させる（図６のＳ２）。これにより、基板Ｗが薬液供給速度（１００ｒｐｍ以上、１０００ｒｐｍ未満）で回転する。
次に、薬液を基板Ｗの上面に供給し、基板Ｗの上面全域を覆う薬液の液膜を形成する薬液供給工程（図６のＳ３）が行われる。
具体的には、制御装置３は、ノズル移動ユニット３６を制御して、薬液ノズル３１を待機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３５を開いて、薬液ノズル３１からの薬液の吐出を開始する。薬液バルブ３５が開かれてから所定時間が経過すると、制御装置３は、薬液バルブ３５を閉じる。これにより、薬液ノズル３１からの薬液の吐出が停止される。その後、ノズル移動ユニット３６が、薬液ノズル３１を待機位置に移動させる。
薬液ノズル３１から吐出された薬液は、薬液供給速度で回転している基板Ｗの上面に衝突した後、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、薬液が基板Ｗの上面全域に供給され、基板Ｗの上面全域を覆う薬液の液膜が形成される。薬液ノズル３１が薬液を吐出しているとき、制御装置３は、ノズル移動ユニット３６を制御して、基板Ｗの上面に対する薬液の着液位置が中央部と外周部とを通るように着液位置を移動させてもよいし、基板Ｗの上面の中央部で着液位置を静止させてもよい。
次に、リンス液を基板Ｗの上面に供給して、基板Ｗ上の薬液を洗い流すリンス液供給工程（図６のＳ４）が行われる。
具体的には、少なくとも一つのガード５４が上位置に位置している状態で、制御装置３は、ノズル移動ユニット３９を制御して、リンス液ノズル３２を待機位置から処理位置に移動させる。その後、制御装置３がリンス液バルブ３８を開いて、リンス液ノズル３２からのリンス液の吐出を開始する。リンス液の吐出が開始される前に、基板Ｗから排除された液体を受け止めるガード５４を切り換えるために、制御装置３はガード昇降ユニット５７を制御して少なくとも一つのガード５４を鉛直に移動させてもよい。リンス液バルブ３８が開かれてから所定時間が経過すると、制御装置３はリンス液バルブ３８を閉じ、リンス液ノズル３２からのリンス液の吐出を停止する。その後、制御装置３は、ノズル移動ユニット３９を制御して、リンス液ノズル３２を待機位置に移動させる。
リンス液ノズル３２から吐出されたリンス液は、リンス液供給速度（１００ｒｐｍ以上、１０００ｒｐｍ未満）で回転している基板Ｗの上面に衝突した後、遠心力によって基板Ｗの上面に沿って外方に流れる。基板Ｗ上の薬液は、リンス液ノズル３２から吐出されたリンス液に置換される。これにより、基板Ｗの上面全域を覆うリンス液の液膜が形成される。リンス液ノズル３２がリンス液を吐出しているとき、制御装置３は、ノズル移動ユニット３９を制御して、基板Ｗの上面に対するリンス液の着液位置が中央部と外周部とを通るように着液位置を移動させてもよいし、基板Ｗの上面の中央部で着液位置を静止させてもよい。
次に、基板Ｗの上面上のリンス液を第１液体に置換するために、第１液体を基板Ｗの上面に供給する第１液体供給工程（図６のＳ５）が行われる。
具体的には、少なくとも一つのガード５４が上位置に位置している状態で、制御装置３は、スピンチャック５を制御して、基板Ｗを置換速度で回転させる。置換速度は、リンス液供給速度と等しくてもよいし、異なっていてもよい。上面ノズル３３が処理位置に配置されている状態で、制御装置３は、第１液体バルブ４５を開いて、第１液体ノズル４０からの第１液体の吐出を開始する。第１液体の吐出が開始される前に、制御装置３は、基板Ｗから排除された液体を受け止めるガード５４を切り換えるために、ガード昇降ユニット５７を制御して、少なくとも一つのガード５４を鉛直に移動させてもよい。
第１液体ノズル４０から吐出された第１液体は、置換速度で回転している基板Ｗの上面に衝突した後、基板Ｗの上面に沿って外方に流れる。基板Ｗ上のリンス液は、第１液体ノズル４０から吐出された第１液体に置換される。これにより、基板Ｗの上面全域を覆う第１液膜Ｆ１（第１液体の液膜。以下同様。）が形成される。そして、基板Ｗ上のパターンＰ１の間のリンス液が第１液体によって置換される。この例では、上面ノズル３３を、第１液体ノズル４０から吐出された第１液体が基板Ｗの上面の中央部に衝突する中央処理位置で静止させた状態で、第１液体の供給が行われる。しかしながら、ノズル移動ユニット５１を制御して、基板Ｗの上面に対する第１液体の着液位置が中央部と外周部とを通るように着液位置を移動させてもよい。
リンス液の液膜が第１液膜Ｆ１に置換された後は、第１液体の吐出を停止しながら、第１液膜Ｆ１を基板Ｗの上面上に保持する第１液体パドル工程（図６のＳ６）が行われる。
具体的には、第１液体ノズル４０が中央処理位置で静止している状態で、制御装置３が、スピンモータ１９を制御して、基板Ｗの回転速度を置換速度から第１のパドル速度に低下させる。第１のパドル速度は、たとえば、０を超える５０ｒｐｍ以下の速度である。置換速度から第１のパドル速度までの減速は、段階的に行われる。基板Ｗの回転速度が第１のパドル速度に低下した後、制御装置３は、第１液体バルブ４５を閉じて、第１液体の吐出を停止する。
基板Ｗの回転速度が第１のパドル速度に低下すると、基板Ｗ上の第１液体に加わる遠心力が弱まる。そのため、第１液体は基板Ｗの上面から排除されない、もしくは、微量しか排除されない。したがって、第１液体の吐出が停止された後も、基板Ｗの上面全域を覆う第１液膜Ｆ１が基板Ｗ上に保持される。リンス液の液膜を第１液膜Ｆ１に置換した後に、微量のリンス液がパターンＰ１（図５参照）の間に残っていたとしても、このリンス液は、第１液体に溶け込み、第１液体中に拡散する。これにより、パターンＰ１の間に残留するリンス液を減らすことができる。
次に、基板Ｗの上面上の第１液体のうち一部の第１液体を第２液体に置換する（すなわち、部分置換する）ために第２液体を基板Ｗの上面に供給する第２液体供給工程（図６のＳ７）が行われる。
具体的には、少なくとも一つのガード５４が上位置に位置している状態で、制御装置３は、スピンモータ１９を制御して、第２のパドル速度で基板Ｗを回転させる。第２のパドル速度は、たとえば、０を超える１０ｒｐｍ以下の速度である。第２のパドル速度は、第１のパドル速度と等しくてもよいし、異なっていてもよい。第２のパドル速度は０ｒｐｍであってもよい。すなわち、第２液体供給工程（Ｓ７）において基板Ｗの回転が停止されていてもよい。
制御装置３は、第２液体バルブ４７を開いて、図７Ａに示すように、第２液体ノズル４１からの第２液体の吐出を開始する。第２液体の吐出が開始される前に、基板Ｗから排除された液体を受け止めるガード５４を切り換えるために、制御装置３は、ガード昇降ユニット５７を制御して、少なくとも一つのガード５４を鉛直に移動させてもよい。
第２液体ノズル４１から吐出された第２液体は、基板Ｗの上面の中央部で第１液膜Ｆ１に衝突する。第２液体は、第１液膜Ｆ１を貫通し、基板Ｗの上面の中央部に衝突する。基板Ｗの上面の中央部にあった第１液体は、第２液体の供給によって、基板Ｗの上面に沿って外方に押し流される。基板Ｗの上面の中央部に衝突した第２液体は、基板Ｗの上面の中央部から基板Ｗの上面に沿ってあらゆる方向に外方に流れる。これにより、図７Ａに示すように、基板Ｗの上面の中央部に形成されるほぼ円形の第２液膜Ｆ２（第２液体の液膜。以下同様。）と、第２液膜Ｆ２の側方を取り囲むリング状の第１液膜Ｆ１とが、基板Ｗの上面に形成される。
第２液体の比重は、第１液体の比重よりも大きい。そのため、第１液体と第２液体との界面では、第２液体が重力で基板Ｗの上面側に移動し、第１液体が第２液体の上に移動する。つまり、比重差によって第２液体が第１液体と基板Ｗとの間に入り込む（図７Ａ参照）。これにより、基板Ｗ上の第２液膜Ｆ２が形成される領域では、パターンＰ１の間の第１液体が、表面張力のより低い第２液体によって置換される。
第２液体ノズル４１が第２液体を吐出しているとき、第２液体ノズル４１は、第２液体ノズル４１から吐出された第２液体が基板Ｗの上面の中央部に衝突する中央処理位置（図７Ａに示す位置）で静止させられている。第２液体の吐出が継続されると、第２液膜Ｆ２の外径が徐々に増加すると共に、リング状の第１液膜Ｆ１の幅が徐々に減少する。
前述のように、第１液体と第２液体との界面では、比重差によって第２液体が第１液体と基板Ｗとの間に入り込むのであるが、第２液体の吐出が継続されると、このような界面が基板Ｗの上面に沿って外方に移動する。したがって、第２液体によって、パターンＰ１（図５参照）の間の溝の奥深くまで置換できる。これにより、第２液体と基板Ｗとの間に残留する第１液体を減らすことができ、第１液体を確実に、表面張力のより低い第２液体に置換できる。
図７Ｂおよび図８Ａに示すように、第２液体バルブ４７は、第１液膜Ｆ１が基板Ｗの上面からなくなる前に閉じられる。基板Ｗの回転速度が第２のパドル速度（たとえば、０を超える１０ｒｐｍ以下の速度または、０ｒｐｍ（回転停止））であるので、基板Ｗの上面から第１液体は排除されない、もしくは微量しか排除されない。したがって、第２液体の吐出が停止された状態で、図８Ａに示すように、基板Ｗの上面の中央部を覆うほぼ円形の第２液膜Ｆ２と、第２液膜Ｆ２の側方を取り囲むリング状の第１液膜Ｆ１とが、基板Ｗの上面に形成され、この第１液膜Ｆ１および第２液膜Ｆ２が、基板Ｗの上面に保持される（液膜形成工程）。
図８Ａに示す第１液膜Ｆ１および第２液膜Ｆ２について説明する。
第２液膜Ｆ２の側方を取り囲む第１液膜Ｆ１に含まれる第１液体の表面張力が高い。そして、第１液膜Ｆ１によって第２液膜Ｆ２の側方を取り囲むことにより、基板Ｗ上からの第２液体の流出が第１液膜Ｆ１によって堰き止められる。第１液膜Ｆ１および第２液膜Ｆ２を併せた液膜全体において、その外周部に含まれる液体の表面張力によって、膜の形体が保持される。液膜全体の外周部が表面張力の高い第１液体によって構成されているので、第１液膜Ｆ１および第２液膜Ｆ２を併せた液膜全体において、膜の形体を保持できる。
基板Ｗの上面に存在する第２液体の量が少なくなり過ぎると、第２液膜Ｆ２の内径が基板Ｗの外径近くに広がった状態（図８Ｄ参照）で第２液膜Ｆ２がリング状を保つことができなくなる。一方、基板Ｗの上面に存在する第２液体の量が多くなり過ぎると、基板Ｗの上面に存在する第１液体の量が少なくなり過ぎ、第２液膜Ｆ２と第１液膜Ｆ１とを基板Ｗの上面上に保持した状態（図８Ａ参照）で、第１液膜Ｆ１によって第２液膜Ｆ２を支持できなくなってしまう。そのため、基板Ｗの上面に保持される第２液膜Ｆ２の大きさは、第２液膜Ｆ２の内径が基板Ｗの外径近くに広がった状態（図８Ｄ参照）で第２液膜Ｆ２がリング状を保つことができるように、かつ第２液膜Ｆ２と第１液膜Ｆ１とを基板Ｗの上面上に保持した状態（図８Ａ参照）で第１液膜Ｆ１によって第２液膜Ｆ２を支持できるように設定されている。この例では、図８Ａに示すように、第１液膜Ｆ１の幅が、第２液膜Ｆ２の半径と同程度に設定されている。第１液膜Ｆ１の幅と、第２液膜Ｆ２の半径との比は、１：２～２：１であることが好ましい。
第１液膜Ｆ１および第２液膜Ｆ２が基板Ｗの上面に形成された後は、ホットプレート２１によって基板Ｗを加熱することにより、第１液体と基板Ｗの上面との間に第１蒸気層Ｌ１を形成し、かつ第２液体と基板Ｗの上面との間に第２蒸気層Ｌ２を形成する蒸気層形成工程（図６のＳ８）が行われる。蒸気層形成工程（Ｓ８）では、第１液膜Ｆ１が、主として第１蒸気層Ｌ１上に保持され、かつ、第２液膜Ｆ２が、主として第２蒸気層Ｌ２上に保持される。
具体的には、第２のパドル速度で基板Ｗが回転している状態、または基板Ｗが回転停止している状態（すなわち、第２のパドル速度が０ｒｐｍ）において、制御装置３は、少なくとも一つのガード５４が上位置に位置している状態で、基板Ｗの回転を停止させる。そして、制御装置３は、チャックピン駆動ユニット２０を制御して、基板Ｗの把持を解除する。把持解除後の基板Ｗは、複数のチャックピン１７によって下方から支持される。
また、制御装置３は、ホットプレート２１への電力の供給を開始して、ホットプレート２１の上面の全域またはほぼ全域を発熱させて、ホットプレート２１の上面を、所定の加熱温度まで昇温させる。これにより、基板Ｗを均一に加熱できる。加熱温度は、第２液体の沸点以上である。また、加熱温度は、第１液体の沸点以上である。
そして、制御装置３は、プレート昇降ユニット２７を制御して、それまで下位置に位置していたホットプレート２１を上位置まで上昇させる。ホットプレート２１が上位置に向けて上昇する過程で、ホットプレート２１の複数の突出部２５が基板Ｗに下面に接触する。ホットプレート２１をさらに上昇させることにより、図７Ｃに示すように、ホットプレート２１によって持ち上げられた基板Ｗは、複数のチャックピン１７から上方に離れる。これにより、ホットプレート２１から複数のチャックピン１７に基板Ｗが受け渡され、ホットプレート２１によって基板Ｗが支持される。この状態において、ホットプレート２１が基板Ｗの下面に接しているので、基板Ｗは、ホットプレート２１の上で静止しながらホットプレート２１によって加熱される。
ホットプレート２１の発熱は、蒸気層形成工程（Ｓ８）の開始前から開始されていてもよい。具体的には、ホットプレート２１の発熱は、第２液体が基板Ｗに供給される前または後に開始されてもよいし、第２液体が基板Ｗに供給されるのと同時に開始されてもよい。
基板Ｗの表面Ｗａの温度（すなわち、表面Ｗａに形成されているパターンＰ１の温度）が、第２液体の沸点以上であるので、第２液体が第２液膜Ｆ２と基板Ｗとの界面で蒸発し、多数の小さな気泡が第２液体と基板Ｗの上面との間に介在する。第２液体が第２液膜Ｆ２と基板Ｗとの界面のあらゆる場所で蒸発することにより、第２液体の蒸気を含む第２蒸気層Ｌ２（図７Ｃ参照）が第２液膜Ｆ２と基板Ｗとの間に形成される。これにより、第２液体が基板Ｗの上面から離れ、第２液膜Ｆ２が基板Ｗの上面から浮上する。そして、第２液膜Ｆ２が、主として第２蒸気層Ｌ２上に保持される。このとき、基板Ｗ上の第２液膜Ｆ２に働く摩擦抵抗は、零と見なせるほど小さい。
また、基板Ｗの表面Ｗａの温度（すなわち、表面Ｗａに形成されているパターンＰ１の温度）が、第１液体の沸点以上である場合には、第１液体が第１液膜Ｆ１と基板Ｗとの界面で蒸発し、多数の小さな気泡が第１液体と基板Ｗの上面との間に介在する。第１液体が第１液膜Ｆ１と基板Ｗとの界面のあらゆる場所で蒸発することにより、第１液体の蒸気を含む第１蒸気層Ｌ１（図７Ｃ参照）が第１液膜Ｆ１と基板Ｗとの間に形成される。これにより、第１液体が基板Ｗの上面から離れ、第１液膜Ｆ１が基板Ｗの上面から浮上する。そして、第１液膜Ｆ１が、主として第１蒸気層Ｌ１上に保持される。このとき、基板Ｗ上の第１液膜Ｆ１に働く摩擦抵抗は、零と見なせるほど小さい。
第１液膜Ｆ１と第２液膜Ｆ２との間の界面には、図７Ｃに示すように、厳密には、第１液体と第２液体との混合液の液膜ＦＭが形成されている。
第２液膜Ｆ２に含まれる第２液体の蒸気圧が第１液膜Ｆ１に含まれる第１液体の蒸気圧よりも高いので、第２蒸気層Ｌ２の膜厚が、第１蒸気層Ｌ１の膜厚よりも大きい。そのため、図７Ｃに示すように、浮上している第２液膜Ｆ２の下面は、浮上している第１液膜Ｆ１の下面よりも高い。また、第２液膜Ｆ２に含まれる第２液体の蒸気圧が第１液膜Ｆ１に含まれる第１液体の蒸気圧よりも高いので、第１蒸気層Ｌ１が、第２液膜Ｆ２の一部の下方まで張り出すこともあるかもしれない。
パターンＰ１の高さＴ（図５参照）が、浮上している第１液膜Ｆ１の下面よりも高い場合には、図７Ｃに示すように、第１液膜Ｆ１とパターンＰ１とが接触することがある。この場合であっても、第２液体の蒸気圧が第１液体の蒸気圧よりも高いので、図７Ｃに示すように、第２液膜Ｆ２の下面を、パターンＰ１の上端よりも上方に配置することが可能である。
第１液膜Ｆ１および第２液膜Ｆ２が浮上した後は、第１液体および第２液体を気体によって基板Ｗ外に排除する気体吹き付け排除工程（図６のＳ９および図６のＳ１０）が実行される。気体吹き付け排除工程は、浮上している第２液膜Ｆ２に気体を吹き付けて第２液体を部分的に排除することによって第２液膜Ｆ２に穴Ｈを開ける穴形成工程（Ｓ９）と、第１液膜Ｆ１を第１蒸気層Ｌ１上で移動させかつ第２液膜Ｆ２を第２蒸気層Ｌ２上で移動させて、基板Ｗの上面の外周まで穴Ｈを広げる穴拡大工程（Ｓ１０）と、を含む。
具体的には、制御装置３は気体バルブ４９を開いて、気体ノズル４２の吐出口４２ａからの気体の吐出を開始する。気体ノズル４２から吐出される気体の温度は、室温であってもよいし、室温より高くてもよい。気体ノズル４２から吐出された気体は、基板Ｗの上面の中央部で第２液膜Ｆ２に衝突した後、第２液膜Ｆ２の表面に沿って外方に流れる。これにより、基板Ｗの上面の中央部から外方に流れる気流が形成される。
第２液膜Ｆ２の中央部に気体が吹き付けられると、第２液膜Ｆ２に含まれる第２液体が気体の圧力で外方に押し退けられる。さらに、気体の供給によって第２液体の蒸発が促進される。これにより、第２液膜Ｆ２の中央部の厚みが減少し、図７Ｄおよび図８Ｂに示すように、第２液膜Ｆ２の中央部にほぼ円形の穴Ｈが形成される（穴形成工程（Ｓ９））。穴Ｈは、基板Ｗの上面を露出させる露出穴である。穴Ｈの形成のために、気体ノズル４２から吐出される気体の流量は、たとえば５Ｌ／ｍｉｎである。
その後、制御装置３は、流量調整バルブ５０の開度を大きくして、気体ノズル４２から吐出される気体の流量をたとえば１５Ｌ／ｍｉｎに増大させる。これにより、第２液膜Ｆ２の表面に沿って外方に流れる気体から、第２液体を外方に移動させる力が基板Ｗ上の第２液体に加わり、第２液体が基板Ｗの上面に沿って外方に流れる。
第２液体が基板Ｗの上面に沿って外方に流れるにしたがって、図７Ｅおよび図８Ｃに示すように、リング状の第２液膜Ｆ２の内径および外径は増加する。すなわち、穴Ｈの外縁（すなわち、第２液膜Ｆ２の内周）が広がる（穴拡大工程（Ｓ１０））。基板Ｗの上面の外周部上の第１液体は、第２液体によって外方に押され、基板Ｗから排除される。
その後、穴Ｈの外縁をさらに広げることにより、図７Ｆおよび図８Ｄに示すように、第１液膜Ｆ１が基板Ｗから排除され、リング状の第２液膜Ｆ２のみが基板Ｗの上面上に残留する。その後、制御装置３は、流量調整バルブ５０の開度を大きくして、気体ノズル４２から吐出される気体の流量をさらに増大させる。この例では、気体の吐出流量が、たとえば５０Ｌ／ｍｉｎ→８０Ｌ／ｍｉｎと段階的に増大する。これにより、穴Ｈの外縁（すなわち、第２液膜Ｆ２の内周）が、段階的に広がる。
穴Ｈを広げている間、第２液膜Ｆ２は、第２液膜Ｆ２の側方が第１液膜Ｆ１によって取り囲まれる態様を維持しながら外方に移動する。このような第１液膜Ｆ１および第２液膜Ｆ２の移動は、下方にそれぞれ第１蒸気層Ｌ１および第２蒸気層Ｌ２を維持しながら行われる。そのため、穴Ｈとの気液界面ＩＦは、第２液膜Ｆ２に設けられ続ける。浮上している第２液膜Ｆ２の下面の高さ位置が第２蒸気層Ｌ２によって高く保たれ続けている。そのため、穴Ｈを広げている期間中、気液界面ＩＦを、パターンＰ１の上端よりも上方に配置させ続けることが可能である。したがって、穴Ｈを広げている全期間にわたって、気液界面ＩＦにおいてパターンＰ１が第２液体に接液しない。
基板Ｗの上面の全域まで穴Ｈが広げられることにより、第１液体および第２液体が基板Ｗの上面から排除される。前述のように、基板Ｗ上の第１液膜Ｆ１および第２液膜Ｆ２に働く摩擦抵抗は、いずれも零と見なせるほど小さいので、第１液膜Ｆ１および第２液膜Ｆ２を、小さな力（気体の流れによる押し付け力）で、基板Ｗの上面から排除できる。穴Ｈが全域に広がった後の基板Ｗの上面には、目視できる大きさの液滴が存在しない。
ホットプレート２１の上位置への配置開始から予め定める加熱期間が経過すると、制御装置３は、プレート昇降ユニット２７を制御して、ホットプレート２１を下位置まで下降させる。ホットプレート２１が下位置に向けて下降する過程で、ホットプレート２１上の基板Ｗが複数のチャックピン１７の上に置かれ、ホットプレート２１が基板Ｗから下方に離れる。これにより、ホットプレート２１から複数のチャックピン１７に基板Ｗが受け渡される。その後、チャックピン駆動ユニット２０の駆動によって、複数のチャックピン１７に基板Ｗが把持される。
次に、基板Ｗの高速回転によって基板Ｗを乾燥させる乾燥工程（図６のＳ１１）が行われる。
具体的には、制御装置３は、気体バルブ９８を開いて、上面ノズル３３の気体吐出口９６からの気体の吐出を開始させる。これにより、基板Ｗの中央部から基板Ｗの外周部へと向かう横向きの環状気流が基板Ｗの上方に形成される。この環状気流と、気体ノズル４２から吐出され、基板Ｗの上面に沿って外方に流れる気体により形成する放射状気流と、を合わせた二層の気流によって、基板Ｗの上面が保護される。上面ノズル３３の気体吐出口９６からの気体の吐出は、乾燥工程（Ｓ１１）開始前から開始されていてもよい。たとえば、気体吐出口９６からの気体の吐出は、第１液体供給工程（Ｓ５）の開始から開始されてもよいし、第２液体供給工程（Ｓ７）の開始から開始されてもよい。
そして、制御装置３は、スピンモータ１９を制御して、リンス液供給速度よりも大きい高回転速度（たとえば数千ｒｐｍ）で基板Ｗを回転させる。仮に、基板Ｗの上面上に、第１液体の液滴および第２液体の液滴が残っている場合であっても、これらの液滴が基板Ｗの上面から除去され、基板Ｗが乾燥する。基板Ｗの高速回転が開始されてから所定時間が経過すると、制御装置３は、スピンモータ１９を制御して、基板Ｗの回転を停止させる（図６のＳ１２）。
次に、チャンバ４から基板Ｗを搬出する搬出工程（図６のＳ１３）が行われる。
具体的には、制御装置３は、ガード昇降ユニット５７を制御して、全てのガード５４を下位置まで下降させる。また、制御装置３は、気体バルブ４９および気体バルブ９８を閉じて、気体ノズル４２および気体吐出口９６からの気体の吐出を停止する。また、制御装置３は、ノズル移動ユニット５１を制御して、上面ノズル３３を待機位置まで退避させる。
その後、センターロボットＣＲが、ハンドＨ１をチャンバ４内に進入させる。複数のチャックピン１７による基板Ｗの把持が解除された後、センターロボットＣＲは、スピンチャック５上の基板ＷをハンドＨ１で支持する。その後、センターロボットＣＲは、基板ＷをハンドＨ１で支持しながら、ハンドＨ１をチャンバ４の内部から退避させる。これにより、処理済みの基板Ｗがチャンバ４から搬出される。
以上、この実施形態によれば、第２液体供給工程（Ｓ７）において、第２液膜Ｆ２と、第２液膜Ｆ２の側方を取り囲む第１液膜Ｆ１とが、基板Ｗの上面に形成される。そして、蒸気層形成工程（Ｓ８）において、基板Ｗが加熱されることにより、基板Ｗの上面に接する第２液体が蒸発してできる第２蒸気層Ｌ２が形成され、その第２蒸気層Ｌ２の上に第２液膜Ｆ２が保持される。すなわち、第２液膜Ｆ２は、基板Ｗの上面から浮上した状態で保持される。第２液膜Ｆ２に含まれる第２液体の蒸気圧が高いので、第２蒸気層Ｌ２の膜厚が大きい。そのため、浮上している第２液膜Ｆ２の下面の高さ位置を高く保つことができる。したがって、第２液膜Ｆ２の下面を、パターンＰ１の上端よりも上方に配置することが可能である。
浮上している第２液膜Ｆ２に気体を吹き付けることにより、第２液膜Ｆ２に穴が形成される。これにより、第２液膜Ｆ２に穴Ｈとの気液界面ＩＦが形成される。そして、その穴Ｈを基板Ｗの外周に向けて広げることにより、第２液膜Ｆ２を浮上したまま移動させて、基板Ｗ外へと排除される。基板Ｗ上の第２液膜Ｆ２に働く摩擦抵抗は、零と見なせるほど小さいので、気体の流れによる押し付け力という小さな力によって、第２液膜Ｆ２を基板Ｗから排除できる。
穴Ｈを広げている間、第２液膜Ｆ２は、第２液膜Ｆ２の側方が第１液膜Ｆ１によって取り囲まれる態様を維持しながら移動する。そのため、穴Ｈとの気液界面ＩＦは、第２液膜Ｆ２に設けられ続ける。また、浮上している第２液膜Ｆ２の下面の高さ位置が第２蒸気層Ｌ２によって高く保たれているので、第２液膜Ｆ２に設けられた気液界面ＩＦを、穴Ｈを広げている期間中、パターンＰ１の上端よりも上方に配置させ続けることが可能である。したがって、穴Ｈを広げている全期間にわたって、気液界面ＩＦにおいてパターンＰ１が第２液体に接液することを阻止することが可能である。この場合、穴Ｈを広げている全期間にわたって、第２液体の表面張力がその気液界面ＩＦにおいてパターンＰ１の上部に働くことを阻止できる。これにより、パターンＰ１の倒壊を抑制しながら、基板Ｗを乾燥させることができる。
また、第２液体の表面張力が、第１液体の表面張力よりも低い。つまり、第２液膜Ｆ２の側方を取り囲むリング状の第１液膜Ｆ１に含まれる第１液体の表面張力が高い。第１液膜Ｆ１によって第２液膜Ｆ２の側方を取り囲むことにより、基板Ｗ上からの第２液体の流出が第１液膜Ｆ１によって堰き止められる。第１液膜Ｆ１および第２液膜Ｆ２を併せた液膜全体において、その外周部に含まれる液体の表面張力によって、膜の形体が保持される。液膜全体の外周部が表面張力の高い第１液体によって構成されているので、第１液膜Ｆ１および第２液膜Ｆ２を併せた液膜全体において、膜の形体を保持できる。
仮に、第１液膜Ｆ１を設けることなく、基板Ｗ上の液膜を第２液膜Ｆ２のみで構成する場合、第２液体の表面張力が低いから、十分な厚みを有する蒸気層を形成できるだけの十分な加熱時間を確保することができず、その結果、基板Ｗ上の液膜を良好に浮上させることができないかもしれない。
これに対し、この実施形態のように、第１液膜Ｆ１によって第２液膜Ｆ２の側方を取り囲むことにより、第２液膜Ｆ２の膜厚を十分に厚くできる。第２液膜Ｆ２の膜厚が十分に厚いので、十分な時間をかけて第２液膜Ｆ２を加熱することができ、これにより、第２蒸気層Ｌ２の厚みを十分に厚くできる。ゆえに、第２液膜Ｆ２を良好に浮上させることができる。
また、パターンＰ１の高さＴ（図５参照）が高く、それ故に、パターンＰ１の上端が、浮上している第２液膜Ｆ２の下面と同等の高さ位置か、あるいは当該下面よりも上方に位置する場合も想定される。この場合、穴Ｈを広げている期間中、気液界面ＩＦにおいてパターンＰ１が第２液体に接液し続け、その気液界面ＩＦにおいて第２液体の表面張力がパターンＰ１の上部に働く。しかしながら、第２液体の表面張力が低いので、パターンＰ１に働く表面張力が低い。これにより、パターンＰ１の倒壊を抑制することが可能である。したがって、パターンＰ１が、浮上している第２液膜Ｆ２に接液する場合であっても、パターンＰ１の倒壊を抑制しながら、基板Ｗを乾燥させることができる。
また、基板Ｗの上面上の一部の第１液体だけを第２液体に置換することにより、リング状の第１液膜Ｆ１が、少なくとも基板Ｗの上面の外周部に残り、第２液体が、第１液膜Ｆ１の内側に溜まる。これにより、第２液膜Ｆ２と、第２液膜Ｆ２の側方を取り囲む第１液膜Ｆ１とを基板Ｗの上面に形成する構成を、比較的容易に実現できる。
以上、この発明の一実施形態について説明したが、本発明は他の形態で実施することもできる。
たとえば、液膜形成工程において、図９に示すように、第１液体ノズル１０１および第２液体ノズル１０２という２つのノズルから液体を吐出することにより、基板Ｗの上面に、第２液膜Ｆ２と、第２液膜Ｆ２の側方を取り囲むリング状の第１液膜Ｆ１と、を形成するようにしてもよい。
具体的には、基板Ｗを回転させながら、基板Ｗの上面の外周部に向けて第１液体ノズル１０１から第１液体を吐出することにより、基板Ｗの上面の外周部に第１液体が供給される。これにより、基板Ｗの上面の外周部にリング状の第１液膜Ｆ１が形成される。また、第１液体ノズル１０１とは異なる第２液体ノズル１０２から、基板Ｗの上面の中央部に向けて第２液体を吐出することにより、基板Ｗの上面に第２液体が供給される。これにより、基板Ｗの上面の外周部に円形の第２液膜Ｆ２が形成される。すなわち、第１液膜Ｆ１の形成のための第１液体の供給と、第２液膜Ｆ２の形成のための第２液体の供給とを、互いに異なるノズル（第１液体ノズル１０１および第２液体ノズル１０２）からの液吐出によって実現できる。第１液体ノズル１０１からの第１液体の供給と、第２液体ノズル１０２からの第２液体の供給とは、互いに同時に行うことが考えられるが、これらの供給が互いに前後して行われてもよい。
また、液膜形成工程において、２種類の液体（第１液体および第２液体）からなる液膜ではなく、３種類以上の液体からなる液膜を形成するようにしてもよい。たとえば、図１０に示すように、基板Ｗの上面に、第２液膜（たとえばＨＦＥの液膜）Ｆ２と、第２液膜Ｆ２の側方を取り囲むリング状の第１液膜（たとえばＩＰＡの液膜）Ｆ１と、第１液膜Ｆ１の側方を取り囲むリング状の第３液膜（第３の液体（たとえば水（純水））の液膜）Ｆ３と、が、形成されていてもよい。第３の液体は、第２の液体よりも表面張力が高い。表面張力の高さに関して言えば、第２の液体＜第１の液体＜第３の液体である。
また、前述の実施形態において、第１液体をＩＰＡとし、第２液体をＨＦＥとして説明したが、第１液体および第２液体の他の組み合わせとして、第１液体を水（大気圧および室温下における蒸気圧：３．２ＫＰａ、表面張力：０．０７２Ｎ／ｍ、比重：１）とし、第２液体をＩＰＡとすることもできる。
また、前述の実施形態において、蒸気層形成工程が、ホットプレート２１による基板Ｗの加熱を、基板Ｗにおける第２液膜Ｆ２の形成前から開始するものであってもよい。具体的には、第１液膜Ｆ１が基板Ｗの上面に形成された後、ホットプレート２１による基板Ｗの加熱を開始する。その後、基板Ｗが加熱されている状態で、基板Ｗの上面に第２液膜Ｆ２が形成される。そして、基板Ｗの加熱が続行されることにより、第１液体と基板Ｗの上面との間に第１蒸気層Ｌ１が形成され、かつ第２液体と基板Ｗの上面との間に第２蒸気層Ｌ２が形成される。
また、前述の実施形態において、ホットプレート２１は、基板Ｗの下面に接した状態ではなく、基板Ｗの下面から離れた状態で基板Ｗを加熱するようにしてもよい。具体的には、プレート昇降ユニット２７は、近接位置と下位置との間でホットプレート２１を昇降させる。近接位置は、ホットプレート２１の複数の突出部２５が基板Ｗの下面に所定間隔を隔てて対向する位置である。近接位置に配置されたホットプレート２１によって、基板Ｗが加熱される。基板Ｗの温度は、ホットプレート２１の加熱温度を変更することにより変更されてもよいし、基板Ｗとホットプレート２１との間隔を変更（すなわち、近接位置の高さ位置を変更）することにより変更されてもよい。
この場合、穴拡大工程（Ｓ９）において、基板Ｗを回転させてもよい。このとき、基板Ｗの回転による遠心力と、気体ノズル４２から吐出され、第２液膜Ｆ２の表面に沿って外方に流れる気体による押し付け力と、の双方によって穴Ｈを広げてもよいし、穴拡大工程（Ｓ９）において気体の吐出流量の増大を行わず、基板Ｗの回転による遠心力だけで穴Ｈを広げてもよい。
また、穴拡大工程（Ｓ９）において、基板Ｗの上面における、気体ノズル４２からの気体の吹き付け位置を、基板Ｗの上面から基板Ｗの外周部に向けて移動させることによって穴Ｈを広げてもよい。
また、穴拡大工程（Ｓ９）において、基板Ｗの中央部が高くなりかつ基板Ｗの外周部が低くなるような温度勾配を基板Ｗの上面に設け、基板Ｗの中央部と基板Ｗの外周部との温度差に起因して、基板Ｗの中央部から基板Ｗの外周部へと向かう流れを利用して、第１液膜Ｆ１および第２液膜Ｆ２を基板Ｗの外周へと移動させてもよい（穴Ｈを広げてもよい）。基板Ｗの上面の温度勾配は、たとえば、ホットプレート２１の上面を複数のエリアに分け、これらのエリアの加熱温度を異ならせることにより実現できる。
前述の実施形態において、ホットプレート２１以外のヒータを基板Ｗの下方に配置してもよい。ヒータは、ランプであってもよいし、ホットプレート２１およびランプ以外であってもよい。ランプは、赤外線（たとえば、近赤外線）を発する赤外線ランプ、または、発光ダイオードを含むＬＥＤランプであってもよいし、これら以外であってもよい。
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。
前述の全ての構成のうちの２つ以上が組み合わされてもよい。前述の全ての工程のうちの２つ以上が組み合わされてもよい。
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
５ ：スピンチャック（基板保持ユニット）
６ ：ヒータ
２１ ：ホットプレート
４０ ：第１液体ノズル（第１液体供給ユニット）
４１ ：第２液体ノズル（第２液体供給ユニット）
４２ ：気体ノズル（気体吹き付けユニット）
４４ ：第１液体配管（第１液体供給ユニット）
４５ ：第１液体バルブ（第１液体供給ユニット）
４６ ：第２液体配管（第２液体供給ユニット）
４７ ：第２液体バルブ（第２液体供給ユニット）
４８ ：気体配管（気体吹き付けユニット）
４９ ：気体バルブ（気体吹き付けユニット）
１０１ ：第１液体ノズル
１０２ ：第２液体ノズル
Ｗ ：基板

Claims (6)

  1. 水平に保持された基板の上面に、第１液体および前記第１液体の蒸気圧よりも高い蒸気圧を有する第２液体を供給して、前記第２液体を含む第２液膜と、前記第１液体を含みかつ前記第２液膜の側方を取り囲む第１液膜とを、前記基板の上面に形成する液膜形成工程と、
    前記基板を加熱することによって、少なくとも前記基板の上面に接する前記第２液体を蒸発させて、前記第２液体の蒸気を含む第２蒸気層を前記第２液体と前記基板の上面との間に形成し、かつ前記第２液膜を前記第２蒸気層上に保持する蒸気層形成工程と、
    前記第２蒸気層が形成された後、前記第２液膜に気体を吹き付けて前記第２液体を部分的に排除することによって前記第２液膜に穴を開け、さらに前記穴を前記基板の外周に向けて広げ、前記第２液膜を前記第２蒸気層上で移動させることにより、前記第１液体および前記第２液体を前記基板外に排除する気体吹き付け排除工程と、を含む、基板処理方法。
  2. 前記第２液体の表面張力は、前記第１液体の表面張力よりも低い、請求項１に記載の基板処理方法。
  3. 前記液膜形成工程が、
    前記基板の上面に前記第１液体を供給する工程と、
    前記基板の上面に前記第２液体を供給して、前記基板の上面上の前記第１液体のうち一部の前記第１液体だけを前記第２液体に置換する工程と、を含む、請求項１または２に記載の基板処理方法。
  4. 前記液膜形成工程が、
    第１液体ノズルから前記基板の上面の外周部に向けて前記第１液体を吐出する工程と、
    前記第１液体ノズルとは異なる第２液体ノズルから、前記基板の上面の中央部に向けて前記第２液体を吐出する工程と、を含む、請求項１または２に記載の基板処理方法。
  5. 前記第２液体の比重が、前記第１液体の比重よりも大きい、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ユニットと、
    前記基板保持ユニットに保持されている前記基板の上面に第１液体を供給する第１液体供給ユニットと、
    前記基板保持ユニットに保持されている前記基板の上面に、前記第１液体の蒸気圧よりも高い蒸気圧を有する第２液体を供給する第２液体供給ユニットと、
    前記基板保持ユニットに保持されている前記基板を加熱するヒータと、
    前記基板保持ユニットに保持されている前記基板に気体を吹き付ける気体吹き付けユニットと、
    前記第１液体供給ユニット、前記第２液体供給ユニット、前記ヒータおよび前記気体吹き付けユニットを制御する制御装置と、
    前記制御装置が、前記第１液体供給ユニットおよび前記第２液体供給ユニットによって、前記第１液体および前記２液体を前記基板の上面に供給して、前記第２液体を含む第２液膜と、前記第１液体を含みかつ前記第２液膜の側方を取り囲む第１液膜とを、前記基板の上面に形成する液膜形成工程と、前記ヒータによって前記基板を加熱することによって、少なくとも前記基板の上面に接する前記第２液体を蒸発させて、前記第２液体の蒸気を含む第２蒸気層を前記第２液体と前記基板の上面との間に形成し、かつ前記第２液膜を前記第２蒸気層上に保持する蒸気層形成工程と、前記第２蒸気層が形成された後、前記気体吹き付けユニットによって前記第２液膜に気体を吹き付けて前記第２液体を部分的に排除することによって前記第２液膜に穴を開け、さらに前記穴を前記基板の外周に向けて広げ、前記第２液膜を前記第２蒸気層上で移動させることにより、前記第１液膜に含まれる第１液体および前記第２液膜に含まれる第２液体を前記基板外に排除する気体吹き付け排除工程と、を実行する、基板処理装置。
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