JP7406404B2 - 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。処理対象になる基板には、たとえば、半導体ウエハ、液晶表示装置用基板、有機ＥＬ（Electroluminescence）表示装置等の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、太陽電池用基板等の基板が含まれる。

基板を１枚ずつ処理する枚葉式の基板処理装置による基板処理では、たとえば、スピンチャックによってほぼ水平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。
基板の表面にパターンが形成されている場合、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る。これにより、基板の乾燥不良が生じるおそれがある。パターンの内部に入り込んだリンス液の液面（空気と液体との界面）は、パターンの内部に形成されるので、液面とパターンとの接触位置に、液体の表面張力が働く。この表面張力が大きい場合には、パターンの倒壊が起こりやすくなる。典型的なリンス液である水は、表面張力が大きいために、スピンドライ工程におけるパターンの倒壊が無視できない。

そこで、水よりも表面張力が低い有機溶剤であるイソプロピルアルコール（Isopropyl Alcohol: IPA）を供給することが提案されている。基板の上面がＩＰＡで処理されることによって、パターンの内部に入り込んだ水がＩＰＡに置換される。その後にＩＰＡが除去されることで、基板の上面が乾燥される。
ところが、近年、基板の表面には、高集積化のために、微細でかつアスペクト比の高い微細パターン（柱状のパターン、ライン状のパターン等）が形成されている。微細で高アスペクト比の微細パターンは倒壊し易い。そのため、ＩＰＡの液膜が基板の上面に形成された後、微細パターンに表面張力が働く時間を短縮する必要がある。

そこで、下記特許文献１には、ＩＰＡの気相層を形成する基板処理方法が提案されている。この基板処理方法では、ヒータによって基板が加熱されることによって、ＩＰＡの液膜と基板の上面との間にＩＰＡの気相層が形成される。これにより、微細パターンの内部が気相のＩＰＡで満たされるため、微細パターン内部のＩＰＡを上方から徐々に蒸発させる方法と比較して、微細パターンに表面張力が作用する時間を短くすることができる。

特開２０１４－１１２６５２号公報

特許文献１に記載の基板処理方法では、ＩＰＡの液膜を基板の上面から浮上して基板の上面に接触しない状態を維持しながら、ＩＰＡの液膜が基板外へ排除される。特許文献１には、気相層が形成された状態でＩＰＡの液膜を基板外へ排除する方法として、たとえば、基板を傾けてＩＰＡの液膜を滑り落とす方法（特許文献１の図１１Ａ～図１１Ｃ参照）や、ＩＰＡの液膜を吸引ノズルで吸引することでＩＰＡの液膜を排除する方法（特許文献１の図１２Ａ～１２Ｃ参照）等が開示されている。

これらの方法では、ＩＰＡの液膜の全体が基板の上面から浮上した後に液膜を排除しなければ、基板の上面にＩＰＡが残存するおそれがある。そのため、ヒータによって基板を充分に加熱する必要がある。逆に、基板を加熱し過ぎると、ＩＰＡの液膜の全体を浮上させるためにヒータで基板を加熱している間にＩＰＡが局所的に蒸発して液膜が分裂するおそれもある。

そこで、この発明の１つの目的は、基板の上面から処理液を排除する際に処理液の液膜と基板の上面との間に気相層を形成する構成において、基板の上面から処理液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。

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、前記処理液の液膜を前記基板の上面に形成する液膜形成工程と、前記処理液の沸点よりも低い温度に前記基板の全体を加熱することによって、前記液膜を保温する液膜保温工程と、前記液膜保温工程を実行しながら、前記基板の上面に対向する照射ユニットから前記基板の上面の中央部に設定される照射領域に光を照射して前記基板の上面の中央部を加熱することによって、前記基板の上面の中央部に接する前記処理液を蒸発させて前記基板の上面に接し前記処理液を保持する気相層を前記液膜の中央部に形成する気相層形成工程と、前記気相層によって保持される前記処理液を排除することによって、前記液膜の中央部に開口を形成する開口形成工程と、前記基板の上面の中央部を通り鉛直方向に延びる回転軸線の周りに前記基板を回転させる基板回転工程と、前記液膜保温工程および前記基板回転工程を実行しながら前記基板の周縁部に向けて前記照射領域を移動させることによって、前記液膜の内周縁に前記気相層が形成された状態を維持しながら前記開口を拡大させる開口拡大工程とを含む、基板処理方法を提供する。

この方法によれば、基板の上面の中央部に設定される照射領域に光が照射されて基板の上面の中央部が加熱される。これにより、基板の上面の中央部に接する処理液が蒸発し、気相層が基板の上面の中央部に形成される。気相層が形成されることにより、基板の上面の中央部から液膜が浮上する。基板の上面の中央部に形成された気相層によって保持される処理液を排除することによって液膜の中央部に開口が形成される。開口が形成された後、基板を回転させながら加熱領域を基板の周縁部に向けて移動させることによって、液膜の内周縁に気相層が形成された状態を維持しながら開口が拡大される。言い換えると、基板の上面から液膜を排除する際に、気相層が形成されている環状の領域（気相層形成領域）が、開口の拡大とともに基板の上面の周縁部に向かって移動する。

したがって、基板の上面の全域に気相層が形成された後に気相層に保持される液膜が排除される方法と比較して、気相層が形成されてから気相層に保持される処理液が排除されるまでの時間を、基板の上面の任意の箇所において短くすることができる。これにより、開口の形成および拡大の際に、基板の全体が過度に加熱されることを抑制できる。よって、処理液が局所的に蒸発して液膜が分裂することを抑制できる。

また、開口の形成および拡大は、処理液の液膜を保温しながら行われる。そのため、照射領域において気相層を速やかに形成することができる。また、基板の上面において照射されていない非照射領域（特に、基板Ｗの上面の回転中心位置に対して照射領域とは反対側の領域）における基板の温度低下を抑制できる。そのため、形成された気相層が基板の回転によって照射領域外に移動して消失することを抑制できる。

以上により、基板の上面から処理液を良好に排除できる。その結果、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発生を抑制できる。
この発明の一実施形態では、前記開口拡大工程が、前記基板の上面において前記液膜が形成されている液膜形成領域と、前記基板の上面において前記開口が形成されている開口形成領域とに前記照射領域が跨って配置されるように、前記開口の拡大に追従して前記照射領域を移動させる工程を含む。

液膜に開口が形成された状態で基板が加熱されると、基板の上面において開口が形成され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、液膜の内周縁よりも内側（開口形成領域）と液膜の内周縁よりも外側（液膜形成領域）とで温度差が生じる。具体的には、開口形成領域では基板の温度が高く、液膜形成領域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熱対流が発生するので、開口が拡大されて、それによって、処理液が基板外に排除される。

そのため、液膜形成領域と開口形成領域とに照射領域が跨って配置されるように、開口の拡大に追従して照射領域を移動させる構成であれば、液膜形成領域と開口形成領域とで充分な温度差を生じさせ、液膜中に熱対流を発生させることができる。
その一方で、液膜の内周縁を充分な熱量で加熱することもできる。したがって、熱量不足により液膜の内周縁において気相層が形成されない事態や、一度形成された気相層が消失して処理液が基板の上面に接触する事態の発生を抑制できる。すなわち、液膜の内周縁に安定して気相層を形成することができる。

この発明の一実施形態では、前記液膜保温工程が、前記基板の下面から離間した位置で前記基板の下面に対向するヒータユニットによって前記基板を加熱することによって前記液膜を保温するヒータ加熱工程を含む。
この方法によれば、基板は、基板の下面から離間した位置に配置されたヒータユニットによって加熱される。したがって、ヒータユニットの構成にかかわらず、すなわち、ヒータユニットが基板とともに回転できない構成であっても、開口を拡大させる際に基板を容易に回転させることができる。また、基板にヒータユニットを接触させる構成と比較して、基板の全体を適度に加熱することができる。さらに、ヒータユニットに付着する汚れが基板に転写されることを抑制できる。

この発明の一実施形態では、前記液膜保温工程が、前記基板の下面の中央部に加熱流体を供給して前記基板を加熱することによって前記液膜を保温する流体加熱工程を含む。
開口が拡大される際、基板の下面の中央部に供給された加熱流体は、基板の回転に起因する遠心力の作用によって、基板の下面の周縁部に向かって広がる。そのため、基板の下面の中央部に加熱流体を供給するだけで、基板の全体を加熱することができる。

この発明の一実施形態では、前記開口形成工程が、前記気相層が形成された後に前記照射領域を前記基板の上面の中央部に維持することによって、前記液膜の中央部に前記開口を形成する工程を含む。
この方法によれば、気相層が形成された後においても照射領域が基板の上面の中央部に維持される。そのため、気相層が形成された後においても基板の上面の中央部が加熱されるので、気相層に保持される処理液の蒸発が促進される。また、基板の上面において、照射領域と、照射領域よりも外側の領域との間には大きな温度差が生じる。この温度差に起因して、基板の上面には、中央部から周縁部に向けて流れる熱対流が形成される。処理液の蒸発および熱対流の発生によって、処理液の液膜の中央部に開口を速やかに形成することができる。

この発明の一実施形態では、前記基板処理方法が、前記気相層が形成されている前記液膜の中央部に向けて気体を吹き付けることによって、前記開口の形成を促進する開口形成促進工程をさらに含む。
気相層が形成されている状態では、基板上の液膜に働く摩擦抵抗は、零と見なせるほど小さい。気相層が形成されている液膜の中央部に向けて気体を吹き付ける方法であれば、基板の中央部の処理液を速やかに押し退けることができる。これにより、開口の形成を促進することができる。

この発明の一実施形態では、前記基板処理方法が、前記液膜の内周縁が前記基板の上面の周縁部に達したときに、前記基板の上面において前記液膜の内周縁よりも内側に気体を吹き付けることによって、前記開口の拡大を促進する拡大促進工程をさらに含む。
熱対流を利用した処理液の移動では、或る程度まで開口を拡大できるものの、基板の上面の周縁部にまで開口の外周縁が至ると、処理液の移動が停止するおそれがある。より詳細には、開口の外周縁が基板の上面の周縁部に至っている状態では、基板上の処理液の全体量が少ないため、開口形成領域と液膜形成領域での基板の温度差が小さくなる。そのため、処理液は基板の内側への移動と外側への移動とを繰り返す平衡状態となる。この場合、処理液が基板の内側に戻るときに、気相層が失われた基板の上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。

開口を拡大する際、基板は回転している。そのため、液膜に作用する遠心力が充分に大きければこの平衡状態を解消することができる。しかしながら、遠心力が充分に大きくない場合には、平衡状態が解消されない。
そこで、液膜の内周縁が基板の上面の周縁部に達したときに、基板の上面において前記液膜の内周縁よりも内側に気体を吹き付ける構成であれば、気体の勢いで処理液を基板の外側に押して、開口を拡大することができる。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。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。

この発明の一実施形態では、前記開口形成工程において、前記照射ユニットの高さ位置を離隔位置にした状態で前記開口が形成される。前記基板処理方法が、前記開口が形成された後に、前記照射ユニットの高さ位置を前記離隔位置よりも前記基板の上面に近い近接位置に変更する照射ユニット近接工程と、前記開口拡大工程において、前記照射ユニットの高さ位置を前記近接位置に維持しながら前記照射ユニットを前記基板の周縁部に向けて移動させることによって、前記基板の周縁部に向けて前記照射領域を移動させる近接移動工程とをさらに含む。

この方法によれば、開口が形成された後に、照射ユニットの高さ位置が離隔位置から近接位置に変更される。そのため、開口形成領域の温度を速やかに上昇させることができる。これにより、温度差を利用して、開口を拡大させることができる。その後、開口を拡大させる際、高さ位置を近接位置に維持された照射ユニットが周縁部に移動される。そのため、液膜の内周縁に充分な熱量を与えながら開口を拡大させることができる。

この発明の一実施形態では、前記照射ユニットから照射される光が、前記処理液を透過する波長を有している。そのため、光を、前記基板の上面に良好に届かせることができる。処理液がＩＰＡである場合、処理液を透過する波長は、２００ｎｍ～１１００ｎｍである。
この発明の他の実施形態は、基板を水平に保持する基板保持ユニットと、水平に保持された前記基板の上面に処理液を供給する処理液供給ユニットと、水平に保持された前記基板の全体を前記処理液の沸点よりも低い温度に加熱する基板加熱ユニットと、水平に保持された前記基板の上面に対向するように構成されており、前記基板の上面の中央部に向けて光を照射する照射ユニットと、前記照射ユニットを水平方向に移動させる移動ユニットと、水平に保持された前記基板の上面の中央部を通り鉛直方向に延びる回転軸線の周りに前記基板を回転させる基板回転ユニットと、前記処理液供給ユニット、前記基板加熱ユニット、前記照射ユニット、前記移動ユニット、および前記基板回転ユニットを制御するコントローラとを含む、基板処理装置を提供する。

そして、前記コントローラが、前記基板保持ユニットに保持された基板の上面に、前記処理液供給ユニットから処理液を供給することによって、前記処理液の液膜を前記基板の上面に形成する液膜形成工程と、前記基板加熱ユニットに前記基板の全体を加熱させることによって前記液膜を保温する液膜保温工程と、前記液膜保温工程を実行しながら、前記基板の上面に設定される照射領域に向けて前記照射ユニットから光を照射することによって、前記基板の上面の中央部に接する前記処理液を蒸発させて、前記基板の上面に接し前記処理液を保持する気相層を、前記液膜の中央部に形成する気相層形成工程と、前記気相層によって保持される前記処理液を排除して前記液膜の中央部に開口を形成する開口形成工程と、前記基板回転ユニットに前記基板を回転させる基板回転工程と、前記液膜保温工程および前記基板回転工程を実行しながら前記移動ユニットに前記照射ユニットを移動させて前記基板の周縁部に向けて前記照射領域を移動させることによって、前記液膜の内周縁に前記気相層が形成された状態を維持しながら前記開口を拡大させる開口拡大工程とを実行するようにプログラムされている。

この装置によれば、上述した基板処理方法と同様の効果を奏する。

図１は、この発明の第１実施形態に係る基板処理装置のレイアウトを示す模式的な平面図である。 図２は、処理対象の基板の表面の断面の拡大図である。 図３は、前記基板処理装置に備えられる処理ユニットの概略構成を示す模式的な部分断面図である。 図４は、前記処理ユニットに備えられるランプユニットの縦断面図である。 図５は、前記ランプユニットを下から見た図である。 図６は、前記基板処理装置の主要部の電気的構成を示すブロック図である。 図７は、前記基板処理装置による基板処理の一例を説明するための流れ図である。 図８Ａは、前記基板処理の様子を説明するための模式図である。 図８Ｂは、前記基板処理の様子を説明するための模式図である。 図８Ｃは、前記基板処理の様子を説明するための模式図である。 図８Ｄは、前記基板処理の様子を説明するための模式図である。 図８Ｅは、前記基板処理の様子を説明するための模式図である。 図８Ｆは、前記基板処理の様子を説明するための模式図である。 図９Ａは、前記基板処理中の基板の上面に形成される領域について説明するための模式図である。 図９Ｂは、前記基板処理中の基板の上面に形成される領域について説明するための模式図である。 図９Ｃは、前記基板処理中の基板の上面に形成される領域について説明するための模式図である。 図９Ｄは、前記基板処理中の基板の上面に形成される領域について説明するための模式図である。 図１０は、本発明の第２実施形態に係る基板処理装置に備えられる照射ユニットの縦断面図である。 図１１は、第２実施形態に係る基板処理装置に備えられる照射ユニットを下から見た図である。 図１２Ａは、第２実施形態に係る基板処理装置による基板処理の様子を説明するための模式図である。 図１２Ｂは、第２実施形態に係る基板処理装置による基板処理の様子を説明するための模式図である。 図１２Ｃは、第２実施形態に係る基板処理装置による基板処理の様子を説明するための模式図である。 図１２Ｄは、第２実施形態に係る基板処理装置による基板処理の様子を説明するための模式図である。 図１３は、本発明の第３実施形態に係る基板処理装置に備えられる処理ユニットの概略構成を示す模式的な部分断面図である。 図１４Ａは、第３実施形態に係る基板処理装置による基板処理の様子を説明するための模式図である。 図１４Ｂは、第３実施形態に係る基板処理装置による基板処理の様子を説明するための模式図である。 図１４Ｃは、第３実施形態に係る基板処理装置による基板処理の様子を説明するための模式図である。 図１４Ｄは、第３実施形態に係る基板処理装置による基板処理の様子を説明するための模式図である。

以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、この発明の第１実施形態にかかる基板処理装置１のレイアウトを示す模式的な平面図である。
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、基板Ｗを流体で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を制御するコントローラ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。

各処理ユニット２は、チャンバ４と、チャンバ４内に配置された処理カップ７とを備えており、処理カップ７内で基板Ｗに対する処理を実行する。チャンバ４には、搬送ロボットＣＲによって、基板Ｗを搬入したり基板Ｗを搬出したりするための出入口４Ａが形成されている。チャンバ４には、この出入口４Ａを開閉するシャッタユニット４Ｂが備えられている。

図２に示すように、基板処理装置１で処理される基板Ｗの表層には、微細な凹凸パターン１６０が形成されている。凹凸パターン１６０は、基板Ｗの表面に形成された微細な凸状の構造体１６１と、隣接する構造体１６１の間に形成された凹部（溝）１６２とを含む。
凹凸パターン１６０の表面、すなわち、構造体１６１（凸部）および凹部１６２の表面は、凹凸のあるパターン面１６５を形成している。パターン面１６５は、基板Ｗの表面に含まれる。構造体１６１の表面１６１ａは、先端面１６１ｂ（頂部）および側面１６１ｃによって構成されており、凹部１６２の表面は、底面１６２ａ（底部）によって構成されている。構造体１６１が筒状である場合には、その内方に凹部が形成されることになる。

構造体１６１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１６１は、複数の膜を積層した積層膜であってもよい。
凹凸パターン１６０は、アスペクト比が３以上の微細パターンである。凹凸パターン１６０のアスペクト比は、たとえば、１０～５０である。構造体１６１の幅Ｌ１は５ｎｍ～４５ｎｍ程度、構造体１６１同士の間隔Ｌ２は５ｎｍ～数μｍ程度であってもよい。構造体１６１の高さ（パターン高さＴ１）は、たとえば５０ｎｍ～５μｍ程度であってもよい。パターン高さＴ１は、構造体１６１の先端面１６１ｂと凹部１６２の底面１６２ａ（底部）との間の距離である。

図３は、処理ユニット２の構成例を説明するための模式図である。処理ユニット２は、スピンチャック５と、ヒータユニット６と、処理カップ７と、薬液ノズル８と、リンス液ノズル９と、低表面張力液体ノズル１０と、気体ノズル１１と、ランプユニット１２とを含む。
スピンチャック５は、基板Ｗを水平に保持しながら、回転軸線Ａ１まわりに基板Ｗを回転させる。回転軸線Ａ１は、基板Ｗの上面（上側の表面）の中心位置を通り鉛直方向に延びる。スピンチャック５は、複数のチャックピン２０と、スピンベース２１と、回転軸２２と、回転軸２２に回転力を与えるスピンモータ２３とを含む。スピンチャック５は、基板保持回転ユニットの一例である。

スピンベース２１は、水平方向に沿う円板形状を有している。スピンベース２１の上面には、基板Ｗの周縁部を保持する複数のチャックピン２０が、スピンベース２１の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、ピン開閉ユニット２４によって開閉される。複数のチャックピン２０は、ピン開閉ユニット２４によって閉状態にされることによって基板Ｗを水平に保持（挟持）する。複数のチャックピン２０は、ピン開閉ユニット２４によって開状態にされることによって基板Ｗを解放する。複数のチャックピン２０は、開状態において、基板Ｗを下方から支持する。

スピンベース２１および複数のチャックピン２０は、基板Ｗを水平に保持する基板保持ユニットを構成している。基板保持ユニットは、基板ホルダともいう。
回転軸２２は、回転軸線Ａ１に沿って鉛直方向に延びている。回転軸２２の上端部は、スピンベース２１の下面中央に結合されている。スピンモータ２３は、回転軸２２に回転力を与える。スピンモータ２３によって回転軸２２が回転されることにより、スピンベース２１が回転される。これにより、基板Ｗが回転軸線Ａ１のまわりに回転される。スピンモータ２３は、回転軸線Ａ１まわりに基板Ｗを回転させる基板回転ユニットの一例である。

ヒータユニット６は、基板Ｗの全体を加熱する基板加熱ユニットの一例である。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いる。ヒータユニット６は、スピンベース２１の上面と基板Ｗの下面との間に配置されている。ヒータユニット６は、基板Ｗの下面に下方から対向する対向面６ａを有する。
ヒータユニット６は、プレート本体６１およびヒータ６２を含む。プレート本体６１は、平面視において、基板Ｗよりも僅かに小さい。プレート本体６１の上面が対向面６ａを構成している。ヒータ６２は、プレート本体６１に内蔵されている抵抗体であってもよい。ヒータ６２に通電することによって、対向面６ａが加熱される。対向面６ａは、たとえば、１９５℃に加熱される。そして、ヒータ６２には、給電線６３を介して、ヒータ通電ユニット６４から電力が供給される。

処理ユニット２は、ヒータユニット６をスピンベース２１に対して相対的に昇降させるヒータ昇降ユニット６５を含む。ヒータ昇降ユニット６５は、たとえば、ボールねじ機構（図示せず）と、それに駆動力を与える電動モータ（図示せず）とを含む。ヒータ昇降ユニット６５は、ヒータリフタともいう。
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６６が結合されている。昇降軸６６は、スピンベース２１の中央部に形成された貫通孔２１ａと、中空の回転軸２２とを挿通している。昇降軸６６内には、給電線６３が通されている。

ヒータ昇降ユニット６５は、昇降軸６６を介してヒータユニット６を昇降させる。ヒータユニット６は、ヒータ昇降ユニット６５によって昇降されて、下位置および上位置に位置することができる。ヒータ昇降ユニット６５は、下位置および上位置だけでなく、下位置および上位置の間の任意の位置に配置することが可能である。
処理カップ７は、スピンチャック５に保持された基板Ｗから外方に飛散する液体を受け止め、その液体を回収または廃棄する部材である。処理カップ７は、スピンチャック５に保持された基板Ｗから外方に飛散する液体を受け止める複数のガード７１と、複数のガード７１によって下方に案内された液体を受け止める複数のカップ７２と、複数のガード７１と複数のカップ７２とを取り囲む円筒状の外壁部材７３とを含む。

この実施形態では、２つのガード７１（第１ガード７１Ａおよび第２ガード７１Ｂ）と、２つのカップ７２（第１カップ７２Ａおよび第２カップ７２Ｂ）とが設けられている例を示している。
第１カップ７２Ａおよび第２カップ７２Ｂのそれぞれは、上向きに開放された環状溝の形態を有している。

第１ガード７１Ａは、スピンベース２１を取り囲むように配置されている。第２ガード７１Ｂは、第１ガード７１Ａよりも外側でスピンベース２１を取り囲むように配置されている。
第１ガード７１Ａおよび第２ガード７１Ｂは、それぞれ、ほぼ円筒形状を有している。各ガード７１の上端部は、スピンベース２１側に向かうように内側に傾斜している。

第１カップ７２Ａは、第１ガード７１Ａによって下方に案内された液体を受け止める。第２カップ７２Ｂは、第１ガード７１Ａと一体に形成されている。第２カップ７２Ｂは、第２ガード７１Ｂによって下方に案内された液体を受け止める。
処理ユニット２は、第１ガード７１Ａおよび第２ガード７１Ｂを別々に昇降させるガード昇降ユニット７４をさらに含む。ガード昇降ユニット７４は、下位置と上位置との間で第１ガード７１Ａを昇降させる。ガード昇降ユニット７４は、下位置と上位置との間で第２ガード７１Ｂを昇降させる。

第１ガード７１Ａおよび第２ガード７１Ｂがともに上位置に位置するとき、基板Ｗから飛散する液体は、第１ガード７１Ａによって受けられる。第１ガード７１Ａが下位置に位置し、第２ガード７１Ｂが上位置に位置するとき、基板Ｗから飛散する液体は、第２ガード７１Ｂによって受けられる。
第１ガード７１Ａおよび第２ガード７１Ｂがともに下位置に位置するときには、搬送ロボットＣＲが、チャンバ４内に基板Ｗを搬入したりチャンバ４内から基板Ｗを搬出したりすることができる。

ガード昇降ユニット７４は、たとえば、第１ガード７１Ａに結合された第１ボールねじ機構（図示せず）と、第１ボールねじ機構に駆動力を与える第１モータ（図示せず）と、第２ガード７１Ｂに結合された第２ボールねじ機構（図示せず）と、第２ボールねじ機構に駆動力を与える第２モータ（図示せず）とを含む。ガード昇降ユニット７４は、ガード移動ユニットの一例である。ガード昇降ユニット７４は、ガードリフタともいう。

薬液ノズル８は、基板Ｗの上面に向けて薬液を吐出するノズルである。薬液ノズル８は、薬液ノズル８に薬液を案内する薬液配管４０に接続されている。薬液配管４０に介装された薬液バルブ５０が開かれると、薬液が、薬液ノズル８の吐出口から下方に向けて連続流で吐出される。
薬液として、たとえば、硫酸、硝酸、塩酸、フッ酸（ＨＦ、ＤＨＦ）、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、蓚酸等）、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等）、界面活性剤、および腐食防止剤の少なくとも１つを含む液を用いることができる。

薬液ノズル８は、たとえば、移動可能なスキャンノズルである。処理ユニット２は、薬液ノズル８が先端部に取り付けられた第１アーム３０と、第１アーム３０を移動させることにより、薬液ノズル８を移動させる第１移動ユニット３１とをさらに含む。
第１移動ユニット３１は、第１アーム３０を回動させることにより、平面視で基板Ｗの上面の中央部を通る軌跡に沿って薬液ノズル８を水平に移動させる。第１移動ユニット３１は、中央位置と退避位置との間で薬液ノズル８を水平に移動させる。薬液ノズル８が中央位置に位置するとき、薬液ノズル８が基板Ｗの上面の中央部に対向する。

基板Ｗの上面の中央部とは、基板Ｗの上面の回転中心位置と基板Ｗの上面における回転中心位置の周囲の位置とを含む領域である。
薬液ノズル８が退避位置に位置するとき、薬液ノズル８が平面視でスピンチャック５の周囲に退避する。第１移動ユニット３１は、たとえば、第１アーム３０に接続され鉛直方向に延びる回動軸（図示せず）と、当該回動軸を回動させる電動モータ（図示せず）とを含む。

リンス液ノズル９は、薬液を洗い流すリンス液を基板Ｗの上面に向けて吐出するノズルである。リンス液ノズル９は、リンス液ノズル９にリンス液を案内するリンス液配管４１に接続されている。リンス液配管４１に介装されたリンス液バルブ５１が開かれると、リンス液が、リンス液ノズル９の吐出口から下方に向けて連続流で吐出される。
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、１０ｐｐｍ～１００ｐｐｍ程度）の塩酸水、および希釈濃度（たとえば、１０ｐｐｍ～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９は、たとえば、移動可能なスキャンノズルである。処理ユニット２は、リンス液ノズル９が先端部に取り付けられた第２アーム３２と、第２アーム３２を移動させることにより、リンス液ノズル９を移動させる第２移動ユニット３３とをさらに含む。
第２移動ユニット３３は、第２アーム３２を回動させることにより、平面視で基板Ｗの上面の中央部を通る軌跡に沿ってリンス液ノズル９を水平に移動させる。第２移動ユニット３３は、中央位置と退避位置との間でリンス液ノズル９を水平に移動させる。リンス液ノズル９が中央位置に位置するとき、リンス液ノズル９が基板Ｗの上面の中央部に対向する。リンス液ノズル９が退避位置に位置するとき、リンス液ノズル９が平面視でスピンチャック５の周囲に退避する。第２移動ユニット３３は、たとえば、第２アーム３２に接続され鉛直方向に延びる回動軸（図示せず）と、当該回動軸を回動させる電動モータ（図示せず）とを含む。

低表面張力液体ノズル１０は、リンス液よりも表面張力の低い低表面張力液体を基板Ｗの上面に向けて吐出するノズルである。低表面張力液体ノズル１０は、低表面張力液体ノズル１０に低表面張力液体を案内する低表面張力液体配管４２に接続されている。低表面張力液体配管４２に介装された低表面張力液体バルブ５２が開かれると、低表面張力液体が、低表面張力液体ノズル１０の吐出口１０ａから下方に連続流で吐出される。

低表面張力液体は、たとえばＩＰＡ等の有機溶剤である。ＩＰＡの表面張力は、水の表面張力よりも低い。ＩＰＡ以外の有機溶剤も低表面張力液体として使用することができる。ＩＰＡの他に、たとえば、メタノール、エタノール、アセトン、ＥＧ（エチレングリコール）、ＨＦＥ（ハイドロフルオロエーテル）、ｎ－ブタノール、ｔ－ブタノール、イソブチルアルコールおよび２－ブタノール等の有機溶剤も、低表面張力液体として用いることができる。

単体成分のみからなるものだけでなく、他の成分と混合した有機溶剤も低表面張力液体として使用できる。低表面張力液体は、処理液の一例であり、低表面張力液体ノズル１０は、処理液供給ユニットの一例である。
気体ノズル１１は、基板Ｗの上面に向けて気体を吐出するノズルである。気体ノズル１１は、気体ノズル１１に気体を案内する気体配管４３に接続されている。気体配管４３には、気体バルブ５３Ａと、気体流量調整バルブ５３Ｂとが介装されている。気体バルブ５３Ａが開かれると、気体流量調整バルブ５３Ｂの開度に対応する流量で、気体ノズル１１の吐出口１１ａから下方に向けて気体が連続的に吐出される。

気体ノズル１１に供給される気体は、窒素ガス等の不活性ガスである。不活性ガスは窒素ガスに限られず、不活性ガスとして、ヘリウムガスやアルゴンガス等の希ガス類を用いることもできる。
ランプユニット１２は、基板Ｗの上面に向けて光を照射（放出）することによって、基板Ｗを加熱するユニットである。ランプユニット１２は、照射ユニットの一例である。ランプユニット１２は、近赤外線、可視光線、紫外線のうちの少なくとも一つを含む光を基板Ｗに向けて照射して、輻射によって基板Ｗを加熱する。すなわち、ランプユニット１２は、輻射加熱ヒータである。ランプユニット１２には、給電線８９を介して、ランプ通電ユニット９０から電力が供給される。

低表面張力液体ノズル１０および気体ノズル１１は、ランプユニット１２に取り付けられている。処理ユニット２は、ランプユニット１２が先端部に取り付けられた第３アーム３４と、第３アーム３４を移動させることにより、ランプユニット１２を移動させる第３移動ユニット３５（移動ユニット）とをさらに含む。
第３アーム３４が移動することによって、ランプユニット１２とともに、低表面張力液体ノズル１０および気体ノズル１１が移動する。低表面張力液体ノズル１０および気体ノズル１１は、移動可能なスキャンノズルである。

第３移動ユニット３５は、第３アーム３４を回動させることにより、平面視で基板Ｗの上面の中央部を通る軌跡に沿って、低表面張力液体ノズル１０、気体ノズル１１およびランプユニット１２を水平に移動させる。
第３移動ユニット３５は、低表面張力液体ノズル１０、気体ノズル１１およびランプユニット１２を、退避位置および中央位置に配置できる。低表面張力液体ノズル１０、気体ノズル１１およびランプユニット１２は、退避位置に位置するとき平面視でスピンチャック５の周囲に退避する。

低表面張力液体ノズル１０が中央位置に位置するとき、低表面張力液体ノズル１０の吐出口１０ａが基板Ｗの上面の中央部に対向する。気体ノズル１１が中央位置に位置するとき、気体ノズル１１の吐出口１１ａが基板Ｗの上面の中央部に対向する。ランプユニット１２が中央位置に位置するとき、ランプユニット１２が基板Ｗの上面の中央部に対向する。

第３移動ユニット３５は、たとえば、第３アーム３４に接続され鉛直方向に延びる回動軸（図示せず）と、当該回動軸を回動させる電動モータ（図示せず）とを含む。
図４は、ランプユニット１２の縦断面図である。図５は、ランプユニット１２を下から見た図である。ランプユニット１２は、ランプ８０と、ランプ８０を収容するランプハウジング８１と、ランプハウジング８１の内部を冷却するためのヒートシンク８２とを含む。

ランプ８０は、円板状のランプ基板８３と、ランプ基板８３の下面に実装された複数（図５の例では、５９個）の光源８４とを含む。個々の光源８４は、たとえばＬＥＤ（発光ダイオード）である。ランプ通電ユニット９０から供給される電力によって複数の光源８４が点灯する。
図５に示すように、複数の光源８４は、ランプ基板８３の下面の全域に分散して配置されている。図５の例では、１個の光源８４が、ランプ基板８３の下面の中心に配置されており、残りの５８個の光源８４が、ランプ基板８３の下面の中心を取り囲むように４重円環状に配置されている。ランプ基板８３における光源８４の配置密度は略一様である。複数の光源８４によって、水平方向に広がる円形状の発光部１２ａが構成されている。

個々の光源８４から発せられる光は、近赤外線、可視光線、紫外線のうちの少なくとも一つを含む。個々の光源８４から発せられる光の波長は、２００ｎｍ以上１１００ｎｍ以下の波長である。個々の光源８４から発せられる光は、３９０ｎｍ以上８００ｎｍ以下の波長であることが好ましい。
図４に示すように、ランプハウジング８１は、円筒状のハウジング本体８５と、円板状の底壁８６とを含む。ハウジング本体８５は、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等の耐薬性を有する材料で形成されている。底壁８６は、石英などの光透過性および耐熱性を有する材料で形成されている。ランプハウジング８１は、平面視で基板Ｗよりも小さい。底壁８６の下面は、ランプユニット１２の下面を構成している。

ヒートシンク８２は、ヒートシンク本体８７と、ヒートシンク本体８７に冷却流体を供給して、ヒートシンク本体８７を冷却する冷却ユニット８８とを含む。ヒートシンク本体８７は、高い伝熱特性を有する金属（たとえば、アルミニウム、鉄、銅等）を用いて容器状に形成されている。冷却ユニット８８は、冷媒供給源８８ａと、冷媒供給源８８ａから冷媒をヒートシンク本体８７に供給する冷媒供給配管８８ｂと、ヒートシンク本体８７に供給された冷媒を冷媒供給源８８ａに戻す冷媒戻り配管８８ｃと、冷媒供給配管８８ｂ内の冷媒を送り出すポンプ８８ｄとを含む。

冷却ユニット８８は、冷却水等の冷媒をヒートシンク本体８７に供給する。すなわち、ヒートシンク８２は、水冷式のヒートシンクである。複数の光源８４の発光に伴い、ランプ８０およびその周囲が加熱される。しかしながら、ヒートシンク８２によりランプハウジング８１内が冷却されるので、ランプハウジング８１内が過度に昇温することを防止できる。ヒートシンク８２において、冷媒として冷却気体が用いられてもよい。

ランプユニット１２は、基板Ｗの上面を覆う低表面張力液体の液膜Ｌが基板Ｗの上面に形成されている状態で使用される。低表面張力液体ノズル１０および気体ノズル１１は、ランプハウジング８１の外壁面８１ａに鉛直方向に沿う姿勢で取り付けられている。
図４に示すように、ランプ８０が発光すると、すなわち複数の光源８４が発光すると、ランプ８０から発せられた光（近赤外線、可視光線、紫外線のうちの少なくとも一つを含む光）は、ランプハウジング８１の底壁８６を透過し、基板Ｗの上面に照射される。

低表面張力液体の一例であるＩＰＡは、２００ｎｍ以上１１００ｎｍ以下の波長の光を透過させる。ランプ８０から発せられた光の波長が２００ｎｍ以上１１００ｎｍ以下（より好ましくは、３９０ｎｍ以上８００ｎｍ以下）である。そのため、ランプ８０から放出された光は、液膜Ｌに吸収されずに、液膜Ｌを透過する。
ランプハウジング８１の外表面（底壁８６の下面）から放射された光は、液膜Ｌを透過し、基板Ｗの上面に照射される。基板Ｗの上面においてランプユニット１２から光が照射される領域を照射領域ＲＲという。これにより、照射領域ＲＲが輻射により加熱されて昇温する。照射領域ＲＲは、ランプユニット１２から照射される光によって加熱される加熱領域と平面視で一致している。

ランプユニット１２から照射される光によって、基板Ｗの表層（詳しくは、図２に示す凹凸パターン１６０）の温度が上昇する。光の照射によって、基板Ｗの表層の温度が低表面張力液体の沸点以上の温度にまで加熱されることにより、照射領域ＲＲに接する低表面張力液体が温められて蒸発する。これにより、基板Ｗの表面（図２に示すパターン面１６５）の周囲に低表面張力液体の気相層が形成される。低表面張力液体がＩＰＡである場合、沸点は８２．６℃である。

基板Ｗの上面に照射領域ＲＲが設定されている状態で第３移動ユニット３５がランプユニット１２を水平に移動させることにより、照射領域ＲＲが基板Ｗの上面内で移動する。
図６は、基板処理装置１の主要部の電気的構成を示すブロック図である。コントローラ３は、マイクロコンピュータを備え、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。

具体的には、コントローラ３は、プロセッサ（ＣＰＵ）３Ａと、制御プログラムが格納されたメモリ３Ｂとを含む。コントローラ３は、プロセッサ３Ａが制御プログラムを実行することによって、基板処理のための様々な制御を実行するように構成されている。
とくに、コントローラ３は、搬送ロボットＩＲ，ＣＲ、スピンモータ２３、第１移動ユニット３１、第２移動ユニット３３、第３移動ユニット３５、ガード昇降ユニット７４、ピン開閉ユニット２４、ヒータ通電ユニット６４、ヒータ昇降ユニット６５、ランプ通電ユニット９０、ポンプ８８ｄ、薬液バルブ５０、リンス液バルブ５１、低表面張力液体バルブ５２、気体バルブ５３Ａ、および気体流量調整バルブ５３Ｂを制御するようにプログラムされている。

コントローラ３によってバルブが制御されることによって、対応するノズルからの液体や気体の吐出の有無や、対応するノズルからの気体の吐出流量が制御される。
図７は、基板処理装置１による基板処理の一例を説明するための流れ図である。図７には、主として、コントローラ３がプログラムを実行することによって実現される処理が示されている。図８Ａ～図８Ｆは、基板処理の様子を説明するための模式図である。図９Ａ～図９Ｄは、基板処理中の基板Ｗの上面に形成される領域について説明するための模式図である。以下では、主に図３および図７を参照し、図８Ａ～図９Ｄについては適宜参照する。

基板処理装置１による基板処理では、たとえば、図７に示すように、基板搬入工程（ステップＳ１）、薬液供給工程（ステップＳ２）、リンス液供給工程（ステップＳ３）、置換工程（ステップＳ４）、液膜形成工程（ステップＳ５）、気相層形成工程（ステップＳ６）、液膜排除工程（ステップＳ７）および基板搬出工程（ステップＳ８）が実行される。

まず、未処理の基板Ｗは、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、スピンチャック５に渡される（ステップＳ１）。これにより、基板Ｗは、スピンチャック５によって水平に保持される（基板保持工程）。基板Ｗは、凹凸パターン１６０（図２を参照）が形成されている表面が上面となる姿勢で保持される。基板Ｗの搬入時には、ヒータユニット６には電力が供給されており、ヒータユニット６は、下位置に退避している。基板Ｗの搬入時には、複数のガード７１が下位置に退避している。基板Ｗの搬入時には、ランプユニット１２には電力が供給されていない。

スピンチャック５によって基板Ｗが保持されると、スピンモータ２３が、スピンベース２１を回転させる。これにより、水平に保持された基板Ｗが回転される（基板回転工程）。スピンチャック５による基板Ｗの保持、およびスピンモータ２３による基板Ｗの回転は、液膜排除工程（ステップＳ７）が終了するまで継続される。ガード昇降ユニット７４は、基板保持工程が開始されてから液膜排除工程（ステップＳ７）が終了するまでの間、少なくとも一つのガード７１が上位置に位置するように、第１ガード７１Ａおよび第２ガード７１Ｂの高さ位置を調整する。

次に、搬送ロボットＣＲが処理ユニット２外に退避した後、基板Ｗの上面を薬液で処理するために基板Ｗの上面に薬液を供給する薬液供給工程（ステップＳ２）が開始される。具体的には、第１移動ユニット３１が、薬液ノズル８を薬液処理位置に移動させる。薬液処理位置は、たとえば、中央位置である。薬液ノズル８が薬液処理位置に位置する状態で、薬液バルブ５０が開かれる。これにより、回転状態の基板Ｗの上面の中央部に向けて、薬液ノズル８から薬液が供給（吐出）される（薬液供給工程、薬液吐出工程）。

薬液ノズル８から吐出された薬液は、基板Ｗの上面の中央部に着液する。基板Ｗの上面に着液した薬液には、基板Ｗの回転による遠心力が作用する。そのため、薬液は、遠心力によって基板Ｗの上面の全体に行き渡り、それにより、基板Ｗの上面の全体が薬液によって処理される。
薬液ノズル８からの薬液の供給は、所定時間、たとえば、６０秒の間継続される。薬液供給工程において、基板Ｗは、所定の薬液回転速度、たとえば、１０００ｒｐｍで回転される。

所定時間の薬液処理の後、基板Ｗの上面をリンス液で処理するリンス処理（ステップＳ２）が開始される。具体的には、薬液バルブ５０が閉じられ、第１移動ユニット３１が薬液ノズル８を退避位置に移動させる。薬液ノズル８の移動が開始された後、第２移動ユニット３３が、リンス液ノズル９をリンス処理位置に移動させる。リンス処理位置は、たとえば、中央位置である。

リンス液ノズル９がリンス処理位置に位置する状態で、リンス液バルブ５１が開かれる。これにより、回転状態の基板Ｗの上面の中央部に向けて、リンス液ノズル９からリンス液が供給（吐出）される（リンス液供給工程、リンス液吐出工程）。
リンス液ノズル９から吐出されたリンス液は、基板Ｗの上面の中央部に着液する。基板Ｗの上面に着液したリンス液には、基板Ｗの回転による遠心力が作用する。そのため、リンス液は、遠心力によって基板Ｗの上面の全体に行き渡り、それにより、基板Ｗの上面に存在する薬液がリンス液で置換される。すなわち、基板Ｗの上面の全体がリンス液で処理される。

リンス液ノズル９からのリンス液の供給は、所定時間、たとえば、１５秒の間継続される。リンス液供給工程において、基板Ｗは、所定のリンス液回転速度、たとえば、１０００ｒｐｍで回転される。
所定時間のリンス処理の後、基板Ｗの上面に存在するリンス液を低表面張力液体に置換する置換工程（ステップＳ４）が実行される。

置換工程では、まず、リンス液バルブ５１が閉じられ、第２移動ユニット３３がリンス液ノズル９を退避位置に移動させる。リンス液ノズル９の移動が開始された後、第３移動ユニット３５が、低表面張力液体ノズル１０を低表面張力液体処理位置に移動させる。低表面張力液体処理位置は、たとえば、中央位置である。
低表面張力液体ノズル１０が低表面張力液体処理位置に位置する状態で、低表面張力液体バルブ５２が開かれる。これにより、図８Ａに示すように、低表面張力液体ノズル１０からの低表面張力液体の供給（吐出）が開始され、基板Ｗの上面の中央部に向けて低表面張力液体が供給される（低表面張力液体供給工程、低表面張力液体吐出工程）。

低表面張力液体ノズル１０から吐出された低表面張力液体は、基板Ｗの上面の中央部に着液する。基板Ｗの上面に着液した低表面張力液体には、基板Ｗの回転による遠心力が作用する。そのため、低表面張力液体は、遠心力によって基板Ｗの上面の全体に行き渡り、それにより、基板Ｗの上面に存在するリンス液が低表面張力液体で置換され、基板Ｗの上面の全体が低表面張力液体によって覆われる。

低表面張力液体の供給の開始と同時、または、低表面張力液体の供給中に、基板Ｗの回転は、所定の置換速度に減速される（第１回転減速工程）。置換速度は、たとえば、３００ｒｐｍである。
低表面張力液体の供給中に、ヒータ昇降ユニット６５がヒータユニット６を下位置から第１加熱位置に移動させる。第１加熱位置は、下位置よりも上方で基板Ｗから離間する位置である。ヒータユニット６が第１加熱位置に位置するとき、ヒータユニット６の対向面６ａは基板Ｗの下面に非接触で近接する。ヒータユニット６を第１加熱位置に配置することによって、基板Ｗの加熱が開始される。ヒータユニット６が第１加熱位置に位置するとき、基板Ｗの下面とヒータユニット６の対向面６ａとの間の距離は、たとえば、４ｍｍである。ヒータユニット６が第１加熱位置に配置されている状態で、基板Ｗは、たとえば、３０℃に加熱される。

基板Ｗの上面に存在するリンス液が低表面張力液体で置換された後、低表面張力液体の供給を継続して、基板Ｗの上面に低表面張力液体の液膜Ｌ（図８Ｂを参照）を形成する液膜形成工程（ステップＳ５）が実行される。
基板Ｗの上面に存在するリンス液が低表面張力液体で置換された後、基板Ｗの回転は、所定の液膜形成速度に減速される（第２回転減速工程）。液膜形成速度は、０ｒｐｍよりも大きく５０ｒｐｍ以下の速度であり、たとえば、１０ｒｐｍである。第２回転減速工程において、基板Ｗの回転は、段階的に減速されてもよい。

基板Ｗの回転が液膜形成速度に減速された後に、低表面張力液体バルブ５２が閉じられる。これにより、低表面張力液体ノズル１０から基板Ｗの上面への低表面張力液体の供給が停止される。低表面張力液体ノズル１０からの低表面張力液体の供給は、所定時間、たとえば、３０秒の間継続される。
基板Ｗの回転が液膜形成速度に減速されることによって、基板Ｗ上の低表面張力液体に作用する遠心力が小さくなる。そのため、基板Ｗからの低表面張力液体の排出は停止される。あるいは、低表面張力液体は、基板Ｗから微量しか排除されない。そのため、基板Ｗの上面への低表面張力液体の供給が停止された後も、基板Ｗの上面は、低表面張力液体によって覆われた状態で維持される。図８Ｂに示すように、基板Ｗの回転が液膜形成速度に減速された状態で低表面張力液体の供給が停止されることによって、基板Ｗ上の低表面張力液体が充分に厚くされてパドル状態の液膜Ｌが形成される（液膜形成工程、パドル形成工程）。

リンス液が低表面張力液体で置換された後に微量のリンス液が凹凸パターン１６０の凹部１６２に残っていたとしても（図２を参照）、このリンス液は、低表面張力液体に溶け込み、液膜Ｌ中に拡散する。これにより、凹凸パターン１６０の凹部１６２に残留するリンス液を減らすことができる。
基板Ｗの上面に液膜Ｌが形成された後、ランプユニット１２から光を照射することによって基板Ｗを加熱して基板Ｗの上面の中央部に気相層ＶＬ（図８Ｃの拡大図を参照）を形成する気相層形成工程（ステップＳ６）が実行される。

液膜Ｌが基板Ｗの上面に形成されている状態で、図８Ｃに示すように、ヒータ昇降ユニット６５がヒータユニット６を上昇させて第２加熱位置に配置する。第２加熱位置は、第１加熱位置よりも上方で基板Ｗから離間する位置である。ヒータユニット６が第２加熱位置に位置するとき、ヒータユニット６の対向面６ａは基板Ｗの下面に非接触で近接する。ヒータユニット６が第２加熱位置に位置するとき、基板Ｗの下面とヒータユニット６の対向面６ａとの間の距離は、たとえば、２ｍｍである。

ヒータユニット６が第２加熱位置に配置されることによって、基板Ｗの全体は、常温（たとえば、２５℃）よりも高く低表面張力液体の沸点よりも低い温度に加熱される（ヒータ加熱工程）。そのため、液膜Ｌが常温（たとえば、２５℃）よりも高く低表面張力液体の沸点よりも低い温度に保温される（液膜保温工程）。ヒータユニット６が第１加熱位置に位置するときよりもヒータユニット６が第２加熱位置に位置するときの方が基板Ｗは高温に加熱される。ヒータユニット６が第２加熱位置に配置されている状態で、ヒータユニット６の対向面６ａが１９５℃に加熱されていれば、基板Ｗは、４０℃に加熱される。

基板Ｗの上面に液膜Ｌが形成された状態で、第３移動ユニット３５が、ランプユニット１２を水平方向に移動させて光照射位置に配置する。光照射位置は、たとえば、中央位置である。さらに、第３移動ユニット３５は、ランプユニット１２の高さ位置が離隔位置になるように、ランプユニット１２を鉛直方向に移動させる。ランプユニット１２が離隔位置に位置するとき、ランプユニット１２の下面と基板Ｗの上面との間の距離は、たとえば、５０ｍｍである。

ランプユニット１２の高さ位置が離隔位置である状態で、ランプ通電ユニット９０がランプユニット１２を通電させる。これにより、ランプユニット１２からの光の照射が開始される（光照射工程）。光の照射は、液膜保温工程を実行しながら開始される。光の照射は、パドル状態の液膜Ｌが形成されてから速やかに（たとえば、１．５秒後に）開始される。

ランプユニット１２から放出される光は、液膜Ｌに吸収されずに、液膜Ｌを透過し、基板Ｗの上面の中央部に設定された照射領域ＲＲに照射される。これにより、基板Ｗの上面の中央部が輻射により加熱される。これにより、照射領域ＲＲに接する低表面張力液体が温められる。
照射領域ＲＲの温度（すなわち、照射領域ＲＲにおける凹凸パターン１６０の温度）が、低表面張力液体の沸点以上である場合には、低表面張力液体が液膜Ｌと基板Ｗとの界面で蒸発する。照射領域ＲＲにおいて凹凸パターン１６０に接触する低表面張力液体が蒸発することにより、低表面張力液体の気相層ＶＬ（図８Ｃの拡大図を参照）が液膜Ｌと基板Ｗとの間に形成される。これにより、照射領域ＲＲにおいて液膜Ｌが気相層ＶＬに保持されて基板Ｗの上面から浮上する。

照射領域ＲＲにおける基板Ｗの表層の温度が低表面張力液体の沸点以上の気相形成温度に加熱されていれば、充分な厚みの気相層ＶＬが照射領域ＲＲに形成される。低表面張力液体がＩＰＡである場合、沸点は８２．６℃であり、気相層形成温度は、たとえば、１００℃である。充分な厚みとは、パターン高さＴ１よりも大きい厚みのことをいう。充分な厚みの気相層が形成されれば、気相層によって液膜Ｌを充分な高さ位置に保つことができる。充分な高さ位置とは、液膜Ｌと気相層ＶＬとの界面が凹凸パターン１６０の構造体１６１の先端面１６１ｂ（図２も参照）よりも上方に位置する位置である。

基板Ｗの上面において液膜Ｌが形成されている領域を液膜形成領域ＬＲという。基板Ｗの上面において、充分な厚みの気相層ＶＬと接触する領域を気相層形成領域ＶＲという。
充分な厚みの気相層ＶＬが形成されている状態では、基板Ｗ上の液膜Ｌに働く摩擦抵抗は、零と見なせるほど小さい。図９Ａに示すように、気相層形成領域ＶＲは、基板Ｗの上面の中央部を覆うほぼ円形の領域である。気相層形成領域ＶＲは、照射領域ＲＲとほぼ一致する。液膜形成領域ＬＲは、気相層形成領域ＶＲと、基板Ｗの上面において気相層形成領域ＶＲよりも外側の領域とを含む。

照射領域ＲＲが基板Ｗの上面の中央部に位置するとき、基板Ｗの上面において照射領域ＲＲの外側の非照射領域ＮＲは、加熱温度まで達していない。そのため、気相層ＶＬが全く形成されないか、形成される気相層ＶＬの量が不充分であり、気相層ＶＬの厚みを充分な厚みに維持することができない。そのため、基板Ｗの上面において非照射領域ＮＲには、気相層形成領域ＶＲは形成されない。

気相層形成領域ＶＲが形成された後、気相層形成領域ＶＲが形成された状態を維持しながら基板Ｗの上面から液膜Ｌを排除する液膜排除工程が実行される（ステップＳ７）。
具体的には、気相層形成領域ＶＲが形成された後においても、ランプユニット１２を光照射位置に配置することによって照射領域ＲＲが基板Ｗの上面の中央部に維持される。そのため、気相層形成領域ＶＲが形成された後においても、ランプユニット１２による基板Ｗの上面の中央部の加熱が維持される。基板Ｗの上面の中央部に対する加熱の維持によって、基板Ｗの上面の中央部において気相層ＶＬに保持される処理液の蒸発が促進される。

また、基板Ｗの上面の中央部に対する加熱の維持によって、基板Ｗの上面において、照射領域ＲＲと、非照射領域ＮＲとの間には大きな温度差が生じる。この温度差に起因して、基板Ｗの上面には、中央部から周縁部に向けて流れる熱対流が形成される。基板Ｗが回転しているため、液膜Ｌには遠心力が作用している。
基板Ｗの回転速度がパドル速度であるため、液膜Ｌに加わる遠心力は比較的弱い。また、基板Ｗの上面に発生する熱対流も比較的弱い。しかし、前述したように、気相層形成領域ＶＲにおいて液膜Ｌに働く摩擦抵抗は零と見なせるほど小さい。そのため、これら遠心力および熱対流によって、低表面張力液体が外方に押し退けられる。これにより、液膜Ｌの中央部の厚みが減少し、図８Ｄに示すように、液膜Ｌの中央部にほぼ円形の開口１００が形成される。開口１００は、基板Ｗの上面を露出させる露出穴である。

開口１００の形成によって液膜Ｌが部分的に除去されることにより、図９Ｂに示すように気相層形成領域ＶＲが円環状を呈する。照射領域ＲＲは、円形状である。開口１００が形成されることによって、図８Ｄの拡大図に示すように、気相層形成領域ＶＲの液膜Ｌと開口１００との間、すなわち気相層形成領域ＶＲの液膜Ｌの内周縁に気液界面ＧＬが形成される。

このように、処理液の蒸発、熱対流の発生、および遠心力の作用によって、図８Ｄに示すように、気相層ＶＬによって保持される低表面張力液体が排除されて、液膜Ｌの中央部に開口１００が速やかに形成される（開口形成工程）。開口１００が形成されることにより、液膜Ｌが環状にされる。開口１００が形成されることによって、図９Ｂに示すように、液膜形成領域ＬＲも環状にされる。

気相層ＶＬが形成された後においても、ヒータユニット６による基板Ｗの加熱は継続されて、液膜Ｌの全体が保温される（液膜保温工程）。そのため、開口１００が形成される際に気相層ＶＬが消失することを抑制できる。
液膜Ｌに開口１００が形成された後においてもヒータユニット６およびランプユニット１２によって基板Ｗが加熱される。基板Ｗの上面において開口１００が形成されている領域（開口形成領域ＯＲ）には低表面張力液体が存在しないので、ヒータユニット６およびランプユニット１２によって基板Ｗの温度が速やかに上昇する。それによって、液膜Ｌの内周縁よりも内側（開口形成領域ＯＲ）と液膜Ｌの内周縁の外側（液膜形成領域ＬＲ）とで温度差が生じる。具体的には、開口形成領域ＯＲでは基板Ｗの温度が高く、液膜形成領域ＬＲでは基板Ｗの温度が低くなる。この温度差によって、液膜Ｌの内周縁付近において熱対流の発生が継続される。また、基板Ｗが回転しているため、液膜Ｌには遠心力が作用する。そのため、遠心力の作用および熱対流の発生によって、図８Ｄおよび図８Ｅに示すように、開口１００が拡大される（開口拡大工程）。

開口１００が形成された後、図８Ｄに二点鎖線で示すように、第３移動ユニット３５がランプユニット１２の高さ位置を、離隔位置よりも基板Ｗの上面に近い近接位置に変更する（照射ユニット近接工程）。これにより、基板Ｗの上面において開口形成領域ＯＲの温度を速やかに上昇させることができる。ランプユニット１２が近接位置に位置するとき、ランプユニット１２の下面と基板Ｗの上面との間の距離は、たとえば、４ｍｍである。

開口１００の拡大が開始されると、第３移動ユニット３５は、ランプユニット１２の高さ位置を近接位置に維持しながら、低表面張力液体ノズル１０、気体ノズル１１およびランプユニット１２を基板Ｗの周縁部に向けて移動させる（近接移動工程）。その際、気体ノズル１１がランプユニット１２よりも基板Ｗの内側に位置するように、すなわち、気体ノズル１１が開口形成領域ＯＲに対向するように、低表面張力液体ノズル１０、気体ノズル１１およびランプユニット１２が移動される。ランプユニット１２が基板Ｗの上面の周縁部に向けて移動することによって、照射領域ＲＲが基板Ｗの上面の周縁部に向けて移動する。

開口１００の拡大中においても、基板Ｗは回転されている。そのため、照射領域ＲＲは、基板Ｗの回転方向の上流側に相対移動する。これにより、液膜Ｌの内周縁が全周において加熱され、液膜Ｌの内周縁が全周において充分な厚みの気相層ＶＬが形成される。すなわち、図９Ｃに示すように、開口１００の拡大中において、気相層形成領域ＶＲは、円環状となる。開口１００の拡大中において、気相層ＶＬは、非照射領域ＮＲにも形成されている。

このように、開口拡大工程では、基板Ｗを回転させながら照射領域ＲＲを基板Ｗの上面の周縁部に向けて移動させる。そのため、液膜Ｌの内周縁に気相層ＶＬが形成された状態を維持しながら開口１００が拡大される。
図９Ｃに示すように、照射領域ＲＲは、液膜形成領域ＬＲおよび開口形成領域ＯＲに跨って配置されるように開口１００の拡大に追従して移動される。そのため、液膜Ｌの内周縁を充分な熱量で加熱することができる。したがって、熱量不足により液膜Ｌの内周縁において気相層ＶＬが形成されない事態や、一度形成された気相層ＶＬが消失して低表面張力液体が基板Ｗの上面に接触する事態の発生を抑制できる。すなわち、液膜Ｌの内周縁に安定して気相層ＶＬを形成することができる。

熱対流による低表面張力液体の移動では、或る程度まで開口１００を拡大できるものの、図８Ｆおよび図９Ｄに示すように基板Ｗの上面の周縁部にまで開口１００の外周縁が至ると、低表面張力液体の移動が停止するおそれがある。
より詳細には、開口１００の外周縁が基板Ｗの上面の周縁部に至っている状態では、基板Ｗ上の処理液の全体量が少ないため、開口１００の内側と開口１００の外側での基板Ｗの温度差が小さくなる。そのため、低表面張力液体は基板Ｗの内側への移動と外側への移動とを繰り返す平衡状態となる。この場合、低表面張力液体が基板Ｗの内側に戻るときに、気相層ＶＬが失われた基板Ｗの上面に低表面張力液体が直接接するおそれがある。そのため、低表面張力液体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。

開口１００を拡大する際、基板Ｗは回転している。そのため、液膜Ｌに作用する遠心力が充分に大きければこの平衡状態を解消することができる。しかしながら、遠心力が充分に大きくない場合には、平衡状態が解消されない。特に、１０ｒｐｍ程度の低回転速度では、平衡状態が解消されないおそれがある。
そこで、液膜Ｌの内周縁が基板Ｗの上面の周縁部に達したときに、気体バルブ５３Ａが開かれる。これにより、図８Ｆに示すように、開口形成領域ＯＲに向けて気体が吹き付けられる。基板Ｗの上面に衝突した気体は、基板Ｗの上面に沿って流れ、低表面張力液体を基板Ｗの外側に押して、開口１００の拡大を促進する（拡大促進工程）。これにより、低表面張力液体が停止することなく基板Ｗの上面から排除される。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。

開口１００の拡大によって、最終的に液膜Ｌが基板Ｗの上面から完全に排除される。その後、ランプ通電ユニット９０からランプユニット１２への電力の供給が停止され、気体バルブ５３Ａが閉じられる。そして、第３移動ユニット３５が低表面張力液体ノズル１０、気体ノズル１１およびランプユニット１２を退避位置に移動させる。
そして、スピンモータ２３が基板Ｗの回転を停止させる。ガード昇降ユニット７４が第１ガード７１Ａおよび第２ガード７１Ｂを下位置に移動させる。そして、ヒータ昇降ユニット６５がヒータユニット６を下位置に移動させる。

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のチャックピン２０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（ステップＳ８）。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。
第１実施形態によれば、基板Ｗの上面の中央部に設定された照射領域ＲＲに光が照射されて基板Ｗの上面の中央部が加熱される。これにより、基板Ｗの上面の中央部に接する低表面張力液体が蒸発し、気相層ＶＬが基板Ｗの上面の中央部に形成される。気相層ＶＬが形成されることにより、基板Ｗの上面の中央部から液膜Ｌが浮上する。基板Ｗの上面の中央部に形成された気相層ＶＬによって保持される低表面張力液体を排除することによって液膜Ｌの中央部に開口１００が形成される。

開口１００が形成された後、基板Ｗを回転させながら照射領域ＲＲを基板Ｗの上面の周縁部に向けて移動させることによって、液膜Ｌの内周縁に気相層ＶＬが形成された状態を維持しながら開口１００が拡大される。言い換えると、基板Ｗの上面から液膜Ｌを排除する際に、気相層ＶＬが形成されている環状の領域（気相層形成領域ＶＲ）が、開口１００の拡大とともに基板Ｗの上面の周縁部に向かって移動する。気相層形成領域ＶＲは、内周縁および外周縁が大きくなるように基板Ｗ上を移動する。

液膜Ｌに開口を形成および拡大して基板の上面から液膜Ｌを排除する手法として、本実施形態とは異なり、基板Ｗの下面にヒータユニット６を接触させた状態で液膜Ｌを基板Ｗから排除する手法や、基板Ｗの上面の全体に対向するランプユニット（第１実施形態とは異なるランプユニット）によって基板Ｗの上面の全体を加熱しながら液膜Ｌを基板Ｗから排除する手法が想定し得る。これらの手法を採用した場合、基板Ｗの上面において液膜Ｌが最後に排除される箇所では、液膜Ｌの排除の開始から終了までの長期間において、気相層ＶＬが形成された状態を維持し続ける必要がある。

一方、第１実施形態では、環状の気相層形成領域ＶＲが開口１００とともに拡大される。したがって、気相層ＶＬに保持される液膜Ｌが基板Ｗの上面の全域に気相層ＶＬが形成された後に排除される方法と比較して、気相層ＶＬが形成されてから気相層ＶＬに保持される低表面張力液体が排除されるまでの時間を、基板Ｗの上面の任意の箇所において短くすることができる。これにより、開口１００の形成および拡大の際に、基板Ｗの全体が過度に（長期間）加熱されることを抑制できる。よって、低表面張力液体が局所的に蒸発して液膜Ｌが分裂することを抑制できる。

気相層ＶＬを維持するために加熱する時間が長いほど、液膜Ｌや基板Ｗの温度の局所的な低下によって気相層ＶＬが消失する可能性が高まるところ、第１実施形態では、気相層ＶＬが形成されてから気相層ＶＬに保持される低表面張力液体が排除されるまでの時間が、基板Ｗの上面の任意の箇所において短くされている。そのため、気相層ＶＬを長期間維持するための加熱に起因するパターン倒壊を抑制できる。

また、開口１００の形成および拡大は、低表面張力液体をヒータユニット６によって保温しながら行われる。そのため、照射領域ＲＲにおいて気相層ＶＬを速やかに形成することができる。また、非照射領域ＮＲ（特に、基板Ｗの上面の回転中心位置に対して照射領域ＲＲとは反対側の領域）における基板Ｗの温度低下を抑制できる。そのため、形成された気相層ＶＬが照射領域ＲＲ外（照射領域ＲＲよりも回転方向の下流側）に移動して消失することを、抑制できる。

以上により、基板Ｗの上面から低表面張力液体を良好に排除できる。その結果、低表面張力液体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発生を抑制できる。
また、第１実施形態によれば、液膜保温工程において、基板Ｗは、基板Ｗの下面から離間した位置（第２加熱位置）に配置されたヒータユニット６によって加熱される。したがって、ヒータユニット６の構成にかかわらず、すなわち、ヒータユニット６が基板とともに回転できない構成であっても、開口１００を拡大させる際に基板Ｗを容易に回転させることができる。また、基板Ｗにヒータユニット６を接触させる構成と比較して、基板Ｗの全体を適度に加熱することができる。また、ヒータユニット６に付着する汚れが基板Ｗに転写されることを抑制できる。さらに、ヒータユニット６を基板Ｗに接触させる構成のように対向面６ａと基板Ｗの下面との平行度を精度よく調整する必要がないため、基板処理装置１の複雑化を避けることができる。

また、開口１００の拡大中に基板Ｗの上面の開口形成領域ＯＲに気体を吹き付けることによって、開口形成領域ＯＲが冷却されるおそれがある。開口形成領域ＯＲが冷却されると、基板Ｗの上面における液膜形成領域ＬＲと開口形成領域ＯＲとの間の温度差が不充分となり、液膜Ｌ内で熱対流が充分に形成されないおそれがある。これでは、開口１００の拡大が阻害されるおそれがある。そこで、第１実施形態では、開口拡大工程において、液膜Ｌの内周縁が基板Ｗの上面の周縁部に達するまでは、基板Ｗの上面への気体の吹き付けが行われない。そのため、気体の吹き付けによる基板Ｗの上面の開口形成領域ＯＲの冷却を避けることができる。

＜第２実施形態＞
図１０は、第２実施形態に係る基板処理装置１Ｐに備えられるランプユニット１２の縦断面図である。図１１は、基板処理装置１Ｐに備えられるランプユニット１２を下から見た図である。図１０および図１１において、前述の図１～図９Ｄに示された構成と同等の構成については、図１等と同一の参照符号を付してその説明を省略する。後述する図１２Ａ～図１２Ｄにおいても同様に、図１等と同一の参照符号を付してその説明を省略する。

第２実施形態に係る基板処理装置１Ｐが第１実施形態に係る基板処理装置１（図３を参照）と主に異なる点は、図１０に示すように、気体ノズル１１が、ランプユニット１２のランプハウジング８１の内部を鉛直方向に挿通している点である。
第２実施形態のランプユニット１２では、図１１に示すように、光源８４は、複数（たとえば、５２個）設けられており、複数の光源８４は、３重円環状に配置されている。個々の光源８４は、たとえばＬＥＤ（発光ダイオード）である。複数の光源８４は、ランプ基板８３の下面の全域に分散して配置されている。ランプ基板８３における光源８４の配置密度は略一様である。複数の光源８４によって、水平方向に広がりを有する円環状の発光部１２ａが構成されている。発光部１２ａは、下方から見て吐出口１１ａの周囲を環状に取り囲んでいる。

低表面張力液体ノズル１０は、第１実施形態と同様に、ランプユニット１２のランプハウジング８１の外壁面８１ａに取り付けられており、ランプユニット１２の外側に配置されている。
第２実施形態に係る基板処理装置１Ｐを用いて、第１実施形態に係る基板処理装置１と同様の基板処理（図７を参照）を実行することができる。ただし、第２実施形態に係る基板処理は、液膜排除工程（ステップＳ７）において、第１実施形態に係る基板処理と異なる。具体的には、第２実施形態に係る基板処理では、開口形成工程において、液膜Ｌの中央部に気体を吹き付けることによって、開口１００の形成を促進する開口形成促進工程が実行される。以下では、第２実施形態に係る基板処理の液膜排除工程についてより詳しく説明する。

図１２Ａ～図１２Ｄは、基板処理装置１Ｐによる基板処理の様子を説明するための模式図である。
第２実施形態に係る基板処理では、第１実施形態に係る基板処理と同様に、気相層形成工程（ステップＳ６）の後に、液膜排除工程（ステップＳ７）が実行される。図１２Ａに示すように、気相層形成工程では、第３移動ユニット３５が、ランプユニット１２を水平方向に移動させて光照射位置に配置する。光照射位置は、たとえば、中央位置である。ランプユニット１２が光照射位置に配置されているとき、気体ノズル１１の吐出口１１ａが基板Ｗの上面の回転中心位置に対向する。

気相層形成領域ＶＲが形成された後においてもランプユニット１２を光照射位置に配置することによって、照射領域ＲＲが基板Ｗの上面の中央部に維持される。そのため、気相層形成領域ＶＲが形成された後においても、ランプユニット１２による基板Ｗの上面の中央部の加熱が維持される。基板Ｗの上面の中央部に対する加熱の維持によって、基板Ｗの上面の中央部において気相層ＶＬに保持される処理液の蒸発が促進される。

また、基板Ｗの上面の中央部に対する加熱の維持によって、基板Ｗの上面において、照射領域ＲＲと、非照射領域ＮＲとの間には大きな温度差が生じる。この温度差に起因して、基板Ｗの上面には、中央部から周縁部に向けて流れる熱対流が形成される。基板Ｗが回転しているため、液膜Ｌには遠心力が作用している。
基板Ｗの回転速度がパドル速度であるため、液膜Ｌに加わる遠心力は比較的弱い。また、基板Ｗの上面に発生する熱対流も比較的弱い。しかし、前述したように、気相層形成領域ＶＲにおいて液膜Ｌに働く摩擦抵抗は零と見なせるほど小さい。そのため、これら遠心力および熱対流によって、低表面張力液体が外方に押し退けられる。これにより、液膜Ｌの中央部の厚みが減少し、図１２Ｂに示すように、液膜Ｌの中央部にほぼ円形の開口１００が形成される。開口１００は、基板Ｗの上面を露出させる露出穴である。

ランプユニット１２からの光の照射の開始と同時、または、ランプユニット１２からの光の照射が開始された後で開口１００が形成されるまでの間に、気体バルブ５３Ａが開かれる。そのため、液膜Ｌの中央部に向けて気体が吹き付けられる。気体の吹き付けによって、基板Ｗの上面の中央部の低表面張力液体が基板Ｗの周縁部に向けて押し退けられる。気相層形成領域ＶＲが形成されている状態では、基板Ｗ上の液膜Ｌに働く摩擦抵抗は、零と見なせるほど小さい。そのため、気体の吹き付けによって、基板Ｗの中央部の低表面張力液体を速やかに押し退けることができる。これにより、開口１００の形成を促進することができる（開口形成促進工程）。

開口１００の形成によって液膜Ｌが部分的に除去されることにより、図９Ｂに示すように、気相層形成領域ＶＲが円環状を呈する。開口１００が形成されることによって、図１２Ｂの拡大図に示すように、気相層形成領域ＶＲの液膜Ｌと開口１００との間、すなわち気相層形成領域ＶＲの液膜Ｌの内周縁に気液界面ＧＬが形成される。
このように、処理液の蒸発、熱対流の発生、および遠心力の作用によって、図１２Ｂに示すように、処理液の液膜Ｌの中央部に開口１００が速やかに形成される（開口形成工程）。開口１００が形成されることにより、液膜Ｌが環状にされる。開口１００が形成されることによって、図９Ｂに示すように、液膜形成領域ＬＲも環状になる。開口１００が形成された後、気体バルブ５３Ａは、一度閉じられる。これにより、気体ノズル１１からの気体の吐出が停止される。

気相層ＶＬが形成された後においても、ヒータユニット６による基板Ｗの加熱は継続されて、液膜Ｌの全体が保温される（液膜保温工程）。そのため、開口１００が形成される際に気相層ＶＬが消失することを抑制できる。
液膜Ｌに開口１００が形成された後においてもヒータユニット６およびランプユニット１２によって基板Ｗが加熱される。基板Ｗの上面において開口１００が形成されている領域（開口形成領域ＯＲ）には低表面張力液体が存在しないので、ヒータユニット６およびランプユニット１２によって基板Ｗの温度が速やかに上昇する。それによって、液膜Ｌの内周縁よりも内側（開口形成領域ＯＲ）と液膜Ｌの内周縁の外側（液膜形成領域ＬＲ）とで温度差が生じる。

具体的には、開口形成領域ＯＲでは基板Ｗの温度が高く、液膜形成領域ＬＲでは基板Ｗの温度が低くなる。この温度差によって、液膜Ｌの内周縁付近において熱対流の発生が継続される。また、基板Ｗが回転しているため、液膜Ｌには遠心力が作用する。そのため、遠心力の作用および熱対流の発生によって、図１２Ｂおよび図１２Ｃに示すように、開口１００が拡大される（開口拡大工程）。

開口１００が形成された後、図１２Ｂに二点鎖線で示すように、第３移動ユニット３５がランプユニット１２の高さ位置を、離隔位置よりも基板Ｗの上面に近い近接位置に変更する（照射ユニット近接工程）。これにより、基板Ｗの上面において開口形成領域ＯＲの温度を速やかに上昇させることができる。
開口１００の拡大が開始されると、第３移動ユニット３５は、ランプユニット１２の高さ位置を近接位置に維持しながら、低表面張力液体ノズル１０、気体ノズル１１およびランプユニット１２を基板Ｗの周縁部に向けて移動させる（近接移動工程）。その際、気体ノズル１１がランプユニット１２よりも基板Ｗの内側に位置するように、低表面張力液体ノズル１０、気体ノズル１１およびランプユニット１２が移動される。ランプユニット１２が基板Ｗの上面の周縁部に向けて移動することによって、照射領域ＲＲが基板Ｗの上面の周縁部に向けて移動する。

開口１００の拡大中においても、基板Ｗは回転されている。そのため、照射領域ＲＲは、基板Ｗの回転方向の上流側に相対移動する。これにより、液膜Ｌの内周縁が全周において加熱され、液膜Ｌの内周縁が全周において充分な厚みの気相層ＶＬが形成される。すなわち、図９Ｃに示すように、開口１００の拡大中において、気相層形成領域ＶＲは、円環状となる。開口１００の拡大中において、気相層ＶＬは、非照射領域ＮＲにも形成されている。

開口拡大工程において、図９Ｃに示すように、ランプユニット１２は、液膜形成領域ＬＲおよび開口形成領域ＯＲに照射領域ＲＲが跨って配置されるように移動される。そのため、液膜Ｌの内周縁に気相層ＶＬが形成された状態を維持しながら開口１００が拡大される。
図９Ｃに示すように、照射領域ＲＲは、液膜形成領域ＬＲおよび開口形成領域ＯＲに跨って配置されるように開口１００の拡大に追従して移動される。そのため、液膜Ｌの内周縁を充分な熱量で加熱することができる。したがって、熱量不足により液膜Ｌの内周縁において気相層ＶＬが形成されない事態や、一度形成された気相層ＶＬが消失して低表面張力液体が基板Ｗの上面に接触する事態の発生を抑制できる。すなわち、液膜Ｌの内周縁に安定して気相層ＶＬを形成することができる。

第１実施形態において説明したように、低回転速度に起因する遠心力と、熱対流の発生とによる低表面張力液体の移動では、或る程度まで開口１００を拡大できるものの、図１２Ｄおよび図９Ｄに示すように基板Ｗの上面の周縁部にまで開口１００の外周縁が至ると、低表面張力液体の移動が停止するおそれがある。そのため、第２実施形態においても、液膜Ｌの内周縁が基板Ｗの上面の周縁部に達したときに、気体バルブ５３Ａが開かれる。これにより、基板Ｗの上面において液膜Ｌの内周縁よりも内側（開口形成領域ＯＲ）に向けて気体が吹き付けられる。基板Ｗの上面に衝突した気体は、基板Ｗの上面に沿って流れ、低表面張力液体を基板Ｗの外側に押して、開口１００を拡大させる。これにより、低表面張力液体が停止することなく基板Ｗの上面から排除される。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。

ただし、第２実施形態に係る気体ノズル１１の吐出口１１ａは、発光部１２ａの中心に位置している。そのため、気体ノズル１１の吐出口１１ａから吐出される気体は、照射領域ＲＲの中心に吹き付けられる。すなわち、気体が、開口形成領域ＯＲにおいて液膜Ｌの内周縁に近い位置に吹き付けられる。これにより、気体ノズル１１の吐出口１１ａが発光部１２ａの外側に位置する構成（第１実施形態の構成）と比較して、大きな吹き付け力を液膜Ｌに作用させることができる。

第２実施形態によれば、第１実施形態と同様に、基板Ｗの上面から低表面張力液体を良好に排除できる。その結果、低表面張力液体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発生を抑制できる。
＜第３実施形態＞
図１３は、第３実施形態に係る基板処理装置１Ｑに備えられる処理ユニット２の概略構成を示す模式的な部分断面図である。図１３において、前述の図１～１２Ｄに示された構成と同等の構成について、図１等と同一の参照符号を付してその説明を省略する。

第３実施形態に係る基板処理装置１Ｑが第１実施形態に係る基板処理装置１（図３を参照）と主に異なる点は、図１３に示すように、処理ユニット２が、ヒータユニット６の代わりに、基板Ｗの下面に加熱流体を供給する加熱流体ノズル１３を含む点である。
加熱流体ノズル１３は、スピンベース２１の上面中央部で開口する貫通孔２１ａと、中空の回転軸２２とに挿入されている。加熱流体ノズル１３の吐出口１３ａは、スピンベース２１の上面から露出されている。加熱流体ノズル１３の吐出口１３ａは、基板Ｗの下面の中央部に下方から対向する。基板Ｗの下面の中央部とは、基板Ｗの下面の回転中心位置と基板Ｗの下面における回転中心位置の周囲の位置とを含む領域である。

加熱流体ノズル１３は、加熱流体ノズル１３に加熱流体を案内する加熱流体配管４４に接続されている。加熱流体配管４４に介装された加熱流体バルブ５４が開かれると、加熱流体が、加熱流体ノズル１３の吐出口１３ａから上方に向けて連続流で吐出される。
加熱流体は、たとえば、温水である。加熱流体は、常温よりも高温であり、低表面張力液体の沸点よりも低温の流体である。加熱流体は、温水に限らず、高温の窒素ガス等の気体であってもよく、基板Ｗを加熱することができる流体であればよい。

第３実施形態に係る基板処理装置１Ｑを用いて、第１実施形態に係る基板処理装置１と同様の基板処理（図７を参照）を実行することができる。
ただし、図１４Ａに示すように、第３実施形態に係る基板処理では、基板Ｗの上面に低表面張力液体の液膜Ｌが形成された後で、基板Ｗの上面への光の照射が開始される前に、加熱流体バルブ５４が開かれる。

加熱流体バルブ５４が開かれることによって、加熱流体ノズル１３から基板Ｗの下面の中央部に向けて加熱流体が吐出される。基板Ｗの下面の中央部に供給された加熱流体には、基板Ｗの回転による遠心力が作用する。そのため、加熱流体は、遠心力によって基板Ｗの下面の全体に行き渡り、基板Ｗの全体が加熱流体によって加熱される（流体加熱工程）。加熱流体ノズル１３は、基板加熱ユニットの一例である。

加熱流体は、常温（たとえば、２５℃）よりも高く低表面張力液体の沸点よりも低い温度である。そのため、液膜Ｌが常温（たとえば、２５℃）よりも高く低表面張力液体の沸点よりも低い温度に保温される（液膜保温工程）。低表面張力液体がＩＰＡである場合、加熱流体は、たとえば、６０℃の水である。そうであれば、常温よりも高く、ＩＰＡの沸点（８２．６℃）よりも低い温度に液膜Ｌを保温することができる。

第３実施形態では、基板Ｗの下面の中央部に加熱流体を供給するだけで、基板Ｗの全体を加熱することができる。
基板Ｗの下面への加熱流体の供給は、図１４Ｂに示すように、液膜Ｌに開口１００を形成する際（開口形成工程）においても継続され、図１４Ｃおよび１４Ｄに示すように、開口１００を拡大する際（開口拡大工程）においても継続される。

第３実施形態によれば、第１実施形態と同様に、基板Ｗの上面から低表面張力液体を良好に排除できる。その結果、低表面張力液体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発生を抑制できる。
＜その他の実施形態＞
この発明は、以上に説明した実施形態に限定されるものではなく、さらに他の形態で実施することができる。

たとえば、第２実施形態に係る基板処理装置１Ｐにおいて、ヒータユニット６の代わりに、第３実施形態に係る加熱流体ノズル１３を設けることも可能である。
また、低表面張力液体ノズル１０がランプユニット１２と気体ノズル１１との間に配置されていてもよい。詳しくは、低表面張力液体ノズル１０がランプユニット１２のランプハウジング８１の外壁面８１ａに取り付けられており、気体ノズル１１が、ランプユニット１２とは反対側の位置で低表面張力液体ノズル１０に取り付けられていてもよい。また、ランプユニット１２、低表面張力液体ノズル１０、気体ノズル１１が、それぞれ独立して移動可能なように構成されていてもよい。

液膜排除工程の終了後に、基板Ｗの上面から液体を振り切るスピンドライ工程が実行されてもよい。具体的には、基板Ｗの上面から液膜Ｌが排除された後、スピンモータ２３が基板Ｗの回転を加速し、基板Ｗを所定の乾燥速度で高速回転させる。乾燥速度は、たとえば、１５００ｒｐｍである。スピンドライ工程は、所定時間、たとえば、３０秒の間実行される。それによって、基板Ｗ上に低表面張力液体が僅かに残っている場合であっても、その低表面張力液体に大きな遠心力が作用し、低表面張力液体が基板Ｗの周囲に振り切られる。

その他、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変更を行うことができる。

１ ：基板処理装置
１Ｐ ：基板処理装置
１Ｑ ：基板処理装置
３ ：コントローラ
６ ：ヒータユニット
１２ ：ランプユニット（照射ユニット）
１３ ：加熱流体ノズル（基板加熱ユニット）
２０ ：チャックピン（基板保持ユニット）
２１ ：スピンベース（基板保持ユニット）
２３ ：スピンモータ（基板回転ユニット）
３５ ：第３移動ユニット（移動ユニット）
１００ ：開口
Ａ１ ：回転軸線
ＨＲ ：加熱領域
Ｌ ：液膜
ＬＲ ：液膜形成領域
ＯＲ ：開口形成領域
ＶＬ ：気相層
Ｗ ：基板

Claims (10)

1. 水平に保持された基板の上面に処理液を供給して、前記処理液の液膜を前記基板の上面に形成する液膜形成工程と、
   前記処理液の沸点よりも低い温度に前記基板の全体を加熱することによって、前記液膜を保温する液膜保温工程と、
   前記液膜保温工程を実行しながら、前記基板の上面に対向する照射ユニットから前記基板の上面の中央部に設定される照射領域に光を照射して前記基板の上面の中央部を加熱することによって、前記基板の上面の中央部に接する前記処理液を蒸発させて前記基板の上面に接し前記処理液を保持する気相層を前記液膜の中央部に形成する気相層形成工程と、
   前記気相層によって保持される前記処理液を排除することによって、前記液膜の中央部に開口を形成する開口形成工程と、
   前記基板の上面の中央部を通り鉛直方向に延びる回転軸線の周りに前記基板を回転させる基板回転工程と、
   前記液膜保温工程および前記基板回転工程を実行しながら前記基板の周縁部に向けて前記照射領域を移動させることによって、前記液膜の内周縁に前記気相層が形成された状態を維持しながら前記開口を拡大させる開口拡大工程とを含む、基板処理方法。
2. 前記開口拡大工程が、前記基板の上面において前記液膜が形成されている液膜形成領域と、前記基板の上面において前記開口が形成されている開口形成領域とに前記照射領域が跨って配置されるように、前記開口の拡大に追従して前記照射領域を移動させる工程を含む、請求項１に記載の基板処理方法。
3. 前記液膜保温工程が、前記基板の下面から離間した位置で前記基板の下面に対向するヒータユニットによって前記基板を加熱することによって前記液膜を保温するヒータ加熱工程を含む、請求項１または２に記載の基板処理方法。
4. 前記液膜保温工程が、前記基板の下面の中央部に加熱流体を供給して前記基板を加熱することによって前記液膜を保温する流体加熱工程を含む、請求項１または２に記載の基板処理方法。
5. 前記開口形成工程が、前記気相層が形成された後に前記照射領域を前記基板の上面の中央部に維持することによって、前記液膜の中央部に前記開口を形成する工程を含む、請求項１～４のいずれか一項に記載の基板処理方法。
6. 前記気相層が形成されている前記液膜の中央部に向けて気体を吹き付けることによって、前記開口の形成を促進する開口形成促進工程をさらに含む、請求項５に記載の基板処理方法。
7. 前記液膜の内周縁が前記基板の上面の周縁部に達したときに、前記基板の上面において前記液膜の内周縁よりも内側に気体を吹き付けることによって、前記開口の拡大を促進する拡大促進工程をさらに含む、請求項１～６のいずれか一項に記載の基板処理方法。
8. 前記開口形成工程において、前記照射ユニットの高さ位置を離隔位置にした状態で前記開口が形成され、
   前記開口が形成された後に、前記照射ユニットの高さ位置を前記離隔位置よりも前記基板の上面に近い近接位置に変更する照射ユニット近接工程と、
   前記開口拡大工程において、前記照射ユニットの高さ位置を前記近接位置に維持しながら前記照射ユニットを前記基板の周縁部に向けて移動させることによって、前記基板の周縁部に向けて前記照射領域を移動させる近接移動工程とをさらに含む、請求項１～７のいずれか一項に記載の基板処理方法。
9. 前記照射ユニットから照射される光が、前記処理液を透過する波長を有している、請求項１～７のいずれか一項に記載の基板処理方法。
10. 基板を水平に保持する基板保持ユニットと、
    水平に保持された前記基板の上面に処理液を供給する処理液供給ユニットと、
    水平に保持された前記基板の全体を前記処理液の沸点よりも低い温度に加熱する基板加熱ユニットと、
    水平に保持された前記基板の上面に対向するように構成されており、前記基板の上面の中央部に向けて光を照射する照射ユニットと、
    前記照射ユニットを水平方向に移動させる移動ユニットと、
    水平に保持された前記基板の上面の中央部を通り鉛直方向に延びる回転軸線の周りに前記基板を回転させる基板回転ユニットと、
    前記処理液供給ユニット、前記基板加熱ユニット、前記照射ユニット、前記移動ユニット、および前記基板回転ユニットを制御するコントローラとを含み、
    前記コントローラが、前記基板保持ユニットに保持された基板の上面に、前記処理液供給ユニットから処理液を供給することによって、前記処理液の液膜を前記基板の上面に形成する液膜形成工程と、前記基板加熱ユニットに前記基板の全体を加熱させることによって前記液膜を保温する液膜保温工程と、前記液膜保温工程を実行しながら、前記基板の上面に設定される照射領域に向けて前記照射ユニットから光を照射することによって、前記基板の上面の中央部に接する前記処理液を蒸発させて、前記基板の上面に接し前記処理液を保持する気相層を、前記液膜の中央部に形成する気相層形成工程と、前記気相層によって保持される前記処理液を排除して前記液膜の中央部に開口を形成する開口形成工程と、前記基板回転ユニットに前記基板を回転させる基板回転工程と、前記液膜保温工程および前記基板回転工程を実行しながら前記移動ユニットに前記照射ユニットを移動させて前記基板の周縁部に向けて前記照射領域を移動させることによって、前記液膜の内周縁に前記気相層が形成された状態を維持しながら前記開口を拡大させる開口拡大工程とを実行するようにプログラムされている、基板処理装置。

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