TWI636158B - Substrate processing method and substrate processing device - Google Patents

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TWI636158B
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Abstract

本基板處理方法係使用處理液對基板之表面進行處理之基板處理方法，其包含有：混合液置換步驟，其係以第1液體與第2液體之混合液來置換附著於上述基板之表面之處理液，該第2液體沸點較上述第1液體高且具有較上述第1液體低之表面張力；及混合液去除步驟，其係於上述混合液置換步驟之後，自上述基板之表面去除上述混合液。

Description

基板處理方法及基板處理裝置
本發明係關於使用處理液對基板之表面進行處理之基板處理方法及基板處理裝置。於作為處理對象之基板的例子中，包含有半導體晶圓、液晶顯示裝置用基板、電漿顯示器用基板、場發射顯示器(FED；Field Emission Display)用基板、光碟用基板、磁碟用基板、光磁碟用基板、光罩用基板、陶瓷基板、太陽能電池用基板等。
於半導體裝置之製造步驟中，半導體晶圓等基板之表面係由處理液所處理。一次對一片基板進行處理之單片式之基板處理裝置具備有：旋轉卡盤，其一邊大致水平地保持基板，一邊使該基板進行旋轉；及噴嘴，其用以將處理液供給至藉由該旋轉卡盤所旋轉之基板之表面。
在典型之基板處理步驟中，藥液被供給至由旋轉卡盤所保持之基板(藥液處理)。其後，水被供給至基板，藉此，基板上之藥液被置換為水(沖洗處理)。其後，進行用以將基板上之水排除之旋轉乾燥步驟(參照專利文獻1及專利文獻2)。在旋轉乾燥步驟中，藉由基板被高速旋轉，將附著於基板之水甩落而加以去除(乾燥)。一般之水為去離子水。
於在基板之表面形成有微細之圖案之情形時，存在有 於旋轉乾燥步驟中無法去除進入至圖案之內部之水之可能性，因此，存在有造成乾燥不良之可能性。因此，提案有如下之方法：對利用水進行處理後之基板之表面供給異丙醇(Isopropyl Alcohol：IPA)等有機溶劑，將進入至基板表面之圖案之間隙之水置換為有機溶劑，藉此使基板之表面乾燥。
又，如圖26所示，於藉由基板之高速旋轉而使基板乾燥之旋轉乾燥步驟中，液面(空氣與液體之界面)係形成於圖案內。於該情形時，液體之表面張力會在液面與圖案之接觸位置發生作用。該表面張力係使圖案崩壞之原因之一。
如專利文獻2般，於在沖洗處理後且旋轉乾燥步驟之前將有機溶劑之液體(以下，簡稱為「有機溶劑」)供給至基板之表面之情形時，有機溶劑會進入至圖案之間。有機溶劑之表面張力較作為典型之水的水低。因此，可減輕因表面張力所引起之圖案崩壞之問題。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2009-212301號公報
[專利文獻2]日本專利特開平9-38595號公報
於在藥液處理後所執行之沖洗處理中，存在有在基板上之水包含有微粒之情形，而在如此之乾燥方法中，包含於水之微粒會再附著於基板之上表面，其結果，存在有於乾燥後之基板表面 (處理對象面)產生微粒之可能性。
又，低表面張力液體(有機溶劑)雖具有親水性，但對於處理液(水)之置換能力並不高。因此，若僅供給低表面張力液體，為了將基板表面上之處理液完全置換為低表面張力液體便需要較長之時間。對置換為低表面張力液體需要較長時間之結果，存在有基板表面之乾燥時間變長之可能性。
因此，本發明目的之一，係提供可一邊抑制或防止微粒之產生，一邊使基板之表面乾燥之基板處理方法及基板處理裝置。
又，本發明之目的，在於提供一種基板處理方法及基板處理裝置，其可在短時間內將基板之表面上之處理液完全置換為低表面張力液體，藉此，可一邊抑制圖案之崩壞，一邊在短時間內使基板之表面乾燥。
本發明之第1態樣提供一種基板處理方法，係使用處理液對基板之表面進行處理者，其包含有：混合液置換步驟，其係以第1液體與第2液體之混合液來置換附著於上述基板之表面之處理液，該第2液體係沸點較上述第1液體高且具有較上述第1液體低之表面張力；及混合液去除步驟，其係於上述混合液置換步驟之後，自上述基板之表面去除上述混合液。
根據本方法，基板表面之處理液被置換為混合液，而混合液之液體接觸於基板之表面。在基板之表面上，混合液係一邊於混合液之氣固液界面蒸發，液體去除區域便一邊擴大。在氣固液界面，主要為使沸點較低之第1液體蒸發，其結果，沸點較高且具 有低表面張力之第2液體之濃度便會上升。因此，在混合液中氣固液界面附近之部分(以下，在此項中稱為「界面附近部分」)，形成有隨著越靠近氣固液界面第2液體之濃度越高之濃度斜率。由於第2液體之濃度差，而在混合液之界面附近部分之內部，產生朝離開氣固液界面之方向流動之馬蘭戈尼對流(Marangoni convection)。
藉此，包含於混合液之界面附近部分之微粒便承受馬蘭戈尼對流而朝向離開氣固液界面之方向移動。因此，微粒便被帶進混合液之主體(bulk)。然後，包含於混合液之微粒便在被帶進混合液之主體之狀態下，不出現於氣固液界面地與混合液一起自基板之表面被排出。藉此，於基板之乾燥後，微粒便不會殘留於基板之表面。因此可一邊抑制或防止微粒之產生，一邊使基板之表面全區域乾燥。
根據本實施形態，上述方法進一步包含有水平地保持上述基板之基板保持步驟，且上述混合液置換步驟包含有形成覆蓋上述基板之上表面之上述混合液之液膜之液膜形成步驟，上述混合液去除步驟包含有：液膜去除區域形成步驟，其於上述混合液之上述液膜形成液膜去除區域；及液膜去除區域擴大步驟，其使上述液膜去除區域朝向上述基板之外周擴大。
根據本方法，於被保持為水平姿勢之基板之上表面形成混合液之液膜。於該混合液之液膜形成有液膜去除區域，而且，該液膜去除區域係擴大至覆蓋基板全區域。
在基板之上表面，混合液一邊在混合液之液膜之氣固液界面蒸發，液膜去除區域便一邊擴大。在氣固液界面，主要為使沸點較低之第1液體蒸發，其結果，沸點較高且具有低表面張力之 第2液體之濃度便會上升。因此，在混合液之液膜之界面附近部分，便形成隨著越靠近氣固液界面第2液體之濃度越高之濃度斜率。由於如上述之第2液體之濃度差，而在混合液之液膜之界面附近部分之內部，產生朝離開氣固液界面之方向流動之馬蘭戈尼對流。馬蘭戈尼對流係在液膜去除區域之形成後持續產生，直至該液膜去除區域覆蓋基板全區域為止。
藉此，包含於混合液之液膜之界面附近部分之微粒，便承受馬蘭戈尼對流，而朝向離開氣固液界面之方向移動。因此，微粒便被帶進混合液之液膜中。隨著液膜去除區域之擴大，氣固液界面朝向基板之徑向外側移動，液膜去除區域便在微粒被帶進混合液之液膜之主體之狀態下擴大。然後，微粒便不出現於液膜去除區域地與混合液之液膜一起自基板之上表面被排出。藉此，於基板之乾燥後，微粒便不會殘留於基板之上表面。因此，可一邊抑制或防止微粒之產生，一邊使基板之上表面全區域乾燥。
上述方法亦可進一步包含有與上述液膜形成步驟一併進行地，使上述基板呈靜止狀態或以覆液速度使上述基板繞上述旋轉軸線旋轉之覆液步驟。
根據本方法，由於與液膜形成步驟並行地執行覆液步驟，因此可較厚地保持在基板之上表面所形成之混合液之液膜之界面附近部分之厚度。因為混合液之液膜之界面附近部分之厚度較大，所以可於該界面附近部分穩定地產生馬蘭戈尼對流。
在上述方法中，上述液膜去除區域形成步驟亦可包含將氣體噴吹於上述基板之上表面之氣體噴吹步驟。
根據本方法，藉由對混合液之液膜噴吹氣體，可局部 地將包含於混合液之液膜之混合液吹走而加以去除。藉此，可簡單地形成液膜去除區域。
上述氣體亦可包含溫度較常溫高之高溫氣體。
根據本方法，藉由將高溫氣體供給至基板之上表面，可促進混合液之液膜之氣固液界面之第1液體之蒸發。藉此，可使混合液之液膜之界面附近部分之第2液體之濃度斜率加劇，因而可進一步加強在混合液之液膜之界面附近部分所產生之馬蘭戈尼對流。
上述液膜去除區域擴大步驟亦可包含使上述基板以較上述液膜形成步驟時更高之速度旋轉之高速旋轉步驟。
根據本方法，藉由使基板高速旋轉所產生之較強之離心力，可使液膜去除區域擴大。
上述第1液體亦可包含水，而上述第2液體包含乙二醇(ethylene glycol)(以下，稱為「EG」)。
根據本方法，基板表面之處理液被置換為混合液，混合液便液體接觸於基板之表面。在基板之表面上，混合液一邊於混合液之氣固液界面蒸發，液體去除區域便一邊擴大。在氣固液界面，主要為使沸點較低之水蒸發，其結果，沸點較高且具有低表面張力之EG之濃度上升。因此，在混合液中氣固液界面附近之部分(以下，在此項中稱為「界面附近部分」)，形成隨著越靠近氣固液界面EG之濃度便越高之濃度斜率。由於如此之EG之濃度差，而在混合液之界面附近部分之內部，產生朝離開氣固液界面之方向流動之馬蘭戈尼對流。
藉此，包含於混合液之界面附近部分之微粒，便承受 馬蘭戈尼對流而朝向離開氣固液界面之方向移動。因此，微粒便被帶進混合液之主體。然後，包含於混合液之微粒便保持被帶進混合液之主體之狀態，不出現於氣固液界面地與混合液一起自基板之表面被排出。藉此，於基板乾燥後，微粒便不會殘留在基板之表面。因此，可一邊抑制或防止微粒之產生，一邊使基板表面之全區域乾燥。
本發明之第2態樣係提供一種基板處理裝置，其包含有：基板保持單元，其水平地保持基板；混合液供給單元，其將第1液體與第2液體之混合液供給至上述基板之上表面，該第2液體沸點較上述第1液體高且具有較上述第1液體低之表面張力；及控制裝置，其至少對混合液供給單元進行控制；且上述控制裝置執行如下之步驟：液膜形成步驟，其形成覆蓋上述基板之上表面之上述混合液之液膜；液膜去除區域形成步驟，其於上述混合液之上述液膜形成液膜去除區域；及液膜去除區域擴大步驟，其使上述液膜去除區域朝向上述基板之外周擴大。
根據本構成，於被保持為水平姿勢之基板之上表面形成混合液之液膜。於該混合液之液膜形成液膜去除區域，而且，該液膜去除區域係擴大至覆蓋基板全區域。
在基板之上表面，混合液一邊在混合液之液膜之氣固液界面蒸發，液膜去除區域便一邊擴大。在氣固液界面中，主要為使沸點較低之第1液體蒸發，其結果，沸點較高且具有低表面張力之第2液體之濃度便上升。因此，在混合液之液膜之界面附近部分，形成隨著越靠近氣固液界面第2液體之濃度便越高之濃度斜率。由於如此之第2液體之濃度差，因此在混合液之液膜之界面附近部分 之內部便產生朝離開氣固液界面之方向流動之馬蘭戈尼對流。馬蘭戈尼對流係在液膜去除區域形成後，持續產生至該液膜去除區域覆蓋基板全區域為止。
藉此，包含於混合液之液膜之界面附近部分之微粒，便承受馬蘭戈尼對流，而朝向離開氣固液界面之方向移動。因此，微粒便被帶進混合液之液膜中。隨著液膜去除區域之擴大，氣固液界面朝向基板之徑向外側移動，液膜去除區域便在微粒被帶進混合液之液膜之主體之狀態下擴大。然後，微粒便不出現於液膜去除區域地與混合液之液膜一起自基板之上表面被排出。藉此，於基板之乾燥後，微粒便不會殘留在基板之上表面。因此，可一邊抑制或防止微粒之產生，一邊使基板之上表面全區域乾燥。
本發明之第3態樣提供一種基板處理方法，係使用處理液對基板之表面進行處理者，其包含有：混合液形成步驟，其將沸點較上述處理液高且具有較該處理液低之表面張力的低表面張力液體供給至殘留有上述處理液之上述基板之表面，藉此於上述基板之表面形成上述殘留處理液與上述低表面張力液體之混合液；置換步驟，其使上述處理液自被供給至上述基板之表面之上述混合液蒸發，而將上述混合液中至少與上述基板之表面之間之界面的上述混合液置換為上述低表面張力液體；及乾燥步驟，其將上述低表面張力液體自上述基板之表面去除，而使該基板之表面乾燥。
根據本方法，對殘留有處理液之基板之表面供給低表面張力液體。藉此，使處理液與低表面張力液體混合，而於基板之表面形成混合液。然後，包含於該混合液中沸點較低之處理液便蒸發，其結果，可將基板之表面上之處理液完全置換為低表面張力液 體。
由於藉由低表面張力液體之供給來形成混合液，使包含於該混合液中之處理液蒸發而僅使低表面張力液體殘留，因此可加快處理液置換為低表面張力液體之置換速度。藉此，可在短時間內將基板表面上之處理液完全置換為低表面張力液體。因此，可一邊抑制圖案之崩壞，一邊在短時間內使基板之表面乾燥。
又，在本說明書中，所謂「於基板之表面殘留有處理液」，係指除了於基板之表面形成有處理液之液膜之狀態、與於基板之表面存在有處理液之液滴之狀態以外，還包含於基板之表面雖不存在液膜或液滴，但處理液進入至基板之表面之圖案內之狀態。
於本發明一實施形態中，上述置換步驟包含有為了使包含於上述混合液之上述處理液蒸發而對上述混合液進行加熱之混合液加熱步驟。
根據本方法，對殘留有處理液之基板之表面供給低表面張力液體。藉此，使處理液與低表面張力液體混合而於基板之表面形成混合液。而且，藉由加熱混合液，可使包含於該混合液中沸點較低之處理液蒸發。藉此，可將基板之表面上之處理液完全置換為低表面張力液體。
上述方法亦可進一步包含有水平地保持上述基板之基板保持步驟，且上述混合液形成步驟包含有形成覆蓋上述基板之上表面之上述混合液之液膜之步驟，上述混合液加熱步驟包含有對上述混合液之液膜進行加熱之步驟。
根據本方法，對被保持為水平姿勢之基板之上表面供給低表面張力液體。藉此，使處理液與低表面張力液體混合而於基 板之表面形成混合液之液膜。而且，藉由對混合液之液膜進行加熱，可使包含於該混合液之液膜中沸點較低之處理液蒸發。其結果，可將液膜中之處理液完全置換為低表面張力液體。
上述混合液加熱步驟亦可以較上述處理液之沸點高且較上述低表面張力液體之沸點低之既定的高溫對上述混合液進行加熱。
根據本方法，若以較處理液之沸點高且較低表面張力液體之沸點低之溫度來對混合液進行加熱，混合液中之低表面張力液體便幾乎不會蒸發。另一方面，還可促進混合液中之處理液之蒸發。亦即，可效率良好地僅使混合液中之處理液蒸發。藉此，可在更短時間內實現利用低表面張力液體之完全置換。又，亦可在混合液加熱步驟後，於基板之上表面保持具有既定之厚度之低表面張力液體之液膜。
上述方法亦可進一步包含有水平地保持上述基板之基板保持步驟，且上述混合液形成步驟包含有形成覆蓋上述基板之上表面之上述混合液之液膜之步驟，上述置換步驟包含有：液膜去除區域形成步驟，其於上述混合液之上述液膜形成液膜去除區域；及液膜去除區域擴大步驟，其使上述液膜去除區域朝向上述基板之外周擴大。
根據本方法，於被保持為水平姿勢之基板之上表面形成混合液之液膜。於該混合液之液膜形成液膜去除區域，此外，該液膜去除區域係擴大至覆蓋基板全區域為止。在基板之上表面上，混合液一邊於混合液之液膜之氣固液界面蒸發，液膜去除區域便一邊擴大。在氣固液界面，主要為使沸點較低之處理液蒸發，其結果， 低表面張力液體之濃度便會上升。此時，在氣固液界面僅存在低表面張力液體，而在混合液之液膜之界面附近部分則形成隨著越自氣固液界面離開低表面張力液體之濃度便越低之濃度斜率。亦即，可在氣固液界面，將處理液完全置換為低表面張力液體。於自圖案間液體被完全地去除時，該液體之表面張力應該就會作用於圖案。由於可藉由在氣固液界面完全置換為低表面張力液體，而將自圖案液體被完全地去除時作用於圖案之表面張力抑制為較低，因此可抑制圖案之崩壞。
上述方法亦可進一步包含有與上述混合液之液膜形成步驟一併進行地，使上述基板呈靜止狀態或以覆液速度使上述基板繞上述旋轉軸線旋轉之覆液步驟。
根據本方法，由於與混合液之液膜形成步驟一併地執行覆液步驟，因此可抑制低表面張力液體自基板之排出。藉此，可謀求低表面張力液體之使用量之減少。
在上述方法中，上述液膜去除區域形成步驟亦可包含有將氣體噴吹於上述基板之上表面之氣體噴吹步驟。
根據本方法，藉由對混合液之液膜噴吹氣體，可局部地將包含於混合液之液膜之混合液吹走而加以去除。藉此，可簡單地形成液膜去除區域。
上述液膜去除區域擴大步驟亦可包含有使上述基板以較上述混合液之液膜形成步驟時更高之速度旋轉之高速旋轉步驟。
根據本方法，藉由使基板高速旋轉所產生之較強的離心力，可使液膜去除區域擴大。
上述氣體亦可包含有溫度較常溫高之高溫氣體。
根據本方法，藉由對基板之上表面供給高溫氣體，可促進混合液之液膜之氣固液界面之處理液之蒸發。藉此，可使混合液之液膜之界面附近部分之低表面張力液體之濃度斜率加劇，因而可於氣固液界面，僅使低表面張力液體存在。
上述處理液亦可包含水，上述低表面張力液體包含EG。
根據本方法，對殘留有水之基板之表面供給EG。藉此，使水與EG混合而於基板之表面形成混合液。然後，主要為包含於該混合液中沸點較低之水蒸發，其結果，可將基板之表面上之水完全置換為EG。
由於藉由EG之供給而形成混合液，使包含於該混合液中之水蒸發而僅使EG殘留，因此可加快水置換為EG之置換速度。藉此，可在短時間內將基板表面上之水完全置換為EG。因此，可一邊抑制圖案之崩壞，一邊在短時間內使基板之表面乾燥。藉此，可縮短乾燥時間，或謀求有機溶劑之使用量之減少。
根據本方法，對殘留有水之基板之表面供給EG。藉此，使水與EG混合而於基板之表面形成混合液。然後，包含於該混合液中沸點較低之水蒸發，其結果，可將基板之表面上之水完全置換為EG。
由於藉由EG之供給而形成混合液，使包含於該混合液中之水蒸發而僅使EG殘留，因此可加快水置換為EG之置換速度。藉此，可在短時間內將基板表面上之水完全置換為EG。因此，可一邊抑制圖案之崩壞，一邊在短時間內使基板之表面乾燥。
本發明第4態樣提供一種基板處理裝置，其包含有：基板保持單元，其用以水平地保持基板；處理液供給單元，其用以將處理液供給至上述基板之上表面；低表面張力液體供給單元，其用以將沸點較上述處理液高且具有較上述處理液低之表面張力的低表面張力液體供給至上述基板之上表面；以及控制裝置；且上述控制裝置執行如下之步驟：混合液之液膜形成步驟，其控制上述處理液供給單元及上述低表面張力液體供給單元，藉由將上述低表面張力液體供給至殘留有上述處理液之上述基板之上表面，而以覆蓋該基板之上表面之方式形成上述殘留處理液與上述低表面張力液體之混合液之液膜；置換步驟，其使上述處理液自被形成於上述基板之上表面之上述混合液之液膜蒸發，而將上述混合液之液膜中與上述基板之上表面之間之界面的上述混合液置換為上述低表面張力液體；以及乾燥步驟，其將上述低表面張力液體自上述基板之上表面去除，而使該基板之上表面乾燥。
根據本構成，對殘留有處理液之基板之上表面供給低表面張力液體。藉此，使處理液與低表面張力液體混合而於基板之表面形成混合液之液膜。然後，包含於該混合液之液膜中沸點較低之處理液蒸發，其結果，可將基板之表面上之處理液完全置換為低表面張力液體。
由於藉由低表面張力液體之供給來形成混合液，使包含於該混合液中之處理液蒸發而僅使低表面張力液體殘留，因此可加快處理液置換為低表面張力液體之置換速度。藉此，可在短時間內將基板表面上之處理液完全置換為低表面張力液體。因此，可一邊抑制圖案之崩壞，一邊在短時間內使基板之表面乾燥。
本發明一實施形態進一步包含有用以對被形成於上述上表面之上述混合液之上述液膜進行加熱之加熱單元，且上述控制裝置包含控制對象之上述加熱單元，上述控制裝置控制上述加熱單元而對上述混合液之上述液膜進行加熱，藉此執行上述置換步驟。
根據本構成，對被保持為水平姿勢之基板之上表面供給低表面張力液體。藉此，使處理液與低表面張力液體混合而於基板之表面形成混合液之液膜。而且，藉由對混合液之液膜進行加熱，可使包含於該混合液之液膜中沸點較低之處理液蒸發。其結果，可將液膜中之處理液完全置換為低表面張力液體。
本發明中前述之目的其或其他之目的、特徵及效果係參照隨附圖式並藉由如下所敍述之實施形態之說明而明確化。
1‧‧‧基板處理裝置
2‧‧‧處理單元
3‧‧‧控制裝置
4‧‧‧處理腔室
5‧‧‧旋轉卡盤
6‧‧‧藥液供給單元
7‧‧‧水供給單元
8‧‧‧混合液供給單元
9‧‧‧處理杯
9a‧‧‧上端部
10‧‧‧間隔壁
11‧‧‧FFU
13‧‧‧排氣管
14‧‧‧旋轉馬達
15‧‧‧旋轉軸
16‧‧‧旋轉基座
16a‧‧‧上表面
17‧‧‧夾持構件
18‧‧‧藥液噴嘴
19‧‧‧藥液配管
20‧‧‧藥液閥
21‧‧‧第1水噴嘴
22‧‧‧第1水配管
23‧‧‧第1水閥
24‧‧‧混合液噴嘴
25‧‧‧第1噴嘴臂
26‧‧‧第1噴嘴移動單元
27‧‧‧混合部
28‧‧‧第2水配管
29‧‧‧第2水閥
30‧‧‧第1流量調整閥
31‧‧‧EG配管
32‧‧‧EG閥
33‧‧‧第2流量調整閥
34‧‧‧混合液配管
35‧‧‧氣體噴嘴
35a‧‧‧吐出口
36‧‧‧第2噴嘴臂
37‧‧‧氣體單元
38‧‧‧第2噴嘴移動單元
39‧‧‧氣體配管
40‧‧‧氣體閥
41‧‧‧第3流量調整閥
50‧‧‧液膜
55‧‧‧液膜去除區域
60‧‧‧氣固液界面
65‧‧‧馬蘭戈尼對流
70‧‧‧內周部分
70B‧‧‧第2部分
71‧‧‧界面附近區域
72‧‧‧主體
150‧‧‧液膜
160‧‧‧氣固液界面
170‧‧‧內周部分
170A‧‧‧第1區域
170B‧‧‧第2部分
171‧‧‧界面附近區域
172‧‧‧主體
173‧‧‧交界層
174‧‧‧層
175‧‧‧干涉條紋
176‧‧‧熱對流
201‧‧‧基板處理裝置
202‧‧‧藥液貯存槽
203‧‧‧水貯存槽
204‧‧‧EG混合液貯存槽
205‧‧‧升降機
206‧‧‧升降機升降單元
255‧‧‧液體去除區域
260‧‧‧氣固液界面
270‧‧‧界面附近部分
301‧‧‧基板處理裝置
302‧‧‧處理單元
303‧‧‧控制裝置
304‧‧‧處理腔室
305‧‧‧旋轉卡盤
306‧‧‧藥液供給單元
307‧‧‧水供給單元
308‧‧‧EG供給單元
309‧‧‧加熱板
310‧‧‧處理杯
310a‧‧‧上端部
311‧‧‧間隔壁
312‧‧‧FFU
313‧‧‧排氣管
314‧‧‧旋轉軸
315‧‧‧旋轉基座
316‧‧‧夾持銷
317‧‧‧旋轉馬達
318‧‧‧加熱器
319‧‧‧貫通孔
320‧‧‧支撐桿
321‧‧‧加熱器升降單元
323‧‧‧藥液噴嘴
324‧‧‧藥液配管
325‧‧‧藥液閥
326‧‧‧水噴嘴
327‧‧‧水配管
328‧‧‧水閥
329‧‧‧EG噴嘴
330‧‧‧第1噴嘴臂
331‧‧‧第1噴嘴移動單元
332‧‧‧EG配管
333‧‧‧EG閥
334‧‧‧第1流量調整閥
345‧‧‧液膜
350‧‧‧液膜
351‧‧‧液膜
355‧‧‧液膜去除區域
360‧‧‧氣固液界面
370‧‧‧內周部分
501‧‧‧基板處理裝置
502‧‧‧處理單元
504‧‧‧處理腔室
505‧‧‧旋轉卡盤
514‧‧‧旋轉馬達
515‧‧‧旋轉軸
516‧‧‧旋轉基座
516a‧‧‧上表面
517‧‧‧夾持構件
535‧‧‧氣體噴嘴
536‧‧‧第2噴嘴臂
537‧‧‧氣體單元
538‧‧‧第2噴嘴移動單元
539‧‧‧氣體配管
540‧‧‧氣體閥
541‧‧‧第2流量調整閥
601‧‧‧基板處理裝置
602‧‧‧藥液貯存槽
603‧‧‧水貯存槽
604‧‧‧EG貯存槽
605‧‧‧升降機
606‧‧‧升降機升降單元
607‧‧‧加熱器
A1‧‧‧旋轉軸線
A2‧‧‧旋轉軸線
C‧‧‧載具
CR‧‧‧搬送機械人
D1‧‧‧切線方向
D2‧‧‧切線方向
F‧‧‧方向
IR‧‧‧搬送機械人
LP‧‧‧裝載埠
P‧‧‧微粒
PA‧‧‧圖案
P1‧‧‧微粒
P2‧‧‧微細微粒
P21‧‧‧微細微粒
P22‧‧‧微細微粒
ST‧‧‧構造體
W‧‧‧基板
Wa‧‧‧表面
圖1係用以說明本發明第1實施形態之基板處理裝置之內部之配置的圖解性俯視圖。
圖2係用以說明上述基板處理裝置所具備之處理單元之構成例的圖解性剖視圖。
圖3係用以說明上述基板處理裝置之主要部分之電性構成的方塊圖。
圖4係用以說明上述基板處理裝置之基板處理之一例的流程圖。
圖5A至圖5C係用以說明混合液覆液步驟(圖4之S5)、及乾燥步驟(圖4之S6)之液膜去除區域形成步驟之情況的圖解性剖視 圖。
圖5D至圖5F係用以說明乾燥步驟(圖4之S6)之液膜去除區域擴大步驟之情況的圖解性剖視圖。
圖6係放大顯示液膜去除區域擴大步驟中混合液之液膜之狀態的剖視圖。
圖7係用以說明混合液之液膜之內周部分之內部之馬蘭戈尼對流之產生機制的圖。
圖8A及圖8B係顯示液膜去除區域擴大中之混合液之液膜之內周部分之狀態的俯視圖。
圖9係顯示參考形態之基板上表面上之水的液膜之氣液固界面之流動分布模型的圖。
圖10係顯示參考形態之水的液膜之內周部分所包含之微細微粒之移動的示意性剖視圖。
圖11係顯示參考形態之水的液膜之內周部分所包含之微細微粒之移動的示意性俯視圖。
圖12A及圖12B係顯示參考形態之液膜去除區域擴大中之水的液膜之內周部分之狀態的俯視圖。
圖13係用以說明本發明第2實施形態之基板處理裝置之概略構成的示意圖。
圖14係顯示本發明第2實施形態之基板處理裝置之拉起式乾燥之情況的示意圖。
圖15係用以說明本發明第3實施形態之基板處理裝置所具備之處理單元之構成例的圖解性剖視圖。
圖16係用以說明上述基板處理裝置之主要部分之電性構成的 方塊圖。
圖17係用以說明上述基板處理裝置之基板處理之一例的流程圖。
圖18A至圖18C係用以說明混合液形成步驟(圖17之S14)、混合液加熱步驟(圖17之S15)、及乾燥步驟(圖17之S16)之情況的圖解性剖視圖。
圖19A至圖19C係顯示沖洗步驟(圖17之S13)及混合液形成步驟(圖17之S14)之基板表面之狀態的圖解性剖視圖。
圖19D至圖19F係顯示混合液加熱步驟(圖17之S15)及乾燥步驟中之基板表面之狀態的圖解性剖視圖。
圖20係用以說明本發明第4實施形態之基板處理裝置所具備之處理單元之構成例的圖解性剖視圖。
圖21係用以說明上述基板處理裝置之主要部分之電性構成的方塊圖。
圖22係用以說明上述基板處理裝置之基板處理之一例的流程圖。
圖23A至圖23C係用以說明混合液形成步驟(圖22之S24)及液膜去除區域形成步驟(圖22之S25)之情況的圖解性剖視圖。
圖23D至圖23F係用以說明液膜去除區域擴大步驟(圖22之S26)之情況的圖解性剖視圖。
圖24係用以說明水/EG混合液之液膜之內周部分的放大剖視圖。
圖25係用以說明本發明第5實施形態之基板處理裝置之概略構成的示意圖。
圖26係用以說明表面張力所導致圖案崩壞之原理的圖解性剖視圖。
圖1係用以說明本發明第1實施形態之基板處理裝置之內部之配置的圖解性俯視圖。基板處理裝置1係一次對一片矽晶圓等基板W進行處理之單片式裝置。於本實施形態中，基板W為圓板狀之基板。基板處理裝置1包含有：複數個處理單元2，其等利用處理液對基板W進行處理；裝載埠LP，其供收容由處理單元2所處理之複數片基板W之載具C載置；搬送機械人IR及CR，其等於裝載埠LP與處理單元2之間搬送基板W；以及控制裝置3，其控制基板處理裝置1。搬送機械人IR係於載具C與搬送機械人CR之間搬送基板W。搬送機械人CR係於搬送機械人IR與處理單元2之間搬送基板W。複數個處理單元2例如具有相同之構成。
圖2係用以說明處理單元2之構成例的圖解性剖視圖。
處理單元2包含有：箱形之處理腔室4；旋轉卡盤5，其在處理腔室4內以水平之姿勢保持一片基板W，並使基板W繞通過基板W之中心之鉛垂之旋轉軸線A1旋轉；藥液供給單元6，其用以將藥液(處理液)供給至由旋轉卡盤5所保持之基板W之上表面；水供給單元7，其用以將水(處理液)供給至由旋轉卡盤5所保持之基板W之上表面；混合液供給單元8，其將水(第1液體)與乙二醇(以下，稱為「EG」。第2液體)之混合液(以下稱為「水/EG混合液」)供給至基板W之上表面(表面)；及處理杯9，其呈包圍旋轉卡盤5之筒狀。
處理腔室4包含有：箱狀之間隔壁10；FFU(Fan Filter Unit；風扇過濾器單元)11，其作為將清潔空氣自間隔壁10之上部輸送至間隔壁10內(相當於處理腔室4內)之送風單元；及排氣裝置(未圖示)，其自間隔壁10之下部將處理腔室4內之氣體排出。
FFU11係配置於間隔壁10之上方，且被安裝於間隔壁10之頂壁。FFU11自間隔壁10之頂壁將清潔空氣送至處理腔室4內。排氣裝置係經由被連接於處理杯9內之排氣管13而被連接於處理杯9之底部，自處理杯9之底部對處理杯9之內部進行抽吸。藉由FFU11及排氣裝置，於處理腔室4內形成降流(下降流)。
作為旋轉卡盤5，係採用於水平方向夾持基板W而將基板W水平地保持之夾持式的卡盤。具體而言，旋轉卡盤5包含有：旋轉馬達14；旋轉軸15，其係與該旋轉馬達14之驅動軸一體化；及圓板狀之旋轉基座16，其係大致水平地被安裝於旋轉軸15之上端。
旋轉基座16包含：水平之圓形之上表面16a，其具有較基板W之外徑更大之外徑。於上表面16a，在其周緣部配置有複數個(3個以上，例如6個)夾持構件17。於旋轉基座16之上表面周緣部，複數個夾持構件17係在對應於基板W之外周形狀之圓周上隔開適當之間隔，例如以等間隔地被配置。
藥液供給單元6包含有藥液噴嘴18。藥液噴嘴18例如為以連續流之狀態吐出液體之直流噴嘴，且將其之吐出口朝向基板W之上表面中央部而固定地被配置在旋轉卡盤5之上方。於藥液噴嘴18連接有自藥液供給源供給藥液之藥液配管19。於藥液配管19之中途部，介設有用以對來自藥液噴嘴18之藥液之供給/供給 停止進行切換之藥液閥20。若藥液閥20被開啟，自藥液配管19被供給至藥液噴嘴18之連續流之藥液，便自被設定於藥液噴嘴18之下端之吐出口被吐出。又，若藥液閥20被關閉，自藥液配管19朝向藥液噴嘴18之藥液之供給便被停止。
藥液之具體例為蝕刻液及洗淨液。進一步具體而言，藥液亦可為氫氟酸、SC1(氨水過氧化氫水混合液)、SC2(鹽酸過氧化氫水混合液)、氟化銨、緩衝氫氟酸(氫氟酸與氟化銨之混合液)等。
水供給單元7包含有第1水噴嘴21。第1水噴嘴21例如為以連續流之狀態吐出液體之直流噴嘴，並將其吐出口朝向基板W之上表面中央部固定地加以配置在旋轉卡盤5之上方。於第1水噴嘴21連接有供給來自水供給源之水之第1水配管22。於第1水配管22之中途部，介設有用以對來自第1水噴嘴21之水之供給/供給停止進行切換之第1水閥23。若第1水閥23被開啟，自第1水配管22被供給至第1水噴嘴21之連續流之水，便自被設定於第1水噴嘴21之下端之吐出口被吐出。又，若第1水閥23被關閉，自第1水配管22朝向第1水噴嘴21之水之供給便被停止。水例如為去離子水(DIW，Deionized Water)，但不限定於DIW，亦可為碳酸水、電解離子氫水、臭氧水、及稀釋濃度(例如10ppm~100ppm左右)之鹽酸水中之任一者。
再者，藥液噴嘴18及第1水噴嘴21之各者，亦可不需要被固定地配置於旋轉卡盤5，而採用例如使其等被安裝於旋轉卡盤5之上方可於水平面內擺動之臂上，並藉由該臂之擺動而對基板W之上表面之處理液(藥液或水)之著液位置進行掃描之所謂掃 描噴嘴之形態。
混合液供給單元8包含有：混合液噴嘴24，其用以吐出水/EG混合液；第1噴嘴臂25，其於前端部安裝有混合液噴嘴24；及第1噴嘴移動單元26，其藉由使第1噴嘴臂25移動而使混合液噴嘴24移動。混合液噴嘴24例如為以連續流之狀態吐出水/EG混合液之直流噴嘴，且在將其吐出口朝向例如下方之狀態下，被安裝於朝水平方向延伸之第1噴嘴臂25。
又，混合液供給單元8包含有：混合部27，其用以使水與EG混合；第2水配管28，其係連接於混合部27，而將來自水供給源之水供給至混合部27；第2水閥29及第1流量調整閥30，該等係介設於第2水配管28；EG配管31，其係連接於混合部27，而將來自EG供給源之EG供給至混合部27；EG閥32及第2流量調整閥33，該等係介設於EG配管31；以及混合液配管34，其將來自混合部27之水/EG混合液供給至混合液噴嘴24。與水供給單元7相同地，水例如為去離子水(DIW)，但並不限定於DIW，亦可為碳酸水、電解離子氫水、臭氧水、及稀釋濃度(例如10ppm~100ppm左右)之鹽酸水中之任一者。水(DIW)之沸點及表面張力係在常溫下分別為100℃及72.75。EG之沸點及表面張力係在常溫下分別為197.5℃及47.3。亦即，EG係沸點較水高且具有較水低之表面張力的液體。
第2水閥29對第2水配管28進行開閉。第1流量調整閥30對第2水配管28之開度進行調節，以調整被供給至混合部27之水的流量。EG閥32對EG配管31進行開閉。第2流量調整閥33對EG配管31之開度進行調節，以調整被供給至混合部27 之EG的流量。第1及第2流量調整閥30、33包含有：閥體機構(未圖示)，其於內部設置有閥座；閥體，其對閥座進行開閉；及致動器(未圖示)，其使閥體在開位置與閉位置之間移動。其他流量調整閥亦與上述構成相同。
若第2水閥29及EG閥32被開啟，來自第2水配管28之水及來自EG配管31之EG便朝向混合部27被供給，水及EG係在混合部27被充分地混合(攪拌)，而生成水/EG混合液。在混合部27所生成之水/EG混合液被供給至混合液噴嘴24，而自混合液噴嘴24之吐出口朝向例如下方被吐出。水/EG混合液中水與EG之混合比，係藉由利用第1及第2流量調整閥30、33所進行之開度調整所調整。
如圖2所示，處理杯9係配置於較被保持於旋轉卡盤5之基板W更靠外側(離開旋轉軸線A1之方向)。處理杯9包圍旋轉基座16。在旋轉卡盤5使基板W旋轉之狀態下，若處理液被供給至基板W，被供給至基板W之處理液便被甩離基板W之周圍。於處理液被供給至基板W時，向上開放之處理杯9之上端部9a係配置於較旋轉基座16更靠上方。因此，被排出基板W之周圍之藥液或水等處理液係由處理杯9所承接。而且，由處理杯9所承接之處理液，被送至未圖示之回收裝置或廢液裝置。
處理單元2進一步包含有：氣體單元37，其用以將氣體供給至由旋轉卡盤5所保持之基板W之上表面。
氣體單元37包含有：氣體噴嘴35，其將作為惰性氣體之一例之氮氣朝向基板W之上表面吐出；第2噴嘴臂36，其於前端部安裝有氣體噴嘴35；及第2噴嘴移動單元38，其藉由使第2 噴嘴臂36移動而使氣體噴嘴35移動。氣體噴嘴35係在將其吐出口朝向例如下方之狀態下，被安裝於朝水平方向延伸之第2噴嘴臂36。
於氣體噴嘴35連接有氣體配管39，該氣體配管39被供給來自惰性氣體供給源之高溫(較常溫更高溫。例如30~300℃)之惰性氣體。於氣體配管39之中途部介設有：氣體閥40，其用以對來自氣體噴嘴35之惰性氣體之供給/供給停止進行切換；及第3流量調整閥41，其用以調節氣體配管39之開度，以調整自氣體噴嘴35所吐出之惰性氣體之流量。若氣體閥40被開啟，自氣體配管39被供給至氣體噴嘴35之惰性氣體，便自吐出口被吐出。又，若氣體閥40被關閉，自氣體配管39朝向氣體噴嘴35之惰性氣體之供給便被停止。惰性氣體並不限定於氮氣，亦可為CDA(低濕度之潔淨空氣)。
圖3係用以說明基板處理裝置1之主要部分之電性構成的方塊圖。
控制裝置3係使用例如微電腦而構成。控制裝置3具有CPU(Center Processing Unit；中央處理單元)等之運算單元、固定記憶體裝置、硬式磁碟機等之記憶單元、及輸出入單元。於記憶單元記憶有運算單元所執行之程式。
控制裝置3依照所預先設定之程式，對旋轉馬達14、第1及第2噴嘴移動單元26、38等之動作進行控制。此外，控制裝置3對藥液閥20、第1及第2水閥23、29、EG閥32、氣體閥40、以及第1、第2及第3流量調整閥30、33、41等之開閉動作等進行控制。
圖4係用以說明利用基板處理裝置1之基板處理之一例的流程圖。圖5A至圖5F係用以說明混合液覆液步驟、液膜去除區域形成步驟及液膜去除區域擴大步驟之圖解性的圖。一邊參照圖1至圖5F，一邊對基板處理進行說明。
未處理之基板W係藉由搬送機械人IR、CR自載具C被搬入至處理單元2，並被搬入處理腔室4內，基板W係於其表面(處理對象面。在本實施形態中為圖案形成面)朝向上方之狀態下被交給旋轉卡盤5，而使基板W被保持於旋轉卡盤5(S1：基板搬入步驟(基板保持步驟))。於基板W之搬入前，混合液噴嘴24及氣體噴嘴35係退避至被設定於旋轉卡盤5之側邊之起始位置。
於搬送機械人CR退避至處理單元2外之後，控制裝置3便執行藥液步驟(步驟S2)。具體而言，控制裝置3係驅動旋轉馬達14而以既定之液體處理旋轉速度(例如約800rpm)使旋轉基座16旋轉。又，控制裝置3開啟藥液閥20。藉此，朝向旋轉狀態之基板W之上表面，使藥液自藥液噴嘴18被供給。被供給之藥液係藉由離心力遍及基板W之整個表面，而對基板W實施使用藥液之藥液處理。若自藥液之吐出開始後經過預先設定之期間，控制裝置3便關閉藥液閥20，而停止自藥液噴嘴18之藥液之吐出。
接著，控制裝置3執行水沖洗步驟(步驟S3)。水沖洗步驟(S3)係將基板W上之藥液置換為水而自基板W上排除藥液之步驟。具體而言，控制裝置3開啟第1水閥23。藉此，使水自第1水噴嘴21朝向旋轉狀態之基板W之上表面被供給。被供給之水係藉由離心力遍及基板W之整個表面。藉由該水，使附著於基板W上之藥液被沖洗掉。
接著，控制裝置3執行水/EG混合液置換步驟(步驟S4)。水/EG混合液置換步驟(S4)係將基板W上之水置換為水/EG混合液之步驟。控制裝置3控制第1噴嘴移動單元26，而使混合液噴嘴24自旋轉卡盤5側邊之起始位置移動至基板W之上方，而移動至上表面中央部之上方。然後，控制裝置3開啟第2水閥29及EG閥32，將水/EG混合液供給至基板W之上表面(表面)之中央部。被供給之水/EG混合液係藉由離心力遍及基板W之整個表面，而對基板W上之水進行置換(混合液置換步驟)。此時所供給之水/EG混合液之EG濃度，係設定為例如1重量%以上且未滿20重量%之範圍之既定濃度。
若自水/EG混合液之供給開始後經過預先設定之期間，基板W之上表面全區域便成為被水/EG混合液所覆蓋之狀態，控制裝置3控制旋轉馬達14，使基板W之旋轉速度自液體處理速度階段性地減速至覆液速度(零或者約40rpm以下之低旋轉速度。例如約10rpm)。然後，將基板W之旋轉速度維持為覆液速度。藉此，如圖5A所示，於基板W之上表面，覆蓋基板W之上表面全區域之水/EG混合液之液膜(以下，稱為混合液之液膜)50便被支撐為覆液狀(S5：混合液覆液步驟(液膜形成步驟、覆液步驟))。於該狀態下，作用於基板W之上表面之混合液之液膜50之離心力，係較作用於水/EG混合液與基板W之上表面之間的表面張力更小、或者上述離心力與上述表面張力大致相抗衡。藉由基板W之減速，作用於基板W上之水/EG混合液之離心力便會減弱，自基板W上被排出之水/EG混合液之量便會減少。由於在藉由藥液將微粒自基板W之上表面去除之藥液步驟之後，接著執行沖洗步驟，因此存 在有於混合液之液膜50含有微粒之情形。又，在混合液覆液步驟(S5)中，於覆液狀之混合液之液膜50之形成後，亦可持續進行朝向基板W之水/EG混合液之供給。
於混合液覆液步驟(S5)之結束前，控制裝置3係使混合液噴嘴24退避至起始位置，且控制第2噴嘴移動單元38，如圖5B所示般將氣體噴嘴35自旋轉卡盤5側邊之起始位置，配置於基板W之上方。
若自基板W朝向覆液速度之減速起經過預先設定之期間，控制裝置3便執行乾燥步驟(步驟S6)。在乾燥步驟(S6)中，依序執行液膜去除區域形成步驟、及液膜去除區域擴大步驟。液膜去除區域形成步驟係於混合液之液膜50之中央部形成混合液被去除之液膜去除區域55之步驟。液膜去除區域擴大步驟係使液膜去除區域55擴大至基板W之上表面全區域之步驟。
在液膜去除區域形成步驟中，控制裝置3開啟氣體閥40，而自氣體噴嘴35朝向基板W之上表面中央部吐出惰性氣體(氣體噴吹步驟)，並且控制旋轉馬達14使基板W加速至既定之開孔速度(例如約50rpm)(高速旋轉步驟)。藉由對基板W上表面之混合液之液膜50之中央部噴吹惰性氣體，使位於混合液之液膜50之中央部之水/EG混合液藉由噴吹壓力(氣體壓力)而自該基板W上表面之中央部被吹飛而被去除。又，藉由基板W之旋轉速度到達上述開孔速度(例如約50rpm)，於基板W上之混合液之液膜50便作用有較強之離心力。藉此，如圖5C所示，於基板W之上表面中央部形成圓形之液膜去除區域55。開孔速度雖設為約50rpm，但亦可為50rpm以上之旋轉速度。於液膜去除區域形成步驟之後，接著執行 液膜去除區域擴大步驟。
在液膜去除區域擴大步驟中，控制裝置3控制旋轉馬達14，使基板W之旋轉速度上升至既定之第1乾燥速度(例如1000rpm)。伴隨著該基板W之旋轉速度之上升，如圖5D、5E所示，液膜去除區域55便會擴大。藉由液膜去除區域55之擴大，混合液之液膜50之液膜去除區域55及與基板W上表面之氣固液界面60，便朝向基板W之徑向外側移動。然後，如圖5F所示，藉由液膜去除區域55被擴大至基板W之全區域，混合液之液膜50被全部排出至基板W外。
於液膜去除區域55擴大至基板W之上表面全區域後，液膜去除區域擴大步驟便結束。伴隨著液膜去除區域擴大步驟之結束，控制裝置3關閉氣體閥40，使來自氣體噴嘴35之惰性氣體之吐出停止。
然後，控制裝置3使基板W之旋轉速度上升至約1500rpm。藉此，可謀求基板W之上表面更進一步之乾燥。
若自旋轉乾燥步驟(S6)之開始後經過預先設定之期間，控制裝置3便控制旋轉馬達14使旋轉卡盤5之旋轉停止。其後，搬送機械人CR便進入處理單元2，將處理完畢之基板W朝向處理單元2外進行搬出(步驟S7)。該基板W係自搬送機械人CR被交給搬送機械人IR，並藉由搬送機械人IR被收容於載具C。
圖6係放大顯示液膜去除區域擴大步驟中混合液之液膜50之狀態的剖視圖。
自氣體噴嘴35朝向下方被吐出。於藉由基板處理裝置1對基板W進行處理時，氣體噴嘴35之吐出口35a係與基板W 之上表面隔開既定之間隔而被配置於對向之下位置。於該狀態下，若氣體閥40被開啟，自吐出口35a所吐出之惰性氣體便被噴吹於基板W之上表面。藉此，混合液之液膜50中央部之水便藉由噴吹壓力(氣體壓力)被物理性地推押而擴散，水自該基板W上表面之中央部被吹飛而被去除。其結果，於基板W之上表面中央部形成有液膜去除區域55。
於液膜去除區域55之形成後，於混合液之液膜之內周部分(界面附近部分)70之內部，因為在氣固液界面60之水蒸發而形成EG之濃度斜率，藉此，產生自氣固液界面60朝向主體(液塊)72側流動之馬蘭戈尼對流65。
又，於液膜去除區域55之形成後，自吐出口35a所吐出之惰性氣體，係沿著基板W之上表面呈放射狀且朝水平方向流動。
圖7係用以說明混合液之液膜之內周部分70之內部中馬蘭戈尼對流65之產生機制的圖。
於基板W旋轉，且於混合液之液膜50形成有液膜去除區域55(參照圖6)之狀態下，混合液在混合液之液膜50之氣固液界面60蒸發。又，在液膜去除區域形成步驟中，混合液一邊在混合液之液膜50之氣固液界面60蒸發，液膜去除區域55便一邊擴大。在氣固液界面60中，主要為使沸點較低之水蒸發，其結果，沸點較高且具有低表面張力之EG的濃度上升。因此，在混合液之液膜之內周部分70中，形成有隨著越靠近氣固液界面60則EG濃度越高之濃度斜率。其結果，產生自界面附近區域71朝向主體72流動之馬蘭戈尼對流65。該馬蘭戈尼對流65不僅消除於後述之第 2部分70B(參照圖9)所產生之熱對流176(參照圖9)，並藉由馬蘭戈尼對流65，而於該第2部分70B(參照圖9)產生自界面附近區域71朝向主體72流動之新的流動。馬蘭戈尼對流65於液膜去除區域55之形成後，仍持續產生至該液膜去除區域55覆蓋基板W全區域為止。
因此，於混合液之液膜之內周部分70(具體而言為圖9所示之第2部分70B)含有微細微粒P2之情形時，如圖7所示於微細微粒P2作用有承受馬蘭戈尼對流65而自界面附近區域71朝向主體72之方向、即離開氣固液界面60之方向的較強之力。藉此，界面附近區域71所包含之微細微粒P2便朝向徑向外側(離開氣固液界面60之方向)移動。
圖8A、圖8B係顯示液膜去除區域55之擴大中混合液之液膜之內周部分70之狀態。圖8A係於混合液之液膜之內周部分70(具體而言，如圖9所示之第2部分170B)包含有微細微粒P2之狀態。微細微粒P2係沿著氣固液界面60之線而排列。
於該情形時，混合液之液膜之內周部分70(第2部分70B)所包含之微細微粒P2，承受朝離開氣固液界面60之方向流動之馬蘭戈尼對流65(參照圖6)，而朝向徑向外側(離開氣固液界面60之方向)移動，其結果，被帶進混合液之液膜50之主體72中。然後，伴隨著液膜去除區域55之擴大，氣固液界面60朝向基板W之徑向外側(朝向主體72之方向)移動，但液膜去除區域55則在微細微粒P2維持被帶進主體72之狀態下擴大。亦即，若伴隨著液膜去除區域55之擴大而氣固液界面60朝向基板W之徑向外側移動，則如圖8B所示，微細微粒P2亦一併地朝向徑向外側移動。
然後，使液膜去除區域55擴大至基板W之全區域，而使混合液之液膜50自基板W之上表面被完全地排出(如圖5F所示之狀態)，藉此使基板W上表面之全區域乾燥。於混合液之液膜50之主體72中所包含之微細微粒P2不會出現於液膜去除區域55地，與混合液之液膜50一起自基板W之上表面被去除。
藉此，根據本實施形態，於被保持為水平姿勢之基板W之上表面，形成混合液之液膜50。於該混合液之液膜50形成液膜去除區域55，進而使該液膜去除區域55擴大至覆蓋基板W全區域。
在基板W之上表面，混合液一邊在混合液之液膜50之氣固液界面60蒸發，液膜去除區域55係一邊擴大。在氣固液界面60中，主要為使沸點較低之水蒸發，其結果，沸點較高之EG濃度上升。因此，在混合液之液膜之內周部分170，形成隨著越靠近氣固液界面60則EG之濃度越高之濃度斜率。因為EG之濃度差而在混合液之液膜之內周部分170之內部，產生朝離開氣固液界面60之方向流動之馬蘭戈尼對流65。馬蘭戈尼對流65係於液膜去除區域55之形成後，仍持續產生至該液膜去除區域55覆蓋基板W全區域為止。
藉此，混合液之液膜之內周部分170所包含之微細微粒P2，承受馬蘭戈尼對流65而朝向離開氣固液界面60之方向移動。因此，微細微粒P2被帶進混合液之液膜50中，伴隨著液膜去除區域55之擴大，氣固液界面60朝向基板W之徑向外側移動，但液膜去除區域55則在微細微粒P2維持被帶進混合液之液膜50之主體72之狀態下擴大。然後，微細微粒P2不會出現於液膜去除 區域55地與混合液之液膜50一起自基板W之上表面被排出。藉此，於基板W之乾燥後，微細微粒P2不會殘留在基板W之表面。因此，可一邊抑制或防止微細微粒P2之產生，一邊使基板W上表面之全區域乾燥。
又，在混合液之液膜50之氣固液界面60，可提高具有較水更低之低表面張力之EG的濃度。因此，可抑制乾燥時基板W之表面之圖案的崩壞。
又，在混合液覆液步驟中，由於基板W未作用有較大之離心力，因此可較厚地保持在基板W之上表面所形成混合液之液膜50之厚度。因為混合液之液膜50之內周部分70之厚度較大，所以可於該內周部分70穩定地產生馬蘭戈尼對流65。
又，藉由將高溫之惰性氣體供給至基板W之上表面，可促進混合液之液膜50之氣固液界面60之水之蒸發。藉此，可使混合液之液膜之內周部分70之EG之濃度斜率加劇，因此，可進一步加強於混合液之液膜之內周部分70所產生之馬蘭戈尼對流65。
又，於液膜去除區域擴大步驟時，由於使基板W以高速度進行旋轉，因此對基板W作用有較強之離心力，並藉由該離心力，可進一步使混合液之液膜之內周部分170之膜厚的差異更為明顯。藉此，可大幅地保持在混合液之液膜之內周部分170中所產生之EG的濃度斜率，因此，可進一步加強在混合液之液膜之內周部分170中所產生之馬蘭戈尼對流65。
其次，對伴隨著乾燥步驟之微粒產生的機制進行說明。
圖9係顯示參考形態之基板W上表面上之水的液膜 150中氣液固界面之流動分布模型的圖。
在本參考形態中，與前述之實施形態之處理例不同，形成覆液狀之水之液膜150。於該狀態下，與前述之實施形態之處理例同樣地，執行液膜去除區域形成步驟及液膜去除區域擴大步驟。
於該情形時，如圖9所示，在液膜去除區域擴大步驟中，於水之液膜之內周部分170之內部，產生熱對流176。水之液膜之內周部分170中之熱對流176，在位於主體172側之第1區域170A，雖朝向離開氣固液界面60側之方向流動，但如圖9所示，於包含界面附近區域171之氣固液界面160側之第2部分170B，係自主體172側朝向氣固液界面160側流動。因此，於內周部分170之第2部分170B含有微細微粒P2(參照圖10至圖12A等)之情形時，該微細微粒P2被引至氣固液界面160側，而凝聚於界面附近區域171。如此之微細微粒P2之凝聚，應不僅由前述之熱對流176所造成，而亦起因於鄰接之微細微粒P2彼此之凡德瓦力(Van der Waals force)或庫倫力(Coulomb force)。
圖10係顯示參考形態之水之液膜之內周部分170所包含之微細微粒P2之移動的示意性剖視圖。圖11係顯示參考形態之水之液膜之內周部分170所包含之微細微粒P2之移動的示意性俯視圖。
如圖10所示，水之液膜之內周部分170包含有：交界層(Boundary layer)173，其係形成於與基板W上表面間之交界附近；及流動層(Flowing layer)174，其係相對於交界層173而形成於與基板W上表面之相反側。於水之液膜之內周部分170含有微細 微粒P2之情形時，在流動層174，微粒P無論其粒徑之大小，均強烈地受到流動之影響。因此，位於流動層174之微粒P，可沿著沿流動之方向移動。
另一方面，在交界層173，較大之微粒P1雖受到流動之影響，但微細微粒P2幾乎不受流動之影響。亦即，位於交界層173之較大的微粒P1，雖可沿著沿流動之方向而於交界層173內移動，但微細微粒P2並不會沿著沿流動之方向F(參照圖11)而於交界層173內移動。然而，微細微粒P2並非附著於基板W之上表面，而是與基板W之上表面隔開微小間隔而設置。
於圖9所示之界面附近區域171，水之液膜之內周部分170之大部分係圖10所示之交界層173。然後，於圖9中，隨著自界面附近區域171朝向主體172側，流動層174(參照圖10)之比率增大。因此，位於界面附近區域171之微細微粒P2，只要未作用有其他較大之力，就不會朝沿著流動之方向移動。
如圖11所示，在界面附近區域171，藉由水之液膜50之厚度差，而可以肉眼觀察到干涉條紋175。干涉條紋175係成為等高線。
如上所述，微細微粒P2雖不會朝沿著流動之方向F(參照圖11)移動，但可朝干涉條紋175之切線方向D1、D2移動。微細微粒P2係於界面附近區域171，以沿著干涉條紋175之切線方向D1、D2排成列。換言之，微細微粒P2係沿著氣固液界面160之線排列。微細微粒P2係依每個微粒P本身之大小排成列。具有較大直徑之微細微粒P21係較具有較小直徑之微細微粒P22，被配置於更靠徑向外側。
圖12A、12B係顯示參考形態之液膜去除區域55之擴大中之水之液膜之內周部分170之狀態的俯視圖。
在圖12A中，呈在水之液膜之內周部分170(具體而言為圖10所示之第2部分170B)含有微細微粒P2之狀態。微細微粒P2係沿著氣固液界面160之線排列。
如圖12B所示，若伴隨著液膜去除區域55之擴大，氣固液界面160朝向基板W之徑向外側(朝向主體172之方向)移動，則由於在界面附近區域171，會產生自主體172側朝向氣固液界面160側流動之熱對流176(參照圖9)，因此會對微細微粒P2作用朝徑向內側推押之力。伴隨著液膜去除區域55之擴大，氣固液界面160會朝向基板W之徑向外側(朝向主體172之方向)移動。然而，微細微粒P2無法朝徑向(沿著流動之方向)移動，因此，即便氣固液界面160移動，微細微粒P2也不會移動。因此，界面附近區域171所包含之微細微粒P2便自氣固液界面60移動至液膜去除區域55，而析出至液膜去除區域55上。然後，於水之液膜150被去除後之基板W上表面，便殘留有微細微粒P2。
本發明亦可適用於批次式之基板處理裝置。
圖13係用以說明本發明第2實施形態之基板處理裝置201之概略構成的示意圖。圖14係顯示基板處理裝置201中拉起式乾燥(pull-up drying)之情況的示意圖。
基板處理裝置201係對複數片之基板W總括性地進行處理之批次式之基板處理裝置。基板處理裝置201包含有：藥液貯存槽202，其貯存藥液；水貯存槽203，其貯存水；水/EG混合液貯存槽204，其貯存水/EG混合液；升降機205，其使基板W浸 漬於被貯存在水/EG混合液貯存槽204之水/EG混合液；及升降機升降單元206，其用以使升降機205進行升降。此時，於水/EG混合液貯存槽204所貯存之水/EG混合液之EG的濃度，係設定為例如1重量%以上且未滿20重量%之範圍之既定濃度。
升降機205係以鉛垂之姿勢，支撐複數片之基板W之各者。升降機升降單元206係使升降機205在處理位置(圖13以實線所示之位置)與退避位置(圖13以兩點鏈線所示之位置)之間進行升降，上述處理位置係被保持於升降機205之基板W所位於水/EG混合液貯存槽204內之位置，上述退避位置係被保持於升降機205之基板W所位於水/EG混合液貯存槽204之上方之位置。
於基板處理裝置201之一連串之處理中，被搬入至基板處理裝置201之處理單元之複數片之基板W，係浸漬於被貯存在藥液貯存槽202之藥液中。藉此，對各基板W實施藥液處理(洗淨處理或蝕刻處理)。若自浸漬於藥液開始後經過預先設定之期間，複數片之基板W便自藥液貯存槽202被拉起，而朝向水貯存槽203被移動。其次，複數片之基板W便被浸漬於在水貯存槽203所貯存之水中。藉此，對基板W實施沖洗處理。若自浸漬於水開始後經過預先設定之期間，基板W便自水貯存槽203被拉起，而朝向水/EG混合液貯存槽204被移動。
然後，控制升降機升降單元206，使升降機205自退避位置被移動至處理位置，藉此使升降機205所保持之複數片之基板W被浸漬於水/EG混合液中。藉此，使水/EG混合液被供給至基板W之表面(處理對象面，在本實施形態中為圖案形成面)Wa，而使附著於基板W之表面Wa之水被置換為水/EG混合液(混合液置 換步驟)。若自基板W浸漬於水/EG混合液開始後經過預先設定之期間，便控制升降機升降單元206，使升降機205自處理位置被移動至退避位置。藉此，使被浸漬於水/EG混合液之複數片之基板W自水/EG混合液被拉起。
於基板W自水/EG混合液之拉起時，實施拉起式乾燥(混合液去除步驟)。如圖14所示，一邊對自水/EG混合液貯存槽204被拉起之基板W之表面Wa噴吹惰性氣體(例如氮氣)，且一邊以較慢之速度(例如數mm/秒)拉起基板W，藉此進行拉起式乾燥。
在基板W被浸漬於水/EG混合液之狀態下，若將基板W之一部分自水/EG混合液拉起，基板W之表面Wa便露出於環境氣體中。藉此，於基板W之表面Wa形成去除水/EG混合液之液體去除區域255。藉由自該狀態進一步拉起基板W，液體去除區域255便會擴大。藉由液體去除區域255之擴大，水/EG混合液之液體去除區域255及與基板W之表面Wa之氣固液界面260便朝向下方移動。然後，在基板W自水/EG混合液被完全地拉起之狀態下，液體去除區域255便擴大至基板W之全區域。於液體去除區域255之形成後，在水/EG混合液之界面附近部分270之內部，因為在氣固液界面260之水的蒸發而形成EG的濃度斜率，藉此，產生自氣固液界面260朝向下方流動之馬蘭戈尼對流。
因此，包含於水/EG混合液之微細微粒係承受馬蘭戈尼對流，而朝向離開氣固液界面260之方向(即下方)移動。因此，微細微粒被帶進在水/EG混合液貯存槽204所貯存之水/EG混合液中。然後，微細微粒不會出現於液體去除區域255，基板W全部自水/EG混合液被拉起，而使基板W之表面Wa之全區域乾燥。因此， 可一邊抑制或防止微細微粒之產生，一邊使基板W上表面之全區域乾燥。
又，於拉起式乾燥時，可在氣固液界面60較高地維持EG的濃度。由於EG之表面張力較水低，因此可抑制乾燥後之基板W表面之圖案崩壞。
圖15係用以說明本發明第3實施形態之基板處理裝置301所具備之處理單元302之構成例的圖解性剖視圖。
處理單元302包含有：箱形之處理腔室304；旋轉卡盤(基板保持單元)305，其在處理腔室304內以水平姿勢保持一片之基板W，並使基板W繞通過基板W之中心之鉛垂之旋轉軸線A2旋轉；藥液供給單元306，其用以將藥液供給至由旋轉卡盤305所保持之基板W之上表面；水供給單元(處理液供給單元)307，其用以將作為處理液之一例之水供給至由旋轉卡盤305所保持之基板W之上表面；EG供給單元(低表面張力液體供給單元)308，其將作為沸點較水(處理液)高且具有較該水(處理液)低之表面張力的低表面張力液體之一例之乙二醇(以下，稱為「EG」)供給至基板W之上表面(表面)；加熱板(加熱單元)309，其係對向配置於由旋轉卡盤305所保持之基板W之下表面，用以經由基板W而自下方對在基板W之上表面所形成之水/EG混合液之液膜(以下，稱為「混合液之液膜」)350(參照圖18B等)進行加熱；及處理杯310，其呈包圍旋轉卡盤305之筒狀。
處理腔室304包含有：箱狀之間隔壁311；作為送風單元之FFU(Fan Filter Unit；風扇過濾器單元)312，其將清潔空氣自間隔壁311之上部送至間隔壁311內(相當於處理腔室304內)； 及排氣裝置(未圖示)，其將處理腔室304內之氣體自間隔壁311之下部排出。
FFU312係配置於間隔壁311之上方，並被安裝於間隔壁311之頂壁。FFU312自間隔壁311之頂壁將清潔空氣送至處理腔室304內。排氣裝置係經由被連接於處理杯310內之排氣管313，而被連接於處理杯310之底部，並自處理杯310之底部對處理杯310之內部進行抽吸。藉由FFU312及排氣裝置，於處理腔室304內形成降流(下降流)。
作為旋轉卡盤305，可採用將基板W沿水平方向夾持而水平地保持基板W之夾持式夾頭。具體而言，旋轉卡盤305包含有：筒狀之旋轉軸314，其朝鉛垂延伸；圓板狀之旋轉基座315，其呈水平姿勢地被安裝於旋轉軸314之上端；複數個(至少3個，例如6個)夾持銷316，其以等間隔地被配置於旋轉基座315；及旋轉馬達317，其係連結於旋轉軸314。複數個夾持銷316係於旋轉基座315之上表面周緣部，以隔開適當之間隔、例如等間隔地被配置在對應於基板W之外周形狀之圓周上。複數個夾持銷316，分別為向上之夾持銷(下側被支撐之夾持銷)，且於與基板W之周緣部抵接而可夾持基板W之夾持位置及較該夾持位置更靠基板W之徑向外側之開放位置之間位移。旋轉卡盤305係藉由使各夾持銷316抵接於基板W之周緣部以進行夾持，而使基板W穩固地由旋轉卡盤305所保持。於各夾持銷316結合有用以使該夾持銷316位移之驅動機構(未圖示)。又，作為夾持構件，亦可採用向下之夾持銷(上側被支撐之夾持銷)來取代夾持銷316。
旋轉馬達317例如為電動馬達。由夾持銷316所保持 之基板W係藉由來自旋轉馬達317之旋轉驅動力被傳遞至旋轉軸314，而繞通過基板W之中心之鉛垂的旋轉軸線A2與旋轉基座315被一體地旋轉。
加熱板309例如被形成為具有水平平坦之表面之圓板狀，且具有與基板W之外徑相等之外徑。加熱板309係使具有圓形之上表面對向於由旋轉卡盤305所保持之基板W之下表面(背面)。加熱板309係以水平姿勢被配置於旋轉基座315之上表面與由旋轉卡盤305所保持之基板W下表面之間。加熱板309係使用陶瓷或碳化矽(SiC)所形成，且於其內部埋設有加熱器318。藉由加熱器318之加熱，使加熱板309整體升溫，而使加熱板309發揮加熱基板W之功能。於加熱板309之上表面之全區域，在加熱器318之開啟狀態下，該上表面每單位面積之發熱量係均勻地設定。加熱板309係由沿著旋轉軸線A2而朝鉛垂方向(旋轉基座315之厚度方向)插通朝上下方向貫通旋轉基座315及旋轉軸314之貫通孔319之支撐桿320所支撐。支撐桿320之下端係固定於旋轉卡盤305之下方之周邊構件。由於加熱板309並未被連結於旋轉馬達317，因此即便在基板W之旋轉中，加熱板309也不會旋轉而呈現靜止(非旋轉狀態)。
於支撐桿320結合有用以使加熱板309升降之加熱器升降單元321。加熱板309係藉由加熱器升降單元321而在維持水平姿勢之狀態下被升降。加熱器升降單元321例如由滾珠螺桿或馬達所構成。加熱板309係藉由加熱器升降單元321之驅動，而在離開由旋轉卡盤305所保持之基板W之下表面之下位置(參照圖18A等)與隔開微小間隔而接近於由旋轉卡盤305所保持之基板W之下 表面之上位置(參照圖18B)之間被升降。
在加熱板309之上表面位於上位置之狀態下，基板W之下表面與加熱板309之上表面間之間隔例如被設定為0.3mm左右，在加熱板309之上表面位於下位置之狀態下，基板W之下表面與加熱板309之上表面間之間隔例如被設定為10mm左右。如此，可使加熱板309與基板W之間隔變更。
藥液供給單元306包含有藥液噴嘴323。藥液噴嘴323例如為以連續流之狀態吐出液體之直流噴嘴，且將其吐出口朝向基板W之上表面中央部地被固定配置在旋轉卡盤305之上方。於藥液噴嘴323連接有可供給來自藥液供給源之藥液之藥液配管324。於藥液配管324之中途部介設有用以對來自藥液噴嘴323之藥液之供給/供給停止進行切換之藥液閥325。若藥液閥325被開啟，自藥液配管324被供給至藥液噴嘴323之連續流之藥液，便自被設定於藥液噴嘴323之下端之吐出口被吐出。又，若藥液閥325被關閉，自藥液配管324朝向藥液噴嘴323之藥液之供給便被停止。
藥液之具體例為蝕刻液及洗淨液。進一步具體而言，藥液亦可為氫氟酸、SC1(氨水過氧化氫水混合液)、SC2(鹽酸過氧化氫水混合液)、氟化銨、緩衝氫氟酸(氫氟酸與氟化銨之混合液)等。
水供給單元307包含有水噴嘴326。水噴嘴326例如為以連續流之狀態吐出液體之直流噴嘴，且將其吐出口朝向基板W之上表面中央部地被固定配置在旋轉卡盤305之上方。於水噴嘴326連接有可供給來自水供給源之水之水配管327。於水配管327之中途部介設有用以對來自水噴嘴326之水之供給/供給停止進行 切換之水閥328。若水閥328被開啟，自水配管327被供給至水噴嘴326之連續流之水，便自設定於水噴嘴326之下端之吐出口被吐出。又，若水閥328被關閉，自水配管327朝向水噴嘴326之水之供給便被停止。水例如為去離子水(DIW)，但並不限定於DIW，亦可為碳酸水、電解離子氫水、臭氧水、及稀釋濃度(例如10ppm~100ppm左右)之鹽酸水中之任一者。水(DIW)之沸點及表面張力係在常溫下分別為100℃及72.75。
再者，藥液噴嘴323及水噴嘴326之各者，亦可不需要被固定地配置於旋轉卡盤305，而採用例如使其等被安裝於旋轉卡盤305之上方可於水平面內擺動之臂上，並藉由該臂之擺動而對基板W之上表面之處理液(藥液或水)之著液位置進行掃描之所謂掃描噴嘴之形態。
EG供給單元308包含有：EG噴嘴329，其用以吐出EG；第1噴嘴臂330，其於前端部安裝有EG噴嘴329；及第1噴嘴移動單元331，其藉由使第1噴嘴臂330移動而使EG噴嘴329移動。EG噴嘴329例如為以連續流之狀態吐出EG之直流噴嘴，且在將其吐出口朝向例如下方之狀態下，被安裝於朝水平方向延伸之第1噴嘴臂330。
又，EG供給單元308包含有：EG配管332，其係連接於EG噴嘴329，而將來自EG供給源之EG供給至EG噴嘴329；EG閥333，其用以對來自EG噴嘴329之EG之供給/供給停止進行切換；及第1流量調整閥334，其用以對EG配管332之開度進行調節，以調整自EG噴嘴329所吐出之EG的流量。第1流量調整閥334包含有：閥體機構(未圖示)，其於內部設置有閥座；閥體， 其對閥座進行開閉；及致動器(未圖示)，其使閥體在開位置與閉位置之間移動。其他流量調整閥亦與上述構成相同。又，EG之沸點及表面張力係在常溫下分別為197.5℃及47.3。亦即，EG係沸點較水高且具有較水低之表面張力的液體。
如圖15所示，處理杯310係配置於較被保持於旋轉卡盤305之基板W更靠外側(離開旋轉軸線A2之方向)。處理杯310包圍旋轉基座315。在旋轉卡盤305使基板W旋轉之狀態下，若處理液被供給至基板W，被供給至基板W之處理液便被甩離基板W之周圍。於處理液被供給至基板W時，向上開放之處理杯310之上端部310a係配置於較旋轉基座315更靠上方。因此，被排出基板W之周圍之藥液或水等處理液係由處理杯310所承接。而且，由處理杯310所承接之處理液，被送至未圖示之回收裝置或廢液裝置。
圖16係用以說明基板處理裝置301之主要部分之電性構成的方塊圖。
控制裝置303依照所預先設定之程式，對旋轉馬達317、加熱器升降單元321、及第1噴嘴移動單元331等之動作進行控制。又，控制裝置303對藥液閥325、水閥328、EG閥333、及第1流量調整閥334等之開閉動作等進行控制。此外，控制裝置303對加熱器318之開閉進行控制。
圖17係用以說明利用基板處理裝置301之基板處理之一例的流程圖。圖18A至圖18C係用以說明混合液形成步驟(圖17之S14)、混合液加熱步驟(圖17之S15)、及乾燥步驟(圖17之S16)之情況的圖解性剖視圖。圖19A至圖19F係顯示沖洗步驟(圖 17之S13)、混合液形成步驟(圖17之S14)、混合液加熱步驟(圖17之S15)、及乾燥步驟(圖17之S16)中基板W表面之狀態的圖解性剖視圖。一邊參照圖15至圖19F，一邊對基板處理進行說明。
未處理之基板W係藉由搬送機械人IR、CR自載具C被搬入至處理單元302，並被搬入處理腔室304內，基板W係於其表面(處理對象面。在本實施形態中為圖案形成面)朝向上方之狀態下被交給旋轉卡盤305，而使基板W被保持於旋轉卡盤305(S11：基板搬入步驟(基板保持步驟))。於基板W之搬入前，EG噴嘴329係退避至被設定於旋轉卡盤305之側邊之起始位置。又，加熱板309係配置於離開基板W之下表面之下位置。此時，加熱器318處於關閉狀態。
於搬送機械人CR退避至處理單元302外之後，控制裝置303便控制旋轉馬達317，使基板W開始旋轉，並加速至既定之液體處理旋轉速度(例如約800rpm)。
又，控制裝置303將加熱器318設為開啟。藉此，加熱器318發熱，而使加熱板309之上表面溫度升溫至預先設定之既定的高溫。再者，加熱板309之表面雖藉由加熱器318之開啟而成為高溫狀態，但由於加熱板309係配置於下位置，因此基板W幾乎不會因來自加熱板309之熱而升溫。
接著，控制裝置303執行藥液步驟(步驟S12)。具體而言，於基板W之旋轉速度到達液體處理速度之後，控制裝置303便開啟藥液閥325。藉此，朝向旋轉狀態之基板W之上表面，使藥液自藥液噴嘴373被供給。被供給之藥液係藉由離心力遍及基板W之整個表面，而對基板W實施使用藥液之藥液處理。若自藥液之 吐出開始後經過預先設定之期間，控制裝置303便關閉藥液閥325，而停止自藥液噴嘴323之藥液之吐出。
接著，控制裝置303執行沖洗步驟(步驟S13)。沖洗步驟(S13)係將基板W上之藥液置換為水而自基板W上排除藥液之步驟。具體而言，控制裝置303開啟水閥328。藉此，使水自水噴嘴326朝向旋轉狀態之基板W之上表面被供給。被供給之水係藉由離心力遍及基板W之整個表面。藉由該水，使附著於基板W上之藥液被沖洗掉。
若自水之供給開始後經過預先設定之期間，基板W之上表面全區域便成為被水所覆蓋之狀態，控制裝置303控制旋轉馬達317，使基板W之旋轉速度自液體處理速度階段性地減速至覆液速度(零或者約40rpm以下之低旋轉速度。例如約10rpm)。然後，將基板W之旋轉速度維持為覆液速度。藉此，於基板W之上表面，覆蓋基板W之上表面全區域之水之液膜便被支撐為覆液狀。於該狀態下，作用於基板W之上表面之水之液膜之離心力，係較作用於水與基板W之上表面之間的表面張力更小、或上述離心力與上述表面張力大致相抗衡。藉由基板W之減速，作用於基板W上之水之離心力便會減弱，自基板W上被排出之水之量便會減少。藉此，如圖19A所示，於基板W之上表面形成覆液狀之水之液膜345。然後，基板W之旋轉速度係維持為覆液速度。於水之液膜345形成後，朝向基板W之水之供給雖被停止，但亦可於覆液狀之水之液膜之形成後，持續進行朝向基板W之水之供給。
接著，執行混合液形成步驟(圖17之步驟S14)。
具體而言，若基板W之減速後經過預先設定之期間， 控制裝置303便控制第1噴嘴移動單元331，使EG噴嘴329自起始位置移動至基板W上方之處理位置。然後，控制裝置303便開啟EG閥333，使EG自EG噴嘴329朝向基板W之上表面被吐出。此外，控制裝置303使EG之供給位置相對於基板W之上表面在中央部與周緣部之間移動。藉此，水之供給位置掃描基板W之上表面全區域，使EG被直接塗佈於基板W之上表面全區域。於EG之吐出開始後短暫之期間，EG不會充分地於液膜345之內部擴散。其結果，如圖19B所示，EG會滯留於液膜345之表層部分，且水會滯留於液膜345之基層部分。在該狀態下，於液膜345，僅在表層部分與基層部分之中間部分形成水與EG之混合液(以下稱為「水/EG混合液」)。然後，伴隨著時間的經過，EG遍及液膜345之全區域，水之液膜345之全區域便由水/EG混合液所置換。亦即，於基板W之上表面，形成混合液之液膜350(參照圖18A及圖19C)。
接著，控制裝置303執行混合液加熱步驟(圖17之步驟S15)。
具體而言，控制裝置303控制加熱器升降單元321，如圖18B所示，使加熱板309自下位置(參照圖18A等)上升至上位置。藉由加熱板309被配置於上位置，基板W由來自位於上位置之加熱板309之上表面的熱輻射所加熱。又，由於基板W被加熱至高溫，因此基板W上表面上之混合液之液膜350亦被升溫至與基板W之溫度相同程度之高溫。對該混合液之液膜350之加熱溫度，係設定為較水之沸點高且較EG之沸點低之既定高溫(例如約150℃)。
如圖19D所示，藉由混合液之液膜350之加熱，混合 液之液膜350中所包含之水沸騰，水便自混合液之液膜350蒸發。其結果，如圖19E所示，水自混合液之液膜350被完全地去除，使液膜成為僅包含EG。亦即，於基板W之上表面形成EG液膜351。藉此，可將基板W之上表面之水完全置換為EG。
若自加熱板309之上升經過預先設定之期間，便如圖18C所示，控制裝置303控制加熱器升降單元321，使加熱板309之位置自上位置(參照圖18B)下降至下位置。藉此，結束藉由加熱板309所進行之基板W之加熱。
接著，如圖18C所示，控制裝置303控制旋轉馬達317，使基板W之旋轉速度加速至甩離乾燥速度(例如1500rpm)。藉此，基板W上表面之EG液膜351被甩離而使基板W乾燥(旋轉乾燥。圖17之S16：乾燥步驟)。如圖19F所示，在該乾燥步驟(S16)中，EG自圖案PA之構造體ST之間被去除。由於EG具有較水低之表面張力，因此可抑制在乾燥步驟(S16)中之圖案崩壞。
若自乾燥步驟(S16)之開始後經過預先設定之期間，控制裝置303便控制旋轉馬達317而使旋轉卡盤305之旋轉停止。又，控制裝置303將加熱器318設為關閉。然後，搬送機械人CR進入處理單元302，將處理完畢之基板W朝向處理單元302外搬出(圖17之步驟S17)。該基板W自搬送機械人CR被交給搬送機械人IR，並藉由搬送機械人IR被收容於載具C。
藉此，根據第3實施形態，EG被供給至基板W之水之液膜345。藉此，使水與EG混合，而於基板W之上表面形成混合液之液膜350。然後，藉由混合液之液膜350被加熱，使該混合液之液膜350中所含之水蒸發，其結果，可將混合液之液膜350中 之水完全置換為EG。
由於藉由EG之供給來形成混合液之液膜350，並使該混合液之液膜350中所含之水蒸發而僅使EG殘留，因此可加快水置換為EG之速度。藉此，可在短時間內將基板W上表面上之水完全置換為EG。因此，可一邊抑制圖案PA之崩壞，一邊在短時間內使基板W之上表面乾燥。藉此，可謀求基板W之乾燥時間之縮短，且可謀求EG之使用量之減低。
又，在混合液加熱步驟(圖17之S15)中，對混合液之液膜350之加熱溫度係設定為較水之沸點高且較EG之沸點低之既定高溫(例如約150℃)。因此，水/EG混合液中之EG幾乎不會蒸發，但水/EG混合液中之水之蒸發會被促進。亦即，可效率良好地僅使混合液之液膜350中之水蒸發。藉此，可進一步在短時間內實現藉由低表面張力液體所進行之完全置換。
又，由於對混合液之液膜350之加熱溫度較EG之沸點低，因此在混合液加熱步驟(圖17之S15)後，可於基板W之上表面保持具有既定厚度之EG之液膜。
又，由於藉由在基板W之上表面形成覆液狀之水之液膜345，並對該水之液膜345供給EG，而將混合液之液膜350形成於基板W之上表面，因此可抑制自基板W之EG的排出。藉此，可謀求EG使用量之更加減低。
圖20係用以說明本發明第4實施形態之基板處理裝置501所具備之處理單元502之構成例的圖解性剖視圖。
在第4實施形態中，對對應於前述之第3實施形態所示之各部之部分，標示與圖15至圖19F之情形時相同之參照符號 而加以顯示，並省略說明。
處理單元502與第3實施形態之處理單元302主要之不同處，在於取代旋轉卡盤305而具備有旋轉卡盤(基板保持單元)505。亦即，處理單元502不具備有加熱板309。
又，處理單元502與第3實施形態之處理單元302主要之其他不同處，在於進一步包含有，用以將氣體供給至由旋轉卡盤505所保持之基板W之上表面的氣體單元537。
作為旋轉卡盤505，可採用將基板W夾持於水平方向而水平地保持基板W之夾持式之夾頭。具體而言，旋轉卡盤505包含有：旋轉馬達514；旋轉軸515，其與該旋轉馬達514之驅動軸一體化；及圓板狀之旋轉基座516，其大致水平地被安裝於旋轉軸515之上端。
旋轉基座516包含有：水平之圓形之上表面516a，其具有較基板W之外徑大之外徑。於上表面516a，在其周緣部配置有複數個(3個以上，例如6個)夾持構件517。複數個夾持構件517係於旋轉基座516之上表面周緣部，以隔開適當之間隔、例如等間隔地被配置在對應於基板W之外周形狀之圓周上。
氣體單元537包含有：氣體噴嘴535，其將作為惰性氣體之一例之氮氣朝向基板W之上表面吐出；第2噴嘴臂536，其於前端部安裝有氣體噴嘴535；及第2噴嘴移動單元538，其藉由使第2噴嘴臂536移動而使氣體噴嘴535移動。氣體噴嘴535係在將其吐出口朝向例如下方之狀態下，被安裝於朝水平方向延伸之第2噴嘴臂536。
於氣體噴嘴535連接有氣體配管539，該氣體配管539 被供給來自惰性氣體供給源之高溫(較常溫更高溫。例如30~300℃)之惰性氣體。於氣體配管539之中途部介設有：氣體閥540，其用以對來自氣體噴嘴535之惰性氣體之供給/供給停止進行切換；及第2流量調整閥541，其用以調節氣體配管539之開度，以調整自氣體噴嘴535所吐出之惰性氣體之流量。若氣體閥540被開啟，自氣體配管539被供給至氣體噴嘴535之惰性氣體，便自吐出口被吐出。又，若氣體閥540被關閉，自氣體配管539朝向氣體噴嘴535之惰性氣體之供給便被停止。惰性氣體並不限定於氮氣，亦可為CDA(低濕度之潔淨空氣)。
圖21係用以說明基板處理裝置501之主要部分之電性構成的方塊圖。
控制裝置303依照所預先設定之程式，對旋轉馬達514、第1及第2噴嘴移動單元331、538等之動作進行控制。此外，控制裝置303對藥液閥325、水閥328、EG閥333、氣體閥540、以及第1及第2流量調整閥334、541等之開閉動作等進行控制。
圖22係用以說明利用基板處理裝置501之基板處理之一例的流程圖。圖23A至圖23F係用以說明混合液形成步驟(圖22之S24)、液膜去除區域形成步驟(圖22之S25)、及液膜去除區域擴大步驟(圖22之S26)之情況的圖解性剖視圖。一邊參照圖21至圖23F，一邊對利用基板處理裝置501之基板處理進行說明。
未處理之基板W係藉由搬送機械人IR、CR被搬入處理腔室504內，基板W係於其表面(處理對象面。在本實施形態中為圖案形成面)朝向上方之狀態下被交給旋轉卡盤505，而使基板W被保持於旋轉卡盤505(S21：基板搬入步驟(基板保持步驟))。於基 板W之搬入前，EG噴嘴329及氣體噴嘴535係退避至被設定於旋轉卡盤505之側邊之起始位置。
於搬送機械人CR退避至處理單元502外之後，控制裝置303開始基板W之旋轉，並依序執行藥液步驟(步驟S22)、沖洗步驟(步驟S23)、及混合液形成步驟(步驟S24)。藥液步驟(S22)、沖洗步驟(S23)、及混合液形成步驟(S24)由於分別為與第3實施形態之藥液步驟(S12)、沖洗步驟(S13)、及混合液形成步驟(S14)相當之步驟，因此省略該等之說明。
在混合液形成步驟(S24)中，於基板W之上表面形成混合液之液膜350(參照圖23A及圖19C)。於混合液形成步驟(S24)之結束前，控制裝置303控制第2噴嘴移動單元538，如圖23B所示般將氣體噴嘴535自旋轉卡盤505側邊之起始位置，配置於基板W之上方。
若自混合液形成步驟(S24)之開始後經過預先設定之期間，控制裝置303便執行乾燥步驟。在乾燥步驟中，依序執行液膜去除區域形成步驟(S25)、液膜去除區域擴大步驟(S26)、及加速步驟(S27)。液膜去除區域形成步驟(S25)係於混合液之液膜350之中央部形成混合液被去除之液膜去除區域355之步驟。液膜去除區域擴大步驟(S26)係使液膜去除區域355擴大至基板W之上表面全區域之步驟。
在液膜去除區域形成步驟(S25)中，控制裝置303開啟氣體閥540，而自氣體噴嘴535朝向基板W之上表面中央部吐出惰性氣體(氣體噴吹步驟)，並且控制旋轉馬達514使基板W加速至既定之開孔速度(例如約50rpm)(高速旋轉步驟)。藉由對基板W上 表面之混合液之液膜350之中央部噴吹惰性氣體，使位於混合液之液膜350之中央部之水/EG混合液藉由噴吹壓力(氣體壓力)而自該基板W上表面之中央部被吹飛而加以去除。又，藉由基板W之旋轉速度到達上述開孔速度(例如約50rpm)，於基板W上之混合液之液膜350便作用有較強之離心力。藉此，如圖23C所示，於基板W之上表面中央部形成圓形之液膜去除區域355。開孔速度雖設為約50rpm，但亦可為50rpm以上之旋轉速度。於液膜去除區域形成步驟(S25)之後，接著執行液膜去除區域擴大步驟(S26)。
在液膜去除區域擴大步驟(S26)中，控制裝置303控制旋轉馬達514，使基板W之旋轉速度上升至既定之第1乾燥速度(例如1000rpm)。伴隨著該基板W之旋轉速度之上升，如圖23D、23E所示，液膜去除區域355便會擴大。藉由液膜去除區域355之擴大，混合液之液膜350之液膜去除區域355及與基板W上表面之氣固液界面360，便朝向基板W之徑向外側移動。然後，如圖23F所示，藉由液膜去除區域355被擴大至基板W之全區域，混合液之液膜350被全部排出至基板W外。
於液膜去除區域355擴大至基板W之上表面全區域後，液膜去除區域擴大步驟便結束。伴隨著液膜去除區域擴大步驟之結束，控制裝置303關閉氣體閥540，使來自氣體噴嘴535之惰性氣體之吐出停止。
接著，控制裝置303執行加速步驟(S27)。具體而言，控制裝置303使基板W之旋轉速度上升至約1500rpm。藉此，可謀求基板W之上表面更進一步之乾燥。
若自加速步驟(S27)之開始後經過預先設定之期間， 控制裝置303便控制旋轉馬達514使旋轉卡盤305之旋轉停止。其後，搬送機械人CR便進入處理單元502，將處理完畢之基板W朝向處理單元502外進行搬出(步驟S28)。該基板W係自搬送機械人CR被交給搬送機械人IR，並藉由搬送機械人IR被收容於載具C。
圖23係用以說明混合液之液膜350之內周部分之放大剖視圖。
於液膜去除區域355之形成後，在氣固液界面360，主要為使沸點較低之水蒸發，其結果，EG的濃度上升。此時，混合液之液膜之內周部分370，形成有隨著越離開氣固液界面360則EG之濃度越低之濃度斜率。在本實施形態中，以在氣固液界面360僅有EG存在之方式，來決定混合液之液膜350之EG濃度(亦即，決定混合液形成步驟(S24)之EG供給量)。於該情形時，可在氣固液界面360將水完全置換為EG。
藉此，根據本實施形態，EG被供給至基板W之水之液膜345。藉此，使水與EG混合，而於基板W之上表面形成混合液之液膜350。
然後，於該混合液之液膜350形成液膜去除區域355，進而使該液膜去除區域355擴大至覆蓋基板W全區域。在基板W之上表面，水/EG混合液一邊在混合液之液膜350之氣固液界面360蒸發，液膜去除區域355便一邊擴大。在氣固液界面360，主要為使沸點較低之水蒸發，其結果，EG之濃度上升。此時，在氣固液界面360僅有EG存在，而在混合液之液膜之內周部分370形成有隨著越離開氣固液界面360則EG之濃度越低之濃度斜率。亦即，可在氣固液界面360將水完全置換為EG。於液體自圖案PA 間被完全地去除時，該液體之表面張力應會作用於圖案PA。藉由在氣固液界面360完全置換為EG，由於可將液體自圖案PA被完全地去除時之作用於圖案PA之表面張力抑制為較低，因此可抑制圖案PA之崩壞。
又，由於藉由EG之供給來形成混合液之液膜350，並使該混合液之液膜350中所含之水蒸發而僅使EG殘留，因此可加快水置換為EG之速度。藉此，可在短時間內將基板W上表面上之水完全置換為EG。因此，可一邊抑制圖案PA之崩壞，一邊在短時間內使基板W之上表面乾燥。藉此，可謀求基板W之乾燥時間之縮短，且可謀求EG之使用量之減少。
又，藉由將高溫之惰性氣體供給至基板W之上表面，可促進混合液之液膜350之氣固液界面360之水之蒸發。藉此，可在混合液之液膜350之氣固液界面360，完全置換為EG。
又，由於藉由在基板W之上表面形成覆液狀之水之液膜345，並對該水之液膜345供給EG，而將混合液之液膜350形成於基板W之上表面，因此可抑制自基板W之EG的排出。藉此，可謀求EG使用量之更加減低。
本發明亦可適用於批次式之基板處理裝置。
圖25係用以說明本發明第5實施形態之基板處理裝置601之概略構成的示意圖。
基板處理裝置601係對複數片之基板W總括性地進行處理之批次式之基板處理裝置。基板處理裝置601包含有：藥液貯存槽602，其貯存藥液；水貯存槽603，其貯存水；EG貯存槽604，其貯存EG混合液；升降機605，其使基板W浸漬於被貯存在EG貯存槽604之EG；及升降機升降單元606，其用以使升降機605進行升降。升降機605係以鉛垂之姿勢，支撐複數片之基板W之各者。升降機升降單元606係使升降機605在處理位置(圖25以實線所示之位置)與退避位置(圖25以兩點鏈線所示之位置)之間進行升降，上述處理位置係被保持於升降機605之基板W所位於EG貯存槽604內之位置，上述退避位置係被保持於升降機605之基板W所位於EG貯存槽604之上方之位置。
於EG貯存槽604設置有被浸漬於其所貯存之EG中，並對該EG進行加熱而進行溫度調節之加熱器607。作為加熱器607，可例示護套加熱器。又，於EG貯存槽604進一步設置有測量EG之液溫之溫度計(未圖示)、或監視EG貯存槽604內之液量之液量感測器(未圖示)等。被貯存於EG貯存槽604之EG的液溫，例如被調整為約150℃。
於基板處理裝置601之一連串之處理中，被搬入至基板處理裝置601之處理單元之複數片之基板W，係浸漬於被貯存在藥液貯存槽602之藥液中。藉此，對各基板W實施藥液處理(洗淨處理或蝕刻處理)。若自浸漬於藥液開始後經過預先設定之期間，複數片之基板W便自藥液貯存槽602被拉起，而朝向水貯存槽603被移動。其次，複數片之基板W便被浸漬於在水貯存槽603所貯存之水中。藉此，對基板W實施沖洗處理。若自浸漬於水開始後經過預先設定之期間，基板W便自水貯存槽603被拉起，而朝向EG貯存槽604被移動。
然後，控制升降機升降單元606，使升降機605自退避位置被移動至處理位置，藉此使升降機605所保持之複數片之基 板W被浸漬於EG中。藉由該浸漬，使EG被供給至殘留於基板W之表面(處理對象面，在本實施形態中為圖案形成面)之水。藉此，使水與EG混合，而使水/EG混合液被供給至基板W之上表面。
由於EG貯存槽604所貯存之EG之溫度被調整為約150℃，因此基板W之上表面之水/EG混合液便被加熱(混合液加熱步驟)。其結果，被供給至基板W之上表面之水/EG混合液所包含之水沸騰，使水自水/EG混合液蒸發。基板W表面之液體成為僅包含EG。藉此，可將基板W表面之水完全置換為EG。因此，可抑制基板W自EG拉起時基板W表面之圖案崩壞。
又，本案發明者等將包含微粒之水/EG混合液塗佈於矽基板上，並以光學顯微鏡觀察其後之基板上表面上之水/EG混合液之乾燥過程。作為水/EG混合液，使用具有2重量%之EG濃度之水/EG混合液、與具有20重量%之EG濃度之水/EG混合液來進行試驗，並分別對該等試驗進行觀察。於該情形時，使用DIW來作為水。
在剛塗佈後，無論於何種情形，微粒皆會朝接觸線聚集，但在具有2重量%之EG濃度之水/EG混合液中，於其後不久，微粒便朝離開接觸線之方向移動。相對於此，在具有20重量%之EG濃度之水/EG混合液中，於其後仍維持微粒聚集於接觸線之狀態。
又，在具有2重量%之EG濃度之水/EG混合液中，雖於IPA蒸氣之環境氣體下進行相同之實驗，但於該情形時，仍觀察到聚集於接觸線之微粒於其後朝離開接觸線之方向移動。
又，本案發明者等分別將包含微粒之水、包含微粒之 IPA與水之混合液(以下，稱為「IPA/水混合液」)、及包含微粒之水/EG混合液塗佈於氧化矽膜(厚度78nm)之晶片上，藉由旋轉塗佈使各個晶片旋轉，並對於其後之微粒的量進行調查。於該情形時，在事前所賦予之微粒的量彼此相同。又，使用DIW來作為水，水/EG混合液之EG濃度為10重量%。又，IPA/水混合液之IPA的濃度例如為5重量%。
相對於在包含微粒之水中污染範圍為1.087%，在IPA/水混合液中污染範圍為2.235%，而在水/EG混合液中污染範圍為0.007%。
上述之理由應在於，在IPA/水混合液中，於氣固液界面主要為IPA蒸發，其結果產生朝向氣固液界面之馬蘭戈尼對流，藉此可更進一步促使微粒朝氣固液界面移動。其結果，微粒性能會惡化。
另一方面，在水/EG混合液中，於氣固液界面主要為水蒸發，其結果產生朝向離開氣固液界面之方向之馬蘭戈尼對流，藉此，應可抑制微粒朝向晶片表面之析出。
圖15係用以說明處理單元302之構成例的圖解性剖視圖。
處理單元302包含有：箱形之處理腔室304；旋轉卡盤(基板保持單元)305，其在處理腔室304內以水平姿勢保持一片之基板W，並使基板W繞通過基板W之中心之鉛垂之旋轉軸線A2旋轉；藥液供給單元306，其用以將藥液供給至由旋轉卡盤305所保持之基板W之上表面；水供給單元(處理液供給單元)307，其用以將作為處理液之一例之水供給至由旋轉卡盤305保持之基板W 之上表面；EG供給單元(低表面張力液體供給單元)308，其將作為沸點較水(處理液)高且具有較該水(處理液)低之表面張力的低表面張力液體之一例之乙二醇(以下，稱為「EG」)供給至基板W之上表面(表面)；加熱板(加熱單元)309，其係對向配置於由旋轉卡盤305所保持之基板W之下表面，用以經由基板W而自下方對在基板W之上表面所形成之水/EG混合液之液膜(以下，稱為「混合液之液膜」)350(參照圖18B等)進行加熱；及處理杯310，其呈包圍旋轉卡盤305之筒狀。
處理腔室304包含有：箱狀之間隔壁311；作為送風單元之FFU(Fan Filter Unit；風扇過濾器單元)312，其將清潔空氣自間隔壁311之上部送至間隔壁311內(相當於處理腔室304內)；及排氣裝置(未圖示)，其將處理腔室304內之氣體自間隔壁311之下部排出。
FFU312係配置於間隔壁311之上方，並被安裝於間隔壁311之頂壁。FFU312自間隔壁311之頂壁將清潔空氣送至處理腔室304內。排氣裝置係經由被連接於處理杯310內之排氣管313，而被連接於處理杯310之底部，並自處理杯310之底部對處理杯310之內部進行抽吸。藉由FFU312及排氣裝置，於處理腔室304內形成降流(下降流)。
作為旋轉卡盤305，可採用將基板W沿水平方向夾持而水平地保持基板W之夾持式夾頭。具體而言，旋轉卡盤305包含有：筒狀之旋轉軸314，其朝鉛垂延伸；圓板狀之旋轉基座315，其呈水平姿勢地被安裝於旋轉軸314之上端；複數個(至少3個，例如6個)夾持銷316，其以等間隔地被配置於旋轉基座315；及旋 轉馬達317，其係連結於旋轉軸314。複數個夾持銷316係於旋轉基座315之上表面周緣部，以隔開適當之間隔、例如等間隔地，被在對應於基板W之外周形狀之圓周上配置。複數個夾持銷316，分別為向上之夾持銷(下側被支撐之夾持銷)，且於與基板W之周緣部抵接而可夾持基板W之夾持位置及較該夾持位置更靠基板W之徑向外側之開放位置之間位移。旋轉卡盤305係藉由使各夾持銷316抵接於基板W之周緣部以進行夾持，而使基板W穩固地由旋轉卡盤305所保持。於各夾持銷316結合有用以使該夾持銷316位移之驅動機構(未圖示)。又，作為夾持構件，亦可採用向下之夾持銷(上側被支撐之夾持銷)來取代夾持銷316。
旋轉馬達317例如為電動馬達。由夾持銷316所保持之基板W係藉由來自旋轉馬達317之旋轉驅動力被傳遞至旋轉軸314，而繞通過基板W之中心之鉛垂的旋轉軸線A2與旋轉基座315被一體地旋轉。
加熱板309例如被形成為具有水平平坦之表面之圓板狀，且具有與基板W之外徑相等之外徑。加熱板309係使具有圓形之上表面對向於由旋轉卡盤305所保持之基板W之下表面(背面)。加熱板309係以水平姿勢被配置於旋轉基座315之上表面與由旋轉卡盤305所保持之基板W下表面之間。加熱板309係使用陶瓷或碳化矽(SiC)所形成，且於其內部埋設有加熱器318。藉由加熱器318之加熱，使加熱板309整體升溫，而使加熱板309發揮加熱基板W之功能。於加熱板309之上表面之全區域，在加熱器318之開啟狀態下，該上表面每單位面積之發熱量係均勻地設定。加熱板309係由沿著旋轉軸線A2而朝鉛垂方向(旋轉基座315之厚度方 向)插通朝上下方向貫通旋轉基座315及旋轉軸314之貫通孔319之支撐桿320所支撐。支撐桿320之下端係固定於旋轉卡盤305之下方之周邊構件。由於加熱板309並未被連結於旋轉馬達317，因此即便在基板W之旋轉中，加熱板309也不會旋轉而呈現靜止(非旋轉狀態)。
於支撐桿320結合有用以使加熱板309升降之加熱器升降單元321。加熱板309係藉由加熱器升降單元321而在維持水平姿勢之狀態下被升降。加熱器升降單元321例如由滾珠螺桿或馬達所構成。加熱板309係藉由加熱器升降單元321之驅動，而在離開由旋轉卡盤305所保持之基板W之下表面之下位置(參照圖18A等)與隔開微小間隔而接近於由旋轉卡盤305所保持之基板W之下表面之上位置(參照圖18B)之間被升降。
在加熱板309之上表面位於上位置之狀態下，基板W之下表面與加熱板309之上表面間之間隔例如被設定為0.3mm左右，在加熱板309之上表面位於下位置之狀態下，基板W之下表面與加熱板309之上表面間之間隔例如被設定為10mm左右。如此，可使加熱板309與基板W之間隔變更。
藥液供給單元306包含有：藥液噴嘴323。藥液噴嘴323例如為以連續流之狀態吐出液體之直流噴嘴，且將其吐出口朝向基板W之上表面中央部地被固定配置在旋轉卡盤305之上方。於藥液噴嘴323連接有可供給來自藥液供給源之藥液之藥液配管324。於藥液配管324之中途部介設有用以對來自藥液噴嘴323之藥液之供給/供給停止進行切換之藥液閥325。若藥液閥325被開啟，自藥液配管324被供給至藥液噴嘴323之連續流之藥液，便自 被設定於藥液噴嘴323之下端之吐出口被吐出。又，若藥液閥325被關閉，自藥液配管324朝向藥液噴嘴323之藥液之供給便被停止。
藥液之具體例為蝕刻液及洗淨液。進一步具體而言，藥液亦可為氫氟酸、SC1(氨水過氧化氫水混合液)、SC2(鹽酸過氧化氫水混合液)、氟化銨、緩衝氫氟酸(氫氟酸與氟化銨之混合液)等。
水供給單元307包含有水噴嘴326。水噴嘴326例如為以連續流之狀態吐出液體之直流噴嘴，且將其吐出口朝向基板W之上表面中央部地被固定配置在旋轉卡盤305之上方。於水噴嘴326連接有可供給來自水供給源之水之水配管327。於水配管327之中途部介設有用以對來自水噴嘴326之水之供給/供給停止進行切換之水閥328。若水閥328被開啟，自水配管327被供給至水噴嘴326之連續流之水，便自被設定於水噴嘴326之下端之吐出口被吐出。又，若水閥328被關閉，自水配管327朝向水噴嘴326之水之供給便被停止。水係例如為去離子水(DIW)，但並不限定於DIW，亦可為碳酸水、電解離子氫水、臭氧水、及稀釋濃度(例如10ppm~100ppm左右)之鹽酸水中之任一者。水(DIW)之沸點及表面張力係在常溫下分別為100℃及72.75。
再者，藥液噴嘴323及水噴嘴326之各者，亦可不需要被固定地配置於旋轉卡盤305，而採用例如使其等被安裝在旋轉卡盤305之上方可於水平面內擺動之臂上，並藉由該臂之擺動而對基板W之上表面之處理液(藥液或水)之著液位置進行掃描之所謂之掃描噴嘴之形態。
EG供給單元308包含有：EG噴嘴329，其用以吐出 EG；第1噴嘴臂330，其於前端部安裝有EG噴嘴329；及第1噴嘴移動單元331，其藉由使第1噴嘴臂330移動而使EG噴嘴329移動。EG噴嘴329例如為以連續流之狀態吐出EG之直流噴嘴，且在將其吐出口朝向例如下方之狀態下，被安裝於朝水平方向延伸之第1噴嘴臂330。
又，EG供給單元308包含有：EG配管332，其係連接於EG噴嘴329，而將來自EG供給源之EG供給至EG噴嘴329；EG閥333，其用以對來自EG噴嘴329之EG之供給/供給停止進行切換；及第1流量調整閥334，其用以對EG配管332之開度進行調節，以調整自EG噴嘴329所吐出之EG的流量。第1流量調整閥334包含有：閥體機構(未圖示)，其於內部設置有閥座；閥體，其對閥座進行開閉；及致動器(未圖示)，其使閥體在開位置與閉位置之間移動。其他流量調整閥亦與上述構成相同。又，EG之沸點及表面張力係在常溫下分別為197.5℃及47.3。亦即，EG係沸點較水高且具有較水低之表面張力的液體。
如圖15所示，處理杯310係配置於較被保持於旋轉卡盤305之基板W更靠外側(離開旋轉軸線A2之方向)。處理杯310包圍旋轉基座315。在旋轉卡盤305使基板W旋轉之狀態下，若處理液被供給至基板W，被供給至基板W之處理液便被甩離基板W之周圍。於處理液被供給至基板W時，向上開放之處理杯310之上端部310a係配置於較旋轉基座315更靠上方。因此，被排出基板W之周圍之藥液或水等處理液係由處理杯310所承接。而且，由處理杯310所承接之處理液，被送至未圖示之回收裝置或廢液裝置。
圖16係用以說明基板處理裝置301之主要部分之電性構成的方塊圖。
控制裝置303依照所預先設定之程式，對旋轉馬達317、加熱器升降單元321、及第1噴嘴移動單元331等之動作進行控制。又，控制裝置303對藥液閥325、水閥328、EG閥333、及第1流量調整閥334等之開閉動作等進行控制。此外，控制裝置303對加熱器318之開閉進行控制。
圖17係用以說明利用基板處理裝置301之基板處理之一例的流程圖。圖18A至圖18C係用以說明混合液形成步驟(圖17之S14)、混合液加熱步驟(圖17之S15)、及乾燥步驟(圖17之S16)之情況的圖解性剖視圖。圖19A至圖19F係顯示沖洗步驟(圖17之S13)、混合液形成步驟(圖17之S14)、混合液加熱步驟(圖17之S15)、及乾燥步驟(圖17之S16)中基板W表面之狀態的圖解性剖視圖。一邊參照圖15至圖19F，一邊對基板處理進行說明。
未處理之基板W係藉由搬送機械人IR、CR自載具C被搬入至處理單元302，並被搬入處理腔室304內，基板W係於其表面(處理對象面。在本實施形態中為圖案形成面)朝向上方之狀態下被交給旋轉卡盤305，而使基板W被保持於旋轉卡盤305(S11：基板搬入步驟(基板保持步驟))。於基板W之搬入前，EG噴嘴329係退避至被設定於旋轉卡盤305之側邊之起始位置。又，加熱板309係配置於離開基板W之下表面之下位置。此時，加熱器318處於關閉狀態。
於搬送機械人CR退避至處理單元302外之後，控制裝置303便控制旋轉馬達317，使基板W開始旋轉，並加速至既定 之液體處理旋轉速度(例如約800rpm)。
又，控制裝置303將加熱器318設為開啟。藉此，加熱器318發熱，而使加熱板309之上表面溫度升溫至預先設定之既定的高溫。再者，加熱板309之表面雖藉由加熱器318之開啟而成為高溫狀態，但由於加熱板309係配置於下位置，因此基板W幾乎不會因來自加熱板309之熱而升溫。
接著，控制裝置303執行藥液步驟(步驟S12)。具體而言，於基板W之旋轉速度到達液體處理速度之後，控制裝置303便開啟藥液閥325。藉此，朝向旋轉狀態之基板W之上表面，使藥液自藥液噴嘴323被供給。被供給之藥液係藉由離心力遍及基板W之整個表面，而對基板W實施使用藥液之藥液處理。若自藥液之吐出開始後經過預先設定之期間，控制裝置303便關閉藥液閥325，而停止自藥液噴嘴323之藥液之吐出。
接著，控制裝置303執行沖洗步驟(步驟S13)。沖洗步驟(S13)係將基板W上之藥液置換為水而自基板W上排除藥液之步驟。具體而言，控制裝置303開啟水閥328。藉此，使水自水噴嘴326朝向旋轉狀態之基板W之上表面被供給。被供給之水係藉由離心力遍及基板W之整個表面。藉由該水，使附著於基板W上之藥液被沖洗掉。
若自水之供給開始後經過預先設定之期間，基板W之上表面全區域便成為被水覆蓋之狀態，控制裝置303控制旋轉馬達317，使基板W之旋轉速度自液體處理速度階段性地減速至覆液速度(零或者約40rpm以下之低旋轉速度。例如約10rpm)。然後，將基板W之旋轉速度維持為覆液速度。藉此，於基板W之上表面， 覆蓋基板W之上表面全區域之水之液膜便被支撐為覆液狀。於該狀態下，作用於基板W之上表面之水之液膜之離心力，係較作用於水與基板W之上表面之間的表面張力更小、或上述離心力與上述表面張力大致相抗衡。藉由基板W之減速，作用於基板W上之水之離心力便會減弱，自基板W上被排出之水之量便會減少。藉此，如圖19A所示，於基板W之上表面形成覆液狀之水之液膜345。然後，基板W之旋轉速度係維持為覆液速度。於水之液膜345形成後，朝向基板W之水之供給雖被停止，但亦可於覆液狀之水之液膜之形成後，持續進行朝向基板W之水之供給。
接著，執行混合液形成步驟(圖17之步驟S14)。
具體而言，若基板W之減速後經過預先設定之期間，控制裝置303便控制第1噴嘴移動單元331，使EG噴嘴329自起始位置移動至基板W上方之處理位置。然後，控制裝置303便開啟EG閥333，使EG自EG噴嘴329朝向基板W之上表面被吐出。此外，控制裝置303使EG之供給位置相對於基板W之上表面在中央部與周緣部之間移動。藉此，水之供給位置掃描基板W之上表面全區域，使EG被直接塗佈於基板W之上表面全區域。於EG之吐出開始後短暫之期間，EG不會充分地於液膜345之內部擴散。其結果，如圖19B所示，EG會滯留於液膜345之表層部分，且水會滯留於液膜345之基層部分。在該狀態下，於液膜345，僅在表層部分與基層部分之中間部分形成水與EG之混合液(以下稱為「水/EG混合液」)。然後，伴隨著時間經過，EG遍及液膜345之全區域，水之液膜345之全區域便由水/EG混合液所置換。亦即，於基板W之上表面，形成混合液之液膜350(參照圖18A及圖19C)。
接著，控制裝置303執行混合液加熱步驟(圖17之步驟S15)。
具體而言，控制裝置303控制加熱器升降單元321，如圖18B所示，使加熱板309自下位置(參照圖18A等)上升至上位置。藉由加熱板309被配置於上位置，基板W由來自位於上位置之加熱板309之上表面的熱輻射所加熱。又，由於基板W被加熱至高溫，因此基板W上表面上之混合液之液膜350亦被升溫至與基板W之溫度相同程度之高溫。對該混合液之液膜350之加熱溫度，係設定為較水之沸點高且較EG之沸點低之既定高溫(例如約150℃)。
如圖19D所示，藉由混合液之液膜350之加熱，混合液之液膜350中所包含之水沸騰，水便自混合液之液膜350蒸發。其結果，如圖19E所示，水自混合液之液膜350被完全地去除，使液膜成為僅包含EG。亦即，於基板W之上表面形成EG液膜351。藉此，可將基板W之上表面之水完全置換為EG。
若自加熱板309之上升經過預先設定之期間，便如圖18C所示，控制裝置303控制加熱器升降單元321，使加熱板309之位置自上位置(參照圖18B)下降至下位置。藉此，結束藉由加熱板309所進行之基板W之加熱。
接著，如圖18C所示，控制裝置303控制旋轉馬達317，使基板W之旋轉速度加速至甩離乾燥速度(例如1500rpm)。藉此，基板W上表面之EG液膜351被甩離而使基板W乾燥(旋轉乾燥。圖17之S16：乾燥步驟)。如圖19F所示，在該乾燥步驟(S16)中，EG自圖案PA之構造體ST之間被去除。由於EG具有較水低 之表面張力，因此可抑制在乾燥步驟(S16)中之圖案崩壞。
若自乾燥步驟(S16)之開始後經過預先設定之期間，控制裝置303便控制旋轉馬達317而使旋轉卡盤305之旋轉停止。又，控制裝置303將加熱器318設為關閉。然後，搬送機械人CR進入處理單元302，將處理完畢之基板W朝向處理單元302外搬出(圖17之步驟S17)。該基板W自搬送機械人CR被交給搬送機械人IR，並藉由搬送機械人IR被收容於載具C。
藉此，根據第3實施形態，EG被供給至基板W之水之液膜345。藉此，使水與EG混合，而於基板W之上表面形成混合液之液膜350。然後，藉由混合液之液膜350被加熱，使該混合液之液膜350中所含之水蒸發，其結果，可將混合液之液膜350中之水完全置換為EG。
由於藉由EG之供給來形成混合液之液膜350，並使該混合液之液膜350中所含之水蒸發而僅使EG殘留，因此可加快水置換為EG之速度。藉此，可在短時間內將基板W上表面上之水完全置換為EG。因此，可一邊抑制圖案PA之崩壞，一邊在短時間內使基板W之上表面乾燥。藉此，可謀求基板W之乾燥時間之縮短，且可謀求EG之使用量之減低。
又，在混合液加熱步驟(圖17之S15)中，對混合液之液膜350之加熱溫度係設定為較水之沸點高且較EG之沸點低之既定高溫(例如約150℃)。因此，水/EG混合液中之EG幾乎不會蒸發，但水/EG混合液中之水之蒸發會被促進。亦即，可效率良好地僅使混合液之液膜350中之水蒸發。藉此，可進一步在短時間內實現藉由低表面張力液體所進行之完全置換。
又，由於對混合液之液膜350之加熱溫度較EG之沸點低，因此在混合液加熱步驟(圖17之S15)後，可於基板W之上表面保持具有既定厚度之EG之液膜。
又，由於在藉由基板W之上表面形成覆液狀之水之液膜345，並對該水之液膜345供給EG，而將混合液之液膜350形成於基板W之上表面，因此可抑制自基板W之EG的排出。藉此，可謀求EG使用量之更加減低。
圖20係用以說明本發明第4實施形態之基板處理裝置501所具備之處理單元502之構成例的圖解性剖視圖。
在第4實施形態中，對對應於前述之第3實施形態所示之各部之部分，標示與圖15至圖19F之情形時相同之參照符號而加以顯示，並省略說明。
處理單元502與第3實施形態之處理單元302主要之不同處，在於取代旋轉卡盤305而具備有旋轉卡盤(基板保持單元)505。亦即，處理單元502不具備有加熱板309。
又，處理單元502與第3實施形態之處理單元302主要之其他不同處，在於進一步包含有用以將氣體供給至由旋轉卡盤505所保持之基板W之上表面的氣體單元537。
作為旋轉卡盤505，可採用將基板W夾持於水平方向而水平地保持基板W之夾持式之夾頭。具體而言，旋轉卡盤505包含有：旋轉馬達514；旋轉軸515，其與該旋轉馬達514之驅動軸一體化；及圓板狀之旋轉基座516，其大致水平地被安裝於旋轉軸515之上端。
旋轉基座516包含有：水平之圓形之上表面516a，其 具有較基板W之外徑大之外徑。於上表面516a，在其周緣部配置有複數個(3個以上，例如6個)夾持構件517。複數個夾持構件517係於旋轉基座516之上表面周緣部，以隔開適當之間隔、例如等間隔地被配置在對應於基板W之外周形狀之圓周上。
氣體單元537包含有：氣體噴嘴535，其將作為惰性氣體之一例之氮氣朝向基板W之上表面吐出；第2噴嘴臂536，其於前端部安裝有氣體噴嘴535；及第2噴嘴移動單元538，其藉由使第2噴嘴臂536移動而使氣體噴嘴535移動。氣體噴嘴535係在將其吐出口朝向例如下方之狀態下，被安裝於朝水平方向延伸之第2噴嘴臂536。
於氣體噴嘴535連接有氣體配管539，該氣體配管539被供給來自惰性氣體供給源之高溫(較常溫更高溫。例如30~300℃)之惰性氣體。於氣體配管539之中途部介設有：氣體閥540，其用以對來自氣體噴嘴535之惰性氣體之供給/供給停止進行切換；及第2流量調整閥541，其用以調節氣體配管539之開度，以調整自氣體噴嘴535所吐出之惰性氣體之流量。若氣體閥540被開啟，自氣體配管539被供給至氣體噴嘴535之惰性氣體，便自吐出口被吐出。又，若氣體閥540被關閉，自氣體配管539朝向氣體噴嘴535之惰性氣體之供給便被停止。惰性氣體並不限定於氮氣，亦可為CDA(低濕度之潔淨空氣)。
圖21係用以說明基板處理裝置501之主要部分之電性構成的方塊圖。
控制裝置303依照所預先設定之程式，對旋轉馬達514、第1及第2噴嘴移動單元331、538等之動作進行控制。此外， 控制裝置303對藥液閥325、水閥328、EG閥333、氣體閥540、以及第1及第2流量調整閥334、541等之開閉動作等進行控制。
圖22係用以說明利用基板處理裝置501之基板處理之一例的流程圖。圖23A至圖23F係用以說明混合液形成步驟(圖22之S24)、液膜去除區域形成步驟(圖22之S25)、及液膜去除區域擴大步驟(圖22之S26)之情況的圖解性剖視圖。一邊參照圖21至圖23F，一邊對利用基板處理裝置501之基板處理進行說明。
未處理之基板W係藉由搬送機械人IR、CR被搬入處理腔室504內，基板W係於其表面(處理對象面。在本實施形態中為圖案形成面)朝向上方之狀態下被交給旋轉卡盤505，而使基板W被保持於旋轉卡盤505(S21：基板搬入步驟(基板保持步驟))。於基板W之搬入前，EG噴嘴329及氣體噴嘴535係退避至被設定於旋轉卡盤505之側邊之起始位置。
於搬送機械人CR退避至處理單元502外之後，控制裝置303開始基板W之旋轉，並依序執行藥液步驟(步驟S22)、沖洗步驟(步驟S23)、及混合液形成步驟(步驟S24)。藥液步驟(S22)、沖洗步驟(S23)、及混合液形成步驟(S24)由於分別為與第3實施形態之藥液步驟(S12)、沖洗步驟(S13)、及混合液形成步驟(S14)相當之步驟，因此省略該等之說明。
在混合液形成步驟(S24)中，於基板W之上表面形成混合液之液膜350(參照圖23A及圖19C)。於混合液形成步驟(S24)之結束前，控制裝置303控制第2噴嘴移動單元538，如圖23B所示般將氣體噴嘴535自旋轉卡盤505側邊之起始位置，配置於基板W之上方。
若自混合液形成步驟(S24)之開始後經過預先設定之期間，控制裝置303便執行乾燥步驟。在乾燥步驟中，依序執行液膜去除區域形成步驟(S25)、液膜去除區域擴大步驟(S26)、及加速步驟(S27)。液膜去除區域形成步驟(S25)係於混合液之液膜350之中央部形成混合液被去除之液膜去除區域355之步驟。液膜去除區域擴大步驟(S26)係使液膜去除區域355擴大至基板W之上表面全區域之步驟。
在液膜去除區域形成步驟(S25)中，控制裝置303開啟氣體閥540，而自氣體噴嘴535朝向基板W之上表面中央部吐出惰性氣體(氣體噴吹步驟)，並且控制旋轉馬達514使基板W加速至既定之開孔速度(例如約50rpm)(高速旋轉步驟)。藉由對基板W上表面之混合液之液膜350之中央部噴吹惰性氣體，使位於混合液之液膜350之中央部之水/EG混合液藉由噴吹壓力(氣體壓力)而自該基板W上表面之中央部被吹飛而加以去除。又，藉由基板W之旋轉速度到達上述開孔速度(例如約50rpm)，於基板W上之混合液之液膜350便作用有較強之離心力。藉此，如圖23C所示，於基板W之上表面中央部形成圓形之液膜去除區域355。開孔速度雖設為約50rpm，但亦可為50rpm以上之旋轉速度。於液膜去除區域形成步驟(S25)之後，接著執行液膜去除區域擴大步驟(S26)。
在液膜去除區域擴大步驟(S26)中，控制裝置303控制旋轉馬達514，使基板W之旋轉速度上升至既定之第1乾燥速度(例如1000rpm)。伴隨著該基板W之旋轉速度之上升，如圖23D、23E所示，液膜去除區域355便會擴大。藉由液膜去除區域355之擴大，混合液之液膜350之液膜去除區域355及與基板W上表面 之氣固液界面360，便朝向基板W之徑向外側移動。然後，如圖23F所示，藉由液膜去除區域355被擴大至基板W之全區域，混合液之液膜350被全部排出至基板W外。
於液膜去除區域355擴大至基板W之上表面全區域後，液膜去除區域擴大步驟便結束。伴隨著液膜去除區域擴大步驟之結束，控制裝置303關閉氣體閥540，使來自氣體噴嘴535之惰性氣體之吐出停止。
接著，控制裝置303執行加速步驟(S27)。具體而言，控制裝置303使基板W之旋轉速度上升至約1500rpm。藉此，可謀求基板W之上表面更進一步之乾燥。
若自加速步驟(S27)之開始後經過預先設定之期間，控制裝置303便控制旋轉馬達514使旋轉卡盤305之旋轉停止。其後，搬送機械人CR便進入處理單元502，將處理完畢之基板W朝向處理單元502外搬出(步驟S28)。該基板W係自搬送機械人CR被交給搬送機械人IR，並藉由搬送機械人IR被收容於載具C。
圖23係用以說明混合液之液膜350之內周部分之放大剖視圖。
於液膜去除區域355之形成後，在氣固液界面360，主要為使沸點較低之水蒸發，其結果，EG的濃度上升。此時，混合液之液膜之內周部分370，形成有隨著越離開氣固液界面360則EG之濃度越低之濃度斜率。在本實施形態中，以在氣固液界面360僅有EG存在之方式來決定混合液之液膜350之EG濃度(亦即，決定混合液形成步驟(S24)之EG供給量)。於該情形時，可在氣固液界面360將水完全置換為EG。
藉此，根據本實施形態，EG被供給至基板W之水之液膜345。藉此，使水與EG混合，而於基板W之上表面形成混合液之液膜350。
然後，於該混合液之液膜350形成液膜去除區域355，進而使該液膜去除區域355擴大至覆蓋基板W全區域。在基板W之上表面，水/EG混合液一邊在混合液之液膜350之氣固液界面360蒸發，液膜去除區域355便一邊擴大。在氣固液界面360，主要為使沸點較低之水蒸發，其結果，EG之濃度上升。此時，在氣固液界面360僅有EG存在，而在混合液之液膜之內周部分370形成有隨著越離開氣固液界面360則EG之濃度越低之濃度斜率。亦即，可在氣固液界面360將水完全置換為EG。於液體自圖案PA間被完全地去除時，該液體之表面張力應會作用於圖案PA。藉由在氣固液界面360完全置換為EG，由於可將液體自圖案PA被完全地去除時之作用於圖案PA之表面張力抑制為較低，因此可抑制圖案PA之崩壞。
又，由於藉由EG之供給來形成混合液之液膜350，並使該混合液之液膜350中所包含之水蒸發而僅使EG殘留，因此可加快水置換為EG之速度。藉此，可在短時間內將基板W上表面上之水完全置換為EG。因此，可一邊抑制圖案PA之崩壞，一邊在短時間內使基板W之上表面乾燥。藉此，可謀求基板W之乾燥時間之縮短，且可謀求EG之使用量之減少。
又，藉由將高溫之惰性氣體供給至基板W之上表面，可促進混合液之液膜350之氣固液界面360之水之蒸發。藉此，可在混合液之液膜350之氣固液界面360，完全置換為EG。
又，由於藉由在基板W之上表面形成覆液狀之水之液膜345，並對該水之液膜345供給EG，而將混合液之液膜350形成於基板W之上表面，因此可抑制自基板W之EG的排出。藉此，可謀求EG使用量之更加減低。
本發明亦可適用於批次式之基板處理裝置。
圖25係用以說明本發明第5實施形態之基板處理裝置601之概略構成的示意圖。
基板處理裝置601係對複數片之基板W總括性地進行處理之批次式之基板處理裝置。基板處理裝置601包含有：藥液貯存槽602，其貯存藥液；水貯存槽603，其貯存水；EG貯存槽604，其貯存EG混合液；升降機605，其使基板W浸漬於被貯存在EG貯存槽604之EG；及升降機升降單元606，其用以使升降機605進行升降。升降機605係以鉛垂之姿勢，支撐複數片之基板W之各者。升降機升降單元606係使升降機605在處理位置(圖25以實線所示之位置)與退避位置(圖25以兩點鏈線所示之位置)之間進行升降，上述處理位置係被保持於升降機605之基板W所位於EG貯存槽604內之位置，上述退避位置係被保持於升降機605之基板W所位於EG貯存槽604之上方之位置。
於EG貯存槽604設置有被浸漬於其所貯存之EG中，並對該EG進行加熱而進行溫度調節之加熱器607。作為加熱器607，可例示護套加熱器。又，於EG貯存槽604進一步設置有測量EG之液溫之溫度計(未圖示)、或監視EG貯存槽604內之液量之液量感測器(未圖示)等。被貯存於EG貯存槽604之EG的液溫，例如被調整為約150℃。
於基板處理裝置601之一連串之處理中，使被搬入至基板處理裝置601之處理單元之複數片之基板W，係浸漬於被貯存在藥液貯存槽602之藥液中。藉此，對各基板W實施藥液處理(洗淨處理或蝕刻處理)。若自浸漬於藥液開始後經過預先設定之期間，複數片之基板W便自藥液貯存槽602被拉起，而朝向水貯存槽603被移動。其次，複數片之基板W使被浸漬於在水貯存槽603所貯存之水中。藉此，對基板W實施沖洗處理。若自浸漬於水開始後經過預先設定之期間，基板W便自水貯存槽603被拉起，而朝向EG貯存槽604被移動。
然後，控制升降機升降單元606，使升降機605自退避位置被移動至處理位置，藉此使升降機605所保持之複數片之基板W被浸漬於EG中。藉由該浸漬，使EG被供給至殘留於基板W之表面(處理對象面，在本實施形態中為圖案形成面)之水。藉此，使水與EG混合，而使水/EG混合液被供給至基板W之上表面。
由於EG貯存槽604所貯存之EG之溫度被調整為約150℃，因此基板W之上表面之水/EG混合液便被加熱(混合液加熱步驟)。其結果，被供給至基板W之上表面之水/EG混合液所包含之水沸騰，使水自水/EG混合液蒸發。基板W表面之液體成為僅包含EG。藉此，可將基板W表面之水完全置換為EG。因此，可抑制基板W自EG拉起時基板W表面之圖案崩壞。
以上，雖已對本發明5個實施形態進行說明，但本發明亦可進一步以其他形態實施。
例如，在第1實施形態中，雖已對藉由將基板W之旋轉速度維持為覆液速度，而於基板W上表面形成覆液狀之混合 液之液膜50，並於該覆液狀之混合液之液膜50設置液膜去除區域55之構成進行說明，但混合液之液膜50並不限定於覆液狀，亦可在以較覆液速度更高速所旋轉之水之液膜設置液膜去除區域55。
又，作為供給至基板W之上表面之氣體(自吐出口35a所吐出之氣體)，雖已舉使用惰性氣體之情形為例而進行說明，但作為供給至上表面之氣體(自吐出口35a所吐出之氣體)，亦可採用具有較水低之表面張力之有機溶劑(例如IPA(異丙醇)或HFE(氫氟醚；hydrofluoroether))之蒸氣。
又，在第1實施形態中，作為供給至基板W之上表面之氣體(自吐出口35a吐出之氣體)，亦可採用惰性氣體與有機溶劑之蒸氣之混合氣體(例如N2與有機溶劑蒸氣之混合氣體)。
又，在第1實施形態中，作為供給至基板W上表面之氣體，雖已說明使用高溫氣體之情形，但亦可使用常溫氣體。
又，在第1實施形態中，藉由使基板W之旋轉速度上升，且將氣體供給至基板W之上表面，而於混合液之液膜50形成液膜去除區域55。然而，亦可不使基板W之旋轉速度上升，而僅藉由朝向基板W之上表面噴吹氣體來形成液膜去除區域55，或相反地，亦可僅藉由使基板W之旋轉速度上升來形成液膜去除區域55。
此外，在第1實施形態中，於液膜去除區域擴大步驟，為了使液膜去除區域55擴大至基板W之全區域，雖使基板W之旋轉加速至第1乾燥速度，但亦可取代基板W旋轉之加速，或結合基板W之旋轉之加速，藉由使朝向基板W之上表面之氣體噴吹流量增大，而擴大液膜去除區域55。
又，氣體單元37亦可為能與氣體噴嘴一體移動地包含對向構件之構成，該對向構件係對向於由旋轉卡盤5所保持之基板W之上表面(表面)。該對向構件亦可在使氣體噴嘴35之吐出口35a接近基板W之上表面之狀態下，具有近接對向於基板W之表面之對向面。於該情形時，亦可於具有向下之吐出口35a之氣體噴嘴35另外設置橫向之環狀之吐出口。
又，於不對基板W之上表面供給氣體之情形時，亦可廢除氣體單元37。
又，在第1及第2實施形態中，作為第1液體與沸點較第1液體高且具有較第1液體低之表面張力之第2液體之組合，雖已例示水與EG之組合，但作為其他組合，亦可例示IPA與HFE之組合，或水與PGMEA(醋酸丙二醇甲醚酯；propyleneglycol monomethyl ether acetate)之組合。
又，在第3實施形態中，雖已舉藉由升降加熱板309而對基板W之加熱/非加熱進行切換之構成為例進行說明，但亦可採用藉由被內藏於加熱板309之加熱器318的開啟關閉而對基板W之加熱/非加熱進行切換之構成。
又，在第3實施形態中，雖已對經由基板W而自下方加熱混合液之液膜350之構成進行說明，但亦可取代該構成，而採用藉由加熱器自基板W之上方加熱混合液之液膜350之構成。於該情形時，在加熱器具有較基板W小之直徑之情形時，較佳為加熱器一邊沿著基板W之上表面移動，一邊對混合液之液膜350進行照射。又，於加熱器具有與基板W相當或更大之直徑之情形時，亦可為在加熱器被對向配置於基板W上之狀態下對混合液之 液膜350進行照射之構成。
於第3及第5實施形態中，雖將對混合液之液膜350之加熱溫度及被貯存於EG貯存槽604之EG的液溫分別設定為約150℃，但該等之溫度可在較水之沸點高且較EG之沸點低之範圍內設定為既定之高溫。
又，於第3及第4實施形態中，藉由在基板W之上表面形成覆液狀之水之液膜345，並將EG供給至該水之液膜345，而於基板W之上表面形成混合液之液膜350。然而，亦可藉由將EG供給至以較覆液速度更高速(例如為液體處理速度)進行旋轉之基板W之上表面，而形成混合液之液膜350。
又，雖藉由將EG供給至形成於基板W之上表面之水之液膜345，而於基板W之上表面形成混合液之液膜350，但亦可將EG供給至基板W之上表面未形成有水之液膜之狀態(於基板W之上表面存在有水之液滴之狀態，或於基板之表面雖不存在液膜與液滴但水進入至基板之表面之圖案PA內之狀態)之基板W之上表面，而形成混合液之液膜350。
又，在第4實施形態中，雖已對在基板W之上表面形成覆液狀之混合液之液膜350，並於該覆液狀之混合液之液膜350設置液膜去除區域355之構成進行說明，但混合液之液膜350並不限定於覆液狀，亦可在以較覆液速度更高速所旋轉之水之液膜設置液膜去除區域355。
又，於第4實施形態中，作為供給至基板W之上表面之氣體，雖已舉使用惰性氣體之情形為例進行說明，但作為氣體，亦可採用具有較水低之表面張力之有機溶劑(例如IPA(異丙醇) 或HFE(氫氟醚))之蒸氣。
又，在第4實施形態中，作為供給至基板W之上表面之氣體，亦可採用惰性氣體與有機溶劑之蒸氣之混合氣體。
又，在第4實施形態中，作為供給至基板W之上表面之氣體，雖已說明使用高溫氣體之情形，但亦可使用常溫氣體。
又，在第4實施形態中，藉由使基板W之旋轉速度上升，且將氣體供給至基板W之上表面，而於混合液之液膜350形成液膜去除區域355。然而，亦可不使基板W之旋轉速度上升，而僅藉由朝向基板W之上表面噴吹氣體來形成液膜去除區域355，或相反地，亦可僅藉由使基板W之旋轉速度上升來形成液膜去除區域355。
此外，在第4實施形態中，於液膜去除區域擴大步驟，為了使液膜去除區域355擴大至基板W之全區域，雖使基板W之旋轉加速至第1乾燥速度，但亦可取代基板W旋轉之加速，或結合基板W之旋轉之加速，藉由使朝向基板W之上表面之氣體噴吹流量增大，而擴大液膜去除區域355。
又，氣體單元537亦可為能與氣體噴嘴一體移動地包含對向構件之構成，該對向構件係對向於由旋轉卡盤505所保持之基板W之上表面(表面)。該對向構件亦可在使氣體噴嘴535之吐出口接近基板W之上表面之狀態下，具有近接對向於基板W之表面之對向面。於該情形時，亦可於具有向下之吐出口之氣體噴嘴535另外設置橫向之環狀之吐出口。
又，於不對基板W之上表面供給氣體之情形時，亦可廢除氣體單元537。
又，在第4實施形態之乾燥步驟中，亦可省略加速步驟(S26)。
又，在第3至第5實施形態中，作為處理液與沸點較該處理液高且具有較該處理液低之表面張力之低表面張力液體之組合，雖已例示水與EG之組合，但作為其他組合，亦可例示IPA與HFE之組合，或水與PGMEA(醋酸丙二醇甲醚酯；propyleneglycol monomethyl ether acetate)之組合。
又，在前述之各實施形態中，雖已對基板處理裝置1、201、301、501、601為處理圓板狀之基板W之裝置的情形進行說明，但基板處理裝置1、201、301、501、601亦可為處理液晶顯示裝置用玻璃基板等之多邊形之基板之裝置。
雖已對本發明之實施形態詳細地進行說明，但該等僅為用於明確化本發明之技術性內容之具體例，本發明不應限定於該等具體例而被解釋，本發明之範圍僅由隨附之申請專利範圍所限定。
本申請案分別對應於2015年8月18日對日本專利廳所提出之日本專利特願2015-161327號及日本專利特願2015-161328號，該等申請之全部揭示係藉由引用而被併入至本說明書中。

Claims (16)

  1. 一種基板處理方法，係使用處理液對基板之表面進行處理者，其包含有：混合液置換步驟，其以含有水之第1液體與含有有機溶劑之第2液體之混合液來置換附著於上述基板之表面之處理液，該第2液體大氣壓力下之沸點較水高且具有較水低之表面張力；及混合液去除步驟，其於上述混合液置換步驟之後，自上述基板之表面去除上述混合液。
  2. 如請求項1之基板處理方法，其中，其進一步包含有水平地保持上述基板之基板保持步驟，且上述混合液置換步驟包含有形成覆蓋上述基板之上表面之上述混合液之液膜之液膜形成步驟，上述混合液去除步驟包含有：液膜去除區域形成步驟，其對上述基板之上表面噴吹惰性氣體，藉此於上述混合液之上述液膜形成液膜去除區域；及液膜去除區域擴大步驟，其以上述基板進行旋轉所產生之離心力作用於上述基板之上表面之上述液膜般之高速度使上述基板旋轉，藉此使上述液膜去除區域朝向上述基板之外周擴大。
  3. 如請求項2之基板處理方法，其中，其進一步包含有與上述液膜形成步驟一併進行地，使上述基板呈靜止狀態或以覆液速度使上述基板繞上述旋轉軸線旋轉之覆液步驟。
  4. 如請求項2或3之基板處理方法，其中，上述惰性氣體具有較常溫高溫且未達300℃之溫度。
  5. 如請求項1或2之基板處理方法，其中，上述第2液體包含乙二醇作為上述有機溶劑。
  6. 一種基板處理裝置，其包含有：基板保持單元，其水平地保持基板；旋轉單元，其用以使由上述基板保持單元所保持之基板繞通過基板之中央部之鉛垂的旋轉軸線進行旋轉；混合液供給單元，其用以將含有水之第1液體與含有有機溶劑之第2液體之混合液供給至上述基板之上表面，該第2液體大氣壓力下之沸點較水高且具有較水低之表面張力；惰性氣體供給單元，其用以朝向由上述基板保持單元所保持之基板噴吹惰性氣體；以及控制單元，其對上述旋轉單元、上述混合液供給單元及上述惰性氣體供給單元進行控制；且上述控制單元執行如下之步驟：液膜形成步驟，其藉由上述混合液供給單元，來形成覆蓋上述基板之上表面之上述混合液之液膜；液膜去除區域形成步驟，其利用上述惰性氣體供給單元對上述基板之上表面噴吹惰性氣體，藉此於上述混合液之上述液膜形成液膜去除區域；及液膜去除區域擴大步驟，其利用上述旋轉單元，以上述基板進行旋轉所產生之離心力作用於基板之上表面之上述液膜般之高速度使上述基板進行旋轉，藉此使上述液膜去除區域朝向上述基板之外周擴大。
  7. 一種基板處理方法，係使用含有水之處理液對基板之表面進行處理者，其包含有：混合液形成步驟，其將大氣壓力下之沸點較水高且具有較水低之表面張力之含有有機溶劑的低表面張力液體、且具有較水之沸點低之液溫的低表面張力液體供給至殘留有上述處理液之上述基板之表面，藉此於上述基板之表面形成上述殘留處理液與上述低表面張力液體之混合液；置換步驟，其使上述處理液自存在於上述基板之表面之上述混合液蒸發，而將上述混合液中至少與上述基板之表面之間之界面的上述混合液置換為上述低表面張力液體；及乾燥步驟，其使上述基板以可將附著於上述基板之表面的液體甩離之高速度旋轉、或將基板於被浸漬之狀態下自上述混合液拉起，藉此將上述低表面張力液體自上述基板之表面去除，而使該基板之表面乾燥。
  8. 如請求項7之基板處理方法，其中，上述置換步驟包含有以可使包含於上述混合液之上述處理液蒸發之溫度對上述混合液進行加熱之混合液加熱步驟。
  9. 如請求項8之基板處理方法，其中，其進一步包含有水平地保持上述基板之基板保持步驟，且上述混合液形成步驟包含有形成覆蓋上述基板之上表面之上述混合液之液膜之步驟，上述混合液加熱步驟包含有對上述混合液之液膜進行加熱之步驟。
  10. 如請求項8或9之基板處理方法，其中，上述混合液加熱步驟以較上述處理液之沸點高且較上述低表面張力液體之沸點低之既定的高溫對上述混合液進行加熱。
  11. 如請求項7之基板處理方法，其中，其進一步包含有水平地保持上述基板之基板保持步驟，且上述混合液形成步驟包含有形成覆蓋上述基板之上表面之上述混合液之液膜之步驟，上述置換步驟包含有：液膜去除區域形成步驟，其對上述基板之上表面噴吹惰性氣體，藉此於上述混合液之上述液膜形成液膜去除區域；及液膜去除區域擴大步驟，其使上述基板以基板進行旋轉所產生之離心力作用於基板之上表面之上述液膜般之高速度進行旋轉，藉此使上述液膜去除區域朝向上述基板之外周擴大。
  12. 如請求項11之基板處理方法，其中，其進一步包含有與上述混合液之液膜形成步驟一併進行地，使上述基板呈靜止狀態或以覆液速度使上述基板繞上述旋轉軸線進行旋轉之覆液步驟。
  13. 如請求項11或12之基板處理方法，其中，上述惰性氣體具有較常溫高溫且未達300℃之溫度。
  14. 如請求項7或8之基板處理方法，其中，上述低表面張力液體包含乙二醇。
  15. 一種基板處理裝置，其包含有：基板保持單元，其用以水平地保持基板；處理液供給單元，其用以將處理液供給至上述基板之上表面；低表面張力液體供給單元，其用以將沸點較上述處理液高且具有較上述處理液低之表面張力的低表面張力液體供給至上述基板之上表面；以及控制單元；且上述控制單元執行如下之步驟：混合液之液膜形成步驟，其控制上述低表面張力液體供給單元及上述惰性氣體供給單元，並利用上述低表面張力液體供給單元，將具有較水之沸點低之液溫的上述低表面張力液體供給至殘留有上述處理液之上述基板之上表面，據此以覆蓋該基板之上表面之方式形成上述殘留處理液與上述低表面張力液體之混合液之液膜；置換步驟，其使上述處理液自被形成於上述基板之上表面之上述混合液之液膜蒸發，而將上述混合液之液膜中與上述基板之上表面之間之界面的上述混合液置換為上述低表面張力液體；以及乾燥步驟，其將上述低表面張力液體自上述基板之上表面去除，而使該基板之上表面乾燥。
  16. 如請求項15之基板處理裝置，其中，其進一步包含有用以對被形成於上述上表面之上述混合液之上述液膜進行加熱之加熱單元，且上述控制單元包含有上述加熱單元作為控制對象，上述控制單元控制上述加熱單元而對上述混合液之上述液膜進行加熱，藉此執行上述置換步驟。
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