WO2020039784A1 - 基板処理装置、処理液および基板処理方法 - Google Patents

Abstract

基板処理装置（１）は、基板保持部（２）と、処理液供給部と、加熱部（５）と、液除去部とを備える。基板保持部（２）は、基板（９）を水平状態で保持する。処理液供給部は、ＩＰＡよりも表面張力が高い処理液を基板（９）の上面（９１）に供給することにより、基板（９）の上面（９１）を全面に亘って覆う処理液の液膜を形成する。加熱部（５）は、基板（９）を下面（９２）側から加熱して液膜の一部を気化させることにより、基板（９）の上面（９１）と液膜との間に気相層を形成する。液除去部は、気相層上の液膜を除去する。これにより、意図しない液膜の破損を抑制することができる。

Description

基板処理装置、処理液および基板処理方法

　本発明は、基板を処理する基板処理装置、当該基板処理装置で使用される処理液、および、基板を処理する基板処理方法に関する。

　従来、半導体基板（以下、単に「基板」という。）の製造工程では、基板に対して様々な処理が施される。例えば、表面上にレジストのパターン（すなわち、多数の微細な構造体）が形成された基板上に、ノズルから薬液を吐出することにより、基板の表面に対してエッチング等の薬液処理が行われる。

　また、基板に対する薬液処理後には、基板に純水を供給して薬液を除去するリンス処理、および、基板を高速に回転して基板上の液体を除去する乾燥処理がさらに行われる。基板上に微細なパターンが形成されている場合、リンス処理および乾燥処理を順に行うと、乾燥途上において、隣接する２つのパターン要素の間に純水の液面が形成される。この場合、パターン要素に作用する純水の表面張力に起因して、パターン要素が倒壊するおそれがある。

　そこで、特開２０１４－１１２６５２号公報（文献１）、特開２０１６－１３６５９９号公報（文献２）および特開２０１６－１６２８４７号公報（文献３）の基板処理装置では、リンス処理の実行後、基板の上面にＩＰＡ（イソプロピルアルコール）液を供給してリンス液と置換し、基板上にＩＰＡの液膜を形成する。そして、基板を加熱してＩＰＡの液膜と基板上面との間にＩＰＡの蒸気膜を形成することにより、ＩＰＡの液膜を基板上面から浮上させた後、当該液膜を基板上から除去する。液膜を基板上から除去する際には、液膜の中心部にノズルから窒素ガスを吹き付けて液膜を部分的に除去することにより小径の乾燥領域を形成し、基板を回転させつつ中心部にさらに窒素ガスを吹き付けることにより、当該乾燥領域を拡大させて基板上面の全体に拡げる。これにより、パターン要素の倒壊を抑制しつつ基板の上面を乾燥させる。

　また、文献３の基板処理装置では、液膜を基板上から除去する際に、液膜の中心部に乾燥領域を形成した後、ノズルの外周面に設けられた周状のスリット開口から不活性ガスが吐出される。これにより、ノズルから斜め下方に向かう放射状の気流が形成され、当該気流により、乾燥領域の拡大が促進される。

　ところで、基板処理装置では、ＩＰＡの液膜を形成および加熱する際に（すなわち、ＩＰＡの液膜の除去開始前に）、意図しない液膜の破損が生じるおそれがある。具体的には、基板の周縁またはチャックピンと液膜との接触部からＩＰＡが流下する場合がある。あるいは、ＩＰＡの液膜下に生じたＩＰＡの蒸気により液膜に亀裂が生じる場合がある。これにより、ＩＰＡの液膜を加熱する時間が減少する可能性がある。ＩＰＡの液膜を蒸気膜により基板上面から十分に浮上させて除去するという観点からは、ＩＰＡの液膜の加熱時間をある程度以上確保することが好ましい。

　本発明は、基板を処理する基板処理装置に向けられており、意図しない液膜の破損を抑制することを目的としている。

　本発明の一の好ましい形態に係る基板処理装置は、基板を水平状態で保持する基板保持部と、イソプロピルアルコールよりも表面張力が高い処理液を前記基板の上面に供給することにより、前記基板の前記上面を全面に亘って覆う前記処理液の液膜を形成する処理液供給部と、前記基板を下面側から加熱して前記液膜の一部を気化させることにより、前記基板の前記上面と前記液膜との間に気相層を形成する加熱部と、前記気相層上の前記液膜を除去する液除去部とを備える。当該基板処理装置によれば、意図しない液膜の破損を抑制することができる。

　好ましくは、前記処理液の蒸気圧は、イソプロピルアルコールの蒸気圧よりも高い。

　好ましくは、前記処理液は、ｃｉｓ－１，２－ジクロロエチレン、トリクロロメタン、酢酸メチル、１，３－ジオキソラン、テトラヒドロフラン、１，１，１－トリクロロエタン、テトラクロロメタン、ベンゼン、シクロヘキサン、アセトニトリル、トリクロロエチレン、テトラヒドロピラン、硝酸、１，２－ジクロロエタン、１，２－ジクロロプロパン、フルオロトリニトロメタン、ピロリジン、アクリロニトリル、シクロヘキセンのうち、少なくとも１つを含む。

　好ましくは、前記加熱部による前記基板の加熱は、前記処理液供給部から供給された前記処理液により前記基板の前記上面が全面に亘って覆われた後に開始される。

　好ましくは、前記基板の前記上面がイソプロピルアルコールにより全面に亘って覆われている状態で、前記処理液供給部から前記基板の前記上面に前記処理液が供給され、前記基板の前記上面上のイソプロピルアルコールが前記処理液により置換されることにより、前記処理液の前記液膜が形成される。

　好ましくは、前記処理液は、イソプロピルアルコールよりも表面張力が高く蒸気圧が低い物質を、イソプロピルアルコールに混合した混合液である。

　好ましくは、前記液除去部は、前記液膜の中央部に向けてガスを噴出するガス噴出部を備え、前記ガス噴出部からのガスにより、前記液膜の前記中央部から周囲に向かう放射状の気流を形成し、前記液膜の前記中央部から前記基板の外縁へと処理液を移動させて前記基板上から除去する。

　好ましくは、前記ガス噴出部は、前記液膜の前記中央部に向けてガスを噴出する第１噴出口と、前記第１噴出口の周囲にて周状に配置され、前記液膜の前記中央部から周囲に向かう方向に放射状にガスを噴出する複数の第２噴出口とを備える。

　好ましくは、前記基板処理装置は、前記基板保持部を内部空間に収容するチャンバと、前記チャンバの上部から前記内部空間にガスを送出し、前記基板の周囲にて前記基板の上側から下側へと向かう下降気流を形成する気流形成部とをさらに備える。前記下降気流は、前記基板上から前記処理液を除去する際に、前記基板の前記上面の周縁部における前記処理液の前記外縁への移動を促進する。

　好ましくは、前記基板処理装置は、前記基板保持部を回転する回転機構と、前記基板保持部の周囲に間隙を挟んで配置されて回転中の前記基板から飛散する液体を受けるカップと、前記カップを前記基板保持部に対して相対的に移動するカップ移動機構とをさらに備える。前記基板上から前記処理液を除去する際に、前記カップ移動機構により前記カップが相対的に移動され、前記基板保持部と前記カップとの間の間隙が縮小される。

　好ましくは、前記加熱部による前記基板の加熱開始時に、前記気流形成部による前記下降気流の形成は停止されている。

　好ましくは、前記気流形成部による前記下降気流の形成は、前記加熱部による前記基板の加熱開始よりも前の前記処理液供給部による前記処理液の供給停止と同時に停止される。

　好ましくは、前記気流形成部による前記下降気流の形成は、前記基板の前記周縁部の温度が所定温度以上になった後に再開される。

　本発明は、基板の処理に使用される処理液にも向けられている。本発明の一の好ましい形態に係る処理液は、イソプロピルアルコールよりも表面張力が高く、上述の基板処理装置において前記基板の前記上面に供給される。

　本発明は、基板を処理する基板処理方法にも向けられている。本発明の一の好ましい形態に係る基板処理方法は、ａ）基板を水平状態で保持する工程と、ｂ）イソプロピルアルコールよりも表面張力が高い処理液を前記基板の上面に供給することにより、前記基板の前記上面を全面に亘って覆う前記処理液の液膜を形成する工程と、ｃ）前記基板を下面側から加熱して前記液膜の一部を気化させることにより、前記基板の前記上面と前記液膜との間に気相層を形成する工程と、ｄ）前記気相層上の前記液膜を除去する工程とを備える。当該基板処理方法によれば、意図しない液膜の破損を抑制することができる。

　上述の目的および他の目的、特徴、態様および利点は、添付した図面を参照して以下に行うこの発明の詳細な説明により明らかにされる。

一の実施の形態に係る基板処理装置の側面図である。 液供給部およびガス供給部を示すブロック図である。 第１ノズルを拡大して示す側面図である。 基板の処理の流れを示す図である。 処理途上の基板および基板処理装置の一部を示す図である。 処理途上の基板および基板処理装置の一部を示す図である。 基板の上面近傍を拡大して示す縦断面図である。 基板の上面近傍を拡大して示す縦断面図である。 基板の処理の流れを示す図である。 処理途上の基板および基板処理装置の一部を示す図である。 処理途上の基板および基板処理装置の一部を示す図である。 処理途上の基板および基板処理装置の一部を示す図である。

　図１は、本発明の一の実施の形態に係る基板処理装置１の構成を示す側面図である。基板処理装置１は、半導体基板９（以下、単に「基板９」という。）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、上面９１に微細なパターンが形成されている基板９に薬液を供給して液処理を行う。図１では、基板処理装置１の構成の一部を断面にて示す。

　基板処理装置１は、基板保持部２と、回転機構３と、カップ部４と、加熱部５と、液供給部６と、ガス供給部７と、チャンバ１１とを備える。基板保持部２、回転機構３、カップ部４、加熱部５、液供給部６の一部、および、ガス供給部７の一部は、チャンバ１１の内部空間に収容される。

　基板保持部２は、基板９の周縁部に直接的に接触して基板９の位置を固定するメカニカルチャックである。基板９は、水平状態にて基板保持部２により保持される。回転機構３は、基板９および基板保持部２を、上下方向を向く中心軸Ｊ１を中心として回転する。回転機構３は、例えば電動モータである。基板保持部２および回転機構３は、基板９を保持して回転させるスピンチャックを構成する。

　基板保持部２は、ベース部２１と、保持軸部２２と、複数のチャックピン２３とを備える。ベース部２１は、中心軸Ｊ１を中心とする略円板状の部位である。保持軸部２２は、ベース部２１の中央部から下方に延びる略円筒状の部位である。保持軸部２２は、ベース部２１の下方に設けられた略有蓋円筒状のカバー部２４の内部に収容されている。カバー部２４の内部には、保持軸部２２を回転する回転機構３も収容されている。カバー部２４の直径は、例えば、ベース部２１の直径と略同じである。

　複数のチャックピン２３は、ベース部２１の上面から上方に突出する。複数のチャックピン２３は、中心軸Ｊ１を中心とする周方向（以下、単に「周方向」とも呼ぶ。）において、略等角度間隔に配置される。複数のチャックピン２３の数は、例えば３または４である。基板９は、複数のチャックピン２３により周縁部を支持されることにより、ベース部２１の上方においてベース部２１の上面から離間した位置に配置される。

　カップ部４は、カップ４１と、カップ移動機構４２とを備える。カップ４１は、基板９および基板保持部２の周囲に間隙を挟んで配置される。カップ４１は、回転中の基板９から飛散する薬液、リンス液および処理液等の液体を受ける。カップ４１は、カップ側壁部４３と、カップ天蓋部４４とを備える。カップ側壁部４３は、中心軸Ｊ１を中心とする略円筒状の部位である。カップ天蓋部４４は、中心軸Ｊ１を中心とする略円環状の部位である。カップ天蓋部４４は、カップ側壁部４３の上端部から径方向内方へと延びる。図１に示す例では、カップ天蓋部４４の内側面は、径方向内方に向かうに従って漸次上方へと向かう傾斜面である。回転中の基板９の周縁部から径方向外方へと飛散した液体は、例えば、カップ４１の内側面に衝突した後にカップ４１の底部へと落下し、当該底部に設けられた排出ポート４５を介して、チャンバ１１の外部へと排出される。

　カップ移動機構４２は、カップ４１を基板保持部２に対して相対的に移動する。図１に示す例では、カップ移動機構４２は、カップ４１を上下方向に移動する昇降機構である。カップ移動機構４２は、例えば、上下方向を向くエアシリンダと、当該エアシリンダの可動部とカップ４１とを接続する接続部材とを備える。なお、カップ移動機構４２は、必ずしもカップ４１を移動する機構である必要はなく、基板保持部２を上下方向に移動する機構であってもよい。

　加熱部５は、加熱プレート５１と、加熱軸部５２と、プレート昇降機構５３とを備える。加熱プレート５１は、中心軸Ｊ１を中心とする略円板状の部位である。加熱プレート５１は、基板保持部２のベース部２１と基板９との間に位置し、基板９の下面９２と上下方向に対向する。加熱プレート５１の上面は、基板９の下面９２に略平行である。加熱プレート５１の上面の直径は、基板９の直径よりも僅かに小さい。例えば、基板９の直径が３００ｍｍである場合、加熱プレート５１の上面の直径は２９４ｍｍである。加熱プレート５１の内部には、図示省略のヒータが設けられる。

　加熱軸部５２は、加熱プレート５１の中央部に接続される略円筒状の部位である。加熱軸部５２は、加熱プレート５１から保持軸部２２の内部を通過して下方に延びる。加熱軸部５２には、プレート昇降機構５３が接続されている。プレート昇降機構５３は、例えば、電動モータである。プレート昇降機構５３により加熱軸部５２が昇降されることにより、加熱プレート５１がベース部２１と基板９との間で上下方向に移動する。具体的には、加熱プレート５１は、図１において実線にて示す位置（以下、「待機位置」と呼ぶ。）と、二点鎖線にて示す位置（以下、「加熱位置」と呼ぶ。）との間で上下方向に移動する。

　加熱位置に位置する加熱プレート５１の上面は、基板９の下面９２に直接的に接触する。あるいは、加熱位置に位置する加熱プレート５１の上面は、基板９の下面９２との間にごく僅かな間隙（例えば、高さ約０．１ｍｍの間隙）を挟んで、基板９の下面９２から下方に離間する。加熱位置に位置する加熱プレート５１において、内蔵されているヒータに電力が供給されることにより、加熱プレート５１の上面が略全面に亘っておよそ均等に加熱され、基板９も略全面に亘っておよそ均等に加熱される。上述の待機位置は、加熱位置よりも下側の位置である。待機位置に位置する加熱プレート５１は、基板９の下面９２から比較的大きく下方に離間しているため、基板９を加熱することはない。なお、加熱プレート５１および加熱軸部５２は回転しない。

　図２は、基板処理装置１の液供給部６およびガス供給部７を示すブロック図である。図２では、液供給部６およびガス供給部７以外の構成も併せて示す。液供給部６は、基板９に複数種類の液体を個別に供給する。当該複数種類の液体には、例えば、薬液、リンス液および処理液が含まれる。図１および図２に示すように、液供給部６は、第１ノズル６１と、第２ノズル６２と、第３ノズル６３とを備える。第１ノズル６１、第２ノズル６２および第３ノズル６３はそれぞれ、基板９の上方から基板９の上面９１に向けて液体を供給する。ガス供給部７は、気流形成部７１を備える。上述の第１ノズル６１は、ガス供給部７にも含まれる。

　図１に示す例では、第１ノズル６１は、基板９の上方（例えば、基板９の中心の上方）の処理位置と、基板９の外縁よりも径方向外側の退避位置との間で移動可能である。第１ノズル６１の移動は、第１ノズル移動機構６１０により行われる。第１ノズル移動機構６１０は、例えば、第１ノズル６１を支持するアームと、第１ノズル６１から側方に延びる当該アームを旋回および昇降する電動モータとを備える。

　第２ノズル６２も、第１ノズル６１と同様に、基板９の上方（例えば、基板９の中心の上方）の処理位置と、基板９の外縁よりも径方向外側の退避位置との間で移動可能である。第２ノズル６２の移動は、第２ノズル移動機構６２０により行われる。第２ノズル移動機構６２０は、例えば、第２ノズル６２を支持するアームと、第２ノズル６２から側方に延びる当該アームを旋回および昇降する電動モータとを備える。

　第３ノズル６３は、液体の吐出口を基板９の上面９１の中心に向けて、基板９の上方にて固定されている。なお、第３ノズル６３は、第１ノズル６１および第２ノズル６２と同様に、処理位置と退避位置との間で移動可能であってもよい。

　図３は、第１ノズル６１を拡大して示す側面図である。第１ノズル６１は、ノズル本体６１１と、処理液流路６１２と、第１ガス流路６１３と、第２ガス流路６１４とを備える。ノズル本体６１１は、略円柱状の部材である。処理液流路６１２、第１ガス流路６１３および第２ガス流路６１４は、ノズル本体６１１の内部に形成される。

　処理液流路６１２の吐出口６１５は、ノズル本体６１１の下端面の中央部に設けられる。第１ガス流路６１３の第１噴出口６１６も、ノズル本体６１１の下端面の中央部に設けられる。第１ノズル６１が処理位置に位置する状態では、処理液流路６１２の吐出口６１５、および、第１ガス流路６１３の第１噴出口６１６は、基板９の上面９１の中央部と上下方向に対向する。

　第２ガス流路６１４は、第１噴出口６１６の周囲にて周状に配置される複数の小さい第２噴出口６１７に接続される。図１に示す例では、複数の第２噴出口６１７は、第１ノズル６１の外側面において、上下方向の略同じ位置に略等角度間隔にて周状に配列される。複数の第２噴出口６１７の形状および大きさは略同じである。各第２噴出口６１７の側面視における形状は、例えば略円形である。各第２噴出口６１７の直径は、例えば、第１噴出口６１６の直径よりも小さく、約１ｍｍである。

　第１ノズル６１の処理液流路６１２は、図２に示す配管６４１およびバルブ６４２を介して処理液供給源６４に接続される。第１ノズル６１が処理位置に位置する状態で、バルブ６４２が開かれることにより、処理液供給源６４から配管６４１を介して処理液流路６１２へと処理液が供給され、吐出口６１５から基板９の上面９１の中央部に向けて吐出される。バルブ６４２が閉じられることにより、第１ノズル６１からの処理液の吐出は停止される。第１ノズル６１は、基板９の上面９１に処理液を供給する処理液供給部である。当該処理液供給部には、配管６４１およびバルブ６４２も含まれてもよい。

　第１ノズル６１から基板９に供給される当該処理液の表面張力は、同じ温度のイソプロピルアルコール（分子式：Ｃ_３Ｈ_８Ｏ）（以下、「ＩＰＡ」と呼ぶ。）の表面張力よりも高い。また、当該処理液の蒸気圧は、同じ温度のＩＰＡの蒸気圧よりも高いことが好ましい。換言すれば、当該処理液の沸点は、同じ圧力下におけるＩＰＡの沸点よりも低い。以下において、複数の液体の表面張力、蒸気圧および沸点の大小関係を説明する際には、当該複数の液体の表面張力、蒸気圧および沸点は、同じ温度かつ同じ圧力下におけるものとする。なお、ＩＰＡの常温（２５℃）、常圧（１００ｋＰａ）における表面張力、蒸気圧および沸点は、２０．８ｍＮ／ｍ、５．８７ｋＰａおよび８２．４℃である。処理液の表面張力は、例えば純水よりも低い。また、処理液の蒸気圧は、例えば純水よりも高い。

　当該処理液は、好ましくは、ｃｉｓ－１，２－ジクロロエチレン（分子式：Ｃ_２Ｈ_２Ｃｌ_２）、トリクロロメタン（ＣＨＣｌ_３）、酢酸メチル（Ｃ_３Ｈ_６Ｏ_２）、１，３－ジオキソラン（Ｃ_３Ｈ_６Ｏ_２）、テトラヒドロフラン（Ｃ_４Ｈ_８Ｏ）、１，１，１－トリクロロエタン（Ｃ_２Ｈ_３Ｃｌ_３）、テトラクロロメタン（ＣＣｌ_４）、ベンゼン（Ｃ_６Ｈ_６）、シクロヘキサン（Ｃ_６Ｈ_１２）、アセトニトリル（Ｃ_２Ｈ_３Ｎ）、トリクロロエチレン（Ｃ_２ＨＣｌ_３）、テトラヒドロピラン（Ｃ_５Ｈ_１０Ｏ）、硝酸（ＨＮＯ_３）、１，２－ジクロロエタン（Ｃ_２Ｈ_４Ｃｌ_２）、１，２－ジクロロプロパン（Ｃ_３Ｈ_６Ｃｌ_２）、フルオロトリニトロメタン（ＣＦＮ_３Ｏ_６）、ピロリジン（Ｃ_４Ｈ_９Ｎ）、アクリロニトリル（Ｃ_３Ｈ_３Ｎ）、および、シクロヘキセン（Ｃ_６Ｈ_１Ｏ）のうち、少なくとも１つの液体を含む。

　上述の液体群に含まれる各液体の表面張力および蒸気圧は、ＩＰＡの表面張力および蒸気圧よりも高い。なお、当該処理液は、上述の液体群のうち２つ以上の液体の混合物であってもよい。また、当該処理液は、上述の液体群のうち、１つまたは２つ以上の液体が、溶媒により希釈されたものであってもよい。

　第１ガス流路６１３（図３参照）は、配管７４１およびバルブ７４２を介してガス供給源７４に接続される。第２ガス流路６１４（図３参照）は、配管７４３およびバルブ７４４を介してガス供給源７４に接続される。第１ノズル６１が処理位置に位置する状態で、バルブ７４２が開かれることにより、ガス供給源７４から配管７４１を介して第１ガス流路６１３へとガスが供給され、第１噴出口６１６（図３参照）から基板９の上面９１の中央部に向けて噴出される。バルブ７４２が閉じられることにより、第１噴出口６１６からのガスの噴出は停止される。また、バルブ７４４が開かれることにより、ガス供給源７４から配管７４３を介して第２ガス流路６１４へとガスが供給され、複数の第２噴出口６１７（図３参照）から、基板９の上面９１の中央部から周囲に向かう斜め方向（すなわち、径方向外方に向かう斜め下）に放射状に噴出される。バルブ７４４が閉じられることにより、第２噴出口６１７からのガスの噴出は停止される。

　上述のように、第１ノズル６１は、第１噴出口６１６および複数の第２噴出口６１７を備えるガス噴出部である。当該ガス噴出部には、配管７４１，７４３およびバルブ７４２，７４４も含まれてもよい。第１ノズル６１では、第１噴出口６１６からのガスの噴出および停止と、第２噴出口６１７からのガスの噴出および停止とは、個別に制御可能である。また、第１噴出口６１６から噴出されるガスの流量と、第２噴出口６１７から噴出されるガスの流量とは、個別に制御可能である。ガス供給源７４から第１ノズル６１へと送出されるガスは、好ましくは不活性ガス（例えば、窒素（Ｎ_２）、アルゴン（Ａｒ）または清浄なドライエア等）である。図１に示す例では、第１ノズル６１の第１噴出口６１６および第２噴出口６１７から窒素が噴出される。第１ノズル６１から噴出されるガスは、不活性ガス以外のガスであってもよい。

　第２ノズル６２は、配管６５１およびバルブ６５２を介して薬液供給源６５に接続される。第２ノズル６２が処理位置に位置する状態で、バルブ６５２が開かれることにより、薬液供給源６５から配管６５１を介して第２ノズル６２へと処理液が供給され、基板９の上面９１の中央部に向けて吐出される。バルブ６５２が閉じられることにより、第２ノズル６２からの薬液の吐出は停止される。薬液は、酸、アルカリ等の液体である。当該薬液は、例えば、エッチング液または洗浄液である。具体的には、当該薬液として、フッ酸、ＳＣ１（アンモニアと過酸化水素水との混合液）、ＳＣ２（塩酸と過酸化水素水との混合液）、または、バッファードフッ酸（フッ酸とフッ化アンモニウムとの混合液）等が使用される。

　第３ノズル６３は、配管６６１およびバルブ６６２を介してリンス液供給源６６に接続される。バルブ６６２が開かれることにより、リンス液供給源６６から配管６６１を介して第３ノズル６３へとリンス液が供給され、基板９の上面９１の中央部に向けて吐出される。バルブ６６２が閉じられることにより、第３ノズル６３からのリンス液の吐出は停止される。リンス液としては、例えば、ＤＩＷ（Ｄｅ－ｉｏｎｉｚｅｄ　Ｗａｔｅｒ）、炭酸水、オゾン水または水素水等が利用される。図１に示す例では、ＤＩＷがリンス液として利用される。

　図１に示すように、気流形成部７１は、チャンバ１１の上部（すなわち、基板保持部２およびカップ部４よりも上側の位置）に設けられるファンユニット７２を備える。図１に示す例では、ファンユニット７２は、チャンバ１１の天蓋部に設けられる。ファンユニット７２は、図２に示す配管７５１およびバルブ７５２を介して、ガス供給源７４とは異なる他のガス供給源７５に接続される。バルブ７５２が開かれることにより、ガス供給源７５から配管７５１を介してファンユニット７２へとガスが供給され、チャンバ１１の内部空間において下方へと送出される。バルブ７５２が閉じられることにより、ファンユニット７２からのガスの送出は停止される。ガス供給源７５からファンユニット７２へと送出されるガスは、例えば、クリーンエア（すなわち、フィルタによって濾過された空気）である。当該ガスは、例えば、窒素またはアルゴン等の不活性ガスであってもよい。図１に示す例では、ファンユニット７２からクリーンエアが送出される。

　ファンユニット７２から送出されたガスは、カップ４１の上部開口を通過してカップ４１内を下方へと向かい、基板９の周囲にて基板９の上側から下側へと向かう下降気流（いわゆる、ダウンフロー）を形成する。カップ４１の底部に到達したガスは、排出ポート４５を介して、チャンバ１１の外部へと排出される。排出ポート４５は、例えば、チャンバ１１の外部に配置される吸引機構（図示省略）に接続されている。基板処理装置１では、当該吸引機構および排出ポート４５も、下降気流を形成する気流形成部７１に含まれてもよい。

　次に、基板処理装置１による基板９の処理の流れの一例について図４を参照しつつ説明する。基板処理装置１において基板９が処理される際には、まず、チャンバ１１内に搬入された基板９が、基板保持部２により水平状態で保持される（ステップＳ１１）。チャンバ１１内には、ファンユニット７２からクリーンエアが送出されており、これにより、基板９の周囲に上述の下降気流が形成される。ファンユニット７２からのクリーンエアの供給は、後述するステップＳ１５における処理液の供給停止まで継続され、当該下降気流が維持される。

　続いて、回転機構３による基板９の回転が開始され、所定の回転速度にて基板９が回転される。また、第２ノズル移動機構６２０により、第２ノズル６２が処理位置へと移動される。なお、第１ノズル６１は退避位置に位置している。そして、回転中の基板９に対して、第２ノズル６２から薬液の供給が開始される。基板９の上面９１の中央部に供給された薬液は、遠心力により径方向外方へと移動し、基板９の上面９１全体に広がる。基板９の周縁部に到達した薬液は、当該周縁部から径方向外方へと飛散し、図１に示すように基板９の周囲を囲むカップ４１により受けられ、排出ポート４５を介してチャンバ１１外へと排出される。基板９に対する薬液の供給が所定時間継続されることにより、基板９に対する薬液処理が終了する（ステップＳ１２）。

　薬液処理が終了すると、基板９に対する薬液の供給が停止され、第２ノズル６２が処理位置から退避位置へと移動する。また、回転中の基板９に対して、第３ノズル６３からリンス液の供給が開始される。基板９の上面９１の中央部に供給されたリンス液は、遠心力により径方向外方へと移動し、基板９の上面９１全体に広がる。これにより、基板９の上面９１上の薬液が洗い流され、基板９上から除去される。基板９の周縁部に到達したリンス液は、当該周縁部から径方向外方へと飛散し、基板９の周囲を囲むカップ４１により受けられ、排出ポート４５を介してチャンバ１１外へと排出される。基板９に対するリンス液の供給が所定時間継続されることにより、基板９に対するリンス処理が終了する（ステップＳ１３）。

　リンス処理が終了すると、基板９に対するリンス液の供給が停止される。また、第１ノズル６１が退避位置から処理位置へと移動され、回転中の基板９に対して、第１ノズル６１から処理液の供給が開始される。基板９の上面９１の中央部に供給された処理液は、遠心力により径方向外方へと移動し、基板９の上面９１全体に広がる。これにより、基板９の上面９１上のリンス液が洗い流され、処理液により置換される。すなわち、当該処理液は、基板９上にてリンス液と置換される置換液である。基板９の周縁部に到達した処理液は、当該周縁部から径方向外方へと飛散し、基板９の周囲を囲むカップ４１により受けられ、排出ポート４５を介してチャンバ１１外へと排出される。基板９に対する処理液の供給が所定時間継続されることにより、リンス液から処理液への置換処理が終了する。

　置換処理が終了すると、第１ノズル６１からの処理液の供給が継続された状態で、回転機構３による基板９の回転速度が低減され、基板９の回転が停止される。これにより、図５に示すように、静止状態の基板９の上面９１を全面に亘って覆う比較的厚い処理液の液膜９３が形成される（ステップＳ１４）。換言すれば、基板９の上面９１が処理液によりパドルされた状態となる。なお、基板９の回転は必ずしも停止される必要はなく、基板９上で処理液の液膜９３が好適に維持される比較的低い回転速度にて回転していてもよい。

　続いて、第１ノズル６１から基板９への処理液の供給が停止される（ステップＳ１５）。また、処理液の供給停止と同時に、ファンユニット７２によるクリーンエアの下降気流の形成が停止される（ステップＳ１６）。これにより、基板９上の処理液の液膜９３が、下降気流により乱されることを防止することができる。なお、処理液の供給停止は、次に説明する加熱プレート５１による基板９の加熱開始直前まで行われてもよい。これにより、基板９上において処理液の液膜９３が好適に維持される。

　次に、加熱部５のプレート昇降機構５３により、予め昇温されている加熱プレート５１が待機位置から加熱位置へと上昇し、加熱プレート５１による基板９の加熱が開始される（ステップＳ１７）。加熱プレート５１による加熱は、静止状態の基板９に対して行われる。なお、加熱プレート５１による加熱は、低回転数にて回転中の基板９に対して行われてもよい。この場合、加熱プレート５１は、基板９から僅かな距離だけ下方に離間している。上述のように、基板９の加熱開始時には、ファンユニット７２による下降気流の形成は停止されている。また、後述するように、下降気流の形成は、基板９が所定条件まで加熱されるまで、停止されたままである。

　そして、加熱プレート５１により基板９が下面９２側から加熱されて、基板９の上面９１が処理液の沸点よりも高温とされることにより、処理液の液膜９３のうち基板９の上面９１に接触している部分において処理液が気化する。換言すれば、処理液の液膜９３の一部が、基板９の上面９１上において気化する。これにより、図６に示すように、基板９の上面９１と処理液の液膜９３との間に、処理液の気相層９４が形成される（ステップＳ１８）。図６では、気相層９４の厚さを実際よりも厚く描いている。気相層９４は、基板９の上面９１全体に亘って形成される。これにより、処理液の液膜９３は、基板９の上面９１から上方に離間し、気相層９４により下方から支持される。換言すれば、処理液の液膜９３は、気相層９４を介して基板９の上面９１上に浮遊した状態で保持される。なお、処理液の気相層９４は、処理液の気相膜、蒸気膜または蒸気層とも呼ばれる。

　図７は、ステップＳ１４において液膜９３が形成された状態の基板９の上面９１近傍を拡大して示す縦断面図である。図８は、ステップＳ１８において気相層９４が形成された状態の基板９の上面９１近傍を拡大して示す縦断面図である。図７に示す状態では、基板９上に設けられた微細なパターンを構成する凸状の構造体９１１の間の空間が、処理液の液膜９３により満たされている。また、処理液の液膜９３は、構造体９１１の上端（すなわち、基板９の上面９１）よりも上側まで存在している。換言すれば、処理液の液膜９３の上面は、構造体９１１の上端よりも上側に位置する。

　上述のように、加熱プレート５１により基板９が加熱されて、処理液の沸点よりも高温（例えば、当該沸点よりも１０℃～５０℃高い温度）とされると、基板９に接している処理液が気化（すなわち、蒸発）して処理液の気体が発生し、図８に示すように、気相層９４が形成される。気相層９４は、構造体９１１の間の空間を満たし、さらに、構造体９１１の上端よりも上側まで広がる。図８に示す状態では、処理液の気相層９４と液膜９３との界面９５（すなわち、気相層９４の上面）が、構造体９１１の上端よりも上側に位置する。したがって、処理液の液膜９３（すなわち、液状の処理液）は、構造体９１１から上方に離間しており、構造体９１１とは非接触である。

　基板処理装置１では、基板９の周縁部の温度が所定温度（例えば、処理液の沸点よりも１０℃～５０℃高い温度）以上となるまで、ファンユニット７２による下降気流の形成が停止されている。そして、基板９の加熱開始から所定時間が経過することにより、基板９の周縁部の温度が当該所定温度以上になった後に、ファンユニット７２による下降気流の形成が再開される（ステップＳ１９）。換言すれば、基板９の周縁部においても、処理液の気相層９４が形成されて液膜９３が構造体９１１から上方に離間した後に、基板９の周囲における下降気流の形成が再開される。これにより、基板９の周縁部における気相層９４の形成途上で、下降気流により処理液の温度が低下して気相層９４の形成が阻害されることが防止または抑制される。ステップＳ１９では、基板９の周縁部の温度が温度センサにより測定されてもよく、基板９の温度が上記所定温度以上になるまでの加熱時間が予め測定されており、当該加熱時間の経過により、基板９の周縁部の温度が上記所定温度以上になったと判断されてもよい。

　基板９の上面９１上に全面に亘って処理液の気相層９４が形成されると、気相層９４上の液膜９３が基板９上から除去される（ステップＳ２０）。ステップＳ２０では、処理液の液膜９３は、基板９上の構造体９１１と非接触状態を維持したまま基板９上から除去される。このため、処理液の表面張力による構造体９１１の倒壊を防止しつつ、基板９上から処理液を除去することができる。

　ステップＳ２０における処理液の液膜９３の除去は、様々な方法により行われてよい。図９は、液膜９３の除去処理の流れの一例を示す図である。図９に示すステップＳ３１～Ｓ３３では、基板９は回転されることなく静止状態である。液膜９３が除去される際には、まず、上述のステップＳ１９の後、第１ノズル６１の第１噴出口６１６から、基板９の中央部上に位置する液膜９３の中央部に向けて不活性ガス（例えば、窒素）が噴出される。これにより、図１０に示すように、液膜９３の中央部に比較的小さい穴９６が形成され、当該穴９６から基板９の上面９１の一部が露出する（ステップＳ３１）。ステップＳ３１において、第１噴出口６１６から噴出される不活性ガスの流量は、比較的小さい第１流量（例えば、３リットル／分）である。

　基板処理装置１では、第１噴出口６１６から噴出される不活性ガスにより、処理液の液膜９３の中央部から周囲に向かう（すなわち、径方向外方に向かう）放射状の気流が形成される。そして、当該気流により、処理液の液膜９３の穴９６が拡大される。穴９６の拡大に伴って、液膜９３を構成する処理液は径方向外方へと移動し、基板９の周縁部上の処理液が、基板９の外縁から流れ落ちて基板９上から除去される。したがって、第１ノズル６１は、液膜９３を基板９上から除去する液除去部である。

　基板処理装置１では、第１噴出口６１６からの不活性ガスの噴出と並行して、加熱部５の加熱プレート５１による基板９の加熱も継続されている。これにより、液膜９３の穴９６と重なる領域において基板９の温度が速やかに上昇し、基板９に温度勾配が生じる。気相層９４上の液膜９３は、高温側から低温側へと（すなわち、径方向外方へと）移動するため、当該温度勾配によっても液膜９３の穴９６が拡大される。上述のように、穴９６の拡大に伴って、基板９の周縁部上の処理液が基板９上から除去されるため、加熱部５も、上述の液除去部に含まれてよい。

　上述のように、基板９の周囲では、クリーンエアの下降気流の形成が再開されているため、基板９の周縁部において気相層９４上に支持されている液膜９３は、下降気流によっても径方向外方へと移動される。換言すれば、当該下降気流により、基板９の上面９１の周縁部における処理液の径方向外方への移動（すなわち、基板９の外縁への移動）が促進される。これにより、基板９の周縁部上の処理液の除去が促進される。

　また、基板処理装置１では、ステップＳ３１と並行して、あるいは、ステップＳ３１の直後に、カップ移動機構４２によりカップ４１が下方へと移動され、図１１に示すように、カップ４１のカップ天蓋部４４の内周縁が、基板保持部２のベース部２１と上下方向の同じ位置に配置される。換言すれば、カップ天蓋部４４の内周縁は、上下方向において、ベース部２１の上面と下面との間に位置する。これにより、ベース部２１とカップ４１との間の間隙が縮小され、ベース部２１の周囲において、カップ４１の上方からカップ４１の内部へと流入する下降気流の流路面積が小さくなる（ステップＳ３２）。その結果、基板９の周囲における下降気流の流速が増大し、基板９の周縁部上の処理液の除去がさらに促進される。なお、ステップＳ３２は、ステップＳ１４において基板９の回転が停止された後であれば、ステップＳ３１よりも前に行われてもよい。

　図１０に示す第１ノズル６１の第１噴出口６１６からの不活性ガスの噴出開始から所定時間が経過すると、第１噴出口６１６から噴出される不活性ガスの流量が、第１流量よりも大きい第２流量（例えば、３０リットル／分）に増大される。これにより、液膜９３の穴９６の拡大が促進される。また、プレート昇降機構５３により加熱プレート５１が待機位置へと下降され、加熱プレート５１による基板９の加熱が停止される。

　図１２に示すように、処理液の液膜９３の穴９６がある程度まで大きくなると、第１ノズル６１の第１噴出口６１６からの不活性ガスの噴出に加えて、複数の第２噴出口６１７からも不活性ガスが噴出される（ステップＳ３３）。複数の第２噴出口６１７からの不活性ガスは、液膜９３の中央部（すなわち、基板９の中央部）から周囲に向かう方向に放射状に噴出される。これにより、処理液の液膜９３の穴９６がさらに拡大され、基板９の上面９１上の処理液が、基板９の外縁から流れ落ちて基板９上から除去される。また、複数の第２噴出口６１７からの放射状の気流により、基板９の周縁部上の処理液を効率良く径方向外方へと移動することができるため、基板９の周縁部に処理液が残存することが好適に防止または抑制される。

　なお、処理液の液膜９３の除去において、ステップＳ３３（すなわち、複数の第２噴出口６１７からの不活性ガスの噴出）は省略されてもよい。この場合であっても、ステップＳ３１～Ｓ３２により、基板９の上面９１上の処理液の液膜９３が、基板９の中央部から外縁へと移動されて、基板９上から除去される。

　処理液の液膜９３の除去（ステップＳ２０）が終了すると、基板９の乾燥処理が行われる（ステップＳ２１）。ステップＳ２１では、カップ４１が上昇して基板９の周囲に位置する状態で、比較的高い回転速度にて基板保持部３１を回転させる。これにより、基板９上に残存している可能性がある液成分が振り切られて除去され、基板９が乾燥される。ステップＳ２１では、第１ノズル６１からの不活性ガスの噴出が継続されている。このため、カップ４１から跳ね返った液滴やミストが基板９の上面９１等に再付着することが防止または抑制される。

　乾燥処理が終了した基板９は、基板処理装置１から搬出される。基板処理装置１では、上述のステップＳ１１～Ｓ２１の処理が、複数の基板９に対して順次行われる。

　以上に説明したように、基板処理装置１は、基板保持部２と、処理液供給部と、加熱部５と、液除去部とを備える。基板保持部２は、基板９を水平状態で保持する。処理液供給部（上述の例では、第１ノズル６１）は、ＩＰＡよりも表面張力が高い処理液を基板９の上面９１に供給することにより、基板９の上面９１を全面に亘って覆う処理液の液膜９３を形成する。加熱部５は、基板９を下面９２側から加熱して液膜９３の一部を気化させることにより、基板９の上面９１と液膜９３との間に気相層９４を形成する。液除去部（上述の例では、第１ノズル６１）は、気相層９４上の液膜９３を除去する。

　このように、ＩＰＡよりも表面張力が高い処理液で液膜９３を形成することにより、ＩＰＡで液膜を形成する場合に比べて、液膜９３の除去前における意図しない液膜９３の破損（例えば、基板９の周縁およびチャックピン２３からの処理液の流下、あるいは、液膜９３と基板９との間に生成された処理液の蒸気による液膜９３の亀裂等）を抑制することができる。その結果、処理液の気相層９４の形成に必要な加熱時間を確保することができ、液膜９３を基板９の上方へと好適に浮上させることができる。したがって、基板９上のパターンの倒壊（すなわち、上述の構造体９１１の倒壊）を防止または抑制しつつ基板９上から安定して液膜９３を除去することができる。

　上述のように、当該処理液の蒸気圧は、好ましくはＩＰＡの蒸気圧よりも高い。これにより、ＩＰＡの液膜から気相層を形成する場合に比べて、低い温度にて処理液の気相層９４を形成することができる。また、加熱温度が同じであれば、ＩＰＡの液膜から気相層を形成する場合に比べて、処理液の気相層９４の形成に要する時間を短くすることができる。その結果、比較的短時間で液膜９３を基板９の上方へと浮上させることができる。また、基板処理装置１における基板９の処理に要する時間を短縮することもできる。

　当該処理液は、好ましくは、ｃｉｓ－１，２－ジクロロエチレン（分子式：Ｃ_２Ｈ_２Ｃｌ_２）、トリクロロメタン（ＣＨＣｌ_３）、酢酸メチル（Ｃ_３Ｈ_６Ｏ_２）、１，３－ジオキソラン（Ｃ_３Ｈ_６Ｏ_２）、テトラヒドロフラン（Ｃ_４Ｈ_８Ｏ）、１，１，１－トリクロロエタン（Ｃ_２Ｈ_３Ｃｌ_３）、テトラクロロメタン（ＣＣｌ_４）、ベンゼン（Ｃ_６Ｈ_６）、シクロヘキサン（Ｃ_６Ｈ_１２）、アセトニトリル（Ｃ_２Ｈ_３Ｎ）、トリクロロエチレン（Ｃ_２ＨＣｌ_３）、テトラヒドロピラン（Ｃ_５Ｈ_１０Ｏ）、硝酸（ＨＮＯ_３）、１，２－ジクロロエタン（Ｃ_２Ｈ_４Ｃｌ_２）、１，２－ジクロロプロパン（Ｃ_３Ｈ_６Ｃｌ_２）、フルオロトリニトロメタン（ＣＦＮ_３Ｏ_６）、ピロリジン（Ｃ_４Ｈ_９Ｎ）、アクリロニトリル（Ｃ_３Ｈ_３Ｎ）、および、シクロヘキセン（Ｃ_６Ｈ_１Ｏ）のうち、少なくとも１つを含む。これにより、処理液の表面張力および蒸気圧を、ＩＰＡの表面張力および蒸気圧よりも高くすることができる。

　上述のように、加熱部５による基板９の加熱（ステップＳ１７）は、処理液供給部から供給された処理液により基板９の上面９１が全面に亘って覆われた（ステップＳ１４）後に開始されることが好ましい。これにより、処理液の供給前に基板が加熱される場合や、処理液により基板の上面全体が覆われるよりも前に基板が加熱される場合に比べて、基板９上に供給される処理液の急激な温度上昇や急速な気化を抑制することができる。その結果、基板９上において処理液の液膜９３を安定して好適に形成することができる。

　基板処理装置１では、液除去部は、液膜９３の中央部に向けてガスを噴出するガス噴出部（上述の例では、第１ノズル６１）を備えることが好ましい。この場合、当該ガス噴出部からのガスにより、液膜９３の中央部から周囲に向かう放射状の気流を形成し、液膜９３の中央部から基板９の外縁へと処理液を移動させて基板９上から除去する。これにより、基板９上からの液膜９３の除去を簡素な構造で実現することができる。

　当該ガス噴出部は、第１噴出口６１６と、複数の第２噴出口６１７とを備えることがさらに好ましい。第１噴出口６１６は、液膜９３の中央部に向けてガスを噴出する。複数の第２噴出口６１７は、第１噴出口６１６の周囲にて周状に配置される。複数の第２噴出口６１７は、液膜９３の中央部から周囲に向かう方向に放射状にガスを噴出する。これにより、液膜９３の中央部に形成された穴９６を迅速に拡大することができる。その結果、基板９上からの液膜９３の除去を容易かつ迅速に行うことができる。また、比較的小さい複数の第２噴出口６１７が周状に設けられることにより、円周状のスリット状噴出口が設けられる場合に比べて、第２噴出口６１７から噴出されるガスの流速を増大させることができる。その結果、基板９の周縁部に処理液が残存することを好適に防止または抑制することができる。

　好ましくは、基板処理装置１は、チャンバ１１と、気流形成部７１とをさらに備える。チャンバ１１は、基板保持部２を内部空間に収容する。気流形成部７１は、チャンバ１１の上部から当該内部空間にガスを送出し、基板９の周囲にて基板９の上側から下側へと向かう下降気流を形成する。当該下降気流は、基板９上から処理液を除去する際には、基板９の上面９１の周縁部における処理液の外縁への移動を促進する。これにより、基板９上からの液膜９３の除去を迅速に行うことができる。

　さらに好ましくは、基板処理装置１は、回転機構３と、カップ４１と、カップ移動機構４２とをさらに備える。回転機構３は、基板保持部２を回転する。カップ４１は、基板保持部２の周囲に間隙を挟んで配置される。カップ４１は、回転中の基板９から飛散する液体を受ける。カップ移動機構４２は、カップ４１を基板保持部２に対して相対的に移動する。基板９上から処理液を除去する際には、カップ移動機構４２によりカップ４１が相対的に移動され、基板保持部２とカップ４１との間の間隙が縮小される。これにより、基板９の周囲における上述の下降気流の流速を増大させることができる。その結果、基板９上からの液膜９３の除去をさらに迅速に行うことができる。

　上述のように、加熱部５による基板９の加熱開始時（ステップＳ１７）に、気流形成部７１による下降気流の形成は停止されていることが好ましい。これにより、液膜９３の周縁部が下降気流により冷却されることを防止することができる。例えば、下降気流の形成を停止して所定時間加熱した基板９の周縁部の温度は、下降気流の形成が停止されない場合に比べて、約１０℃～２０℃高くなった。その結果、液膜９３全体をおよそ均等に加熱して気相層９４を好適に形成することができる。また、基板９を所望の温度まで加熱するために要する時間を短くすることができる。

　さらに好ましくは、気流形成部７１による下降気流の形成は、加熱部５による基板９の加熱開始（ステップＳ１７）よりも前の処理液供給部による処理液の供給停止（ステップＳ１５）と同時に停止される（ステップＳ１６）。これにより、基板９上に形成された処理液の液膜９３の周縁部が、下降気流により乱されることを抑制することができ、液膜９３を安定して保持することができる。

　また、気流形成部７１による下降気流の形成は、基板９の周縁部の温度が所定温度以上になった後に再開される（ステップＳ１９）ことがさらに好ましい。これにより、基板９の周縁部における気相層９４の形成途上で、下降気流により処理液の温度が低下して気相層９４の形成が阻害されることを防止または抑制することができる。

　上述の基板処理方法は、基板９を水平状態で保持する工程（ステップＳ１１）と、ＩＰＡよりも表面張力が高い処理液を基板９の上面９１に供給することにより、基板９の上面９１を全面に亘って覆う処理液の液膜９３を形成する工程（ステップＳ１４）と、基板９を下面９２側から加熱して液膜９３の一部を気化させることにより、基板９の上面９１と液膜９３との間に気相層９４を形成する工程（ステップＳ１８）と、気相層９４上の液膜９３を除去する工程（ステップＳ２０）とを備える。これにより、上述のように、ＩＰＡで液膜を形成する場合に比べて、液膜９３の除去前における意図しない液膜９３の破損を抑制することができる。その結果、処理液の気相層９４の形成に必要な加熱時間を確保することができ、液膜９３を基板９の上方へと好適に浮上させることができる。したがって、基板９上のパターンの倒壊を防止または抑制しつつ基板９上から安定して液膜９３を除去することができる。

　基板処理装置１では、上述のリンス液と処理液とがなじみにくい場合等、リンス処理（ステップＳ１３）と、基板９に対する処理液の供給（ステップＳ１４）との間に、基板９に対するＩＰＡ供給処理が行われてもよい。具体的には、基板９のリンス処理が終了した後、回転中の基板９に対してＩＰＡが供給され、基板９の上面９１全体に広がる。これにより、基板９の上面９１上のリンス液が洗い流され、ＩＰＡにより置換される。その後、基板９へのＩＰＡ供給を停止し、上述のように、回転中の基板９に対して処理液が供給される。そして、処理液が基板９の中央部から上面９１全体に広がることにより、基板９の上面９１上のＩＰＡが洗い流され、処理液により置換される。

　このように、基板処理装置１では、基板９の上面９１がＩＰＡにより全面に亘って覆われている状態で、処理液供給部（上述の例では、第１ノズル６１）から基板９の上面９１に処理液が供給されてもよい。そして、基板９の上面９１上のＩＰＡが処理液により置換されることにより、処理液の液膜９３が形成される。処理液とＩＰＡとは比較的なじみやすいため、処理液を基板９になじませて、パターンの構造体９１１の間に容易に進入させることができる。その結果、基板９上に処理液の液膜９３を好適に形成することができる。

　上述の処理液は、ＩＰＡよりも表面張力が高く蒸気圧が低い物質をＩＰＡに混合した混合液であってもよい。この場合も、上記と同様に、ＩＰＡで液膜を形成する場合に比べて、液膜９３の除去前における意図しない液膜９３の破損を抑制することができる。また、ＩＰＡとリンス液とは比較的なじみやすいため、ステップＳ１４におけるリンス液と処理液との置換、または、上述のようにＩＰＡ供給を行う場合はＩＰＡと処理液との置換を、容易に行うことができる。さらに、当該物質の蒸気圧はＩＰＡの蒸気圧よりも低いため、処理液の液膜９３を加熱して気相層９４を形成する際に、ＩＰＡよりも先に当該物質のみが気化して処理液の表面張力が低下することを防止することができる。当該物質として、例えば、アリルアルコール（分子式：Ｃ_３Ｈ_６Ｏ） 、または、１－プロパノール（Ｃ_３Ｈ_８Ｏ）等が利用可能である。

　上述の基板処理装置１および基板処理方法では、様々な変更が可能である。

　例えば、第１ノズル６１の外側面には、複数の第２噴出口６１７に代えて、あるいは、複数の第２噴出口６１７に加えて、中央部から周囲に向かう方向に放射状にガスを噴出する周状のスリット状噴出口が設けられてもよい。また、第１ノズル６１の外側面には、ガスを噴出する噴出口は設けられなくてもよい。

　ステップＳ１４において基板９に供給される処理液は、上記説明で例示した液体には限定されず、ＩＰＡよりも表面張力が高い様々な液体が当該処理液として利用可能である。例えば、ＩＰＡよりも表面張力が高く、かつ、蒸気圧がＩＰＡ以下の液体が、上記処理液として利用されてもよい。

　ステップＳ１６における下降気流の形成停止は、必ずしもステップＳ１５における処理液の供給停止と同時に行われる必要はなく、ステップＳ１５よりも前または後に行われてもよい。また、ステップＳ１９における下降気流の形成再開は、基板９の周縁部の温度とは無関係に行われてもよい。なお、ステップＳ１１～Ｓ２１の間、下降気流の形成は停止されず、継続されてもよい。

　上述のように、加熱部５による基板９の加熱開始時に、気流形成部７１による下降気流の形成が停止されることにより、液膜９３全体をおよそ均等に加熱して気相層９４を好適に形成することができる。したがって、処理液の液膜９３全体をおよそ均等に加熱して気相層９４を好適に形成するという観点からは、処理液は、必ずしもＩＰＡよりも表面張力の高い液体である必要はなく、表面張力がＩＰＡ以下の液体であってもよい。例えば、処理液は、ＩＰＡであってもよい。

　ステップＳ１７における基板９の加熱は、必ずしもステップＳ１４における液膜９３の形成よりも後に開始される必要はなく、ステップＳ１４と同時に、あるいは、ステップＳ１４よりも前に開始されてもよい。また、基板９を加熱する加熱部５は、加熱プレート５１に代えて、例えば、基板９の下面９２に光を照射して基板９を加熱する加熱ランプを備えていてもよい。

　ステップＳ２０における液膜９３の除去では、基板保持部２とカップ４１との間の間隙は必ずしも縮小される必要はないため、ステップＳ３２は省略されてもよい。また、ステップＳ２０では、下降気流による処理液の移動促進は、必ずしも行われなくてもよい。

　ステップＳ２０では、基板９が回転されることにより、液膜９３の除去が促進されてもよい。この場合、基板９を回転する回転機構３も、上述の液除去部に含まれてよい。

　液除去部により液膜９３の除去は、他の様々な方法により行われてよい。例えば、気相層９４に支持されている液膜９３中に挿入されて液膜９３を吸引することにより基板９上から除去する吸引ノズルが液除去部として利用されてもよい。あるいは、気相層９４上に支持されている液膜９３の上面に接触して液膜９３を吸収するスポンジ等が液除去部として利用されてもよい。また、基板９の直径よりも長いスリット状の不活性ガス噴出口から基板９の上面９１に向けて帯状に不活性ガスを噴出させつつ、当該噴出口を基板９の上方で往復移動させることにより、基板９上から液膜９３が除去されてもよい。

　上述の基板処理装置１は、半導体基板以外に、液晶表示装置または有機ＥＬ（Electro Luminescence）表示装置等の平面表示装置（Flat Panel Display）に使用されるガラス基板、あるいは、他の表示装置に使用されるガラス基板の処理に利用されてもよい。また、上述の基板処理装置１は、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、セラミック基板および太陽電池用基板等の処理に利用されてもよい。

　上記実施の形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わされてよい。

　発明を詳細に描写して説明したが、既述の説明は例示的であって限定的なものではない。したがって、本発明の範囲を逸脱しない限り、多数の変形や態様が可能であるといえる。

　１　　基板処理装置
　２　　基板保持部
　３　　回転機構
　５　　加熱部
　９　　基板
　１１　　チャンバ
　４１　　カップ
　４２　　カップ移動機構
　６１　　第１ノズル
　７１　　気流形成部
　９１　　（基板の）上面
　９２　　（基板の）下面
　９３　　液膜
　９４　　気相層
　６１６　　第１噴出口
　６１７　　第２噴出口
　Ｓ１１～Ｓ２１，Ｓ３１～Ｓ３３　　ステップ

Claims (15)

1. 　基板を処理する基板処理装置であって、
   　基板を水平状態で保持する基板保持部と、
   　イソプロピルアルコールよりも表面張力が高い処理液を前記基板の上面に供給することにより、前記基板の前記上面を全面に亘って覆う前記処理液の液膜を形成する処理液供給部と、
   　前記基板を下面側から加熱して前記液膜の一部を気化させることにより、前記基板の前記上面と前記液膜との間に気相層を形成する加熱部と、
   　前記気相層上の前記液膜を除去する液除去部と、
   を備える。
2. 　請求項１に記載の基板処理装置であって、
   　前記処理液の蒸気圧は、イソプロピルアルコールの蒸気圧よりも高い。
3. 　請求項２に記載の基板処理装置であって、
   　前記処理液は、ｃｉｓ－１，２－ジクロロエチレン、トリクロロメタン、酢酸メチル、１，３－ジオキソラン、テトラヒドロフラン、１，１，１－トリクロロエタン、テトラクロロメタン、ベンゼン、シクロヘキサン、アセトニトリル、トリクロロエチレン、テトラヒドロピラン、硝酸、１，２－ジクロロエタン、１，２－ジクロロプロパン、フルオロトリニトロメタン、ピロリジン、アクリロニトリル、シクロヘキセンのうち、少なくとも１つを含む。
4. 　請求項１ないし３のいずれか１つに記載の基板処理装置であって、
   　前記加熱部による前記基板の加熱は、前記処理液供給部から供給された前記処理液により前記基板の前記上面が全面に亘って覆われた後に開始される。
5. 　請求項１ないし４のいずれか１つに記載の基板処理装置であって、
   　前記基板の前記上面がイソプロピルアルコールにより全面に亘って覆われている状態で、前記処理液供給部から前記基板の前記上面に前記処理液が供給され、前記基板の前記上面上のイソプロピルアルコールが前記処理液により置換されることにより、前記処理液の前記液膜が形成される。
6. 　請求項１ないし５のいずれか１つに記載の基板処理装置であって、
   　前記処理液は、イソプロピルアルコールよりも表面張力が高く蒸気圧が低い物質を、イソプロピルアルコールに混合した混合液である。
7. 　請求項１ないし６のいずれか１つに記載の基板処理装置であって、
   　前記液除去部は、前記液膜の中央部に向けてガスを噴出するガス噴出部を備え、
   　前記ガス噴出部からのガスにより、前記液膜の前記中央部から周囲に向かう放射状の気流を形成し、前記液膜の前記中央部から前記基板の外縁へと処理液を移動させて前記基板上から除去する。
8. 　請求項７に記載の基板処理装置であって、
   　前記ガス噴出部は、
   　前記液膜の前記中央部に向けてガスを噴出する第１噴出口と、
   　前記第１噴出口の周囲にて周状に配置され、前記液膜の前記中央部から周囲に向かう方向に放射状にガスを噴出する複数の第２噴出口と、
   を備える。
9. 　請求項７または８に記載の基板処理装置であって、
   　前記基板保持部を内部空間に収容するチャンバと、
   　前記チャンバの上部から前記内部空間にガスを送出し、前記基板の周囲にて前記基板の上側から下側へと向かう下降気流を形成する気流形成部と、
   をさらに備え、
   　前記下降気流は、前記基板上から前記処理液を除去する際に、前記基板の前記上面の周縁部における前記処理液の前記外縁への移動を促進する。
10. 　請求項９に記載の基板処理装置であって、
    　前記基板保持部を回転する回転機構と、
    　前記基板保持部の周囲に間隙を挟んで配置されて回転中の前記基板から飛散する液体を受けるカップと、
    　前記カップを前記基板保持部に対して相対的に移動するカップ移動機構と、
    をさらに備え、
    　前記基板上から前記処理液を除去する際に、前記カップ移動機構により前記カップが相対的に移動され、前記基板保持部と前記カップとの間の間隙が縮小される。
11. 　請求項９または１０に記載の基板処理装置であって、
    　前記加熱部による前記基板の加熱開始時に、前記気流形成部による前記下降気流の形成は停止されている。
12. 　請求項１１に記載の基板処理装置であって、
    　前記気流形成部による前記下降気流の形成は、前記加熱部による前記基板の加熱開始よりも前の前記処理液供給部による前記処理液の供給停止と同時に停止される。
13. 　請求項１１または１２に記載の基板処理装置であって、
    　前記気流形成部による前記下降気流の形成は、前記基板の前記周縁部の温度が所定温度以上になった後に再開される。
14. 　基板の処理に使用される処理液であって、
    　イソプロピルアルコールよりも表面張力が高く、請求項１ないし１３のいずれか１つに記載の基板処理装置において前記基板の前記上面に供給される。
15. 　基板を処理する基板処理方法であって、
    　ａ）基板を水平状態で保持する工程と、
    　ｂ）イソプロピルアルコールよりも表面張力が高い処理液を前記基板の上面に供給することにより、前記基板の前記上面を全面に亘って覆う前記処理液の液膜を形成する工程と、
    　ｃ）前記基板を下面側から加熱して前記液膜の一部を気化させることにより、前記基板の前記上面と前記液膜との間に気相層を形成する工程と、
    　ｄ）前記気相層上の前記液膜を除去する工程と、
    を備える。

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