JP5567702B2 - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

Description

この発明は、基板表面に処理液を供給して該基板表面に対して所定の湿式処理を施した後、処理液で濡れた基板表面を乾燥させる基板処理装置および基板処理方法に関するものである。なお、乾燥処理対象となる基板には、半導体ウエハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、プラズマ表示用ガラス基板、ＦＥＤ（電界放出ディスプレイ：Field Emission 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等が含まれる。

薬液による薬液処理および純水などのリンス液によるリンス処理が行われた後、基板表面に付着するリンス液を除去すべく、数多くの乾燥方法が従来より提案されている。そのうちのひとつとして、純水よりも表面張力が低いＩＰＡ（イソプロピルアルコール：isopropyl alcohol）などの有機溶剤成分を含む液体（低表面張力溶剤）を用いた乾燥方法が知られている。この乾燥方法としては、例えば特許文献１に記載された乾燥方法がある。この乾燥方法を実行する基板処理装置では、基板表面に対してフッ酸処理を行った後、純水を基板表面に供給して洗浄処理（リンス処理）を施している。次いで、純水の供給停止後に途切れることなくあるいは純水を供給している途中から基板の表面にＩＰＡを供給している。これにより、基板表面上の純水にＩＰＡが溶解して純水がＩＰＡにより置換される。その後、基板が高速回転されることによって基板表面からＩＰＡが除去され、基板表面の乾燥処理が行われる。

また、特許文献２に記載されたレジスト現像方法では、次のようにして基板表面上の微細なごみの量の低減を図りながら基板表面を乾燥させている。先ず、レジスト現像後に純水を基板に供給して純水洗浄（リンス処理）を行う。その後、容量比で１０％程度のＩＰＡを含んだ純水（ＩＰＡ水溶液）を基板に供給して基板の洗浄を行う。次いで、基板を高速回転させながら基板をスピン乾燥させる。

特開平９−３８５９５号公報（図５） 特開平３−２０９７１５号公報（図１）

ところで、上記従来技術では、基板を中速（例えば特許文献１では３００ｒｐｍ、特許文献２では５００ｒｐｍ）で回転させながら該基板表面にリンス液を供給してリンス処理を行っている。また、リンス処理に続く置換処理においては、基板の回転速度をそのまま維持した状態でＩＰＡやＩＰＡ水溶液などの低表面張力溶剤を多量に基板表面に供給して短時間で基板上のリンス液を低表面張力溶剤に置換させている。したがって、従来技術では、低表面張力溶剤の使用量が比較的多く、ランニングコストが増大するという問題が発生していた。そこで、低表面張力溶剤の使用量を削減すべく、低表面張力溶剤の流量を低減させることが検討されている。

しかしながら、低表面張力溶剤の流量を低減させると、低表面張力溶剤への置換は徐々にしか進行せず、マランゴニ対流により基板表面が部分的に乾燥することがあった。このことを図１０を参照しながら簡単に説明する。ＩＰＡ等の低表面張力溶剤の供給を開始した初期段階では、図１０（ａ）に示すように、ＩＰＡなどの低表面張力溶剤は基板Ｗの表面中央部に供給されて低表面張力溶剤による置換領域ＳＲが形成される。このとき、低表面張力溶剤の一部が基板表面Ｗfで跳ね返って置換領域ＳＲの周囲に飛散したり、蒸発した低表面張力溶剤成分が置換領域ＳＲの周囲に拡散したりして、置換領域周囲のリンス液内に混入することがある。特に、従来技術では、上記したように基板Ｗの回転速度を中速に維持しているため、液膜の厚みは比較的薄くなっている。そのため、低表面張力溶剤が混入した液膜部分ＭＲで低表面張力溶剤の濃度が高くなり、その結果、同図（ｂ）に示すように、混入部分ＭＲでマランゴニ対流が発生して基板表面Ｗfが部分的に乾燥されてしまい、ウォータマーク発生などの不具合が生じてしまうことがあった。

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、処理液で濡れた基板表面をＩＰＡなどの低表面張力溶剤を用いて乾燥させる基板処理装置および基板処理方法において、少ない低表面張力溶剤で基板表面を良好に乾燥させることを目的とする。

この発明にかかる基板処理方法は、上記目的を達成するため、略水平状態の基板を第１速度で回転させながら処理液を用いて基板表面に対して湿式処理を施す湿式処理工程と、基板表面上の処理液に作用する遠心力が処理液と基板表面との間で作用する表面張力よりも小さくなるように基板の回転速度を第２速度に減速して基板上に処理液の液膜をパドル状に形成するパドル形成工程と、基板の回転速度を第２速度以下に維持することで液膜の厚みを保ったまま処理液よりも表面張力が低い低表面張力溶剤を基板の表面中央部に供給して低表面張力溶剤による置換領域を形成する置換領域形成工程と、低表面張力溶剤を表面中央部に供給して置換領域を基板の径方向に拡大させて基板表面全面を低表面張力溶剤に置換する置換工程と、置換工程後に低表面張力溶剤を基板表面から除去して該基板表面を乾燥させる乾燥工程とを備え、パドル形成工程において基板表面に処理液が供給されることを特徴としている。

また、この発明にかかる基板処理装置は、処理液を用いた基板表面に対する湿式処理後に、処理液よりも表面張力が低い低表面張力溶剤で基板表面上の処理液を置換してから低表面張力溶剤を基板表面から除去して基板表面を乾燥させる基板処理装置において、基板を略水平姿勢で保持する基板保持手段と、基板保持手段に保持された基板を所定の回転軸回りに回転させる基板回転手段と、基板保持手段に保持された基板の表面中央部に低表面張力溶剤を供給する供給手段と、基板回転手段を制御して基板の回転速度を調整する制御手段とを備え、制御手段は、湿式処理での回転速度を第１速度に設定する一方、低表面張力溶剤の供給前に基板表面上の処理液に作用する遠心力が処理液と基板表面との間で作用する表面張力よりも小さくなるように回転速度を第２速度に減速して基板上に処理液の液膜をパドル状に形成し、供給手段は、基板の回転速度が第２速度以下に維持することで液膜の厚みを保ったまま低表面張力溶剤を供給して基板の表面中央部に低表面張力溶剤による置換領域を形成するのに続き、低表面張力溶剤を置換領域に供給して置換領域を基板の径方向に拡大させて基板表面全面を低表面張力溶剤に置換し、制御手段が基板を第２速度で回転させて処理液の液膜をパドル状に形成している間に基板表面に処理液が供給されることを特徴としている。

このように構成された発明（基板処理方法および装置）では、略水平状態の基板が第１速度で回転されるとともに、該基板表面に対して処理液を用いてリンス処理などの湿式処理が施される。その後で、基板の回転速度が第２速度（＜第１速度）に減速されて基板上に処理液の液膜がパドル状に形成される。この状態で処理液よりも表面張力が低い低表面張力溶剤を基板の表面中央部に供給することによって、基板表面の中央部に低表面張力溶剤の置換領域が形成される（置換領域形成工程）。それに続いて、低表面張力溶剤がさらに表面中央部に供給されて置換領域が基板の径方向に拡大して基板表面全面が低表面張力溶剤に置換される（置換工程）。その後、低表面張力溶剤が基板表面から除去されて該基板表面が乾燥される。このように置換領域の形成および拡大をコントロールしながら基板表面全面を低表面張力溶剤に置換しているため、多量の低表面張力溶剤を基板表面に供給して一気に基板表面全面を低表面張力溶剤に置換する従来技術に比べて低表面張力溶剤の使用量を低減させることができる。

ここで、置換領域の形成時に低表面張力溶剤が置換領域の周囲に混入してマランゴニ対流が発生する可能性があるが、基板の回転速度を上記のように制御しているため、マランゴニ対流の発生が抑制される。すなわち、本発明では、基板を回転しながらパドル状の液膜を形成するためには、処理液に作用する遠心力が処理液と基板表面との間で作用する表面張力よりも小さくなるように第２速度（ゼロも含む）は設定される。したがって、基板の回転速度を第２速度以下に維持することで、基板表面上の液膜は湿式処理に比べて厚くなる。そして、その状態で置換領域の形成が行われるため、低表面張力溶剤が置換領域の周囲に混入したとしても、液膜は従来技術に比べて厚くなっており、混入位置でのマランゴニ対流の発生が抑制される。その結果、基板表面が部分的に乾燥されるという不具合が効果的に防止される。

また、置換工程においては置換領域が基板の径方向に拡大し、低表面張力溶剤の供給位置（基板の表面中央部）から基板上の処理液までの距離が広がっていくため、低表面張力溶剤が置換領域の周囲に混入する可能性が低くなっていく。そこで、置換工程においては、基板の回転速度を第２速度よりも高い回転速度に設定してもよく、これによって、基板上の処理液および低表面張力溶剤に作用する遠心力が増大して低表面張力溶剤への置換に要する時間が短縮される。また、回転速度の増大にしたがって液膜が薄くなり、基板表面全体を覆うために必要な低表面張力溶剤の使用量を削減することができる。

基板の回転速度については時間経過に伴って加速するようにしてもよく、これは処理時間の短縮および低表面張力溶剤の使用量削減にとって好適である。例えば回転速度を多段階で加速することができる。しかも、回転速度を加速する際の加速度を回転速度の増大に伴って高めるように構成してもよい。

なお、本発明に用いられる「低表面張力溶剤」としては、１００％の有機溶剤成分やこれと純水との混合液を用いることができる。また、低表面張力溶剤として有機溶剤成分を含む溶剤に替えて、界面活性剤を必須的に含む溶剤を用いてもよい。ここで、「有機溶剤成分」としてはアルコール系有機溶剤を用いることができる。アルコール系有機溶剤としては、安全性、価格等の観点からイソプロピルアルコール、エチルアルコールまたはメチルアルコールを用いることができるが、特にイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）が好適である。

この発明によれば、基板の回転速度を第２速度以下に維持しながら低表面張力溶剤を基板の表面中央部に供給して置換領域を形成した後、該置換領域を基板の径方向に拡大させて基板表面全面を低表面張力溶剤に置換している。このため、低表面張力溶剤を無駄に使用することなく、処理液の液膜を低表面張力溶剤の液膜に置換することができる。また、基板表面に低表面張力溶剤の液膜を全面形成する途中でマランゴニ対流によって基板表面の一部が乾燥露出されるのを確実に防止することができる。したがって、少ない低表面張力溶剤で基板表面を良好に乾燥させることができる。

この発明にかかる基板処理装置の一実施形態を示す図である。 図１の基板処理装置の主要な制御構成を示すブロック図である。 図１の基板処理装置に装備された遮断部材の要部を示す縦断面図である。 図３のＡ―Ａ’線断面図（横断面図）である。 図１の基板処理装置の動作を示すタイミングチャートである。 図１の基板処理装置の動作を示す模式図である。 図１の基板処理装置の動作を示す模式図である。 比較例にかかる基板処理方法を示すタイミングチャートである。 比較例および実施例により処理された基板表面上でのパーティクル分布を示す図である。 従来の基板処理装置の動作を示す模式図である。

図１はこの発明にかかる基板処理装置の一実施形態を示す図である。また、図２は図１の基板処理装置の主要な制御構成を示すブロック図である。この基板処理装置は半導体ウエハ等の基板Ｗの表面Ｗfに付着している不要物を除去するための洗浄処理に用いられる枚葉式の基板処理装置である。より具体的には、基板表面Ｗfに対してフッ酸などの薬液による薬液処理および純水やＤＩＷ（脱イオン水：deionized
water）などのリンス液によるリンス処理を施した後、リンス液で濡れた基板表面Ｗfを乾燥させる装置である。なお、この実施形態では、基板表面Ｗfとはｐｏｌｙ−Ｓｉ等からなるデバイスパターンが形成されたパターン形成面をいう。

この基板処理装置は、基板表面Ｗfを上方に向けた状態で基板Ｗを略水平姿勢に保持して回転させるスピンチャック１と、スピンチャック１に保持された基板Ｗの表面Ｗfに向けて薬液を吐出する薬液吐出ノズル３と、スピンチャック１の上方位置に配置に配置された遮断部材９とを備えている。

スピンチャック１は、回転支軸１１がモータを含むチャック回転機構１３の回転軸に連結されており、チャック回転機構１３の駆動により回転軸Ｊ（鉛直軸）回りに回転可能となっている。これら回転支軸１１、チャック回転機構１３は、円筒状のケーシング２内に収容されている。回転支軸１１の上端部には、円盤状のスピンベース１５が一体的にネジなどの締結部品によって連結されている。したがって、装置全体を制御する制御ユニット４からの動作指令に応じてチャック回転機構１３を駆動させることによりスピンベース１５が回転軸Ｊ回りに回転する。このように、この実施形態では、チャック回転機構１３が本発明の「基板回転手段」として機能する。また、制御ユニット４はチャック回転機構１３を制御して回転速度を調整する。

スピンベース１５の周縁部付近には、基板Ｗの周縁部を把持するための複数個のチャックピン１７が立設されている。チャックピン１７は、円形の基板Ｗを確実に保持するために３個以上設けてあればよく、スピンベース１５の周縁部に沿って等角度間隔で配置されている。チャックピン１７のそれぞれは、基板Ｗの周縁部を下方から支持する基板支持部と、基板支持部に支持された基板Ｗの外周端面を押圧して基板Ｗを保持する基板保持部とを備えている。各チャックピン１７は、基板保持部が基板Ｗの外周端面を押圧する押圧状態と、基板保持部が基板Ｗの外周端面から離れる解放状態との間を切り替え可能に構成されている。

スピンベース１５に対して基板Ｗが受渡しされる際には、複数個のチャックピン１７を解放状態とし、基板Ｗに対して洗浄処理を行う際には、複数個のチャックピン１７を押圧状態とする。押圧状態とすることによって、複数個のチャックピン１７は基板Ｗの周縁部を把持してその基板Ｗをスピンベース１５から所定間隔を隔てて略水平姿勢に保持することができる。これにより、基板Ｗはその表面（パターン形成面）Ｗfを上方に向け、裏面Ｗｂを下方に向けた状態で支持される。このように、この実施形態では、チャックピン１７が本発明の「基板保持手段」として機能する。なお、基板保持手段としてはチャックピン１７に限らず、基板裏面Ｗｂを吸引して基板Ｗを支持する真空チャックを用いてもよい。

薬液吐出ノズル３は、薬液バルブ３１を介して薬液供給源と接続されている。このため、制御ユニット４からの制御指令に基づいて薬液バルブ３１が開閉されると、薬液供給源から薬液が薬液吐出ノズル３に向けて圧送され、薬液吐出ノズル３から薬液が吐出される。なお、薬液にはフッ酸またはＢＨＦ（バッファードフッ酸）などが用いられる。また、薬液吐出ノズル３にはノズル移動機構３３（図２）が接続されており、制御ユニット４からの動作指令に応じてノズル移動機構３３が駆動されることで、薬液吐出ノズル３を基板Ｗの回転中心の上方の吐出位置と吐出位置から側方に退避した待機位置との間で往復移動させることができる。

遮断部材９は、板状部材９０と、内部が中空に仕上げられ、板状部材９０を支持する回転支軸９１と、回転支軸９１の中空部に挿通された内挿軸９５とを有している。板状部材９０は、中心部に開口部を有する円盤状の部材であって、スピンチャック１に保持された基板Ｗの表面Ｗfに対向配置されている。板状部材９０は、その下面（底面）９０ａが基板表面Ｗfと略平行に対向する基板対向面となっており、その平面サイズは基板Ｗの直径と同等以上の大きさに形成されている。板状部材９０は略円筒形状を有する回転支軸９１の下端部に略水平に取り付けられ、回転支軸９１は水平方向に延びるアーム９２により基板Ｗの中心を通る回転軸Ｊ回りに回転可能に保持されている。内挿軸９５の外周面と回転支軸９１の内周面との間にはベアリング（図示せず）が介在して取り付けられている。アーム９２には、遮断部材回転機構９３と遮断部材昇降機構９４が接続されている。

遮断部材回転機構９３は、制御ユニット４からの動作指令に応じて回転支軸９１を回転軸Ｊ回りに回転させる。回転支軸９１が回転させられると、板状部材９０が回転支軸９１とともに一体的に回転する。遮断部材回転機構９３は、スピンチャック１に保持された基板Ｗの回転に応じて基板Ｗと同じ回転方向でかつ略同じ回転速度で板状部材９０（下面９０ａ）を回転させるように構成されている。

また、遮断部材昇降機構９４は、制御ユニット４からの動作指令に応じて遮断部材９をスピンベース１５に近接して対向させたり、逆に離間させることが可能となっている。具体的には、制御ユニット４は遮断部材昇降機構９４を作動させることで、基板処理装置に対して基板Ｗを搬入出させる際には、スピンチャック１の上方の離間位置に遮断部材９を上昇させる。その一方で、基板Ｗに対して所定の処理を施す際には、スピンチャック１に保持された基板Ｗの表面Ｗfのごく近傍に設定された所定の対向位置（図１に示す位置）まで遮断部材９を下降させる。この実施形態では、リンス処理が開始されてから遮断部材９を離間位置から対向位置に下降させ、乾燥処理が完了するまで継続して遮断部材９を対向位置に位置させる。

図３は図１の基板処理装置に装備された遮断部材の要部を示す縦断面図である。また、図４は図３のＡ―Ａ’線断面図（横断面図）である。回転支軸９１の中空部に内挿された内挿軸９５は、横断面が円形に形成されている。これは、内挿軸９５（非回転側部材）と回転支軸９１（回転側部材）との隙間の間隔を全周にわたって均等にするためであり、該隙間にシールガスを導入することで内挿軸９５と回転支軸９１との隙間を外部からシールされた状態としている。内挿軸９５には３本の流体供給路が鉛直軸方向に延びるように形成されている。すなわち、リンス液の通路となるリンス液供給路９６、リンス液に溶解して表面張力を低下させる有機溶媒成分を有する低表面張力溶剤の通路となる溶剤供給路９７および窒素ガス等の不活性ガスの通路となるガス供給路９８が内挿軸９５に形成されている。リンス液供給路９６、溶剤供給路９７およびガス供給路９８はＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン：polytetrafluoroethylene）からなる内挿軸９５にそれぞれ、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合樹脂：polymer of tetrafluoroethylene and perfluoroalkylvinylether）製のチューブ９６ｂ，９７ｂ，９８ｂを軸方向に挿入することによって形成されている。

そして、リンス液供給路９６、溶剤供給路９７およびガス供給路９８の下端がそれぞれ、リンス液吐出口９６ａ、溶剤吐出口９７ａおよびガス吐出口９８ａとなってスピンチャック１に保持された基板Ｗの表面Ｗfと対向している。この実施形態では、内挿軸の直径が１８〜２０ｍｍに形成されている。また、リンス液吐出口９６ａ、溶剤吐出口９７ａおよびガス吐出口９８ａの口径がそれぞれ、４ｍｍ、１〜２ｍｍ、４ｍｍに形成されている。このように、この実施形態では、溶剤吐出口９７ａの口径がリンス液吐出口９６ａの口径よりも小さくなっている。これにより、以下に示す不具合を防止できる。すなわち、低表面張力溶剤はリンス液（ＤＩＷ）に比較して表面張力が低くなっている。このため、リンス液吐出用に形成された口径と同一口径の溶剤吐出口から低表面張力溶剤を吐出させた場合には、低表面張力溶剤の吐出停止後、低表面張力溶剤が溶剤吐出口から落下するおそれがある。一方で、溶剤吐出用に形成された口径と同一口径のリンス液吐出口からリンス液を吐出させた場合には、リンス液の吐出速度が速くなってしまう。その結果、電気的絶縁体であるリンス液（ＤＩＷ）が基板表面Ｗfに比較的高速で衝突することにより、リンス液が直接に供給された基板表面Ｗfの供給部位が帯電して酸化するおそれがある。これに対して、この実施形態では、低表面張力溶剤とリンス液の吐出口を個別に設けるとともに、溶剤吐出口９７ａの口径をリンス液吐出口９６ａの口径よりも小さく形成している。このため、溶剤吐出口から低表面張力溶剤が落下するのを防止するとともに、リンス液吐出口からのリンス液の吐出速度が速くなるのを抑え、基板表面Ｗfの帯電による酸化を抑制することができる。

また、この実施形態では、リンス液吐出口９６ａが遮断部材９の中心軸、つまり基板Ｗの回転軸Ｊから径方向外側にずれた位置に設けられている。これにより、リンス液吐出口９６ａから吐出されたリンス液が基板表面Ｗfの一点（基板Ｗの回転中心Ｗ０）に集中して供給されるのが回避される。その結果、基板表面Ｗfの帯電部位を分散させることができ、基板Ｗの帯電による酸化を低減することができる。その一方で、リンス液吐出口９６ａが回転軸Ｊから離れ過ぎると、基板表面Ｗf上の回転中心Ｗ０にリンス液を到達させることが困難となってしまう。そこで、この実施形態では、水平方向における回転軸Ｊからリンス液吐出口９６ａ（吐出口中心）までの距離Ｌを４ｍｍ程度に設定している。ここで、基板表面Ｗf上の回転中心Ｗ０にリンス液（ＤＩＷ）を供給し得る距離Ｌの上限値としては、以下に示す条件で２０ｍｍとなっている。

ＤＩＷの流量：２Ｌ／ｍｉｎ
基板回転数：１５００ｒｐｍ
基板表面の状態：表面中央部が疎水面
また、回転軸Ｊから溶剤吐出口９７ａ（吐出口中心）までの距離の上限値についても、基板回転数を１５００ｒｐｍに設定する限り、上記した回転軸Ｊからリンス液吐出口９６ａ（吐出口中心）までの距離Ｌの上限値（２０ｍｍ）と基本的に同じである。

一方で、回転軸Ｊからガス吐出口９８ａ（吐出口中心）までの距離については、対向位置に位置決めされた遮断部材９（板状部材９０）と基板表面Ｗfとの間に形成される間隙空間ＳＰに窒素ガスを供給し得る限り、特に限定されず任意である。しかしながら、後述するようにして基板表面Ｗf上に形成された低表面張力溶剤による溶剤層に窒素ガスを吹付けて該溶剤層を基板Ｗから排出させる観点からは、ガス吐出口９８ａは回転軸Ｊ上あるいはその近傍位置に設けることが好ましい。

また、回転支軸９１の内壁面と内挿軸９５の外壁面との間に形成される空間部分が外側ガス供給路９９を構成しており、外側ガス供給路９９の下端が環状の外側ガス吐出口９９ａとなっている。つまり、遮断部材９には、基板表面Ｗfの中央部に向けて窒素ガスを吐出するガス吐出口９８ａのほかに外側ガス吐出口９９ａが、リンス液吐出口９６ａ、溶剤吐出口９７ａおよびガス吐出口９８ａに対して径方向外側に、しかもリンス液吐出口９６ａ、溶剤吐出口９７ａおよびガス吐出口９８ａを取り囲むようにして設けられている。この外側ガス吐出口９９ａの開口面積はガス吐出口９８ａの開口面積に比較して遥かに大きく形成されている。このように、２種類のガス吐出口が遮断部材９に設けられているので、互いに流量および流速が異なる窒素ガスを各吐出口から吐出させることができる。例えば(1)基板表面Ｗfの周囲雰囲気を不活性ガス雰囲気に保つには、基板表面Ｗf上の液体を吹き飛ばすことのないように比較的大流量かつ低速で窒素ガスを供給することが望まれる。その一方で、(2)基板表面Ｗf上の低表面張力溶剤による溶剤層を基板表面Ｗfから除去する際には、基板Ｗの表面中央部に比較的小流量かつ高速で窒素ガスを供給することが望まれる。したがって、上記(1)の場合には、主として外側ガス吐出口９９ａから窒素ガスを吐出させることにより、上記(2)の場合には、主としてガス吐出口９８ａから窒素ガスを吐出させることにより、窒素ガスの用途に応じて適切な流量および流速で窒素ガスを基板表面Ｗfに向けて供給することができる。

また、内挿軸９５の先端（下端）は板状部材９０の下面９０ａと面一になっておらず、下面９０ａを含む同一平面から上方側に退避している（図３）。このような構成によれば、ガス吐出口９８ａから吐出された窒素ガスが基板表面Ｗfに到達するまでに該窒素ガスを拡散させ、窒素ガスの流速をある程度減少させることができる。すなわち、ガス吐出口９８ａからの窒素ガスの流速が速すぎると、外側ガス吐出口９９ａからの窒素ガスと互いに干渉して基板表面Ｗf上の低表面張力溶剤による溶剤層を基板Ｗから排出することが困難となる。その結果、基板表面Ｗf上に液滴が残ってしまう。これに対して、上記構成によれば、ガス吐出口９８ａからの窒素ガスの流速が緩和され、基板表面Ｗf上の低表面張力溶剤による溶剤層を確実に基板Ｗから排出することができる。

図１に戻って説明を続ける。リンス液供給路９６の上端部はリンス液バルブ８３を介して工場のユーティリティ等で構成されるＤＩＷ供給源に接続されており、リンス液バルブ８３が開かれることにより、リンス液吐出口９６ａからＤＩＷをリンス液として吐出可能となっている。

また、溶剤供給路９７の上端部は溶剤供給ユニット７に接続されている。溶剤供給ユニット７は、低表面張力溶剤を生成するためのキャビネット部７０を備え、キャビネット部７０にて生成された低表面張力溶剤を溶剤供給路９７に圧送可能となっている。有機溶媒成分としては、ＤＩＷ（表面張力：７２ｍＮ／ｍ）に溶解して表面張力を低下させる物質、例えばイソプロピルアルコール（表面張力：２１〜２３ｍＮ／ｍ）が用いられる。なお、有機溶媒成分はイソプロピルアルコールに限定されず、エチルアルコール、メチルアルコールの各種有機溶媒成分を用いるようにしてもよい。また、有機溶媒成分は液体に限らず、各種アルコールの蒸気を有機溶媒成分としてＤＩＷに溶解させて低表面張力溶剤を生成するようにしてもよい。

キャビネット部７０は、低表面張力溶剤を貯留する貯留タンク７２を備えている。この貯留タンク７２には貯留タンク７２内にＤＩＷを供給するためのＤＩＷ導入管７３の一端が取り込まれており、その他方端が開閉バルブ７３ａを介してＤＩＷ供給源に接続されている。さらに、ＤＩＷ導入管７３の経路途中には流量計７３ｂが介装されており、流量計７３ｂがＤＩＷ供給源から貯留タンク７２に導入されるＤＩＷの流量を計測する。そして、制御ユニット４は、流量計７３ｂで計測される流量に基づき、ＤＩＷ導入管７３を流通するＤＩＷの流量を目標の流量（目標値）にするように、開閉バルブ７３ａを開閉制御する。

同様にして、貯留タンク７２には貯留タンク７２内にＩＰＡ液体を供給するためのＩＰＡ導入管７４の一端が取り込まれており、その他方端が開閉バルブ７４ａを介してＩＰＡ供給源に接続されている。さらに、ＩＰＡ導入管７４の経路途中には流量計７４ｂが介装されており、流量計７４ｂがＩＰＡ供給源から貯留タンク７２に導入されるＩＰＡ液体の流量を計測する。そして、制御ユニット４は流量計７４ｂで計測される流量に基づき、ＩＰＡ導入管７４を流通するＩＰＡ液体の流量を目標の流量（目標値）にするように開閉バルブ７４ａを開閉制御する。

この実施形態では、低表面張力溶剤中のＩＰＡの体積百分率（以下「ＩＰＡ濃度」という）を調整可能となっている、つまり１００％のＩＰＡを低表面張力溶剤として供給することも、あるいはＩＰＡとＤＩＷを混合した混合液を低表面張力溶剤として供給することも可能となっている。なお、常に１００％のＩＰＡを低表面張力溶剤として用いる場合には、次に説明する溶剤バルブ７６を介してＩＰＡを直接供給するように構成してもよい。

貯留タンク７２には、その一端が溶剤供給路９７に接続された溶剤供給管７５の他端が挿入され、貯留タンク７２に貯留されている低表面張力溶剤を溶剤バルブ７６を介して溶剤供給路９７に供給可能に構成されている。溶剤供給管７５には、貯留タンク７２に貯留されている低表面張力溶剤を溶剤供給管７５に送り出す定量ポンプ７７や、定量ポンプ７７により溶剤供給管７５に送り出される低表面張力溶剤の温度を調整する温調器７８、低表面張力溶剤中の異物を除去するフィルタ７９が設けられている。さらに、溶剤供給管７５にはＩＰＡ濃度を監視するための濃度計８０が介装されている。

また、溶剤供給管７５には、溶剤バルブ７６と濃度計８０との間に溶剤循環管８１の一端が分岐接続される一方、溶剤循環管８１の他端が貯留タンク７２に接続されている。この溶剤循環管８１には循環用バルブ８２が介装されている。そして、装置の稼動中は、定量ポンプ７７および温調器７８が常に駆動され、基板Ｗに低表面張力溶剤を供給しない間は、溶剤バルブ７６が閉じられる一方、循環用バルブ８２が開かれる。これにより、貯留タンク７２から定量ポンプ７７により送り出される低表面張力溶剤が溶剤循環管８１を通じて貯留タンク７２に戻される。つまり、基板Ｗに低表面張力溶剤を供給しない間は、貯留タンク７２、溶剤供給管７５および溶剤循環管８１からなる循環経路を低表面張力溶剤が循環する。その一方で、基板Ｗに低表面張力溶剤を供給するタイミングになると、溶剤バルブ７６が開かれる一方、循環用バルブ８２が閉じられる。これにより、貯留タンク７２から送り出される低表面張力溶剤が溶剤供給路９７に供給される。このように、基板Ｗに低表面張力溶剤を供給しない間は、低表面張力溶剤を循環させておくことによって、ＤＩＷとＩＰＡとが攪拌され、ＤＩＷとＩＰＡとを十分に混ざり合った状態とすることができる。また、溶剤バルブ７６の開成後、所定の温度に調整されるとともに、異物が除去された低表面張力溶剤を速やかに溶剤供給路９７に供給することができる。

ガス供給路９８および外側ガス供給路９９の上端部はそれぞれ、ガス供給ユニット１８（図２）と接続されており、制御ユニット４の動作指令に応じてガス供給ユニット１８からガス供給路９８および外側ガス供給路９９に個別に窒素ガスを圧送可能となっている。これにより、対向位置に位置決めされた遮断部材９（板状部材９０）と基板表面Ｗfとの間に形成される間隙空間ＳＰに窒素ガスを供給することができる。

ケーシング２の周囲には、受け部材２１が固定的に取り付けられている。受け部材２１には、円筒状の仕切り部材２３ａ，２３ｂ，２３ｃが立設されている。ケーシング２の外壁と仕切り部材２３ａの内壁との間の空間が第１排液槽２５ａを形成し、仕切り部材２３ａの外壁と仕切り部材２３ｂの内壁との間の空間が第２排液槽２５ｂを形成し、仕切り部材２３ｂの外壁と仕切り部材２３ｃの内壁との間の空間が第３排液槽２５ｃを形成している。

第１排液槽２５ａ、第２排液槽２５ｂおよび第３排液槽２５ｃの底部にはそれぞれ、排出口２７ａ，２７ｂ，２７ｃが形成されており、各排出口は相互に異なるドレインに接続されている。例えばこの実施形態では、第１排液槽２５ａは使用済みの薬液を回収するための槽であり、薬液を回収して再利用するための回収ドレインに連通されている。また、第２排液槽２５ｂは使用済みのリンス液を排液するための槽であり、廃棄処理のための廃棄ドレインに連通されている。さらに、第３排液槽２５ｃは使用済みの低表面張力溶剤を排液するための槽であり、廃棄処理のための廃棄ドレインに連通されている。

各排液槽２５ａ〜２５ｃの上方にはスプラッシュガード６が設けられている。スプラッシュガード６はスピンチャック１に水平姿勢で保持されている基板Ｗの周囲を包囲するようにスピンチャック１の回転軸Ｊに対して昇降自在に設けられている。このスプラッシュガード６は回転軸Ｊに対して略回転対称な形状を有しており、スピンチャック１と同心円状に径方向内側から外側に向かって配置された３つのガード６１，６２，６３を備えている。３つのガード６１，６２，６３は、最外部のガード６３から最内部のガード６１に向かって、順に高さが低くなるように設けられるとともに、各ガード６１，６２，６３の上端部が鉛直方向に延びる面内に収まるように配置されている。

スプラッシュガード６は、ガード昇降機構６５と接続され、制御ユニット４からの動作指令に応じてガード昇降機構６５の昇降駆動用アクチェータ（例えばエアシリンダーなど）を作動させることで、スプラッシュガード６をスピンチャック１に対して昇降させることが可能となっている。この実施形態では、ガード昇降機構６５の駆動によりスプラッシュガード６を段階的に昇降させることで、回転する基板Ｗから飛散する処理液を第１〜第３排液槽２５ａ〜２５ｃに分別して排液させることが可能となっている。

ガード６１の上部には、断面くの字形で内方に開いた溝状の第１案内部６１ａが形成されている。そして、薬液処理時にスプラッシュガード６を最も高い位置（以下「第１高さ位置」という）に位置させることで、回転する基板Ｗから飛散する薬液が第１案内部６１ａで受け止められ、第１排液槽２５ａに案内される。具体的には、第１高さ位置として、第１案内部６１ａがスピンチャック１に保持された基板Ｗの周囲を取り囲むようにスプラッシュガード６を配置させることで、回転する基板Ｗから飛散する薬液がガード６１を介して第１排液槽２５ａに案内される。

また、ガード６２の上部には、径方向外側から内側に向かって斜め上方に傾斜した傾斜部６２ａが形成されている。そして、リンス処理時にスプラッシュガード６を第１高さ位置よりも低い位置（以下「第２高さ位置」という）に位置させることで、回転する基板Ｗから飛散するリンス液が傾斜部６２ａで受け止められ、第３排液槽２５ｂに案内される。具体的には、第２高さ位置として、傾斜部６２ａがスピンチャック１に保持された基板Ｗの周囲を取り囲むようにスプラッシュガード６を配置させることで、回転する基板Ｗから飛散するリンス液がガード６１の上端部とガード６２の上端部との間を通り抜けて第２排液槽２５ｂに案内される。

同様にして、ガード６３の上部には、径方向外側から内側に向かって斜め上方に傾斜した傾斜部６３ａが形成されている。そして、置換処理時にスプラッシュガード６を第２高さ位置よりも低い位置（以下「第３高さ位置」という）に位置させることで、回転する基板Ｗから飛散する低表面張力溶剤が傾斜部６３ａで受け止められ、第２排液槽２５ｃに案内される。具体的には、第３高さ位置として、傾斜部６３ａがスピンチャック１に保持された基板Ｗの周囲を取り囲むようにスプラッシュガード６を配置させることで、回転する基板Ｗから飛散する低表面張力溶剤がガード６２の上端部とガード６３の上端部との間を通り抜けて第３排液槽２５ｃに案内される。

さらに、第３高さ位置よりも低い位置（以下「退避位置」という）に位置させて、スピンチャック１をスプラッシュガード６の上端部から突出させることで、基板搬送手段（図示せず）が未処理の基板Ｗをスピンチャック１に載置したり、処理済の基板Ｗをスピンチャック１から受け取ることが可能となっている。

次に、上記のように構成された基板処理装置の動作について図５ないし図７を参照しつつ詳述する。図５は図１の基板処理装置の動作を示すタイミングチャートである。また、図６および図７は図１の基板処理装置の動作を示す模式図である。この装置では、制御ユニット４はメモリ（図示省略）に記憶されているプログラムにしたがって装置各部を制御して基板Ｗに対して一連の処理を施す。すなわち、制御ユニット４はスプラッシュガード６を退避位置に位置させて、スピンチャック１をスプラッシュガード６の上端部から突出させる。そして、この状態で基板搬送手段（図示せず）により未処理の基板Ｗが装置内に搬入されると、基板Ｗに対して洗浄処理（薬液処理＋リンス処理＋パドル形成処理＋置換領域形成処理＋置換処理＋乾燥処理）を実行する。基板表面Ｗfには例えばｐｏｌｙ−Ｓｉからなる微細パターンが形成されている。そこで、この実施形態では、基板表面Ｗfを上方に向けた状態で基板Ｗが装置内に搬入され、スピンチャック１に保持される。なお、遮断部材９はスピンチャック１の上方の離間位置にあり、基板Ｗとの干渉を防止している。

続いて、制御ユニット４はスプラッシュガード６を第１高さ位置（図１に示す位置）に配置して、基板Ｗに対して薬液処理を実行する。すなわち、薬液吐出ノズル３を吐出位置に移動させるとともに、チャック回転機構１３の駆動によりスピンチャック１に保持された基板Ｗを２００〜１２００ｒｐｍの範囲内で定められる回転速度（例えば８００ｒｐｍ）で回転させる。そして、薬液バルブ３１を開いて薬液吐出ノズル３から基板表面Ｗfに薬液としてフッ酸を供給する（ＨＦ供給）。基板表面Ｗfに供給されたフッ酸は遠心力により広げられ、基板表面Ｗf全体がフッ酸により薬液処理される。基板Ｗから振り切られたフッ酸は第１排液槽２５ａに案内され、適宜再利用される。

薬液処理が終了すると、薬液吐出ノズル３が待機位置に移動される。そして、スプラッシュガード６が第２高さ位置に配置され、基板Ｗに対して本発明の「湿式処理」としてリンス処理が実行される。すなわち、リンス液バルブ８３を開いて、離間位置に位置する遮断部材９のリンス液吐出口９６ａからリンス液を吐出させる（ＤＩＷ供給）。また、リンス液の吐出と同時に遮断部材９を対向位置に向けて下降させ、該対向位置に位置決めする。このように、薬液処理後、すぐに基板表面Ｗfにリンス液を供給することで基板表面Ｗfを継続して濡れた状態としておく。これは次のような理由による。すなわち、薬液処理後、フッ酸が基板Ｗから振り切られると、基板表面Ｗfの乾燥がはじまる。その結果、基板表面Ｗfが部分的に乾燥し、基板表面Ｗfにシミ等が発生することがある。したがって、このような基板表面Ｗfの部分的な乾燥を防止するため、基板表面Ｗfを濡れた状態としておくことが重要となっている。また、遮断部材９のガス吐出口９８ａおよび外側ガス吐出口９９ａから窒素ガスを吐出させる。ここでは、主として外側ガス吐出口９９ａから窒素ガスを吐出させる。つまり、外側ガス吐出口９９ａから比較的大流量の窒素ガスを吐出させる一方、ガス吐出口９８ａから吐出させる窒素ガスの流量が微小量となるように、両吐出口から吐出させる窒素ガスの流量バランスを調整する。

図５に示す窒素ガス流量において、破線は外側ガス吐出口９９ａから吐出されるガス流量を表し、実線はガス吐出口９８ａおよび外側ガス吐出口９９ａから吐出されるガス流量の合計を表している。図５に示すように、基板表面Ｗfにリンス液としてのＤＩＷを供給するに際して吐出する窒素ガスの流量を例えば１００ＳＬＭ（standard
liter per minute）とするとき、そのうちの９５ＳＬＭを外側ガス吐出口９９ａから供給する一方、残余の５ＳＬＭをガス吐出口９８ａから供給するようにする。

ガス流量は上記に限定されるものではないが、ガス吐出口９８ａからのガス流量としては５ＳＬＭないし４０ＳＬＭ、外側ガス吐出口９９ａからのガス流量としては９５ＳＬＭないし１００ＳＬＭ程度が好ましい。

リンス液吐出口９６ａから基板表面Ｗfに供給されたリンス液は基板Ｗの回転に伴う遠心力により広げられ、基板表面Ｗf全体がリンス処理される（湿式処理工程）。つまり、基板表面Ｗfに残留付着するフッ酸が本発明の処理液に相当するリンス液によって洗い流され基板表面Ｗfから除去される。基板Ｗから振り切られた使用済みのリンス液は第２排液槽２５ｂに案内され、廃棄される。また、間隙空間ＳＰに窒素ガスが供給されることで基板表面Ｗfの周囲雰囲気が低酸素濃度雰囲気に保たれている。このため、リンス液の溶存酸素濃度の上昇を抑制することができる。なお、リンス処理時における基板Ｗの回転速度（第１速度）は例えば６００ｒｐｍに設定される（図６（ａ））。

また、上記したリンス処理および後述の処理（パドル形成処理、置換領域形成処理、置換処理、乾燥処理）を実行する際には、遮断部材９の板状部材９０を基板Ｗと同じ回転方向でかつ略同じ回転速度で回転させる。これにより、板状部材９０の下面９０ａと基板表面Ｗfとの間に相対的な回転速度差が発生するのを防止して、間隙空間ＳＰに巻き込み気流が発生するのを抑制することができる。このため、ミスト状のリンス液および低表面張力溶剤が間隙空間ＳＰに侵入して基板表面Ｗfに付着するのを防止できる。また、板状部材９０を回転させることで下面９０ａに付着するリンス液や低表面張力溶剤を振り切り、下面９０ａにリンス液や低表面張力溶剤が滞留するのを防止できる。

所定時間のリンス処理が終了すると、次にパドル形成処理が実行される。すなわち、制御ユニット４は、リンス処理の終了後に、基板Ｗの回転速度を第１速度よりも遅い第２速度に減速する。これによって、リンス液吐出口９６ａから吐出されるリンス液が基板表面Ｗfに溜められてＤＩＷ液膜がパドル状に形成される（パドル形成処理）。この実施形態では、制御ユニット４は第２速度を１０ｒｐｍに設定し、９秒間だけリンス液の供給を継続させた後、リンス液バルブ８３を閉じてリンス液吐出口９６ａからのリンス液の吐出を停止させる。これによって、図６（ｂ）に示すように、ＤＩＷ液膜が形成される。なお、第２速度は１０ｒｐｍに限定されるものではないが、リンス液に作用する遠心力がリンス液と基板表面Ｗfとの間で作用する表面張力よりも小さくなるという条件が満足する範囲で第２速度を設定する必要がある。というのも、リンス液の液膜をパドル状に形成するためには、上記条件の充足が必須だからである。

そして、ＤＩＷ供給停止後、所定時間（この実施形態では、０．５秒間）が経過してパドル状ＤＩＷ液膜の膜厚ｔ1が基板Ｗの全面でほぼ均一になるのを待って、制御ユニット４はスプラッシュガード６を第３高さ位置に配置する。それに続いて、溶剤バルブ７６を開いて溶剤吐出口９７ａから低表面張力溶剤を吐出させる。ここでは、キャビネット部７０において、１００％のＩＰＡが予め準備されており、ＩＰＡが溶剤吐出口９７ａから基板表面Ｗfの表面中央部に向けて低流量、例えば１００（ｍＬ／ｍｉｎ）の流量で吐出される。このＩＰＡ供給によって、図６（ｃ）に示すように、基板Ｗの表面中央部ではＤＩＷ液膜の中央部がＩＰＡに置換されて置換領域ＳＲが液膜に形成される（置換領域形成処理）。

ＩＰＡ供給から３秒が経過すると、制御ユニット４はＩＰＡ供給を継続させたまま基板Ｗの回転速度を１０ｒｐｍから３００ｒｐｍに加速する。これによって、置換領域ＳＲが基板Ｗの径方向に拡大して基板表面Ｗfの全面が低表面張力溶剤に置換される（置換処理）。この実施形態では、次に説明するように、基板Ｗの回転速度を２段階で加速している。

制御ユニット４は基板Ｗの回転速度を０．５秒をかけて１０ｒｐｍから１００ｒｐｍに加速する（第１置換処理）。このように回転速度の加速によって基板表面Ｗf上の液膜（ＤＩＷ領域＋ＩＰＡ領域（置換領域ＳＲ））に作用する遠心力が増大してＤＩＷが振り切られるとともに置換領域ＳＲが径方向に広がっていく（図６（ｄ））。このとき、基板表面Ｗf上の液膜厚みは回転速度に対応する厚みｔ2と薄くなり、所定時間（この実施形態では１秒）経過すると、基板Ｗの表面外周部に存在していたＤＩＷは全て基板Ｗから振り落とされるとともに、置換領域ＳＲが基板表面Ｗfの全面に均一に広がって基板表面ＷfはＩＰＡ液膜で全面的に覆われる。

次の第２置換処理では、制御ユニット４は基板Ｗの回転速度を０．５秒をかけて１００ｒｐｍから３００ｒｐｍに加速する。これは基板表面Ｗfに形成された微細パターンＦＰの間隙内部に残留しているリンス液（図７（ａ）中の「残留ＤＩＷ」）をＩＰＡに置換するために行われるものである。つまり、回転速度の加速によってＩＰＡが基板表面Ｗfで大きく流動し、これによって微細パターンＦＰの間隙内部では残留ＤＩＷがＩＰＡに置換される（図７（ｂ））。これによって、基板表面Ｗfに付着するＤＩＷがＩＰＡに確実に置換される。このように第２置換処理での加速度（＝（３００−１００）／０．５）を、第１置換処理での加速度（＝（１００−１０）／０．５）よりも高めることで残留ＤＩＷの置換効率を高めることができる。なお、基板Ｗから振り切られた使用済みのＩＰＡは第３排液槽２５ｃに案内され、廃棄される。

図５に示すように、ガス吐出口９８ａおよび外側ガス吐出口９９ａからの窒素ガス流量は置換処理が終了するまでの間、リンス処理時と同じ流量に維持される。このように、遮断部材９を基板表面Ｗfに近接配置した状態で比較的大流量かつ低速の窒素ガスを継続的に基板表面Ｗfに供給しながらリンス処理および置換処理を実行することにより、周囲雰囲気に含まれるミスト中の薬液やリンス液の成分が間隙空間ＳＰに入り込むのを抑制することができる。特に、置換処理において基板表面Ｗfを覆うＩＰＡにリンス液のミストが混入することに起因するウォーターマークの発生を効果的に抑制することができる。

こうして、置換処理が完了すると、制御ユニット４はチャック回転機構１３の回転速度を高めて基板Ｗを高速回転（例えば１０００ｒｐｍ）させる。これにより、基板表面Ｗfに付着するＩＰＡが振り切られ、基板Ｗの乾燥処理（スピンドライ）が実行される（乾燥処理）。このとき、パターンの間隙には低表面張力溶剤が入り込んでいるので、パターン倒壊やウォーターマーク発生を防止できる。また、間隙空間ＳＰはガス吐出口９８ａおよび外側ガス吐出口９９ａから供給される窒素ガスで満たされていることから、乾燥時間を短縮するとともに基板Ｗに付着する液体成分（低表面張力溶剤）への被酸化物質の溶出を低減してウォーターマークの発生をさらに効果的に抑制することができる。

また、乾燥処理においては窒素ガスの流量を１００ＳＬＭから１４０ＳＬＭに増加させることにより（図５）、ミスト等の回り込みがより確実に防止される。このとき、外側ガス吐出口９９ａからの吐出量をあまり変化させない一方（９５ＳＬＭから１００ＳＬＭへ）、ガス吐出口９８ａからの吐出量を大きく増加させることにより（５ＳＬＭから４０ＳＬＭへ）、基板表面Ｗfの中央部に流速の高い窒素ガス流を供給することができる。こうすることにより、基板中央部から周縁部へ向けてＩＰＡを効率よく排出させることができる。

基板Ｗの乾燥処理が終了すると、制御ユニット４はチャック回転機構１３を制御して基板Ｗの回転を停止させる。窒素ガスの供給は、少なくとも基板の回転が停止するまでの間継続されることが望ましい。そして、スプラッシュガード６を退避位置に位置させて、スピンチャック１をスプラッシュガード６の上方から突出させる。その後、基板搬送手段が処理済の基板Ｗを装置から搬出して、１枚の基板Ｗに対する一連の洗浄処理が終了する。

以上のように、この実施形態によれば、１００（ｍＬ／ｍｉｎ）という低流量のＩＰＡを基板表面Ｗfの中央部に供給しながら置換領域ＳＲの形成および拡大を行っている。したがって、基板表面全面をＩＰＡに置換するために必要なＩＰＡの使用量を、従来技術（多量のＩＰＡを基板表面に供給して一気に基板表面全面をＩＰＡに置換する）に比べて大幅に低減させることができる。

また本実施形態では、基板Ｗの回転速度を第２速度に減速してＤＩＷ液膜を厚みｔ1に増大させ、この状態を維持しながらＩＰＡを基板Ｗの表面中央部に供給することによって、基板表面Ｗfの中央部にＩＰＡの置換領域ＳＲが形成される。このとき、基板表面Ｗf上の液膜のうち置換領域ＳＲの周囲に位置しているＤＩＷ領域にＩＰＡが混入することがあるが、基板表面Ｗf上の液膜が比較的厚く（厚みｔ1）なっているために、混入位置でのマランゴニ対流の発生を抑制することができる。その結果、基板表面Ｗfが部分的に乾燥されるという不具合を効果的に防止することができる。

ここで、基板Ｗの回転速度を第２速度に維持したままＩＰＡ供給を続けて置換処理を行ってもよいが、本実施形態のように基板Ｗの回転速度を第２速度よりも高い回転速度（１００ｒｐｍ）に加速してもよい。というのも、置換領域ＳＲの形成後においては、ＩＰＡの供給位置（基板Ｗの表面中央部）から基板Ｗ上のＤＩＷ領域までの距離が広がっているため、ＩＰＡが置換領域ＳＲの周囲に混入する可能性が低くなっているからである。そこで、本実施形態では、基板Ｗの回転速度を加速することによって、基板表面Ｗf上の液膜（ＤＩＷ領域＋置換領域ＳＲ）に作用する遠心力が増大し、ＩＰＡへの置換に要する時間が短縮される。また、回転速度の増大にしたがって液膜が薄くなり、基板表面全体を覆うために必要なＩＰＡの使用量を削減することができる。

さらに、基板表面ＷfがＩＰＡで全面覆われた時点で置換処理を完了してもよいが、本実施形態では、この状態から、さらに基板Ｗの回転速度を３００ｒｐｍに増大させている、つまり第２置換処理を行っているため、微細パターンＦＰの残留ＤＩＷをＩＰＡに確実に置換することができる。したがって、パターンの倒壊をさらに効果的に抑制することができる。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば上記実施形態では、置換処理において基板Ｗの回転速度を２段階に分けて加速しているが、３段階以上に分けて加速してもよい。また、置換処理において基板Ｗの回転速度を連続的に加速するように構成してもよい。

また、上記実施形態では、パドル形成処理と同じ回転速度、つまり第２速度で基板Ｗを回転させながら置換領域形成処理を実行しているが、基板Ｗの回転を停止した状態や第２速度よりも低速で回転させた状態で置換領域形成処理を実行してもよい。要は、基板の回転速度を第２速度以下に維持しながら低表面張力溶剤を基板の表面中央部に供給して低表面張力溶剤による置換領域を形成することで上記実施形態と同様の作用効果が得られる。

また、上記実施形態では、ＩＰＡを低表面張力溶剤として用いているが、キャビネット部７０でＩＰＡとＤＩＷの混合液を作成し、これを低表面張力溶剤として用いてもよい。また、混合液の生成方法はこれに限定されない。例えば、ＤＩＷを遮断部材の液供給路（またはノズル）に向けて送液する送液経路上にインラインでＩＰＡ等の有機溶媒成分を混合させて混合液を生成してもよい。また、キャビネット部などの混合液生成手段は、基板処理装置内に設ける場合に限らず、基板処理装置とは別個に設けられた他の装置において生成した混合液を基板処理装置内に設けられた遮断部材を介して基板表面Ｗfに供給させてもよい。さらに、ＩＰＡなどの有機溶剤成分を含む溶剤に替えて界面活性剤を必須的に含む溶剤を用いてもよい。

また、上記実施形態では、リンス液としてＤＩＷを用いているが、炭酸水（ＤＩＷ＋ＣＯ2）など基板表面Ｗfに対して化学的洗浄作用を有しない成分を含んだ液体をリンス液として用いるようにしてもよい。この場合、基板表面Ｗfに付着しているリンス液と同一組成の液体（炭酸水）と有機溶媒成分とを混合したものを混合液として用いてもよい。また、リンス液として炭酸水を用いる一方で、混合液は炭酸水の主成分であるＤＩＷと有機溶媒成分とを混合したものを用いてもよい。さらに、リンス液としてＤＩＷを用いる一方で、混合液は炭酸水と有機溶媒成分とを混合したものを用いてもよい。要は、基板表面Ｗfに付着している液体と主成分が同一である液体と有機溶媒成分とを混合したものを混合液として用いればよい。また、リンス液としては、ＤＩＷ、炭酸水の他、水素水、希薄濃度（例えば１ｐｐｍ程度）のアンモニア水、希薄濃度の塩酸なども用いることができる。

次に本発明の実施例を示すが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に含まれる。

図８は比較例にかかる基板処理方法を示すタイミングチャートである。この比較例が本発明の実施例（図５）と大きく相違する点は、リンス処理と乾燥処理との間で行われる処理内容である。すなわち、本発明の実施例では上記したようにリンス処理後に置換領域形成処理と置換処理が行われる。これに対し、比較例ではリンス処理後に基板Ｗの回転速度が３００ｒｐｍに減速されるものの液膜は非パドル状態であり、しかも膜厚は薄くなっている。そして、その回転速度を維持したままＩＰＡ供給が低流量（１００ｍＬ／ｍｉｎ）で１６秒間継続されて基板表面Ｗf上のＤＩＷ液膜がＩＰＡ液膜に置換される。その後で、基板Ｗの回転速度が１０００ｒｐｍに加速されて乾燥処理が実行される。

こうして比較例により基板処理された基板表面Ｗfに付着しているパーティクル（粒径；０．０６μｍ以上）の数をＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社製のパーティクル評価装置ＳＰ１−ＴＢＩを用いて評価したところ、パーティクル数が４３２個増加した。また、その基板表面Ｗfをモニターしたところ、図９（ａ）に示すパーティクル分布が観測された。なお、同図において、白丸ラインは基板Ｗの周端部を示すとともに、白点は基板表面Ｗfに付着するパーティクルを示している。

一方、８枚の基板Ｗについて、本発明の実施例により基板処理された基板表面Ｗfに付着しているパーティクル（粒径；０．０６μｍ以上）の数を上記パーティクル評価装置ＳＰ１−ＴＢＩを用いて評価したところ、パーティクル数の変化はそれぞれ（＋９個）、（＋５３個）、（−１２５個）、（−１７３個）、（−１３２個）、（−１０７個）および（＋２６個）となっており、パーティクルの付着が比較例に比べて大幅に安定していることがわかる。また、これらの８枚の基板Ｗのうち６枚の基板表面Ｗfをモニターしたところ、図９（ｂ）〜（ｇ）に示すパーティクル分布が観測された。

これらの結果から明らかなように、本発明によれば、低表面張力溶剤の使用量を低減すべく低表面張力溶剤の流量を低減させた場合であっても、本発明のように置換領域形成処理および置換処理を施すことによって、基板表面Ｗfを良好に乾燥させることができる。

この発明は、半導体ウエハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、プラズマ表示用ガラス基板、ＦＥＤ（Field Emission 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などを含む基板全般の表面に対して乾燥処理を施す基板処理装置および基板処理方法に適用することができる。

１…スピンチャック
４…制御ユニット（制御手段）
７…溶剤供給ユニット（供給手段）
１３…チャック回転機構（基板回転手段）
１７…チャックピン（基板保持手段）
Ｊ…回転軸
ＳＲ…置換領域
Ｗf…基板表面
Ｗ…基板

Claims (8)

1. 略水平状態の基板を第１速度で回転させながら処理液を用いて前記基板表面に対して湿式処理を施す湿式処理工程と、
   前記基板表面上の処理液に作用する遠心力が前記処理液と前記基板表面との間で作用する表面張力よりも小さくなるように前記基板の回転速度を第２速度に減速して前記基板上に前記処理液の液膜をパドル状に形成するパドル形成工程と、
   前記基板の回転速度を前記第２速度以下に維持することで前記液膜の厚みを保ったまま前記処理液よりも表面張力が低い低表面張力溶剤を前記基板の表面中央部に供給して前記低表面張力溶剤による置換領域を形成する置換領域形成工程と、
   前記低表面張力溶剤を前記表面中央部に供給して前記置換領域を前記基板の径方向に拡大させて前記基板表面全面を前記低表面張力溶剤に置換する置換工程と、
   前記置換工程後に前記低表面張力溶剤を前記基板表面から除去して該基板表面を乾燥させる乾燥工程とを備え、
   前記パドル形成工程において前記基板表面に前記処理液が供給されることを特徴とする基板処理方法。
2. 前記基板表面に前記処理液を供給しつつ、前記基板の回転速度を前記第１速度から前記第２速度に減速する請求項１記載の基板処理方法。
3. 前記置換工程では、前記第２速度よりも高い回転速度で前記基板を回転させる請求項１または２に記載の基板処理方法。
4. 前記置換工程では、前記基板の回転速度は時間経過に伴って加速される請求項３記載の基板処理方法。
5. 前記置換工程では、前記基板の回転速度は多段階で加速され、回転速度を加速する際の加速度は前記回転速度の増大に伴って高められている請求項４記載の基板処理方法。
6. 処理液を用いた基板表面に対する湿式処理後に、前記処理液よりも表面張力が低い低表面張力溶剤で前記基板表面上の前記処理液を置換してから前記低表面張力溶剤を前記基板表面から除去して前記基板表面を乾燥させる基板処理装置において、
   基板を略水平姿勢で保持する基板保持手段と、
   前記基板保持手段に保持された基板を所定の回転軸回りに回転させる基板回転手段と、
   前記基板保持手段に保持された前記基板の表面中央部に前記低表面張力溶剤を供給する供給手段と、
   前記基板回転手段を制御して前記基板の回転速度を調整する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、前記湿式処理での回転速度を第１速度に設定する一方、前記低表面張力溶剤の供給前に前記基板表面上の処理液に作用する遠心力が前記処理液と前記基板表面との間で作用する表面張力よりも小さくなるように回転速度を第２速度に減速して前記基板上に前記処理液の液膜をパドル状に形成し、
   前記供給手段は、前記基板の回転速度が前記第２速度以下に維持することで前記液膜の厚みを保ったまま前記低表面張力溶剤を供給して前記基板の表面中央部に前記低表面張力溶剤による置換領域を形成するのに続き、前記低表面張力溶剤を前記置換領域に供給して前記置換領域を前記基板の径方向に拡大させて前記基板表面全面を前記低表面張力溶剤に置換し、
   前記制御手段が前記基板を前記第２速度で回転させて前記処理液の前記液膜をパドル状に形成している間に前記基板表面に前記処理液が供給される
   ことを特徴とする基板処理装置。
7. 前記基板表面に前記処理液が供給されている状態で、前記制御手段は前記基板の回転速度を前記第１速度から前記第２速度に減速する請求項６記載の基板処理装置。
8. 前記制御手段は、前記置換領域が形成された後に、前記基板の回転速度を前記第２速度よりも高い回転速度に加速する請求項６または７に記載の基板処理装置。
   

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