JP7208091B2 - 基板処理方法および基板処理装置 - Google Patents

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Description

本発明は、基板を乾燥させる基板処理方法および基板処理装置に関する。基板には、たとえば、半導体ウエハ、液晶表示装置や有機ＥＬ（electroluminescence）表示装置などのＦＰＤ（Flat Panel Display）用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板、フォトマスク用基板、セラミック基板、太陽電池用基板などが含まれる。
半導体装置やＦＰＤなどの製造工程では、半導体ウエハやＦＰＤ用ガラス基板などの基板に対して必要に応じた処理が行われる。このような処理には、薬液やリンス液などの処理液を基板に供給することが含まれる。処理液が供給された後は、処理液を基板から除去し、基板を乾燥させる。特許文献１および特許文献２には、薬液、純水、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）、およびＨＦＥ（ハイドロフルオロエーテル）を、この順番で基板に供給し、その後、基板を乾燥させることが開示されている。
特許文献１の段落００２１には、「「ＨＦＥ液」として例えば住友スリーエム株式会社製の商品名ノベック（登録商標）シリーズのＨＦＥを用いることができる。具体的には、ＨＦＥとして、例えばノベック７１００／７１００ＤＬ（化学式：Ｃ４Ｆ９ＯＣＨ３）、ノベック７２００（化学式：Ｃ４Ｆ９ＯＣ２Ｈ５）、ノベック７３００（化学式：Ｃ６Ｆ１３ＯＣＨ３）などを用いることができる。」と記載されている。特許文献１の段落００５９には、「例えば住友スリーエム株式会社製の商品名ノベック（登録商標）シリーズのＨＦＥ７１ＩＰＡ（ハイドロフルオロエーテル共沸様混合物）を用いてもよい」と記載されている。特許文献２では、ＨＦＥの種類が特定されていない。
特開２０１０－５０１４３号公報 特開２００８－１２８５６７号公報
乾燥する直前の基板に付着している液体を短時間で除去することは、パターンの倒壊を抑制する上で極めて重要である。短時間で液体を基板から除去すれば、パターンを倒壊させる倒壊力がパターンに加わる時間を短縮できるからである。特許文献１に記載されているノベック７１００の沸点は、６１℃であり、比較的低い。しかしながら、本発明者らの研究によると、このような沸点の液体を用いたとしても、パターンの強度によっては、十分にパターンの倒壊を抑制できないことが分かった。
そこで、本発明の目的の一つは、パターンの倒壊を抑制しながら、基板を乾燥させることができる基板処理方法および基板処理装置を提供することである。
前記目的を達成するための請求項１に記載の発明は、基板を水平に保持しながら前記基板を乾燥させる方法であって、水を含有するリンス液を前記基板の上面に供給するリンス液供給工程と、第１液体を前記基板の上面に供給することにより、前記基板の上面上の前記リンス液を前記第１液体に置換する第１置換工程と、第２液体を前記基板の上面に供給することにより、前記基板の上面上の前記第１液体を前記第２液体に置換する第２置換工程と、前記基板の上面上の前記第２液体を除去することにより、前記基板を乾燥させる乾燥工程と、を含み、水に対する前記第２液体の溶解度は、水に対する前記第１液体の溶解度よりも小さく、前記第２液体の表面張力は、前記第１液体の表面張力よりも低く、前記第２液体の比重は、前記第１液体の比重よりも大きく、前記第２液体の沸点（１気圧における沸点。以下同様。）は、室温以上であり、前記第２液体の沸点から前記室温を引いた値は、前記室温以下であり、前記第２置換工程は、前記第１液体の液膜の全てが前記基板の上面からなくなる前に前記基板への前記第２液体の供給を停止して、前記基板の上面上の一部の前記第１液体だけを前記第２液体に置換することにより、前記第２液体の液膜と、前記第２液体の液膜を取り囲む前記第１液体の液膜とが、前記基板の上面に保持された状態を維持する部分置換工程を含む、基板処理方法である。
この方法によれば、水を含有するリンス液を、水平に保持されている基板の上面に供給する。その後、水平に保持されている基板の上面に第１液体を供給する。これにより、基板の上面上のリンス液が、第１液体に置換される。その後、水平に保持されている基板の上面に第２液体を供給する。これにより、基板の上面上の第１液体が、第２液体に置換される。したがって、リンス液は、段階的に第２液体に置換される。その後、第２液体を基板の上面から除去し、基板を乾燥させる。
基板上のリンス液は、直接、第２液体に置換されるのではなく、第１液体に置換された後、第２液体に置換される。水に対する第２液体の溶解度は、水に対する第１液体の溶解度よりも小さい。つまり、第２液体は、第１液体と比べて水に対する親和性が低い。リンス液が保持されている基板の上面に第２液体を供給すると、リンス液が基板の上面に残る場合がある。表面張力が高い水を含有するリンス液の残量が多いと、基板を乾燥させたときに、パターンの倒壊が発生し易い。水に対する親和性が相対的に高い第１液体でリンス液を置換すれば、乾燥する直前の基板に残留するリンス液を減らすことができる。
また、第２液体の比重は、第１液体の比重よりも大きい。そのため、第１液体と第２液体との界面では、第２液体が重力で基板の上面側に移動し、第１液体が第２液体の上に移動する。つまり、比重差によって第２液体が第１液体と基板との間に入り込む。さらに、第２液体の表面張力が低く、第２液体の比重が大きいので、第２液体がパターンの間に進入し、パターンの間にある第１液体が第２液体で置換される。このような表面張力が低い第２液体がパターンの間に入るので、基板を乾燥させるときに、第２液体の表面がパターンの間に形成されたとしても、パターンの倒壊を減らすことができる。
第２液体の沸点は、室温以上である。したがって、室温の環境下で第２液体を用いる場合、第２液体を液体に維持するために第２液体を冷却しなくてもよい。さらに、第２液体の沸点から室温を引いた値は、室温以下である。つまり、第２液体の沸点は、室温から室温を２倍した値までの範囲内の値であり、室温に対して比較的低い。第２液体の沸点が低いと、基板の乾燥中に第２液体が基板からなくなる速度が上昇するので、パターンを倒壊させる倒壊力がパターンに加わる時間を短縮できる。これにより、パターンの倒壊を減らすことができ、乾燥後の基板の品質を高めることができる。
さらに、基板の上面上の一部の第１液体だけを第２液体に置換する。これにより、リング状の第１液膜が、少なくとも基板の上面の外周部に残り、第２液体が、第１液膜の内側に溜まる。第２液体の表面張力が低いので、基板の上面上の全ての第１液体を第２液体に置換すると、薄い第２液膜が基板の上面に形成される。さらに、第２液体の沸点が低いので、新たな第２液体の供給を停止すると、基板上の第２液体が直ぐに蒸発し、基板の上面の一部が短時間で第２液膜から露出するかもしれない。
これに対して、第１液体の表面張力が第２液体の表面張力よりも高いので、基板の上面の外周部に残る第１液膜の厚みは、第２液膜の厚みよりも大きい。基板の上面に供給された第２液体は、リング状の第１液膜の内側に溜まる。したがって、基板の上面上の全ての第１液体を第２液体に置換する場合に比べて厚い第２液膜が第１液膜の内側に形成される。これにより、基板の上面の一部が短時間で第２液膜から露出することを防止できる。
リンス液は、純水などの水であってもよいし、水を主成分とする水溶液（たとえば、水の体積パーセント濃度が５０ｖｏｌ％以上の水溶液）であってもよい。
請求項２に記載の発明は、前記リンス液供給工程は、リンス液供給速度で前記基板を回転させながら、前記リンス液を前記基板の上面に供給する工程を含み、前記第２置換工程は、前記リンス液供給速度よりも小さい第２置換速度で前記基板を回転させながら、前記第２液体を前記基板の上面に供給する工程を含む、請求項１に記載の基板処理方法である。
この方法によれば、基板を低速で回転させながら、基板の上面上の第１液体を第２液体に置換する。第２液体の供給を開始すると、基板の上面は、ほぼ円形の第２液体の液膜（「第２液膜」ともいう。）と、第２液膜を取り囲むリング状の第１液体の液膜（「第１液膜」ともいう。）とに覆われる。その後、第２液膜の外周は、ほぼ円形のまま、基板の上面の外周に向かって徐々に広がる。第１液体および第２液体の性質の違いが大きい場合、基板を高速で回転させると、第２液膜の外周がほぼ円形のまま広がらず、第１液体が確実に置換されないおそれがある。基板を低速で回転させれば、このような現象を未然に回避できる。
請求項３に記載の発明は、前記基板処理方法は、前記乾燥工程の前に、前記第２液体の液膜を前記基板の上面から排出する液体排出工程をさらに含み、前記液体排出工程は、前記基板の上面の一部だけを露出させる露出穴を前記第２液体の液膜に形成する穴形成工程と、前記露出穴の外縁を前記基板の上面の外周まで広げる穴拡大工程と、を含む、請求項１～２のいずれか一項に記載の基板処理方法である。
この方法によれば、第２液膜が基板の上面に保持された状態で、基板の上面の一部だけを露出させる露出穴を第２液膜に形成する。その後、露出穴の外縁を基板の上面の外周まで広げる。これにより、目視できる大きさの液滴が基板の上面からなくなり、基板の上面全域が露出する。つまり、第２液膜の形をコントロールしながら、第２液膜を基板の上面から排出する。したがって、第２液膜を無秩序に排出する場合に比べて、乾燥後の基板の品質を安定させることができる。
請求項４に記載の発明は、前記リンス液供給工程は、リンス液供給速度で前記基板を回転させながら、前記リンス液を前記基板の上面に供給する工程を含み、前記穴拡大工程は、前記リンス液供給速度よりも小さい液体排出速度で前記基板を回転させながら、前記露出穴の外縁を前記基板の上面の外周まで広げる工程を含む、請求項３に記載の基板処理方法である。
この方法によれば、基板を低速で回転させながら、露出穴が形成されたリング状の第２液膜の内径および外径と、第２液膜を取り囲むリング状の第１液膜の内径と、を増加させる。第１液体および第２液体の性質の違いが大きい場合、基板を高速で回転させると、第２液膜の外周がほぼ円形のまま基板の上面の外周まで広がらず、第１液体が基板の上面の外周部に残るおそれがある。基板を低速で回転させれば、このような現象を未然に回避できる。
請求項５に記載の発明は、基板を水平に保持しながら前記基板を乾燥させる方法であって、水を含有するリンス液を前記基板の上面に供給するリンス液供給工程と、第１液体を前記基板の上面に供給することにより、前記基板の上面上の前記リンス液を前記第１液体に置換する第１置換工程と、第２液体を前記基板の上面に供給することにより、前記基板の上面上の前記第１液体を前記第２液体に置換する第２置換工程と、前記基板の上面上の前記第２液体を除去することにより、前記基板を乾燥させる乾燥工程と、前記乾燥工程の前に、前記第２液体の液膜を前記基板の上面から排出する液体排出工程とを含み、水に対する前記第２液体の溶解度は、水に対する前記第１液体の溶解度よりも小さく、前記第２液体の表面張力は、前記第１液体の表面張力よりも低く、前記第２液体の比重は、前記第１液体の比重よりも大きく、前記第２液体の沸点は、室温以上であり、前記第２液体の沸点から前記室温を引いた値は、前記室温以下であり、前記液体排出工程は、前記基板の上面の一部だけを露出させる露出穴を前記第２液体の液膜に形成する穴形成工程と、前記露出穴の外縁を前記基板の上面の外周まで広げる穴拡大工程と、を含み、前記穴拡大工程は、０を超える５０ｒｐｍ以下の回転速度で前記基板を回転させながら、前記露出穴の外縁を前記基板の上面の外周まで広げる工程を含む、基板処理方法である。
この方法によれば、０を超える５０ｒｐｍ以下の回転速度で基板を回転させながら、露出穴が形成されたリング状の第２液膜の内径および外径と、第２液膜を取り囲むリング状の第１液膜の内径と、を増加させる。第２液体に加わる遠心力が小さいので、第２液膜の内周および外周はゆっくりと広がる。これにより、第２液膜の外周をほぼ円形のまま基板の上面の外周まで広げることができ、基板の上面の外周部に残留する第１液体の量を零または零付近まで減らすことができる。
請求項６に記載の発明は、前記穴形成工程は、前記室温よりも高温の加熱流体を、前記基板の下面の一部だけに向けて吐出する加熱流体供給工程を含む、請求項３～５のいずれか一項に記載の基板処理方法である。
この方法によれば、室温よりも高温の加熱流体を、基板の下面の一部だけに向けて吐出する。加熱流体は、基板の下面に衝突した後、基板の下面に沿って広がる。基板は、加熱流体によって加熱される。第２液体は、基板によって加熱される。単位時間当たりの第２液体の蒸発量は、加熱流体が基板の下面に衝突した位置の反対側で最も大きい。したがって、露出穴が形成される位置をコントロールできる。
加熱流体は、室温よりも高温の液体または気体であってもよいし、液体および気体を含む室温よりも高温の混合流体であってもよい。加熱流体の温度は、第２液体の沸点よりも高い温度であってもよい。加熱流体の温度が第２液体の沸点よりも高い場合、加熱流体が基板の下面に衝突した位置の反対側で第２液体が気化し、多数の小さな気泡が第２液体と基板の上面との間に介在する。これにより、第２液体が基板の上面から離れる。この場合、第２液体の蒸気を含む蒸気層の厚みがパターンの高さより大きいと、パターンの間から全ての第２液体がなくなる。そのため、パターンの倒壊を防止しながら、第２液膜を基板から排出できる。
請求項７に記載の発明は、前記穴形成工程は、平面視で前記基板に重なるように前記基板の下方に配置されたヒータを発熱させる均一加熱工程を含む、請求項３～５のいずれか一項に記載の基板処理方法である。
この方法によれば、平面視で基板に重なるように基板の下方に配置されたヒータを発熱させる。基板は、ヒータによって加熱される。第２液体は、基板によって加熱される。これにより、第２液膜を貫通する露出穴を形成できる。さらに、ヒータは、室温よりも高温の加熱流体を基板の下面の一部だけに向けて吐出する場合に比べて広い範囲を直接加熱できる。これにより、基板および第２液膜を均一に加熱できる。
ヒータの温度は、第２液体の沸点以上であってもよい。基板の上面（パターンが形成されている場合は、パターンの表面を含む）の温度が、第２液体の沸点以上であると、第２液体が第２液膜と基板との界面で気化し、多数の小さな気泡が第２液体と基板の上面との間に介在する。第２液体が第２液膜と基板との界面のあらゆる場所で気化すると、第２液体の蒸気を含む蒸気層が第２液膜と基板との間に形成される。これにより、第２液体が基板の上面から離れ、第２液膜が基板の上面から浮上する。このとき、基板上の第２液膜に働く摩擦抵抗は、零と見なせるほど小さい。したがって、小さな力で第２液膜を基板の上面から排出できる。
請求項８に記載の発明は、前記穴形成工程は、前記基板の上面の中央部を通る鉛直な回転軸線まわりに前記基板を回転させると共に、前記第２液体を前記基板の上面に向けて吐出しながら、前記第２液体が前記基板の上面に衝突する位置を、前記基板の上面の中央部から前記基板の上面の外周側に移動させるスキャン工程を含む、請求項３～７のいずれか一項に記載の基板処理方法である。
この方法によれば、基板を回転させながら第２液体ノズルに第２液体を吐出させる。さらに、第２液体ノズルから吐出された第２液体が基板の上面に衝突する位置を、基板の上面の中央部から基板の上面の外周側に移動させる。第２液体ノズルを移動させた後は、基板の上面の中央部に対する新たな第２液体の供給が停止される。さらに、第２液体は、基板の上面の中央部上で蒸発すると共に、遠心力で基板の上面の中央部から外方に移動する。したがって、第２液体ノズルを外側に移動させるだけで、露出穴を基板の上面の中央部に形成できる。
前記穴形成工程は、前記基板の上面上の前記第２液体の液膜に向けてガスを吐出するガス供給工程を含んでいてもよい。ガスの温度は、室温であってもよいし、室温より高くてもよい。前記穴形成工程は、前記基板の上方に配置されたヒータに発熱させる発熱工程を含んでいてもよい。前記ガス供給工程は、前記加熱流体供給工程、均一加熱工程、またはスキャン工程と並行して行われてもよい。前記発熱工程は、前記加熱流体供給工程、均一加熱工程、スキャン工程、またはガス供給工程と並行して行われてもよい。前記ヒータは、ホットプレートまたはランプであってもよいし、これら以外であってもよい。前記ランプは、赤外線（たとえば、近赤外線）を発する赤外線ランプ、または、発光ダイオードを含むＬＥＤランプであってもよいし、これら以外であってもよい。
ガスが第２液膜に吹き付けられると、第２液膜に含まれる第２液体がガスの圧力で外方に押し退けられる。さらに、ガスの供給によって第２液体の蒸発が促進される。特に、ガスの温度が室温より高いと、単位時間当たりの第２液体の蒸発量が増加する。これにより、第２液膜の厚みが減少し、露出穴が第２液膜に形成される。さらに、第２液体を外方に移動させる力が第２液膜の表面に沿って外方に流れるガスから基板上の第２液体に加わり、第２液体が基板の上面に沿って外方に流れる。これにより、露出穴の外縁を基板の上面の外周の方に広げることができる。
前記乾燥工程が前記リンス液供給速度よりも大きい高回転速度で前記基板を回転させることにより、前記基板の上面上の前記第２液体を除去する工程である場合、前記穴形成工程は、前記基板の上面への新たな前記第２液体の供給を停止しながら、前記基板の上面の中央部を通る鉛直な回転軸線まわりに前記高回転速度よりも小さい液体排出速度で前記基板を回転させる回転穴形成工程を含んでいてもよい。前記回転穴形成工程は、前記加熱流体供給工程、均一加熱工程、スキャン工程、ガス供給工程、または発熱工程と並行して行われてもよいし、単独で行われてもよい。
第２液体の沸点が低いので、基板の上面への新たな第２液体の供給が停止されると、第２液体が蒸発し、第２液膜の厚みが徐々に減少する。さらに、基板を回転させると、遠心力が第２液体に加わり、第２液体が基板の上面に沿って外方に流れる。基板の上面における中央部以外の位置にはその内側から第２液体が流れてくるものの、基板の上面の中央部には第２液体が流れてこない。したがって、第２液体の供給を停止してから暫く経つと、第２液膜を貫通する露出穴が形成される。これにより、基板を回転させるだけで露出穴を形成できる。
請求項９に記載の発明は、前記液体排出工程と並行して、前記基板の上面の温度を前記第２液体の露点温度より高い値に維持する結露防止工程を含む、請求項３～８のいずれか一項に記載の基板処理方法。
この方法によれば、露出穴を第２液膜に形成するときや、露出穴の外縁を基板の上面の外周側に広げるときに、基板の上面の温度を第２液体の露点温度より高い値に維持する。露出穴が形成された後は、基板の上面の少なくとも一部が露出している上に、第２液体の蒸気が基板の上面付近を漂う。したがって、基板の上面の温度を第２液体の露点温度より高い値に維持することにより、基板の上面において第２液膜から露出した露出部分に第２液体の液滴が発生することを防止できる。これにより、露出部分でのパターンの倒壊やパーティクルの発生を減らすことができる。
前記結露防止工程は、前記露点温度よりも高温の結露防止流体を前記基板の上面および下面の少なくとも一方に向けて吐出する流体供給工程と、前記基板の上方または下方に配置されたヒータに発熱させる発熱工程と、の少なくとも一つを含んでいてもよい。第２液体の露点温度が室温よりも低い場合、結露防止流体は、室温の液体または気体であってもよいし、液体および気体を含む室温の混合流体であってもよい。結露防止流体は、前記加熱流体であってもよいし、前記ガス供給工程で前記基板の上面上の前記第２液膜に向けて吐出される前記ガスであってもよい。前記ヒータは、ホットプレートまたはランプであってもよいし、これら以外であってもよい。前記ランプは、赤外線（たとえば、近赤外線）を発する赤外線ランプ、または、発光ダイオードを含むＬＥＤランプであってもよいし、これら以外であってもよい。
請求項１０に記載の発明は、基板を水平に保持しながら前記基板を乾燥させる方法であって、水を含有するリンス液を前記基板の上面に供給するリンス液供給工程と、第１液体を前記基板の上面に供給することにより、前記基板の上面上の前記リンス液を前記第１液体に置換する第１置換工程と、第２液体を前記基板の上面に供給することにより、前記基板の上面上の前記第１液体を前記第２液体に置換する第２置換工程と、前記基板の上面上の前記第２液体を除去することにより、前記基板を乾燥させる乾燥工程と、を含み、前記第２液体の表面張力は、前記第１液体の表面張力よりも低く、前記第２液体の比重は、前記第１液体の比重よりも大きく、前記第２置換工程は、前記第１液体の液膜の全てが前記基板の上面からなくなる前に前記基板への前記第２液体の供給を停止して、前記基板の上面上の一部の前記第１液体だけを前記第２液体に置換することにより、前記第２液体の液膜と、前記第２液体の液膜を取り囲む前記第１液体の液膜とが、前記基板の上面に保持された状態を維持する部分置換工程を含む、基板処理方法である。
請求項１１に記載の発明は、基板を水平に保持する基板保持手段と、前記基板保持手段に保持されている前記基板の上面に、水を含有するリンス液を供給するリンス液供給手段と、前記基板保持手段に保持されている前記基板の上面に、第１液体を供給することにより、前記基板の上面上の前記リンス液を前記第１液体に置換する第１置換手段と、前記基板保持手段に保持されている前記基板の上面に、第２液体を供給することにより、前記基板の上面上の前記第１液体を前記第２液体に置換する第２置換手段と、前記基板保持手段に保持されている前記基板の上面上の前記第２液体を除去することにより、前記基板を乾燥させる乾燥手段と、を備え、水に対する前記第２液体の溶解度は、水に対する前記第１液体の溶解度よりも小さく、前記第２液体の表面張力は、前記第１液体の表面張力よりも低く、前記第２液体の比重は、前記第１液体の比重よりも大きく、前記第２液体の沸点は、室温以上であり、前記第２液体の沸点から前記室温を引いた値は、前記室温以下であり、前記第２置換手段は、前記第１液体の液膜の全てが前記基板の上面からなくなる前に前記基板への前記第２液体の供給を停止して、前記基板の上面上の一部の前記第１液体だけを前記第２液体に置換することにより、前記第２液体の液膜と、前記第２液体の液膜を取り囲む前記第１液体の液膜とが、前記基板の上面に保持された状態を維持する部分置換手段を含む、基板処理装置である。この構成によれば、前述の効果と同様な効果を奏することができる。
前記リンス液供給手段は、前記リンス液を吐出するリンス液ノズルを含んでいてもよい。前記第１置換手段は、前記第１液体を吐出する第１液体ノズルを含んでいてもよい。前記第２置換手段は、前記第２液体を吐出する第２液体ノズルを含んでいてもよい。前記第１液体ノズルは、前記リンス液ノズルであってもよいし、前記リンス液ノズルとは異なるノズルであってもよい。前記第２液体ノズルは、前記リンス液ノズルまたは第１液体ノズルであってもよいし、前記リンス液ノズルおよび第１液体ノズルとは異なるノズルであってもよい。前記乾燥手段は、前記基板の上面の中央部を通る鉛直な回転軸線まわりに前記基板を回転させるスピンモータを含んでいてもよい。
請求項１２に記載の発明は、基板を水平に保持する基板保持手段と、前記基板保持手段に保持されている前記基板の上面に、水を含有するリンス液を供給するリンス液供給手段と、前記基板保持手段に保持されている前記基板の上面に、第１液体を供給することにより、前記基板の上面上の前記リンス液を前記第１液体に置換する第１置換手段と、前記基板保持手段に保持されている前記基板の上面に、第２液体を供給することにより、前記基板の上面上の前記第１液体を前記第２液体に置換する第２置換手段と、前記基板保持手段に保持されている前記基板の上面上の前記第２液体を除去することにより、前記基板を乾燥させる乾燥手段と、を備え、前記第２液体の表面張力は、前記第１液体の表面張力よりも低く、前記第２液体の比重は、前記第１液体の比重よりも大きく、前記第２置換手段は、前記第１液体の液膜の全てが前記基板の上面からなくなる前に前記基板への前記第２液体の供給を停止して、前記基板の上面上の一部の前記第１液体だけを前記第２液体に置換することにより、前記第２液体の液膜と、前記第２液体の液膜を取り囲む前記第１液体の液膜とが、前記基板の上面に保持された状態を維持する部分置換手段を含む、基板処理装置である。
本発明の第１実施形態に係る基板処理装置を上から見た模式図である。 基板処理装置を側方から見た模式図である。 基板処理装置に備えられた処理ユニットの内部を水平に見た模式図である。 制御装置のハードウェアを示すブロック図である。 基板処理装置によって行われる基板の処理の一例（第１実施例）について説明するための工程図である。 第１実施例が行われているときの基板の状態を示す模式図である。 第１実施例が行われているときの基板の状態を示す模式図である。 第１実施例が行われているときの基板の状態を示す模式図である。 基板処理装置によって行われる基板の処理の他の例（第２実施例）について説明するための工程図である。 第２実施例が行われているときの基板の状態を示す模式図である。 第２実施例が行われているときの基板の状態を示す模式図である。 第２実施例が行われているときの基板の状態を示す模式図である。 第２実施例が行われているときの基板の状態を示す模式図である。 第２実施例が行われているときの基板の状態を示す模式図である。 第２実施例が行われているときの基板の状態を示す模式図である。 基板処理装置によって行われる基板の処理のさらに他の例（第３実施例）について説明するための工程図である。 第３実施例が行われているときの基板の状態を示す模式図である。 第３実施例が行われているときの基板の状態を示す模式図である。 第３実施例が行われているときの基板の状態を示す模式図である。 基板処理装置によって行われる基板の処理のさらに他の例（第４実施例）について説明するための工程図である。 第４実施例が行われているときの基板の状態を示す模式図である。 第４実施例が行われているときの基板の状態を示す模式図である。 第４実施例が行われているときの基板の状態を示す模式図である。 本発明の第２実施形態に係るスピンチャック、遮断部材、およびホットプレートを水平に見た模式図である。 本発明の第２実施形態に係るスピンチャックおよびホットプレートを上から見た模式図である。 基板処理装置によって行われる基板の処理のさらに他の例（第５実施例）について説明するための工程図である。 第５実施例が行われているときの基板の状態を示す模式図である。 第５実施例が行われているときの基板の状態を示す模式図である。 第５実施例が行われているときの基板の状態を示す模式図である。
以下では、本発明の実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１Ａは、本発明の第１実施形態に係る基板処理装置１を上から見た模式図である。図１Ｂは、基板処理装置１を側方から見た模式図である。
図１Ａに示すように、基板処理装置１は、半導体ウエハなどの円板状の基板Ｗを１枚ずつ処理する枚葉式の装置である。基板処理装置１は、基板Ｗを収容するキャリアＣＡを保持するロードポートＬＰと、ロードポートＬＰ上のキャリアＣＡから搬送された基板Ｗを処理液や処理ガスなどの処理流体で処理する複数の処理ユニット２と、ロードポートＬＰ上のキャリアＣＡと処理ユニット２との間で基板Ｗを搬送する搬送ロボットと、基板処理装置１を制御する制御装置３とを備えている。
搬送ロボットは、ロードポートＬＰ上のキャリアＣＡに対して基板Ｗの搬入および搬出を行うインデクサロボットＩＲと、複数の処理ユニット２に対して基板Ｗの搬入および搬出を行うセンターロボットＣＲとを含む。インデクサロボットＩＲは、ロードポートＬＰとセンターロボットＣＲとの間で基板Ｗを搬送し、センターロボットＣＲは、インデクサロボットＩＲと処理ユニット２との間で基板Ｗを搬送する。センターロボットＣＲは、基板Ｗを支持するハンドＨ１を含み、インデクサロボットＩＲは、基板Ｗを支持するハンドＨ２を含む。
複数の処理ユニット２は、平面視でセンターロボットＣＲのまわりに配置された複数のタワーＴＷを形成している。図１Ａは、４つのタワーＴＷが形成されている例を示している。センターロボットＣＲは、いずれのタワーＴＷにもアクセス可能である。図１Ｂに示すように、各タワーＴＷは、上下に積層された複数（たとえば３つ）の処理ユニット２を含む。
図２は、基板処理装置１に備えられた処理ユニット２の内部を水平に見た模式図である。
処理ユニット２は、基板Ｗに処理液を供給するウェット処理ユニットである。処理ユニット２は、内部空間を有する箱型のチャンバー４と、チャンバー４内で１枚の基板Ｗを水平に保持しながら基板Ｗの中央部を通る鉛直な回転軸線Ａ１まわりに回転させるスピンチャック１０と、回転軸線Ａ１まわりにスピンチャック１０を取り囲む筒状の処理カップ２１とを含む。
チャンバー４は、基板Ｗが通過する搬入搬出口５ｂが設けられた箱型の隔壁５と、搬入搬出口５ｂを開閉するシャッター７とを含む。ＦＦＵ６（ファン・フィルター・ユニット）は、隔壁５の上部に設けられた送風口５ａの上に配置されている。ＦＦＵ６は、クリーンエアー（フィルターによってろ過された空気）を送風口５ａからチャンバー４内に常時供給する。チャンバー４内の気体は、処理カップ２１の底部に接続された排気ダクト８を通じてチャンバー４から排出される。これにより、クリーンエアーのダウンフローがチャンバー４内に常時形成される。排気ダクト８に排出される排気の流量は、排気ダクト８内に配置された排気バルブ９の開度に応じて変更される。
スピンチャック１０は、水平な姿勢で保持された円板状のスピンベース１２と、スピンベース１２の上方で基板Ｗを水平な姿勢で保持する複数のチャックピン１１と、スピンベース１２の中央部から下方に延びるスピン軸１３と、スピン軸１３を回転させることによりスピンベース１２および複数のチャックピン１１を回転させるスピンモータ１４とを含む。スピンチャック１０は、複数のチャックピン１１を基板Ｗの外周面に接触させる挟持式のチャックに限らず、非デバイス形成面である基板Ｗの裏面（下面）をスピンベース１２の上面１２ｕに吸着させることにより基板Ｗを水平に保持するバキューム式のチャックであってもよい。
処理カップ２１は、基板Ｗから外方に排出された処理液を受け止める複数のガード２４と、複数のガード２４によって下方に案内された処理液を受け止める複数のカップ２３と、複数のガード２４および複数のカップ２３を取り囲む円筒状の外壁部材２２とを含む。図２は、４つのガード２４と３つのカップ２３とが設けられており、最も外側のカップ２３が上から３番目のガード２４と一体である例を示している。
ガード２４は、スピンチャック１０を取り囲む円筒部２５と、円筒部２５の上端部から回転軸線Ａ１に向かって斜め上に延びる円環状の天井部２６とを含む。複数の天井部２６は、上下に重なっており、複数の円筒部２５は、同心円状に配置されている。天井部２６の円環状の上端は、平面視で基板Ｗおよびスピンベース１２を取り囲むガード２４の上端２４ｕに相当する。複数のカップ２３は、それぞれ、複数の円筒部２５の下方に配置されている。カップ２３は、ガード２４によって下方に案内された処理液を受け止める環状の受液溝を形成している。
処理ユニット２は、複数のガード２４を個別に昇降させるガード昇降ユニット２７を含む。ガード昇降ユニット２７は、上位置から下位置までの任意の位置にガード２４を位置させる。図２は、２つのガード２４が上位置に配置されており、残り２つのガード２４が下位置に配置されている状態を示している。上位置は、ガード２４の上端２４ｕがスピンチャック１０に保持されている基板Ｗが配置される保持位置よりも上方に配置される位置である。下位置は、ガード２４の上端２４ｕが保持位置よりも下方に配置される位置である。
回転している基板Ｗに処理液を供給するときは、少なくとも一つのガード２４が上位置に配置される。この状態で、処理液が基板Ｗに供給されると、処理液は、基板Ｗから外方に振り切られる。振り切られた処理液は、基板Ｗに水平に対向するガード２４の内面に衝突し、このガード２４に対応するカップ２３に案内される。これにより、基板Ｗから排出された処理液がカップ２３に集められる。
処理ユニット２は、スピンチャック１０に保持されている基板Ｗに向けて処理液を吐出する複数のノズルを含む。複数のノズルは、基板Ｗの上面に向けて薬液を吐出する薬液ノズル３１と、基板Ｗの上面に向けてリンス液を吐出するリンス液ノズル３５と、基板Ｗの上面に向けて第１液体を吐出する第１液体ノズル３９と、基板Ｗの上面に向けて第２液体を吐出する第２液体ノズル４３とを含む。
薬液ノズル３１は、チャンバー４内で水平に移動可能なスキャンノズルであってもよいし、チャンバー４の隔壁５に対して固定された固定ノズルであってもよい。リンス液ノズル３５、第１液体ノズル３９、および第２液体ノズル４３についても同様である。図２は、薬液ノズル３１、リンス液ノズル３５、第１液体ノズル３９、および第２液体ノズル４３が、スキャンノズルであり、これら４つのノズルにそれぞれ対応する４つのノズル移動ユニットが設けられている例を示している。
薬液ノズル３１は、薬液ノズル３１に薬液を案内する薬液配管３２に接続されている。薬液配管３２に介装された薬液バルブ３３が開かれると、薬液が、薬液ノズル３１の吐出口から下方に連続的に吐出される。薬液ノズル３１から吐出される薬液は、硫酸、硝酸、塩酸、フッ酸、リン酸、酢酸、アンモニア水、過酸化水素水、有機酸（たとえばクエン酸、蓚酸など）、有機アルカリ（たとえば、ＴＭＡＨ：テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドなど）、界面活性剤、および腐食防止剤の少なくとも１つを含む液であってもよいし、これ以外の液体であってもよい。
図示はしないが、薬液バルブ３３は、薬液が通過する環状の弁座が設けられたバルブボディと、弁座に対して移動可能な弁体と、弁体が弁座に接触する閉位置と弁体が弁座から離れた開位置との間で弁体を移動させるアクチュエータとを含む。他のバルブについても同様である。アクチュエータは、空圧アクチュエータまたは電動アクチュエータであってもよいし、これら以外のアクチュエータであってもよい。制御装置３は、アクチュエータを制御することにより、薬液バルブ３３を開閉させる。
薬液ノズル３１は、鉛直方向および水平方向の少なくとも一方に薬液ノズル３１を移動させるノズル移動ユニット３４に接続されている。ノズル移動ユニット３４は、薬液ノズル３１から吐出された薬液が基板Ｗの上面に供給される処理位置と、薬液ノズル３１が平面視で処理カップ２１のまわりに位置する待機位置と、の間で薬液ノズル３１を水平に移動させる。
リンス液ノズル３５は、リンス液ノズル３５にリンス液を案内するリンス液配管３６に接続されている。リンス液配管３６に介装されたリンス液バルブ３７が開かれると、リンス液が、リンス液ノズル３５の吐出口から下方に連続的に吐出される。リンス液ノズル３５から吐出されるリンス液は、たとえば、純水（脱イオン水：ＤＩＷ（Deionized Water））である。リンス液は、炭酸水、電解イオン水、水素水、オゾン水、希釈濃度（たとえば、１０～１００ｐｐｍ程度）の塩酸水、および希釈濃度（たとえば、１０～１００ｐｐｍ程度）のアンモニア水のいずれかであってもよい。
リンス液ノズル３５は、鉛直方向および水平方向の少なくとも一方にリンス液ノズル３５を移動させるノズル移動ユニット３８に接続されている。ノズル移動ユニット３８は、リンス液ノズル３５から吐出されたリンス液が基板Ｗの上面に供給される処理位置と、リンス液ノズル３５が平面視で処理カップ２１のまわりに位置する待機位置と、の間でリンス液ノズル３５を水平に移動させる。
第１液体ノズル３９は、第１液体ノズル３９に第１液体を案内する第１液体配管４０に接続されている。第１液体配管４０に介装された第１液体バルブ４１が開かれると、第１液体が、第１液体ノズル３９の吐出口から下方に連続的に吐出される。第１液体ノズル３９は、鉛直方向および水平方向の少なくとも一方に第１液体ノズル３９を移動させるノズル移動ユニット４２に接続されている。ノズル移動ユニット４２は、第１液体ノズル３９から吐出された第１液体が基板Ｗの上面に供給される処理位置と、第１液体ノズル３９が平面視で処理カップ２１のまわりに位置する待機位置と、の間で第１液体ノズル３９を水平に移動させる。
第２液体ノズル４３は、第２液体ノズル４３に第２液体を案内する第２液体配管４４に接続されている。第２液体配管４４に介装された第２液体バルブ４５が開かれると、第２液体が、第２液体ノズル４３の吐出口から下方に連続的に吐出される。第２液体ノズル４３は、鉛直方向および水平方向の少なくとも一方に第２液体ノズル４３を移動させるノズル移動ユニット４６に接続されている。ノズル移動ユニット４６は、第２液体ノズル４３から吐出された第２液体が基板Ｗの上面に供給される処理位置と、第２液体ノズル４３が平面視で処理カップ２１のまわりに位置する待機位置と、の間で第２液体ノズル４３を水平に移動させる。
水に対する第２液体の溶解度は、水に対する第１液体の溶解度よりも小さい。第２液体の表面張力は、第１液体の表面張力よりも低い。第２液体の比重は、第１液体の比重よりも大きい。第２液体の沸点は、室温（たとえば、２０～２５℃）以上である。第２液体の沸点から室温を引いた値は、室温以下である。第２液体の沸点から室温を引いた値は、室温を超えていてもよい。第２液体の沸点は、水の沸点より低くてもよい。同様に、第１液体の沸点は、水の沸点より低くてもよい。第２液体の沸点は、室温以上、５０℃未満であってもよいし、５０℃以上であってもよい。第２液体の蒸気圧は、第１液体の蒸気圧より高くてもよい。第１液体の表面張力は、水の表面張力より低くてもよい。
以下では、第１液体がＩＰＡの液体（単にＩＰＡともいう。）であり、第２液体がＮｏｖｅｃ（登録商標）７０００の液体（単にＮｏｖｅｃ７０００ともいう。）である例について説明する。Ｎｏｖｅｃ７０００は、ＨＦＥの一種である。第２液体は、Ｎｏｖｅｃ７０００以外のＨＦＥの液体であってもよいし、ＨＦＥ以外のフッ素系溶剤の液体であってもよいし、フッ素系溶剤以外の液体であってもよい。第１液体は、プロパノールやメタノールなどのＩＰＡ以外のアルコールの液体であってもよい。
水に対するＮｏｖｅｃ７０００の溶解度は、水に対するＩＰＡの溶解度よりも小さい。Ｎｏｖｅｃ７０００の表面張力は、ＩＰＡの表面張力よりも低い。Ｎｏｖｅｃ７０００の比重は、ＩＰＡの比重よりも大きい。Ｎｏｖｅｃ７０００の沸点は、３４℃である。Ｎｏｖｅｃ７０００の沸点は、室温以上である。室温が２３℃である場合、Ｎｏｖｅｃ７０００の沸点から室温を引いた値は、１１であり、室温以下である。Ｎｏｖｅｃ７０００の沸点は、ＩＰＡの沸点よりも低い。Ｎｏｖｅｃ７０００の蒸気圧は、ＩＰＡの蒸気圧より高い。
処理ユニット２は、スピンチャック１０の上方に配置された遮断部材５１を含む。図２は、遮断部材５１が円板状の遮断板である例を示している。遮断部材５１は、スピンチャック１０の上方に水平に配置された円板部５２を含む。遮断部材５１は、円板部５２の中央部から上方に延びる筒状の支軸５３によって水平に支持されている。円板部５２の中心線は、基板Ｗの回転軸線Ａ１上に配置されている。円板部５２の下面は、遮断部材５１の下面５１Ｌに相当する。遮断部材５１の下面５１Ｌは、基板Ｗの上面に対向する対向面である。遮断部材５１の下面５１Ｌは、基板Ｗの上面と平行であり、基板Ｗの直径以上の外径を有している。
遮断部材５１は、遮断部材５１を鉛直に昇降させる遮断部材昇降ユニット５４に接続されている。遮断部材昇降ユニット５４は、上位置（図２に示す位置）から下位置までの任意の位置に遮断部材５１を位置させる。下位置は、薬液ノズル３１などのスキャンノズルが基板Ｗと遮断部材５１との間に進入できない高さまで遮断部材５１の下面５１Ｌが基板Ｗの上面に近接する近接位置である。上位置は、スキャンノズルが遮断部材５１と基板Ｗとの間に進入可能な高さまで遮断部材５１が退避した離間位置である。
複数のノズルは、遮断部材５１の下面５１Ｌの中央部で開口する上中央開口６１を介して処理液や処理ガスなどの処理流体を下方に吐出する中心ノズル５５を含む。中心ノズル５５は、回転軸線Ａ１に沿って上下に延びている。中心ノズル５５は、遮断部材５１の中央部を上下に貫通する貫通穴内に配置されている。遮断部材５１の内周面は、径方向（回転軸線Ａ１に直交する方向）に間隔を空けて中心ノズル５５の外周面を取り囲んでいる。中心ノズル５５は、遮断部材５１と共に昇降する。処理流体を吐出する中心ノズル５５の吐出口は、遮断部材５１の上中央開口６１の上方に配置されている。
中心ノズル５５は、中心ノズル５５に不活性ガスを案内する上気体配管５６に接続されている。基板処理装置１は、中心ノズル５５から吐出される不活性ガスを加熱するヒータ５９を備えていてもよい。上気体配管５６に介装された上気体バルブ５７が開かれると、不活性ガスの流量を変更する流量調整バルブ５８の開度に対応する流量で、不活性ガスが、中心ノズル５５の吐出口から下方に連続的に吐出される。中心ノズル５５から吐出される不活性ガスは、窒素ガスである。不活性ガスは、ヘリウムガスやアルゴンガスなどの窒素ガス以外のガスであってもよい。
遮断部材５１の内周面と中心ノズル５５の外周面は、上下に延びる筒状の上気体流路６２を形成している。上気体流路６２は、不活性ガスを遮断部材５１の上中央開口６１に導く上気体配管６３に接続されている。上気体配管６３に介装された上気体バルブ６４が開かれると、不活性ガスの流量を変更する流量調整バルブ６５の開度に対応する流量で、不活性ガスが、遮断部材５１の上中央開口６１から下方に連続的に吐出される。遮断部材５１の上中央開口６１から吐出される不活性ガスは、窒素ガスである。不活性ガスは、ヘリウムガスやアルゴンガスなどの窒素ガス以外のガスであってもよい。
複数のノズルは、基板Ｗの下面中央部に向けて処理液を吐出する下面ノズル７１を含む。下面ノズル７１は、スピンベース１２の上面１２ｕと基板Ｗの下面との間に配置されたノズル円板部と、ノズル円板部から下方に延びるノズル筒状部とを含む。下面ノズル７１の吐出口は、ノズル円板部の上面中央部で開口している。基板Ｗがスピンチャック１０に保持されているときは、下面ノズル７１の吐出口が、基板Ｗの下面中央部に上下に対向する。
下面ノズル７１は、加熱流体の一例である温水（室温よりも高温の純水）を下面ノズル７１に案内する加熱流体配管７２に接続されている。下面ノズル７１に供給される純水は、加熱流体配管７２に介装されたヒータ７５によって加熱される。加熱流体配管７２に介装された加熱流体バルブ７３が開かれると、温水の流量を変更する流量調整バルブ７４の開度に対応する流量で、温水が、下面ノズル７１の吐出口から上方に連続的に吐出される。これにより、温水が基板Ｗの下面に供給される。
下面ノズル７１の外周面とスピンベース１２の内周面は、上下に延びる筒状の下気体流路８２を形成している。下気体流路８２は、スピンベース１２の上面１２ｕの中央部で開口する下中央開口８１を含む。下気体流路８２は、不活性ガスをスピンベース１２の下中央開口８１に導く下気体配管８３に接続されている。下気体配管８３に介装された下気体バルブ８４が開かれると、不活性ガスの流量を変更する流量調整バルブ８５の開度に対応する流量で、不活性ガスが、スピンベース１２の下中央開口８１から上方に連続的に吐出される。
スピンベース１２の下中央開口８１から吐出される不活性ガスは、窒素ガスである。不活性ガスは、ヘリウムガスやアルゴンガスなどの窒素ガス以外のガスであってもよい。基板Ｗがスピンチャック１０に保持されているときに、スピンベース１２の下中央開口８１が窒素ガスを吐出すると、窒素ガスは、基板Ｗの下面とスピンベース１２の上面１２ｕとの間を放射状に流れる。これにより、基板Ｗとスピンベース１２との間の空間が窒素ガスで満たされる。
図３は、制御装置３のハードウェアを示すブロック図である。
制御装置３は、コンピュータ本体３ａと、コンピュータ本体３ａに接続された周辺装置３ｄとを含む、コンピュータである。コンピュータ本体３ａは、各種の命令を実行するＣＰＵ３ｂ（central processing unit：中央処理装置）と、情報を記憶する主記憶装置３ｃとを含む。周辺装置３ｄは、プログラムＰ等の情報を記憶する補助記憶装置３ｅと、リムーバブルメディアＲＭから情報を読み取る読取装置３ｆと、ホストコンピュータＨＣ等の他の装置と通信する通信装置３ｇとを含む。
制御装置３は、入力装置および表示装置に接続されている。入力装置は、ユーザーやメンテナンス担当者などの操作者が基板処理装置１に情報を入力するときに操作される。情報は、表示装置の画面に表示される。入力装置は、キーボード、ポインティングデバイス、およびタッチパネルのいずれかであってもよいし、これら以外の装置であってもよい。入力装置および表示装置を兼ねるタッチパネルディスプレイが基板処理装置１に設けられてもよい。
ＣＰＵ３ｂは、補助記憶装置３ｅに記憶されたプログラムＰを実行する。補助記憶装置３ｅ内のプログラムＰは、制御装置３に予めインストールされたものであってもよいし、読取装置３ｆを通じてリムーバブルメディアＲＭから補助記憶装置３ｅに送られたものであってもよいし、ホストコンピュータＨＣなどの外部装置から通信装置３ｇを通じて補助記憶装置３ｅに送られたものであってもよい。
補助記憶装置３ｅおよびリムーバブルメディアＲＭは、電力が供給されていなくても記憶を保持する不揮発性メモリーである。補助記憶装置３ｅは、たとえば、ハードディスクドライブ等の磁気記憶装置である。リムーバブルメディアＲＭは、たとえば、コンパクトディスクなどの光ディスクまたはメモリーカードなどの半導体メモリーである。リムーバブルメディアＲＭは、プログラムＰが記録されたコンピュータ読取可能な記録媒体の一例である。リムーバブルメディアＲＭは、一時的ではない有形の記録媒体である。
補助記憶装置３ｅは、複数のレシピを記憶している。レシピは、基板Ｗの処理内容、処理条件、および処理手順を規定する情報である。複数のレシピは、基板Ｗの処理内容、処理条件、および処理手順の少なくとも一つにおいて互いに異なる。制御装置３は、ホストコンピュータＨＣによって指定されたレシピにしたがって基板Ｗが処理されるように基板処理装置１を制御する。制御装置３は、以下の各工程を実行するようにプログラムされている。
次に、第１実施例について説明する。
図４は、基板処理装置１によって行われる基板Ｗの処理の一例（第１実施例）について説明するための工程図である。図５Ａ～図５Ｃは、第１実施例が行われているときの基板Ｗの状態を示す模式図である。以下では、図２および図４を参照する。図５Ａ～図５Ｃについては適宜参照する。
処理される基板Ｗは、たとえば、シリコンウエハなどの半導体ウエハである。基板Ｗの表面は、トランジスタやキャパシタ等のデバイスが形成されるデバイス形成面に相当する。基板Ｗは、パターン形成面である基板Ｗの表面にパターンＰ１（図１４Ａ参照）が形成された基板Ｗであってもよいし、基板Ｗの表面にパターンＰ１が形成されていない基板Ｗであってもよい。後者の場合、後述する薬液供給工程でパターンＰ１が形成されてもよい。
基板処理装置１によって基板Ｗが処理されるときは、チャンバー４内に基板Ｗを搬入する搬入工程（図４のステップＳ１）が行われる。
具体的には、遮断部材５１が上位置に位置しており、全てのガード２４が下位置に位置しており、全てのスキャンノズルが待機位置に位置している状態で、センターロボットＣＲ（図１Ａ参照）が、基板ＷをハンドＨ１で支持しながら、ハンドＨ１をチャンバー４内に進入させる。そして、センターロボットＣＲは、基板Ｗの表面が上に向けられた状態でハンドＨ１上の基板Ｗを複数のチャックピン１１の上に置く。その後、複数のチャックピン１１が基板Ｗの外周面に押し付けられ、基板Ｗが把持される。センターロボットＣＲは、基板Ｗをスピンチャック１０の上に置いた後、ハンドＨ１をチャンバー４の内部から退避させる。
次に、上気体バルブ６４および下気体バルブ８４が開かれ、遮断部材５１の上中央開口６１およびスピンベース１２の下中央開口８１が窒素ガスの吐出を開始する。これにより、基板Ｗと遮断部材５１との間の空間が窒素ガスで満たされる。同様に、基板Ｗとスピンベース１２との間の空間が窒素ガスで満たされる。その一方で、ガード昇降ユニット２７が少なくとも一つのガード２４を下位置から上位置に上昇させる。その後、スピンモータ１４が駆動され、基板Ｗの回転が開始される（図４のステップＳ２）。これにより、基板Ｗが薬液供給速度（１００ｒｐｍ以上、１０００ｒｐｍ未満）で回転する。
次に、薬液を基板Ｗの上面に供給し、基板Ｗの上面全域を覆う薬液の液膜を形成する薬液供給工程（図４のステップＳ３）が行われる。
具体的には、遮断部材５１が上位置に位置しており、少なくとも一つのガード２４が上位置に位置している状態で、ノズル移動ユニット３４が薬液ノズル３１を待機位置から処理位置に移動させる。その後、薬液バルブ３３が開かれ、薬液ノズル３１が薬液の吐出を開始する。薬液バルブ３３が開かれてから所定時間が経過すると、薬液バルブ３３が閉じられ、薬液の吐出が停止される。その後、ノズル移動ユニット３４が、薬液ノズル３１を待機位置に移動させる。
薬液ノズル３１から吐出された薬液は、薬液供給速度で回転している基板Ｗの上面に衝突した後、遠心力によって基板Ｗの上面に沿って外方に流れる。そのため、薬液が基板Ｗの上面全域に供給され、基板Ｗの上面全域を覆う薬液の液膜が形成される。薬液ノズル３１が薬液を吐出しているとき、ノズル移動ユニット３４は、基板Ｗの上面に対する薬液の着液位置が中央部と外周部とを通るように着液位置を移動させてもよいし、中央部で着液位置を静止させてもよい。
次に、リンス液の一例である純水を基板Ｗの上面に供給して、基板Ｗ上の薬液を洗い流すリンス液供給工程（図４のステップＳ４）が行われる。
具体的には、遮断部材５１が上位置に位置しており、少なくとも一つのガード２４が上位置に位置している状態で、ノズル移動ユニット３８がリンス液ノズル３５を待機位置から処理位置に移動させる。その後、リンス液バルブ３７が開かれ、リンス液ノズル３５がリンス液の吐出を開始する。純水の吐出が開始される前に、ガード昇降ユニット２７は、基板Ｗから排出された液体を受け止めるガード２４を切り替えるために、少なくとも一つのガード２４を鉛直に移動させてもよい。リンス液バルブ３７が開かれてから所定時間が経過すると、リンス液バルブ３７が閉じられ、リンス液の吐出が停止される。その後、ノズル移動ユニット３８が、リンス液ノズル３５を待機位置に移動させる。
リンス液ノズル３５から吐出された純水は、リンス液供給速度（１００ｒｐｍ以上、１０００ｒｐｍ未満）で回転している基板Ｗの上面に衝突した後、遠心力によって基板Ｗの上面に沿って外方に流れる。基板Ｗ上の薬液は、リンス液ノズル３５から吐出された純水に置換される。これにより、基板Ｗの上面全域を覆う純水の液膜が形成される。リンス液ノズル３５が純水を吐出しているとき、ノズル移動ユニット３８は、基板Ｗの上面に対する純水の着液位置が中央部と外周部とを通るように着液位置を移動させてもよいし、中央部で着液位置を静止させてもよい。
次に、第１液体を基板Ｗの上面に供給して、基板Ｗの上面上のリンス液を第１液体に置換する第１置換工程（図４のステップＳ５）が行われる。
具体的には、遮断部材５１が上位置に位置しており、少なくとも一つのガード２４が上位置に位置している状態で、ノズル移動ユニット４２が第１液体ノズル３９を待機位置から処理位置に移動させる。その後、スピンチャック１０が基板Ｗを第１置換速度で回転させる。第１置換速度は、リンス液供給速度と等しくてもよいし、異なっていてもよい。第１液体ノズル３９が基板Ｗの上方に位置している状態で、第１液体バルブ４１が開かれ、第１液体ノズル３９が第１液体の吐出を開始する。第１液体の吐出が開始される前に、ガード昇降ユニット２７は、基板Ｗから排出された液体を受け止めるガード２４を切り替えるために、少なくとも一つのガード２４を鉛直に移動させてもよい。
第１液体ノズル３９から吐出された第１液体は、第１置換速度で回転している基板Ｗの上面に衝突した後、基板Ｗの上面に沿って外方に流れる。基板Ｗ上の純水は、第１液体ノズル３９から吐出された第１液体に置換される。これにより、基板Ｗの上面全域を覆う第１液膜Ｆ１（第１液体の液膜。以下同様。）が形成される。第１液体ノズル３９が第１液体を吐出しているとき、ノズル移動ユニット４２は、基板Ｗの上面に対する第１液体の着液位置が中央部と外周部とを通るように着液位置を移動させてもよいし、中央部で着液位置を静止させてもよい。
純水の液膜が第１液膜Ｆ１に置換された後は、第１液体の吐出を停止しながら、第１液膜Ｆ１を基板Ｗの上面上に保持する第１パドル工程（図４のステップＳ６）が行われる。
具体的には、第１液体ノズル３９から吐出された第１液体が基板Ｗの上面の中央部に衝突する中央処理位置で第１液体ノズル３９が静止しているときに、スピンチャック１０が基板Ｗの回転速度を第１置換速度から第１パドル速度に低下させる。第１パドル速度は、たとえば、０を超える５０ｒｐｍ以下の速度である。基板Ｗの回転速度が第１パドル速度に低下した後、第１液体バルブ４１が閉じられ、第１液体の吐出が停止される。その後、ノズル移動ユニット４２が、第１液体ノズル３９を中央処理位置から待機位置に移動させる。
基板Ｗの回転速度が第１パドル速度に低下すると、基板Ｗ上の第１液体に加わる遠心力が弱まる。そのため、第１液体は、基板Ｗの上面から排出されない、もしくは、微量しか排出されない。したがって、第１液体の吐出が停止された後も、基板Ｗの上面全域を覆う第１液膜Ｆ１が基板Ｗ上に保持される。純水の液膜を第１液膜Ｆ１に置換した後に、微量の純水がパターンＰ１（図１４Ａ参照）の間に残っていたとしても、この純水は、第１液体に溶け込み、第１液体中に拡散する。これにより、パターンＰ１の間に残留する純水を減らすことができる。
次に、第２液体を基板Ｗの上面に供給して、基板Ｗの上面上の第１液体を第２液体に置換する第２置換工程（図４のステップＳ７－１）が行われる。
具体的には、遮断部材５１が上位置に位置しており、少なくとも一つのガード２４が上位置に位置している状態で、ノズル移動ユニット４６が第２液体ノズル４３を待機位置から処理位置に移動させる。その後、スピンチャック１０が基板Ｗを第２置換速度で回転させる。第２置換速度は、リンス液供給速度と等しくてもよいし、異なっていてもよい。第２置換速度は、第１置換速度と等しくてもよいし、異なっていてもよい。第２液体ノズル４３が基板Ｗの上方に位置している状態で、第２液体バルブ４５が開かれ、第２液体ノズル４３が第２液体の吐出を開始する。第２液体の吐出が開始される前に、ガード昇降ユニット２７は、基板Ｗから排出された液体を受け止めるガード２４を切り替えるために、少なくとも一つのガード２４を鉛直に移動させてもよい。
第２液体ノズル４３から吐出された第２液体は、第２置換速度で回転している基板Ｗの上面に衝突した後、基板Ｗの上面に沿って外方に流れる。第２液体ノズル４３が第２液体を吐出しているとき、ノズル移動ユニット４６は、基板Ｗの上面に対する第２液体の着液位置が中央部と外周部とを通るように着液位置を移動させてもよいし、中央部で着液位置を静止させてもよい。この例では、ノズル移動ユニット４６は、第２液体ノズル４３から吐出された第２液体が基板Ｗの上面の中央部に衝突する中央処理位置で第２液体ノズル４３を静止させる。
第２液体ノズル４３が基板Ｗの上面の中央部に向けて第２液体を吐出すると、第２液体ノズル４３から吐出された第２液体は、基板Ｗの上面の中央部で第１液膜Ｆ１に衝突する。第２液体は、第１液膜Ｆ１を貫通し、基板Ｗの上面の中央部に衝突する。基板Ｗの上面の中央部にあった第１液体は、第２液体の供給によって、基板Ｗの上面に沿って外方に押し流される。基板Ｗの上面の中央部に衝突した第２液体は、基板Ｗの上面の中央部から基板Ｗの上面に沿ってあらゆる方向に外方に流れる。これにより、図５Ａに示すように、基板Ｗの上面の中央部を覆うほぼ円形の第２液膜Ｆ２（第２液体の液膜。以下同様。）と、第２液膜Ｆ２を取り囲むリング状の第１液膜Ｆ１とが、基板Ｗの上面に形成される。
第２液体の比重は、第１液体の比重よりも大きい。そのため、第１液体と第２液体との界面では、第２液体が重力で基板Ｗの上面側に移動し、第１液体が第２液体の上に移動する。つまり、比重差によって第２液体が第１液体と基板Ｗとの間に入り込む（図５Ａ参照）。第２液体の吐出が継続されると、このような界面が基板Ｗの上面に沿って外方に移動する。したがって、第２液体と基板Ｗとの間に残留する第１液体を減らすことができ、第１液体を確実に第２液体に置換できる。これにより、パターンＰ１（図１４Ａ参照）の間に残留する第１液体を減らすことができる。
第２液体の吐出が継続されると、第２液膜Ｆ２の外径が徐々に増加すると共に、リング状の第１液膜Ｆ１の幅（第１液膜Ｆ１の内周から基板Ｗの外周面までの径方向の長さ）が徐々に減少する。第２液体の吐出が開始されてから所定時間が経過すると、第２液膜Ｆ２の外周が基板Ｗの上面の外周まで広がり、全てまたは殆ど全ての第１液体が第２液体で置換される。これにより、図５Ｂに示すように、基板Ｗの上面全域を覆う第２液膜Ｆ２が形成される。その後、第２液体バルブ４５が閉じられ、第２液体の吐出が停止される。
第２液体は、第２置換速度で回転している基板Ｗの上面に供給される。この例では、第２置換速度は、リンス液供給速度よりも小さく、第１パドル速度（たとえば、０を超える５０ｒｐｍ以下の速度）と等しい。つまり、第２液体は、低速で回転している基板Ｗの上面に向けて吐出される。前述のように、第２液体の吐出が継続されると、第２液膜Ｆ２の外径が徐々に増加する。低速で回転している基板Ｗの上面に向けて第２液体を吐出し続けると、第２液膜Ｆ２の外周は、ほぼ円形のまま基板Ｗの上面の外周まで広がる。
これに対して、第１液体および第２液体の性質の違いが大きい場合、高速で回転している基板Ｗの上面に向けて第２液体を吐出し続けると、第１液体が基板Ｗの上面の外周部に残るおそれがある。たとえば、第２液膜Ｆ２の外周が平面視において基板Ｗの上面の外周部でぎざぎざになり、第１液体が第２液膜Ｆ２のぎざぎざの外周の間に残るおそれがある。このような懸念がある場合は、前記のように、低速で回転している基板Ｗの上面に向けて第２液体を吐出し続けてもよい。
スピンチャック１０は、第２液体の吐出が停止された状態で、基板Ｗの上面全域を覆う第２液膜Ｆ２を保持する基板Ｗを第２置換速度で回転させる。前述のように、この例では、第２置換速度は、第１パドル速度と等しい。第２置換速度が第１パドル速度と等しい場合、第２液体は、基板Ｗの上面から排出されない、もしくは、微量しか排出されない。したがって、第２液体の吐出が停止された状態で、基板Ｗの上面全域を覆う第２液膜Ｆ２が基板Ｗの上面上に保持される（第２パドル工程（図４のステップＳ８－１））。
第１液膜Ｆ１を第２液膜Ｆ２に置換した後に、微量の第１液体が第２液膜Ｆ２と基板Ｗとの間に残っていたとしても、この第１液体は、第２液体に溶け込み、第２液体中に拡散する。これにより、第２液膜Ｆ２と基板Ｗとの間に残留する第１液体を減らすことができる。第２液体の吐出が停止された後も、第２液膜Ｆ２を基板Ｗの上面に保持すれば、第１液体を第２液体に溶け込ませる時間を延ばすことができ、より多くの第１液体を第２液体中に溶け込ませることができる。
次に、基板Ｗの高速回転によって基板Ｗを乾燥させる乾燥工程（図４のステップＳ１１）が行われる。
具体的には、遮断部材昇降ユニット５４が遮断部材５１を上位置から下位置に下降させる。この状態で、スピンチャック１０がリンス液供給速度よりも大きい高回転速度（たとえば数千ｒｐｍ）で基板Ｗを回転させる。基板Ｗの上面上の第２液体は、無秩序に基板Ｗの上面に沿って外方に流れる。これにより、図５Ｃに示すように、第２液体が基板Ｗから除去され、基板Ｗが乾燥する。基板Ｗの高速回転が開始されてから所定時間が経過すると、スピンチャック１０が回転を停止する。これにより、基板Ｗの回転が停止される（図４のステップＳ１２）。
次に、基板Ｗをチャンバー４から搬出する搬出工程（図４のステップＳ１３）が行われる。
具体的には、遮断部材昇降ユニット５４が遮断部材５１を上位置まで上昇させ、ガード昇降ユニット２７が全てのガード２４を下位置まで下降させる。さらに、上気体バルブ６４および下気体バルブ８４が閉じられ、遮断部材５１の上中央開口６１とスピンベース１２の下中央開口８１とが窒素ガスの吐出を停止する。その後、センターロボットＣＲが、ハンドＨ１をチャンバー４内に進入させる。センターロボットＣＲは、複数のチャックピン１１が基板Ｗの把持を解除した後、スピンチャック１０上の基板ＷをハンドＨ１で支持する。その後、センターロボットＣＲは、基板ＷをハンドＨ１で支持しながら、ハンドＨ１をチャンバー４の内部から退避させる。これにより、処理済みの基板Ｗがチャンバー４から搬出される。
次に、第２実施例について説明する。
搬入工程（図６のステップＳ１）から第１パドル工程（図６のステップＳ６）までの第２実施例の流れは、第１実施例と同様であるので、以下では、第２置換工程以降の流れについて説明する。
図６は、基板処理装置１によって行われる基板Ｗの処理の他の例（第２実施例）について説明するための工程図である。図７Ａ～図７Ｆは、第２実施例が行われているときの基板Ｗの状態を示す模式図である。以下では、図２および図６を参照する。図７Ａ～図７Ｆについては適宜参照する。
第１液膜Ｆ１が形成された後は、第２液体を基板Ｗの上面に供給して、基板Ｗの上面上の第１液体を第２液体に置換する第２置換工程（図６のステップＳ７－２）が行われる。
具体的には、遮断部材５１が上位置に位置しており、少なくとも一つのガード２４が上位置に位置している状態で、ノズル移動ユニット４６が第２液体ノズル４３を待機位置から処理位置に移動させる。その後、スピンチャック１０が基板Ｗを第２置換速度で回転させる。第２置換速度は、リンス液供給速度と等しくてもよいし、異なっていてもよい。第２置換速度は、第１置換速度と等しくてもよいし、異なっていてもよい。第２液体ノズル４３が基板Ｗの上方に位置している状態で、第２液体バルブ４５が開かれ、第２液体ノズル４３が第２液体の吐出を開始する。
第２液体の吐出が開始される前に、ガード昇降ユニット２７は、基板Ｗから排出された液体を受け止めるガード２４を切り替えるために、少なくとも一つのガード２４を鉛直に移動させてもよい。第２液体ノズル４３が第２液体を吐出しているとき、ノズル移動ユニット４６は、基板Ｗの上面に対する第２液体の着液位置が中央部と外周部とを通るように着液位置を移動させてもよいし、中央部で着液位置を静止させてもよい。この例では、ノズル移動ユニット４６は、第２液体ノズル４３から吐出された第２液体が基板Ｗの上面の中央部に衝突する中央処理位置で第２液体ノズル４３を静止させる。
図７Ａに示すように、第２液体が基板Ｗの上面の中央部に向けて吐出されると、基板Ｗの上面の中央部を覆うほぼ円形の第２液膜Ｆ２と、第２液膜Ｆ２を取り囲むリング状の第１液膜Ｆ１とが、基板Ｗの上面に形成される。第２液体の吐出が継続されると、第２液膜Ｆ２の外径が徐々に増加すると共に、リング状の第１液膜Ｆ１の幅が徐々に減少する。第２液体バルブ４５は、第１液膜Ｆ１が基板Ｗの上面からなくなる前に閉じられる。図７Ｂに示すように、たとえば、第１液膜Ｆ１が基板Ｗの上面の外周部だけに残るように、第２液体ノズル４３から吐出される第２液体の総量が制御される。第１液膜Ｆ１の幅は、第２液膜Ｆ２の半径よりも小さい。
スピンチャック１０は、第２液体の吐出が停止された状態で、ほぼ円形の第２液膜Ｆ２とリング状の第１液膜Ｆ１とを保持する基板Ｗを第２置換速度で回転させる。第２置換速度は、第１パドル速度（たとえば、０を超える５０ｒｐｍ以下の速度）と等しくてもよい。第２置換速度が第１パドル速度と等しい場合、第１液体は、基板Ｗの上面から排出されない、もしくは、微量しか排出されない。したがって、図７Ｂに示すように、第２液体の吐出が停止された状態で、ほぼ円形の第２液膜Ｆ２とリング状の第１液膜Ｆ１とが基板Ｗの上面上に保持される（第２パドル工程（図６のステップＳ８－２））。
基板Ｗの上面の外周部にリング状の第１液膜Ｆ１を残さずに、第２液膜Ｆ２の外周を基板Ｗの上面の外周まで広げると、薄い第２液膜Ｆ２が基板Ｗの上面に形成される。これは、第２液体の表面張力が低いからである。さらに、第２液膜Ｆ２が薄いことに加え、第２液体の揮発性が高いので、第２液体の吐出を停止すると、基板Ｗ上の第２液体が直ぐに蒸発し、基板Ｗの上面の一部が短時間で第２液膜Ｆ２から露出するかもしれない。
これに対して、第１液体の表面張力が第２液体の表面張力よりも高いので、基板Ｗの上面の外周部に残る第１液膜Ｆ１の厚みは、第２液膜Ｆ２の厚みよりも大きい。基板Ｗの上面に供給された第２液体は、リング状の第１液膜Ｆ１の内側に溜まる。したがって、第２液膜Ｆ２の外周を基板Ｗの上面の外周まで広げた場合に比べて厚い第２液膜Ｆ２が第１液膜Ｆ１の内側に形成される。これにより、基板Ｗの上面の一部が短時間で第２液膜Ｆ２から露出することを防止できる。
次に、基板Ｗの上面の中央部を第２液膜Ｆ２から露出させる露出穴Ｈを第２液膜Ｆ２に形成し、この露出穴Ｈの外縁を基板Ｗの上面の外周まで広げる液体排出工程が行われる。
具体的には、遮断部材５１が上位置に位置しており、少なくとも一つのガード２４が上位置に位置している状態で、加熱流体バルブ７３が開かれ、下面ノズル７１が加熱流体の一例である温水（たとえば、４５～６０℃）の吐出を開始する。温水の吐出は、第２液体が基板Ｗの上面に供給される前または後に開始されてもよいし、第２液体が基板Ｗの上面に供給されるのと同時に開示されてもよい。温水の吐出は、露出穴Ｈの外縁が基板Ｗの上面の外周まで広がった後に停止される。露出穴Ｈが形成された後であれば、温水の吐出は、露出穴Ｈの外縁が基板Ｗの上面の外周まで広がる前に停止されてもよい。
また、スピンチャック１０は、基板Ｗを液体排出速度で回転させる。液体排出速度は、第１パドル速度よりも大きい。液体排出速度は、第２置換速度と等しくてもよいし、異なっていてもよい。この例では、液体排出速度は、第１パドル速度よりも大きく、リンス液供給速度よりも小さい速度である。液体排出速度が第２置換速度と異なる場合、基板Ｗの回転速度は、温水の吐出が開始される前または後に変更されてもよいし、温水の吐出が開始されるのと同時に変更されてもよい。また、温水の吐出が開始される前に、ガード昇降ユニット２７は、基板Ｗから排出された液体を受け止めるガード２４を切り替えるために、少なくとも一つのガード２４を鉛直に移動させてもよい。
図７Ｃに示すように、下面ノズル７１は、基板Ｗへの第２液体の吐出が停止されており、ほぼ円形の第２液膜Ｆ２とリング状の第１液膜Ｆ１とが基板Ｗの上面に保持されている状態で、基板Ｗの下面の中央部に向けて温水を吐出する。下面ノズル７１から上方に吐出された温水は、基板Ｗの下面中央部に衝突した後、回転している基板Ｗの下面に沿って外方に流れる。これにより、温水が基板Ｗの下面全域に供給され、基板Ｗの全域が加熱される。基板Ｗの上面上の第１液体および第２液体は、基板Ｗを介して間接的に加熱される。
第１液体および第２液体の加熱によって第１液体および第２液体の蒸発が促進される。下面ノズル７１から吐出された温水が基板Ｗの下面の中央部に最初に衝突するので、温水から基板Ｗに伝達される熱量は、基板Ｗの下面の中央部に近づくにしたがって増加する。第２液体の蒸発速度は、基板Ｗの上面の中央部で最も大きい。そのため、図７Ｄに示すように、第２液膜Ｆ２の中央部を貫通するほぼ円形の露出穴Ｈが形成され（穴形成工程（図６のステップ９－２））、第２液膜Ｆ２がリング状に変化する。これにより、基板Ｗの上面の中央部が第２液膜Ｆ２から露出する。
露出穴Ｈが第２液膜Ｆ２の中央部に形成された後は、リング状の第２液膜Ｆ２の内周を形成する第２液体が蒸発する。これにより、露出穴Ｈの直径に相当する第２液膜Ｆ２の内径が広がる。加えて、基板Ｗの上面上の第２液体が遠心力によって基板Ｗの上面に沿って外方に流れ、第２液膜Ｆ２の内径および外径が広がる。基板Ｗの上面の外周部上の第１液体は、第２液体によって外方に押され、基板Ｗから排出される。これにより、図７Ｅに示すように、第１液膜Ｆ１が基板Ｗから排出される。その後、図７Ｆに示すように、第２液膜Ｆ２の内周が基板Ｗの上面の外周まで広がり（穴拡大工程（図６のステップ１０－２））、第２液膜Ｆ２が基板Ｗから排出される。これにより、目視できる大きさの液滴が基板Ｗの上面からなくなり、基板Ｗの上面全域が露出する。
室温よりも高く、水の沸点以下の値であれば、温水の温度は、どのような値であってもよい。温水の温度は、第２液体の沸点以上であってもよい。たとえば、温水の温度は、第２液体の沸点よりも少し高い温度であってもよい。具体的には、温水の温度から第２液体の沸点を引いた値は、室温以下であってもよい。温水の温度が第２液体の沸点以上である場合、少なくとも基板Ｗの上面の中央部は、第２液体の沸点以上の温度まで加熱される。
温水の温度が第２液体の沸点よりも少し高い場合、第２液体が少なくとも基板Ｗの上面の中央部で気化し、多数の小さな気泡が第２液体と基板Ｗの上面との間に介在する。第２液体の供給が開始される前から温水の吐出が開始される場合、第２液体は、比重差で第１液体と基板Ｗとの間に入り込み、基板Ｗに供給された直後（たとえば基板Ｗに供給されてから５秒以内に）基板Ｗの上面上で気化する。
第２液体が第２液膜Ｆ２と基板Ｗとの界面で気化すると、第２液体の蒸気を含む蒸気層（図１４Ａ参照）が第２液膜Ｆ２と基板Ｗとの間に形成され、第２液体が基板Ｗの上面から離れる。この場合、蒸気層の厚みがパターンＰ１の高さより大きいと、パターンＰ１の間から全ての第２液体がなくなる。そのため、パターンＰ１の倒壊を防止しながら、第２液膜Ｆ２を基板Ｗから排出できる。
次に、基板Ｗの高速回転によって基板Ｗを乾燥させる乾燥工程（図６のステップＳ１１）が行われる。
具体的には、遮断部材昇降ユニット５４が遮断部材５１を上位置から下位置に下降させる。この状態で、スピンチャック１０がリンス液供給速度よりも大きい高回転速度（たとえば数千ｒｐｍ）で基板Ｗを回転させる。目視できない大きさの液滴が基板Ｗの上面（たとえば、パターンＰ１の間）に残っていたとしても、このような液滴は、基板Ｗが高速で回転している間に蒸発する。これにより、基板Ｗが乾燥する。基板Ｗの高速回転が開始されてから所定時間が経過すると、スピンチャック１０が回転を停止する。これにより、基板Ｗの回転が停止される（図６のステップＳ１２）。
次に、基板Ｗをチャンバー４から搬出する搬出工程（図６のステップＳ１３）が行われる。
具体的には、遮断部材昇降ユニット５４が遮断部材５１を上位置まで上昇させ、ガード昇降ユニット２７が全てのガード２４を下位置まで下降させる。さらに、上気体バルブ６４および下気体バルブ８４が閉じられ、遮断部材５１の上中央開口６１とスピンベース１２の下中央開口８１とが窒素ガスの吐出を停止する。その後、センターロボットＣＲが、ハンドＨ１をチャンバー４内に進入させる。センターロボットＣＲは、複数のチャックピン１１が基板Ｗの把持を解除した後、スピンチャック１０上の基板ＷをハンドＨ１で支持する。その後、センターロボットＣＲは、基板ＷをハンドＨ１で支持しながら、ハンドＨ１をチャンバー４の内部から退避させる。これにより、処理済みの基板Ｗがチャンバー４から搬出される。
次に、第３実施例について説明する。
搬入工程（図８のステップＳ１）から第１パドル工程（図８のステップＳ６）までの第３実施例の流れは、第１実施例と同様であるので、以下では、第２置換工程以降の流れについて説明する。
図８は、基板処理装置１によって行われる基板Ｗの処理のさらに他の例（第３実施例）について説明するための工程図である。図９Ａ～図９Ｃは、第３実施例が行われているときの基板Ｗの状態を示す模式図である。以下では、図２および図８を参照する。図９Ａ～図９Ｃについては適宜参照する。
第１液膜Ｆ１が形成された後は、第２液体を基板Ｗの上面に供給して、基板Ｗの上面上の第１液体を第２液体に置換する第２置換工程（図８のステップＳ７－３）が行われる。
具体的には、遮断部材５１が上位置に位置しており、少なくとも一つのガード２４が上位置に位置している状態で、ノズル移動ユニット４６が第２液体ノズル４３を待機位置から処理位置に移動させる。その後、スピンチャック１０が基板Ｗを第２置換速度で回転させる。第２置換速度は、リンス液供給速度と等しくてもよいし、異なっていてもよい。第２置換速度は、第１置換速度と等しくてもよいし、異なっていてもよい。第２液体ノズル４３が基板Ｗの上方に位置している状態で、第２液体バルブ４５が開かれ、第２液体ノズル４３が第２液体の吐出を開始する。
第２液体の吐出が開始される前に、ガード昇降ユニット２７は、基板Ｗから排出された液体を受け止めるガード２４を切り替えるために、少なくとも一つのガード２４を鉛直に移動させてもよい。第２液体ノズル４３が第２液体を吐出しているとき、ノズル移動ユニット４６は、基板Ｗの上面に対する第２液体の着液位置が中央部と外周部とを通るように着液位置を移動させてもよいし、中央部で着液位置を静止させてもよい。この例では、ノズル移動ユニット４６は、第２液体ノズル４３から吐出された第２液体が基板Ｗの上面の中央部に衝突する中央処理位置で第２液体ノズル４３を静止させる。
第２液体が基板Ｗの上面の中央部に向けて吐出されると、基板Ｗの上面の中央部を覆うほぼ円形の第２液膜Ｆ２と、第２液膜Ｆ２を取り囲むリング状の第１液膜Ｆ１とが、基板Ｗの上面に形成される。第２液体の吐出が継続されると、第２液膜Ｆ２の外径が徐々に増加すると共に、リング状の第１液膜Ｆ１の幅が徐々に減少する。第２液体バルブ４５が開かれてから所定時間が経過すると、第２液膜Ｆ２の外周が基板Ｗの上面の外周まで広がり、全てまたは殆ど全ての第１液体が第２液体で置換される。
基板Ｗの上面の中央部が第２液膜Ｆ２で覆われた後は、基板Ｗの上面の中央部を第２液膜Ｆ２から露出させる露出穴Ｈを第２液膜Ｆ２に形成し、この露出穴Ｈの外縁を基板Ｗの上面の外周まで広げる液体排出工程が行われる。
具体的には、第２液体ノズル４３が第２液体を吐出している状態で、ノズル移動ユニット４６が、第２液体ノズル４３を中央処理位置から外周処理位置まで移動させる。中央処理位置は、第２液体ノズル４３から吐出された第２液体が基板Ｗの上面の中央部に衝突する位置である。外周処理位置は、第２液体ノズル４３から吐出された第２液体が基板Ｗの上面の外周部に衝突する外周処理位置である。
ノズル移動ユニット４６は、一定の速度で第２液体ノズル４３を中央処理位置から外周処理位置に移動させてもよいし、第２液体ノズル４３の移動速度を変化させながら第２液体ノズル４３を中央処理位置から外周処理位置に移動させてもよい。また、第２液体ノズル４３の移動は、第２液膜Ｆ２の外周が基板Ｗの上面の外周まで広がる前または後に開始されてもよいし、第２液膜Ｆ２の外周が基板Ｗの上面の外周まで広がるのと同時に開始されてもよい。図９Ａは、第２液膜Ｆ２の外周が基板Ｗの上面の外周まで広がる前に、第２液体ノズル４３が中央処理位置から移動した例を示している。
スピンチャック１０は、基板Ｗを液体排出速度で回転させる。液体排出速度は、第１パドル速度よりも大きい。液体排出速度は、第２置換速度と等しくてもよいし、異なっていてもよい。この例では、液体排出速度は、第１パドル速度よりも大きく、リンス液供給速度よりも小さい速度である。液体排出速度が第２置換速度と異なる場合、基板Ｗの回転速度は、第２液体ノズル４３の移動が開始される前または後に変更されてもよいし、第２液体ノズル４３の移動が開始されるのと同時に変更されてもよい。
第２液体ノズル４３が中央処理位置から離れた後は、第２液体ノズル４３から吐出された第２液体が基板Ｗの上面の中央部に供給されない。つまり、基板Ｗの上面の中央部に新たな第２液体が供給されない。基板Ｗの上面の中央部にある既存の第２液体は蒸発する。したがって、図９Ｂに示すように、第２液体ノズル４３が中央処理位置から離れてから暫く経つと、第２液膜Ｆ２の中央部を貫通するほぼ円形の露出穴Ｈが形成され（穴形成工程（図８のステップ９－３））、第２液膜Ｆ２がリング状に変化する。これにより、基板Ｗの上面の中央部が第２液膜Ｆ２から露出する。
図９Ｂおよび図９Ｃを比較すると分かるように、露出穴Ｈの直径に相当する第２液膜Ｆ２の内径は、第２液体ノズル４３が中央処理位置から離れるにしたがって増加する。第２液膜Ｆ２のまわりにリング状の第１液膜Ｆ１がある場合、第１液膜Ｆ１の幅は、第２液体ノズル４３が中央処理位置から離れるにしたがって減少する。第１液膜Ｆ１を構成する全ての第１液体は、第２液体ノズル４３が外周処理位置に達する前に基板Ｗから排出される。
また、第２液体ノズル４３が外周処理位置に達すると、第２液体バルブ４５が閉じられ、第２液体の吐出が停止される。その後、ノズル移動ユニット４６は、第２液体ノズル４３を待機位置に移動させる。第２液体の吐出が停止された後は、リング状の第２液膜Ｆ２が基板Ｗの上面の外周部に残り、基板Ｗの上面の外周部だけが第２液体で覆われる。第２液体の吐出が停止された後に基板Ｗの上面に残ったリング状の第２液膜Ｆ２は、遠心力によって基板Ｗの上面から排出される（穴拡大工程（図８のステップ１０－３））。これにより、目視できる大きさの液滴が基板Ｗの上面からなくなり、基板Ｗの上面全域が露出する。
次に、基板Ｗの高速回転によって基板Ｗを乾燥させる乾燥工程（図８のステップＳ１１）が行われる。
具体的には、遮断部材昇降ユニット５４が遮断部材５１を上位置から下位置に下降させる。この状態で、スピンチャック１０がリンス液供給速度よりも大きい高回転速度（たとえば数千ｒｐｍ）で基板Ｗを回転させる。目視できない大きさの液滴が基板Ｗの上面（たとえば、パターンＰ１の間）に残っていたとしても、このような液滴は、基板Ｗが高速で回転している間に蒸発する。これにより、基板Ｗが乾燥する。基板Ｗの高速回転が開始されてから所定時間が経過すると、スピンチャック１０が回転を停止する。これにより、基板Ｗの回転が停止される（図８のステップＳ１２）。
次に、基板Ｗをチャンバー４から搬出する搬出工程（図８のステップＳ１３）が行われる。
具体的には、遮断部材昇降ユニット５４が遮断部材５１を上位置まで上昇させ、ガード昇降ユニット２７が全てのガード２４を下位置まで下降させる。さらに、上気体バルブ６４および下気体バルブ８４が閉じられ、遮断部材５１の上中央開口６１とスピンベース１２の下中央開口８１とが窒素ガスの吐出を停止する。その後、センターロボットＣＲが、ハンドＨ１をチャンバー４内に進入させる。センターロボットＣＲは、複数のチャックピン１１が基板Ｗの把持を解除した後、スピンチャック１０上の基板ＷをハンドＨ１で支持する。その後、センターロボットＣＲは、基板ＷをハンドＨ１で支持しながら、ハンドＨ１をチャンバー４の内部から退避させる。これにより、処理済みの基板Ｗがチャンバー４から搬出される。
次に、第４実施例について説明する。
搬入工程（図１０のステップＳ１）から第２パドル工程（図１０のステップＳ８－３）までの第４実施例の流れは、第３実施例と同様であるので、以下では、液体排出工程以降の流れについて説明する。
図１０は、基板処理装置１によって行われる基板Ｗの処理のさらに他の例（第４実施例）について説明するための工程図である。図１１Ａ～図１１Ｃは、第４実施例が行われているときの基板Ｗの状態を示す模式図である。以下では、図２および図１０を参照する。図１１Ａ～図１１Ｃについては適宜参照する。
基板Ｗの上面の中央部が第２液膜Ｆ２で覆われた後は、基板Ｗの上面の中央部を第２液膜Ｆ２から露出させる露出穴Ｈを第２液膜Ｆ２に形成し、この露出穴Ｈの外縁を基板Ｗの上面の外周まで広げる液体排出工程が行われる。
具体的には、遮断部材５１が上位置に位置しており、少なくとも一つのガード２４が上位置に位置している状態で、上気体バルブ６４が開かれ、中心ノズル５５が窒素ガスの吐出を開始する（図１１Ａ参照）。中心ノズル５５から吐出される窒素ガスの温度は、室温であってもよいし、室温を超えていてもよい。窒素ガスの吐出は、第２液膜Ｆ２の外周が基板Ｗの上面の外周に広がる前または後に開始されてもよいし、第２液膜Ｆ２の外周が基板Ｗの上面の外周に広がるのと同時に開始されてもよい。図１１Ａは、第２液膜Ｆ２の外周が基板Ｗの上面の外周に広がる前に、窒素ガスの吐出が開始される例を示している。
遮断部材昇降ユニット５４は、窒素ガスの吐出が開始される前または後に遮断部材５１を下位置に位置させてもよいし、窒素ガスの吐出が開始されるのと同時に遮断部材５１を下位置に位置させてもよい。中心ノズル５５が窒素ガスを吐出しているとき、スピンチャック１０は、基板Ｗを液体排出速度で回転させてもよいし、基板Ｗを静止させてもよい。液体排出速度は、第１パドル速度よりも大きい。液体排出速度は、第２置換速度と等しくてもよいし、異なっていてもよい。この例では、液体排出速度は、第１パドル速度よりも大きく、リンス液供給速度よりも小さい速度である。液体排出速度が第２置換速度と異なる場合、基板Ｗの回転速度は、窒素ガスの吐出が開始される前または後に変更されてもよいし、窒素ガスの吐出が開始されるのと同時に変更されてもよい。
中心ノズル５５から吐出された窒素ガスは、基板Ｗの上面の中央部で第２液膜Ｆ２に衝突した後、第２液膜Ｆ２の表面に沿ってあらゆる方向に外方に流れる。これにより、基板Ｗの上面の中央部からあらゆる方向に外方に流れる気流が形成される。窒素ガスが第２液膜Ｆ２の中央部に吹き付けられると、第２液膜Ｆ２に含まれる第２液体が窒素ガスの圧力で外方に押し退けられる。さらに、窒素ガスの供給によって第２液体の蒸発が促進される。これにより、図１１Ｂに示すように、第２液膜Ｆ２の中央部の厚みが減少し、ほぼ円形の露出穴Ｈが第２液膜Ｆ２の中央部に形成される（穴形成工程（図１０のステップ９－４））。
さらに、第２液体を外方に移動させる力が第２液膜Ｆ２の表面に沿って外方に流れる窒素ガスから基板Ｗ上の第２液体に加わり、第２液体が基板Ｗの上面に沿って外方に流れる。スピンチャック１０が基板Ｗを回転させる場合は、遠心力も基板Ｗ上の第２液体に加わる。図１１Ｃに示すように、リング状の第２液膜Ｆ２の内径および外径は、第２液体が基板Ｗの上面に沿って外方に流れるにしたがって増加する。
基板Ｗの上面の外周部上にリング状の第１液膜Ｆ１が残っている場合、基板Ｗの上面の外周部上の第１液体は、第２液体によって外方に押され、基板Ｗから排出される。これにより、第１液膜Ｆ１が基板Ｗから排出される。その後、第２液膜Ｆ２の内周が基板Ｗの上面の外周まで広がる（穴拡大工程（図１０のステップ１０－４））。基板Ｗの上面の外周部上にリング状の第１液膜Ｆ１が残っていない場合も、第２液膜Ｆ２の内周が基板Ｗの上面の外周まで広がる。これにより、目視できる大きさの液滴が基板Ｗの上面からなくなり、基板Ｗの上面全域が露出する。
次に、基板Ｗの高速回転によって基板Ｗを乾燥させる乾燥工程（図１０のステップＳ１１）が行われる。
具体的には、遮断部材５１が上位置に位置している場合は、遮断部材昇降ユニット５４が遮断部材５１を上位置から下位置に下降させる。この状態で、スピンチャック１０がリンス液供給速度よりも大きい高回転速度（たとえば数千ｒｐｍ）で基板Ｗを回転させる。目視できない大きさの液滴が基板Ｗの上面（たとえば、パターンＰ１の間）に残っていたとしても、このような液滴は、基板Ｗが高速で回転している間に蒸発する。これにより、基板Ｗが乾燥する。基板Ｗの高速回転が開始されてから所定時間が経過すると、スピンチャック１０が回転を停止する。これにより、基板Ｗの回転が停止される（図１０のステップＳ１２）。
次に、基板Ｗをチャンバー４から搬出する搬出工程（図１０のステップＳ１３）が行われる。
具体的には、遮断部材昇降ユニット５４が遮断部材５１を上位置まで上昇させ、ガード昇降ユニット２７が全てのガード２４を下位置まで下降させる。さらに、上気体バルブ６４および下気体バルブ８４が閉じられ、遮断部材５１の上中央開口６１とスピンベース１２の下中央開口８１とが窒素ガスの吐出を停止する。その後、センターロボットＣＲが、ハンドＨ１をチャンバー４内に進入させる。センターロボットＣＲは、複数のチャックピン１１が基板Ｗの把持を解除した後、スピンチャック１０上の基板ＷをハンドＨ１で支持する。その後、センターロボットＣＲは、基板ＷをハンドＨ１で支持しながら、ハンドＨ１をチャンバー４の内部から退避させる。これにより、処理済みの基板Ｗがチャンバー４から搬出される。
以上のように第１実施例～第４実施例では、水を含有するリンス液を、水平に保持されている基板Ｗの上面に供給する。その後、水平に保持されている基板Ｗの上面に第１液体を供給する。これにより、基板Ｗの上面上のリンス液が、第１液体に置換される。その後、水平に保持されている基板Ｗの上面に第２液体を供給する。これにより、基板Ｗの上面上の第１液体が、第２液体に置換される。したがって、リンス液は、段階的に第２液体に置換される。その後、第２液体を基板Ｗの上面から除去し、基板Ｗを乾燥させる。
基板Ｗ上のリンス液は、直接、第２液体に置換されるのではなく、第１液体に置換された後、第２液体に置換される。水に対する第２液体の溶解度は、水に対する第１液体の溶解度よりも小さい。つまり、第２液体は、第１液体と比べて水に対する親和性が低い。リンス液が保持されている基板Ｗの上面に第２液体を供給すると、リンス液が基板Ｗの上面に残る場合がある。表面張力が高い水を含有するリンス液の残量が多いと、基板Ｗを乾燥させたときに、パターンＰ１（図１４Ａ参照）の倒壊が発生し易い。水に対する親和性が相対的に高い第１液体でリンス液を置換すれば、乾燥する直前の基板Ｗに残留するリンス液を減らすことができる。
また、第２液体の比重は、第１液体の比重よりも大きい。そのため、第１液体と第２液体との界面では、第２液体が重力で基板Ｗの上面側に移動し、第１液体が第２液体の上に移動する。つまり、比重差によって第２液体が第１液体と基板Ｗとの間に入り込む。さらに、第２液体の表面張力が低く、第２液体の比重が大きいので、第２液体がパターンＰ１の間に進入し、パターンＰ１の間にある第１液体が第２液体で置換される。このような表面張力が低い第２液体がパターンＰ１の間に入るので、基板Ｗを乾燥させるときに、第２液体の表面がパターンＰ１の間に形成されたとしても、パターンＰ１の倒壊を減らすことができる。
第２液体の沸点は、室温以上である。したがって、室温の環境下で第２液体を用いる場合、第２液体を液体に維持するために第２液体を冷却しなくてもよい。さらに、第２液体の沸点から室温を引いた値は、室温以下である。つまり、第２液体の沸点は、室温から室温を２倍した値までの範囲内の値であり、室温に対して比較的低い。第２液体の沸点が低いと、基板Ｗの乾燥中に第２液体が基板Ｗからなくなる速度が上昇するので、パターンＰ１を倒壊させる倒壊力がパターンＰ１に加わる時間を短縮できる。これにより、パターンＰ１の倒壊を減らすことができ、乾燥後の基板Ｗの品質を高めることができる。
第１実施例～第４実施例では、基板Ｗを低速で回転させながら、基板Ｗの上面上の第１液体を第２液体に置換する。第２液体の供給を開始すると、基板Ｗの上面は、ほぼ円形の第２液膜Ｆ２と、第２液膜Ｆ２を取り囲むリング状の第１液膜Ｆ１とに覆われる。その後、第２液膜Ｆ２の外周は、ほぼ円形のまま、基板Ｗの上面の外周に向かって徐々に広がる。第１液体および第２液体の性質の違いが大きい場合、基板Ｗを高速で回転させると、第２液膜Ｆ２の外周がほぼ円形のまま広がらず、第１液体が確実に置換されないおそれがある。基板Ｗを低速で回転させれば、このような現象を未然に回避できる。
第２実施例～第４実施例では、基板Ｗの上面上の一部の第１液体だけを第２液体に置換する。これにより、リング状の第１液膜Ｆ１が、少なくとも基板Ｗの上面の外周部に残り、第２液体が、第１液膜Ｆ１の内側に溜まる。第２液体の表面張力が低いので、基板Ｗの上面上の全ての第１液体を第２液体に置換すると、薄い第２液膜Ｆ２が基板Ｗの上面に形成される。さらに、第２液体の沸点が低いので、新たな第２液体の供給を停止すると、基板Ｗ上の第２液体が直ぐに蒸発し、基板Ｗの上面の一部が短時間で第２液膜Ｆ２から露出するかもしれない。
これに対して、第１液体の表面張力が第２液体の表面張力よりも高いので、基板Ｗの上面の外周部に残る第１液膜Ｆ１の厚みは、第２液膜Ｆ２の厚みよりも大きい。基板Ｗの上面に供給された第２液体は、リング状の第１液膜Ｆ１の内側に溜まる。したがって、基板Ｗの上面上の全ての第１液体を第２液体に置換する場合に比べて厚い第２液膜Ｆ２が第１液膜Ｆ１の内側に形成される。これにより、基板Ｗの上面の一部が短時間で第２液膜Ｆ２から露出することを防止できる。
第２実施例～第４実施例では、第２液膜Ｆ２が基板Ｗの上面に保持された状態で、基板Ｗの上面の一部だけを露出させる露出穴Ｈを第２液膜Ｆ２に形成する。その後、露出穴Ｈの外縁を基板Ｗの上面の外周まで広げる。これにより、目視できる大きさの液滴が基板Ｗの上面からなくなり、基板Ｗの上面全域が露出する。つまり、第２液膜Ｆ２の形をコントロールしながら、第２液膜Ｆ２を基板Ｗの上面から排出する。したがって、第２液膜Ｆ２を無秩序に排出する場合に比べて、乾燥後の基板Ｗの品質を安定させることができる。
第２実施例～第４実施例では、基板Ｗを低速で回転させながら、露出穴Ｈが形成されたリング状の第２液膜Ｆ２の内径および外径と、第２液膜Ｆ２を取り囲むリング状の第１液膜Ｆ１の内径と、を増加させる。第１液体および第２液体の性質の違いが大きい場合、基板Ｗを高速で回転させると、第２液膜Ｆ２の外周がほぼ円形のまま基板Ｗの上面の外周まで広がらず、第１液体が基板Ｗの上面の外周部に残るおそれがある。基板Ｗを低速で回転させれば、このような現象を未然に回避できる。
第２実施例～第４実施例では、０を超える５０ｒｐｍ以下の回転速度で基板Ｗを回転させながら、露出穴Ｈが形成されたリング状の第２液膜Ｆ２の内径および外径と、第２液膜Ｆ２を取り囲むリング状の第１液膜Ｆ１の内径と、を増加させる。第２液体に加わる遠心力が小さいので、第２液膜Ｆ２の内周および外周はゆっくりと広がる。これにより、第２液膜Ｆ２の外周をほぼ円形のまま基板Ｗの上面の外周まで広げることができ、基板Ｗの上面の外周部に残留する第１液体の量を零または零付近まで減らすことができる。
第２実施例では、室温よりも高温の加熱流体の一例である温水（室温よりも高温の純水）を、基板Ｗの下面の一部だけに向けて吐出する。温水は、基板Ｗの下面に衝突した後、基板Ｗの下面に沿って広がる。基板Ｗは、温水によって加熱される。第２液体は、基板Ｗによって加熱される。単位時間当たりの第２液体の蒸発量は、温水が基板Ｗの下面に衝突した位置の反対側で最も大きい。したがって、露出穴Ｈが形成される位置をコントロールできる。
第２実施例では、露出穴Ｈを第２液膜Ｆ２に形成するときや、露出穴Ｈの外縁を基板Ｗの上面の外周側に広げるときに、結露防止流体の一例である温水を基板Ｗの下面に供給して、基板Ｗの上面の温度を第２液体の露点温度より高い値に維持する。露出穴Ｈが形成された後は、基板Ｗの上面の少なくとも一部が露出している上に、第２液体の蒸気が基板Ｗの上面付近を漂う。したがって、基板Ｗの上面の温度を第２液体の露点温度より高い値に維持することにより、基板Ｗの上面において第２液膜Ｆ２から露出した露出部分に第２液体の液滴が発生することを防止できる。これにより、露出部分でのパターンの倒壊やパーティクルの発生を減らすことができる。
第３実施例では、基板Ｗを回転させながら第２液体ノズル４３に第２液体を吐出させる。さらに、第２液体ノズル４３から吐出された第２液体が基板Ｗの上面に衝突する位置を、基板Ｗの上面の中央部から基板Ｗの上面の外周側に移動させる。第２液体ノズル４３を移動させた後は、基板Ｗの上面の中央部に対する新たな第２液体の供給が停止される。さらに、第２液体は、基板Ｗの上面の中央部上で蒸発すると共に、遠心力で基板Ｗの上面の中央部から外方に移動する。したがって、第２液体ノズル４３を外側に移動させるだけで、露出穴Ｈを基板Ｗの上面の中央部に形成できる。
次に、第２実施形態について説明する。
第１実施形態に対する第２実施形態の主要な相違点は、下面ノズル７１の代わりにホットプレート９２が設けられていることである。
以下の図１２Ａ、図１２Ｂ、図１３、および図１４Ａ～図１４Ｃにおいて、図１～図１１Ｃに示された構成と同等の構成については、図１等と同一の参照符号を付してその説明を省略する。
図１２Ａは、本発明の第２実施形態に係るスピンチャック１０、遮断部材５１、およびホットプレート９２を水平に見た模式図である。図１２Ｂは、スピンチャック１０およびホットプレート９２を上から見た模式図である。図１２Ａは、遮断部材５１が上位置に位置している状態を示している。
図１２Ａに示すように、ホットプレート９２は、基板Ｗとスピンベース１２との間に配置される。ホットプレート９２は、通電によりジュール熱を発生する発熱体９３と、発熱体９３を収容するアウターケース９４とを含む。発熱体９３およびアウターケース９４は、基板Ｗの下方に配置される。発熱体９３は、発熱体９３に電力を供給する配線（図示せず）に接続されている。発熱体９３の温度は、制御装置３によって変更される。制御装置３が発熱体９３を発熱させると、基板Ｗの全体が均一に加熱される。
ホットプレート９２のアウターケース９４は、基板Ｗの下方に配置される円板状のベース部９５と、ベース部９５の上面から上方に突出する複数の半球状の突出部９６とを含む。ベース部９５の上面は、基板Ｗの下面と平行であり、基板Ｗの直径より小さい外径を有している。複数の突出部９６は、ベース部９５の上面から上方に離れた位置で基板Ｗの下面に接触する。複数の突出部９６は、基板Ｗが水平に支持されるように、ベース部９５の上面内の複数の位置に配置されている。基板Ｗは、基板Ｗの下面がベース部９５の上面から上方に離れた状態で水平に支持される。
図１２Ｂに示すように、複数のチャックピン１１は、ホットプレート９２のまわりに配置されている。ホットプレート９２の中心線は、基板Ｗの回転軸線Ａ１上に配置されている。スピンチャック１０が回転しても、ホットプレート９２は回転しない。ホットプレート９２の外径は、基板Ｗの直径よりも小さい。ホットプレート９２の外径と基板Ｗの直径との差は、チャックピン１１の高さ（図１２Ａ参照。スピンベース１２の上面１２ｕからチャックピン１１の上端までの上下方向の長さ）よりも小さい。
図１２Ａに示すように、ホットプレート９２は、ホットプレート９２の中央部から下方に延びる支軸９７によって水平に支持されている。ホットプレート９２は、スピンベース１２に対して上下に移動可能である。ホットプレート９２は、支軸９７を介してプレート昇降ユニット９８に接続されている。プレート昇降ユニット９８は、上位置（図１２Ａにおいて実線で示す位置）と下位置（図１２Ａにおいて二点鎖線で示す位置）との間でホットプレート９２を鉛直に昇降させる。上位置は、ホットプレート９２が基板Ｗの下面に接触する接触位置である。下位置は、ホットプレート９２が基板Ｗから離れた状態で基板Ｗの下面とスピンベース１２の上面１２ｕとの間に配置される近接位置である。
プレート昇降ユニット９８は、上位置から下位置までの任意の位置にホットプレート９２を位置させる。基板Ｗが複数のチャックピン１１に支持されており、基板Ｗの把持が解除されている状態で、ホットプレート９２が上位置まで上昇すると、ホットプレート９２の複数の突出部９６が基板Ｗに下面に接触し、基板Ｗがホットプレート９２に支持される。その後、基板Ｗは、ホットプレート９２によって持ち上げられ、複数のチャックピン１１から上方に離れる。この状態で、ホットプレート９２が下位置まで下降すると、ホットプレート９２上の基板Ｗが複数のチャックピン１１の上に置かれ、ホットプレート９２が基板Ｗから下方に離れる。このようにして、基板Ｗは、複数のチャックピン１１とホットプレート９２との間で受け渡される。
次に、第５実施例について説明する。
搬入工程（図１３のステップＳ１）から第２パドル工程（図１３のステップＳ８－２）までの第５実施例の流れは、第２実施例と同様であるので、以下では、液体排出工程以降の流れについて説明する。
図１３は、基板処理装置１によって行われる基板Ｗの処理のさらに他の例（第５実施例）について説明するための工程図である。図１４Ａ～図１４Ｃは、第５実施例が行われているときの基板Ｗの状態を示す模式図である。以下では、図１２Ａ、図１２Ｂ、および図１３を参照する。図１４Ａ～図１４Ｃについては適宜参照する。
基板Ｗの上面の中央部を覆うほぼ円形の第２液膜Ｆ２と、第２液膜Ｆ２を取り囲むリング状の第１液膜Ｆ１とが、基板Ｗの上面に形成された後は、基板Ｗの上面の中央部を第２液膜Ｆ２から露出させる露出穴Ｈを第２液膜Ｆ２に形成し、この露出穴Ｈの外縁を基板Ｗの上面の外周まで広げる液体排出工程が行われる。
具体的には、遮断部材５１が上位置に位置しており、少なくとも一つのガード２４が上位置に位置している状態で、ホットプレート９２が発熱し、基板Ｗの加熱を開始する。ホットプレート９２の発熱は、第２液体が基板Ｗに供給される前または後に開始されてもよいし、第２液体が基板Ｗに供給されるのと同時に開始されてもよい。ホットプレート９２は、基板Ｗの下面に接した状態で基板Ｗを加熱してもよいし、基板Ｗの下面から離れた状態で基板Ｗを加熱してもよい。基板Ｗの温度は、ホットプレート９２の温度を変更することにより変更されてもよいし、基板Ｗとホットプレート９２との間隔を変更することにより変更されてもよい。
ホットプレート９２が基板Ｗの下面に接した状態で基板Ｗを加熱する場合、基板Ｗは、ホットプレート９２の上で静止する。ホットプレート９２が基板Ｗの下面から離れた状態で基板Ｗを加熱する場合、スピンチャック１０は、基板Ｗを液体排出速度で回転させる。液体排出速度は、第１パドル速度よりも大きい。液体排出速度は、第２置換速度と等しくてもよいし、異なっていてもよい。この例では、液体排出速度は、第１パドル速度よりも大きく、リンス液供給速度よりも小さい速度である。液体排出速度が第２置換速度と異なる場合、基板Ｗの回転速度は、基板Ｗの加熱が開始される前または後に変更されてもよいし、基板Ｗの加熱が開始されるのと同時に変更されてもよい。
図１４Ａに示すように、ホットプレート９２が基板Ｗを加熱すると、基板Ｗの上面上の第１液体および第２液体は、基板Ｗを介して加熱される。これにより、第１液体および第２液体の蒸発が促進される。上気体バルブ６４（図２参照）は、ホットプレート９２が基板Ｗの加熱を開始した後に開かれる。これにより、図１４Ｂに示すように、中心ノズル５５が窒素ガスの吐出を開始する。中心ノズル５５から吐出される窒素ガスの温度は、室温であってもよいし、室温を超えていてもよい。中心ノズル５５から吐出された窒素ガスは、基板Ｗの上面の中央部で第２液膜Ｆ２に衝突した後、第２液膜Ｆ２の表面に沿ってあらゆる方向に外方に流れる。これにより、基板Ｗの上面の中央部からあらゆる方向に外方に流れる気流が形成される。
窒素ガスが第２液膜Ｆ２の中央部に吹き付けられると、第２液膜Ｆ２に含まれる第２液体が窒素ガスの圧力で外方に押し退けられる。さらに、窒素ガスの供給によって第２液体の蒸発が促進される。これにより、図１４Ｂに示すように、第２液膜Ｆ２の中央部の厚みが減少し、ほぼ円形の露出穴Ｈが第２液膜Ｆ２の中央部に形成される（穴形成工程（図１３のステップ９－５））。さらに、第２液体を外方に移動させる力が第２液膜Ｆ２の表面に沿って外方に流れる窒素ガスから基板Ｗ上の第２液体に加わり、第２液体が基板Ｗの上面に沿って外方に流れる。スピンチャック１０が基板Ｗを回転させる場合は、遠心力も基板Ｗ上の第２液体に加わる。
リング状の第２液膜Ｆ２の内径および外径は、第２液体が基板Ｗの上面に沿って外方に流れるにしたがって増加する。基板Ｗの上面の外周部上の第１液体は、第２液体によって外方に押され、基板Ｗから排出される。これにより、図１４Ｃに示すように、第１液膜Ｆ１が基板Ｗから排出される。その後、第２液膜Ｆ２の内周が基板Ｗの上面の外周まで広がる（穴拡大工程（図１３のステップ１０－５））。これにより、目視できる大きさの液滴が基板Ｗの上面からなくなり、基板Ｗの上面全域が露出する。
ホットプレート９２への電力の供給が開始されると、ホットプレート９２の上面の全域またはほぼ全域が発熱する。したがって、温水などの加熱流体を基板Ｗの下面の中央部に向けて吐出する場合に比べて、基板Ｗを均一に加熱できる。室温よりも高い温度であれば、基板Ｗを加熱するときのホットプレート９２の温度は、どのような値であってもよい。ホットプレート９２の温度は、第２液体の沸点以上であってもよい。ホットプレート９２の温度から第２液体の沸点を引いた値は、室温以下であってもよい。
基板Ｗの上面（パターンＰ１が形成されている場合は、パターンＰ１の表面を含む）の温度が、第２液体の沸点以上であると、第２液体が第２液膜Ｆ２と基板Ｗとの界面で気化し、多数の小さな気泡が第２液体と基板Ｗの上面との間に介在する。第２液体が第２液膜Ｆ２と基板Ｗとの界面のあらゆる場所で気化すると、第２液体の蒸気を含む蒸気層（図１４Ａ参照）が第２液膜Ｆ２と基板Ｗとの間に形成される。これにより、第２液体が基板Ｗの上面から離れ、第２液膜Ｆ２が基板Ｗの上面から浮上する。このとき、基板Ｗ上の第２液膜Ｆ２に働く摩擦抵抗は、零と見なせるほど小さい。したがって、小さな力で第２液膜Ｆ２を基板Ｗの上面から排出できる。
次に、基板Ｗの高速回転によって基板Ｗを乾燥させる乾燥工程（図１３のステップＳ１１）が行われる。
具体的には、ホットプレート９２が基板Ｗの下面を支持している場合は、基板Ｗがホットプレート９２から複数のチャックピン１１に渡され、複数のチャックピン１１が基板Ｗを把持する。さらに、遮断部材昇降ユニット５４が遮断部材５１を上位置から下位置に下降させる。この状態で、スピンチャック１０がリンス液供給速度よりも大きい高回転速度（たとえば数千ｒｐｍ）で基板Ｗを回転させる。目視できない大きさの液滴が基板Ｗの上面（たとえば、パターンＰ１の間）に残っていたとしても、このような液滴は、基板Ｗが高速で回転している間に蒸発する。これにより、基板Ｗが乾燥する。基板Ｗが高速で回転している間、ホットプレート９２は、液滴の蒸発を促進するために発熱していてもよい。基板Ｗの高速回転が開始されてから所定時間が経過すると、スピンチャック１０が回転を停止する。これにより、基板Ｗの回転が停止される（図１３のステップＳ１２）。
次に、基板Ｗをチャンバー４から搬出する搬出工程（図１３のステップＳ１３）が行われる。
具体的には、遮断部材昇降ユニット５４が遮断部材５１を上位置まで上昇させ、ガード昇降ユニット２７が全てのガード２４を下位置まで下降させる。さらに、上気体バルブ６４および下気体バルブ８４が閉じられ、遮断部材５１の上中央開口６１とスピンベース１２の下中央開口８１とが窒素ガスの吐出を停止する。その後、センターロボットＣＲが、ハンドＨ１をチャンバー４内に進入させる。センターロボットＣＲは、複数のチャックピン１１が基板Ｗの把持を解除した後、スピンチャック１０上の基板ＷをハンドＨ１で支持する。その後、センターロボットＣＲは、基板ＷをハンドＨ１で支持しながら、ハンドＨ１をチャンバー４の内部から退避させる。これにより、処理済みの基板Ｗがチャンバー４から搬出される。
第２実施形態では、第１実施形態に係る効果に加えて、次の効果を奏することができる。具体的には、第５実施例では、平面視で基板Ｗに重なるように基板Ｗの下方に配置されたヒータの一例であるホットプレート９２を発熱させる。基板Ｗは、ホットプレート９２によって加熱される。第２液体は、基板Ｗによって加熱される。これにより、第２液膜Ｆ２を貫通する露出穴Ｈを形成できる。さらに、ホットプレート９２は、室温よりも高温の加熱流体を基板Ｗの下面の一部だけに向けて吐出する場合に比べて広い範囲を直接加熱できる。これにより、基板Ｗおよび第２液膜Ｆ２を均一に加熱できる。
第５実施例では、露出穴Ｈを第２液膜Ｆ２に形成するときや、露出穴Ｈの外縁を基板Ｗの上面の外周側に広げるときに、ホットプレート９２で基板Ｗを加熱し、基板Ｗの上面の温度を第２液体の露点温度より高い値に維持する。露出穴Ｈが形成された後は、基板Ｗの上面の少なくとも一部が露出している上に、第２液体の蒸気が基板Ｗの上面付近を漂う。したがって、基板Ｗの上面の温度を第２液体の露点温度より高い値に維持することにより、基板Ｗの上面において第２液膜Ｆ２から露出した露出部分に第２液体の液滴が発生することを防止できる。これにより、露出部分でのパターンＰ１の倒壊やパーティクルの発生を減らすことができる。
他の実施形態
本発明は、前述の実施形態の内容に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。
たとえば、第１実施例～第５実施例において、第１パドル工程および第２パドル工程の少なくとも一方を省略してもよい。
第１実施例～第５実施例において、基板Ｗを静止させたまま基板Ｗの上面上の第１液体を第２液体に置換してもよい。
第２実施例～第５実施例において、穴形成工程および穴拡大工程を省略してもよい。つまり、第１液膜Ｆ１および第２液膜Ｆ２が基板Ｗの上面上に保持された後に、露出穴Ｈを形成せずに、乾燥工程を実施してもよい。
第２実施例において、温水などの加熱流体を基板Ｗの下面に供給せずに、露出穴Ｈを形成し、露出穴Ｈの外縁を基板Ｗの上面の外周まで広げてもよい。基板Ｗの上面への新たな第２液体の供給を停止したまま基板Ｗを回転させると、第２液膜Ｆ２の厚みが徐々に減少する。さらに、基板Ｗの上面における中央部以外の位置にはその内側から第２液体が流れてくるものの、基板Ｗの上面の中央部には第２液体が流れてこない。したがって、第２液体の供給を停止してから暫く経つと、第２液膜Ｆ２を貫通する露出穴Ｈが形成される。これにより、基板Ｗを回転させるだけで露出穴Ｈを形成できる。
第４実施例において、窒素ガスの供給によって露出穴Ｈが第２液膜Ｆ２に形成された後に、窒素ガスが基板Ｗの上面に衝突する位置を、基板Ｗの上面の中央部から基板Ｗの上面の外周部まで移動させてもよい。この場合、遮断部材５１の中央部に配置された中心ノズル５５ではなく、チャンバー４内で水平に移動可能なスキャンノズルに窒素ガスを吐出させればよい。
第２実施例および第５実施例以外の実施例において、露出穴Ｈを第２液膜Ｆ２に形成するときや、露出穴Ｈの外縁を基板Ｗの上面の外周側に広げるときに、基板Ｗの上面の温度を第２液体の露点温度より高い値に維持してもよい。この場合、基板Ｗの上面の温度が第２液体の露点温度より高い値に維持されるのであれば、室温の流体（たとえば、室温の純水）を基板Ｗの下面に供給してもよい。
第２実施形態において、ホットプレート９２以外のヒータを基板Ｗの下方に配置してもよい。ヒータは、ランプであってもよいし、ホットプレート９２およびランプ以外であってもよい。ランプは、赤外線（たとえば、近赤外線）を発する赤外線ランプ、または、発光ダイオードを含むＬＥＤランプであってもよいし、これら以外であってもよい。
遮断部材５１は、円板部５２に加えて、円板部５２の外周部から下方に延びる筒状部を含んでいてもよい。この場合、遮断部材５１が下位置に配置されると、スピンチャック１０に保持されている基板Ｗは、円筒部に取り囲まれる。
遮断部材５１は、スピンチャック１０と共に回転軸線Ａ１まわりに回転してもよい。たとえば、遮断部材５１が基板Ｗに接触しないようにスピンベース１２上に置かれてもよい。この場合、遮断部材５１がスピンベース１２に連結されるので、遮断部材５１は、スピンベース１２と同じ方向に同じ速度で回転する。
遮断部材５１が省略されてもよい。ただし、基板Ｗの下面に純水などの液体を供給する場合は、遮断部材５１が設けられていることが好ましい。基板Ｗの外周面を伝って基板Ｗの下面から基板Ｗの上面に回り込んだ液滴や、処理カップ２１から内側に跳ね返った液滴を遮断部材５１で遮断できるからである。
基板処理装置１は、円板状の基板Ｗを処理する装置に限らず、多角形の基板Ｗを処理する装置であってもよい。
前述の全ての構成のうちの２つ以上が組み合わされてもよい。前述の全ての工程のうちの２つ以上が組み合わされてもよい。
複数のチャックピン１１は、基板保持手段の一例である。リンス液ノズル３５は、リンス液供給手段の一例である。第１液体ノズル３９は、第１置換手段の一例である。第２液体ノズル４３は、第２置換手段の一例である。スピンモータ１４は、乾燥手段の一例である。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
１ ：基板処理装置
１０ ：スピンチャック
１１ ：チャックピン
１４ ：スピンモータ
３５ ：リンス液ノズル
３９ ：第１液体ノズル
４３ ：第２液体ノズル
５５ ：中心ノズル
７１ ：下面ノズル
７３ ：加熱流体バルブ
７５ ：ヒータ
９２ ：ホットプレート
Ａ１ ：回転軸線
Ｆ１ ：第１液膜
Ｆ２ ：第２液膜
Ｈ ：露出穴
Ｐ１ ：パターン
Ｗ ：基板

Claims (12)

  1. 基板を水平に保持しながら前記基板を乾燥させる方法であって、
    水を含有するリンス液を前記基板の上面に供給するリンス液供給工程と、
    第１液体を前記基板の上面に供給することにより、前記基板の上面上の前記リンス液を前記第１液体に置換する第１置換工程と、
    第２液体を前記基板の上面に供給することにより、前記基板の上面上の前記第１液体を前記第２液体に置換する第２置換工程と、
    前記基板の上面上の前記第２液体を除去することにより、前記基板を乾燥させる乾燥工程と、を含み、
    水に対する前記第２液体の溶解度は、水に対する前記第１液体の溶解度よりも小さく、
    前記第２液体の表面張力は、前記第１液体の表面張力よりも低く、
    前記第２液体の比重は、前記第１液体の比重よりも大きく、
    前記第２液体の沸点は、室温以上であり、前記第２液体の沸点から前記室温を引いた値は、前記室温以下であり、
    前記第２置換工程は、前記第１液体の液膜の全てが前記基板の上面からなくなる前に前記基板への前記第２液体の供給を停止して、前記基板の上面上の一部の前記第１液体だけを前記第２液体に置換することにより、前記第２液体の液膜と、前記第２液体の液膜を取り囲む前記第１液体の液膜とが、前記基板の上面に保持された状態を維持する部分置換工程を含む、基板処理方法。
  2. 前記リンス液供給工程は、リンス液供給速度で前記基板を回転させながら、前記リンス液を前記基板の上面に供給する工程を含み、
    前記第２置換工程は、前記リンス液供給速度よりも小さい第２置換速度で前記基板を回転させながら、前記第２液体を前記基板の上面に供給する工程を含む、請求項１に記載の基板処理方法。
  3. 前記基板処理方法は、前記乾燥工程の前に、前記第２液体の液膜を前記基板の上面から排出する液体排出工程をさらに含み、
    前記液体排出工程は、前記基板の上面の一部だけを露出させる露出穴を前記第２液体の液膜に形成する穴形成工程と、前記露出穴の外縁を前記基板の上面の外周まで広げる穴拡大工程と、を含む、請求項１～２のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  4. 前記リンス液供給工程は、リンス液供給速度で前記基板を回転させながら、前記リンス液を前記基板の上面に供給する工程を含み、
    前記穴拡大工程は、前記リンス液供給速度よりも小さい液体排出速度で前記基板を回転させながら、前記露出穴の外縁を前記基板の上面の外周まで広げる工程を含む、請求項３に記載の基板処理方法。
  5. 基板を水平に保持しながら前記基板を乾燥させる方法であって、
    水を含有するリンス液を前記基板の上面に供給するリンス液供給工程と、
    第１液体を前記基板の上面に供給することにより、前記基板の上面上の前記リンス液を前記第１液体に置換する第１置換工程と、
    第２液体を前記基板の上面に供給することにより、前記基板の上面上の前記第１液体を前記第２液体に置換する第２置換工程と、
    前記基板の上面上の前記第２液体を除去することにより、前記基板を乾燥させる乾燥工程と、
    前記乾燥工程の前に、前記第２液体の液膜を前記基板の上面から排出する液体排出工程とを含み、
    水に対する前記第２液体の溶解度は、水に対する前記第１液体の溶解度よりも小さく、
    前記第２液体の表面張力は、前記第１液体の表面張力よりも低く、
    前記第２液体の比重は、前記第１液体の比重よりも大きく、
    前記第２液体の沸点は、室温以上であり、前記第２液体の沸点から前記室温を引いた値は、前記室温以下であり、
    前記液体排出工程は、前記基板の上面の一部だけを露出させる露出穴を前記第２液体の液膜に形成する穴形成工程と、前記露出穴の外縁を前記基板の上面の外周まで広げる穴拡大工程と、を含み、
    前記穴拡大工程は、０を超える５０ｒｐｍ以下の回転速度で前記基板を回転させながら、前記露出穴の外縁を前記基板の上面の外周まで広げる工程を含む、基板処理方法。
  6. 前記穴形成工程は、前記室温よりも高温の加熱流体を、前記基板の下面の一部だけに向けて吐出する加熱流体供給工程を含む、請求項３～５のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  7. 前記穴形成工程は、平面視で前記基板に重なるように前記基板の下方に配置されたヒータを発熱させる均一加熱工程を含む、請求項３～５のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  8. 前記穴形成工程は、前記基板の上面の中央部を通る鉛直な回転軸線まわりに前記基板を回転させると共に、前記第２液体を前記基板の上面に向けて吐出しながら、前記第２液体が前記基板の上面に衝突する位置を、前記基板の上面の中央部から前記基板の上面の外周側に移動させるスキャン工程を含む、請求項３～７のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  9. 前記液体排出工程と並行して、前記基板の上面の温度を前記第２液体の露点温度より高い値に維持する結露防止工程を含む、請求項３～８のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  10. 基板を水平に保持しながら前記基板を乾燥させる方法であって、
    水を含有するリンス液を前記基板の上面に供給するリンス液供給工程と、
    第１液体を前記基板の上面に供給することにより、前記基板の上面上の前記リンス液を前記第１液体に置換する第１置換工程と、
    第２液体を前記基板の上面に供給することにより、前記基板の上面上の前記第１液体を前記第２液体に置換する第２置換工程と、
    前記基板の上面上の前記第２液体を除去することにより、前記基板を乾燥させる乾燥工程と、を含み、
    前記第２液体の表面張力は、前記第１液体の表面張力よりも低く、
    前記第２液体の比重は、前記第１液体の比重よりも大きく、
    前記第２置換工程は、前記第１液体の液膜の全てが前記基板の上面からなくなる前に前記基板への前記第２液体の供給を停止して、前記基板の上面上の一部の前記第１液体だけを前記第２液体に置換することにより、前記第２液体の液膜と、前記第２液体の液膜を取り囲む前記第１液体の液膜とが、前記基板の上面に保持された状態を維持する部分置換工程を含む、基板処理方法。
  11. 基板を水平に保持する基板保持手段と、
    前記基板保持手段に保持されている前記基板の上面に、水を含有するリンス液を供給するリンス液供給手段と、
    前記基板保持手段に保持されている前記基板の上面に、第１液体を供給することにより、前記基板の上面上の前記リンス液を前記第１液体に置換する第１置換手段と、
    前記基板保持手段に保持されている前記基板の上面に、第２液体を供給することにより、前記基板の上面上の前記第１液体を前記第２液体に置換する第２置換手段と、
    前記基板保持手段に保持されている前記基板の上面上の前記第２液体を除去することにより、前記基板を乾燥させる乾燥手段と、を備え、
    水に対する前記第２液体の溶解度は、水に対する前記第１液体の溶解度よりも小さく、
    前記第２液体の表面張力は、前記第１液体の表面張力よりも低く、
    前記第２液体の比重は、前記第１液体の比重よりも大きく、
    前記第２液体の沸点は、室温以上であり、前記第２液体の沸点から前記室温を引いた値は、前記室温以下であり、
    前記第２置換手段は、前記第１液体の液膜の全てが前記基板の上面からなくなる前に前記基板への前記第２液体の供給を停止して、前記基板の上面上の一部の前記第１液体だけを前記第２液体に置換することにより、前記第２液体の液膜と、前記第２液体の液膜を取り囲む前記第１液体の液膜とが、前記基板の上面に保持された状態を維持する部分置換手段を含む、基板処理装置。
  12. 基板を水平に保持する基板保持手段と、
    前記基板保持手段に保持されている前記基板の上面に、水を含有するリンス液を供給するリンス液供給手段と、
    前記基板保持手段に保持されている前記基板の上面に、第１液体を供給することにより、前記基板の上面上の前記リンス液を前記第１液体に置換する第１置換手段と、
    前記基板保持手段に保持されている前記基板の上面に、第２液体を供給することにより、前記基板の上面上の前記第１液体を前記第２液体に置換する第２置換手段と、
    前記基板保持手段に保持されている前記基板の上面上の前記第２液体を除去することにより、前記基板を乾燥させる乾燥手段と、を備え、
    前記第２液体の表面張力は、前記第１液体の表面張力よりも低く、
    前記第２液体の比重は、前記第１液体の比重よりも大きく、
    前記第２置換手段は、前記第１液体の液膜の全てが前記基板の上面からなくなる前に前記基板への前記第２液体の供給を停止して、前記基板の上面上の一部の前記第１液体だけを前記第２液体に置換することにより、前記第２液体の液膜と、前記第２液体の液膜を取り囲む前記第１液体の液膜とが、前記基板の上面に保持された状態を維持する部分置換手段を含む、基板処理装置。
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