JP2008177495A - 基板処理方法および基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】処理液で濡れた基板表面を乾燥させる際に低コストで基板表面を良好に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。
【解決手段】リンス処理後に基板表面Ｗｆに混合液（ＩＰＡ＋ＤＩＷ）を供給して基板表面Ｗｆに付着しているリンス液を混合液に置換する。これにより、基板表面Ｗｆに形成されているパターンＦＰの間隙に付着するリンス液が混合液に置換される。続いて、ミスト供給ノズル９からＤＩＷをミスト状に基板表面Ｗｆに供給してＤＩＷによるパドル状の液体層２１を基板表面Ｗｆに形成する。これにより、パターンＦＰの間隙内部に入り込んでいる混合液をほぼ残した状態で表層部分の混合液が基板表面Ｗｆから除去される。その後、液体層２１を基板表面Ｗｆから除去して基板表面Ｗｆを乾燥させる。
【選択図】図６

Description

この発明は、処理液で濡れた基板表面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（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、純水に比較して表面張力が低いＩＰＡ（イソプロピルアルコール）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は、薬液処理とリンス処理とが施された基板をスピン乾燥させる装置である。この装置では、薬液処理後にＩＰＡと純水とを混合させたＩＰＡ混合純水を窒素ガスとともに二流体混合ノズルから基板表面に供給してリンス処理を実行している。これにより、基板表面に付着している薬液およびパーティクルを除去するとともに、乾燥処理時に基板表面にウォーターマークが発生するのを抑制している。

また、特許文献２に記載された基板処理装置では、レジストパターンが形成される基板表面に現像処理を施した後、該基板表面にＩＰＡと純水とを混合させたＩＰＡ水溶液をリンス液として供給している。これにより、基板表面に対してＩＰＡ水溶液によるリンス処理が行われる。続いて、基板に加熱処理が施されて基板表面からリンス液が除去される。こうして、ＩＰＡ水溶液によるリンス処理の実行によってレジストパターンの倒壊を防止しつつ、基板表面の乾燥が行われる。

特開２００３−１６８６６８号公報（図６） 特開平７−１２２４８５号公報（図４）

しかしながら、特許文献１に記載された基板処理装置では、薬液処理後にリンス液としてＩＰＡ混合純水を基板表面に供給して該基板表面に付着している薬液およびパーティクルを除去している。また、特許文献２に記載された基板処理装置でも、現像処理後にＩＰＡ水溶液をリンス液として用いて現像処理後のレジストおよび基板表面に残留付着している現像液を除去している。そのため、これら基板表面に付着する処理液（薬液や現像液）および不要物を除去するために相応のリンス時間を要し、ＩＰＡの消費量が増大してしまう。その結果、基板を処理するために多量のＩＰＡが必要となり、このことがコスト増大の主要因のひとつとなっていた。

また、純水に比較して表面張力が低いＩＰＡなどを含む液体（低表面張力溶剤）にはパーティクル（不揮発成分）が少なからず含まれている。したがって、基板表面の乾燥前にＩＰＡなどを含む液体が供給されると、該液体に含まれるパーティクルが基板に蓄積してしまい、かえって基板表面が汚染されるという問題が発生することがあった。

この発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、処理液で濡れた基板表面を乾燥させる際に低コストで基板表面を良好に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を目的とする。

この発明にかかる基板処理方法の第１態様は、処理液で濡れた基板表面を乾燥させる基板処理方法であって、上記目的を達成するため、処理液よりも表面張力が低い低表面張力溶剤を略水平姿勢で保持された基板の表面に供給して該基板表面に付着している処理液を低表面張力溶剤に置換させる置換工程と、処理液と同一組成の液体または処理液と主成分が同一である液体を置換工程後に基板表面に供給して液体によるパドル状の液体層を基板表面に形成する液体層形成工程と、液体層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、液体層形成工程では、液体をミスト状に前記基板表面に供給す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の第１態様は、上記目的を達成するため、処理液で濡れた基板表面を上方に向けた状態で基板を略水平姿勢で保持する基板保持手段と、処理液よりも表面張力が低い低表面張力溶剤を基板表面に供給して該基板表面に付着している処理液を低表面張力溶剤に置換させる置換手段と、処理液と同一組成の液体または処理液と主成分が同一である液体をミスト状に低表面張力溶剤が付着している基板表面に供給して液体によるパドル状の液体層を基板表面に形成する第１液体層形成手段とを備え、液体層を基板表面から除去して基板表面を乾燥させ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）の第１態様によれば、基板表面に付着している処理液を該処理液よりも表面張力が低い低表面張力溶剤（以下、単に「低表面張力溶剤」という）に置換しているので、基板表面に微細パターンが形成されていたとしても、パターン間隙の内部にまで低表面張力溶剤を入り込ませることができる。そして、処理液と同一組成の液体または処理液と主成分が同一である液体を低表面張力溶剤が付着している基板表面に供給して該液体によるパドル状の液体層を基板表面に形成することで、パターン間隙の内部に入り込んでいる低表面張力溶剤がパターン間隙から表層部分に抜け出すのを抑制することができる。また、液体層の形成によりパターン間隙に存在する低表面張力溶剤のみをほぼ残した状態で基板表面上の低表面張力溶剤の大部分、つまり表層部分の低表面張力溶剤を基板表面から除去しているので、「発明が解決しようとする課題」の項で説明したような課題を解決することができる。すなわち、低表面張力溶剤中に存在するパーティクルによって基板表面が汚染されるのを防止することができる。さらに、低表面張力溶剤をパターン間隙の内部に入り込ませるために基板表面に付着する処理液を置換するだけの低表面張力溶剤を基板表面に供給すればよい。また、液体層は低表面張力溶剤を用いることなく、該低表面張力溶剤と異なる液体により形成される。したがって、基板１枚当たりの処理に要する低表面張力溶剤の消費量を抑制してコスト低減を図ることができる。

しかも、この発明によれば、パドル状の液体層を形成する際にミスト状の液体を基板表面に供給しているので、次のような優れた作用効果が得られる。すなわち、単に基板表面にパドル状の液体層を形成する場合には、基板表面の上方にノズルを固定配置して該ノズルから液体を柱状に吐出して基板表面に供給することが考えられる。しかしながら、このように液体を基板表面に供給した場合には、ノズル直下に位置し該ノズルから直接に液体の供給を受ける表面部位（以下「直接供給部位」という）における液体の流速が、直接供給部位から液体が広がることにより間接的に液体の供給を受ける表面部位（以下「間接供給部位」という）における液体の流速に比較して大きくなってしまう。その結果、直接供給部位に位置するパターン間隙の内部に入り込んでいる低表面張力溶剤が液体層を形成するための液体に置き換わってしまう。その結果、基板表面を乾燥させる際に直接供給部位に位置するパターンが倒壊するおそれがあった。これに対し、この発明によれば、パドル状の液体層を形成する際にミスト状の液体を用いているので、基板表面の各部に到達する液体の流速を比較的小さくすることができる。このため、パターン間隙の内部に入り込んでいる低表面張力溶剤が液体層を形成するための液体に置き換わるのを抑制することができる。したがって、パターン間隙に低表面張力溶剤が残った状態から基板表面が乾燥されるので、パターン倒壊を防止して基板表面を良好に乾燥させることができる。

ここで、パドル状の液体層を形成する際に、基板表面の上方に固定配置された固定ノズルからミスト状の液体を基板表面に供給するように構成してもよいし、基板表面に沿って可動自在に配置された可動ノズルから基板表面に局部的にミスト状の液体を供給しながら可動ノズルを基板表面に対して走査させるように構成してもよい。いずれの構成を採用しても、ミスト状の液体を用いて基板表面にパドル状の液体層が形成されるため、パターン間隙の内部に入り込んでいる低表面張力溶剤が液体層を形成するための液体に置き換わるのを確実に防止することができる。また、前者の構成によれば、液体層形成処理時にノズルを駆動制御することが不要となる。その一方で、後者の構成によれば、ミスト状の液体を基板表面に局部的に供給することでミスト状の液体が基板の周囲に散らばってしまうのを防止することができる。

この発明にかかる基板処理方法の第２態様は、処理液で濡れた基板表面を乾燥させる基板処理方法であって、上記目的を達成するため、処理液よりも表面張力が低い低表面張力溶剤を略水平姿勢で保持された基板の表面に供給して該基板表面に付着している処理液を低表面張力溶剤に置換させる置換工程と、置換工程後に処理液と同一組成の液体または処理液と主成分が同一である液体を基板表面に供給して液体によるパドル状の液体層を基板表面に形成する液体層形成工程と、液体層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、液体層形成工程では、ノズルから柱状に液体を供給しながら該ノズルを基板表面に対して走査させ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の第２態様は、上記目的を達成するため、処理液で濡れた基板表面を上方に向けた状態で基板を略水平姿勢で保持する基板保持手段と、処理液よりも表面張力が低い低表面張力溶剤を基板表面に供給して該基板表面に付着している処理液を低表面張力溶剤に置換させる置換手段と、処理液と同一組成の液体または処理液と主成分が同一である液体をノズルから柱状に低表面張力溶剤が付着している基板表面に供給しながらノズルを基板表面に対して走査させることで液体によるパドル状の液体層を基板表面に形成する第２液体層形成手段とを備え、液体層を基板表面から除去して基板表面を乾燥させ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）の第２態様によれば、基板表面に微細パターンが形成されていたとしても、低表面張力溶剤をパターン間隙の内部にまで入り込ませた後、基板表面上にパドル状の液体層を形成することで低表面張力溶剤がパターン間隙から表層部分に抜け出すのが抑制される。また、液体層の形成により表層部分の低表面張力溶剤を除去することで低表面張力溶剤中に存在するパーティクルによって基板表面が汚染されるのを防止することができる。さらに、低表面張力溶剤をパターン間隙の内部に入り込ませるために基板表面に付着する処理液を置換するだけの低表面張力溶剤を用意すれば済むとともに、液体層は低表面張力溶剤と異なる液体により形成しているので、基板１枚当たりの処理に要する低表面張力溶剤の消費量を抑制してコスト低減を図ることができる。

しかも、この発明によれば、パドル状の液体層を形成する際にノズルから柱状に液体を供給しながら該ノズルを基板表面に対して走査しているので、基板表面上の液体の供給位置を分散させることができる。したがって、基板表面上の特定の表面部位のみに液体が供給され続けるのを防止して、当該表面部位に存在するパターン間隙の内部に入り込んでいる低表面張力溶剤が液体層を形成するための液体に置き換わるのを抑制することができる。その結果、基板表面を乾燥させる際にパターン倒壊を防止しながら乾燥処理の面内均一化を図ることができる。

ここで、パドル状の液体層を形成する際に、回転している基板の回転中心位置と端縁位置とを通る第１走査軌跡に沿ってノズルを走査させるように構成してもよいし、回転している基板の回転中心から外れ該回転中心に隣接する中心隣接位置と端縁位置とを通る第２走査軌跡に沿ってノズルを走査させるように構成してもよい。いずれの構成を採用しても、基板表面上の液体の供給位置を分散させて基板表面上の特定の表面部位のみに液体が供給し続けるのを防止することができる。特に、後者の構成によれば、ノズルの走査軌跡上から回転中心位置が外れているので、基板の中心部に位置するパターン間隙の内部に入り込んでいる低表面張力溶剤が液体層を形成するための液体に置き換わるのを確実に抑制することができる。すなわち、回転中心位置を通る軌跡に沿ってノズルを走査させた場合には、基板の中心部に液体が直接に供給される供給時間が基板の端縁部に比較して長くなる傾向にある。つまり、基板は回転している関係上、基板の中心部においてはノズルに対する相対速度が遅く、端縁部に向かうにつれて速くなる。そのため、相対速度の遅い中心部では単位時間当たりに直接に供給されるＤＩＷの供給量が端縁部に比べて多くなる。その結果、基板の中心部に位置するパターン間隙内部に存在する低表面張力溶剤が、端縁部に位置するパターン間隙内部に存在する低表面張力溶剤に比べて、液体層を形成するための液体に置き換わり易くなっていた。これに対して、後者の構成のように、ノズルの走査軌跡から基板表面の回転中心位置を外すことで、基板の中心部に直接に液体が供給されるのを回避することができる。しかも、基板の回転中心に隣接する中心隣接位置を通る軌跡に沿ってノズルを走査させることで、基板の中心部にも基板表面に供給された液体を回り込ませて、基板表面に液体層を形成することができる。したがって、基板の中心部におけるパターン倒壊を確実に防止して、乾燥処理の面内均一化を効果的に図ることができる。

なお、本発明に用いられる「低表面張力溶剤」としては、処理液と同一組成の液体または処理液と主成分が同一である液体と、該液体に溶解して表面張力を低下させる有機溶剤成分とが混合された混合液を用いてもよいし、１００％の有機溶剤成分を用いてもよい。混合液を用いることにより、１００％の有機溶剤成分を基板表面に供給する場合に比較して有機溶剤成分の消費量を抑制することができる。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、低表面張力溶剤をパターン間隙の内部にまで入り込ませた後、基板表面上にパドル状の液体層を形成することで低表面張力溶剤がパターン間隙から表層部分に抜け出すのが抑制される。また、表層部分の低表面張力溶剤を除去することで低表面張力溶剤中に存在するパーティクルによって基板表面が汚染されるのを防止することができる。さらに、低表面張力溶剤をパターン間隙の内部に入り込ませるために基板表面に付着する処理液を置換するだけの低表面張力溶剤を用意すれば済むとともに、液体層は低表面張力溶剤と異なる液体により形成しているので、低表面張力溶剤の消費量を抑制してコスト低減を図ることができる。しかも、液体層を形成する際に、ミスト状液体を用いることで、またはノズルから柱状に液体を供給しながら該ノズルを基板表面に対して走査させることで、パターン間隙内部での低表面張力溶剤から液体への置き換わりを抑制し、乾燥処理を良好に行うことができる。

＜第１実施形態＞
図１はこの発明にかかる基板処理装置の第１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ＤＩＷ（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とはデバイスパターンが形成される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、基板Ｗの上方からそれぞれ薬液およびリンス液を供給する薬液ノズル３およびリンスノズル５と、基板Ｗの上方から窒素ガスを供給するガスノズル６と、基板Ｗの上方からミスト状のＤＩＷを基板表面Ｗｆに供給するミスト供給ノズル９とを備えている。ここで、リンスノズル５は、ＤＩＷと、該ＤＩＷに溶解して表面張力を低下させる有機溶剤成分とを混合した混合液（低表面張力溶剤）とを基板Ｗに選択的に供給可能となっている。

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の駆動により回転中心Ａ０を中心として鉛直軸回りに回転可能となっている。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が鉛直軸回りに回転する。

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。

薬液ノズル３は、開閉バルブ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開閉バルブ３１が開閉されると、薬液供給源から薬液が薬液ノズル３に向けて圧送され、薬液ノズル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、薬液ノズル３を基板Ｗの回転中心Ａ０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。同様にしてリンスノズル５にもノズル移動機構５３（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５３が駆動されることで、リンスノズル５を基板Ｗの回転中心Ａ０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。

リンスノズル５には、該リンスノズル５にＤＩＷと混合液（ＤＩＷ＋有機溶媒成分）とを選択的に供給するための液供給ユニット７が接続されている。液供給ユニット７は、混合液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にて生成された混合液をリンスノズル５に圧送可能となっている。また、液供給ユニット７は、ＤＩＷを直接にリンスノズル５に圧送することも可能である。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（ＩＰＡ）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に溶解させて混合液を生成するようにしてもよい。

キャビネット部７０は、ＤＩＷとＩＰＡとの混合液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、混合液中のＩＰＡの体積百分率（以下「ＩＰＡ濃度」という）が５０％以下の範囲内に属する所定値、例えばＩＰＡ濃度が１０％になるように貯留タンク７２内に導入するＩＰＡ液体およびＤＩＷの流量を調整する。このようにＩＰＡ濃度を設定することで、後述するようにＩＰＡの消費量を抑制しつつ基板表面Ｗｆに形成されたパターン倒壊を効率良く防止できる。また、１００％のＩＰＡに比較してＩＰＡに対する装置の防曝対策を簡略化することができる。

貯留タンク７２には、その一端がミキシングバルブ７１に接続された混合液供給管７５の他端が挿入され、貯留タンク７２に貯留されている混合液を開閉バルブ７６を介してミキシングバルブ７１に供給可能に構成されている。混合液供給管７５には、貯留タンク７２に貯留されている混合液を混合液供給管７５に送り出す定量ポンプ７７や、定量ポンプ７７により混合液供給管７５に送り出される混合液の温度を調整する温調器７８、混合液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、混合液供給管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、混合液供給管７５には、開閉バルブ７６と濃度計８０との間に混合液循環管８１の一端が分岐接続される一方、混合液循環管８１の他端が貯留タンク７２に接続されている。この混合液循環管８１には開閉バルブ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に混合液を供給しない間は、開閉バルブ７６が閉じられる一方、開閉バルブ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混合液が混合液循環管８１を通じて貯留タンク７２に戻される。つまり、基板Ｗに混合液を供給しない間は、貯留タンク７２、混合液供給管７５および混合液循環管８１からなる循環経路を混合液が循環する。その一方で、基板Ｗに混合液を供給するタイミングになると、開閉バルブ７６が開かれる一方、開閉バルブ８２が閉じられる。これにより、貯留タンク７２から送り出される混合液がミキシングバルブ７１に供給される。また、ミキシングバルブ７１はリンスノズル５に接続されており、ミキシングバルブ７１に供給された混合液はリンスノズル５から基板Ｗに向けて吐出される。このように、基板Ｗに混合液を供給しない間は、混合液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、開閉バルブ７６の開成後、所定の温度に調整されるとともに、異物が除去された混合液を速やかにリンスノズル５に供給することができる。

ＤＩＷ導入管７３には、開閉バルブ７３ａの上流側（ＤＩＷ供給源側）にＤＩＷ供給管８３の一端が分岐接続される一方、ＤＩＷ供給管８３の他端がミキシングバルブ７１に接続されている。このＤＩＷ供給管８３には開閉バルブ８４が介装されている。このような構成によれば、制御ユニット４の制御指令に応じて開閉バルブ７６，８４が開閉制御されると、リンスノズル５にＤＩＷと混合液（ＩＰＡ＋ＤＩＷ）とが選択的に供給される。すなわち、開閉バルブ７６を閉じて、開閉バルブ８４を開くことで、ミキシングバルブ７１を介してＤＩＷがリンスノズル５に供給される。その一方で、開閉バルブ７６を開いて、開閉バルブ８４を閉じることで、ミキシングバルブ７１を介して混合液がリンスノズル５に供給される。

スピンチャック１の上方にはガスノズル６が配置される。ガスノズル６は開閉バルブ６１を介してガス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開閉バルブ６１が開かれると、ガス供給源から窒素ガスがガスノズル６に向けて圧送され、ガスノズル６から窒素ガスが吐出される。また、ガスノズル６はノズル移動機構６３（図２）に接続されており、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６３が駆動されることで、ガスノズル６を基板Ｗの回転中心Ａ０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。なお、この実施形態では、ガス供給源から窒素ガスを供給しているが、空気や他の不活性ガスなどを供給するように構成してもよい。

また、スピンチャック１の上方には、後述するようにＤＩＷによるパドル状の液体層を基板表面Ｗｆに形成するためにミスト供給ノズル９が配置される。ミスト供給ノズル９は開閉バルブ９１を介してＤＩＷ供給源に接続されており、開閉バルブ９１の開成によりＤＩＷ供給源からＤＩＷがミスト供給ノズル９に圧送されると、ミスト供給ノズル９から基板表面Ｗｆに向けてミスト状のＤＩＷが吐出される。また、ミスト供給ノズル９はノズル移動機構９３（図２）に接続されており、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９３が駆動されることで、ミスト供給ノズル９を基板Ｗの回転中心Ａ０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。ミスト供給ノズル９は吐出位置に固定配置された状態でミスト状のＤＩＷを基板表面Ｗｆに向けて吐出することで、基板表面Ｗｆの全面にミスト状のＤＩＷを供給可能となっている。つまり、ミスト供給ノズル９からのミスト状のＤＩＷが基板表面Ｗｆの全面に到達するように、ミスト状のＤＩＷの吐出角度範囲が設定されている。このように、この実施形態では、ミスト供給ノズル９が本発明の「固定ノズル」として機能する。

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３ないし図７を参照しつつ詳述する。図３は図１の基板処理装置の動作を示すフローチャートである。また、図４は図１の基板処理装置の動作を示す模式図である。基板搬送手段（図示せず）によって未処理の基板Ｗが基板処理装置内に搬入されると（ステップＳ１）、制御ユニット４は装置各部を制御して基板Ｗに対して洗浄処理（薬液処理＋リンス処理＋置換処理＋液体層形成処理＋乾燥処理）を実行する。ここで、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。

続いて、基板Ｗに対して薬液処理が実行される。すなわち、薬液ノズル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を所定の回転速度（例えば５００ｒｐｍ）で回転させる（ステップＳ２）。続いて、薬液ノズル３から基板表面Ｗｆに薬液としてフッ酸が供給されると、フッ酸が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（ステップＳ３）。

この薬液処理が終了すると、薬液ノズル３が待機位置に移動される。そして、基板Ｗに対してリンス処理が実行される。すなわち、リンスノズル５が吐出位置に移動されるとともに、リンスノズル５から回転する基板Ｗの表面Ｗｆにリンス液（ＤＩＷ）が供給される。これにより、リンス液が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（ステップＳ４）。その結果、基板表面Ｗｆに残留付着するフッ酸がリンス液により基板表面Ｗｆから除去される。なお、リンス処理時における基板Ｗの回転速度は例えば３０〜１０００ｒｐｍに設定される。

所定時間のリンス処理が終了すると、制御ユニット４は基板Ｗの回転を継続しつつ、リンスノズル５からリンス液に替えて混合液（ＩＰＡ＋ＤＩＷ）を吐出させる。ここでは、キャビネット部７０において、混合液中のＩＰＡ濃度が例えばＩＰＡ濃度が１０％に調整された混合液が予め生成されており、該混合液がリンスノズル５から基板表面Ｗｆに向けて吐出される。また、基板Ｗの回転速度は比較的高速（例えば５００ｒｐｍ以上）の第１回転速度Ｖ１に設定される。この実施形態では、第１回転速度Ｖ１として１０００ｒｐｍで基板Ｗを回転させる。このため、基板表面Ｗｆに供給された混合液に比較的大きな遠心力が作用する。これにより、基板表面Ｗｆ上の混合液が激しく流動してパターン間隙の内部にまで混合液が入り込む。その結果、例えば図４（ａ）に示す状態から同図（ｂ）に示す状態となり、微細パターンＦＰの間隙に付着するリンス液（ＤＩＷ）が混合液に確実に置換される（ステップＳ５；置換工程）。このように、この実施形態では、リンスノズル５が本発明の「置換手段」として機能する。

続いて、基板表面Ｗｆ上にパドル状の液体層を形成することでパターン間隙の内部に入り込んでいる混合液がパターン間隙の内部から表層部分に抜け出すのを抑制する。これにより、後述する乾燥処理においてパターンの倒壊を有効に防止できる。すなわち、パターン倒壊は乾燥処理を行っている間にパターン間隙に発生する負圧によってパターン同士が引き寄せられることに起因している。そして、このパターン間隙に発生する負圧の大きさはパターン間隙に存在する液体の表面張力に依存し、該液体の表面張力が大きいほど大きくなる。したがって、パターン間隙にリンス液よりも表面張力が低い混合液（低表面張力溶剤）を入り込ませておくことでパターン倒壊を有効に防止できる。

ここで、混合液を用いてパドル状の液体層を形成した場合には、次のような問題が発生する場合があった。すなわち、混合液には該混合液中に存在する異物やＩＰＡ中の不揮発成分等のパーティクルが含まれており、基板表面Ｗｆに混合液による液体層が形成されると、基板表面Ｗｆがパーティクルにより汚染されることがあった。また、混合液を用いてパドル状の液体層を基板表面Ｗｆに形成するためには、比較的多量のＩＰＡが必要となり、ＩＰＡの消費量が増大してしまう。

そこで、この実施形態では、混合液による置換処理後にＤＩＷを用いて液体層形成処理を実行している。先ず、制御ユニット４は基板Ｗの回転速度を第１回転速度Ｖ１よりも低速（例えば５０ｒｐｍ以下）の第２回転速度Ｖ２に減速させる。続いて、ＤＩＷを基板表面Ｗｆに供給することでＤＩＷによるパドル状の液体層を基板表面Ｗｆの全面に形成する。この液体層形成処理では、基板Ｗの回転速度を比較的低速に設定しているのでＤＩＷの流動による微細パターンＦＰの間隙に存在する混合液のＤＩＷへの置換は抑制される。つまり、微細パターンＦＰの間隙の内部に入り込んでいる混合液が該間隙から表層部分に抜け出すのが抑制される。このため、微細パターンＦＰの間隙に存在する混合液を残しながら表層部分の混合液のみがＤＩＷに置き換えられ、基板表面Ｗｆから除去される。ここで、単に基板表面ＷｆにＤＩＷによるパドル状の液体層を形成することを考えると、基板表面Ｗｆの上方にノズルを固定配置して該ノズルからＤＩＷを柱状に吐出して基板表面Ｗｆに供給することが考えられる（図５）。

図５は液体層形成処理を実行する際の比較例を示す図である。置換処理後、制御ユニット４は基板Ｗの回転速度を第２回転速度Ｖ２に減速させるとともに、基板表面Ｗｆの上方の吐出位置に固定配置されたリンスノズル５からＤＩＷを柱状に吐出させる。これにより、基板表面Ｗｆの中央部にＤＩＷが供給されるとともに、ＤＩＷが基板Ｗの端縁方向に拡大していく。その結果、ＤＩＷによるパドル状の液体層２１が基板表面Ｗｆの全面に形成される（図５（ａ））。しかしながら、このようにＤＩＷを基板表面Ｗｆに供給した場合には、リンスノズル５の直下に位置し該リンスノズル５から直接にＤＩＷの供給を受ける表面部位（直接供給部位）ＤＲにおけるＤＩＷの流速が、直接供給部位ＤＲからＤＩＷが広がることにより間接的にＤＩＷの供給を受ける表面部位（間接供給部位）におけるＤＩＷの流速に比較して大きくなってしまう。つまり、直接供給部位ＤＲにおけるＤＩＷの流速は、基板Ｗを低速に回転させているにもかかわらず、間接供給部位におけるＤＩＷの流速に比較して大きくなってしまう。その結果、直接供給部位ＤＲに位置する微細パターンＦＰの間隙内部に入り込んでいる混合液がＤＩＷに置き換わってしまう（図５（ｂ））。

これに対して、この実施形態では、上記した問題を解決するために、図６に示すようにＤＩＷによるパドル状の液体層を基板表面Ｗｆに形成している。

図６は液体層形成処理を実行する際の実施例を示す図である。置換処理後、制御ユニット４は基板Ｗの回転速度を第２回転速度Ｖ２に減速させるとともに、ミスト供給ノズル９を吐出位置に固定配置する。そして、ミスト供給ノズル９からミスト状のＤＩＷを基板表面Ｗｆの全面に向けて吐出させ、ＤＩＷによるパドル状の液体層２１を基板表面Ｗｆの全面に形成する（ステップＳ６；液体層形成工程）。このようにミスト状にしてＤＩＷを基板表面Ｗｆに供給することで、基板表面Ｗｆの各部に到達するＤＩＷの流速を比較的小さくすることができる。このため、基板表面Ｗｆの各部において微細パターンＦＰの間隙の内部に入り込んでいる混合液がＤＩＷに置き換わるのを抑制することができる。その結果、図４（ｃ）に示すように微細パターンＦＰの間隙内部に存在する混合液を残しながら表層部分の混合液のみがＤＩＷに置き換えられる。なお、液体層形成処理において基板Ｗの回転は必須でなく、基板Ｗの回転を停止させた状態で液体層２１を形成してもよい。このように、この実施形態では、ミスト供給ノズル９が本発明の「第１液体層形成手段」として機能する。

こうして液体層２１が基板表面Ｗｆ上に形成されると（図７（ａ））、ミスト供給ノズル９が待機位置に移動される。また、液体層形成処理から引き続き、基板Ｗは第２回転速度Ｖ２で回転されるか、または回転停止状態とされる。そして、窒素ガスによる基板表面Ｗｆからの液体層２１の排出処理が実行される。すなわち、ガスノズル６が吐出位置に移動され、基板Ｗの表面中央部に向けてガスノズル６から窒素ガスを吹きつける。そうすると、図７（ｂ）に示すように、ガスノズル６から基板表面Ｗｆに吹き付けられる窒素ガスによって液体層２１の中央部に位置する液体が基板Ｗの径方向外側に押し退けられて液体層２１の中央部にホール２２が形成され、その表面部分が乾燥される。なお、パターン間隙の内部には混合液が残ったままの状態となっている。そして、引き続き、窒素ガスを基板Ｗの表面中央部に吹き付けていくことで、図７（ｃ）に示すように、先に形成されたホール２２が基板Ｗの端縁方向（同図の左右方向）に拡大していき、液体層２１の中央側に位置する液体が中央側から基板端縁側に徐々に押し遣られて乾燥領域が広がっていく（ステップＳ７）。これにより、パターン間隙の内部に付着する混合液を除いて基板表面Ｗｆから液体層２１を構成する液体の殆どが除去される。

このように、乾燥前処理工程を実行することで、後述する乾燥工程の間に基板Ｗの表面中央部に液体層２１を構成する液体が液滴状に残り、筋状パーティクルとなって基板表面Ｗｆにウォーターマークが発生するのを防止できる。すなわち、基板Ｗを回転させて基板表面Ｗｆに付着する液体層２１を除去して基板Ｗを乾燥（スピンドライ）させる際には、液体層２１を構成する液体に作用する遠心力は基板Ｗの表面中央部に位置する液体ほど小さく、基板Ｗの表面端縁部から乾燥されていく。このとき、基板Ｗの表面中央部からその周囲にかけて液滴が残って、該液滴が基板Ｗの端縁方向に走り、この液滴の移動跡にウォータマークが形成されてしまうことがあった。これに対して、この実施形態によれば、乾燥工程前に予め液体層２１の中央部にホール２２を形成して該ホール２２を拡大させていくことにより基板Ｗの表面中央部に位置する液体を排除しているので、ウォーターマークの発生を確実に防止できる。

乾燥前処理工程が完了すると、制御ユニット４は基板Ｗの回転速度を加速させて基板Ｗを高速回転（例えば３０００ｒｐｍ）させる。これにより、基板表面Ｗｆに残存付着する液体成分が振り切られ、基板Ｗの乾燥処理（スピンドライ）が実行される（ステップＳ８；乾燥工程）。このとき、パターン間隙には混合液が入り込んでいる。したがって、パターン倒壊を防止しながらも、乾燥時間を短縮してスループットを向上させることができる。また、このように乾燥時間を短縮することで基板Ｗに付着する液体成分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（ステップＳ９）。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（ステップＳ１０）。

以上のように、この実施形態によれば、リンス処理後にリンス液（ＤＩＷ）よりも表面張力が低い混合液（低表面張力溶剤）をパターン間隙の内部にまで入り込ませた後、基板表面Ｗｆ上に液体層２１を形成することでパターン間隙の内部に入り込んでいる混合液がパターン間隙から表層部分に抜け出すのを抑制している。このため、基板乾燥時のパターン倒壊を防止することができる。また、液体層２１の形成によりパターン間隙に混合液をほぼ残した状態で表層部分の混合液が基板表面Ｗｆから除去される。したがって、混合液中に存在するパーティクルによって基板表面Ｗｆが汚染されるのを防止することができる。さらに、リンス工程では混合液（ＩＰＡ＋ＤＩＷ）と異なりＤＩＷのみからなるリンス液により実行する一方、置換工程では基板表面Ｗｆに付着するリンス液を混合液に置換するだけのＩＰＡを用意すればよい。また、液体層２１はＩＰＡを用いることなく、ＤＩＷのみにより形成している。したがって、基板１枚当たりの処理に要するＩＰＡの消費量を抑制してコスト低減を図ることができる。

しかも、この実施形態によれば、液体層２１を形成する際に、ミスト状のＤＩＷを用いているので基板表面Ｗｆの各部においてパターン間隙の内部に入り込んでいる混合液がＤＩＷに置き換わるのを抑制することができる。したがって、パターン間隙に混合液が残った状態から基板表面Ｗｆが乾燥されるので、パターン倒壊を有効に防止して基板表面Ｗｆを良好に乾燥させることができる。さらに、ミスト供給ノズル９を基板表面Ｗｆの上方に固定配置した状態でミスト供給ノズル９からミスト状のＤＩＷを基板表面Ｗｆに供給しているので、液体層形成処理時にノズル（ミスト供給ノズル９）を駆動制御することが不要となる。

また、この実施形態によれば、混合液中のＩＰＡ濃度を５０％以下に設定しているので、以下に説明するようにＩＰＡ消費量を抑制しつつ、パターン倒壊を効率良く防止できる。図８はＩＰＡ濃度と表面張力γとの関係を示すグラフである。図８に記載される横軸はＩＰＡ濃度を表しており、ＩＰＡ濃度が０（ｖｏｌ％）はＤＩＷ単体であることを、ＩＰＡ濃度が１００（ｖｏｌ％）はＩＰＡ液体単体であることを示している。表面張力γの測定は懸滴法（ペンダント・ドロップ法）により、協和界面科学株式会社製ＬＣＤ−４００Ｓを用いて行っている。図８から明らかなように、ＤＩＷへのＩＰＡ混合量を増加させていくと、ＩＰＡ濃度が１０％付近まではＤＩＷへのＩＰＡ混合量の増加に伴って混合液の表面張力γが急激に低下していくことが分かる。そして、ＩＰＡ濃度が５０％以上では、混合液の表面張力に大きな低下は見られず、ＩＰＡ液体単体とほぼ同等の表面張力を示していることが分かる。したがって、仮にＩＰＡ濃度を５０％より大きくした場合でも、混合液の表面張力に大きな低下は見られず、パターン倒壊を引き起こす力に関して大きな減少は見込めない。つまり、ＩＰＡ消費量が増加するばかりで、パターン倒壊防止効果に関して大きな向上は見込めない。したがって、ＩＰＡ濃度を５０％以下に設定することで、ＩＰＡの消費量を抑制しつつパターン倒壊を効率良く防止できる。さらに、このような観点からＩＰＡ濃度を５％以上かつ３５％以下とする、さらには５％以上かつ１０％以下とすることが好ましい。

＜第２実施形態＞
図９はこの発明の第２実施形態にかかる基板処理装置の液体層形成処理の動作を示す図である。ここで、同図（ａ）は側面図、同図（ｂ）は平面図である。この第２実施形態にかかる基板処理装置が第１実施形態と大きく相違する点は、液体層を形成する際に、ノズルから柱状にＤＩＷを吐出させながら該ノズルを基板表面Ｗｆに対して走査させる点である。なお、その他の構成および動作は基本的に第１実施形態と同様であるため、ここでは相違点を中心に説明する。

この実施形態では、ＤＩＷノズル５Ａが水平方向に延びるノズルアーム５１の一方端に取り付けられている。ノズルアーム５１の他方端にはノズル移動機構５３Ａが連結されている。そして、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５３Ａが作動することでノズルアーム５１が所定の回転軸心回りに揺動駆動する。ノズル移動機構５３Ａの作動によりノズルアーム５１が揺動すると、ＤＩＷノズル５Ａは基板表面Ｗｆに対向した状態で走査軌跡Ｔ１（本発明の「第１走査軌跡」に相当）に沿って移動する。この走査軌跡Ｔ１は回転中心位置Ｃａから端縁位置Ｅａに向かう軌跡である。ここで、基板Ｗの回転中心位置Ｃａは基板表面Ｗｆの上方で、かつ基板Ｗの回転中心Ａ０上に位置し、端縁位置Ｅａは基板Ｗの外周端の上方に位置する。

ＤＩＷノズル５ＡはＤＩＷ供給源（図示せず）と接続されている。ＤＩＷノズル５Ａが基板表面Ｗｆの上方位置に配置され、ＤＩＷ供給源からＤＩＷがＤＩＷノズル５Ａに供給されると、ＤＩＷノズル５Ａから基板表面Ｗｆに向けて柱状にＤＩＷが吐出される。そして、ＤＩＷノズル５Ａから柱状にＤＩＷを吐出している状態で、制御ユニット４が基板Ｗを回転させながらＤＩＷノズル５Ａを走査軌跡Ｔ１に沿って移動させると、基板表面Ｗｆの各部にＤＩＷが供給される。

このように構成された基板処理装置では、第１実施形態と同様にして薬液処理、リンス処理および混合液による置換処理後に次のようにして液体層形成処理が実行される。すなわち、制御ユニット４は、ＤＩＷノズル５Ａを回転中心位置Ｃａに位置決めする。そして、基板Ｗを回転（回転速度：Ｖ２）させながらＤＩＷノズル５ＡからＤＩＷを基板表面Ｗｆに向けて柱状に吐出させつつ、ＤＩＷノズル５Ａを端縁位置Ｅａに向けて徐々に移動させる。これにより、基板表面Ｗｆの中央部にＤＩＷによる液溜りが形成されるとともに、ＤＩＷの供給位置が径方向外側に移動していくことで液溜りが基板Ｗの端縁方向に拡大していく。その結果、パターン間隙の内部に存在する混合液を残しながら表層部分の混合液が基板表面Ｗｆから除去され、ＤＩＷによるパドル状の液体層２１が基板表面Ｗｆの全面に形成される（液体層形成工程）。このように、この実施形態では、ＤＩＷノズル５Ａおよびノズル移動機構５３Ａが本発明の「第２液体層形成手段」に相当する。なお、この実施形態では、液体層形成処理時にＤＩＷノズル５Ａを用いているが、ＤＩＷと混合液とを選択的に供給可能なリンスノズル５からＤＩＷを供給しながらリンスノズル５を基板表面Ｗｆに対して走査させてもよい。

以上のように、この実施形態によれば、基板表面Ｗｆ上に液体層２１を形成することで、第１実施形態と同様にしてパターン間隙の内部に入り込んでいる混合液がパターン間隙から表層部分に抜け出すのが抑制される。また、液体層２１の形成により表層部分の混合液を除去することで混合液中に存在するパーティクルによって基板表面Ｗｆが汚染されるのを防止することができる。さらに、置換処理では基板表面Ｗｆに付着するリンス液を置換するだけの混合液を用意すれば済むとともに、液体層形成処理では液体層２１をＤＩＷにより形成しているので、ＩＰＡの消費量を抑制してコスト低減を図ることができる。

しかも、この実施形態によれば、液体層２１を形成する際にＤＩＷノズル５Ａを基板表面Ｗｆに対して走査させているので基板表面Ｗｆ上のＤＩＷの供給部位を分散させることができる。したがって、基板表面Ｗｆの特定の表面部位のみにＤＩＷが供給され続けるのを防止して、当該表面部位に存在するパターン間隙の内部に入り込んでいる混合液がＤＩＷに置き換わるのを抑制することができる。その結果、乾燥処理時にパターン倒壊を防止しながら乾燥処理の面内均一化を図ることができる。

＜第３実施形態＞
図１０はこの発明の第３実施形態にかかる基板処理装置の液体層形成処理の動作を示す平面図である。この第３実施形態にかかる基板処理装置が第２実施形態と大きく相違する点は、ＤＩＷノズル５Ａの走査軌跡上から回転中心位置（回転中心Ａ０の上方位置）が外れている点である。なお、その他の構成および動作は基本的に第２実施形態と同様であるため、ここでは同一符号を付して説明を省略する。

この実施形態では、ＤＩＷノズル５Ａは基板表面Ｗｆに対向した状態で走査軌跡Ｔ２（本発明の「第２走査軌跡」に相当）に沿って移動する。この走査軌跡Ｔ２は回転中心Ａ０から外れた中心隣接位置Ｃｂから端縁位置Ｅｂに向かう軌跡である。ここで、基板Ｗの中心隣接位置Ｃｂは基板表面Ｗｆの上方で、かつ回転中心位置に隣接する位置に設定されている。また、端縁位置Ｅｂは基板Ｗの外周端の上方に位置する。そして、置換処理後に、制御ユニット４がＤＩＷノズル５Ａを中心隣接位置Ｃｂに位置決めすると、基板Ｗを回転させながらＤＩＷノズル５ＡからＤＩＷを基板表面Ｗｆに向けて柱状に吐出させつつ、走査軌跡Ｔ２に沿ってＤＩＷノズル５Ａを端縁位置Ｅｂに向けて徐々に移動させる。

ここで、ノズルアーム５１の揺動速度が一定であるとき、基板Ｗの中心部においてはＤＩＷノズル５Ａに対する相対速度が遅く、端縁部に向かうにつれて速くなる。そのため、回転中心位置を通る軌跡に沿ってノズルを移動させた場合には、相対速度の遅い中心部では単位時間当たりに直接に供給されるＤＩＷの供給量が端縁部に比べて多くなる。その結果、基板Ｗの中心部に位置するパターン間隙内部に存在する混合液が、端縁部に位置するパターン間隙内部に存在する混合液に比べてＤＩＷに置き換わり易くなっていた。

これに対して、この実施形態によれば、走査軌跡Ｔ２上から基板表面Ｗｆの回転中心位置（回転中心Ａ０の上方位置）が外れているので、回転中心Ａ０を含む基板Ｗの中心部ＷｃにＤＩＷが直接に供給されるのを回避することができる。しかも、基板Ｗを比較的低速（回転速度：Ｖ２）で回転させながら回転中心Ａ０に隣接する中心隣接位置Ｃｂを通る軌跡（走査軌跡Ｔ２）に沿ってＤＩＷノズル５Ａを移動させているので、基板Ｗの中心部Ｗｃに基板表面Ｗｆに供給されたＤＩＷを間接的に回り込ませることができる。これにより、基板表面Ｗｆの全面に液体層２１を形成することができる。

以上のように、この実施形態によれば、ＤＩＷノズル５Ａを基板表面Ｗｆに対して走査させているので、第２実施形態と同様にして基板表面Ｗｆ上のＤＩＷの供給部位を分散させて基板表面Ｗｆ上の特定の表面部位のみにＤＩＷが供給し続けるのを防止することができる。さらに、基板Ｗの中心部にＤＩＷが直接に供給されるのを回避しているので、基板Ｗの中心部にＤＩＷを直接に供給した場合における弊害を防止することができる。すなわち、パターン間隙内部に存在する混合液のＤＩＷへの置き換わりが端縁部に比べて中心部で発生し易いという課題を解決することができる。その結果、基板Ｗの中心部におけるパターン倒壊を確実に防止して、乾燥処理の面内均一化を効果的に図ることができる。

＜その他＞
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。例えば上記第１実施形態では、ミスト供給ノズル９を吐出位置に固定配置した状態でミスト供給ノズル９からミスト状のＤＩＷを基板表面Ｗｆに供給しているが、ミスト供給ノズルを基板表面Ｗｆに対して走査させながらミスト状のＤＩＷを基板表面Ｗｆに供給してもよい（第４実施形態）。

図１１はこの発明の第４実施形態にかかる基板処理装置の液体層形成処理の動作を示す側面図である。この実施形態では、ミスト供給ノズル９Ａが基板表面Ｗｆに沿って可動自在に配置され、ノズル駆動機構９３Ａの駆動によりミスト供給ノズル９Ａを基板表面Ｗｆに対して走査させることができる。ノズル駆動機構９３Ａは、基板Ｗの中心部の上方位置から基板Ｗの端縁部の上方位置に向かう軌跡に沿ってミスト供給ノズル９Ａを移動させてもよいし、基板Ｗの端縁部の上方位置から基板Ｗの中心部の上方位置を通って別の端縁部の上方位置に向かう軌跡に沿ってミスト供給ノズル９Ａを移動させてもよい。さらに、これらの軌跡上でミスト供給ノズル９Ａを往復移動させるようにしてもよい。

ミスト供給ノズル９ＡはＤＩＷ供給源と接続されており、ＤＩＷ供給源からＤＩＷがミスト供給ノズル９Ａに圧送されると、ミスト供給ノズル９Ａから基板表面Ｗｆに向けてＤＩＷが局部的に供給される。つまり、ミスト供給ノズル９Ａからのミスト状のＤＩＷが基板表面Ｗｆに供給される供給範囲は基板表面Ｗｆの一部領域に限定されている。したがって、ミスト供給ノズル９Ａからミスト状のＤＩＷを吐出させた状態で、制御ユニット４が基板Ｗを回転させながらミスト供給ノズル９Ａを基板表面Ｗｆに対して走査させることによって基板表面Ｗｆの全面にパドル状の液体層２１を形成することが可能となっている。このように、この実施形態では、ミスト供給ノズル９Ａが本発明の「可動ノズル」として機能する。

以上のように、この実施形態によれば、ミスト状のＤＩＷを用いて基板表面Ｗｆに液体層２１を形成しているため、第１実施形態と同様にしてパターン間隙の内部に入り込んでいる混合液がＤＩＷに置き換わるのを確実に防止することができる。さらに、ミスト状のＤＩＷを基板表面Ｗｆに局部的に供給しているので、ミスト状のＤＩＷが基板Ｗの周囲に散らばってしまうのを防止することができる。

また、上記第２実施形態では、ＤＩＷノズル５Ａを走査軌跡Ｔ１に沿って回転中心位置Ｃａから端縁位置Ｅａに向けて移動させているが、走査軌跡Ｔ１上でＤＩＷノズル５Ａを往復移動させてもよい。また、所定の端縁位置から回転中心位置Ｃａを通って別の端縁位置に向かう軌跡に沿ってＤＩＷノズル５Ａを移動させてもよい。同様にして、上記第３実施形態では、ＤＩＷノズル５Ａを走査軌跡Ｔ２に沿って中心隣接位置Ｃｂから端縁位置Ｅｂに向けて移動させているが、走査軌跡Ｔ２上でＤＩＷノズル５Ａを往復移動させてもよい。また、所定の端縁位置から中心隣接位置Ｃｂを通って別の端縁位置に向かう軌跡に沿ってＤＩＷノズル５Ａを移動させてもよい。要はＤＩＷノズル５ＡからＤＩＷを吐出しながら基板表面Ｗｆに対して走査させることで基板表面Ｗｆに液体層２１を形成すればよい。

また、上記実施形態では、液体層形成工程において基板表面Ｗｆの全面に液体層２１が形成されるが、必ずしも基板表面Ｗｆの全面に液体層２１が形成されなくてもよく、基板表面Ｗｆの一部に液体層２１が形成されるようにしてもよい。例えば、基板表面Ｗｆの中央部にＤＩＷを供給し、基板表面Ｗｆの中央部にＤＩＷの液体層（液膜）２１が形成された状態とする（図１２（ａ））。この状態で、ガスノズル６から窒素ガスを基板表面Ｗｆの中央部に吹き付ける。これにより、液体層２１は環状に形成される（図１２（ｂ））。引き続き、窒素ガスを基板表面Ｗｆに吹きつけることにより、環状の液体層２１は徐々に基板表面Ｗｆの中央部から基板Ｗの端縁方向に拡大される（図１２（ｃ））。このように、基板表面Ｗｆの一部に形成されたＤＩＷによる液体層２１を徐々に基板表面Ｗｆ上で移動させることにより、パターン間隙の内部に存在する混合液を残しながら、基板表面全体にわたって表層部分の混合液のみがＤＩＷに置き換えられ、基板表面Ｗｆから除去される。

また、上記実施形態では、基板Ｗに対して薬液処理およびリンス処理などの湿式処理を施した後に、そのまま同一装置内でリンス液で濡れた基板表面Ｗｆに対して、置換処理、液体層形成処理および乾燥処理を実行しているが、置換処理以降の処理を湿式処理から分離して行うようにしてもよい。つまり、リンス液で濡れた基板表面Ｗｆを乾燥させる装置を単体で構成してもよい。

また、上記実施形態では、キャビネット部７０において処理液と同一組成の液体（ＤＩＷ）と有機溶媒成分（ＩＰＡ）を混合することにより混合液を生成しているが、混合液の生成方法はこれに限定されない。例えば、処理液をノズル（置換手段）に向けて送液する送液経路上にインラインで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ノズルを介して基板表面Ｗｆに供給させてもよい。

また、上記実施形態では、低表面張力溶剤として混合液（ＩＰＡ＋ＤＩＷ）を用いているが、１００％のＩＰＡ液体を用いてもよい。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。このような１００％のＩＰＡ液体または界面活性剤を必須的に含む溶剤を用いて置換処理を行っても、置換処理後に実行される液体層形成処理によって基板乾燥時の基板表面Ｗｆへのパーティクル付着を抑制できる。

また、上記実施形態では、リンス液で濡れた基板表面Ｗｆを乾燥させているが、リンス液以外の処理液で濡れた基板表面Ｗｆを乾燥させる基板処理方法および基板処理装置に対しても本発明を適用することができる。

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＋ＣＯ_２）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。

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方法および基板処理装置に適用することができる。

この発明にかかる基板処理装置の第１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の基板処理装置の動作を示すフローチャートである。 図１の基板処理装置の動作を示す模式図である。 液体層形成処理を実行する際の比較例を示す図である。 液体層形成処理を実行する際の実施例を示す図である。 図１の基板処理装置の動作を示す模式図である。 ＩＰＡ濃度と表面張力γとの関係を示すグラフである。 この発明の第２実施形態にかかる基板処理装置の液体層形成処理の動作を示す図である。 この発明の第３実施形態にかかる基板処理装置の液体層形成処理の動作を示す平面図である。 この発明の第４実施形態にかかる基板処理装置の液体層形成処理の動作を示す側面図である。 この発明にかかる基板処理装置の変形形態を示す図である。

符号の説明

５…リンスノズル（置換手段）
５Ａ…ＤＩＷノズル（ノズル、第２液体層形成手段）
９…ミスト供給ノズル（固定ノズル、第１液体層形成手段）
９Ａ…ミスト供給ノズル（可動ノズル）
１７…チャックピン（基板保持手段）
２１…液体層
５３Ａ…ノズル移動機構（第２液体層形成手段）
Ｔ１…走査軌跡（第１走査軌跡）
Ｔ２…走査軌跡（第２走査軌跡）
Ｗ…基板
Ｗｆ…基板表面

Claims (8)

1. 処理液で濡れた基板表面を乾燥させる基板処理方法において、
   前記処理液よりも表面張力が低い低表面張力溶剤を略水平姿勢で保持された基板の表面に供給して該基板表面に付着している前記処理液を前記低表面張力溶剤に置換させる置換工程と、
   前記処理液と同一組成の液体または前記処理液と主成分が同一である液体を前記置換工程後に前記基板表面に供給して前記液体によるパドル状の液体層を前記基板表面に形成する液体層形成工程と、
   前記液体層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、
   前記液体層形成工程では、前記液体をミスト状に前記基板表面に供給することを特徴とする基板処理方法。
2. 前記液体層形成工程では、前記基板表面の上方に固定配置された固定ノズルからミスト状の液体を前記基板表面に供給する請求項１記載の基板処理方法。
3. 前記液体層形成工程では、前記基板表面に沿って可動自在に配置された可動ノズルから前記基板表面に局部的にミスト状の液体を供給しながら前記可動ノズルを前記基板表面に対して走査させる請求項１記載の基板処理方法。
4. 処理液で濡れた基板表面を乾燥させる基板処理方法において、
   前記処理液よりも表面張力が低い低表面張力溶剤を略水平姿勢で保持された基板の表面に供給して該基板表面に付着している前記処理液を前記低表面張力溶剤に置換させる置換工程と、
   前記置換工程後に前記処理液と同一組成の液体または前記処理液と主成分が同一である液体を前記基板表面に供給して前記液体によるパドル状の液体層を前記基板表面に形成する液体層形成工程と、
   前記液体層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、
   前記液体層形成工程では、ノズルから柱状に前記液体を供給しながら該ノズルを前記基板表面に対して走査させることを特徴とする基板処理方法。
5. 前記液体層形成工程では、回転している前記基板の回転中心位置と端縁位置とを通る第１走査軌跡に沿って前記ノズルを走査させる請求項４記載の基板処理方法。
6. 前記液体層形成工程では、回転している前記基板の回転中心から外れ該回転中心に隣接する中心隣接位置と端縁位置とを通る第２走査軌跡に沿って前記ノズルを走査させる請求項４記載の基板処理方法。
7. 処理液で濡れた基板表面を上方に向けた状態で基板を略水平姿勢で保持する基板保持手段と、
   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表面に供給して該基板表面に付着している前記処理液を前記低表面張力溶剤に置換させる置換手段と、
   前記処理液と同一組成の液体または前記処理液と主成分が同一である液体をミスト状に前記低表面張力溶剤が付着している前記基板表面に供給して前記液体によるパドル状の液体層を前記基板表面に形成する第１液体層形成手段と
   を備え、
   前記液体層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ことを特徴とする基板処理装置。
8. 処理液で濡れた基板表面を上方に向けた状態で基板を略水平姿勢で保持する基板保持手段と、
   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表面に供給して該基板表面に付着している前記処理液を前記低表面張力溶剤に置換させる置換手段と、
   前記処理液と同一組成の液体または前記処理液と主成分が同一である液体をノズルから柱状に前記低表面張力溶剤が付着している前記基板表面に供給しながら前記ノズルを前記基板表面に対して走査させることで前記液体によるパドル状の液体層を前記基板表面に形成する第２液体層形成手段と
   を備え、
   前記液体層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ことを特徴とする基板処理装置。
   

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