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CN107851571B - 基板处理方法及基板处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的基板处理方法包括：基板保持工序，将基板保持为水平；液膜形成工序，向所述基板的上表面供给处理液而形成覆盖该基板的上表面的处理液的液膜；蒸气环境气体充满工序，以包含表面张力比该处理液的表面张力低的低表面张力液的蒸气的蒸气环境气体充满所述处理液的液膜的周围；薄膜区域形成工序，与所述蒸气环境气体充满工序并行执行，不向所述基板吹送气体而使所述基板以规定的薄膜区域形成速度旋转，来将处理液部分地排除，从而在所述处理液的液膜形成薄膜区域；薄膜区域扩大工序，与所述蒸气环境气体充满工序并行执行，使所述薄膜区域朝向所述基板的外周扩大；薄膜去除工序，在通过所述薄膜区域扩大工序将所述薄膜扩大至所述上表面的整个区域后，从所述上表面去除该薄膜。

Description

基板处理方法及基板处理装置
技术领域
本发明涉及一种使用处理液对基板的上表面进行处理的基板处理方法及基板处理装置。作为处理对象的基板的例子，包括半导体晶片、液晶显示装置用基板、等离子显示用基板、FED(Field Emission Display，场致发射显示器)用基板、光盘用基板、磁盘用基板、光磁盘用基板、光掩膜用基板、陶瓷基板、太阳能电池用基板等。
背景技术
在半导体装置的制造步骤中，向半导体晶片等基板的表面供给处理液，使用处理液对该基板的表面进行处理。
例如，一张一张地处理基板的单张式的基板处理装置具有：旋转夹具，一边将基板保持为大致水平，一边使该基板旋转；喷嘴，用于向通过该旋转夹具旋转的基板的上表面供给处理液。例如，对被旋转夹具保持的基板供给药液，然后，通过供给冲洗液，将基板上的药液置换为冲洗液。然后后，进行用于将冲洗液从基板的上表面上排除的干燥处理。
作为干燥处理，为了抑制水印的产生，已知有如下方法：向处于旋转状态的基板的表面供给沸点比水的沸点低的异丙醇(isopropyl alcohol：IPA)的蒸气。例如，旋转移动干燥(Rotagoni drying)(参照专利文献1)为该方法的一个例子。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013-131783号公报
发明内容
发明要解决的问题
作为这样的干燥方法，具体而言，在基板的上表面形成处理液(冲洗液)的液膜，并向该处理液的液膜吹送低表面张力液(IPA)的蒸气，由此，形成液膜去除区域。然后，使液膜去除区域扩大而使液膜去除区域扩大至基板的上表面的整个区域，由此，使基板的上表面干燥。
然而，在这样的干燥方法中，包含于处理液中的颗粒出现在基板的上表面，其结果，干燥后的基板的表面(处理对象面)可能产生颗粒。
因此，本发明的目的在于，提供一种能够一边抑制或防止颗粒的产生，一边使基板的上表面干燥的基板处理方法及基板处理装置。
解决问题的手段
本发明提供一种基板处理方法，包括：基板保持工序，将基板保持为水平；液膜形成工序，向所述基板的上表面供给处理液而形成覆盖该基板的上表面的处理液的液膜；蒸气环境气体充满工序，以包含表面张力比该处理液的表面张力低的低表面张力液的蒸气的蒸气环境气体充满所述处理液的液膜的周围；薄膜区域形成工序，与所述蒸气环境气体充满工序并行执行，不向所述基板吹送气体而使所述基板以规定的薄膜区域形成速度旋转，来将处理液部分地排除，从而在所述处理液的液膜形成薄膜区域；薄膜区域扩大工序，与所述蒸气环境气体充满工序并行执行，使所述薄膜区域朝向所述基板的外周扩大；薄膜去除工序，在通过所述薄膜区域扩大工序将所述薄膜扩大至所述上表面的整个区域后，从所述上表面去除该薄膜。
根据该方法，若一边以包含低表面张力液的蒸气的蒸气环境气体(以下，简称为“蒸气环境气体”，在该项中相同)充满覆盖基板的上表面的处理液的液膜的整个区域的周围，一边使基板的速度上升，则液膜的一部分的处理液受到基板的旋转所产生的离心力而向径向外侧扩展。其结果，该一部分液膜的厚度变薄，从而形成处理液的薄膜。
由于处理液的薄膜的周围被保持为蒸气环境气体，因此，低表面张力液大量溶入处理液的薄膜，因此，处理液的薄膜以较高的浓度包含低表面张力液。由于基板的上表面整个区域的周围被保持为蒸气环境气体，因此，低表面张力液的蒸气不进行扩散，其结果，能够抑制或防止薄膜中所包含的低表面张力液的蒸发的进行。因此，在处理液的液膜的该一部分中，无法将所有处理液完全去除，从而在该一部分保持处理液的薄膜。即，在该一部分形成薄膜区域。
并且，一边将覆盖基板的上表面的处理液的液膜的整个区域的周围保持为蒸气环境气体，一边依次执行薄膜区域形成工序及薄膜区域扩大工序。因此，不管薄膜区域的扩大状况如何，在薄膜区域的扩大结束之前，处理液的液膜中的与处理液的薄膜的边界(以下，称为“边界”)的附近的部分(以下，称为“边界附近部分”)的周围及处理液的薄膜的周围均保持为蒸气环境气体。
若在将处理液的液膜的边界附近部分的周围及处理液的薄膜的周围保持为蒸气环境气体的状态下使基板旋转，则因基于彼此相连的处理液的液膜及处理液的薄膜的局部的厚度差的低表面张力液的浓度差，而产生从处理液的薄膜经由边界附近部分向朝向处理液的液膜的内部的方向流动的马兰戈尼对流。因此，能够在薄膜区域形成工序及薄膜区域扩大工序的整个期间内持续产生从处理液的薄膜朝向处理液的液膜的内部的马兰戈尼对流。
因此，处理液的液膜的边界附近部分所包含的颗粒受到马兰戈尼对流的影响而朝向与边界背离的方向移动。因此，颗粒被引入至处理液的液膜。随着薄膜区域扩大，边界朝向基板的径向外侧移动，但薄膜区域以颗粒仍然引入至处理液的液膜的状态扩大。然后，处理液的液膜中所包含的颗粒不出现在薄膜区域而与处理液的液膜一起从基板的上表面被排出。然后，通过将薄膜从基板的上表面去除，使基板的上表面干燥。
由此，在基板干燥后，颗粒不会残留于基板的上表面。因此，能够一边抑制或防止颗粒的产生，一边使基板的上表面的整个区域干燥。
另外，由于薄膜包含大量的低表面张力液，因此，在干燥后也能够抑制水印的产生。
在本发明的一实施方式中，所述方法还包括隔断工序，在该隔断工序中，将包括所述基板的上方空间的空间变为与外部隔断的隔断状态；在所述隔断工序之后，通过向所述空间供给所述气体，执行所述蒸气环境气体充满工序。
根据该方法，通过将包括基板的上方空间的空间变为隔断状态，使得该空间几乎不受外部环境的干扰的影响。通过向该空间供给所述气体，能够以蒸气环境气体充满处理液的液膜的周围。
所述方法也可以包括开放高速旋转工序，在该开放高速旋转工序中，一边使所述空间向所述外部开放，一边使所述基板以规定的高转速旋转。
根据该方法，通过使所述空间向外部开放，使得新鲜的气体与基板的上表面接触。因此，在基板的上表面的各处进行处理液的蒸气的扩散，其结果，在该各处进行处理液的蒸发。然后，通过基板的高速旋转，将基板的上表面上的处理液甩出。由此，从基板的上表面将有机溶剂的薄膜完全去除，因此，能够使基板的上表面干燥。
另外，所述方法也可以包括浸液工序，该浸液工序与所述液膜形成工序并行执行，在该浸液工序中，使所述基板变为静止状态或者使所述基板以所述旋转轴线为中心以浸液速度旋转。
根据该方法，与液膜形成工序并行地执行浸液工序，因此，能够将形成于基板的上表面的处理液的液膜的边界附近部分的厚度保持为较厚。若处理液的液膜的边界附近部分的厚度较大，则在薄膜区域扩大工序中能够将彼此相连的处理液的液膜及处理液的薄膜中的低表面张力液的浓度梯度保持为较大，因此，能够增强处理液的液膜中产生的马兰戈尼对流。
所述薄膜区域扩大工序也可以包括第一高速旋转工序，在该第一高速旋转工序中，使所述基板以比所述薄膜区域形成速度快的第一高速度旋转。
根据该方法，在干燥区域扩大工序时，使基板以高速度旋转，因此，对基板作用较强的离心力，通过该离心力，能够使处理液的液膜的界面附近部分的膜厚的差异更加明显。由此，能够将处理液的液膜的界面附近部分中产生的低表面张力液的浓度梯度保持为更大，因此，能够进一步增强处理液的液膜的界面附近部分中产生的马兰戈尼对流。
另外，所述薄膜去除工序也可以包括：第二高速旋转工序，使所述基板以比所述薄膜区域形成速度快的第二高速度旋转；环境气体置换步骤，与所述第二高速旋转工序并行执行，将所述基板的上表面的周围的环境气体从所述蒸气环境气体置换为所述低表面张力液以外的气体的环境气体。
根据该方法，在将基板的上表面的周围的环境气体置换为低表面张力液以外的气体的环境气体的状态下，使基板高速旋转。在该情况下，由于新鲜的所述气体与基板的上表面接触，因此，在基板的上表面的各处进行低表面张力液的扩散，从而进行包括该低表面张力液的薄膜的蒸发。因此，能够通过基板的高速旋转将薄膜甩出，由此，能够使基板的上表面干燥。
所述处理液也可以包括水，所述低表面张力液也可以包括有机溶剂。
根据该方法，若一边将覆盖基板的上表面的水的液膜的整个区域的周围保持为包含有机溶剂蒸气的蒸气环境气体(以下，简称为“有机溶剂蒸气环境气体”，在该项中相同)，一边使基板的速度上升，则液膜的一部分的水受到基板的旋转所产生的离心力而向径向外侧扩展。其结果，该一部分液膜的厚度变薄，从而形成水的薄膜。
由于水的薄膜的周围保持为蒸气环境气体，因此，有机溶剂大量溶入水的薄膜，因此，水的薄膜以较高的浓度包含有机溶剂。由于基板的上表面整个区域的周围保持为有机溶剂蒸气环境气体，因此，有机溶剂蒸气不进行扩散，其结果，能够抑制或防止薄膜中所包含的有机溶剂的蒸发的进行。因此，在水的液膜的该一部分，无法将所有水完全去除，而在该一部分保持水的薄膜。即，在该一部分形成薄膜区域。
并且，一边将覆盖基板的上表面的水的液膜的整个区域的周围保持为有机溶剂蒸气环境气体，一边依次执行薄膜区域形成工序及薄膜区域扩大工序。因此，不管薄膜区域的扩大状况如何，在薄膜区域的扩大结束之前，水的液膜中的与水的薄膜的边界的附近的部分(边界附近部分)的周围及水的薄膜的周围均保持为有机溶剂蒸气环境气体。
若在将水的液膜的边界附近部分的周围及水的薄膜的周围保持为有机溶剂蒸气环境气体的状态下使基板旋转，则因基于彼此相连的水的液膜及水的薄膜的局部的厚度差的有机溶剂的浓度差，而产生从水的薄膜经由边界附近部分向朝向水的液膜的内部的方向流动的马兰戈尼对流。因此，能够在薄膜区域形成工序及薄膜区域扩大工序的整个期间内持续产生从水的薄膜朝向水的液膜的内部的马兰戈尼对流。
因此，水的液膜的边界附近部分所包含的颗粒受到马兰戈尼对流的影响而朝向与边界背离的方向移动。因此，颗粒被引入至水的液膜中。随着薄膜区域的扩大，边界朝向基板的径向外侧移动，但薄膜区域以颗粒仍然引入至水的液膜中的状态扩大。然后，水的液膜中所包含的颗粒不会出现在薄膜区域而与水的液膜一起从基板的上表面被排出。然后，将薄膜从基板的上表面去除，由此，使基板的上表面干燥。
由此，在基板干燥后，颗粒不会残留于基板的上表面。因此，能够一边抑制或防止颗粒的产生，一边使基板的上表面的整个区域干燥。
另外，由于薄膜包含大量的有机溶剂，因此，在干燥后也能够抑制水印的产生。
另外，本发明提供一种基板处理装置，包括：包括：基板保持单元，将基板保持为水平；处理液供给单元，用于向所述基板的上表面供给处理液；气体供给单元，向所述基板的上表面的周围供给包含表面张力比水的表面张力低的低表面张力液的蒸气的气体；控制装置，对所述处理液供给单元及所述气体供给单元进行控制，所述控制装置执行如下工序：液膜形成工序，向所述基板的上表面供给处理液而形成覆盖该基板的上表面的处理液的液膜；蒸气环境气体充满工序，以包含所述低表面张力液的蒸气的蒸气环境气体充满所述处理液的液膜的周围；薄膜区域形成工序，与所述蒸气环境气体充满工序并行执行，不向所述基板吹送气体而使所述基板以规定的薄膜区域形成速度旋转，来将处理液部分地排除，从而在所述处理液的液膜形成薄膜区域；薄膜区域扩大工序，与所述蒸气环境气体充满工序并行执行，使所述薄膜区域朝向所述基板的外周扩大。
根据该结构，若一边以包含低表面张力液的蒸气的蒸气环境气体充满覆盖基板的上表面的处理液的液膜的整个区域的周围，一边使基板的速度上升，则液膜的一部分的处理液受到基板的旋转所产生的离心力而向径向外侧扩展。其结果，该一部分液膜的厚度变薄，从而形成处理液的薄膜。
由于处理液的薄膜的周围保持为蒸气环境气体，因此，低表面张力液大量溶入处理液的薄膜，因此，处理液的薄膜以较高的浓度包含低表面张力液。由于基板的上表面整个区域的周围保持为蒸气环境气体，因此，低表面张力液的蒸气不进行扩散，其结果，能够抑制或防止薄膜中所包含的低表面张力液的蒸发的进行。因此，在处理液的液膜的该一部分，无法将所有处理液完全去除，从而在该一部分保持处理液的薄膜。即，在该一部分形成薄膜区域。
并且，一边将覆盖基板的上表面的处理液的液膜的整个区域的周围保持为蒸气环境气体，一边依次执行薄膜区域形成工序及薄膜区域扩大工序。因此，不管薄膜区域的扩大状况如何，在薄膜区域的扩大结束之前，处理液的液膜中的与处理液的薄膜的边界(以下，称为“边界”)的附近的部分(以下，称为“边界附近部分”)的周围及处理液的薄膜的周围均保持为蒸气环境气体。
若在将处理液的液膜的边界附近部分的周围及处理液的薄膜的周围保持为蒸气环境气体的状态下使基板旋转，则因基于彼此相连的处理液的液膜及处理液的薄膜的局部的厚度差的低表面张力液的浓度差，而产生从处理液的薄膜经由边界附近部分向朝向处理液的液膜的内部的方向流动的马兰戈尼对流。因此，能够在薄膜区域形成工序及薄膜区域扩大工序的整个期间内持续产生从处理液的薄膜朝向处理液的液膜的内部的马兰戈尼对流。
因此，处理液的液膜的边界附近部分所包含的颗粒受到马兰戈尼对流的影响而朝向与边界背离的方向移动。因此，颗粒被引入至处理液的液膜中。随着薄膜区域的扩大，边界朝向基板的径向外侧移动，但薄膜区域以颗粒仍然引入至处理液的液膜中的状态扩大。然后，处理液的液膜中所包含的颗粒不会出现在薄膜区域而与处理液的液膜一起从基板的上表面被排出。然后，将薄膜从基板的上表面去除，由此，使基板的上表面干燥。
由此，在基板干燥后，颗粒不会残留于基板的上表面。因此，能够一边抑制或防止颗粒的产生，一边使基板的上表面的整个区域干燥。
另外，由于薄膜包含大量的低表面张力液，因此，在干燥后也能够抑制水印的产生。
在本发明的一实施方式中，所述基板处理装置还包括密闭腔室，该密闭腔室具有相对于外部密闭的内部空间，在该内部空间容纳所述基板保持单元。
根据该结构，通过将基板容纳于密闭腔室的内部空间，能够将密闭腔室的内部空间的整个区域变为蒸气环境。因此，能够可靠地将基板的上表面整个区域的周围保持为蒸气环境气体。
另外，只要低表面张力液的液体存在于密闭腔室的内部空间内，就能够将密闭腔室的内部空间变为蒸气环境。
另外，所述第一气体供给单元也可以包括向所述内部空间供给所述气体的内部气体供给单元。
另外，所述气体供给单元也可以包括向所述内部空间供给所述气体的内部气体供给单元。
根据该结构，通过从内部气体供给单元向内部空间供给包含低表面张力液的蒸气的气体，能够将密闭腔室的内部空间的整个区域变为蒸气环境。由此，能够简单地实现将基板的上表面整个区域的周围保持为蒸气环境气体的结构。
另外，所述气体供给单元还可以包括：喷嘴，用于喷出所述低表面张力液的液体；低表面张力液供给单元，用于向所述喷嘴供给所述低表面张力液的所述液体；所述基板处理装置还包括贮存容器，该贮存容器能够接收从所述喷嘴喷出的所述低表面张力液的所述液体，并储存该液体。
根据该方法，能够使用通过贮存于贮存容器的低表面张力液的液体的蒸发所产生的低表面张力液的蒸气，来将密闭腔室的内部空间的整个区域变为蒸气环境。由此，能够简单地实现将基板的上表面整个区域的周围保持为蒸气环境气体的结构。
根据该结构，能够使用通过贮存于贮存容器的低表面张力液的液体的蒸发所产生的低表面张力液的蒸气，来将密闭腔室的内部空间的整个区域变为蒸气环境。由此，能够简单地实现将基板的上表面整个区域的周围保持为蒸气环境气体的结构。
所述基板处理装置也可以还包括：处理腔室，容纳所述基板保持单元；相对构件，具有与所述基板的上表面相对的相对面；所述气体供给单元也可以包括气体喷出口，该气体喷出口在所述相对面进行开口，并喷出所述气体。
根据该结构，从气体喷出口喷出的低表面张力液的蒸气被供给至相对面与基板的上表面之间的空间。通过将该空间的整个区域变为蒸气环境，能够将相对面与基板的上表面之间的空间与其外部隔断，由此，能够将基板的上表面整个区域的周围保持为蒸气环境气体。
所述相对构件也可以具有相对周缘部，该相对周缘部与所述基板的上表面周缘部相对，在所述相对周缘部与该上表面周缘部之间，形成比所述相对面的中央部与所述基板的上表面中央部之间的间隔窄的狭窄间隔。
根据该结构，在相对构件的相对周缘部与基板的上表面周缘部之间形成有狭窄间隔，因此，供给至相对面与基板的上表面之间的空间的低表面张力液的蒸气难以从该空间排出。因此，能够进一步抑制低表面张力液的蒸气从该空间流出。由此，能够更加可靠地将基板的上表面整个区域的周围保持为蒸气环境气体。
所述气体喷出口也可以在所述相对面分散配置有多个。
根据该结构，由于气体喷出口分散配置有多个，因此，能够将来自气体喷出口的气体均匀地供给至基板上的处理液的液膜。在该情况下，也能够使来自各个气体喷出口的气体的喷出压力彼此相等，由此，能够可靠地防止处理液的液膜受气体的喷出压力挤压而变形。换言之，分散配置有多个的气体喷出口为不指向基板的上表面的局部的方式。
另外，还可以包括使所述相对构件升降的升降单元，所述控制装置也可以控制所述升降单元，使所述升降单元的高度根据所述基板的转速的变化而进行升降。
若在基板的上表面形成有处理液的液膜的状态下使基板的转速上升，则处理液的液膜的厚度变薄。因此，即便基板的上表面与相对面之间的空间的容积相同，处理液的液膜也薄化，相应地，处理液的液膜的上表面与相对面之间的空间的容积变大。在该情况下，基板的上表面与相对面之间的空间中所包含的低表面张力液的浓度可能降低。
根据该结构，使升降单元的高度根据基板的转速的变化而进行升降。在使基板的转速上升的情况下，使升降单元下降，在使基板的转速降低的情况下，使升降单元上升。由此，在该情况下，能够将基板的上表面与相对面之间的空间中所包含的低表面张力液的蒸气的浓度保持为较高。因此，能够抑制构成薄膜区域的薄膜的蒸发的进行，由此，能够防止薄膜的消失。
可通过参照附图和下面说明的实施方式，明确本发明中的所述或其他目的、特征及效果。
附图说明
图1是用于说明本发明的第一实施方式的基板处理装置的内部的布局的图解性的俯视图。
图2是用于说明所述基板处理装置所具有的处理单元的结构例的图解性的剖视图。
图3是用于说明所述基板处理装置的主要部分的电气结构的框图。
图4是用于说明所述基板处理装置进行的基板处理的一个例子的流程图。
图5是用于说明所述基板处理装置中执行的冲洗工序(图4的S3)及旋转干燥工序(图4的S4)的详细情况的时序图。
图6A是用于说明浸液冲洗工序(图5的T1)的情况的图解性的剖视图。
图6B及6C是用于说明薄膜区域形成工序(图5的T2)及薄膜区域扩大工序(图5的T3)的情况的图解性的剖视图。
图6D及6E是用于说明薄膜区域扩大工序(图5的T3)的情况的图解性的剖视图。
图7是将薄膜区域扩大工序中的水的液膜的状态放大表示的剖视图。
图8是用于说明水的液膜的内周部分的内部的马兰戈尼对流的产生机理的图。
图9A及9B是表示薄膜区域扩大过程中的水的液膜的内周部分的状态的俯视图。
图10是表示参考方式的基板的上表面上的水的液膜中的气液固界面中的流动分布模式的图。
图11是表示参考方式的水的液膜的内周部分所包含的微细颗粒的移动的示意性的剖视图。
图12是表示参考方式的水的液膜的内周部分所包含的微细颗粒的移动的示意性的俯视图。
图13A及13B是表示参考方式的液膜去除区域扩大过程中的水的液膜的内周部分的状态的俯视图。
图14是用于说明本发明的第二实施方式的基板处理装置的处理单元的结构例的图解性的剖视图。
图15A是用于说明本发明的第三实施方式的基板处理装置的处理单元的结构例的图解性的剖视图。
图15B是相对构件的仰视图。
图16是用于说明本发明的第三实施方式的基板处理装置中执行的冲洗工序(S3)及旋转干燥工序(S4)的时序图。
图17是表示将相对构件配置于第二接近位置的状态的剖视图。
图18是表示本发明的第三实施方式的基板处理装置的变形例的剖视图。
具体实施方式
图1用于说明本发明的第一实施方式的基板处理装置的内部的布局的图解性的俯视图。基板处理装置1是一张一张地处理硅晶片等基板W的单张式装置。在该实施方式中，基板W为圆板状的基板。基板处理装置1包括：多个处理单元2，利用处理液对基板W进行处理；加载端口LP，载置用于容纳处理单元2所处理的多张基板W的搬运器C；搬运机械手IR和CR，在加载端口LP与处理单元2之间搬运基板W；控制装置3，控制基板处理装置1。搬运机械手IR在搬运器C与搬运机械手CR之间搬运基板W。搬运机械手CR在搬运机械手IR与处理单元2之间搬运基板W。多个处理单元2例如具有相同的结构。
图2是用于说明处理单元2的结构例的图解性的剖视图。
处理单元2包括：箱形的处理腔室(密闭腔室)4，具有内部空间SP；旋转夹具(基板保持单元)5，在处理腔室4内将一张基板W保持为水平姿势，并使基板W以通过基板W的中心的铅垂的旋转轴线A1为中心旋转；药液供给单元6，用于向被旋转夹具5保持的基板W的上表面供给药液；水供给单元(处理液供给单元)7，用于向被旋转夹具5保持的基板W的上表面供给水(处理液)；第一有机溶剂蒸气供给单元(内部气体供给单元、气体供给单元)8，将作为低表面张力液的有机溶剂蒸气的一个例子的IPA的蒸气(IPA Vapor)向内部空间SP供给；筒状的处理罩11，包围旋转夹具5。
处理腔室4包括：箱形的间隔壁12，容纳旋转夹具5等；送风单元40，从间隔壁12的上部向间隔壁12内(相当于处理腔室4内)吹送洁净空气(低表面张力液以外的气体的环境气体)；闸门13，开闭设置于间隔壁12的搬出搬入口；排气单元14，从间隔壁12的下部排出处理腔室4内的气体。
送风单元40配置于间隔壁12的上方，且安装于间隔壁12的顶壁，从该顶壁向处理腔室4内吹送洁净空气。送风单元40包括：洁净空气配管41，供洁净空气流通；洁净空气阀42，对从洁净空气配管41向内部空间SP的有机溶剂蒸气(IPA Vapor)的供给及供给停止进行切换。洁净空气配管41的下游端连接于内部空间SP。若洁净空气阀42打开，则洁净空气经由洁净空气配管41向内部空间SP吹送。
第一有机溶剂蒸气供给单元8是配置于间隔壁12的上方，且安装于间隔壁12的顶壁。第一有机溶剂蒸气供给单元8包括供有机溶剂蒸气流通的第一有机溶剂蒸气配管15。第一有机溶剂蒸气配管15的下游端连接于内部空间SP。第一有机溶剂蒸气供给单元8还包括：第一有机溶剂蒸气阀16，对从第一有机溶剂蒸气配管15向内部空间SP的有机溶剂蒸气的供给及供给停止进行切换；第一流量调整阀17，用于调节第一有机溶剂蒸气配管15的开度来调整供给至内部空间SP的有机溶剂蒸气的流量；第一过滤器15A，捕获在第一有机溶剂蒸气配管15流通的有机溶剂蒸气中所包含的灰尘或尘埃。虽然未图示，但第一流量调整阀17包括：阀主体，在内部设置有阀座；阀体，对阀座进行开闭；致动器，使阀体在打开位置与关闭位置之间移动。其他流量调整阀也同样。
若打开第一有机溶剂蒸气阀16，则有机溶剂蒸气(去除了灰尘或尘埃的洁净的有机溶剂蒸气)经由第一有机溶剂蒸气配管15输送至内部空间SP。
处理腔室4包括整流板18，该整流板18对通过第一有机溶剂蒸气供给单元8供给至内部空间SP的气体(洁净空气或有机溶剂蒸气)进行整流。整流板18配置于内部空间SP，具体而言，配置于第一有机溶剂蒸气供给单元8与旋转夹具5之间的高度，整流板18被保持为水平姿势。整流板18将间隔壁12的内部分隔为整流板18的上方的空间SP1与整流板18的下方的空间SP2。间隔壁12的顶壁面12a与整流板18之间的上方空间SP1是用于使所供给的气体(洁净空气或有机溶剂蒸气)扩散的扩散空间，整流板18与间隔壁12的底面12b之间的下方空间SP2是进行基板W的处理的处理空间。上方空间SP1的高度小于下方空间SP2的高度。整流板18的下表面18a包括在俯视时与旋转夹具重叠的相对部。整流板18是在其整个区域形成有沿上下方向贯通的多个贯通孔18b的多孔板。
若在第一有机溶剂蒸气阀16关闭的状态下打开洁净空气阀42，则向上方空间SP1输送洁净空气。通过持续开放洁净空气阀42，使洁净空气充满上方空间SP1，从而洁净空气通过贯通孔18b从整流板18的整个区域向下方流动。由此，在下方空间SP2形成从整流板18的整个区域朝向下方向的均匀的洁净空气的气流。
另一方面，若在洁净空气阀42关闭的状态下打开第一有机溶剂蒸气阀16，则向上方空间SP1输送有机溶剂蒸气。通过持续开放第一有机溶剂蒸气阀16，使有机溶剂蒸气充满上方空间SP1，从而有机溶剂蒸气通过贯通孔18b从整流板18的整个区域向下方流动。由此，在下方空间SP2形成从整流板18的整个区域朝向下方向的均匀的有机溶剂蒸气的气流。
排气单元14包括：排气导管19，连接至处理罩11内；吸引装置等排气装置20，经由排气导管19吸引处理腔室4的内部空间SP的环境气体；排气配管21，将排气导管19与排气装置20连接；排气阀22，对排气配管21进行开闭。在排气阀22打开的状态下，内部空间SP(下方空间SP2)的环境气体向处理腔室4外排出，并且在内部空间SP(下方空间SP2)形成降流(下降流)。另一方面，在排气阀22关闭的状态下，内部空间SP(下方空间SP2)的环境气体不向处理腔室4外排出。
若洁净空气阀42处于关闭状态且排气阀22关闭，则内部空间SP变为与外部隔断的封闭状态，处理腔室4作为与外部隔断的密闭腔室发挥作用。
作为旋转夹具5，采用沿水平方向夹持基板W并将基板W保持为水平的夹持式的夹具。具体而言，旋转夹具5包括：旋转马达23；旋转轴24，与该旋转马达23的驱动轴一体化；圆板状的旋转基座25，大致水平地安装于旋转轴24的上端。
旋转基座25包括水平的圆形的上表面25a，该上表面25a具有比基板W的外径大的外径。在上表面25a的周缘部配置有多个(3个以上，例如为6个)夹持构件26。多个夹持构件26在与基板W的外周形状对应的圆周上隔开适当的间隔，例如等间隔地配置在旋转基座25的上表面周缘部。
药液供给单元6包括药液喷嘴27。药液喷嘴27例如是以连续流动的状态喷出液体的直流喷嘴，该药液喷嘴27使其喷出口朝向基板W的上表面中央部，来固定地配置在旋转夹具5的上方。在药液喷嘴27连接有供给来自药液供给源的药液的药液配管28。在药液配管28的中途部安装有用于对来自药液喷嘴27的药液的供给/供给停止进行切换的药液阀29。若药液阀29打开，则从药液配管28供给至药液喷嘴27的连续流动的药液从设定于药液喷嘴27的下端的喷出口喷出。另外，若药液阀29关闭，则停止从药液配管28向药液喷嘴27供给药液。
药液的具体例为蚀刻液及清洗液。更具体而言，药液也可以是氢氟酸、SC1(氨过氧化氢水混合液)、SC2(盐酸过氧化氢水混合液)、氟化铵、缓冲氢氟酸(氢氟酸与氟化铵的混合液)等。
水供给单元7包括水喷嘴30。水喷嘴30例如是以连续流动的状态喷出液体的直流喷嘴，该水喷嘴30使其喷出口朝向基板W的上表面中央部，来固定地配置在旋转夹具5的上方。在水喷嘴30连接有用于供给来自水供给源的水的水配管31。在水配管31的中途部安装有用于对来自水喷嘴30的水的供给/供给停止进行切换的水阀32。若水阀32打开，则从水配管31供给至水喷嘴30的连续流动的水从设定于水喷嘴30的下端的喷出口喷出。另外，若水阀32关闭，则停止从水配管31向水喷嘴30供给水。供给至水喷嘴30的水例如是去离子水(DIW)，但不限于DIW，也可以是碳酸水、电解离子水、氢水、臭氧水及稀释浓度(例如，10ppm～100ppm左右)的盐酸水的任一种。
此外，药液喷嘴27及水喷嘴30无需分别相对于旋转夹具5固定地配置，例如，也可以采用如下的所谓扫描喷嘴的方式：该扫描喷嘴在旋转夹具5的上方安装于能够在水平面内摆动的臂，通过该臂的摆动来扫描基板W的上表面上的处理液(药液或水)的着落位置。
如图2所示，处理罩11相比被旋转夹具5保持的基板W更靠外侧(远离旋转轴线A1的方向)配置。处理罩11包围旋转基座25。在旋转夹具5使基板W旋转的状态下，若向基板W供给处理液，则供给至基板W的处理液向基板W的周围被甩出。在向基板W供给处理液时，向上开口的处理罩11的上端部11a相比旋转基座25更靠上方配置。因此，排出至基板W的周围的药液或水等处理液被处理罩11挡住。然后，被处理罩11挡住的处理液被送至未图示的回收装置或废液装置。
图3用于说明基板处理装置1的主要部分的电气构成的框图。
控制装置3按照预先设定的程序控制旋转马达23、排气装置20、第一喷嘴移动单元34等的动作。而且，控制装置3控制药液阀29、水阀32、第一有机溶剂蒸气阀16、第一流量调整阀17、洁净空气阀42等的开闭动作等。
图4用于说明基板处理装置1进行的基板处理的一个例子的流程图。图5用于说明基板处理装置301中执行的冲洗工序(S3)及旋转干燥工序(S4)的时序图。图6A～6E用于说明浸液冲洗工序(液膜形成工序、蒸气环境气体充满工序、浸液工序)T1、薄膜区域形成工序T2及薄膜区域扩大工序(高速旋转工序)T3的图解性的图。
一边参照图1～图6E，一边对基板处理进行说明。
未处理的基板W通过搬运机械手IR、CR从搬运器C搬入至处理单元2，进而搬入至处理腔室4内，并以基板W的表面(处理对象面，例如为图案形成面)朝向上方的状态，将该基板W交接给旋转夹具5，从而使旋转夹具5保持基板W(S1：基板搬入工序(基板保持工序))。在搬入基板W之前，第一有机溶剂蒸气阀16关闭，洁净空气阀42打开，且排气阀22打开。因此，就下方空间SP2而言，在内部空间SP(下方空间SP2)形成洁净空气的降流(下降流)。
在搬运机械手CR退避至处理单元2外之后，控制装置3执行药液工序(步骤S2)。具体而言，控制装置3驱动旋转马达23而使旋转基座25以规定的液体处理速度(例如，大约800rpm)旋转。另外，控制装置3将药液阀29打开。由此，从药液喷嘴27向旋转状态的基板W的上表面供给药液。所供给的药液因离心力而遍布基板W的整个面，对基板W实施使用了药液的药液处理。若从药液的喷出开始起经过预定的期间，则控制装置3将药液阀29关闭，从而停止从药液喷嘴27喷出药液。
接着，控制装置3执行冲洗工序(步骤S3)。冲洗工序是将基板W上的药液置换为水而将药液从基板W上排除的工序。具体而言，控制装置3将水阀32打开。由此，从水喷嘴30向旋转状态的基板W的上表面供给水。所供给的水因离心力而遍布基板W的整个面。通过该水冲洗附着于基板W上的药液。
若从水的供给开始起经过预定的期间，则在基板W的上表面整个区域被水覆盖的状态下，控制装置3控制旋转马达23，使基板W的转速从液体处理速度阶段性地减速至浸液速度(0或大约40rpm以下的低转速，例如大约10rpm)。然后，将基板W的转速维持为浸液速度(浸液冲洗工序T1)。由此，如图6A所示，覆盖基板W的上表面整个区域的水的液膜以浸液状被基板W的上表面支撑。在该状态下，作用于基板W的上表面的水的液膜(处理液的液膜)50的离心力比水与基板W的上表面之间发挥作用的表面张力小，或者，所述离心力与所述表面张力几乎不相上下。通过基板W的减速，作用于基板W上的水的离心力变弱，从基板W上排出的水的量减少。在执行通过药液从基板W的上表面去除颗粒的药液工序之后，执行冲洗工序，因此，水的液膜50中可能包含有颗粒。另外，在浸液冲洗工序T1中，也可以在形成浸液状的水的液膜50之后，继续向基板W供给水。
另外，控制装置3与浸液冲洗工序T1的开始同步地，将洁净空气阀42关闭，并且将第一有机溶剂蒸气阀16打开。由此，停止向内部空间SP供给洁净空气，并且开始向内部空间SP供给有机溶剂蒸气。由此，有机溶剂蒸气经由贯通孔18b(参照图2)供给至下方空间SP2。另外，控制装置3将排气阀22关闭。由此，处理腔室4的内部空间SP与外部隔断，从而处理腔室4作为密闭腔室发挥作用。在该状态下，下方空间SP2(包括基板W的上方的空间的空间)与处理腔室4的外部隔断(隔断工序)，因此，供给至下方空间SP2的有机溶剂蒸气遍布下方空间SP2的整个区域，从而充满下方空间SP2。其结果，能够利用有机溶剂蒸气环境气体充满基板W上的水的液膜50的周围(蒸气环境气体充满工序)。
与外部空间隔断的下方空间SP2几乎不受外部环境气体的干扰的影响。因此，以后，基板W的上表面整个区域的周围保持为以高浓度包含有机溶剂蒸气的环境气体(以下，称为“有机溶剂蒸气环境气体”)。形成浸液状的水的液膜50之后，控制装置3将水阀32关闭，停止从水喷嘴30喷出水。在有机溶剂蒸气充满了下方空间SP2之后，浸液冲洗工序T1结束(冲洗工序(S3)结束)。
接着，控制装置3执行旋转干燥工序(步骤S4)。具体而言，控制装置3首先执行薄膜区域形成工序T2。如图6B所示，薄膜区域形成工序T2是在基板W的水的液膜50的中央部形成水的大部分被去除而非常薄的超薄膜(水的薄膜)56(参照图7)残留的圆形的薄膜区域55的工序。具体而言，控制装置3控制旋转马达23，使基板W加速至规定的薄膜区域形成速度(例如，大约50rpm)。通过基板W的转速达到所述薄膜区域形成速度(例如，大约50rpm)，使得比较强的离心力作用于基板W上的水的液膜50，存在于基板W的上表面中央部的水向径向外侧被推开，由此，在基板W的上表面中央部形成圆形的薄膜区域55。薄膜区域形成速度设为大约50rpm，但也可以是50rpm以上的转速。
如上所述，有机溶剂蒸气充满下方空间SP2的整个区域。因此，水的液膜50不会受到有机溶剂蒸气的喷出压力挤压而变形。因此，在薄膜区域形成工序T2中，能够尽可能地将水的液膜50(块体72)保持为较厚，从而能够将块体72与薄膜区域55之间的膜厚的差距保持为较大。因此，能够加在水的液膜的内周部分70产生的马兰戈尼对流65。
在执行薄膜区域形成工序T2之后，执行薄膜区域扩大工序T3。
在薄膜区域扩大工序T3中，控制装置3控制旋转马达23，使基板W的转速上升至规定的干燥速度(第一高速度、第二高速度，例如1000rpm)。随着该基板W的转速的上升，如图6C、6D所示，薄膜区域55扩大。通过薄膜区域55的扩大，水的液膜50与薄膜区域55的边界60朝向基板W的径向外侧移动。然后，如图6E所示，薄膜区域55扩大至基板W的整个区域，由此，水的液膜50全部排出至基板W外。
在薄膜区域扩大工序T3中，由于有机溶剂蒸气的较强的喷出压力并不施加于该液膜，因此，水的液膜50不变形。因此，能够将水的液膜50(块体72)尽可能地保持为较厚，从而能够将块体72与薄膜区域55之间的膜厚的差距保持为较大。由此，能够加强在水的液膜的内周部分70产生的马兰戈尼对流65。
薄膜区域扩大工序T3中的基板W中央部上的有机溶剂浓度为大约300ppm以上，基板W周缘部上的有机溶剂浓度为大约300ppm以上，基板W中间部(中央部与周缘部的中间位置)上的有机溶剂浓度为大约300ppm以上。
在薄膜区域扩大工序T3的整个期间内，持续从第一有机溶剂蒸气供给单元8向内部空间SP供给有机溶剂蒸气。因此，在薄膜区域扩大工序T3的整个期间内，基板W的上表面的整个区域保持为有机溶剂蒸气。因此，不管薄膜区域55的扩大状况如何，均可将水的液膜(液膜中未形成超薄膜56的部分)的内周部分(边界附近部分)70的周围的环境气体持续保持为有机溶剂蒸气环境气体。
在薄膜区域55扩大至基板W的上表面的整个区域之后，控制装置3使薄膜区域扩大工序T3结束。随着薄膜区域扩大工序T3的结束，控制装置3将第一有机溶剂蒸气阀16关闭，停止从第一有机溶剂蒸气供给单元8向内部空间SP供给有机溶剂蒸气。另外，控制装置3将洁净空气阀42及排气阀22打开，由此，在内部空间SP(下方空间SP2)形成洁净空气的降流(下降流)。由此，内部空间SP(下方空间SP2)的环境气体从有机溶剂蒸气置换为洁净空气。
然后，控制装置3使基板W以大约1000rpm的转速继续旋转(薄膜去除工序)。由此，引入至下方空间SP2的新鲜的洁净空气与基板W的上表面接触。因此，水蒸气在基板W的上表面的各处继续扩散，其结果，在该各处进行水的蒸发。然后，通过基板W的高速旋转，能够将基板W的上表面上的水甩出。由此，超薄膜56从基板W的上表面完全地被去除，因此，能够良好地使基板W的上表面干燥。
若从旋转干燥工序(S4)的开始起经过预定的期间，则控制装置3控制旋转马达23，使旋转夹具5的旋转停止。然后，搬运机械手CR进入处理单元2，将处理完成的基板W向处理单元2外搬出(步骤S5)。该基板W从搬运机械手CR交给搬运机械手IR，并通过搬运机械手IR而收纳于搬运器C。
图7是将薄膜区域扩大工序T3中的水的液膜50的状态放大表示的剖视图。
通过使基板W的转速加速至薄膜形成速度，使得水的液膜50的中央部的水受到基板W的旋转所产生的离心力而向径向外侧扩展。其结果，基板W的上表面中央部的水的液膜50的厚度变薄，从而在该部分形成水的超薄膜56。
由于水的超薄膜56的周围被保持为有机溶剂蒸气环境气体，因此，水的超薄膜56中溶入有大量的有机溶剂，因此，水的超薄膜56以较高的浓度包含有机溶剂。由于基板W的上表面整个区域的周围被保持为有机溶剂蒸气环境气体，因此，有机溶剂蒸气不进行扩散，其结果，能够抑制或防止水的超薄膜56中所包含的有机溶剂的蒸发的进行。因此，在水的液膜50的中央部，无法将所有的水完全地去除，而在该一部分保持水的超薄膜56。即，在该一部分形成薄膜区域55。
在有机溶剂蒸气充满内部空间SP的状态下，覆盖基板W的上表面的水的液膜50的整个区域的周围及水的超薄膜56的整个区域的周围保持为有机溶剂蒸气环境气体。因此，有机溶剂蒸气溶入水的液膜50及水的超薄膜56。因此，在水的液膜的内周部分70的内部，因基于彼此相连的水的液膜50及水的超薄膜56的局部的厚度差的有机溶剂的浓度差而产生从水的超薄膜56朝向水的液膜50的块体72侧流动的马兰戈尼对流65。
水的超薄膜56的厚度为可见光以下的波长以下的厚度(例如数nm)。优选地，水的超薄膜56的厚度尽可能地薄。关于该方面，存在两个理由。
第一个理由如下所述。即，为了加强马兰戈尼对流65，需要增大水的液膜50与水的超薄膜56的浓度差(即，使水的超薄膜56的有机溶剂浓度更浓)。通过使水的超薄膜56进一步薄膜化，使得每单位体积的有机溶剂的量增大，从而能够使水的超薄膜56的有机溶剂浓度变浓。
第二个理由如下所述。即，若水的超薄膜56较厚，则有机溶剂浓度在水的超薄膜56的表层部分相对较高，而在水的超薄膜56的基层部分相对变低。其结果，导致在水的超薄膜56中也产生马兰戈尼对流，从而使从水的超薄膜56朝块体72流动的马兰戈尼对流65减弱。
图8用于说明水的液膜的内周部分70的内部的马兰戈尼对流65的产生机理的图。
在基板W旋转且在水的液膜50形成有薄膜区域55(参照图7)的状态下，因通过基板W的旋转所产生的离心力而在水的液膜50产生厚度不同的部分。即，在水的液膜50中的边界60的附近区域71(以下，简称为“边界附近区域71”)，液膜的厚度H1非常薄，且在水的液膜50的块体72，液膜的厚度H2较厚(H2＞H1)。例如，H1＝数nm，H2＝大约7mm。
另外，与边界60的附近区域71相连地形成水的超薄膜56。水的超薄膜56的厚度设定为H3。H3＝数nm。
水的液膜50及水的超薄膜56的周围被保持为有机溶剂蒸气的高浓度状态。在该状态下，有机溶剂蒸气均匀地溶入至水的液膜50及水的超薄膜56的各处。水的超薄膜56中的有机溶剂浓度与块体72中的有机溶剂浓度相比相对较高。其结果，在彼此相连的水的液膜50及水的超薄膜56的内部产生浓度梯度，其结果，产生从超薄膜56朝向块体72流动的马兰戈尼对流65。该马兰戈尼对流65将产生于下述的第二部分70B(参照图10)的热对流76(参照图10)抵消，不仅如此，而且通过马兰戈尼对流65在该第二部分70B(参照图10)制造出从边界附近区域71朝向块体72流动的新流动。因此，在水的液膜的内周部分70(具体而言，为图10所示的第二部分70B)包含有微细颗粒P2的情况下，如图8所示，受到马兰戈尼对流65而从边界附近区域71朝向块体72的方向，即从边界60背离的方向的较强的力作用于微细颗粒P2。由此，边界附近区域71中所包含的微细颗粒P2朝向径向外侧(从边界60背离的方向)移动。
图9A、9B是表示薄膜区域55扩大过程中的水的液膜的内周部分70的状态的俯视图。图9A是在水的液膜的内周部分70(具体而言，为图10所示的第二部分70B)包含有微细颗粒P2的状态。微细颗粒P2沿着边界60的线排列。
在该情况时，水的液膜的内周部分70(第二部分70B)中包含的微细颗粒P2受到向从边界60背离的方向流动的马兰戈尼对流65(参照图7)而朝向径向外侧(从边界60背离的方向)移动，其结果，引入至水的液膜50的块体72。然后，随着薄膜区域55扩大而边界60向基板W的径向外侧(朝向块体72的方向)移动，但薄膜区域55以微细颗粒P2被引入至块体72的状态扩大。即，若随着薄膜区域55扩大而边界60朝向基板W的径向外侧移动，与此同时，如图9B所示，微细颗粒P2也朝向径向外侧移动。
然后，薄膜区域55扩大至基板W的整个区域，从而水的液膜50从基板W的上表面完全被排出(图6E所示的状态)，由此，从基板W的上表面将具有较大的厚度的水的液膜50去除。水的液膜50的块体72中所包含的微细颗粒P2不会出现在薄膜区域55，而是与水的液膜50一起从基板W的上表面被去除。
另外，在薄膜区域扩大工序T3结束后，内部空间SP(下方空间SP2)的环境气体从有机溶剂蒸气被置换为洁净空气。另外，使基板W以大约1000rpm的高速持续旋转。由此，从基板W的上表面将超薄膜56完全去除，因此，能够良好地使基板W的上表面干燥。
在将基板W的上表面的周围的环境气体置换为洁净空气的状态下，使基板W高速旋转。在该情况下，新鲜的洁净空气与基板W的上表面接触，因此，在基板W的上表面的各处进行有机溶剂的扩散，从而进行包含该有机溶剂的水的超薄膜56的蒸发。因此，能够通过基板W的高速旋转而将水的超薄膜56甩出，由此，能够使基板W的上表面完全干燥。
如上所述，根据本实施方式，一边通过有机溶剂蒸气环境气体充满覆盖基板W的上表面的水的液膜50的整个区域的周围，一边依次执行薄膜区域形成工序T2及薄膜区域扩大工序T3。因此，不管薄膜区域55的扩大状况如何，均能够使水的液膜的内周部分70的周围及水的超薄膜56的周围保持为有机溶剂蒸气环境气体，直到薄膜区域55的扩大结束为止。
若在将水的液膜的内周部分70的周围及水的超薄膜56的周围保持为有机溶剂蒸气环境气体的状态下使基板W旋转，则因基于彼此相连的水的液膜50及水的超薄膜56的局部的厚度差的有机溶剂的浓度差而产生从水的超薄膜56经由水的液膜的内周部分70向朝向水的液膜50的块体72的方向流动的马兰戈尼对流65。因此，能够在薄膜区域形成工序T2及薄膜区域扩大工序T3的整个期间内，持续地产生从水的超薄膜56朝向水的液膜50的块体72的马兰戈尼对流65。
因此，水的液膜的内周部分70中所包含的微细颗粒P2受到马兰戈尼对流65而向朝向块体72的方向，即从边界60背离的方向移动。因此，颗粒被引入至水的液膜50。随着薄膜区域55扩大，边界60朝向基板W的径向外侧(朝向块体72的方向)移动，但薄膜区域55以微细颗粒P2被引入至水的液膜50的状态扩大。然后，水的液膜50中所包含的微细颗粒P2不会出现在薄膜区域55，而是与水的液膜50一起从基板W的上表面被排出。然后，超薄膜56从基板W的上表面被去除，由此，使基板W的上表面干燥。
由此，在基板W干燥后，微细颗粒P2不会残留于基板W的上表面。因此，既能够抑制或防止微细颗粒P2的产生，又能够使基板W的上表面的整个区域干燥。
另外，由于超薄膜56包含大量的有机溶剂，因此，也能够抑制在干燥后产生水印。
另外，在浸液冲洗工序T1中，未对基板W作用较大的离心力，因此，能够将形成于基板W的上表面的水的液膜50的厚度保持为较厚。若水的液膜50的厚度较大，则在薄膜区域扩大工序T3中，能够将彼此相连的水的液膜50及水的超薄膜56中产生的有机溶剂的浓度梯度保持为较大，由此，能够加强水的液膜的内周部分70中产生的马兰戈尼对流65。
另外，在薄膜区域扩大工序T3时，使基板W以高速度旋转，因此，对基板W作用较强的离心力，通过该离心力，能够使彼此相连的水的液膜50及水的超薄膜56的膜厚的差异更加显著。由此，能够将水的液膜的内周部分70中产生的有机溶剂的浓度梯度保持为较大，因此，能够进一步加强水的液膜的内周部分70中产生的马兰戈尼对流65。
另外，在作为密闭腔室的处理腔室4的内部空间SP容纳基板W，且从第一有机溶剂蒸气供给单元8向内部空间SP供给有机溶剂蒸气，由此，能够将该内部空间SP的整个区域变为有机溶剂蒸气环境气体，由此，能够可靠地将基板W的上表面整个区域的周围保持为有机溶剂蒸气环境气体。
接着，对随着旋转干燥工序(S4)的颗粒产生的机理进行说明。
图10是表示参考方式的基板W的上表面上的水的液膜(处理液的液膜)50中的气液固界面中的流动分布模式的图。
在本参考方式中，与所述实施方式的处理例相同，执行浸液冲洗工序T1、液膜去除区域形成工序(相当于薄膜区域形成工序T2)及液膜去除区域扩大工序(相当于薄膜区域扩大工序T3)。然而，在液膜去除区域形成工序及液膜去除区域扩大工序中，并非将基板W的上表面的周围的整个区域变为有机溶剂蒸气环境气体，而将该上表面的周围的整个区域变为干燥空气(Dry Air)的环境气体，本参考方式在这一点与所述实施方式不同。另外，在本参考方式中，在薄膜区域形成工序T2中，不同于所述实施方式，不对基板W的上表面的中央部进行有机溶剂蒸气环境气体的吹送，而仅利用基板W的旋转所产生的离心力形成液膜去除区域155(相当于所述实施方式的薄膜区域55)。
在该情况下，如图10所示，在液膜去除区域扩大工序中，在水的液膜的内周部分70的内部产生热对流76。就水的液膜的内周部分70中的热对流76而言，在位于块体72侧的第一区域70A，朝向从边界60侧背离的方向流动，如图10所示，在包括边界附近区域71的边界60侧的第二部分70B，从块体72侧朝向边界60侧流动。因此，在内周部分70的第二部分70B包括微细颗粒P2(参照图11～图13A等)的情况下，该微细颗粒P2被吸引至边界60侧，从而聚集在边界附近区域71。认为这样的微细颗粒P2的聚集不仅由所述热对流76引起，也由相邻的微细颗粒P2彼此的凡得瓦耳力或库仑力引起。
图11是表示参考方式的水的液膜的内周部分70所包含的微细颗粒P2的移动的示意性的剖视图。图12是表示参考方式的水的液膜的内周部分70所包含的微细颗粒P2的移动的示意性的俯视图。
如图11所示，水的液膜的内周部分70包括：边界层(Boundary layer)73，形成在与基板W上表面的边界附近；流动层(Flowing layer)74，相对于边界层73形成在基板W上表面的相反一侧。在水的液膜的内周部分70包含微细颗粒P2的情况下，在流动层74，颗粒P不管其粒径的大小如何，均受到流动的强烈影响。因此，处于流动层74的颗粒P能够在沿着流动的方向上移动。
另一方面，在边界层73，较大的颗粒P1受到流动的影响，但微细颗粒P2几乎未受到流动的影响。即，处于边界层73的较大的颗粒P1在边界层73内能够在沿着流动的方向上移动，但微细颗粒P2在边界层73内不会在沿着流动的方向F(参照图12)上移动。但是，微细颗粒P2并非附着于基板W的上表面，而是与基板W的上表面隔开微小间隔地设置。
在图10所示的边界附近区域71，水的液膜的内周部分70的大部分为图11所示的边界层73。并且，在图10中，随着从边界附近区域71朝向块体72侧，流动层74(参照图11)的比例增大。因此，处于边界附近区域71的微细颗粒P2只要未受到其他较大的力的作用，则不会在沿着流动的方向上移动。
如图12所示，在边界附近区域71，因液膜50的厚度差，可用肉眼观察看到干涉条纹75。干涉条纹75成为等高线。
如上所述，微细颗粒P2不会在沿着流动的方向F(参照图12)上移动，但能够在干涉条纹75的切线方向D1、D2上移动。微细颗粒P2在边界附近区域71，以沿着干涉条纹75的切线方向D1、D2形成列的方式排列。换言之，微细颗粒P2沿着边界60的线排列。微细颗粒P2按颗粒P自身的大小为单位逐一成列。具有较大直径的微细颗粒P21相比具有较小直径的微细颗粒P22更靠径向外侧配置。
图13A、13B是表示参考方式的液膜去除区域155(相当于所述实施方式的薄膜区域55)扩大过程中的水的液膜的内周部分70的状态的俯视图。
图13A是在水的液膜的内周部分70(具体而言，为图10所示的第二部分70B)包含微细颗粒P2的状态。微细颗粒P2沿着边界60的线排列。
如图13B所示，若随着液膜去除区域155扩大而边界60朝向基板W的径向外侧(朝向块体72的方向)移动，则在边界附近区域71产生从块体72侧朝向边界60侧流动的热对流76(参照图10)，因此，对微细颗粒P2作用将其朝径向内侧推压的力。随着液膜去除区域155扩大而边界60朝向基板W的径向外侧(朝向块体72的方向)移动。但是，微细颗粒P2无法向径向(沿着流动的方向)移动，因此，即便边界60移动，微细颗粒P2也不移动。因此，边界附近区域71中包含的微细颗粒P2从边界60移动至液膜去除区域155，并析出至液膜去除区域155。然后，在去除水的液膜50后的基板W的上表面残留有微细颗粒P2。
图14用于说明本发明的第二实施方式的基板处理装置201的处理单元202的结构例的图解性的剖视图。
在第二实施方式中，对与所述第一实施方式所示的各部对应的部分标注与图1～图9的情况相同的附图标记，并省略说明。
处理单元202与第一实施方式的处理单元2不同点在于，废除了第一有机溶剂蒸气供给单元8、以及具有喷出IPA的液体的有机溶剂液体喷出单元(低表面张力液供给单元)203，其中，IPA的液体是作为低表面张力液的有机溶剂的液体的一个例子。
有机溶剂液体喷出单元203包括：有机溶剂液体喷嘴204(喷嘴)，喷出IPA的液体；第二喷嘴臂205，在顶端部安装有有机溶剂液体喷嘴204；第二喷嘴移动单元206，通过使第二喷嘴臂205移动而使有机溶剂液体喷嘴204移动；待机槽207(贮存容器)，在俯视时配置于处理罩11的周围；排液阀208，用于对待机槽207内的液体的排液/排液停止进行切换。通过有机溶剂液体喷出单元203、有机溶剂液体喷嘴204及待机槽207构成气体供给单元。
有机溶剂液体喷嘴204连接有有机溶剂配管209，该有机溶剂配管209将来自有机溶剂供给源的常温的液体的有机溶剂(IPA)供给至有机溶剂液体喷嘴204。在有机溶剂配管209上安装有有机溶剂阀210，该有机溶剂阀210对从有机溶剂配管209向有机溶剂液体喷嘴204的有机溶剂的液体的供给及供给停止进行切换。
待机槽207是用于接住有机溶剂的液体的槽，所述有机溶剂的液体是配置于从基板W的上表面退避的退避位置的有机溶剂液体喷嘴204所喷出的。待机槽207包括划分内部空间211的箱状的壳体212。壳体212包括形成于壳体212的上表面的开口213和形成于壳体212的底壁212a的排出口214。排液配管215的一端与待机槽207的排出口214连接。排液配管215的另一端与机外的废液处理设备连接。在排液配管215的中途部安装有排液阀208。控制装置3控制排液阀208的开闭动作。
在有机溶剂液体喷嘴204配置于退避位置的状态下，控制装置3一边将排液阀208关闭，一边将有机溶剂阀210打开来从有机溶剂液体喷嘴204喷出有机溶剂的液体，由此，能够在待机槽207的内部空间211贮存有机溶剂的液体。
基板处理装置201中执行的基板处理与第一实施方式的基板处理装置1的情况的不同点在于，并不采用从第一有机溶剂蒸气供给单元8向内部空间SP供给有机溶剂蒸气的方法，而采用预先在待机槽207的内部空间211贮存有机溶剂的液体，使因该有机溶剂的液体的蒸发而产生的有机溶剂蒸气充满内部空间SP的方法，从而将基板W的上表面的周围的整个区域保持为有机溶剂蒸气环境气体。
具体而言，控制装置3与浸液冲洗工序T1的开始同步地，将洁净空气阀42关闭。由此，内部空间SP变为与外部隔断的封闭状态，从而处理腔室4作为与外部隔断的密闭腔室发挥作用。
另外，控制装置3与浸液冲洗工序T1的开始同步地，一边将排液阀208关闭，一边将有机溶剂阀210打开。由此，在待机槽207的内部空间211贮存有机溶剂的液体。当贮存于内部空间211的有机溶剂的液体达到规定量时，停止从有机溶剂液体喷嘴204喷出有机溶剂的液体。贮存于内部空间211的有机溶剂沸点比水低，因此，蒸发量较多。因有机溶剂的液体的蒸发而产生的有机溶剂蒸气供给至内部空间SP，并充满内部空间SP的整个区域。
另外，控制装置3在薄膜区域扩大工序T3结束后，将排液阀208打开。由此，排液配管215打开，贮存于内部空间211的有机溶剂的液体通过排液配管215输送至机外的废液处理设备。另外，控制装置3将洁净空气阀42及排气阀22打开，从而将内部空间SP的环境气体从有机溶剂蒸气置换为洁净空气。
图15A用于说明本发明的第三实施方式的基板处理装置301的处理单元302的结构例的图解性的剖视图。图15B是相对构件305的仰视图。
在第三实施方式中，对与所述第一实施方式所示的各部对应的部分标注与图1～图9的情况相同的附图标记，并省略说明。
处理单元302与第一实施方式的处理单元2的不同点在于，具有并非密闭腔室的处理腔室304来作为腔室。即，处理腔室304未结合有第一有机溶剂蒸气供给单元8和送风单元40，取而代之，处理腔室304具有向间隔壁12内输送洁净空气的作为送风单元的FFU(风扇过滤单元)320。另外，与第一实施方式的情况不同，排气单元14的排气配管21并未以可开闭的方式设置。
另外，处理单元302与第一实施方式的处理单元2不同点在于，在处理腔室304内具有与被旋转夹具5保持的基板W的上表面相对的相对构件305。相对构件305连接有第二有机溶剂蒸气供给单元(气体供给单元)330，该第二有机溶剂蒸气供给单元(气体供给单元)330将IPA的蒸气(IPA Vapor)向气体喷出口310供给，其中，所述IPA的蒸气是作为低表面张力液的有机溶剂蒸气的一个例子。
FFU320配置于间隔壁12的上方，且安装于间隔壁12的顶壁。FFU320从间隔壁12的顶壁向处理腔室304内输送洁净空气。通过FFU320及排气单元14，在处理腔室304内形成降流(下降流)。
相对构件305为圆板状。相对构件305的直径与基板W的直径相同或者大于基板W的直径。在相对构件305的下表面形成有与被旋转夹具5保持的基板W的上表面相对的由平坦面构成的圆形的相对面306。相对面306与基板W的上表面的整个区域相对。如图15B所示，在相对面306的除了其中央部(与基板W的旋转中心相对的部分)以外的整个区域，等密度地分散配置有多个(复数个)气体喷出口310。
相对构件305例如使用全氟烷氧基乙烯(PFA：perfluoro alkoxyethylene)、聚四氟乙烯(PTFE：poly tetra fluorethylene)、聚氯乙烯(PVC：polyvinyl chloride)等树脂材料而形成。相对构件305为中空。详细而言，在相对构件305的内部形成有圆板状的第一气体供给路333。第一气体供给路333与所有气体喷出口310连通。
在相对构件305的上表面固定有保持架307，该保持架307将通过相对构件305的中心的铅垂轴线(与旋转夹具5的旋转轴线A1一致的铅垂轴线)作为中心轴线。在保持架307结合有升降单元308。相对构件305以相对构件305的中心轴线位于旋转夹具5的旋转轴线A1上的方式且以水平姿势被保持架307支持。保持架307形成为中空，第二气体供给路309以沿铅垂方向延伸的状态插通该保持架307的内部。第二气体供给路309与第一气体供给路333连通。
第二有机溶剂蒸气供给单元330具有与第二气体供给路309连接的第二有机溶剂蒸气配管311。从有机溶剂蒸气供给源向第二有机溶剂蒸气配管311供给有机溶剂蒸气。在第二有机溶剂蒸气配管311安装有：第二有机溶剂蒸气阀312，用于开闭第二有机溶剂蒸气配管311；第二流量调整阀313，用于调节第二有机溶剂蒸气配管311的开度来调整从各个气体喷出口310喷出的有机溶剂蒸气的流量；第二过滤器311A，捕获在第二有机溶剂蒸气配管311流通的有机溶剂蒸气所包含的灰尘或尘埃。若第二有机溶剂蒸气阀312打开，则从第二有机溶剂蒸气配管311供给至第二气体供给路309的有机溶剂蒸气(灰尘或尘埃已去除的洁净的有机溶剂蒸气)从气体喷出口310向下方喷出。
升降单元308与控制装置3(参照图2等)连接。控制装置3控制升降单元308，使相对构件305的相对面306在接近被旋转夹具5保持的基板W的上表面的第一～第三接近位置(例如，第二接近位置为图17所示的位置)与大幅度地退避至旋转夹具5的上方的退避位置(图15所示的位置)之间升降。
控制装置3例如使用微型计算机构成。控制装置3包括中央处理单元(CPU：CentralProcessing Unit)等运算单元、固定存储设备、硬盘驱动器等存储单元、以及输入输出单元。在存储单元存储有运算单元执行的程序。
控制装置3依据预定的程序，控制升降单元308的动作。而且，控制装置3对第二有机溶剂蒸气阀312、第二流量调整阀313等的开闭动作等进行控制。
在第三实施方式的基板处理装置301中，执行与第一实施方式的基板处理装置1的情况相同的基板处理(图4的S1～S5)。以下，以第三实施方式的基板处理装置301中执行的基板处理与第一实施方式的基板处理装置1不同的部分为中心进行说明。
在基板处理时，将未处理的基板W搬入处理单元302，然后搬入至处理腔室304内。在搬入基板W时，相对构件305配置于退避位置。在搬入基板W后，控制装置3依次执行药液工序(图4的S2)及冲洗工序(图4的S3)。
图16用于说明基板处理装置301中执行的冲洗工序(图4的S3)及旋转干燥工序(图4的S4)的时序图。
在冲洗工序中，若从开始供给水起经过预定的期间，则在基板W的上表面整个区域被水覆盖的状态下，控制装置3控制旋转马达23，使基板W的转速从液体处理速度阶段性地减速至浸液速度(0或大约40rpm以下的低转速，例如大约10rpm)。即，执行浸液冲洗工序T11。浸液冲洗工序T11是与浸液冲洗工序T1(参照图5)相同的步骤。
另外，在浸液冲洗工序T11开始之前，控制装置3控制升降单元308，如图17所示，使相对构件305下降至第一接近位置。相对构件305的第一接近位置是相对面306不与浸液冲洗工序T11中的水的液膜50的上表面的液体接触的高度，当相对构件305位于第一接近位置时，相对面306与基板W的上表面之间的间隔为大约7mm，在相对面306与基板W的上表面之间形成与其周围(外部)隔断的狭窄空间(基板W的上方空间)321(隔断工序)。
另外，与浸液冲洗工序T11的开始同步地，控制装置3将第二有机溶剂蒸气阀312打开，从气体喷出口310喷出有机溶剂蒸气。此时的来自气体喷出口310的有机溶剂蒸气的总喷出流量为低流量L1(L/min)。另外，来自各个气体喷出口310的有机溶剂蒸气的喷出流量彼此相等。从各个气体喷出口310喷出的有机溶剂蒸气被供给至狭窄空间321。由于狭窄空间321与周围隔断，因此，所供给的有机溶剂蒸气充满狭窄空间321。其结果，水的液膜50的周围被有机溶剂蒸气充满(蒸气环境气体充满工序)。
与周围隔断的狭窄空间321几乎不受周围的环境的干扰的影响。因此，基板W的上表面整个区域的周围被保持为有机溶剂蒸气环境气体。换言之，形成有浸液状的水的液膜50的基板W的上表面的周围的整个区域被保持为有机溶剂蒸气环境气体。
另外，由于气体喷出口310分散配置有多个，因此，能够将来自气体喷出口310的有机溶剂蒸气均匀地供给至基板W上的水的液膜50。另外，由于来自各个气体喷出口310的有机溶剂蒸气的喷出流量为彼此相等的小流量，因此，来自各个气体喷出口310的有机溶剂蒸气的喷出压力彼此相等。由此，能够可靠地防止水的液膜50受有机溶剂蒸气的喷出压力挤压而变形。换言之，分散配置有多个的气体喷出口310采用不指向于基板W的上表面的局部的方式。
形成浸液状的水的液膜50后，控制装置3将水阀32关闭，并停止从水喷嘴30喷出水。由此，浸液冲洗工序T11结束。
接着，控制装置3执行旋转干燥工序(图4的S4)。控制装置3首先执行薄膜区域形成工序T12。
另外，控制装置3与基板W的转速的上升同步地控制升降单元308，使相对构件305下降至相比第一接近位置更靠下方设定的第二接近位置。当相对构件305位于第二接近位置时，相对面306与基板W的上表面之间的间隔为大约5mm，狭窄空间321相比之前进一步变窄。
在第三实施方式中，控制装置3控制旋转马达23，使基板W加速至规定的速度(例如大约50rpm)。通过基板W的转速达到规定的速度(例如大约50rpm)，使得相对较强的离心力作用于基板W上的水的液膜50。由此，在基板W的上表面中央部形成圆形的薄膜区域55。
在薄膜区域形成工序T12中，如上所述，水的液膜50因该液膜未受到有机溶剂蒸气的较强的喷出压力，因此不会变形。因此，能够将水的液膜50(块体72)尽可能地保持为较厚，从而能够将块体72与薄膜区域55之间的膜厚的差距保持为较大。由此，能够加强产生于水的液膜的内周部分70的马兰戈尼对流65。
另外，在薄膜区域形成工序T12中，由于在基板W的上表面形成有水的液膜50的状态下使基板W的转速上升，因此，水的液膜50的厚度相比浸液工序T11时变薄。因此，在薄膜区域形成工序T12中，若使相对构件305的高度仍然保持在第一接近位置，则水的液膜50薄化，相应地，水的液膜50的上表面与相对面306之间的空间的容积变大。在该情况下，基板W的上表面与相对面306之间的空间中所包含的IPA蒸气的浓度可能降低。在该情况下，供给至基板W的上表面的有机溶剂蒸气的量减少，其结果，构成薄膜区域55的超薄膜56的全部或一部分也可能消失(膜断开、开孔)。
然而，控制装置3随着基板W的转速的上升而控制升降单元308，使相对构件305下降至第二接近拉置。由此，在薄膜区域形成工序T12中，水的液膜50的上表面与相对面306之间的空间的容积被保持为与浸液工序T11时相同。由此，基板W的上表面与相对面306之间的空间中所包含的有机溶剂蒸气的浓度被保持为较高。因此，在薄膜区域形成工序T12中，能够抑制构成薄膜区域55的超薄膜56的蒸发的进行，由此，能够防止薄膜区域形成工序T12中的超薄膜56的消失。
在执行薄膜区域形成工序T12之后，执行薄膜区域扩大工序T13。
在薄膜区域扩大工序T13中，控制装置3控制旋转马达23，使基板W的转速上升至规定的干燥速度(例如，1000rpm)。随着该基板W的转速上升，薄膜区域55扩大(参照图6D、6E)。
另外，控制装置3与基板W的转速的上升同步地控制升降单元308，使相对构件305下降至相比第二接近位置更靠下方设定的第三接近位置。当相对构件305位于第三接近位置时，相对面306与基板W的上表面之间的间隔为大约3mm，狭窄空间321相比之前进一步变窄。
因薄膜区域55的扩大，水的液膜50的与薄膜区域55及基板W上表面的边界60朝向基板W的径向外侧移动。然后，薄膜区域55扩大至基板W的整个区域(参照图6E)，由此，水的液膜50全部被排出至基板W外。
在薄膜区域扩大工序T13中，如上所述，水的液膜50因该液膜未受到有机溶剂蒸气的较强的喷出压力，因此不会变形。因此，能够将水的液膜50(块体72)尽可能地保持为较厚，从而能够将块体72与薄膜区域55之间的膜厚的差距保持为较大。由此，能够加强产生于水的液膜的内周部分70的马兰戈尼对流65。
另外，在薄膜区域扩大工序T13中，由于在基板W的上表面形成有水的液膜50的状态下使基板W的转速上升，因此，水的液膜50的厚度相比薄膜区域形成工序T12时变薄。因此，在薄膜区域扩大工序T13中，若使相对构件305的高度仍然保持于第二接近位置，则水的液膜50薄化，相应地，水的液膜50的上表面与相对面306之间的空间的容积变大。在该情况下，基板W的上表面与相对面306之间的空间中所包含的有机溶剂蒸气的浓度可能降低。在该情况下，供给至基板W的上表面的有机溶剂蒸气的量减少，其结果，构成薄膜区域55的超薄膜56的全部或一部分也可能消失(膜断开、开孔)。
然而，控制装置3随着基板W的转速的上升而控制升降单元308，使相对构件305下降至第三接近位置。由此，在薄膜区域扩大工序T13中，水的液膜50的上表面与相对面306之间的空间的容积被保持为与薄膜区域形成工序T12时相同。由此，基板W的上表面与相对面306之间的空间中所包含的有机溶剂蒸气的浓度被保持为较高。因此，在薄膜区域扩大工序T13中，能够抑制构成薄膜区域55的超薄膜56的蒸发的进行，由此，能够防止薄膜区域扩大工序T13中的超薄膜56的消失。
在薄膜区域扩大工序T13的整个期间，持续从气体喷出口310喷出有机溶剂蒸气。因此，在薄膜区域扩大工序T13的整个期间，基板W的上表面的整个区域被保持为有机溶剂蒸气。因此，不管薄膜区域55的扩大状况如何，均能够将水的液膜的内周部分70的周围的环境气体保持为有机溶剂蒸气环境气体。
在薄膜区域55扩大至基板W的上表面的整个区域后，控制装置3使薄膜区域扩大工序T13结束。随着薄膜区域扩大工序T13的结束，控制装置3将第二有机溶剂蒸气阀312关闭，停止从气体喷出口310喷出有机溶剂蒸气。另外，控制装置3控制升降单元308，使相对构件305从第三接近位置上升至背离位置。由此，基板W的上表面的整个区域的环境气体从有机溶剂蒸气被置换为洁净空气。
然后，控制装置3使基板W仍然以大约1000rpm的转速继续旋转(薄膜去除工序)。由此，将超薄膜56从基板W的上表面完全去除，因此，能够良好地使基板W的上表面干燥。
若从开始旋转干燥工序(图4的S4)起经过预定的期间，则控制装置3控制旋转马达23，使旋转夹具5的旋转停止。然后，通过搬运机械手CR，将处理完成的基板W向处理单元302外搬出(图4的S5)。
以上，对本发明的3个实施方式进行了说明，但本发明也能够以其他方式实施。
图18是表示本发明的第三实施方式的基板处理装置301的变形例的图。
在图18中，对与第三实施方式共同的部分标注与图15～图17的情况相同的附图标记，并省略说明。在图18所示的变形例中，设置有相对构件305A来代替第三实施方式的相对构件305。
相对构件305A为圆板状。相对构件305A的直径可以与基板W的直径相等，如图18所示，也可以大于基板W的直径。在相对构件305A的下表面形成有相对面306A，该相对面306A与被旋转夹具5保持的基板W的上表面相对。相对面306A的中央部形成为水平的平坦状。在相对面306A的周缘部形成有环状突部352(相对周缘部)。在环状突部352的下表面形成有随着朝向径向外侧而降低的锥面353。如图18所示，在相对构件305A的直径大于基板W的直径的情况下，相对构件305A的周端缘在俯视时相比基板W的周端缘更向外侧伸出。
在相对构件305A配置于第一～第三接近位置的状态下，如图18所示，锥面353的外周端353a在上下方向上相比基板W的上表面更靠下方。因此，被相对面306A与基板W的上表面划分的狭窄空间(基板W的上方空间)371形成与其周围(外部)大致密闭的密闭空间，与该周围大致完全地隔断(隔断工序)。并且，基板W的上表面的周缘部与环状突部352(即，锥面353)之间设置为，相比相对面306A的中央部与基板W的上表面的中央部之间的间隔明显更窄。
在该情况下，由相对面306A与基板W的上表面划分的狭窄空间371与其外侧空间大致密闭，因此，供给至狭窄空间371的有机溶剂蒸气几乎不从该狭窄空间371排出。另外，也不受周围的环境气体的干扰的影响。由此，能够可靠地将基板W的上表面的整个区域持续保持为有机溶剂蒸气环境气体。
另外，在第三实施方式及作为其变形例的图18的方式中，以各个气体喷出口310朝向铅垂下方喷出有机溶剂蒸气的结构为例进行了说明，但也可以采用各个气体喷出口310沿随着朝向下方而朝向外周方向的倾斜方向喷出有机溶剂蒸气的结构。
另外，在第三实施方式及作为其变形例的图18的方式中，气体喷出口310也可以配置于相对面306、306A的中央部。在该情况下，优选地，来自配置于相对面306、306A的中央部的气体喷出口310的有机溶剂蒸气的喷出压力与来自其他气体喷出口310的有机溶剂蒸气相比为弱压力。
另外，气体喷出口310也可以配置于相对面306、306A以外的位置，例如，也可以在旋转基座25的周围且在相比被该旋转基座25支撑的基板W更靠下方的位置设置气体喷出口310。
另外，在所述第一及第二实施方式中，说明了第一有机溶剂蒸气供给单元8为供给有机溶剂蒸气的单元，但供给单元8也可以为供给有机溶剂蒸气和非活性气体(例如，氮气)的混合气体的结构。同样地，在所述第三实施方式中，说明了向气体喷出口310供给有机溶剂蒸气，但也可以供给有机溶剂蒸气与非活性气体(例如，氮气)的混合气体。
另外，在所述各实施方式中，将薄膜区域扩大工序T3中的基板W的转速(第一高速度)与用于去除超薄膜56的(薄膜去除工序中的)基板W的转速(第二高速度)设为相同的速度(1000rpm)，但也可以使第一高速度与第二高速度互不相同。
另外，在所述各实施方式中，对如下结构进行了说明，即，通过将基板W的转速维持为浸液速度而在基板W上表面形成浸液状的水的液膜50，并在该浸液状的水的液膜50设置薄膜区域55，但水的液膜50并不限定于浸液状，也可以在以比浸液速度高的速度旋转的水的液膜设置薄膜区域55。
另外，在所述各实施方式中，作为表面张力比水的表面张力低的低表面张力液，以作为有机溶剂的一个例子的IPA为例进行了说明，但作为这样的低表面张力液，除了IPA以外，例如，也可以采用例如甲醇、乙醇、丙酮、及氢氟醚(HFE：hydrofluoroether)等有机溶剂。
另外，在所述各实施方式中，以构成处理液的液膜(水的液膜50)的处理液为水的情况为例进行了说明，但构成液膜的处理液也可以为IPA(液体)。在该情况下，也可以采用HFE来作为低表面张力液的蒸气。
另外，在所述各实施方式中，对基板处理装置1、201、301为处理圆板状的基板W的装置的情况进行了说明，但基板处理装置1、201、301也可以为处理液晶显示装置用玻璃基板等多边形的基板进行处理的装置。
对本发明的实施方式详细地进行了说明，但这些只不过是用于使本发明的技术内容明确的具体例，本发明不应限定于这些具体例，本发明的范围仅由权利要求来限定。
本申请与2015年8月18日向日本专利厅提出的日本特愿2015-161326号对应，将该申请的所有公开内容通过引用编入于此。
附图标记的说明：
1 基板处理装置
4 处理腔室(密闭腔室)
5 旋转夹具(基板保持单元)
7 水供给单元(处理液供给单元)
8 第一有机溶剂蒸气供给单元(内部气体供给单元、气体供给单元)
201 基板处理装置
203 有机溶剂液体喷出单元(低表面张力液供给单元、气体供给单元)
204 有机溶剂液体喷嘴(喷嘴、气体供给单元)
207 待机槽(贮存容器、气体供给单元)
301 基板处理装置
304 处理腔室
330 第二有机溶剂蒸气供给单元(气体供给单元)
352 突部(相对周缘部)
SP 内部空间
W 基板

Claims (15)

1.一种基板处理方法，其中，
包括：
基板保持工序，将基板保持为水平；
液膜形成工序，向所述基板的上表面供给处理液而形成覆盖该基板的上表面的处理液的液膜；
蒸气环境气体充满工序，以包含表面张力比该处理液的表面张力低的低表面张力液的蒸气的蒸气环境气体充满所述处理液的液膜的周围；
薄膜区域形成工序，在通过所述蒸气环境气体充满工序使覆盖所述基板的上表面的所述处理液的液膜的周围保持为所述蒸气环境气体的状态下，不向所述基板吹送气体而使所述基板以规定的薄膜区域形成速度旋转，来将处理液部分地排除，从而形成所述处理液的液膜的一部分的厚度变薄的薄膜区域，即与比该薄膜区域厚的所述处理液的液膜的残留部分连接的薄膜区域；
薄膜区域扩大工序，在通过所述蒸气环境气体充满工序使覆盖所述基板的上表面的所述处理液的液膜的周围保持为所述蒸气环境气体的状态下，通过使所述薄膜区域与所述处理液的液膜的残留部分之间的边界朝向所述基板的外周移动而使所述薄膜区域扩大，从而使所述薄膜区域覆盖所述基板的上表面的整个区域；
薄膜去除工序，在通过所述薄膜区域扩大工序将所述薄膜区域扩大至所述基板的上表面的整个区域后，从所述基板的上表面去除该薄膜区域。
2.如权利要求1所述的基板处理方法，其中，
还包括隔断工序，在该隔断工序中，将包括所述基板的上方空间的空间变为与外部隔断的隔断状态；
在所述隔断工序之后，通过向所述空间供给包含所述低表面张力液的蒸气的气体即含蒸气气体，执行所述蒸气环境气体充满工序。
3.如权利要求2所述的基板处理方法，其中，
所述薄膜去除工序包括开放高速旋转工序，在该开放高速旋转工序中，一边使所述空间向所述外部开放，一边使所述基板以规定的高转速旋转。
4.如权利要求1或2所述的基板处理方法，其中，
还包括浸液工序，该浸液工序与所述液膜形成工序并行执行，在该浸液工序中，使所述基板变为静止状态或者使所述基板以通过所述基板的中央部的旋转轴线为中心以浸液速度旋转。
5.如权利要求1或2所述的基板处理方法，其中，
所述薄膜区域扩大工序包括第一高速旋转工序，在该第一高速旋转工序中，使所述基板以比所述薄膜区域形成速度快的第一高速度旋转。
6.如权利要求1或2所述的基板处理方法，其中，
所述薄膜去除工序包括：
环境气体置换工序，将所述基板的上表面的周围的环境气体从所述蒸气环境气体置换为所述低表面张力液的蒸气以外的气体的环境气体，
所述环境气体置换工序在所述处理液的液膜的周围被所述蒸气环境气体充满的状态下开始。
7.如权利要求1或2所述的基板处理方法，其中，
所述处理液包括水，
所述低表面张力液包括有机溶剂。
8.一种基板处理装置，其中，
包括：
基板保持单元，将基板保持为水平；
处理液供给单元，用于向所述基板的上表面供给处理液；
气体供给单元，向所述基板的上表面的周围供给包含表面张力比水的表面张力低的低表面张力液的蒸气的气体即含蒸气气体；
控制装置，对所述处理液供给单元及所述气体供给单元进行控制，
所述控制装置执行如下工序：
液膜形成工序，向所述基板的上表面供给处理液而形成覆盖该基板的上表面的处理液的液膜；
蒸气环境气体充满工序，以包含所述低表面张力液的蒸气的蒸气环境气体充满所述处理液的液膜的周围；
薄膜区域形成工序，在通过所述蒸气环境气体充满工序使覆盖所述基板的上表面的所述处理液的液膜的周围保持为所述蒸气环境气体的状态下，不向所述基板吹送气体而使所述基板以规定的薄膜区域形成速度旋转，来将处理液部分地排除，从而形成所述处理液的液膜的一部分的厚度变薄的薄膜区域，即与比该薄膜区域厚的所述处理液的液膜的残留部分连接的薄膜区域；
薄膜区域扩大工序，在通过所述蒸气环境气体充满工序使覆盖所述基板的上表面的所述处理液的液膜的周围保持为所述蒸气环境气体的状态下，通过使所述薄膜区域与所述处理液的液膜的残留部分之间的边界朝向所述基板的外周移动而使所述薄膜区域扩大，从而使所述薄膜区域覆盖所述基板的上表面的整个区域。
9.如权利要求8所述的基板处理装置，其中，
所述基板处理装置还包括密闭腔室，该密闭腔室具有相对于外部密闭的内部空间，在该内部空间容纳所述基板保持单元。
10.如权利要求9所述的基板处理装置，其中，
所述气体供给单元包括向所述内部空间供给所述含蒸气气体的内部气体供给单元。
11.如权利要求9或10所述的基板处理装置，其中，
所述气体供给单元包括：
喷嘴，用于喷出所述低表面张力液的液体；
低表面张力液供给单元，用于向所述喷嘴供给所述低表面张力液的所述液体；
所述基板处理装置还包括贮存容器，该贮存容器能够接收从所述喷嘴喷出的所述低表面张力液的所述液体，并储存该液体。
12.如权利要求8或9所述的基板处理装置，其中，
所述基板处理装置还包括：
处理腔室，容纳所述基板保持单元；
相对构件，具有与所述基板的上表面相对的相对面；
所述气体供给单元包括气体喷出口，该气体喷出口在所述相对面进行开口，并喷出所述含蒸气气体。
13.如权利要求12所述的基板处理装置，其中，
所述相对构件具有相对周缘部，该相对周缘部与所述基板的上表面周缘部相对，在所述相对周缘部与该上表面周缘部之间，形成比所述相对面的中央部与所述基板的上表面中央部之间的间隔窄的狭窄间隔。
14.如权利要求12所述的基板处理装置，其中，
所述气体喷出口在所述相对面分散配置有多个。
15.如权利要求12所述的基板处理装置，其中，
还包括使所述相对构件升降的升降单元，
所述控制装置控制所述升降单元，使所述升降单元的高度根据所述基板的转速的变化而进行升降。
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