本发明涉及基板处理方法以及基板处理装置。在成为处理对象的基板的例子中，包括半导体晶片，液晶显示装置用基板，等离子显示器用基板，fed(fieldemissiondisplay：场发射显示器)用基板，光盘用基板，磁盘用基板，光磁盘用基板，光掩模用基板，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工序中，对半导体晶片等的基板的表面供给处理液，利用处理液对该基板的表面进行处理。
例如，对基板逐张(一张一张)进行处理的单张式的基板处理装置具有：旋转卡盘，其一边将基板保持大致水平一边使该基板旋转；喷嘴，对被该旋转卡盘旋转的基板的上表面供给处理液。
在典型的基板处理工序中，对被旋转卡盘保持的基板供给药液，然后供给水，由此将基板上的药液置换为水。然后进行干燥处理，以从基板的上表面上排除(除去)水。
作为干燥处理，已知这样的方法：对处于旋转状态的基板的表面，供给表面张力比水低的异丙醇(isopropylalcohol：ipa)等的有机溶剂(低表面张力液体)的蒸汽。例如，旋转移动(rotagoni)干燥是该方法的一种例子(例如参照jp2013-131783a)。
技术实现要素：
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(水)的液膜，对该液膜喷出含有低表面张力液体的气体(低表面张力液体的蒸汽等)，从而在基板的上表面，例如在基板中央部形成液膜除去区域。
然后，使液膜除去区域和液膜上的与液膜除去区域相邻的缘(边缘)部之间的边界(下面称为“液膜边界”)，从基板中央部移动至基板的周缘，从而使液膜除去区域扩大，由此使液膜除去区域扩展到基板的整个上表面。由此，能够使基板的上表面干燥。
本申请的发明者根据研究发现，在采用这样的干燥方法的情况下，在将液膜边界处的处理液的液面与基板的上表面所成的接触角保持得较大的状态下，使液膜边界移动，从而能够用极短的时间除去存在于图案间的处理液。在进行干燥时，随着存在于图案间的处理液的除去时间缩短，能够抑制干燥时图案倒塌损坏，因此，作为能够抑制图案倒塌损坏的干燥方法而受到本申请的发明者的关注。
然而，近年来，为了使通过基板处理来制造的装置(例如，半导体装置)实现高集成化，要在基板的表面形成微细且深宽比高的图案(凸状图案，线状图案等)。微细且深宽比高的图案的强度低，因此即使采用jp2013-131783a记载的干燥方法也有可能会发生倒塌损坏。
因此，本发明的目的在于，提供一种基板处理方法以及基板处理装置，能够在有效抑制图案倒塌损坏的同时干燥基板的上表面。
本发明的一实施方式，提供一种基板处理方法，包括：基板保持工序，保持基板为水平；液膜形成工序，对所述基板的上表面供给处理液，形成覆盖该基板的上表面的处理液的液膜；液膜除去区域形成工序，在所述基板的上表面，形成从所述液膜的一部分中除去了所述处理液的液膜除去区域；液膜除去区域扩大工序，使所形成的所述液膜除去区域扩大；蒸汽供给工序，与所述液膜除去区域扩大工序并行地，从所述基板的上表面侧，向与所述液膜除去区域相邻的所述液膜的缘部，供给含有表面张力比所述处理液低的低表面张力液体的蒸汽的气体；冷却加热工序，与所述液膜除去区域扩大工序并行地，从所述基板的下表面侧，一边将所述基板上的所述液膜中除了所述缘部之外的部分，冷却至低于所述低表面张力液体的沸点的温度，一边将所述液膜除去区域加热到所述低表面张力液体的沸点以上的温度；加热范围扩大工序，与所述液膜除去区域的扩大同步地，使从所述基板的下表面侧对所述液膜除去区域进行加热的范围扩大。
通过该方法，由于基板上的液膜中缘部的周围被置为含有低表面张力液体的蒸汽的气体的环境，因此气体中所含的低表面张力液体在液膜的缘部溶入处理液中。因此，在液膜的缘部与液膜中除去缘部的部分(液膜的主体(bulk)部分)之间产生低表面张力液体的浓度差，即表面张力差。
另外，在液膜的主体部分被冷却到低于低表面张力液体的沸点的温度的状态下，将基板的上表面的液膜除去区域加热到低表面张力液体的沸点以上的温度，因此，根据通过基板的热传导效应，与液膜除去区域相邻的液膜的缘部的温度上升，在该液膜的缘部与液膜的主体部分之间产生温度差。
因此，基于液膜的缘部与液膜的主体部分之间的表面张力差和温度差而产生马兰哥尼(marangoni)效应，因该马兰哥尼(marangoni)效应而产生液膜的收缩作用，由此，在液膜的缘部中，处理液呈现出向上方上扬的现象，液膜边界中的处理液的液面与基板的上表面所成的接触角变大。
另外，基板的上表面的液膜除去区域被从基板的下表面侧加热到低表面张力液体的沸点以上的温度，由此，在液膜的缘部中，与相邻于液膜除去区域的基板的上表面直接相接触的固液界面部分，以高浓度溶入低表面张力液体的处理液的蒸发得以促进，由此，在液膜的缘部中，处理液呈现出向上方上扬的现象，液膜边界中的处理液的液面与基板的上表面所成的接触角变大。
即，因马兰哥尼(marangoni)效应导致的液膜的收缩作用与固液界面部分中的蒸发作用相互结合，使液膜边界中的处理液的液面与基板的上表面所成的接触角变得更大，比采用jp2013-131783a记载的方法时更能够抑制图案的倒塌损坏。
进而，将基板的上表面的液膜除去区域加热到低表面张力液体的沸点以上的温度，由此来抑制低表面张力液体在液膜除去区域结露。因此，也能够抑制如下现象，即，在液膜除去区域，因结露而导致形成比图案高度更厚的低表面张力液体的液膜而导致图案倒塌损坏。
因此，通过该方法，能够在有效抑制图案的倒塌损坏的同时，使基板的上表面干燥。
在本发明的一实施方式中，所述方法还包括基板旋转工序，在该基板旋转工序中，与所述液膜除去区域形成工序、所述液膜除去区域扩大工序、所述蒸汽供给工序、所述冷却加热工序以及所述加热范围扩大工序并行地，使所述基板围绕铅垂的规定的旋转轴线旋转；在从所述液膜除去区域形成工序至所述液膜除去区域扩大工序中，一边执行所述基板旋转工序来使所述基板旋转，一边向所述基板的上表面的旋转中心附近喷出所述气体，从而在该基板的上表面的包括所述旋转中心的区域，形成大致圆形的所述液膜除去区域，并且使喷出所述气体的位置，从所述旋转中心沿着径向向外方移动，由此使所述液膜除去区域扩大；在从所述冷却加热工序至所述加热范围扩大工序中，一边执行所述基板旋转工序使所述基板旋转，一边将该基板的下表面的与所述液膜除去区域相对应且包括所述旋转中心的范围，加热到所述低表面张力液体的沸点以上的温度，并且与因所述气体的喷出位置的移动而发生的液膜除去区域的扩大同步地，使该加热的范围从所述旋转中心沿着径向向外方移动扩大。
通过该方法，一边使基板旋转，一边使含有低表面张力液体的蒸汽的气体的喷出位置，与液膜除去区域从基板的上表面的包括旋转中心的区域沿着径向向外方移动而扩大同步地，能够使从基板的下表面侧将液膜除去区域加热到低表面张力液体的沸点以上的温度的范围，从旋转中心沿着径向向外方移动扩大。
因此，通过该方法，能够在有效抑制图案的倒塌损坏的同时，更加高效地使基板的上表面干燥。
在本发明的一实施方式中，所述冷却加热工序包括：冷却工序，向所述基板的大致整个下表面供给冷却液，将所述液膜冷却至低于所述低表面张力液体的沸点的温度；加热工序，向所述基板的下表面的与所述液膜除去区域相对应的位置喷出加热气体，将所述液膜除去区域加热到所述低表面张力液体的沸点以上的温度。所述加热范围扩大工序包括喷出位置移动工序，在该喷出位置移动工序中，使所述基板的下表面的所述加热气体的喷出位置，与伴随着所述液膜除去区域的扩大而发生的边界的移动相同步地移动，所述边界是指所述液膜与所述液膜除去区域之间的边界。
通过该方法，一边通过供给到基板的下表面的冷却液将基板的上表面的液膜冷却到低于低表面张力液体的沸点的温度，一边通过喷出加热到低表面张力液体的沸点以上的温度的加热气体，选择性地排除基板的上表面的液膜除去区域所对应的范围的冷却液，由此，能够有效地将除去了该冷却液的范围所对应的基板的上表面的液膜除去区域，加热到低表面张力液体的沸点以上的温度。
在本发明的一实施方式中，在从所述液膜除去区域形成工序至所述液膜除去区域扩大工序中，将所述气体以横跨所述基板的上表面的全宽的薄层状向所述基板的上表面的一端部喷出，从而在该基板的上表面的所述一端部附近，形成所述液膜除去区域，并且使喷出所述气体的位置从所述一端部向所述基板的另一端部方向移动，由此使所述液膜除去区域扩大。所述冷却加热工序包括：冷却工序，向所述基板的大致整个下表面供给冷却液，将所述液膜冷却至低于所述低表面张力液体的沸点的温度；加热工序，将加热气体以与所述薄层状的气体平行且横跨所述基板的下表面的全宽的薄层状，向所述基板的下表面的与所述液膜除去区域相对应的位置喷出，从而将所述液膜除去区域加热到所述低表面张力液体的沸点以上的温度。所述加热范围扩大工序包括喷出位置移动工序，在该喷出位置移动工序中，使所述基板的下表面的所述加热气体的喷出位置，与伴随着所述液膜除去区域的扩大而发生的边界的移动相同步地移动，所述边界是指所述液膜与所述液膜除去区域之间的边界。
通过该方法，将含有低表面张力液体的蒸汽的气体，置为横跨基板的上表面的全宽的薄层状，从基板的上表面的一端部向另一端部方向，一边移动喷出位置一边喷出上述气体，由此，能够一边在所述基板的上表面的一端部附近形成液膜除去区域，一边使该液膜除去区域向基板的上表面的另一端部方向扩大。
另外，一边通过供给到基板的下表面的冷却液将基板的上表面的液膜冷却到低于低表面张力液体的沸点的温度，一边对该基板的下表面，将加热到低表面张力液体的沸点以上的温度的加热气体，置为横跨基板的下表面的全宽的薄层状，与因所述液膜除去区域的扩大而导致的液膜与液膜除去区域的边界的移动同步地，一边移动喷出位置一边喷出上述加热气体，由此，选择性地排除所述冷却液，由此，能够有效地将除去了该冷却液的范围所对应的基板的上表面的液膜除去区域，加热到低表面张力液体的沸点以上的温度。
因此，通过该方法，能够在有效抑制图案的倒塌损坏的同时，更加高效地使基板的上表面干燥。
作为处理液以及低表面张力液体，优选含水的处理液和含有表面张力比水低的有机溶剂的低表面张力液体的组合。
本发明的一实施方式提供一种基板处理装置，包括：基板保持单元，将基板保持为水平；基板旋转单元，使由所述基板保持单元保持为水平的基板，围绕通过该基板的中央部的铅垂的旋转轴线旋转；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，用于从所述基板的上表面侧向所述基板供给含有表面张力比所述处理液低的低表面张力液体的蒸汽的气体；冷却单元，用于从所述基板的下表面侧，将所述基板冷却至低于所述低表面张力液体的沸点的温度；加热单元，用于从所述基板的下表面侧，将所述基板加热到所述低表面张力液体的沸点以上的温度；控制器，控制所述基板保持单元、所述基板旋转单元、所述处理液供给单元、所述气体供给单元、所述冷却单元以及所述加热单元。所述控制器执行如下工序：基板保持工序，保持所述基板为水平；液膜形成工序，对所述基板的上表面供给所述处理液来形成液膜；液膜除去区域形成工序，在所述基板的上表面的旋转中心附近，形成从所述液膜的一部分中除去了所述处理液的液膜除去区域；液膜除去区域扩大工序，使所述液膜除去区域从所述旋转中心沿着径向向外方扩大；蒸汽供给工序，与所述液膜除去区域扩大工序并行地，从所述基板的上表面侧，向与所述液膜除去区域相邻的所述液膜的内周侧的缘部，供给含有所述低表面张力液体的蒸汽的气体；冷却加热工序，与所述液膜除去区域扩大工序并行地，从所述基板的下表面侧，一边将所述基板上的所述液膜中除了所述缘部之外的部分，冷却至低于所述低表面张力液体的沸点的温度，一边将所述液膜除去区域加热到所述低表面张力液体的沸点以上的温度；加热范围扩大工序，与所述液膜除去区域的扩大同步地，使从所述基板的下表面侧对所述液膜除去区域进行加热的范围扩大；基板旋转工序，与所述液膜除去区域形成工序、所述液膜除去区域扩大工序、所述蒸汽供给工序、所述冷却加热工序以及所述加热范围扩大工序并行地，使所述基板围绕所述旋转轴线旋转。
通过该结构，由于基板上的液膜中缘部的周围被置为含有低表面张力液体的蒸汽的气体的环境，因此，气体中所含的低表面张力液体在液膜的缘部溶入处理液中。因此，在液膜的缘部与液膜的主体部分之间产生低表面张力液体的浓度差，即表面张力差。
另外，在液膜的主体部分被冷却到低于低表面张力液体的沸点的温度的状态下，通过将基板的上表面的液膜除去区域加热到低表面张力液体的沸点以上的温度，从而根据通过基板的热传导效应，与液膜除去区域相邻的液膜的缘部的温度上升，在该液膜的缘部与液膜的主体部分之间产生温度差。
因此，基于液膜的缘部与液膜的主体部分之间的表面张力差和温度差而产生马兰哥尼(marangoni)效应，因该马兰哥尼(marangoni)效应而产生液膜的收缩作用，由此，在液膜的缘部中，处理液呈现出向上方上扬的现象，液膜边界中的处理液的液面与基板的上表面所成的接触角变大。
另外，基板的上表面的液膜除去区域被从基板的下表面侧加热到低表面张力液体的沸点以上的温度，由此，在液膜的缘部中，在与相邻于液膜除去区域的基板的上表面直接相接触的固液界面部分，以高浓度溶入低表面张力液体的处理液的蒸发得以促进，由此，在液膜的缘部中，处理液呈现出向上方上扬的现象，液膜边界中的处理液的液面与基板的上表面所成的接触角变大。
即，因马兰哥尼(marangoni)效应导致的液膜的收缩作用与固液界面部分中的蒸发作用相互结合，能够使液膜边界中的处理液的液面与基板的上表面所成的接触角变得更大，并且能够使液膜除去区域迅速扩大，比采用jp2013-131783a记载的方法时更能够抑制图案的倒塌损坏。
进而，将基板的上表面的液膜除去区域加热到低表面张力液体的沸点以上的温度，由此来抑制低表面张力液体在液膜除去区域结露。因此，也能够抑制如下现象，即，在液膜除去区域，因结露而导致形成比图案高度更厚的低表面张力液体的液膜进而导致图案倒塌损坏。
因此，通过该结构，能够在有效抑制图案的倒塌损坏的同时，使基板的上表面干燥。
在本发明的一实施方式中，所述冷却单元包括用于对所述基板的下表面供给冷却液的冷却液供给单元，所述加热单元包括用于对所述基板的下表面喷出加热气体的加热气体喷出单元；所述基板处理装置还包括移动单元，该移动单元用于使所述基板的下表面上的由所述加热气体喷出单元喷出所述加热气体的喷出位置移动；所述控制器，分别执行冷却工序和加热工序来作为所述冷却加热工序；在所述冷却工序中，向所述基板的大致整个下表面供给冷却液，将所述液膜冷却至低于所述低表面张力液体的沸点的温度；在所述加热工序中，向所述基板的下表面喷出加热气体，将所述液膜除去区域加热到所述低表面张力液体的沸点以上的温度。所述控制器将喷出位置移动工序作为所述加热范围扩大工序执行；在所述喷出位置移动工序中，使所述基板的下表面的所述加热气体的喷出位置，与伴随着所述液膜除去区域的扩大而发生的边界的移动相同步地移动，所述边界是指所述液膜与所述液膜除去区域之间的边界。
通过该结构，一边通过供给到基板的下表面的冷却液将基板的上表面的液膜冷却到低于低表面张力液体的沸点的温度，一边通过喷出加热到低表面张力液体的沸点以上的温度的加热气体，选择性地排除基板的上表面的液膜除去区域所对应的范围的冷却液，由此，能够有效地将除去了该冷却液的范围所对应的基板的上表面的液膜除去区域，加热到低表面张力液体的沸点以上的温度。
本发明的一实施方式提供一种基板处理装置，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，用于将含有表面张力比所述处理液低的低表面张力液体的蒸汽的气体，以横跨所述基板的上表面的全宽的薄层状向所述基板的上表面喷出；上表面移动单元，用于使所述基板的上表面上的由所述气体供给单元喷出所述气体的喷出位置移动；冷却液供给单元，用于向所述基板的下表面供给冷却液；加热气体喷出单元，用于将加热气体以横跨所述基板的下表面的全宽的薄层状向所述基板的下表面喷出；下表面移动单元，用于使所述基板的下表面上的由所述加热气体喷出单元喷出所述加热气体的喷出位置移动；控制器，控制所述基板保持单元、所述处理液供给单元、所述气体供给单元、所述上表面移动单元、所述冷却液供给单元、所述加热气体喷出单元以及所述下表面移动单元。所述控制器执行如下工序：基板保持工序，保持所述基板为水平；液膜形成工序，对所述基板的上表面供给所述处理液来形成液膜；液膜除去区域形成工序，将所述气体以横跨所述基板的上表面的全宽的薄层状向所述基板的上表面的一端部喷出，从而在该基板的上表面的所述一端部附近，形成从所述液膜的一部分中除去了所述处理液的液膜除去区域；液膜除去区域扩大工序，使所述气体的喷出位置从所述一端部向所述基板的另一端部方向移动，从而使所述液膜除去区域扩大；冷却工序，向所述基板的大致整个下表面供给冷却液，将所述液膜冷却至低于所述低表面张力液体的沸点的温度；加热工序，将所述加热气体以与所述薄层状的气体平行且横跨所述基板的下表面的全宽的薄层状，向所述基板的下表面的与所述液膜除去区域相对应的位置喷出，从而将所述液膜除去区域加热到所述低表面张力液体的沸点以上的温度；喷出位置移动工序，使所述基板的下表面的所述加热气体的喷出位置，与伴随着所述液膜除去区域的扩大而发生的边界的移动相同步地移动，所述边界是指所述液膜与所述液膜除去区域之间的边界。
通过该结构，由于基板上的液膜中缘部的周围被置为含有低表面张力液体的蒸汽的气体的环境，因此，气体中所含的低表面张力液体在液膜的缘部溶入处理液中。因此，在液膜的缘部与液膜的主体部分之间产生低表面张力液体的浓度差，即表面张力差。
另外，在液膜的主体部分被冷却到低于低表面张力液体的沸点的温度的状态下，通过将基板的上表面的液膜除去区域加热到低表面张力液体的沸点以上的温度，从而根据通过基板的热传导效应，与液膜除去区域相邻的液膜的缘部的温度上升，在该液膜的缘部与液膜的主体部分之间产生温度差。
因此，基于液膜的缘部与液膜的主体部分之间的表面张力差和温度差而产生马兰哥尼(marangoni)效应，因该马兰哥尼(marangoni)效应而产生液膜的收缩作用，由此，在液膜的缘部中，处理液呈现出向上方上扬的现象，液膜边界中的处理液的液面与基板的上表面所成的接触角变大。
另外，基板的上表面的液膜除去区域被从基板的下表面侧加热到低表面张力液体的沸点以上的温度，由此，在液膜的缘部中，与相邻于液膜除去区域的基板的上表面直接相接触的固液界面部分，以高浓度溶入低表面张力液体的处理液的蒸发得以促进，由此，在液膜的缘部中，处理液呈现出向上方上扬的现象，液膜边界中的处理液的液面与基板的上表面所成的接触角变大。
即，因马兰哥尼(marangoni)效应导致的液膜的收缩作用与固液界面部分中的蒸发作用相互结合，能够使液膜边界中的处理液的液面与基板的上表面所成的接触角变得更大，并且能够使液膜除去区域迅速扩大，比采用jp2013-131783a记载的方法时更能够抑制图案的倒塌损坏。
进而，将基板的上表面的液膜除去区域加热到低表面张力液体的沸点以上的温度，由此来抑制低表面张力液体在液膜除去区域结露。因此，也能够抑制如下现象，即，在液膜除去区域，因结露而导致形成比图案高度更厚的低表面张力液体的液膜进而导致图案倒塌损坏。
因此，通过该结构，能够在有效抑制图案的倒塌损坏的同时，使基板的上表面干燥。
通过参照附图来在下面阐述的实施方式的说明，能够使本发明中的上述目的或另外的其他目的、特征以及效果更加清楚。
附图说明
图1是以图解形式表示本发明的第一实施方式的基板处理装置的布局的俯视图。
图2是表示所述基板处理装置所具备的处理单元的概略结构的示意图。
图3是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是用于说明由所述处理单元进行的基板处理的一例的流程图。
图5是用于说明由所述处理单元进行的干燥处理的一例的流程图。
图6a是用于以图解形式说明所述干燥处理的状况的剖视图。
图6b是用于以图解形式说明所述干燥处理的状况的剖视图。
图6c是用于以图解形式说明所述干燥处理的状况的剖视图。
图6d是用于以图解形式说明所述干燥处理的状况的剖视图。
图7a是示意地表示所述干燥处理中的液膜的缘部附近的状态的一例的图。
图7b是示意地表示所述干燥处理中的液膜的缘部附近的状态的其它例的图。
图8是表示所述基板处理装置所具备的处理单元的变形例的概略结构的示意图。
图9是表示本发明的第二实施方式的基板处理装置所具备的处理单元的概略结构的示意图。
图10是说明所述基板处理装置的主要部分的电气结构的框图。
图11是用于说明由所述处理单元进行的干燥处理的一例的流程图。
图12a是用于以图解形式说明所述干燥处理的状况的剖视图。
图12b是用于以图解形式说明所述干燥处理的状况的剖视图。
图12c是用于以图解形式说明所述干燥处理的状况的剖视图。
图12d是用于以图解形式说明所述干燥处理的状况的剖视图。
具体实施方式
图1是以图解形式表示本发明的第一实施方式的基板处理装置1的布局的俯视图。
基板处理装置1是逐张(一张一张)对硅晶片等的基板w进行处理的单张式的装置。在该实施方式中，基板w是圆板状的基板。基板处理装置1包括：多个处理单元2，利用处理液处理基板w；装载口lp，载置有托架(carrier)c，所述托架c收纳要由处理单元2处理的多张待处理的基板w。另外，基板处理装置1包括：搬送机器人ir以及cr，在装载口lp与处理单元2之间搬送基板w；控制器3，控制基板处理装置1。搬送机器人ir，在托架c与搬送机器人cr之间搬送基板w。搬送机器人cr，在搬送机器人ir与处理单元2之间搬送基板w。多个处理单元2例如具有同样的结构。
图2是表示基板处理装置1所具备的处理单元2的概略结构的示意图。
处理单元2包括旋转卡盘4，该旋转卡盘4以水平姿势保持一张基板w，使基板w围绕通过基板w的中心的铅垂的旋转轴线a1来旋转。处理单元2还包括：药液供给喷嘴5，对保持在旋转卡盘4上的基板w的上表面供给氟酸等的药液；处理液供给喷嘴6，对保持在旋转卡盘4上的基板w的上表面供给含水的处理液。处理液供给喷嘴6是供给含水的处理液的处理液供给单元的一例。
旋转卡盘4包括：卡盘销7；旋转基座8；旋转轴9；旋转马达10，使基板w围绕旋转轴线a1旋转。卡盘销7以及旋转基座8，是将基板w保持为水平的基板保持单元的一例。旋转轴9以及旋转马达10，是使由卡盘销7以及旋转基座8保持的基板w围绕旋转轴线a1旋转的基板旋转单元的一例。
旋转轴9，沿着旋转轴线a1在铅垂方向上延伸，在该实施方式中是中空轴。旋转轴9的上端，结合在旋转基座8的下表面的中央。旋转基座8，具有沿着水平方向延伸的圆盘形状。在旋转基座8的上表面的周缘部，在周向上空出间隔配置有用于保持基板w的多个卡盘销7。旋转马达10例如包括电动马达，该电动马达通过对旋转轴9施加旋转力，使基板w、卡盘销7、旋转基座8以及旋转轴9围绕旋转轴线a1一体旋转。
药液供给喷嘴5，被第一喷嘴移动机构11驱动，例如在水平方向(与旋转轴线a1垂直的方向)上移动。药液供给喷嘴5通过在水平方向上的移动，能够在中央位置和退避位置之间移动，所述中央位置与基板w的上表面的旋转中心位置相向，所述退避位置不与基板w的上表面相向。基板w的上表面的旋转中心位置是指，基板w的上表面中的与旋转轴线a1交叉的位置。不与基板w的上表面相向的退避位置是指，在俯视时位于旋转基座8的外方的位置。药液供给喷嘴5连接有药液供给管12。在药液供给管12上安装有对其流路进行开闭的药液阀13。
供给至药液供给喷嘴5的药液不仅限于氟酸，而可以是含有如下物质中的至少一种的液体，这些物质包括：硫酸、醋酸、硝酸、盐酸、氟酸、氨水、过氧化氢水(双氧水)、有机酸(例如，柠檬酸、草酸等)、有机碱(例如，tmah：四甲基氢氧化铵等)、界面活性剂、防腐剂。
处理液供给喷嘴6，被第二喷嘴移动机构14驱动，例如在水平方向(与旋转轴线a1垂直的方向)上移动。处理液供给喷嘴6通过在水平方向上的移动，能够在中央位置和退避位置之间移动，所述中央位置与基板w的上表面的旋转中心位置相向，所述退避位置不与基板w的上表面相向。处理液供给喷嘴6连接有处理液供给管15。在处理液供给管15上安装有对其流路进行开闭的处理液阀16。
供给至处理液供给喷嘴6的处理液例如是水。水例如是去离子水(diw)。但是，水不仅限于去离子水，也可以是碳酸水、电解离子水、氢化水(hydrogenwater，又名“富氢水”)、臭氧水以及稀释浓度(例如，10ppm～100ppm程度)的盐酸水中的任意一种。
处理单元2还包括气体供给喷嘴17，该气体供给喷嘴17能够在保持在旋转卡盘4上的基板w的上方移动。气体供给喷嘴17是气体供给单元的一例，这气体供给单元向保持在卡盘销7以及旋转基座8上的基板w，从基板w的上表面侧喷出供给含有表面张力比水低的低表面张力液体的蒸汽的气体。
气体供给喷嘴17，被第三喷嘴移动机构18驱动，在水平方向(与旋转轴线a1垂直的方向)以及铅垂方向(与旋转轴线a1平行的方向)上移动。气体供给喷嘴17通过在水平方向上的移动，能够在中央位置和退避位置之间移动，所述中央位置与基板w的上表面的旋转中心位置相向，所述退避位置不与基板w的上表面相向。第三喷嘴移动机构18例如包括：转动轴，沿着铅垂方向延伸；喷嘴臂，结合在转动轴上且水平延伸；臂驱动机构，驱动喷嘴臂。臂驱动机构，通过使转动轴围绕铅垂的转动轴线转动，使喷嘴臂水平移动；通过使转动轴沿着铅垂方向升降，使喷嘴臂上下移动。气体供给喷嘴17固定在喷嘴臂上。响应于喷嘴臂的水平移动以及升降，气体供给喷嘴17在水平方向以及垂直方向上移动。
作为低表面张力液体的一例，能够举出ipa。但是，低表面张力液体不仅限于ipa，也可以使用ipa以外的有机溶剂，只要是表面张力比水小且不会与基板w以及形成在基板w上的图案发生化学反应的有机溶剂即可。更具体而言，可以将含有ipa、hfe(氢氟醚)、甲醇、乙醇、丙酮以及反式-1,2-二氯乙烯(trans-1,2-dichloroethene)中的至少一种的液体，作为低表面张力液体使用。
从气体供给喷嘴17供给的气体，不需要仅由低表面张力液体的蒸汽构成，也可以是与其它成分混合了的混合气体。例如，可以是含有ipa的蒸汽与非活性气体的混合气体。作为非活性气体，可以举出氮气(n2)。但是，非活性气体不限于氮气，只要是针对基板w以及图案非活性的气体即可，例如也可以是氩等的稀有气体。
从气体供给喷嘴17供给的气体的温度，只要在该气体所含的低表面张力液体的沸点以上即可。例如，在气体是ipa的蒸汽或由ipa的蒸汽与非活性气体构成的混合气体的情况下，气体的温度优选为80℃～90℃。
气体供给喷嘴17连接有气体供给管19。在气体供给管19上安装有对其流路进行开闭的气体阀20。
处理单元2还具有冷却液供给喷嘴21，该冷却液供给喷嘴21对保持在旋转卡盘4上的基板w的下表面，供给用于冷却该基板w的冷却液。冷却液供给喷嘴21是冷却液供给单元的一例，这冷却液供给单元将保持在卡盘销7以及旋转基座8上的基板w，从基板w的下表面侧开始冷却，冷却至低于低表面张力液体的沸点的温度。
冷却液供给喷嘴21，通过对基板w的大致整个下表面供给冷却液，从而对基板w的上表面的液膜进行冷却。冷却液供给喷嘴21插通(插入并贯通)旋转轴9，在上端具有朝向基板w的内侧面的中心的喷出口21a。
在该实施方式中，在基板w旋转的状态下，冷却液供给喷嘴21从喷出口21a向基板w的下表面的中心位置供给冷却液。被供给的冷却液因离心力的作用而扩散到基板w的大致整个下表面，由此使基板w以及基板w的上表面的液膜冷却至低于低表面张力液体的沸点的温度。基板w的下表面的旋转中心位置是指，基板w的下表面中的与旋转轴线a1交叉的位置。
冷却液从冷却液供给源经由冷却液供给管22供给至冷却液供给喷嘴21。所供给的冷却液例如是冷水。冷水是温度低于室温的水，例如是1℃～10℃的水。但是，冷却液不仅限于冷水，只要是能够冷却基板w且不与基板w以及图案发生化学反应的液体即可。在冷却液供给管22上，安装有用于对其流路进行开闭的冷却液阀23。
处理单元2还包括能够在保持在旋转卡盘4上的基板w的下方移动的加热气体喷出喷嘴24。加热气体喷出喷嘴24是加热气体喷出单元的一例，这加热气体喷出单元用于对保持在卡盘销7以及旋转基座8上的基板w的下表面喷出加热气体。
加热气体喷出喷嘴24，被第四喷嘴移动机构25驱动，在水平方向(与旋转轴线a1垂直的方向)上移动。加热气体喷出喷嘴24通过在水平方向上的移动，能够在中央位置与周缘位置之间移动，所述中央位置是与基板w的下表面的旋转中心位置相向的位置，所述周缘位置是与基板w的下表面的周缘部相向的位置。加热气体喷出喷嘴24位于中央位置时，对基板w的下表面的旋转中心位置喷出加热气体。另一方面，加热气体喷出喷嘴24位于周缘位置时，对基板w的下表面的周缘部喷出加热气体。
第四喷嘴移动机构25是移动单元的一例，这移动单元用于移动加热气体喷出喷嘴24喷出加热气体的喷出位置。第四喷嘴移动机构25例如包括：喷嘴臂，与沿着铅垂方向延伸的转动轴结合且水平延伸；臂驱动机构，驱动喷嘴臂。加热气体喷出喷嘴24固定在喷嘴臂上。
在实施方式中，臂驱动机构设置在旋转卡盘4的下方。转动轴插通旋转轴9，喷嘴臂以及加热气体喷出喷嘴24设置在既是旋转基座8的上方又是被卡盘销7以及旋转基座8保持的基板w的下方的位置。臂驱动机构使喷嘴臂在与基板w的旋转方向交叉的方向(例如，基板w的径向)上进退，从而使喷嘴臂水平移动。响应于喷嘴臂的水平移动，加热气体喷出喷嘴24在水平方向上移动。另外，第四喷嘴移动机构25除了具有使加热气体喷出喷嘴24水平移动的结构，还可以具有使加热气体喷出喷嘴24在铅垂方向上移动的机构。
在加热气体喷出喷嘴24上，连接有插通旋转轴9的加热气体供给管26。在加热气体供给管26上，安装有对其流路进行开闭的加热气体阀27。作为加热气体的一例，可以举出被加热的氮气。但是，加热气体不仅限于氮气，只要是针对基板w以及图案非活性的气体即可，例如，也可以是氩等的稀有气体。从加热气体喷出喷嘴24供给的加热气体的温度，只要在低表面张力液体的沸点以上即可。例如，在低表面张力液体是ipa的情况下，加热气体的温度优选为80℃～95℃。
如图2中的双点划线所示，处理单元2可以包括作为相向构件的遮挡板28，该遮挡板28与基板w相向，用于从周围的环境中屏蔽(隔离)该遮挡板28与基板w之间的环境。遮挡板28形成为圆板状，其直径与基板w的直径大致相同或在基板w的直径以上，以大致水平的方式配置在旋转卡盘4的上方。遮挡板28能够移动到从下方位置至上方位置之间的任意的位置(高度)。在遮挡板28位于充分接近基板w的上表面的位置时，遮挡板28与基板w之间的环境，被遮挡板28从周围(遮挡板28与基板w之间的空间的外部)的环境屏蔽。
图3是说明基板处理装置1的主要部分的电气结构的框图。
基板处理装置1包括控制器3。控制器3具有微型计算机，按照规定的控制程序来控制基板处理装置1所具备的控制对象。更具体而言，控制器3包括处理器(cpu)3a和存储控制程序的存储器3b，处理器3a通过执行控制程序，来执行用于基板处理的各种控制。特别地，控制器3被编程为能够控制旋转马达10、第一喷嘴移动机构11、第二喷嘴移动机构14、第三喷嘴移动机构18、第四喷嘴移动机构25、阀13、16、20、23、27。
图4是用于说明由处理单元2进行的基板处理的一例的流程图。
在由处理单元2进行的基板处理中，首先，执行药液处理工序(步骤s1)。在药液处理工序中，首先，控制器3驱动旋转马达10来使旋转基座8旋转，从而开始基板w的旋转。在药液处理工序中，旋转基座8以规定的药液旋转速度旋转。药液旋转速度例如是800rpm～1000rpm。
然后，控制器3控制第一喷嘴移动机构11，将药液供给喷嘴5配置在基板w的上方的药液处理位置。药液处理位置，例如是使从药液供给喷嘴5喷出的药液能够着落在基板w的上表面的旋转中心位置的位置。然后，控制器3打开药液阀13。由此，从药液供给喷嘴5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的作用而扩散到基板w的大致整个上表面。
在进行规定时间的药液处理后，通过将基板w的上表面上的药液置换为处理液，从而执行用于从基板w的上表面上排除(除去)药液的漂洗处理工序(步骤s2)。
具体而言，控制器3关闭药液阀13，停止从药液供给喷嘴5供给药液。然后，控制器3使药液供给喷嘴5移动至退避位置。
然后，控制器3控制第二喷嘴移动机构14，将处理液供给喷嘴6配置在基板w的上方的漂洗处理位置。漂洗处理位置，例如是使从处理液供给喷嘴6喷出的处理液着落在基板w的上表面的旋转中心位置的位置。
然后，控制器3打开处理液阀16。由此，从处理液供给喷嘴6向旋转状态的基板w的上表面供给处理液。所供给的处理液因离心力的作用而扩散到基板w的大致整个上表面，来置换药液。
在漂洗处理工序中，控制器3控制旋转马达10，使旋转基座8以规定的处理液旋转速度旋转。处理液旋转速度例如是800rpm～1200rpm。
并且，通过持续对基板w的上表面供给处理液，在基板w的上表面上形成处理液的液膜(液膜形成工序)。控制器3控制旋转马达10，使旋转基座8以规定的处理液膜形成速度旋转。处理液膜形成速度例如是10rpm～20rpm。
然后，在进行规定时间的漂洗处理后，执行用于从基板w的上表面上排除液膜的干燥处理工序(步骤s3)。通过执行干燥处理工序，来完成由处理单元2进行的基板处理。
接下来，详细说明由处理单元2进行的干燥处理工序。
图5是用于说明由处理单元2进行的干燥处理的一例的流程图。图6a～图6d是用于以图解形式说明干燥处理的一例的状况的剖视图。
在干燥处理工序中，首先，控制器3关闭处理液阀16，停止从处理液供给喷嘴6供给处理液。然后，控制器3使处理液供给喷嘴6移动至退避位置。
然后，控制器3控制旋转马达10，使旋转基座8以规定的冷却液供给速度旋转。冷却液供给速度例如是10rpm～20rpm。然后，控制器3打开冷却液阀23，开始对冷却液供给喷嘴21供给冷却液(例如冷水)29(步骤t1)。如图6a所示，冷却液29从喷出口21a向旋转状态的基板w的下表面的旋转中心位置喷出。喷出来的冷却液29因离心力的作用而扩散到基板w的大致整个下表面。并且，通过持续对基板w的下表面供给冷却液29，使基板w以及基板w的上表面的液膜30冷却到低于低表面张力液体的沸点的温度(冷却工序)。
在进行规定时间的冷却工序之后，控制器3关闭冷却液阀23，停止从冷却液供给喷嘴21供给冷却液29(步骤t2)。
然后，如图6b～图6d所示，向基板w的上表面的旋转中心位置，喷出含有低表面张力液体的蒸汽的气体。由此，执行如下工序：液膜除去区域形成工序，在基板w的上表面的包括旋转中心的区域，形成大致圆形的液膜除去区域31；液膜除去区域扩大工序，使所形成的液膜除去区域31沿着径向向外方扩大。
另外，与液膜除去区域形成工序以及液膜除去区域扩大工序并行地，向基板w的下表面的旋转中心位置喷出加热气体。由此，执行如下工序：加热工序，将基板w的上表面的液膜除去区域31，加热到低表面张力液体的沸点以上的温度；喷出位置移动工序，与伴随着液膜除去区域31的扩大而发生的液膜边界32的移动相同步地，移动加热气体的喷出位置。
详细而言，控制器3控制第三喷嘴移动机构18，将气体供给喷嘴17配置在基板w的上方的气体供给开始位置(步骤t3)。气体供给开始位置，例如是使从气体供给喷嘴17喷出的含有低表面张力液体的蒸汽的气体到达基板w的上表面的旋转中心位置的位置。
另外，控制器3控制第四喷嘴移动机构25，将加热气体喷出喷嘴24配置在基板w的下方的加热气体喷出开始位置(步骤t4)。加热气体喷出开始位置，例如是使从加热气体喷出喷嘴24喷出的加热气体到达基板w的下表面的旋转中心位置的位置。
然后，控制器3控制旋转马达10，使旋转基座8以规定的液膜除去区域形成速度旋转。液膜除去区域形成速度例如是10rpm。
然后，控制器3打开气体阀20，开始从气体供给喷嘴17向旋转状态的基板w的上表面的旋转中心位置供给含有低表面张力液体的蒸汽的气体(步骤t5)。如果从气体供给喷嘴17向液膜30喷出气体，则形成液膜30的处理液会因气体的喷出而从基板w的上表面的旋转中心位置沿着径向被推向外方。并且，再加上因基板w的旋转而发生的离心力的作用，在基板w的上表面的包括旋转中心的区域，如图6b所示，液膜除去区域31形成为大致圆形(液膜除去区域形成工序)。
另外，控制器3打开加热气体阀27，开始从加热气体喷出喷嘴24向旋转状态的基板w的下表面的旋转中心位置，喷出被加热至低表面张力液体的沸点以上的温度的加热气体(步骤t6)。如果喷出了加热气体，再加上因基板w的旋转而发生的离心力的作用，则基板w的下表面的包括旋转中心的范围的冷却液29会被选择性地排除，并且被排除了冷却液29的范围33会被加热气体加热。如上所述，冷却液29会残留在与液膜30中的除了缘部之外的主体(bulk)部分所对应的部分。因此，在俯视时，范围33会成为包含基板w的上表面的液膜除去区域31和液膜30的缘部的范围，范围33所包含的基板w的上表面的液膜除去区域31的整个面被选择性地加热到低表面张力液体的沸点以上的温度(加热工序)。
接下来，控制器3控制旋转马达10，使旋转基座8以规定的液膜除去区域扩大速度旋转。液膜除去区域扩大速度例如是50rpm。
然后，控制器3一边继续使气体供给喷嘴17喷出含有低表面张力液体的蒸汽的气体，一边控制第三喷嘴移动机构18使气体供给喷嘴17以规定的速度从气体供给开始位置(旋转中心位置)沿着基板w的径向向外方移动(步骤t7)。如果使气体供给喷嘴17沿着径向向外方移动，则从气体供给喷嘴17向基板w的上表面喷出气体的位置从旋转中心沿着径向向外方移动。并且，伴随着该移动，形成包围液膜除去区域31的液膜30的液膜边界32的处理液沿着径向被进一步推向外方。因此，再加上因基板w的旋转而发生的离心力的作用，液膜除去区域31沿着径向向外方扩大(液膜除去区域扩大工序)。
另外，控制器3一边继续使加热气体喷出喷嘴24喷出加热气体，一边控制第四喷嘴移动机构25。即，控制器3使加热气体喷出喷嘴24与伴随着液膜除去区域31的扩大而发生的液膜边界32的移动同步，以规定的速度从加热气体喷出开始位置(旋转中心位置)沿着基板w的径向向外方移动(步骤t8)。如果使加热气体喷出喷嘴24与液膜边界32的移动同步地沿着径向向外方移动，则从加热气体喷出喷嘴24向基板w的下表面喷出加热气体的位置从旋转中心沿着径向向外方移动。并且，随着该移动，基板w的下表面的冷却液29被排除，从而能够使被加热气体加热的范围33与液膜除去区域31的扩大同步地扩大(加热范围扩大工序)。
在气体供给喷嘴17到达气体供给结束位置的时刻，控制器3控制第三喷嘴移动机构18停止移动气体供给喷嘴17(步骤t9)。并且，关闭气体阀20，停止从气体供给喷嘴17喷出含有低表面张力液体的蒸汽的气体(步骤t10)。气体供给结束位置，例如是使从气体供给喷嘴17喷出的含有低表面张力液体的蒸汽的气体到达基板w的上表面的周缘的位置。通过使气体供给喷嘴17到达气体供给结束位置，使得液膜边界32移动到基板w的上表面的周缘，如图6d所示，由此成为液膜除去区域31扩散到基板w的整个上表面的状态。
另外，在加热气体喷出喷嘴24到达加热气体喷出结束位置的时刻，控制器3控制第四喷嘴移动机构25停止移动加热气体喷出喷嘴24(步骤t11)。并且，关闭加热气体阀27，停止从加热气体喷出喷嘴24喷出加热气体(步骤t12)。加热气体喷出结束位置，例如是使从加热气体喷出喷嘴24喷出的加热气体到达基板w的下表面的周缘的位置。通过使加热气体喷出喷嘴24到达加热气体喷出结束位置，来在基板w的整个下表面上排除了冷却液29，由此干燥处理结束，由处理单元2进行的基板处理结束。
图7a是示意地表示干燥处理中的液膜30的缘部30a的附近的状态的一例的图。
一般而言，液膜30的缘部30a包括厚膜部30c和薄膜部30d，该厚膜部30c与液膜30的主体部分30b成为一体。在厚膜部30c随着液膜除去区域31的扩大而移动(在图中的例子中是向左方移动)时，在作为厚膜部30c的移动方向的后端的液膜边界32的后方产生薄膜部30d。薄膜部30d的产生原因在于，构成液膜30的处理液的一部分因与基板w的润湿性而残留在基板w的表面上，或者从气体供给喷嘴17供给的气体中所含的低表面张力液体发生结露。
对图案p的倒塌损坏带来严重影响的是，在液膜30的缘部30a中，作为比图案p的高度厚的厚膜部30c的后端的液膜边界32处的处理液的液面与基板w的上表面所成的接触角θ。
在干燥处理中的液膜除去区域扩大工序以及加热范围扩大工序中，基板w上的液膜30的缘部30a的周围，被置于从气体供给喷嘴17供给的气体的环境。由此，如图中的空心箭头所示，该气体中所含的低表面张力液体(ipa)，主要在液膜30的缘部30a溶入处理液中。因此，在液膜30的缘部30a与主体部分30b之间产生低表面张力液体的浓度差，即表面张力差。详细而言，低表面张力液体的浓度的浓度分布如下：在液膜30的缘部30a中，浓度在薄膜部30d中最高，并从与其连续的厚膜部30c向主体部分30b逐渐变低。
另外，一般而言，低表面张力液体的沸点，比主要是水的处理液的沸点低。因此，基于低表面张力液体的浓度分布，液膜30有这样的倾向：在缘部30a中，在薄膜部30d中沸点最低，并从与其连续的厚膜部30c向主体部分30b沸点逐渐变高。例如，在形成液膜30的处理液是水，低表面张力液体是ipa的情况下，液膜30的主体部分30b的沸点接近水的沸点100℃，而在液膜30的缘部30a中，薄膜部30d的沸点接近ipa的沸点82.4℃。并且，厚膜部30c的沸点处于这两者之间，并具有这样的倾向：靠近薄膜部30d一侧变低，而靠近主体部分30b一侧变高。
另外，供给到基板w的下表面的冷却液29，使除了液膜30的缘部30a之外的液膜30的主体部分30b，冷却到低于低表面张力液体的沸点的温度。并且，基板w的上表面的液膜除去区域31的整个面，从基板w的下表面侧开始被加热到低表面张力液体的沸点以上的温度。由此，通过基板w的热传导效应，使从与液膜除去区域31相邻的液膜30的薄膜部30d向厚膜部30c温度上升，与该液膜30的主体部分30b之间产生温度差。详细而言，液膜30的温度分布如下：在缘部30a中，在薄膜部30d中温度最高，并从与其连续的厚膜部30c向主体部分30b温度逐渐变低。
因此，在液膜30的缘部30a和与其连续的主体部分30b之间，因基于表面张力差与温度差的马兰哥尼(marangoni)效应，液膜30产生收缩作用。并且，因该收缩作用，在液膜30的缘部30a中的厚膜部30c中，处理液呈现出如图中的实线箭头所示那样向上方上扬的现象。
另外，基板w的上表面的液膜除去区域31的整个面，被从基板w的下表面侧开始加热到低表面张力液体的沸点以上的温度，由此促使因低表面张力液体以高浓度溶入而沸点下降的处理液蒸发。详细而言，在液膜30的缘部30a中，与相邻于液膜除去区域31的基板w的上表面直接相接触的薄膜部30d，以及在厚膜部30c中与薄膜部30d以及基板w的上表面直接相接触的固液界面部分，处理液的蒸发得以促进。因此，在液在膜30的缘部30a中的厚膜部30c中，处理液因固液界面部分的蒸发作用而呈现出如图中的实线箭头所示那样向上方上扬的现象。
进而，对于液膜30，还作用有如图中的实心箭头所示那样的因基板w的旋转而发生的离心力的作用。
因此，因马兰哥尼(marangoni)效应而发生的液膜30的收缩作用、固液界面部分的蒸发作用、因基板w的旋转而发生的离心力的作用相互结合，使液膜边界32处的处理液的液面与基板w的上表面所成的接触角θ变得更大。
另外，因基板w的旋转而发生的离心力的作用，也能够使液膜除去区域31迅速扩大。
进而，通过将基板w的上表面的液膜除去区域31的整个面加热到低表面张力液体的沸点以上的温度，促使在与相邻于该液膜除去区域31的基板w的上表面直接接触的薄膜部30d处的处理液蒸发。另外，通过促进蒸发，能够抑制低表面张力液体在该薄膜部30d结露。
因此，能够尽量使薄膜部30d的厚度变小(薄)，从而也能够抑制该薄膜部30d对图案p的倒塌损坏的影响。
因此，能够在有效抑制图案p的倒塌损坏的同时，干燥基板w的上表面。
此外，在液膜除去区域扩大工序以及加热范围扩大工序中，例如，如图7b所示，可以通过喷出加热气体来排除冷却液29，从而将基板w的下表面的加热的范围33扩大到与缘部30a相邻的液膜30的主体部分30b。另外，也可以在基板w的上表面上的液膜30的缘部30a伴随着液膜除去区域31扩大而移动之前，通过喷出加热气体来扩大范围33。
由于液膜30的热容量大，因此即使稍稍先开始对基板w的下表面侧进行加热，按照如上所述的机理(mechanism)，也能够在有效抑制图案p的倒塌损坏的同时，干燥基板w的上表面。
而且，有时因环境温度等的影响，并不容易控制喷嘴移动机构18、25来使如下两种操作完全一致，这两种操作是指：通过喷出加热气体来使范围33扩大；液膜30的缘部30a伴随着液膜除去区域31的扩大而移动。
与此相对，在先通过喷出加热气体来使范围33扩大的情况下，也考虑到环境等的影响，按照如上所述机理，能够在有效抑制图案p的倒塌损坏的同时，干燥基板w的上表面。并且，也能够使喷嘴移动机构18、25的控制变得容易。
但是，在范围33的扩大比液膜30的缘部30a的移动迟(落后)的情况下，由于有时会产生如上所述的机理不能够正常发挥的情况，因此，范围33的扩大比液膜30的缘部30a的移动迟(落后)的情况，不包含在本发明中。
此外，在实施方式中，为了实施加热冷却工序，将冷却液供给喷嘴21(冷却液供给单元)、加热气体喷出喷嘴24(加热气体喷出单元)、第四喷嘴移动机构25(移动单元)组合使用。但是，用于实施加热冷却工序的结构不仅限于此。
图8是表示所述基板处理装置1所具备的处理单元2的变形例的概略结构的示意图。该变形例的处理单元2，与如上所述的图2的处理单元2相比，仅仅是用于实施加热冷却工序的结构不同。因此，在图8中，针对与前述的图2所示的各部相同的结构部分，标注与图2相同的附图标记，并省略其说明。
如图8所示，处理单元2还包括冷却加热模块34，该冷却加热模块34能够在被保持在旋转卡盘4上的基板w的下方移动。
冷却加热模块34构成为能够使冷却流体喷出喷嘴35、加热流体喷出喷嘴36以及隔挡构件37一体地移动，所述冷却流体喷出喷嘴35用于对基板w的下表面喷出冷却流体，所述加热流体喷出喷嘴36用于对基板w的下表面喷出加热流体，所述隔挡构件37用于隔开两个喷嘴35、36之间。冷却流体喷出喷嘴35在基板w的径向上设在隔挡构件37的外方；加热流体喷出喷嘴36在基板w的径向上设在隔挡构件37的内方。
冷却流体喷出喷嘴35是冷却单元的一例，这冷却单元用于将保持在卡盘销7以及旋转基座8上的基板w冷却至低于低表面张力液体的沸点的温度。
在冷却流体喷出喷嘴35上，连接有插通旋转轴9的冷却流体供给管38。在冷却流体供给管38上，安装有对其流路进行开闭的冷却流体阀39。作为冷却流体的一例，例如可以举出1℃～10℃的冷水。但是，冷却流体不仅限于冷水，可以使用能够冷却基板w且不与基板w以及图案发生化学反应的液体，或者针对基板w以及图案非活性的气体。更具体而言，可以将冷水、室温以下的非活性气体(n2)作为冷却流体使用。
加热流体喷出喷嘴36是加热单元的一例，这加热单元用于将保持在卡盘销7以及旋转基座8上的基板w加热到低表面张力液体的沸点以上的温度。
在加热流体喷出喷嘴36上，连接有插通旋转轴9的加热流体供给管40。在加热流体供给管40上，安装有对其流路进行开闭的加热流体阀41。作为加热流体的一例，例如，可举出低表面张力液体的沸点以上的温水。例如，在低表面张力液体是ipa的情况下，加热流体的温度优选为80℃～95℃。但是，加热流体不仅限于温水，可以使用能够加热基板w且不与基板w以及图案发生化学反应的液体，或者针对基板w以及图案非活性的气体。更具体而言，可以是温水、氮气、氩等的稀有气体。
隔挡构件37是间隔构件，防止由加热流体喷出喷嘴36向基板w的下表面喷出的加热流体漏到基板w的径向外侧，与此相反，也防止由冷却流体喷出喷嘴35向基板w的下表面喷出的冷却流体漏到基板w的径向内侧。
作为隔挡构件37，可以举出间隔板。但是，隔挡构件37不仅限于间隔板，也可以是向基板w的下表面喷出温度在冷却流体与加热流体之间的温度的流体的喷嘴。通过设置隔挡构件37，能够抑制冷却流体与加热流体在基板w的下表面相混合，由此能够在将基板w的上表面的液膜30中的主体部分冷却至低于低表面张力液体的沸点的温度的同时，将液膜除去区域31的整个面加热到低表面张力液体的沸点以上的温度。
冷却加热模块34被模块移动机构42驱动，在水平方向(与旋转轴线a1垂直的方向)上移动。冷却加热模块34通过在水平方向上的移动，能够在中央位置和周缘位置之间移动，所述中央位置与基板w的下表面的旋转中心位置相向，所述周缘位置与基板w的下表面的周缘部相向。在冷却加热模块34位于中央位置时，向基板w的下表面的旋转中心位置喷出加热流体，向其径向外方喷出冷却流体。另一方面，在冷却加热模块34位于周缘位置时，向基板w的下表面的周缘部喷出冷却流体，向其径向内方喷出加热流体。
模块移动机构42例如包括：喷嘴臂，与沿着铅垂方向延伸的转动轴结合且水平延伸；臂驱动机构，驱动喷嘴臂。冷却加热模块34固定在喷嘴臂上。
臂驱动机构设置在旋转卡盘4的下方。转动轴插通旋转轴9，喷嘴臂以及冷却加热模块34设置在既是旋转基座8的上方又是被卡盘销7以及旋转基座8保持的基板w的下方的位置。臂驱动机构通过使喷嘴臂在与基板w的旋转方向交叉的方向(例如，基板w的径向)上进退，来使喷嘴臂水平移动。响应于喷嘴臂的水平移动，冷却加热模块34在水平方向上移动。另外，模块移动机构42除了具有使冷却加热模块34水平移动的结构以外，还可以具有使冷却加热模块34在铅垂方向上移动的机构。
根据该变形例，一边使基板w旋转，一边开始从气体供给喷嘴17供给含有低表面张力液体的蒸汽的气体，从而在基板w的上表面的包括旋转中心的区域形成大致圆形的液膜除去区域31。另外，向基板w的下表面，分别开始从冷却流体喷出喷嘴35喷出冷却流体以及从加热流体喷出喷嘴36喷出加热流体。
从冷却流体喷出喷嘴35喷出冷却流体的开始位置，设定为基板w的下表面的与包围液膜除去区域31的液膜30的缘部的外侧相对应的位置。另外，从加热流体喷出喷嘴36喷出加热流体的开始位置，设定为基板w的下表面的与液膜除去区域31内的液膜边界32的附近相对应的位置。
并且，一边持续从冷却流体喷出喷嘴35喷出冷却流体以及从加热流体喷出喷嘴36喷出加热流体，一边控制模块移动机构42。由此，使冷却加热模块34与伴随着液膜除去区域31的扩大而发生的液膜边界32的移动同步，以规定的速度沿着基板w的径向向外方移动。
详细而言，通过从冷却流体喷出喷嘴35喷出冷却流体，将基板w的上表面的液膜30的主体部分冷却至低于低表面张力液体的沸点的温度。然后，一边持续喷出该冷却流体来进行冷却，一边伴随着冷却加热模块34的移动而使从加热流体喷出喷嘴36向基板w的下表面喷出加热流体的位置从加热流体的喷出开始位置沿着径向向外方移动。由此，能够使基板w的上表面的与液膜除去区域31对应的被加热到低表面张力液体的沸点以上的温度的范围，与该液膜除去区域31的扩大同步地扩大(加热范围扩大工序)。
图9是表示本发明的第二实施方式的基板处理装置1所具备的处理单元2的概略结构的示意图。该第二实施方式的处理单元2与图2的处理单元2相比，仅仅是用于实施液膜除去区域形成工序、液膜除去区域扩大工序以及加热冷却工序的结构不同。因此，在图9中，针对与前述的图2所示的各部相同的结构部分，标注与图2相同的附图标记，并省略其说明。
如图9所示，处理单元2还包括能够在保持在旋转卡盘4上的基板w的上方移动的气体喷出喷嘴43。气体喷出喷嘴43具有排列成线状的多个喷孔或者狭缝状的喷孔。气体喷出喷嘴43是气体供给单元的一例，这气体供给单元从该喷孔向保持在卡盘销7以及旋转基座8上的基板w的上表面，喷出含有表面张力比水低的低表面张力液体的蒸汽的气体。气体喷出喷嘴43，将含有表面张力比水低的低表面张力液体的蒸汽的气体，以横跨所述基板w的上表面的全宽的薄层状(风刀状)向基板w的上表面喷出，例如在圆形的基板w的情况下，以横跨该基板w的直径的薄层状(风刀状)向基板w的上表面喷出。
气体喷出喷嘴43被第三喷嘴移动机构44驱动，在水平方向(与旋转轴线a1垂直的方向)以及铅垂方向(与旋转轴线a1平行的方向)上移动。气体喷出喷嘴43通过在水平方向上的移动，能够在基板w的上表面的一端部与另一端部之间移动。例如，在圆形的基板w的情况下，能够在设在该基板w的上表面的周缘上的一端部与中间夹着旋转中心而设在相反侧的周缘上的另一端部之间移动。
第三喷嘴移动机构44是上表面移动单元的一例，这上表面移动单元用于使从气体喷出喷嘴43喷出的气体的喷出位置移动。第三喷嘴移动机构44例如包括：转动轴，沿着铅垂方向延伸；喷嘴臂，结合在转动轴上且水平延伸；臂驱动机构，驱动喷嘴臂。臂驱动机构，通过使转动轴围绕铅垂的转动轴线转动，从而使喷嘴臂水平移动；通过使转动轴沿着铅垂方向升降，从而使喷嘴臂上下移动。气体喷出喷嘴43固定在喷嘴臂上。响应于喷嘴臂的水平移动以及升降，气体喷出喷嘴43在水平方向以及垂直方向上移动。
另外，喷嘴臂还具有连杆机构(linkmechanism)。连杆机构一边使气体喷出喷嘴43的线状或者狭缝状的喷孔的排列保持与基板w的上表面平行且与气体喷出喷嘴43的移动方向以一定的角度例如以90°交叉的方向，一边使气体喷出喷嘴43在水平方向上移动。
通过该连杆机构的功能，能够使从气体喷出喷嘴43向基板w的上表面喷出的气体的薄层(风刀)，一边保持与气体喷出喷嘴43的移动方向以一定的角度例如以90°交叉的状态，一边从基板w的上表面的一端部向另一端部方向移动。
在气体喷出喷嘴43上，连接有气体供给管45。在气体供给管45上，安装有对其流路进行开闭的气体阀46。
处理单元2还包括能够在保持在旋转卡盘4上的基板w的下方移动的加热气体喷出喷嘴47。加热气体喷出喷嘴47是加热气体喷出单元的一例，这加热气体喷出单元具有排列成线状的多个喷孔或者狭缝状的喷孔，从该喷孔向保持在卡盘销7以及旋转基座8上的基板w的下表面喷出加热气体。加热气体喷出喷嘴47，将加热气体，以横跨所述基板w的下表面的全宽的薄层状(风刀状)向基板w的下表面喷出，例如，在圆形的基板w的情况下，以横跨该基板w的直径的薄层状(风刀状)向基板w的下表面喷出。
加热气体喷出喷嘴47被第四喷嘴移动机构48驱动，在水平方向(与旋转轴线a1垂直的方向)上移动。加热气体喷出喷嘴47通过在水平方向上的移动，能够在基板w的下表面的一端部与另一端部之间移动。例如，在圆形的基板w的情况下，能够在第一端部和第二端部之间移动。所述第一端部是指，设在基板w的下表面的周缘上的一端部，与如上所述的基板w的上表面的一端部对应；所述第二端部是指，在基板w的下表面上中间夹着旋转中心而设在相反侧的周缘上的另一端部。
第四喷嘴移动机构48是下表面移动单元的一例，这下表面移动单元用于使从加热气体喷出喷嘴47喷出的加热气体的喷出位置移动。第四喷嘴移动机构48例如包括：喷嘴臂，结合在沿着铅垂方向延伸的转动轴上且水平延伸；臂驱动机构，驱动喷嘴臂。加热气体喷出喷嘴47固定在喷嘴臂上。
臂驱动机构，通过使喷嘴臂在与基板w的旋转方向交叉的方向(例如，基板w的径向)上进退，从而使喷嘴臂水平移动。响应于喷嘴臂的水平移动，加热气体喷出喷嘴47在水平方向上移动。
另外，喷嘴臂还具有连杆机构。连杆机构使加热气体喷出喷嘴47的线状或者狭缝状的喷孔的排列保持与基板w的下表面平行且与气体喷出喷嘴43的线状或者狭缝状的喷孔的排列相平行的状态。并且，一边保持该状态，一边使加热气体喷出喷嘴47在水平方向上移动。
通过该连杆机构的功能，能够使从加热气体喷出喷嘴47向基板w的下表面喷出的加热气体的薄层(风刀)，一边保持与从气体喷出喷嘴43向基板w的上表面喷出的气体的薄层(风刀)相平行的状态，一边从基板w的下表面的一端部向另一端部方向移动。
在实施方式中，臂驱动机构设在旋转卡盘4的下方。转动轴插通旋转轴9，喷嘴臂、连杆机构以及加热气体喷出喷嘴47设置在既是旋转基座8的上方又是被卡盘销7以及旋转基座8保持的基板w的下方的位置。另外，第四喷嘴移动机构48，除了具有使加热气体喷出喷嘴47水平移动的结构，还可以具有使加热气体喷出喷嘴47在铅垂方向上移动的机构。
在加热气体喷出喷嘴47上，连接有插通旋转轴9的加热气体供给管49。在加热气体供给管49上，安装有对其流路进行开闭的加热气体阀50。
图10是说明基板处理装置1的主要部分的电气结构的框图。
基板处理装置1包括控制器3。控制器3具有微型计算机，按照规定的控制程序来控制基板处理装置1所具备的控制对象。更具体而言，控制器3包括处理器(cpu)3a和存储控制程序的存储器3b，处理器3a通过执行控制程序，来执行用于基板处理的各种控制。特别地，控制器3被编程为能够控制旋转马达10、第一喷嘴移动机构11、第二喷嘴移动机构14、第三喷嘴移动机构44、第四喷嘴移动机构48、阀13，16，23，46，50。
接下来，详细说明由处理单元2进行的干燥处理工序。
图11是用于说明由处理单元2进行的干燥处理的一例的流程图。图12a～图12d是用于以图解形式说明干燥处理的一例的状况的剖视图。
在干燥处理工序中，首先，控制器3关闭处理液阀16，停止从处理液供给喷嘴6供给处理液。然后，控制器3使处理液供给喷嘴6移动至退避位置。
然后，控制器3控制旋转马达10，使旋转基座8以规定的冷却液供给速度旋转。冷却液供给速度例如是10rpm～20rpm。然后，控制器3打开冷却液阀23，开始对冷却液供给喷嘴21供给冷却液(例如冷水)29(步骤t1)。如图12a所示，冷却液29从喷出口21a向旋转状态的基板w的下表面的旋转中心位置喷出。喷出来的冷却液29因离心力的作用而扩散到基板w的大致整个下表面。并且，通过持续对基板w的下表面供给冷却液29，使基板w以及基板w的上表面的液膜30冷却到低于低表面张力液体的沸点的温度(冷却工序)。
在进行规定时间的冷却工序之后，控制器3关闭冷却液阀23，停止从冷却液供给喷嘴21供给冷却液29(步骤t2)。
然后，控制器3控制旋转马达10，使旋转基座8的旋转停止(步骤t3)。
然后，如图12b～图12d所示，向基板w的上表面的一端部，以薄层状喷出含有低表面张力液体的蒸汽的气体。由此，执行如下工序：液膜除去区域形成工序，在基板w的上表面的包括一端部的区域形成液膜除去区域31；液膜除去区域扩大工序，使所形成的液膜除去区域31向基板w的另一端部方向扩大。
另外，与液膜除去区域形成工序以及液膜除去区域扩大工序并行地，向基板w的下表面的一端部，以与向基板w的上表面喷出的薄层状的气体相平行的薄层状喷出加热气体。由此，执行如下工序：加热工序，将基板w的上表面的液膜除去区域31，加热到低表面张力液体的沸点以上的温度；喷出位置移动工序，与伴随着液膜除去区域31的扩大而发生的液膜边界32的移动相同步地，移动加热气体的喷出位置。
详细而言，控制器3控制第三喷嘴移动机构44，将气体喷出喷嘴43配置在基板w的上方的气体供给开始位置(步骤t4)。气体供给开始位置，例如是使从气体喷出喷嘴43喷出的含有低表面张力液体的蒸汽的气体到达基板w的上表面的一端部的位置。
另外，控制器3控制第四喷嘴移动机构48，将加热气体喷出喷嘴47配置在基板w的下方的加热气体喷出开始位置(步骤t5)。加热气体喷出开始位置，例如是使从加热气体喷出喷嘴47喷出的加热气体到达与所述基板w的上表面的一端部对应的基板w的下表面的一端部的位置。
然后，控制器3打开气体阀46，开始从气体喷出喷嘴43向基板w的上表面的一端部喷出含有低表面张力液体的蒸汽的薄层状的气体(步骤t6)。如果从气体喷出喷嘴43向液膜30喷出薄层状的气体，则形成液膜30的处理液会因气体的喷出而从基板w的上表面的一端部被推向另一端部方向。因此，在基板w的上表面的包括一端部的区域，如图12b所示，形成液膜除去区域31(液膜除去区域形成工序)。
另外，控制器3打开加热气体阀50，开始从加热气体喷出喷嘴47向基板w的下表面的一端部，喷出加热到低表面张力液体的沸点以上的温度的薄层状的加热气体(步骤t7)。如上所述，以与向基板w的上表面喷出的薄层状的气体相平行的薄层状喷出加热气体。如果从加热气体喷出喷嘴47喷出薄层状的喷出加热气体，则基板w的下表面的包括一端部的范围的冷却液29被选择性地排除，并且被排除了冷却液29的范围33会被加热气体加热。如上所述，冷却液29会残留在与液膜30中的除了缘部之外的主体部分所对应的部分。因此，在俯视时，范围33会成为包含基板w的上表面的液膜除去区域31和液膜30的缘部的范围，范围33所包含的基板w的上表面的液膜除去区域31的整个面被选择性地加热到低表面张力液体的沸点以上的温度(加热工序)。
接下来，控制器3一边继续使气体喷出喷嘴43喷出含有低表面张力液体的蒸汽的气体，一边控制第三喷嘴移动机构44使气体喷出喷嘴43以规定的速度从气体供给开始位置(一端部)向基板w的另一端部方向移动(步骤t8)。如果使气体喷出喷嘴43移动，则从气体喷出喷嘴43向基板w的上表面喷出薄层状的气体的位置从一端部向另一端部方向移动。并且，伴随着该移动，形成包围液膜除去区域31的液膜30的液膜边界32的处理液被进一步推向另一端部方向。因此，使得液膜除去区域31从一端部向另一端部方向扩大(液膜除去区域扩大工序)。
另外，控制器3一边继续使加热气体喷出喷嘴47喷出加热气体，一边控制第四喷嘴移动机构48来移动加热气体喷出喷嘴47。即，控制器3使加热气体喷出喷嘴47与伴随着液膜除去区域31的扩大而发生的液膜边界32的移动同步，以规定的速度从加热气体喷出开始位置(一端部)向基板w的另一端部方向移动(步骤t9)。如果使加热气体喷出喷嘴47与液膜边界32的移动同步地向另一端部方向移动，则从加热气体喷出喷嘴47向基板w的下表面喷出薄层状的加热气体的位置从一端部向另一端部方向移动。并且，随着该移动，基板w的下表面的冷却液29被排除，从而能够使被加热气体加热的范围33与液膜除去区域31的扩大同步地扩大(加热范围扩大工序)。
在气体喷出喷嘴43到达气体供给结束位置(另一端部)的时刻，控制器3控制第三喷嘴移动机构44停止移动气体喷出喷嘴43(步骤t10)。并且，关闭气体阀46，停止从气体喷出喷嘴43喷出含有低表面张力液体的蒸汽的气体(步骤t11)。通过使气体喷出喷嘴43到达气体另一端部，使得液膜边界32移动到基板w的上表面的另一端部，如图12d所示，由此成为液膜除去区域31扩散到基板w的整个上表面的状态。
另外，在加热气体喷出喷嘴47到达加热气体喷出结束位置(另一端部)的时刻，控制器3控制第四喷嘴移动机构48停止移动加热气体喷出喷嘴47(步骤t11)。并且，关闭加热气体阀50，停止从加热气体喷出喷嘴47喷出加热气体(步骤t13)。通过使加热气体喷出喷嘴47到达另一端部，来在基板w的整个下表面上排除了冷却液29，由此干燥处理结束，由处理单元2进行的基板处理结束。
以上，说明了本发明的一个实施方式，但本发明也可以以其他方式实施。
例如，为了从基板w的下表面侧加热液膜除去区域31，可以取代喷出加热气体等而例如利用来自灯等的热源的辐射热，从基板w的下表面侧加热液膜除去区域31。
另外，在第一实施方式中，通过使气体供给喷嘴17沿着径向向外方移动，来使向基板w的上表面喷出含有低表面张力液体的蒸汽的气体的喷出位置移动，从而使液膜30的液膜边界32向相同方向移动。但是，例如也可以从排列在径向上的多个狭缝状、线状的喷嘴按顺序沿着径向向外方喷出气体，使液膜30的液膜边界32沿着径向向外方移动。
同样地，在第一实施方式中，通过使加热气体喷出喷嘴24沿着径向向外方移动，来使向基板w的上表面喷出加热气体的喷出位置移动，从而使加热范围扩大。但是，例如也可以使在径向上排列为线状的多个喷孔按顺序沿着径向向外方喷出加热气体，从而使加热范围沿着径向向外方扩大。
具体而言，将多个喷出口配置为接近基板w的下表面且沿着基板w的径向延伸。通过从与基板w的下表面中心部相向的喷出口喷出加热气体，来加热基板w的下表面的中心部。然后，在径向上按顺序增加喷出加热气体的喷出口，从而能够使加热范围沿着径向向外方扩大。
另外，在变形例中，例如可以从排列为线状的多个喷孔按顺序沿着径向向外方喷出冷却流体以及加热流体，一边通过冷却流体来冷却液膜30的主体部分，一边使加热范围沿着径向向外方扩大。
进而，也可以将基板w的下表面构成为液密构造，首先，填充冷却流体来将基板w的大致整个面冷却至低于低表面张力液体的沸点的温度。然后，例如可以一边从基板w的下表面的周缘排出冷却流体，一边从基板w的旋转中心向基板w的下表面注入加热流体，由此使加热范围沿着径向向外方扩大。
另外，在以上的两个实施方式以及变形例中，说明了基板处理装置1是用于对圆板状的基板进行处理的装置的情况，但基板处理装置1也可以是对多边形的基板进行处理的装置。
本申请对应于2017年1月12日向日本国特许厅提交的日本特愿2017-003275号申请，该申请的全部内容通过引用包含在本申请中。
虽然详细说明了本发明的实施方式，但这些说明只不过是为了明确本发明的技术内容而采用的具体例子，不可将本发明限定解释为这些具体例子，本发明的范围仅由所附的权利要求书来限定。