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CN101154560A - 基板处理装置和基板处理方法 - Google Patents

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CN101154560A CNA2007101410427A CN200710141042A CN101154560A CN 101154560 A CN101154560 A CN 101154560A CN A2007101410427 A CNA2007101410427 A CN A2007101410427A CN 200710141042 A CN200710141042 A CN 200710141042A CN 101154560 A CN101154560 A CN 101154560A
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Abstract

一种基板处理装置和基板处理方法，使用IPA等低表面张力溶剂使被处理液浸湿的基板干燥，防止在基板表面上产生水斑同时使基板表面良好地干燥。向间隙空间(SP)供给氮气的同时，从设置在遮断构件(9)上的冲洗液喷出口(96a)喷出冲洗液(DIW)，而对基板表面(Wf)实施冲洗处理；并且，向间隙空间(SP)供给氮气的同时，从设置在遮断构件(9)上的混合液喷出口(97a)喷出混合液(IPA+DIW)，将附着在基板表面(Wf)上的冲洗液置换为混合液。因此，在附着于基板表面(Wf)上的冲洗液被置换为混合液时，能够抑制混合液的溶解氧浓度上升，能够切实地防止在基板表面(Wf)上形成氧化膜或产生水斑。

Description

基板处理装置和基板处理方法
技术领域
本发明涉及向基板表面供给处理液而对该基板表面实施给定的湿式处理后，使被处理液浸湿的基板干燥的基板处理装置和基板处理方法。成为待干燥处理对象的基板包括半导体晶片、光掩模用玻璃基板、液晶显示用玻璃基板、等离子体显示用玻璃基板、FED(Field Emission Display：场致发射显示器)用基板、光盘用基板、磁盘用基板、磁光盘用基板等。
背景技术
在利用药液进行药液处理和利用纯水等冲洗液进行冲洗处理之后，为除去附着在基板表面上的冲洗液，以往就提出多种干燥方法，其中之一是众所周知的使用包含表面张力比纯水低的IPA(异丙醇)之类的有机溶剂成分的液体(低表面张力溶剂)的干燥方法。作为这种干燥方法，例如有在专利文献1上所记载的干燥方法。在执行这种干燥方法的基板处理装置中，在对基板表面进行氢氟酸处理之后，将纯水供给到基板表面上实施清洗处理(冲洗处理)。接着，在停止供给纯水后连续不断地向基板的表面供给IPA，或者在供给纯水过程中向基板的表面供给IPA。由此，IPA溶解在基板表面上的纯水中，由IPA置换纯水。此后，通过使基板高速旋转，而从基板表面上将IPA除去，进行基板表面的干燥处理。
另外，在专利文献2上记载的抗蚀剂显影方法中，如下实现基板表面上的微细的尘埃的量的降低的同时使基板表面干燥。首先，在抗蚀剂显影后，将纯水供给到基板上进行纯水清洗(冲洗处理)；然后，将包含容量比为10％左右的IPA的纯水(IPA水溶液)供给到基板上，进行基板的清洗。接下来，使基板高速旋转，而使基板旋转干燥。
【专利文献1】JP特开平9-38595号公报(图5)；
【专利文献2】JP特开平3-209715号公报(图1)。
但是，为了在冲洗处理之后使基板表面上的纯水置换为IPA或IPA水溶液，而必须将IPA或IPA水溶液送入到基板表面的各部分。因此，当利用IPA或IPA水溶液执行置换处理时，向附着在基板表面上的纯水的各部分送入表面张力比该纯水低的液体(低表面张力溶剂)。这样一来，在基板表面上的各部分，基于纯水与低表面张力溶剂之间的表面张力差引起对流(马兰哥尼(Marangoni)对流)。这样，就促进了基板表面上的液体的搅拌，增加了基板表面上的液体暴露于基板表面的周围环境(空气)的机会。其结果是，存在如下这样的问题：进行置换处理的同时提高了附着在基板表面上的液体(IPA或IPA水溶液)的溶解氧浓度，而使基板表面的全部或一部分氧化，在基板表面上形成氧化膜或产生水斑。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种利用IPA等低表面张力溶剂使被处理液浸湿的基板表面干燥的基板处理装置和基板处理方法，防止在基板表面上产生水斑同时使基板表面良好地干燥。
本发明的基板处理装置，向基板表面供给处理液而对该基板表面实施给定的湿式处理后，将表面张力比处理液低的低表面张力溶剂供给到基板表面，然后从基板表面除去该低表面张力溶剂，由此使基板表面干燥，其特征在于，该基板处理装置具有：基板保持装置，其将基板保持为近似水平姿势；基板旋转装置，其使保持在基板保持装置上的基板围绕给定的旋转轴旋转；遮断构件，其具有向保持在基板保持装置上的基板的表面中央部分别喷出处理液和低表面张力溶剂的处理液喷出口和溶剂喷出口，并与基板表面相对置的同时从基板表面分离配置；气体供给装置，其向在遮断构件和基板表面之间形成的间隙空间供给惰性气体，
从气体供给装置将惰性气体供给到间隙空间的同时，从处理液喷出口喷出处理液，而执行湿式处理，并且，从气体供给装置将惰性气体供给到间隙空间的同时，从溶剂喷出口喷出低表面张力溶剂，而使附着在基板表面上的处理液置换为低表面张力溶剂。
为实现上述的目的，本发明的基板处理方法，其特征在于，该基板处理方法包括：遮断构件配置工序，使遮断构件与基板表面相对置并使其从基板表面分离配置，该遮断构件具有向被保持为近似水平姿势的基板的表面中央部分别喷出处理液和表面张力比该处理液更低的低表面张力溶剂的处理液喷出口和溶剂喷出口；湿式处理工序，使基板旋转的同时从处理液喷出口向基板表面喷出处理液，从而对基板表面实施给定的湿式处理；置换工序，使基板旋转的同时从溶剂喷出口向被处理液浸湿的基板表面喷出低表面张力溶剂，从而使附着在基板表面上的处理液置换为低表面张力溶剂；干燥工序，在置换工序后，从基板表面除去低表面张力溶剂，而使基板表面干燥；在湿式处理工序和置换工序中，向在遮断构件与基板表面之间形成的间隙空间供给惰性气体，遮断构件在遮断构件配置工序中被配置。
在这样构成的发明(基板处理装置及方法)中，使遮断构件与基板表面相对置并从基板表面分离配置，而向在遮断构件与基板表面之间形成的间隙空间供给惰性气体。在向间隙空间供给惰性气体的同时，从设置在遮断构件上的处理液喷出口喷出处理液来执行给定的湿式处理；并且在向间隙空间供给把惰性气体的同时，从设置在遮断构件上的溶剂喷出口喷出低表面张力溶剂，而将附着在基板表面上的处理液置换为低表面张力溶剂。因此，在将基板表面的周围环境保持在低氧浓度环境下，执行利用处理液的湿式处理和利用低表面张力溶剂的置换处理。因此，在将附着在基板表面上的处理液置换为低表面张力溶剂时，能够降低氧气从基板表面的周围环境向低表面张力溶剂的溶解。其结果是，能够抑制低表面张力溶剂的溶解氧浓度的上升，防止在基板表面上形成氧化膜或产生水斑。由于使遮断构件与基板表面相对置并使间隙空间成为惰性气体环境，所以能够抑制从基板表面除去的处理液或低表面张力溶剂跳回到基板表面上。因此能够降低颗粒向基板表面的附着。
在这里，也可以将惰性气体供给到间隙空间的同时使基板旋转，将附着在基板表面上的低表面张力溶剂甩掉，而使基板干燥。由此，可以提高基板的干燥速度，并能够降低基板干燥时的基板表面的周围环境的氧浓度，能够有效地防止水斑的发生。另外，由于能够在使遮断构件与基板表面相对置的同时使间隙空间成为惰性气体环境的状态下进行一系列的处理(湿式处理、置换处理和干燥处理)，所以能够防止图案倒塌，同时能够确实地防止水斑的发生。
另外，为了向间隙空间供给惰性气体，也可以在遮断构件上设置向基板表面的中央部喷出来自气体供给装置的惰性气体的气体喷出口。这样，通过在遮断构件上设置气体喷出口，从而能够从遮断构件向基板表面的中央部分别喷出处理液、低表面张力溶剂和惰性气体。因此，能够在将遮断构件与基板表面相对置配置的状态下，向间隙空间供给惰性气体的同时连续地执行湿式处理和置换处理。
另外，也可以在由低表面张力溶剂置换之后且对基板表面干燥之前，从溶剂喷出口喷出低表面张力溶剂，而在整个基板表面上形成浸液状的低表面张力溶剂的溶剂层，进一步，从气体喷出口向基板的表面中央部喷出惰性气体而在溶剂层的中央部形成孔，并且，使孔向基板的端缘方向扩大。按照这样的构成，能够防止如下情况：在基板干燥时，在基板的表面中央部残留液滴状低表面张力溶剂，并成为条纹状颗粒，而产生水斑。即，在使基板旋转而除去附着在基板表面上的低表面张力溶剂来使基板干燥时，作用于低表面张力溶剂的离心力越是处于基板的表面中央部的低表面张力溶剂就越小，因而从基板的表面端缘开始被干燥。此时，可能从基板的中央部一直到其周围残留有液滴，该液滴向基板的端缘方向移动，在该液滴的移动轨迹上产生水斑。相对于此，按照本发明，如上所述，在基板表面干燥之前，在预先形成在基板表面上的浸液状的低表面张力溶剂的溶剂层的中央部形成孔，并使该孔不断扩大，由此排除掉处于基板的表面中央部的低表面张力溶剂，因而能够确实地防止水斑的产生。
另外，也可以在遮断构件设置外侧气体喷出口，从该外侧气体喷出口将来自气体供给装置的惰性气体供给到间隙空间，外侧气体喷出口相对处理液喷出口、溶剂喷出口和气体喷出口形成在径向外侧，且以包围处理液喷出口、溶剂喷出口和气体喷出口的方式形成为环状。按照这样的构成，由于在遮断构件上设置两种向基板表面喷出惰性气体的气体喷出口，所以，能够例如像下面那样根据惰性气体的用途以适当的流量和流速向基板表面供给惰性气体。即，(1)要将基板表面的周围环境保持为惰性气体环境，最好以较大的流量且低速供给惰性气体，使得不会吹散基板表面上的液体；另一方面，(2)在从基板表面除去基板表面上的低表面张力溶剂的溶剂层时，最好以较小的流量且高速地将向基板的表面中央部供给惰性气体。因此，通过在遮断构件上设置两种气体喷出口、即气体喷出口和外侧气体喷出口，从而能够从各喷出口喷出流量和流速互不相同的惰性气体，其中，该气体喷出口向基板的表面中央部喷出惰性气体，该外侧气体喷出口相对该气体喷出口形成在径向外侧，且呈环状地形成，向间隙空间供给惰性气体。因此，在上述(1)和(2)任一种情况下，都能够以适当的流量和流速向基板表面供给惰性气体。
另外，优选在由处理液进行湿式处理(湿式处理工序)之后且由低表面张力溶剂进行置换处理(置换工序)之前，将惰性气体供给到间隙空间的同时，使基板旋转，使附着在基板表面上的处理液的一部分残留下来，而将大部分的处理液从基板表面甩掉除去。这样，在利用低表面张力溶剂进行置换(置换工序)之前，将附着在基板表面上的处理液的一部分残留下来，而除去大部分，从而即使在基板表面上形成了微细图案，也能够高效地使低表面张力溶剂进入到图案间隙内部。也就是，在向图案间隙送入低表面张力溶剂方面，通过从基板表面除去处理液的大部分而能够高效地使低表面张力溶剂进入到图案间隙内部。由此，能够降低在基板干燥时在图案间隙中产生的负压，而可以有效地防止图案倒塌。另一方面，在像这样从基板表面除去基板表面上的大部分处理液的情况下，会使基板表面上的处理液的液膜的厚度变薄，或者进一步，有时会使基板表面的一部分露出。此时，当基板表面的周围环境的氧气浓度高时，因氧气从周围环境向处理液的溶解，而会使处理液中的溶解氧浓度急剧增高，而容易使基板表面氧化。另外，在基板表面的一部分露出来的情况下，基板表面有可能会直接暴露在周围环境中而氧化。相对于此，按照本发明，由于在使间隙空间成为惰性气体环境的状态下将基板表面上的大部分处理液从基板表面除去，所以能够抑制基板表面上的处理液中的溶解氧浓度急剧上升，能够确实防止基板表面的氧化或水斑的产生。进而，即使在基板表面的一部分漏出来的情况下，由于基板表面的周围环境被控制为惰性气体环境，所以能够防止基板表面直接氧化。
另外，优选溶剂喷出口的口径小于处理液喷出口的口径。按照这样的构成，能够防止如下问题的发生。即，与处理液相比较，低表面张力溶剂的表面张力低。因此，在从与喷出处理液用的口径同一口径的溶剂喷出口喷出低表面张力溶剂的情况下，在停止喷出低表面张力溶剂之后，低表面张力溶剂可能会从溶剂喷出口滴落下来。相对于此，像本发明那样，通过使低表面张力溶剂喷出用的溶剂喷出口的口径小于处理液喷出口的口径，从而能够防止低表面张力溶剂从溶剂喷出口滴落下来这种问题的发生。
也可以使遮断构件中的与基板表面相对置的基板对置面围绕基板的旋转轴旋转。按照这样的构成，能够抑制在间隙空间内发生卷入气流。由此，在执行湿式处理或置换处理时，能够防止雾状的处理液或低表面张力溶剂侵入到间隙空间并附着在基板表面上。在执行湿式处理或置换处理时，通过使基板对置面旋转，从而能够甩掉附着在基板对置面上的处理液或低表面张力溶剂，能够防止处理液或低表面张力溶剂滞留在基板对置面上。
也可以从溶剂喷出口喷出作为低表面张力溶剂的、将与处理液同一组分的液体或主要成分与处理液相同的液体和溶解在该液体内并使表面张力降低的有机溶剂成分混合而成的混合液(以下仅称为“混合液”)。在使用这样的混合液的情况下，混合液中的有机溶剂成分的体积百分率(下称“有机溶剂成分浓度”)最好是50％以下。由此，与向基板表面供给100％的有机溶剂成分的情况相比，能够抑制有机溶剂成分的消耗量。在这种情况下，由于有机溶剂成分浓度为50％以下，所以存在于图案间隙内的有机溶剂成分的量比用100％的有机溶剂成分的置换处理少。但是，如后述的实验结果所示，即使在使有机溶剂成分浓度大于50％的情况下，混合液的表面张力也没有显著地降低，引起图案倒塌的力也不没显著地减少。因此，如上所述，通过设定有机溶剂成分浓度，从而能够抑制有机溶剂成分的消耗量，同时能够很有效地防止图案倒塌。进一步，从这样的观点来看，最好将有机溶剂成分浓度设定为5％以上且10％以下。
此外，作为本发明中所使用的“低表面张力溶剂”，除上述的混合液之外，还可以使用100％的有机溶剂成分。另外，作为低表面张力溶剂，也可以使用必须含有表面活性剂的溶剂，来替换含有有机溶剂成分的溶剂。在这里，作为“有机溶剂成分”而可以使用醇系有机溶剂。从安全性、价格等角度考虑，可以使用异丙醇、乙醇或甲醇作为醇系有机溶剂，而异丙醇(IPA)尤为合适。
按照本发明，由于在由处理液执行湿式处理和由低表面张力溶剂执行置换处理时期间，使遮断构件与基板表面相对置并分离配置，向在遮断构件与基板表面之间形成的间隙空间供给惰性气体，因此，在将附着在基板表面的处理液置换为低表面张力溶剂时，能够降低氧气从基板表面的周围环境向低表面张力溶剂的溶解，而使低表面张力溶剂的溶解氧浓度降低。其结果是，能够防止在基板表面上形成氧化膜或产生水斑。另外，由于使遮断构件与基板表面相对置，并使间隙空间成为惰性气体环境，所以能够抑制处理液或低表面张力溶剂跳回到基板表面，而可以降低颗粒向基板表面的附着。
附图说明
图1是表示本发明涉及的基板处理装置的第一实施方式的图。
图2是表示图1的基板处理装置的主要控制结构的框图。
图3是表示安装在图1的基板处理装置上的遮断构件的主要部分的纵向剖面图。
图4是沿图3的A-A′线的剖面图(横向剖面图)。
图5是表示图1的基板处理装置的动作的流程图。
图6是表示图1的基板处理装置的动作的时序图。
图7A是表示图1的基板处理装置的冲洗处理的动作的示意图。
图7B是表示图1的基板处理装置的置换处理的动作的示意图。
图8A～图8C是表示图1的基板处理装置的动作的示意图。
图9是表示IPA浓度与表面张力γ的关系的曲线图。
图10是表示本发明第二实施方式涉及的基板处理装置的动作的时序图。
图11A是表示本发明的第二实施方式涉及的基板处理装置的冲洗处理后的动作的示意图。
图11B是表示本发明的第二实施方式涉及的基板处理装置的除液处理的动作的示意图。
图11C是表示本发明的第二实施方式涉及的基板处理装置的置换处理的动作的示意图。
图12是表示本发明涉及的基板处理装置的第三实施方式的图。
具体实施方式
<第一实施方式>
图1是表示本发明涉及的基板处理装置的第一实施方式的图，图2是表示图1的基板处理装置的主要控制结构的框图。该基板处理装置是用于清洗处理的单张式的基板处理装置，该清洗处理用于除去附着在半导体晶片等基板W的表面Wf上的无用物质。更具体地说，是这样的装置：在对基板表面Wf利用氢氟酸等药液实施药液处理和利用纯水或DIW(deionized water：去离子水)等冲洗液实施冲洗处理之后，干燥被冲洗液浸湿的基板表面Wf。此外，在该实施方式中，所谓基板表面Wf是指形成有由多晶硅(poly-Si)等构成的器件图案的图案形成面。
该基板处理装置具有：在将基板表面Wf朝向上方的状态下将基板W保持为近似水平姿势并使其旋转的旋转卡盘1、朝保持在旋转卡盘1上的基板W的表面Wf喷出药液的药液喷出喷嘴3和配置在旋转卡盘1的上方位置的遮断构件9。
旋转卡盘1的旋转支轴11连接在含有马达的卡盘旋转机构13的旋转轴上，旋转卡盘1通过卡盘旋转机构13的驱动而能够围绕旋转J(铅垂轴)旋转。这些旋转支轴11、卡盘旋转机构13都被容置在圆筒状的外壳2内。圆盘状的旋转基座15用螺钉等紧固部件连接在旋转支轴11的上端部。因此，根据来自控制装置整体的控制单元4的动作指令来驱动卡盘旋转机构13，由此，使旋转基座15围绕旋转轴J旋转，这样，在本实施方式中，卡盘旋转机构13具有本发明的“基板旋转装置”的功能。
在旋转基座15的周缘部附近，竖立设置有用于把持基板W的周缘部的多个卡盘销17，为了确实地保持圆形的基板W，卡盘销17设置三个以上即可，并将其沿基座15的周缘部以等角度间隔配置。各个卡盘销17具有从下方支承基板W的周缘部的基板支承部、推压被基板支承部支承的基板W的外周端面而对基板W进行保持的基板保持部。各卡盘销17构成为可以在基板保持部推压基板W的外周端面的推压状态、和基板保持部离开基板W的外周端面的释放状态之间切换。
在向旋转基座15交接基板W时，使多个卡盘销17处于释放状态；而在对基板W进行清洗处理时，使多个卡盘销17处于推压状态。因处于推压状态，多个卡盘销17能够把持基板W的周缘部，将该基板W从旋转基座15隔开给定间隔并将其保持为近似水平姿势。由此，基板W在其表面(图案形成面)Wf朝向上方而背面Wb朝向下方的状态下被支撑着。这样，在该实施方式中，卡盘销17具有本发明的“基板保持装置”的功能。此外，作为基板保持装置，并不限定于卡盘销17，也可以用对基板背面Wb进行吸引来支承基板W的真空卡盘。
药液喷出喷嘴3经药液阀31与药液供给源相连接。因此，当根据来自控制单元4的控制指令开启药液阀31时，药液就从药液供给源被压送到药液喷出喷嘴3，从药液喷出喷嘴3喷出药液。此外，在药液中使用有氢氟酸或BHF(缓冲氢氟酸)等。另外，喷嘴移动机构33(图2)被连接在药液喷出喷嘴3上，根据来自控制单元4的动作指令驱动喷嘴移动机构33，从而能够使药液喷出喷嘴3在基板W的旋转中心上方的喷出位置与从喷出位置退避到侧方的待机位置之间往复移动。
遮断构件9具有板状部件90、将内部加工成中空并支承板状部件90的旋转支轴91和插通在旋转支轴91的中空部的内插轴95。板状部件90是在中心部有开口部的圆盘状的部件，与保持在旋转卡盘1上的基板W的表面Wf向对向而配置。板状部件90的下表面(底面)90a成为与基板表面Wf近似平行相对置的基板对置面，其平面尺寸形成为与基板W的直径同等以上的大小。板状部件90近似水平地被安装在具有近似圆筒形状的旋转支轴91的下端部，旋转支轴91被沿水平方向延伸的臂部92保持为能够围绕通过基板W的中心的旋转轴J旋转。在内插轴95的外周面与旋转支轴91的内周面之间插入安装着轴承(未图示)，在臂92部上连接着遮断构件旋转机构93和遮断构件升降机构94。
遮断构件旋转机构93根据来自控制单元4的动作指令使旋转支轴91围旋转轴J旋转。当使旋转支轴91旋转时，板状部件90与旋转支轴91一体地进行旋转。遮断构件旋转机构93根据被保持在旋转卡盘1上的基板W的旋转，使板状部件90(下表面90a)以与基板W相同方向且近似相同的转速旋转。这样，在本实施方式中，遮断构件旋转机构93具有本发明的“遮断构件旋转装置”的功能。
遮断构件升降机构94根据来自控制单元4的动作指令使遮断构件9接近旋转基座15并与其相对置，或者，相反，可以使遮断构件9远离旋转基座15。具体地说，控制单元4使遮断构件旋转机构93动作，由此在相对基板处理装置使基板W搬入搬出时，使遮断构件9上升到旋转卡盘1的上方的离开位置。另一方面，在对基板W实施给定的处理时，使遮断构件9一直下降到给定的对置位置(图1所示的位置)，该给定的对置位置设定在离被旋转卡盘1保持的基板W的表面Wf的极近的位置。本实施方式中，在冲洗处理开始之后，使遮断构件9从离开位置下降到对置位置，并一直使遮断构件9处于对置位置，直到干燥处理完成为止。
图3是安装在图1的基板处理装置中的遮断构件的主要部分的纵向剖面图。另外，图4是沿图3的A-A′线的剖面图(横向剖面图)。内插到旋转支轴91的中空部的内插轴95的横截面形成为圆形。这是为了使内插轴95(非旋转侧构件)与旋转支轴91(旋转侧部件)的间隙的间隔在整个圆周上是均等的，通过将密封气体导入该间隙内，从而使内插轴95与旋转支轴91的间隙变为从外部被密封的状态。在内插轴95中以在铅垂轴方向延伸的方式形成有3条流体供给路径。即，在内插轴95中形成有冲洗液供给路径96、混合液供给路径97以及气体供给路径98，其中，冲洗液供给路径96为冲洗液的通路；混合液供给路径97为将与冲洗液同一组分的液体和溶解于该液体中并使表面张力降低的有机溶剂成分混合起来的混合液(相当于本发明的“低表面张力溶剂”)的通路；气体供给路径98为氮气等惰性气体的通路。冲洗液供给路径96、混合液供给路径97和气体供给路径98通过如下形成：在由PTFE(聚四氟乙烯)构成内插轴95中，分别沿轴方向插入由PFA(全氟丙烯基乙烯醚共聚体)制的管96b、97b、98b。
并且，冲洗液供给路径96、混合液供给路径97和气体供给路径98的下端分别成为冲洗液喷出口96a(相当于本发明的“处理液喷出口”)、混合液喷出口97a(相当于本发明的“溶剂喷出口”)和气体喷出口98a，并与被旋转卡盘1保持的基板W的表面Wf相对置。在该实施方式中，内插轴的直径形成为18～20mm。另外，冲洗液喷出口96a、混合液喷出口97a和气体喷出口98a的口径分别形成为4mm、2～3mm和4mm。这样，在该实施方式中，混合液喷出口97a的口径小于冲洗液喷出口96a的口径。由此，能够防止如下所示的问题。即，与冲洗液(DIW)相比较，混合液(IPA+DIW)的表面张力变低。因此，在从与为冲洗液喷出用而形成的口径同一口径的混合液喷出口喷出混合液的情况下，有可能会在混合液停止喷出后，混合液从混合液喷出口滴落下来。另一方面，在从与为混合液喷出用而形成的口径同一口径的冲洗液喷出口喷出冲洗液的情况下，会导致冲洗液的喷出速度变快。其结果是，作为电绝缘体的冲洗液(DIW)以较高的速度冲击基板表面Wf，从而有可能使直接供给有混合液的基板表面Wf的供给部位带电而氧化。相对于此，在该实施方式中，单独设置混合液和冲洗液的喷出口，并将混合液喷出口97a的口径形成为小于冲洗液喷出口96a的口径。因此，能够防止混合液从混合液喷出口滴落下来，并能够抑制来自冲洗液喷出口的冲洗液的喷出速度加快，而可以抑制基板表面Wf的由带电引起的氧化。
另外，在该实施方式中，将冲洗液喷出口96a设置在从遮断构件9的中心轴、即基板W的旋转轴J向径向外侧偏离的位置上。由此，避免了从冲洗液喷出口96a喷出的冲洗液集中供给到基板表面Wf的一点上(基板W的旋转中心W0)。其结果是，能够使基板表面Wf的带电部位分散，从而能够减轻基板W的由带电引起的氧化。另一方面，当冲洗液喷出口96a过于远离旋转轴J时，就很难使冲洗液到达基板表面Wf上的旋转中心W0。因此，在该实施方式中，水平方向上的从旋转轴J到冲洗液喷出口96a(喷出口中心)的距离L设定为4mm左右。这里，作为能将冲洗液(DIW)供给到基板表面Wf上的旋转中心W0的距离L的上限值，在以下所示的条件下为20mm。
DIW的流量：2L/min
基板转速：1500rpm
基板表面的状态：表面中央部为疏水面
另外，对于从旋转轴J到混合液喷出口97a(喷出口中心)的距离的上限值，只要将基板转速设定在1500rpm，该上限值就与从上述的旋转轴J到冲洗液喷出口96a(喷出口中心)的距离L的上限值(20mm)基本上相同。
另一方面，关于从旋转轴J到气体喷出口98a(喷出口中心)的距离，只要能够将氮气供给到间隙空间SP内，就不作特别限定，而是任意的，其中，间隙空间SP形成在定位于对置位置的遮断构件9(板状部件90)与基板表面Wf之间。但是，像后面所述的那样，从将氮气吹拂到在基板表面Wf上形成的混合液的溶剂层上而使该溶剂层从基板W上排出的观点来看，最好将气体喷出口98a设置在旋转轴J上或附近位置。
另外，在旋转支轴91的内壁面与内插轴95的外壁面之间形成的空间部分构成外侧气体供给路径99，外侧气体供给路径99的下端成为环状的外侧气体喷出口99a。也就是，在遮断构件9上，除了向基板表面Wf的中央部喷出氮气的气体喷出口98a之外，还设置有外侧气体喷出口99a，该外侧气体喷出口99a相对冲洗液喷出口96a、混合液喷出口97a和气体喷出口98a在径向外侧，且包围冲洗液喷出口96a、混合液喷出口97a和气体喷出口98a。该外侧气体喷出口99a的开口面积远远大于气体喷出口98a的开口面积。这样，由于两种气体喷出口设置在遮断构件9上，所以能够使流量和流速互不相同的氮气从各喷出口喷出来。例如，(1)要将基板表面Wf的环境保持为惰性气体环境，最好以不会吹散基板表面Wf上的液体的方式，以较大流量且低速供给氮气。另一方面，(2)在从基板表面Wf上除去基板表面Wf上的混合液的溶剂层时，最好以较小的流量且高速将氮气供给到基板W的表面中央部。因此，在上述(1)的情况下，主要是从外侧气体喷出口99a喷出氮气，在上述(2)的情况下，主要是从气体喷出口98a喷出氮气，从而能够根据氮气的用途以适当的流量和流速向基板表面Wf供给氮气。
另外，内插轴95的前端(下端)与板状部件90的下表面90a不为一个平面，而从包含下表面90a的同一平面向上方侧退缩(图3)。按照这样的构成，在从气体喷出口98a喷出的氮气到达基板表面Wf之前，使氮气扩散，而能够使氮气的流速在一定程度上减少。即，如果来自气体喷出口98a的氮气的流速过快，则与来自外侧气体喷出口99a的氮气相互干涉，就很难将基板表面Wf上的混合液的溶剂层从基板W上排除掉。其结果是，在基板表面Wf上就会残留有液滴。相对于此，按照上述构成，使来自气体喷出口98a的氮气的流速减缓，从而能够切实地将基板表面Wf上的混合液的溶剂层从基板W上排除掉。
返回到图1继续说明，冲洗液供给路径96的上端部经冲洗液阀83连结在由工场的公共设施(utility)等构成的DIW供给源上，通过开启冲洗液阀83，而能够从冲洗液喷出口96a喷出作为冲洗液的DIW。
另外，混合液供给路径97的上端部连接在混合液供给单元7上。混合液供给单元7具有用于生成混合液(有机溶剂成分+DIW)的箱体部70，能够将在箱体部70内生成的混合液压送到混合液供给路径97内。作为有机溶剂成分，使用溶解在DIW(表面张力：72mN/m)中而使表面张力降低的物质、如异丙醇(表面张力：21～23mN/m)。此外，有机溶剂成分并不限定于异丙醇(IPA)，也可以使用乙醇、甲醇等各种有机溶剂成分。另外，有机溶剂成分也不限定于液体，也可以将各种醇的蒸汽作为有机溶剂成分溶解在DIW内而生成混合液。
箱体部70设置有贮存DIW与IPA的混合液的贮存罐72。用于将DIW供给到贮存罐72的DIW导入管73的一端装入该贮存罐72内，其另一端经开闭阀73a连接在DIW供给源上。进一步，在DIW导入管73的路径中途安装着流量计73b，流量计73b测量从DIW供给源导入贮存罐72内的DIW的流量。并且，控制单元4根据由流量计73b测量到的流量来控制开闭阀73a的开闭，以使在DIW导入管73流通的DIW的流量达到目标流量(目标值)。
同样，用于将IPA液体供给到贮存罐72内的IPA导入管74的一端装入贮存罐72内，其另一端经开闭阀74a连接在IPA供给源上。进一步，在IPA导入管74的路径中途安装着流量计74b，流量计74b测量从IPA供给源导入贮存罐72的IPA的流量。并且，控制单元4根据由流量计74b测量到的流量来控制开闭阀74a的开闭，以使在IPA导入管74流通的IPA液体的流量达到目标流量(目标值)。
在本实施方式中，调整导入到贮存罐72内的IPA液体和DIW液体的流量，以使混合液中的IPA的体积百分率(以下称为“IPA浓度”)为小于50％的范围内的预定值，例如，IPA浓度为10％。通过这样设定IPA浓度，从而如后面所述那样，能够抑制IPA的消耗量，同时能够有效地防止形成在基板表面Wf上的图案倒塌。与100％的IPA相比较，能够简化装置对IPA的防爆措施。
混合液供给管75的一端连接在混合液供给路径97上，另一端被插入到贮存罐72内，可以经混合液阀76将贮存在贮存罐72内的混合液供给到混合液供给路径97中。在混合液供给管75上，设置有将贮存在贮存罐72内的混合液送出到混合液供给管75内的定量泵77、对由定量泵77送出到混合液供给管75内的混合液的温度进行调整的调温器78、和除去混合液中的异物的过滤器79。进一步，在混合液供给管75上还安装着用于监视IPA浓度的浓度计80。
另外，在混合液供给管75上，在混合液阀76与浓度计80之间分支连接有混合液循环管81的一端，另一方面，混合液循环管81的另一端连接在贮存罐72上。在该混合液循环管81上安装着循环用阀82。装置运行中，始终驱动定量泵77和调温器78，在不向基板W供给混合液期间，关闭混合液阀76，而开启循环用阀82。由此，从贮存罐72由定量泵77送出来的混合液经混合液循环管81返回到贮存罐72内。即，在不向基板W供给混合液期间，混合液在由贮存罐72、混合液供给管75和混合液循环管81构成的循环路径进行循环。另一方面，一旦达到向基板W供给混合液的定时，就开启混合液阀76，而关闭循环用阀82。由此，从贮存罐72送出来的混合液就供给到混合液供给路径97内。这样，在不向基板W供给混合液期间，通过使混合液循环而能够搅拌DIW和IPA，从而能使DIW和IPA充分混合。混合液阀76开启后，能够将调节到预定的温度并除去了异物的混合液快速供给混合液供给路径97内。
气体供给路径98和外侧气体供给路径99的上端部分别与气体供给单元18(图2)连接，能够根据控制单元4的动作指令从气体供给单元18单独将氮气压送到气体供给路径98和外侧气体供给路径99。这样，能够将氮气供给到间隙空间SP内，该间隙空间SP形成在定位于对置位置的遮断构件9(板状部件90)与基板表面Wf之间。这样，在本实施方式中，气体供给单元18具有本发明的“气体供给装置”的功能。
在外壳2的周围上固定安装着接液构件21，在接液构件21上竖立设置有圆筒状的分隔构件23a、23b、23c，外壳2的外壁与分隔构件23a的内壁之间的空间形成第一排液槽25a，分隔构件23a的外壁与分隔构件23b的内壁之间的空间形成第二排液槽25b，分隔构件23b的外壁与分隔构件23c的内壁之间的空间形成第三排液槽25c。
在第一排液槽25a、第二排液槽25b和第三排液槽25c的底部分别形成有排出口27a、27b、27c，各排出口连接在互不相同的排放管上。例如，在本实施方式中，第一排液槽25a是用于回收使用完的药液的槽，连通在用于回收并再利用药液的回收排放管上。另外，第二排液槽25b是用于排出使用完的冲洗液的槽，连通在用于进行废弃处理的废弃排放管上。进一步，第三排液槽25c是排放使用完的混合液的槽，连通在用于进行废弃处理的废弃排放管上。
在各排液槽25a～25c的上方设置有防护板6。防护板6以包围以水平姿势保持在旋转卡盘1上的基板W的周围方式相对旋转卡盘1的旋转轴J升降自如。该防护板6具有相对旋转轴J近似旋转对称的形状，设置有与旋转卡盘1同心圆状地从径向内侧朝外侧配置的三个挡板61、62、63。三个挡板61、62、63设置成高度从最外部的挡板63向最内部的挡板61依次降低，并且，配置成各挡板61、62、63的上端部容纳于在铅垂方向上延伸的面内。
防护板6与挡板升降机构65相连接，根据来自控制单元4的动作指令，使挡板升降机构65的升降驱动用致动器(例如气缸等)动作，从而能够使防护板6相对旋转卡盘1升降。在本实施方式中，由挡板升降机构65的驱动使防护板6阶段性地升降，从而能够分别将从旋转的基板W上飞散出来的处理液分别排放到第一～第三排液槽25a～25c内。
在挡板61的上部形成有剖面为ㄑ字形且开向内侧的槽状的第一引导板61a。并且，在药液处理时，通过使防护板6处于最高位置(以下称为“第一高度位置”)，从而由第一引导板61a将从旋转的基板W飞散出来的药液挡住而导入第一排液槽25a。具体地说，作为第一高度位置，以第一引导板61a包围被保持在旋转卡盘1上的基板W的周围的方式配置防护板6，由此将从旋转的基板W上飞散出来的药液经挡板61而导入第一排液槽25a。
另外，在挡板62的上部形成有从径向外侧朝内侧向斜上方倾斜的倾斜部62a。并且，在冲洗处理时，使防护板6处于比第一高度位置更低的位置(以下称为“第二高度位置”)，从而由倾斜部62a将从旋转的基板W飞散出来的冲洗液挡住并导入第二排液槽25b。具体地说，作为第二高度位置，以倾斜部62a包围被保持在旋转卡盘1上的基板W的周围方式配置防护板6，由此从旋转的基板W上飞散出来的冲洗液穿过挡板61的上端部与挡板62的上端部之间而被导入第二排液槽25b中。
同样，在挡板63的上部形成有从径向外侧朝内侧向斜上方倾斜的倾斜部63a。并且，在置换处理时，使防护板6处于比第二高度位置更低的位置(以下称为“第三高度位置”)，从而由倾斜部63a将从旋转的基板W飞散出来的混合液挡住并导入第三排液槽25c。具体地说，作为第三高度位置，以倾斜部63a包围被保持在旋转卡盘1上的基板W的周围的方式配置防护板6配，由此从旋转的基板W上飞散出来的混合液穿过挡板62的上端部与挡板63的上端部之间而被导入第三排液槽25c中。
进而，使防护板6处于比第三高度位置更低的位置(下称“退避位置”)，使旋转卡盘1从防护板6的上端部突出来，从而基板搬送装置(未图示)能够将未处理的基板W装载在旋转卡盘1上，或者从旋转卡盘1接受处理完的基板W。
接着，参照图5至图8详细叙述上述构成的基板处理装置的动作。图5是表示图1的基板处理装置的动作的流程图。另外，图6是表示图1的基板处理装置的动作的时序图。另外，图7和图8是表示图1的基板处理装置的动作的示意图。首先，控制单元4使防护板6处于退避位置，使旋转卡盘1从防护板6的上端部突出来。然后，在该状态下，当由基板搬送装置(未图示)向装置内搬入未处理的基板W时(步骤S1)，对基板W执行清洗处理(药液处理+冲洗处理+置换处理+干燥前处理+干燥处理)。在基板表面Wf上形成由例如多晶硅构成的微细图案。因此，在本实施方式中，在基板表面Wf朝向上方的状态下，基板W被搬入装置内，被保持在旋转卡盘1上。此外，遮断构件9处于旋转卡盘1的上方的分离位置上，防止和基板W的干涉。
接下来，控制单元4将防护板6配置于第一高度位置(图1所示的位置)，对基板W执行药液处理。即，使药液喷出喷嘴3移动到喷出位置，并通过卡盘旋转机构13的驱动使被保持在旋转卡盘1上的基板W以给定的转速(例如500rpm)旋转(步骤S2)。然后，开启药液阀31，从药液喷出喷嘴3将氢氟酸作为药液供给到基板表面Wf。供给到基板表面Wf的氢氟酸在离心力的作用下扩散开，由氢氟酸对整个基板表面Wf进行药液处理(步骤S3)。从基板W上甩下来的氢氟酸被导入第一排液槽25a中，适当地再次被利用。
当药液处理结束时，药液喷出喷嘴3被移动到待机位置。然后，将防护板6配置于第二高度位置，对基板W执行冲洗处理来作为本发明的“湿式处理”。即，开启冲洗液阀83，从处于分离位置的遮断构件9的冲洗液喷出口96a使冲洗液(DIW)喷出。另外，与冲洗液的喷出同时使遮断构件9向对置位置下降，并定位于该对置位置(遮断构件配置工序)。这样，在药液处理后，立刻对基板表面Wf供给冲洗液，从而预先处于持续对基板表面Wf进行浸湿的状态。其原因如下。即，在药液处理后，当从基板表面Wf甩掉氢氟酸时，开始基板表面Wf的干燥。其结果是，有可能使基板表面Wf局部干燥，在基板表面Wf上产生污迹等。因此，为了防止这种基板表面Wf的局部干燥，预先处于对基板表面Wf进行浸湿的状态变得很重要。另外，从遮断构件9的气体喷出口98a和外侧气体喷出口99a喷出氮气。在这里，主要从外侧气体喷出口99a喷出氮气。也就是，调节从两喷出口喷出的氮气的流量，使得从外侧气体喷出口99a喷出较大流量的氮气，而从气体喷出口98a喷出的氮气的流量为微小量。
从冲洗液喷出口96a被供给到基板表面Wf的冲洗液因随着基板W的旋转产生的离心力而扩散开，对整个基板表面Wf进行冲洗处理(步骤S4；湿式处理工序)。也就是，残留在基板表面Wf上的氢氟酸由冲洗液冲洗掉，而从基板表面Wf被除去。从基板W上甩下来的使用完的冲洗液被导入第二排液槽25b内而被废弃掉。另外，通过向间隙空间SP供给氮气，而将基板表面Wf的周围环境保持在低氧浓度环境下(图7(a))。因此，能够抑制冲洗液的溶解氧浓度的上升。此外，冲洗处理时的基板W的转速被设定为例如100～1000rpm。
在执行上述的冲洗处理和后述的置换处理以及干燥处理时，使遮断构件9的板状部件90以与基板W相同的旋转方向和近似相同的转速旋转。由此，能够防止在板状部件90的下面90a与基板表面Wf之间产生相对的转速差，而能够抑制在间隙空间SP产生卷入气流。因此，能够防止雾状的冲洗液和混合液侵入间隙空间SP并附着在基板表面Wf上。另外，通过使板状部件90旋转而将附着在下表面90a上的冲洗液或混合液甩掉，从而能够防止冲洗液或混合液滞留在下表面90a上。
当给定时间的冲洗处理结束时，关闭冲洗液阀83，而停止从冲洗液喷出口96a喷出冲洗液。然后，控制单元4将基板W的转速设定为500～1000rpm，并将防护板6配置于第三高度位置。接着，开启混合液阀76而从混合液喷出口97a喷出混合液(IPA+DIW)，在这里，在箱体部70内预先生成将IPA浓度调节为例如10％的混合液，从混合液喷出口97a将该混合液喷向基板表面Wf。供给到基板表面Wf上的混合液因作用于该混合液上的离心力而流动，混合液一直进入到形成在基板表面Wf上的微细图案FP的间隙内部。由此，例如从图7A所示的状态变成图7B所示的状态，附着在微细图案FP的间隙内的冲洗液(DIW)被切实地置换为混合液(步骤S5；置换工序)。此外，从基板W上甩下来的使用完的混合液被导入第三排液槽25c中而被废弃掉。
在这里，若详细地说明由混合液置换基板表面Wf上的冲洗液时的动作，则如下。当利用混合液对基板表面Wf上的冲洗液执行置换处理时，向附着在基板表面Wf上的冲洗液(DIW)的各部分送入表面张力比该冲洗液低的液体(混合液)。这样一来，如上所述，在基板表面Wf上的各部分，基于冲洗液与混合液之间的表面张力差而引起对流(马兰哥尼对流)。因此，促进了基板表面Wf上的液体的搅拌，增加了基板表面Wf上的液体暴露于基板表面Wf的周围环境的机会。其结果是，在周围环境的氧浓度高的情况下，进行置换处理的同时提高了附着在基板表面Wf上的混合液中的溶解氧浓度，从而使基板表面Wf的一部分或全部氧化，有可能在基板表面Wf上形成氧化膜，或产生水斑。相对于此，在本实施方式中，在将间隙空间SP保持在惰性气体环境的状态下，将基板表面Wf上的冲洗液置换为混合液。因此，能够降低氧气向混合液的溶解，从而能够抑制混合液的溶解氧浓度的上升。
接下来，在本实施方式中，执行如下所示的干燥前处理工序，使基板表面Wf上的混合液从基板W上排出(步骤S6)。首先，控制单元4保持开启混合液阀76的状态不变，停止基板W旋转或将基板W的转速设定为100rpm以下。这样，在使基板W在静止或以较低的速度旋转的状态下向基板表面Wf供给混合液，由此，如图8A所示，在整个基板表面Wf上形成浸液(puddle)状的混合液的溶剂层41。通过在基板表面Wf上形成这样的浸液状的溶剂层41(浸液处理)，从而可以抑制颗粒附着在基板表面Wf上。然后，停止供给混合液，并从气体喷出口98a向基板W的表面中央部喷射氮气。也就是，调节从两喷出口喷出的氮气的流量，使得从气体喷出口98a喷出的氮气的流量与从外侧气体喷出口99a喷出的氮气的流量相比相对较高。这样一来，如图8B所示，利用从气体喷出口98a喷射到基板表面Wf上的氮气将溶剂层41的中央部的混合液挤退到基板W的外侧，而在溶剂层41的中央部形成孔42，将其表面局部干燥。然后，继续向基板W的表面中央部喷射氮气，从而如图8C所示，先形成的孔42朝基板W的端缘方向(该图的左右方向)扩大下去，溶剂层41的中央侧的混合液从中央侧慢慢地被推到基板端缘侧，使干燥区域不断扩大。这样，能够在基板W的表面中央部不残留混合液地除去附着在基板W的表面中央部的混合液。
通过执行上述的干燥前处理，从而能够防止如下问题：在后述的干燥工序(旋转干燥)期间在基板W的中央部残留液滴状混合液，该混合液变成条纹状的颗粒，而在基板表面Wf上形成水斑。即，在使基板W旋转来除去附着在基板表面Wf上的混合液而使基板W干燥(旋转干燥)时，作用于混合液上的离心力越是处于基板W的表面中央部的混合液就越小，因而从基板W的表面端缘部开始被干燥。此时，液滴从基板W的表面中央部一直残留到其周围，该液滴向基板W的端缘方向移动，在该液滴的移动轨迹上会形成有水斑。相对于此，根据本实施方式，通过在干燥工序前预先形成在基板表面Wf上的浸液状的溶剂层41的中央部形成孔42，并使该孔洞42不断扩大，从而排除处于基板W的表面中央部的混合液，因此能够确实防止水斑的产生。
这样一来，当干燥前处理工序结束时，控制单元4提高卡盘旋转机构13的转速，使基板W以高速旋转(例如2000～3000rpm)，由此，将附着在基板表面Wf上的混合液甩掉，执行基板W的干燥处理(旋转干燥)(步骤S7；干燥工序)。此时，由于混合液进入到图案的间隙之中，所以能够防止图案倒塌或产生水斑。由于间隙空间SP被从气体喷出口98a和外侧气体喷出口99a供给的氮气充满，所以能够缩短干燥时间，并能够降低被氧化物质向附着在基板W上的液体成分(混合液)的溶出，而更有效地抑制水斑的产生。当基板W的干燥处理结束时，控制单元4控制卡盘旋转机构13而使基板W停止旋转(步骤S8)。然后，使防护板6处于退避位置，而使旋转卡盘1从防护板6的上方突出。此后，基板搬送装置将处理完的基板W从装置中搬出来，对一张基板W的一系列的清洗处理结束(步骤S9)。
如上所述，按照本实施方式，向在遮断构件9(板状部件90)与基板表面Wf之间形成的间隙空间SP供给氮气的同时执行冲洗处理；并且，向间隙空间SP供给氮气的同时执行置换处理。因此，在将附着在基板表面Wf上的冲洗液置换为混合液时，能够降低氧气从基板表面Wf的周围环境向混合液的溶解。因此，能够抑制混合液的溶解氧浓度的上升，能够切实防止在基板表面Wf上形成氧化膜或产生水斑。由于使遮断构件9(板状部件90)与基板表面Wf相对置的同时使间隙空间SP成为惰性气体环境，所以能够抑制从基板表面Wf除去的冲洗液或混合液跳回到基板表面Wf。因此，能够降低颗粒向基板表面Wf的附着。
进一步，按照本实施方式，由于向间隙空间SP供给氮气的同时执行干燥处理，所以能够提高基板W的干燥速度，并能够降低基板干燥时的基板表面Wf的周围环境的氧浓度，而可以有效地防止水斑的产生。由于在使遮断构件9与基板表面Wf相对置同时使间隙空间SP处于惰性气体环境的状态下，执行从冲洗处理到干燥处理的一系列的处理，所以能够将基板表面Wf的周围环境稳定维持在低氧浓度环境下。因此，防止图案倒塌的同时，能够确实防止水斑的产生。进一步，由于能够不使遮断构件9移动(上下移动)地执行从冲洗处理到干燥处理的一系列的处理，所以能够缩短处理时间而提高装置的生产能力。
另外，按照本实施方式，由于把IPA浓度设定为50％以下，所以像以下所说明的那样能够抑制IPA的消耗量的同时能够有效地防止图案倒塌。图9是表示IPA浓度与表面张力γ的关系的曲线图，图9上记载的横轴表示IPA浓度，IPA浓度为0(vol％)表示是DIW单体，IPA浓度为100(vol％)表示是IPA液体单体。通过悬滴法(pendant-drop method)，使用协和界面科学株式会社制LCD-400S进行表面张力γ的测定。如图9所表明的那样，如果使IPA向DIW的混合量不断增加，则直到IPA浓度为10％左右，混合液的表面张力γ伴随着IPA向DIW的混合量的增加而急剧下降。并且可知，若IPA浓度为50％以上，则混合液的表面张力没有显著的降低，显示出与IPA液体单体近似相同的表面张力。
在这里，为了有效防止图案倒塌，将附着在图案间隙内的冲洗液(DIW)置换为表面张力比该冲洗液小的物质(低表面张力溶剂)就很重要。这种情况下，可以用100％的IPA执行上述的置换处理，但是，当将100％的IPA供给到基板表面Wf时，就需要较大量的IPA。因此，在使用100％的IPA的情况下，从抑制IPA的消耗量的观点来看，考虑供给较少量的IPA并使该IPA混入到DIW内的方法。但是，仅仅将较少量的IPA供给到基板W，即使能够使IPA混入到附着在基板表面Wf上DIW的表层部分，也很难将IPA一直送到图案间隙内部。
相对于此，通过将IPA浓度为50％以下的混合液供给到基板W，从而能够抑制IPA的消耗量，同时能够将附着在图案间隙内的DIW置换为混合液。这种情况下，存在于图案间隙内的IPA的量小于使用100％IPA的置换处理的IPA的量。但是，从图9所示的评价结果可知，即使在使IPA浓度大于50％的情况下，混合液的表面张力也没有显著降低，引起图案倒塌的力(在图案间隙内产生的负压)不会有明显的减小。也就是，仅仅增加IPA的消耗量，不会明显提高防止图案倒塌的效果。因此，通过将IPA浓度设定为50％以下，从而能够抑制IPA的消耗量，同时能够有效地防止图案倒塌。进一步，从这种观点考虑，最好将IPA浓度设定为5％以上且10％以下。
<第二实施方式>
图10是表示本发明的第二实施方式涉及的基板处理装置的动作的时序图。另外，图11是表示本发明的第二实施方式涉及的基板处理装置的动作的示意图。该第二实施方式涉及的基板处理装置与第一实施方式显著不同之处在于：在冲洗工序后且置换工序前，使附着在基板表面Wf上的冲洗液的一部分残留下来，而从基板表面Wf上甩掉大部分冲洗液。其他的结构和动作与第一实施方式一样，故在这里省略说明。
在本实施方式中，当冲洗处理结束时，控制单元4将基板W的转速设定为300～500rpm。在冲洗处理后的基板表面Wf上附着较大量的冲洗液(DIW)(图11A)，但是，通过使基板W旋转预先设定的给定的设定时间，由此使基板表面Wf上的冲洗液的一部分残留下来，而大部分的冲洗液从基板表面Wf上被甩掉除去(除液工序)。具体地说，成为如下这样的状态(表层部除去状态)(图11B)：在微细图案FP的间隙内部残留冲洗液，并且仅表层部的冲洗液从基板表面Wf被除去。其结果是，与附着在冲洗处理后的基板表面Wf上的液膜(由冲洗液构成的液膜)的厚度相比较，以薄的液膜覆盖整个基板表面Wf。按照上述的基板W的转速，能够以较短的时间且防止基板表面Wf的干燥的同时实现表层部除去状态。因此，作为执行除液工序的期间，设定为例如0.5～1sec。这样，在利用混合液(IPA+DIW)进行置换(置换工序)之前，通过使基板表面Wf上的冲洗液的一部分残留而除去大部分冲洗液，从而即使在基板表面Wf上形成有微细图案FP，在置换处理中也能够有效地使混合液进入到图案间隙内部(图11C)。也就是，在向图案间隙送入混合液方面，通过从基板表面Wf除去成为障碍的冲洗液的大部分，从而能够高效率地使混合液一直进入到图案间隙内部。由此，能够降低在基板干燥时在图案间隙内部产生的负压，而能够有效地防止图案倒塌。
另一方面，如上所述，在从基板表面Wf粗略地除去了基板表面Wf上的冲洗液的情况下，基板表面Wf上的冲洗液的液膜的厚度变得非常薄。进而，例如在基板表面Wf上存在呈疏水性的图案的情况下，基板表面Wf的一部分有时会露出来。此时，在基板表面Wf的周围环境的氧浓度高的情况下，因氧气从周围环境向冲洗液的溶解，而使冲洗液中的氧浓度激增，基板表面Wf容易被氧化。另外，还存在如下这样的情况：在基板表面Wf的一部分露出来的情况下，基板表面Wf会直接暴露在周围环境中而氧化。相对于此，按照本实施方式，由于在使间隙空间SP成为氮气环境的状态下除去基板表面Wf上的大部分冲洗液，因而能够抑制基板表面Wf上的冲洗液中的溶解氧浓度急剧上升。因此，能够确实防止基板表面Wf的氧化和水斑的产生。进一步，即使在基板表面Wf的一部分露出来的情况下，由于基板表面Wf的周围环境被控制为惰性气体环境，所以能够防止基板表面Wf直接氧化。
另外，按照本实施方式，由于除去基板表面Wf上的大部分冲洗液，所以成为颗粒等异物容易附着在基板表面Wf上的状态。但是，由于使遮断构件9与基板表面Wf相对置同时使间隙空间SP成为惰性气体环境，所以能够降低颗粒向基板表面Wf的附着。
<第三实施方式>
图12是本发明涉及的基板处理装置的第三实施方式的示图。该第三实施方式涉及的基板处理装置与第一和第二实施方式显著不同之处在于：在第一和第二实施方式中，基板W旋转的同时使遮断构件9的板状部件90也旋转，相对于此，在第三实施方式中，在不使遮断构件旋转而使其静止的状态下，与基板表面Wf相对置并分离配置。其他的结构和动作与第一和第二实施方式相同，故省略说明。
在本实施方式中，遮断构件100可以在对置位置和分离位置之间进行升降，通过遮断构件升降机构(未图示)的驱动而升降，其中，该对置位置是设定在保持在旋转卡盘上的基板W的表面Wf的近旁的位置，该分离位置是充分离开到基板表面Wf的上方的位置。
遮断构件100具有：圆盘状的板状部件101，其在中心部具有开口部；支轴102，其安装在板状部件101的上表面，来支承该板状部件101。板状部件101的下表面(底面)101a为与基板表面Wf近似平行地相对置的基板对置面，其平面尺寸形成为与基板W的直径同等以上的大小。支轴102为下面侧被开口的有底筒状体，由支轴102的内部区域和板状部件101的开口部形成上面侧被堵塞的圆筒状的内部空间IS。在支轴102的上表面102a上向基板表面Wf插通着三条喷嘴，即：喷出冲洗液(DIW)的冲洗液喷嘴103、喷出混合液(IPA+DIW)的混合液喷嘴104和喷出氮气等惰性气体的气体喷嘴105。冲洗液喷嘴103、混合液喷嘴104和气体喷嘴105分别具有朝基板W的中央部开口的冲洗液喷出口103a(相当于本发明的“处理液喷出口”)、混合液喷出口104a(相当于本发明的“溶剂喷出口”)和气体喷出口105a。
关于冲洗液喷出口103a和混合液喷出口104a在水平方向上的离旋转轴J的距离的上限值，与上述第一和第二实施方式相同。关于冲洗液喷出口103a和混合液喷出口104a，只要能将冲洗液(DIW)供给到基板W的旋转中心W0，最好配置于在径向上远离旋转轴J的位置上。特别是，关于冲洗液喷出口103a，从防止基板W的由带电导致的氧化的观点考虑，最好配置在远离旋转轴J的位置上。另一方面，关于气体喷出口105a，为了更确实地将基板表面Wf上的混合液的溶剂层从基板W上排出，而最好配置在旋转轴J上或其附近。
另外，能够从板状部件101的开口部、即三个喷嘴的周围空间(内部空间IS)向基板表面Wf供给氮气。具体地说，在支轴102(本实施方式中，支轴102的侧壁)上设置有向内部空间IS供给来自气体供给单元(未图示)的氮气的气体供给路径106。因此，当从气体供给单元向内部空间IS压送氮气时，氮气被供给到在遮断构件100(板状部件101)与基板表面Wf之间形成的间隙空间SP内。
按照上述的构成，不使遮断构件100(板状部件101)旋转，而使遮断构件100在静止状态下与基板表面Wf对置并分离配置，执行从冲洗处理到干燥处理的一系列的处理。因此，与使板状部件旋转的情况相比，能够简化装置的结构。特别是，按照本实施方式，能够提高三个喷嘴、即冲洗液喷嘴103、混合液喷嘴104和气体喷嘴105的喷嘴口径和喷嘴配置的自由度。也就是说，在如上述第一和第二实施方式那样使板状部件90旋转的情况下，必须将旋转支轴91(旋转侧部件)与内插轴95(非旋转侧部件)的间隙保持在从外部被密封状态，内插轴95的直径限定为给定的尺寸。即，当内插轴95的直径过大时，很难从外部密封旋转支轴91与内插轴95的间隙。其结果是，在形成于内插轴95上的喷嘴(流体供给路径)的口径和配置上受到一定的制约。相对于此，按照本实施方式，不会受到上述的制约，而能够比较自由地设定三个喷嘴的口径和配置。因此，例如，通过使三个喷嘴中的气体喷嘴105的口径变大，由此也可以去掉气体供给路径106。即，也可以由来自气体喷嘴105的氮气，(1)将基板表面Wf的周围环境保持在惰性气体环境下，并且，(2)将基板表面Wf上的混合液的溶剂层从基板W上排出。由此，能够进一步实现装置结构的简化。
<其他>
本发明并不限于上述的实施方式，只要不脱离其宗旨，除上述的实施方式以外，而可以进行种种变更。例如，在上述的实施方式中，将冲洗液喷出口作为本发明的“处理液喷出口”，而从冲洗液喷出口仅喷出冲洗液，但是，也可以构成为从同一个喷出口喷出冲洗液和药液。按照这样的构成，使用从设置在遮断构件上的处理液喷出口喷出的药液和冲洗液分别执行药液处理和冲洗处理，另一方面，使用从溶剂喷出口喷出来的混合液执行置换处理。在这种情况下，药液和冲洗液相当于本发明的“处理液”，而药液处理和冲洗处理相当于本发明的“给定的湿式处理”。
另外，在上述实施方式中，在遮断构件上形成一个处理液喷出口、一个溶剂喷出口和一个气体喷出口，但是这些喷出口的个数是任意的。例如，在上述第一实施方式中，在内插轴95上仅设置了一个混合液喷出口97a(混合液供给路径97)(图4)，但是也可以以旋转轴J为中心在该混合液喷出口97a的相反位置上再设置一个混合液喷出口。按照这样的构成，虽然为了防止停止喷出混合液时的混合液的滴落而将各混合液喷出口的口径形成得较小，但是能够使在内插轴95上形成的合计(两个)的喷出口的开口面积增大。其结果是，能够增加每单位时间的混合液的供给量。因此，例如，在基板表面Wf上形成混合液的溶剂层时，能够以较短的时间形成溶剂层，能够提高装置的生产能力。
另外，在上述实施方式中，通过在箱体部70中将与处理液同一组分的液体(DIW)和有机溶剂成分(IPA)混合起来而生成混合液，但是混合液的生成方法并不限定于此。例如，也可以在向遮断构件的供液路径(或喷嘴)输送DIW的供液路径上协调(in line)地使有机溶媒成分混合而生成混合液。另外，箱体部之类的混合液生成装置不限于设置在基板处理装置内的情况，也可以将在与基板处理装置另外独立设置的其他装置中生成的混合液经设置在基板处理装置内的遮断构件而供给到基板表面Wf上。
另外，在上述实施方式中，使用混合液(IPA+DIW)作为低表面张力溶剂，但是也可以使用100％IPA。进一步，也可以使用必须包含表面活性剂的溶剂来替换包含IPA等有机溶剂成分的溶剂。
另外，在上述实施方式中，使用DIW作为冲洗液，但是也可以使用含有碳酸水(DIW+CO2)等对基板表面Wf不具有化学清洗作用的成分的液体作为冲洗液。这种情况下，可以使用将与附着在基板表面Wf上的冲洗液同组分的液体(碳酸水)和有机溶剂成分混合起来的液体作为混合液。另外，也可以使用碳酸水作为冲洗液，而混合液使用碳酸水的主成分与有机溶媒成分混合起来的液体。进一步，也可以使用DIW作为冲洗液，而混合液使用碳酸水与有机溶媒成分混合起来的液体。总之，只要将主要成分与附着在基板表面Wf上的液体相同的液体和有机溶媒成分混合起来的液体作为混合液就可以。除DIW、碳酸水之外，也可以使用含氢水、稀薄浓度(例如约1ppm左右)的氨水、稀薄浓度的盐酸等作为冲洗液。
本发明可以适用于对包含半导体晶片、光掩模用玻璃基板、液晶显示用玻璃基板、等离子体显示用玻璃基板、FED用基板、光盘用基板、磁盘用基板、光磁盘用基板等在内的所有基板的表面实施干燥处理的基板处理装置和基板处理方法。

Claims (14)

1.一种基板处理装置，向基板表面供给处理液而对该基板表面实施给定的湿式处理后，将表面张力比所述处理液低的低表面张力溶剂供给到所述基板表面，然后从所述基板表面除去该低表面张力溶剂，由此使所述基板表面干燥，其特征在于，该基板处理装置包括：
基板保持装置，其将基板保持为近似水平姿势；
基板旋转装置，其使保持在所述基板保持装置上的基板围绕给定的旋转轴旋转；
遮断构件，其具有向保持在所述基板保持装置上的所述基板的表面中央部分别喷出所述处理液和所述低表面张力溶剂的处理液喷出口和溶剂喷出口，该遮断构件与所述基板表面相对置的同时与所述基板表面分离开配置；
气体供给装置，其向在所述遮断构件与所述基板表面之间形成的间隙空间供给惰性气体，
从所述气体供给装置将惰性气体供给到所述间隙空间的同时，从所述处理液喷出口喷出处理液而执行所述湿式处理，并且，从所述气体供给装置将惰性气体供给到所述间隙空间的同时，从所述溶剂喷出口喷出所述低表面张力溶剂，而使附着在所述基板表面上的处理液置换为所述低表面张力溶剂。
2.如权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
从所述气体供给装置将惰性气体供给到所述间隙空间的同时，所述基板旋转装置使所述基板旋转，将附着在所述基板表面上的所述低表面张力溶剂从所述基板表面上甩掉，从而使所述基板表面干燥。
3.如权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
所述遮断构件还具有气体喷出口，该气体喷出口向所述基板表面的中央部喷出来自所述气体供给装置的惰性气体。
4.如权利要求3所述的基板处理装置，其特征在于，
在由所述低表面张力溶剂进行置换之后且所述基板表面干燥之前，从所述溶剂喷出口喷出所述低表面张力溶剂，而在整个所述基板表面上形成浸液状的所述低表面张力溶剂的溶剂层，进一步，从所述气体喷出口向所述基板的表面中央部喷出惰性气体而在所述溶剂层的中央部形成孔，并且，使所述孔向所述基板的端缘方向扩大。
5.如权利要求3所述的基板处理装置，其特征在于，
所述遮断构件还具有外侧气体喷出口，该外侧气体喷出口将来自所述气体供给装置的惰性气体供给到所述间隙空间，
所述外侧气体喷出口相对所述处理液喷出口、所述溶剂喷出口以及所述气体喷出口形成在径向外侧，且以包围所述处理液喷出口、所述溶剂喷出口以及所述气体喷出口的方式形成为环状。
6.如权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
在由所述处理液进行所述湿式处理之后且由所述低表面张力溶剂进行所述置换之前，从所述气体供给装置将惰性气体供给到所述间隙空间的同时，所述基板旋转装置使所述基板旋转，使附着在所述基板表面上的处理液的一部分残留下来，而将大部分的处理液从所述基板表面甩掉除去。
7.如权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
所述溶剂喷出口的口径小于所述处理液喷出口的口径。
8.如权利要求1至7中任一项所述的基板处理装置，其特征在于，
所述遮断构件具有与所述基板表面相对置的基板对置面，并还包括使所述基板对置面围绕所述基板的旋转轴旋转的遮断构件旋转装置。
9.一种基板处理方法，其特征在于，该基板处理方法包括：
遮断构件配置工序，使遮断构件与所述基板表面相对置并与所述基板表面分离开配置，该遮断构件具有向被保持为近似水平姿势的基板的表面中央部分别喷出处理液和表面张力比该处理液低的低表面张力溶剂的处理液喷出口和溶剂喷出口；
湿式处理工序，使所述基板旋转的同时从所述处理液喷出口向所述基板表面喷出处理液，从而对所述基板表面实施给定的湿式处理；
置换工序，使所述基板旋转的同时从所述溶剂喷出口向被所述处理液浸湿的基板表面喷出所述低表面张力溶剂，从而将附着在所述基板表面上的处理液置换为所述低表面张力溶剂；
干燥工序，在所述置换工序后，从所述基板表面除去所述低表面张力溶剂而使所述基板表面干燥，
在所述湿式处理工序和所述置换工序中，向间隙空间供给惰性气体，该间隙空间形成在所述遮断构件配置工序中所配置的所述遮断构件与所述基板表面之间。
10.如权利要求9所述的基板处理方法，其特征在于，
在所述干燥工序中，向所述间隙空间供给惰性气体的同时，使所述基板旋转，将附着在所述基板表面上的所述低表面张力溶剂从所述基板表面上甩掉而使所述基板表面干燥。
11.如权利要求9所述的基板处理方法，其特征在于，
该基板处理方法还具有除液工序，该除液工序在所述湿式处理工序之后且在所述置换工序之前，将附着在所述基板表面上的处理液的一部分残留下来，而将大部分的处理液从所述基板表面除去。
12.如权利要求9至11中任一项所述的基板处理方法，其特征在于，
在所述置换工序中，将混合液作为所述低表面张力溶剂从所述溶剂喷出口喷出，该混合液是将与所述处理液同一组分的液体或主成分与所述处理液相同的液体和溶解在该液体内并使表面张力降低的有机溶剂成分混合而成的。
13.如权利要求12所述的基板处理方法，其特征在于，
所述混合液中的所述有机溶剂成分的体积百分率为50％以下。
14.如权利要求13所述的基板处理方法，其特征在于，
所述混合液中的所述有机溶剂成分的体积百分率为5％以上且10％以下。
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