(57)【要約】【課題】パーティクルなどの異物から基板を保護し、パターンの倒壊を抑制または防止すること。【解決手段】基板処理装置は、基板Ｗを水平な姿勢で保持するスピンチャック５と、スピンチャック５に保持されている基板Ｗの上方に配置された中心気体ノズル８および周縁気体ノズル１０とを含む。中心気体ノズル８は、平面視で基板Ｗよりも小さい。中心気体ノズル８は、基板Ｗの上方で気体を吐出することにより、基板Ｗの上面に沿って基板Ｗの上面中央部から基板Ｗの上面周縁部に放射状に広がる気流を形成する。周縁気体ノズル１０は、中心気体ノズル８によって形成された気流の上方から基板Ｗの上面周縁部に向けて気体を吐出する。【選択図】図２
2014110404.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円板状の基板を水平な姿勢で保持する基板保持手段と、
前記基板保持手段に保持されている基板の上方に配置され、平面視で前記基板よりも小さく、前記基板の上方で気体を吐出することにより、前記基板の上面に沿って前記基板の上面中央部から前記基板の上面周縁部に放射状に広がる気流を形成する中心気体ノズルと、
前記基板保持手段に保持されている基板の上方に配置され、前記中心気体ノズルによって形成された気流の上方から前記基板の上面周縁部に向けて気体を吐出する周縁気体ノズルとを含む、基板処理装置。
【請求項２】
前記中心気体ノズルは、前記基板保持手段に保持されている基板の上面中央部を通る鉛直線を取り囲んでおり直径が前記基板よりも小さい筒状の外周面と、前記外周面で開口しており前記外周面の全周にわたって連続した環状の外向き気体吐出口とを含む、請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記中心気体ノズルおよび周縁気体ノズルを支持しており、平面視で前記周縁気体ノズルの少なくとも一部に重なるように前記周縁気体ノズルよりも上方に配置されたノズルアームをさらに含む、請求項１または２に記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記周縁気体ノズルは、平面視で前記基板の半径方向に延びる棒状であり、
前記ノズルアームは、前記周縁気体ノズルの内端部から前記周縁気体ノズルの外端部までの領域に平面視で重なっている、請求項３に記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記周縁気体ノズルは、前記基板の半径方向に並んだ複数の孔または前記基板の半径方向に延びるスリットであり、前記基板の上面周縁部から前記基板の半径方向の内方に延びる前記基板の上面内の領域に上下方向に対向する周縁気体吐出口を含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項６】
前記周縁気体ノズルは、前記周縁気体吐出口の内端部から吐出される気体の流速よりも速い流速で、前記周縁気体吐出口の外端部から気体を吐出する、請求項５に記載の基板処理装置。
【請求項７】
前記基板処理装置は、前記基板保持手段に保持されている基板の上面中央部を通る鉛直線まわりに前記基板を回転させる基板回転手段をさらに含み、
前記周縁気体ノズルは、前記周縁気体ノズルから前記基板の上面に向かう吐出方向に気体を吐出するものであり、
前記吐出方向は、前記周縁気体ノズルから前記基板の回転方向の下流側に向かうように鉛直方向に対して前記回転方向に傾いている、請求項１〜６のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項８】
前記周縁気体ノズルは、前記周縁気体ノズルから前記基板の上面に向かう吐出方向に気体を吐出するものであり、
前記吐出方向は、前記基板の上面中央部から離れるように鉛直方向に対して前記基板の半径方向に傾いている、請求項１〜７のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項９】
前記基板保持手段に保持されている基板の上面に処理液を供給する処理液供給手段と、
前記基板保持手段に保持されている基板の上面中央部を通る鉛直線まわりに前記基板を回転させる基板回転手段と、
前記中心気体ノズル、周縁気体ノズル、処理液供給手段、および基板回転手段を制御する制御手段とをさらに含み、
前記制御手段は、
前記処理液供給手段からの処理液を前記基板の上面に供給する処理液供給工程と、
前記中心気体ノズルから気体を吐出することによって、前記基板の上面中央部から前記基板の上面周縁部に放射状に広がる気流を前記基板上に形成すると共に、前記中心気体ノズルによって形成された気流の上方から前記基板の上面周縁部に向けて前記周縁気体ノズルから気体を吐出する基板被覆工程と、
前記処理液供給工程の後に、前記基板被覆工程と並行して、前記基板回転手段による前記基板の回転によって前記基板に付着している処理液を前記基板から除去することにより前記基板を乾燥させる乾燥工程とを行う、請求項１〜８のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項１０】
処理液供給手段からの処理液を基板保持手段によって水平な姿勢で保持されている基板の上面に供給する処理液供給工程と、
前記基板保持手段に保持されている基板の上方に配置され、平面視で前記基板よりも小さく、前記基板の上方で気体を吐出することにより、前記基板の上面に沿って前記基板の上面中央部から前記基板の上面周縁部に放射状に広がる気流を形成する中心気体ノズルから気体を吐出すると共に、前記中心気体ノズルによって形成された気流の上方から前記基板の上面周縁部に向けて気体を吐出する周縁気体ノズルから前記基板の上面周縁部に向けて気体を吐出する基板被覆工程と、
前記処理液供給工程の後に、前記基板被覆工程と並行して、前記基板保持手段に保持されている基板の上面中央部を通る鉛直線まわりに前記基板を回転させる基板回転手段による前記基板の回転によって前記基板に付着している処理液を前記基板から除去することにより前記基板を乾燥させる乾燥工程とを含む、基板処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板を処理する基板処理装置および基板処理方法に関する。処理対象となる基板には、たとえば、半導体ウエハ、液晶表示装置用基板、プラズマディスプレイ用基板、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、フォトマスク用基板、セラミック基板、太陽電池用基板などが含まれる。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１の枚葉式の基板処理装置は、基板を水平に保持して回転させるスピンチャックと、薬液やリンス液などの処理液を基板に供給する処理液ノズルと、基板の中央部の上方で放射状に気体を吐出する気体吐出ノズルとを含む。この基板処理装置で基板が処理されるときには、回転状態の基板の上面に薬液を供給する薬液処理と、回転状態の基板の上面にリンス液を供給するリンス処理とが順次行われる。その後、気体吐出ノズルから吐出された気体によって基板の上面を覆いながら、基板を高速回転させる乾燥工程が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２３８７５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の乾燥工程では、基板の上面中央部から放射状に広がる気流によって基板の上面が覆われている状態で、基板の上面に付着している液体が蒸発していく。基板上で発生した蒸気は、気体吐出ノズルから吐出された気体によって基板の上面周縁部の方へ押し流される。そのため、基板の上面中央部の周囲の領域は、基板の上面中央部よりも湿度が高くなり易く、基板の上面中央部よりも乾燥し難い環境にある。特に、殆ど全ての蒸気が基板の上面周縁部に集まるので、基板の上面周縁部は、乾燥し難い環境にある。
【０００５】
基板上の湿度が高いと、液体の蒸発が妨げられるので、基板の乾燥時間が増加する。乾燥時間が長いと、液体の表面張力に起因する力が基板に形成されたパターンに加わる時間も増加してしまう。また、基板上の湿度にむらがあると、基板上での液体の乾燥速度にばらつきが生じるので、パターンの片側に加わる力が、その反対側に加わる力を上回り、パターンを倒壊させる力が発生する。そのため、基板を乾燥させる過程で、パターンが倒壊してしまう可能性がある。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、パーティクルなどの異物から基板を保護でき、パターンの倒壊を抑制または防止できる基板処理装置および基板処理方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するための請求項１記載の発明は、円板状の基板（Ｗ）を水平な姿勢で保持する基板保持手段（５）と、前記基板保持手段に保持されている基板の上方に配置され、平面視で前記基板よりも小さく、前記基板の上方で気体を吐出することにより、前記基板の上面に沿って前記基板の上面中央部から前記基板の上面周縁部に放射状に広がる気流を形成する中心気体ノズル（８）と、前記基板保持手段に保持されている基板の上方に配置され、前記中心気体ノズルによって形成された気流の上方から前記基板の上面周縁部に向けて気体を吐出する周縁気体ノズル（１０）とを含む、基板処理装置（１）である。
【０００８】
この構成によれば、平面視で基板を部分的に覆う小型の中心気体ノズルが、基板の上方で気体を吐出する。これにより、基板の上面に沿って基板の上面中央部から基板の上面周縁部に放射状に広がる気流が基板の上方に形成され、基板の上面全域または基板の上面の殆ど全ての領域が、この気流によって覆われる。これにより、基板の上面が、パーティクルやミストなどから保護される。
【０００９】
中心気体ノズルと同様に基板の上方に配置された周縁気体ノズルは、中心気体ノズルと共に基板を覆い、基板の上面を保護する。さらに、周縁気体ノズルは、中心気体ノズルによって形成された気流の上方から基板の上面周縁部に向けて気体を吐出する。基板の周縁部の上方の空間を漂う気体は、周縁気体ノズルから吐出された気体と共に基板の方に流れ、中心気体ノズルから吐出された気体に衝突する。そして、これらの気体は、中心気体ノズルから吐出された気体によって外方に押し流される。これにより、基板の周縁部の上方の空間を漂う気体が、周縁気体ノズルから吐出された気体に置換される。
【００１０】
このように、基板の周縁部の上方の空間を漂う気体がこの空間から速やかに排出されるので、基板上の液体の蒸発によって発生した蒸気が、中心気体ノズルから吐出された気体によって外方に押し流されたとしても、基板の上面周縁部での湿度の上昇が抑えられる。したがって、基板の上面全域を低湿度に維持できる。そのため、乾燥速度の向上により基板の乾燥時間を短縮できる。さらに、基板の上面内での乾燥速度のばらつきを低減できるので、パターンの倒壊を抑制または防止できる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、前記中心気体ノズルは、前記基板保持手段に保持されている基板の上面中央部を通る鉛直線（Ａ１）を取り囲んでおり直径が前記基板よりも小さい筒状の外周面（８ａ）と、前記外周面で開口しており前記外周面の全周にわたって連続した環状の外向き気体吐出口（２３）とを含む、請求項１に記載の基板処理装置である。
この構成によれば、基板よりも直径が小さい中心気体ノズルの外周面が、基板の上面中央部を通る鉛直線を取り囲んでおり、全周にわたって連続した環状の外向き気体吐出口が、中心気体ノズルの外周面で開口している。外向き気体吐出口は、中心気体ノズルの周囲に向けて気体を吐出する。これにより、基板の上面に沿って基板の上面中央部から基板の上面周縁部に放射状に広がる環状の気流が形成される。さらに、外向き気体吐出口は外向きに気体を吐出するので、外向き気体吐出口から吐出された気体は、殆ど方向転換することなく外方に広がる。したがって、中心気体ノズルから吐出された気体が基板に衝突した後に基板の上面に沿って外方に広がる場合よりも、基板の上面周縁部での流速を高めることができる。これにより、基板の上面周縁部を確実に保護できる。
【００１２】
前記中心気体ノズルは、前記外向き気体吐出口に加えて、前記基板の上面に対向する対向面としての前記中心気体ノズルの下面（８ｂ）で開口する下向き気体吐出口（２４）を含んでいてもよい。当然、前記外向き気体吐出口に代えて、前記下向き気体吐出口が、前記中心気体ノズルに設けられており、前記外向き気体吐出口が省略されていてもよい。いずれの場合においても、下向き気体吐出口から下方に吐出された気体は、基板の上面に衝突し、基板の上面と中心気体ノズルの下面との間を外方に広がる。これにより、基板の上面に沿って基板の上面中央部から基板の上面周縁部に放射状に広がる気流が形成される。これにより、基板の上面が確実に保護される。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、前記中心気体ノズルおよび周縁気体ノズルを支持しており、平面視で前記周縁気体ノズルの少なくとも一部に重なるように前記周縁気体ノズルよりも上方に配置されたノズルアーム（３２）をさらに含む、請求項１または２に記載の基板処理装置である。
この構成によれば、中心気体ノズルおよび周縁気体ノズルは、共通のノズルアームに保持されている。したがって、中心気体ノズルおよび周縁気体ノズルが別々のノズルアームに保持されている場合よりも基板処理装置の部品点数を減少させることができる。さらに、ノズルアームは、周縁気体ノズルよりも高い位置に配置されており、平面視で周縁気体ノズルの少なくとも一部に重なっているので、ノズルアームおよび周縁気体ノズルが、平面視で重なっていない場合よりも、ノズルアームおよび周縁気体ノズルの専有面積を減少させることができる。これにより、基板処理装置を小型化できる。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、前記周縁気体ノズルは、平面視で前記基板の半径方向に延びる棒状であり、前記ノズルアームは、前記周縁気体ノズルの内端部（１０ａ）から前記周縁気体ノズルの外端部（１０ｂ）までの領域に平面視で重なっている、請求項３に記載の基板処理装置である。
この構成によれば、周縁気体ノズルは、平面視で基板の半径方向に延びる棒形状に小型化されており、ノズルアームは、周縁気体ノズルの内端部から周縁気体ノズルの外端部までの領域に平面視で重なっている。これにより、ノズルアームの下方の空間がさらに効率的に利用されている。そのため、ノズルアームおよび周縁気体ノズルの専有面積をさらに減少させることができ、これによって、基板処理装置をさらに小型化できる。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、前記周縁気体ノズルは、前記基板の半径方向に並んだ複数の孔（３８ａ）または前記基板の半径方向に延びるスリットであり、前記基板の上面周縁部から前記基板の半径方向の内方に延びる前記基板の上面内の領域に上下方向に対向する周縁気体吐出口（３８）を含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の基板処理装置である。
【００１６】
この構成によれば、周縁気体吐出口は、基板の半径方向に並んだ複数の孔、または基板の半径方向に延びるスリットによって構成されており、基板の上面周縁部から基板の半径方向の内方に延びる基板の上面内の領域に上下方向に対向している。したがって、周縁気体吐出口は、基板の上面周縁部だけでなく、その内方の領域に向けても気体を吐出する。そのため、基板の上面周縁部での湿度だけでなく、その内方の領域での湿度の上昇も抑えられる。これにより、基板の乾燥時間を短縮でき、基板の上面内での乾燥速度のばらつきを低減できる。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、前記周縁気体ノズルは、前記周縁気体吐出口の内端部から吐出される気体の流速よりも速い流速で、前記周縁気体吐出口の外端部から気体を吐出する、請求項５に記載の基板処理装置である。周縁気体吐出口からの気体の流速は、周縁気体吐出口の各部の開口面積によって調整されてもよい。また、周縁気体吐出口が複数の孔である場合には、複数の孔にそれぞれ接続された複数の流路が周縁気体ノズルに設けられ、各流路から対応する孔への気体の供給流量の変更によって、各孔からの気体の流速が調整されてもよい。
【００１８】
この構成によれば、周縁気体ノズルは、周縁気体吐出口の内端部から吐出される気体の流速よりも速い流速で、周縁気体吐出口の外端部から基板の上面周縁部に向けて気体を吐出する。中心気体ノズルから吐出された気体の流速は、中心気体ノズルから遠ざかるに従って低下する。つまり、基板の上面周縁部では、中心気体ノズルから吐出された気体の流速が低下している。したがって、基板の上面周縁部に向けて周縁気体ノズルから高速で気体を吐出することにより、基板の上面周縁部を気流で確実に保護できる。
【００１９】
請求項７に記載の発明は、前記基板処理装置は、前記基板保持手段に保持されている基板の上面中央部を通る鉛直線（Ａ１）まわりに前記基板を回転させる基板回転手段（１６）をさらに含み、前記周縁気体ノズルは、前記周縁気体ノズルから前記基板の上面に向かう吐出方向（Ｄ２）に気体を吐出するものであり、前記吐出方向は、前記周縁気体ノズルから前記基板の回転方向（Ｄｒ）の下流側に向かうように鉛直方向に対して前記回転方向に傾いている、請求項１〜６のいずれか一項に記載の基板処理装置である。
【００２０】
この構成によれば、周縁気体ノズルは、周縁気体ノズルから基板の回転方向の下流側に向かうように鉛直方向に対して基板の回転方向に傾いた方向に気体を吐出する。したがって、周縁気体ノズルから吐出された気体は、基板の上面に向かうと共に、基板の回転方向の下流側に流れる。すなわち、周縁気体ノズルは、基板の回転に伴って基板上に発生する気流に沿って流れる気流を形成する。そのため、安定した気流が基板上に形成され、基板の上面が、周縁気体ノズルから吐出された気体によって確実に覆われる。これにより、基板の上面が確実に保護される。
【００２１】
請求項８に記載の発明は、前記周縁気体ノズルは、前記周縁気体ノズルから前記基板の上面に向かう吐出方向（Ｄ３）に気体を吐出するものであり、前記吐出方向は、前記基板の上面中央部から離れるように鉛直方向に対して前記基板の半径方向に傾いている、請求項１〜７のいずれか一項に記載の基板処理装置である。
この構成によれば、周縁気体ノズルは、周縁気体ノズルから基板の半径方向の外方に気体を吐出する。中心気体ノズルから吐出された気体は、基板の上面に沿って外方に流れる。したがって、周縁気体ノズルは、中心気体ノズルによって形成された気流に沿って流れる気流を形成する。そのため、安定した気流が基板上に形成され、基板の上面が、中心気体ノズルおよび周縁気体ノズルから吐出された気体によって確実に覆われる。これにより、基板の上面が確実に保護される。
【００２２】
請求項９に記載の発明は、前記基板保持手段に保持されている基板の上面に処理液を供給する処理液供給手段（６、７、９）と、前記基板保持手段に保持されている基板の上面中央部を通る鉛直線まわりに前記基板を回転させる基板回転手段と、前記中心気体ノズル、周縁気体ノズル、処理液供給手段、および基板回転手段を制御する制御手段（３）とをさらに含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載の基板処理装置である。
【００２３】
前記制御手段は、前記処理液供給手段からの処理液を前記基板の上面に供給する処理液供給工程と、前記中心気体ノズルから気体を吐出することによって、前記基板の上面中央部から前記基板の上面周縁部に放射状に広がる気流を前記基板上に形成すると共に、前記中心気体ノズルによって形成された気流の上方から前記基板の上面周縁部に向けて前記周縁気体ノズルから気体を吐出する基板被覆工程と、前記処理液供給工程の後に、前記基板被覆工程と並行して、前記基板回転手段による前記基板の回転によって前記基板に付着している処理液を前記基板から除去することにより前記基板を乾燥させる乾燥工程とを行う。
【００２４】
この構成によれば、処理液が基板に供給された後、基板回転手段が、基板保持手段に保持されている基板を高速回転させる。これにより、処理液が基板から除去され、基板が乾燥する（乾燥工程）。制御手段は、乾燥工程と並行して、中心気体ノズルおよび周縁気体ノズルから気体を吐出させる。したがって、基板上の雰囲気が基板の上面全域にわたって低湿度に維持されている状態で、基板の乾燥が行われる。そのため、基板の乾燥時間を短縮できる上に、基板の上面内での乾燥速度のばらつきを低減できる。これにより、パターンの倒壊を抑制または防止できる。
【００２５】
請求項１０に記載の発明は、処理液供給手段からの処理液を基板保持手段によって水平な姿勢で保持されている基板の上面に供給する処理液供給工程と、前記基板保持手段に保持されている基板の上方に配置され、平面視で前記基板よりも小さく、前記基板の上方で気体を吐出することにより、前記基板の上面に沿って前記基板の上面中央部から前記基板の上面周縁部に放射状に広がる気流を形成する中心気体ノズルから気体を吐出すると共に、前記中心気体ノズルによって形成された気流の上方から前記基板の上面周縁部に向けて気体を吐出する周縁気体ノズルから前記基板の上面周縁部に向けて気体を吐出する基板被覆工程と、前記処理液供給工程の後に、前記基板被覆工程と並行して、前記基板保持手段に保持されている基板の上面中央部を通る鉛直線まわりに前記基板を回転させる基板回転手段による前記基板の回転によって前記基板に付着している処理液を前記基板から除去することにより前記基板を乾燥させる乾燥工程とを含む、基板処理方法である。この方法によれば、請求項９の発明に関して述べた効果と同様な効果を奏することができる。
【００２６】
なお、この項において、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態に係る基板処理装置に備えられた処理ユニットの内部を水平方向から見た模式図である。
【図２】中心気体ノズルおよび周縁気体ノズルを水平に見た図である。
【図３】スピンチャック、中心気体ノズル、および周縁気体ノズルの平面図である。
【図４】図２に示す矢印ＩＶの方向に中心気体ノズルおよび周縁気体ノズルを見た図である。
【図５】基板の中心からの距離（半径）と基板の上面近傍の湿度との関係を示すグラフである。
【図６】本発明の一実施形態に係る基板処理装置によって行われる基板の処理の一例について説明するための工程図である。
【図７】周縁気体ノズルからの気体の吐出方向が基板の回転方向に傾いている変形例を示す図である。
【図８】周縁気体ノズルからの気体の吐出方向が基板の半径方向に傾いている変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下では、本発明の実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る基板処理装置１に備えられた処理ユニット２の内部を水平方向から見た模式図である。図２は、中心気体ノズル８および周縁気体ノズル１０を水平に見た図である。図３は、スピンチャック５、中心気体ノズル８、および周縁気体ノズル１０の平面図である。図４は、図２に示す矢印ＩＶの方向に中心気体ノズル８および周縁気体ノズル１０を見た図である。
【００２９】
図１に示すように、基板処理装置１は、半導体ウエハなどの円板状の基板Ｗを一枚ずつ処理する枚葉式の装置である。基板処理装置１は、基板Ｗを処理する枚葉式の処理ユニット２と、基板処理装置１に備えられた装置の動作やバルブの開閉を制御する制御装置３とを含む。
図１に示すように、処理ユニット２は、箱形のチャンバー４と、チャンバー４内で基板Ｗを水平な姿勢で保持して、基板Ｗの中心を通る鉛直な回転軸線Ａ１まわりに基板Ｗを回転させるスピンチャック５と、気体および液体を含む処理流体をスピンチャック５に保持されている基板Ｗの上方で吐出する複数のノズル６〜１０と、スピンチャック５を取り囲む筒状のカップ１１とを含む。
【００３０】
図１に示すように、チャンバー４は、スピンチャック５等を収容する箱形の隔壁１２と、隔壁１２の上部から隔壁１２内にクリーンエアーを送る送風ユニットとしてのＦＦＵ１３（ファン・フィルタ・ユニット１３）と、隔壁１２の下部からチャンバー４内の気体を排出する排気装置１４とを含む。ＦＦＵ１３は、隔壁１２の上方に配置されており、隔壁１２の天井に取り付けられている。ＦＦＵ１３は、隔壁１２の天井からチャンバー４内にクリーンエアーを送る。排気装置１４は、カップ１１の底部に接続されており、カップ１１の底部からチャンバー４内の気体を吸引する。ＦＦＵ１３および排気装置１４は、チャンバー４内にダウンフロー（下降流）を形成する。ＦＦＵ１３および排気装置１４は、常時駆動されている。したがって、基板Ｗの処理は、チャンバー４内にダウンフローが形成されている状態で行われる。
【００３１】
図１に示すように、スピンチャック５は、基板Ｗを水平に保持する円盤状のスピンベース１５と、基板Ｗおよびスピンベース１５を回転軸線Ａ１まわりに回転させるスピンモータ１６とを含む。スピンチャック５は、基板Ｗを水平方向に挟むことにより基板Ｗを水平に保持する挟持式のチャックであってもよいし、非デバイス形成面である基板Ｗの裏面（下面）を吸着することにより基板Ｗを水平に保持するバキューム式のチャックであってもよい。図１は、スピンチャック５が複数のチャックピン５ａによって基板Ｗを挟持する挟持式のチャックである場合を示している。カップ１１は、スピンベース１５を取り囲んでいる。上向きに開いたカップ１１の上端部は、スピンベース１５よりも上方に配置されている。したがって、基板Ｗの周囲に排出された薬液やリンス液などの処理液は、カップ１１によって受け止められる。
【００３２】
図１に示すように、複数のノズル６〜１０は、スピンチャック５に保持されている基板Ｗに向けて薬液を吐出する薬液ノズル６を含む。処理ユニット２は、薬液ノズル６に接続された薬液配管１７と、薬液配管１７に介装された薬液バルブ１８とを含む。薬液バルブ１８が開かれると、薬液供給源からの薬液が、基板Ｗの上面に向けて薬液ノズル６から吐出される。薬液ノズル６に供給される薬液は、硫酸、酢酸、硝酸、塩酸、フッ酸、アンモニア水、過酸化水素水、有機酸（たとえばクエン酸、蓚酸など）、有機アルカリ（たとえば、ＴＭＡＨ：テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドなど）、界面活性剤、腐食防止剤のうちの少なくとも１つを含む液である。
【００３３】
図１に示すように、複数のノズル６〜１０は、スピンチャック５に保持されている基板Ｗに向けてリンス液を吐出するリンス液ノズル７を含む。処理ユニット２は、リンス液ノズル７に接続されたリンス液配管１９と、リンス液配管１９に介装されたリンス液バルブ２０とを含む。リンス液バルブ２０が開かれると、リンス液供給源からのリンス液が、基板Ｗの上面に向けてリンス液ノズル７から吐出される。リンス液ノズル７に供給されるリンス液は、純水（脱イオン水：Ｄeionzied Ｗater）である。リンス液ノズル７に供給されるリンス液は、純水に限らず、炭酸水、電解イオン水、水素水、オゾン水、および希釈濃度（たとえば、１０〜１００ｐｐｍ程度）の塩酸水のいずれかであってもよい。
【００３４】
薬液ノズル６は、薬液吐出口が固定された状態で基板Ｗの上面中央部に向けて薬液を吐出する固定ノズルであってもよいし、基板Ｗの上面に対する薬液の着液位置が中央部と周縁部との間で移動するように移動しながら薬液を吐出するスキャンノズルであってもよい。リンス液ノズル７についても同様である。図１は、薬液ノズル６およびリンス液ノズル７がスキャンノズルである場合を示している。この場合、処理ユニット２は、薬液ノズル６を移動させることにより、薬液の着液位置を基板Ｗの上面内で移動させる第１ノズル移動機構２１と、リンス液ノズル７を移動させることにより、リンス液の着液位置を基板Ｗの上面内で移動させる第２ノズル移動機構２２とを含む。
【００３５】
第１ノズル移動機構２１は、薬液ノズル６を移動させることにより、薬液の着液位置を基板Ｗの上面内で移動させる。さらに、第１ノズル移動機構２１は、薬液ノズル６から吐出された薬液が基板Ｗの上面に着液する処理位置と、薬液ノズル６がスピンチャック５の周囲に退避した退避位置との間で薬液ノズル６を移動させる。同様に、第２ノズル移動機構２２は、リンス液ノズル７を移動させることにより、リンス液の着液位置を基板Ｗの上面内で移動させる。さらに、第２ノズル移動機構２２は、リンス液ノズル７から吐出されたリンス液が基板Ｗの上面に着液する処理位置と、リンス液ノズル７がスピンチャック５の周囲に退避した退避位置との間でリンス液ノズル７を移動させる。
【００３６】
図２に示すように、複数のノズル６〜１０は、スピンチャック５に保持されている基板Ｗの上方で気体を吐出する中心気体ノズル８と、スピンチャック５に保持されている基板Ｗに向けてＩＰＡ（液体）を吐出する溶剤ノズル９とを含む。中心気体ノズル８は、基板Ｗの上方に配置されている。中心気体ノズル８は、外径が基板Ｗの直径よりも小さい上下方向に延びる柱状である。溶剤ノズル９は、中心気体ノズル８の内部で上下方向に延びており、中心気体ノズル８によって保持されている。したがって、溶剤ノズル９は、基板Ｗの上方に配置されている。ＩＰＡを吐出する溶剤ノズル９の吐出口は、中心気体ノズル８の内部に配置されている。
【００３７】
図２および図３に示すように、中心気体ノズル８は、基板Ｗの上面中央部を通る鉛直線（回転軸線Ａ１に一致）を取り囲む筒状の外周面８ａと、基板Ｗの上面に平行な下面８ｂとを含む。図２に示すように、中心気体ノズル８は、中心気体ノズル８の外周面８ａで開口する環状の外向き気体吐出口２３と、中心気体ノズル８の下面８ｂで開口する下向き気体吐出口２４と、外向き気体吐出口２３に接続された第１流路２５と、下向き気体吐出口２４に接続された第２流路２６とを含む。
【００３８】
図２に示すように、第１流路２５および第２流路２６は、中心気体ノズル８の内部に設けられている。第１流路２５は、上下方向に延びる筒状であり、第２流路２６は、第１流路２５の内側で上下方向に延びている。外向き気体吐出口２３は、中心気体ノズル８の全周にわたって連続した環状スリットであり、下向き気体吐出口２４は、外向き気体吐出口２３よりも下方に配置されている。下向き気体吐出口２４は、基板Ｗの上面に対向している。外向き気体吐出口２３は、回転軸線Ａ１を取り囲む単一の環状スリットである。外向き気体吐出口２３は、異なる高さに配置された複数の環状スリットを含んでいてもよい。
【００３９】
図２に示すように、処理ユニット２は、第１流路２５に接続された第１気体配管２７と、第１気体配管２７に介装された第１気体バルブ２８と、第２流路２６に接続された第２気体配管２９と、第２気体配管２９に介装された第２気体バルブ３０とを含む。第１気体バルブ２８が開かれると、図示しない気体供給源からの気体が、第１気体配管２７を介して第１流路２５に供給される。同様に、第２気体バルブ３０が開かれると、気体供給源からの気体が、第２気体配管２９を介して第２流路２６に供給される。
【００４０】
図２に示すように、中心気体ノズル８に供給される気体は、窒素ガスである。中心気体ノズル８に供給される気体は、窒素ガスに限らず、窒素ガス以外の不活性ガス、クリーンエアー（異物が除去された空気）、およびドライエアー（除湿されたクリーンエアー）のいずれかであってもよいし、これら以外の気体であってもよい。窒素ガスは、湿度がたとえば１０％以下の乾燥ガスであり、クリーンエアーは、湿度がたとえば４０％以下の乾燥ガスである。ドライエアーは、クリーンエアーよりも湿度が低い乾燥ガスである。これらの乾燥ガスは、チャンバー４の外の湿度以下の湿度を有するガスである。
【００４１】
図２に示すように、外向き気体吐出口２３が環状であり外向きに開口しているので、第１流路２５に供給された窒素ガスは、中心気体ノズル８の周囲に向けて外向き気体吐出口２３から放射状に吐出される。また、下向き気体吐出口２４が下向きに開口しているので、第２流路２６に供給された窒素ガスは、中心気体ノズル８の下方に向けて下向き気体吐出口２４から吐出される。外向き気体吐出口２３からの窒素ガスの吐出方向は、水平方向であってもよいし、水平方向に対して下方に傾いた方向であってもよい。図２は、外向き気体吐出口２３からの窒素ガスの吐出方向が水平方向に対して下方に傾いた方向であり、窒素ガスが、外向き気体吐出口２３から基板Ｗの上面に向けて斜めに吐出されている例を示している。
【００４２】
図１に示すように、処理ユニット２は、スピンチャック５の上方とスピンチャック５の周囲との間で中心気体ノズル８を移動させる第３ノズル移動機構３１を含む。溶剤ノズル９は、中心気体ノズル８と共に移動する。第３ノズル移動機構３１は、水平方向および鉛直方向に中心気体ノズル８を移動させる。第３ノズル移動機構３１は、平面視で中心気体ノズル８が基板Ｗに重なる処理位置（図３に示す位置）と、平面視で中心気体ノズル８が基板Ｗの周囲に位置する退避位置との間で、中心気体ノズル８を水平に移動させる。処理位置は、平面視で中心気体ノズル８が基板Ｗの上面中央部だけに重なり、中心気体ノズル８の下面８ｂが基板Ｗの上面中央部に間隔を空けて上下方向に対向する位置である。
【００４３】
図１に示すように、第３ノズル移動機構３１は、中心気体ノズル８を支持するノズルアーム３２と、ノズルアーム３２を水平方向に移動させる水平移動機構３３と、ノズルアーム３２を鉛直方向に移動させる鉛直移動機構３４とを含む。ノズルアーム３２の一端部は、中心気体ノズル８に固定されており、ノズルアーム３２の他端部は、スピンチャック５およびカップ１１よりも外方に配置されている。ノズルアーム３２は、スピンチャック５よりも上方に配置されている。さらに、ノズルアーム３２は、中心気体ノズル８の下面８ｂよりも上方に配置されている。ノズルアーム３２は、水平移動機構３３および鉛直移動機構３４によって一定の姿勢に保持されている。
【００４４】
水平移動機構３３は、モータなどの回転アクチュエータを含む機構である。鉛直移動機構３４は、シリンダなどのリニアアクチュエータを含む機構である。水平移動機構３３は、ノズルアーム３２を水平に移動させることにより、平面視で基板Ｗの上面中央部を通る軌跡Ｘ１（図３参照）に沿って中心気体ノズル８を移動させる。水平移動機構３３は、スピンチャック５およびカップ１１の周囲で鉛直方向に延びる軸線まわりにノズルアーム３２を回転させる回転機構に限らず、ノズルアーム３２を水平方向に平行移動させるスライド機構であってもよい。
【００４５】
図３に示すように、外向き気体吐出口２３から放射状に吐出された窒素ガスは、中心気体ノズル８を中心に半径方向外方に広がる環状の気流を形成する。中心気体ノズル８が処理位置に位置している状態で、外向き気体吐出口２３が窒素ガスを吐出すると、吐出された窒素ガスが、基板Ｗの上面に沿って半径方向外方に流れ、基板Ｗの上面周縁部の上方を通過する。これにより、基板Ｗの上面全域が気流によって覆われ、処理液のミストやパーティクルなどの異物から基板Ｗの上面が保護される。
【００４６】
また、図２に示すように、中心気体ノズル８が処理位置に位置している状態で、下向き気体吐出口２４が窒素ガスを吐出すると、下向き気体吐出口２４から吐出された窒素ガスは、基板Ｗの上面に衝突した後、基板Ｗの上面と中心気体ノズル８の下面８ｂとの間を放射状に広がる。そして、中心気体ノズル８の下面８ｂと基板Ｗの上面との間を通過した窒素ガスは、基板Ｗの上面に沿って半径方向外方に流れ、基板Ｗの上面周縁部の上方を通過する。これにより、基板Ｗの上面全域を覆う円板状の気流が形成される。そのため、中心気体ノズル８が処理位置に位置している状態で、外向き気体吐出口２３および下向き気体吐出口２４の両方が窒素ガスを吐出すると、上下に重なる複数層の気流によって基板Ｗの上面全域が保護される。
【００４７】
図２に示すように、処理ユニット２は、溶剤ノズル９に接続された溶剤配管３５と、溶剤配管３５に介装された溶剤バルブ３６とを含む。溶剤バルブ３６が開かれると、ＩＰＡ供給源からのＩＰＡ（液体）が、溶剤ノズル９の吐出口９ａから下方に吐出される。溶剤ノズル９の吐出口９ａは、中心気体ノズル８の内部に配置されており、下向き気体吐出口２４に対向している。したがって、溶剤ノズル９に供給されたＩＰＡは、下向き気体吐出口２４から下方に吐出される。中心気体ノズル８が処理位置に位置している状態で溶剤ノズル９から吐出されたＩＰＡは、基板Ｗの上面中央部に着液する。ＩＰＡは、純水などの水を含む液体と均一に混ざり合う。ＩＰＡは、純水よりも表面張力が低く、純水よりも揮発性が高い有機溶剤の一例である。
【００４８】
図２に示すように、複数のノズル６〜１０は、基板Ｗの上面に向けて窒素ガスを吐出する周縁気体ノズル１０を含む。周縁気体ノズル１０は、回転軸線Ａ１に直交する平面に沿って延びる棒状のノズルである。周縁気体ノズル１０は、中心気体ノズル８の周囲に配置されている。周縁気体ノズル１０は、基板Ｗの半径方向に延びている。周縁気体ノズル１０は、基板Ｗの半径方向に対して水平方向に傾いた方向に延びていてもよい。
【００４９】
図２に示すように、周縁気体ノズル１０の内端部１０ａ（半径方向内方の端部）は、中心気体ノズル８の外周面８ａから水平方向に離れた位置に配置されている。したがって、周縁気体ノズル１０は、中心気体ノズル８とは非接触である。周縁気体ノズル１０の内端部１０ａは、中心気体ノズル８に接触していてもよい。周縁気体ノズル１０の外端部１０ｂ（半径方向外方の端部）は、基板Ｗの周縁部の上方に配置されている。回転軸線Ａ１から周縁気体ノズル１０の外端部１０ｂまでの最短距離は、基板Ｗの半径と概ね等しい。回転軸線Ａ１から周縁気体ノズル１０の外端部１０ｂまでの最短距離は、基板Ｗの半径以上であってもよいし、基板Ｗの半径未満であってもよい。
【００５０】
図１に示すように、周縁気体ノズル１０は、ノズルアーム３２から下方に延びるブラケット３７を介してノズルアーム３２に支持されている。したがって、周縁気体ノズル１０は、中心気体ノズル８と共に、第３ノズル移動機構３１のノズルアーム３２に支持されている。周縁気体ノズル１０は、中心気体ノズル８に対して固定されている。すなわち、周縁気体ノズル１０および中心気体ノズル８の位置関係は、一定に維持されている。したがって、周縁気体ノズル１０は、中心気体ノズル８と共に水平方向および鉛直方向に移動する。なお、周縁気体ノズル１０は、第３ノズル移動機構３１とは独立した第４ノズル移動機構に連結されていてもよい。
【００５１】
図１に示すように、周縁気体ノズル１０は、ノズルアーム３２の下方に配置されている。図３に示すように、周縁気体ノズル１０の少なくとも一部は、平面視でノズルアーム３２に重なっている。図３は、平面視で周縁気体ノズル１０およびノズルアーム３２が同一の方向に延びており、ノズルアーム３２が、周縁気体ノズル１０の内端部１０ａから周縁気体ノズル１０の外端部１０ｂまでの領域に平面視で重なっている例を示している。図１に示すように、周縁気体ノズル１０は、中心気体ノズル８の外周面８ａで開口する外向き気体吐出口２３よりも上方に配置されている。したがって、周縁気体ノズル１０は、中心気体ノズル８の下面８ｂよりも上方に配置されている。
【００５２】
第３ノズル移動機構３１は、平面視で周縁気体ノズル１０が基板Ｗに重なる処理位置（図３に示す位置）と、平面視で周縁気体ノズル１０が基板Ｗの周囲に位置する退避位置との間で、周縁気体ノズル１０を水平に移動させる。処理位置は、基板Ｗの上面周縁部から基板Ｗの半径方向の内方に延びる基板Ｗの上面内の領域に周縁気体ノズル１０が平面視で重なり、周縁気体ノズル１０の下面が基板Ｗの上面に間隔を空けて上下方向に対向する位置である。周縁気体ノズル１０の処理位置は、中心気体ノズル８の処理位置に対応付けられている。したがって、中心気体ノズル８が処理位置に配置されると、周縁気体ノズル１０も処理位置に配置される。
【００５３】
図２に示すように、処理位置に位置している状態で基板Ｗの半径方向に延びる周縁気体ノズル１０の下面は、基板Ｗの上面に平行に対向している。周縁気体ノズル１０は、周縁気体ノズル１０の下面で開口する複数の孔３８ａによって構成された周縁気体吐出口３８と、周縁気体吐出口３８に接続された第３流路３９とを含む。処理ユニット２は、第３流路３９に接続された第３気体配管４０と、第３気体配管４０に介装された第３気体バルブ４１とを含む。
【００５４】
図２に示すように、第３流路３９は、周縁気体ノズル１０の内部に設けられている。第３気体配管４０からの気体は、第３流路３９を介して全ての孔３８ａに供給される。図１に示すように、第３気体配管４０は、第１気体配管２７から分岐しており、第１気体バルブ２８よりも上流側（中心気体ノズル８とは反対側）で第１気体配管２７に接続されている。第３気体配管４０は、第１気体配管２７と共通の気体供給源に接続されている。したがって、周縁気体ノズル１０に供給される気体は、中心気体ノズル８に供給される気体と同種の気体、すなわち、窒素ガスである。
【００５５】
図２に示すように、周縁気体吐出口３８は、たとえば、数個から数十個の孔３８ａである。周縁気体吐出口３８の個数は、基板Ｗの大きさに応じて適宜設定される。周縁気体吐出口３８を構成する複数の孔３８ａは、間隔を空けて周縁気体ノズル１０の長手方向（基板Ｗの半径方向）に配列されている。したがって、複数の孔３８ａは、回転軸線Ａ１からの距離が異なる複数の位置に配置されている。複数の孔３８ａのそれぞれは、互いに等しい開口面積を有しており、互いに等しい高さに配置されている。周縁気体吐出口３８は、複数の孔３８ａに限らず、周縁気体吐出口３８の内端部から周縁気体吐出口３８の外端部まで連続した、周縁気体ノズル１０の長手方向に延びるスリットであってもよい。
【００５６】
図２に示すように、第３気体バルブ４１が開かれると、周縁気体吐出口３８は、第３流路３９から供給された窒素ガスを基板Ｗの上面に向けて吐出する。このとき、周縁気体吐出口３８を構成する複数の孔３８ａのそれぞれは、互いに等しい流量（流速）で窒素ガスを基板Ｗに向けて吐出する。図２および図４に示すように、周縁気体吐出口３８からの気体の吐出方向Ｄ１は、基板Ｗの上面および基板Ｗの回転方向Ｄｒに垂直な方向である。周縁気体ノズル１０が処理位置に配置されている状態で第３気体バルブ４１が開かれると、周縁気体吐出口３８から吐出された窒素ガスは、基板Ｗの上面周縁部を含む基板Ｗの上面内の領域に均一に吹き付けられる。
【００５７】
図２に示すように、周縁気体ノズル１０の下面は、中心気体ノズル８の外周面８ａに設けられた外向き気体吐出口２３の周囲に配置されている。したがって、周縁気体ノズル１０に設けられた周縁気体吐出口３８は、外向き気体吐出口２３の周囲に配置されている。周縁気体吐出口３８は、外向き気体吐出口２３よりも上方または下方の高さに配置されていてもよいし、外向き気体吐出口２３と等しい高さに配置されていてもよい。いずれの場合でも、周縁気体吐出口３８は、外向き気体吐出口２３から吐出された窒素ガスによって形成された気流よりも上方に配置される。したがって、中心気体ノズル８が処理位置に位置している状態で外向き気体吐出口２３から吐出された窒素ガスは、周縁気体ノズル１０に遮られることなく、基板Ｗの上面周縁部まで達する。そのため、基板Ｗの上面全域が、中心気体ノズル８から吐出された窒素ガスによって覆われる。
【００５８】
前述のように、中心気体ノズル８が処理位置に位置している状態では、周縁気体ノズル１０も処理位置に位置している。中心気体ノズル８が処理位置に位置している状態で、外向き気体吐出口２３および下向き気体吐出口２４の両方が窒素ガスを吐出すると、上下に重なる複数層の気流によって基板Ｗの上面全域が覆われる。この複数層の気流によって基板Ｗの上面全域が覆われている状態で、周縁気体ノズル１０が、基板Ｗの上面に向けて周縁気体吐出口３８から窒素ガスを吐出すると、周縁気体吐出口３８から吐出された窒素ガスは、中心気体ノズル８から吐出された窒素ガスに衝突し、基板Ｗの半径方向外方に押し流される。これにより、基板Ｗの周縁部の上方の空間を漂う気体が、窒素ガスに置換される。
【００５９】
図５は、基板Ｗの中心からの距離（半径）と基板Ｗの上面近傍の湿度との関係を示すグラフである。図５における基板Ｗの中心より右側の領域（正の領域）は、周縁気体ノズル１０と基板Ｗとの間の空間（周縁気体ノズル１０の直下の空間）の湿度を示しており、図５における基板Ｗの中心より左側の領域（負の領域）は、周縁気体ノズル１０とは反対側の空間の湿度を示している。
【００６０】
図５に示す実線および一点鎖線の２つの測定値は、中心気体ノズル８および周縁気体ノズル１０が処理位置に位置している状態で、スピンチャック５によって基板Ｗを回転させながら、中心気体ノズル８および周縁気体ノズル１０の両方、もしくは中心気体ノズル８だけから窒素ガスを吐出させたときの値である。すなわち、実線の測定値は、外向き気体吐出口２３、下向き気体吐出口２４、および周縁気体吐出口３８から窒素ガスを吐出させたときの値であり、一点鎖線の測定値は、外向き気体吐出口２３および下向き気体吐出口２４だけから窒素ガスを吐出させたときの値である。
【００６１】
図５に示すように、２つの測定値のいずれも、基板Ｗの中心付近では湿度が低く、かつ、一定である。これは、中心気体ノズル８の下面８ｂが基板Ｗの上面中央部を覆っており、中心気体ノズル８と基板Ｗとの間の空間が窒素ガスで満たされているためと考えられる。
しかし、一点鎖線で示された比較例の測定値を見ると、基板Ｗの上面中央部よりも外側の領域では、半径が増加するに従って湿度が増加しており、基板Ｗの上面中央部と基板Ｗの上面周縁部とで湿度に大きな差が生じている。実線で示された実施例の測定値についても、比較例の測定値と同様に、基板Ｗの上面中央部よりも外側の領域では半径が増加するに従って湿度が増加している。しかしながら、基板Ｗの上面中央部よりも外側の領域における同一半径での２つの測定値を比較すると、実施例の測定値は、殆ど全ての半径において比較例の測定値よりも低い。
【００６２】
また、実施例の測定値は、図５における基板Ｗの中心より左側の領域、つまり、周縁気体ノズル１０とは反対側の空間でも比較例の測定値よりも低い。したがって、基板Ｗ上の湿度は、周縁気体ノズル１０の直下の空間だけに限らず、基板Ｗの全周にわたって低下していると考えられる。そのため、中心気体ノズル８および周縁気体ノズル１０の両方から窒素ガスを吐出させることにより、基板Ｗの上方の殆ど全ての位置で湿度を低下させることができる。
【００６３】
図６は、本発明の一実施形態に係る基板処理装置１によって行われる基板Ｗの処理の一例について説明するための工程図である。以下では、ナノスケールの微細パターンが形成された凹凸状の表面を有する基板Ｗが処理される例について説明する。また、以下では、図１を参照する。図６については適宜参照する。
基板Ｗが処理されるときには、チャンバー４内に基板Ｗを搬入する搬入工程（図６のステップＳ１）が行われる。具体的には、制御装置３は、薬液ノズル６等のチャンバー４内の構成がスピンチャック５の上方から退避している状態で、搬送ロボット（図示せず）に基板Ｗをチャンバー４内に搬入させる。そして、制御装置３は、基板Ｗの表面が上に向けられた状態で、搬送ロボットに基板Ｗをスピンチャック５上に載置させる。その後、制御装置３は、基板Ｗがスピンチャック５に保持されている状態でスピンモータ１６を回転させる。これにより、基板Ｗの回転が開始される。制御装置３は、スピンチャック５上に基板Ｗが載置された後、搬送ロボットをチャンバー４内から退避させる。
【００６４】
次に、薬液を基板Ｗに供給する薬液供給工程（図６のステップＳ２）が行われる。具体的には、制御装置３は、第１ノズル移動機構２１を制御することにより、薬液ノズル６を退避位置から処理位置に移動させる。その後、制御装置３は、薬液バルブ１８を開いて、回転状態の基板Ｗの上面に向けて薬液ノズル６から薬液を吐出させる。制御装置３は、この状態で第１ノズル移動機構２１を制御することにより、基板Ｗの上面に対する薬液の着液位置を中央部と周縁部との間で移動させる。そして、薬液バルブ１８が開かれてから所定時間が経過すると、制御装置３は、薬液バルブ１８を閉じて、薬液ノズル６からの薬液の吐出を停止させる。その後、制御装置３は、第１ノズル移動機構２１を制御することにより、薬液ノズル６をスピンチャック５の上方から退避させる。
【００６５】
薬液ノズル６から吐出された薬液は、基板Ｗの上面に着液した後、遠心力によって基板Ｗの上面に沿って外方に流れる。これにより、基板Ｗの上面全域を覆う薬液の液膜が形成され、基板Ｗの上面全域に薬液が供給される。そのため、基板Ｗの上面全域が薬液によって処理される。さらに、制御装置３は、基板Ｗが回転している状態で、基板Ｗの上面に対する薬液の着液位置を中央部と周縁部との間で移動させるので、薬液の着液位置が、基板Ｗの上面全域を通過し、基板Ｗの上面全域が走査（スキャン）される。そのため、薬液ノズル６から吐出された薬液が、基板Ｗの上面全域に直接吹き付けられ、基板Ｗの上面全域が均一に処理される。
【００６６】
次に、リンス液の一例である純水を基板Ｗに供給するリンス液供給工程（図６のステップＳ３）が行われる。具体的には、制御装置３は、第２ノズル移動機構２２を制御することにより、リンス液ノズル７を退避位置から処理位置に移動させる。その後、制御装置３は、リンス液バルブ２０を開いて、回転状態の基板Ｗの上面に向けてリンス液ノズル７から純水を吐出させる。制御装置３は、この状態で第２ノズル移動機構２２を制御することにより、基板Ｗの上面に対する純水の着液位置を中央部と周縁部との間で移動させる。
【００６７】
薬液ノズル６から吐出された薬液と同様に、リンス液ノズル７から吐出された純水は、基板Ｗの上面に着液した後、遠心力によって基板Ｗの上面に沿って外方に流れる。そのため、基板Ｗ上の薬液は、純水によって外方に押し流され、基板Ｗの周囲に排出される。これにより、基板Ｗ上の薬液が、純水によって洗い流され、基板Ｗ上の薬液の液膜が、基板Ｗの上面全域を覆う純水の液膜に置換される。さらに、制御装置３は、基板Ｗが回転している状態で、基板Ｗの上面に対する純水の着液位置を中央部と周縁部との間で移動させるので、純水の着液位置が、基板Ｗの上面全域を通過し、基板Ｗの上面全域が走査される。そのため、リンス液ノズル７から吐出された純水が、基板Ｗの上面全域に直接吹き付けられ、基板Ｗの上面全域が均一に処理される。
【００６８】
次に、基板Ｗへのリンス液の供給を停止させた状態でリンス液の液膜を基板Ｗ上に保持するパドル工程が行われる（図６のステップＳ４）。具体的には、制御装置３は、スピンチャック５を制御することにより、基板Ｗの上面全域が純水の液膜に覆われている状態で、基板Ｗの回転を停止させる、もしくは、リンス液供給工程での回転速度よりも低速の低回転速度（たとえば１０〜３０ｒｐｍ）まで基板Ｗの回転速度を低下させる。そのため、基板Ｗ上のリンス液に作用する遠心力が弱まり、基板Ｗ上から排出されるリンス液の量が減少する。制御装置３は、基板Ｗが静止している状態もしくは基板Ｗが低回転速度で回転している状態で、リンス液バルブ２０を閉じて、リンス液ノズル７からの純水の吐出を停止させる。これにより、基板Ｗへの純水の供給が停止された状態で、基板Ｗの上面全域を覆う純水の液膜が基板Ｗ上に保持される。制御装置３は、基板Ｗへの純水の供給を停止した後、第２ノズル移動機構２２を制御することにより、リンス液ノズル７をスピンチャック５の上方から退避させる。
【００６９】
次に、基板Ｗの上面に沿って流れる気流を形成する基板被覆工程（図６のステップＳ５）が開始される。具体的には、制御装置３は、第３ノズル移動機構３１を制御することにより、中心気体ノズル８を退避位置から処理位置に移動させる。これにより、中心気体ノズル８および周縁気体ノズル１０がそれぞれの処理位置に配置される。すなわち、中心気体ノズル８が、基板Ｗの中央部の上方に配置され、周縁気体ノズル１０が、中心気体ノズル８の周囲で基板Ｗの上方に配置される。また、溶剤ノズル９が中心気体ノズル８の内部に配置されているので、溶剤ノズル９も基板Ｗの中央部の上方に配置される。
【００７０】
制御装置３は、中心気体ノズル８および周縁気体ノズル１０が基板Ｗの上方に位置している状態で、第１気体バルブ２８および第２気体バルブ３０を開いて、中心気体ノズル８に窒素ガスを吐出させる。これにより、基板Ｗの上面全域を覆う純水の液膜に沿って半径方向外方に放射状に流れる窒素ガスの気流が形成される。さらに、制御装置３は、この状態で第３気体バルブ４１を開いて、基板Ｗの上面周縁部から半径方向の内方に延びる基板Ｗの上面内の領域に向けて周縁気体ノズル１０から窒素ガスを吐出させる。周縁気体ノズル１０から吐出された窒素ガスは、中心気体ノズル８から吐出された窒素ガスに衝突し、中心気体ノズル８によって形成された気流を貫通することなく、基板Ｗの半径方向外方に押し流される。
【００７１】
薬液やリンス液などの処理液が基板Ｗに供給されると、薬液やリンス液などの水分を含む気体がチャンバー４内に発生し、この雰囲気がチャンバー４内を漂う。基板Ｗの上方の空間を漂う気体（水分を含む気体）は、中心気体ノズル８から吐出された窒素ガスによって半径方向外方に押し流される。これにより、水分を含む気体が、基板Ｗの上方から排出される。さらに、周縁気体ノズル１０が基板Ｗの上面周縁部に向けて窒素ガスを吐出しているので、基板Ｗの周縁部の上方の空間を漂う気体は、周縁気体ノズル１０から吐出された窒素ガスと共に、中心気体ノズル８によって形成された気流に衝突し、基板Ｗの周囲に押し流される。これにより、基板Ｗの周縁部の上方の空間から水分を含む気体が確実に排出される。
【００７２】
次に、純水と均一に混ざり合う有機溶剤の一例であるＩＰＡ（液体）を基板Ｗに供給する溶剤供給工程（図６のステップＳ６）が、基板被覆工程と並行して行われる。具体的には、制御装置３は、基板Ｗが回転しており、中心気体ノズル８および周縁気体ノズル１０が窒素ガスを吐出している状態で、溶剤バルブ３６を開いて、回転状態の基板Ｗの上面中央部に向けて溶剤ノズル９からＩＰＡを吐出させる。溶剤ノズル９から吐出されたＩＰＡは、基板Ｗの上面に着液した後、遠心力によって基板Ｗの上面に沿って外方に流れる。ＩＰＡは、純水と親和性が高いので、基板Ｗ上の純水は、ＩＰＡに容易に溶け込む。したがって、基板Ｗ上の純水の液膜は、基板Ｗの上面全域を覆うＩＰＡの液膜に置換される。そして、溶剤バルブ３６が開かれてから所定時間が経過すると、制御装置３は、溶剤バルブ３６を閉じて、溶剤ノズル９からのＩＰＡの吐出を停止させる。
【００７３】
次に、基板Ｗを乾燥させる乾燥工程（図６のステップＳ７）が、基板被覆工程と並行して行われる。具体的には、制御装置３は、スピンチャック５を制御することにより、中心気体ノズル８および周縁気体ノズル１０が窒素ガスを吐出している状態で、基板Ｗの回転速度を高回転速度（たとえば数千ｒｐｍ）まで上昇させる。これにより、基板Ｗの上面全域が窒素ガスによって覆われている状態、すなわち、基板Ｗ上の雰囲気が全域にわたって低湿度に維持されている状態で、基板Ｗが乾燥する。
【００７４】
具体的には、図５に示すように、中心気体ノズル８によって覆われており、中心気体ノズル８からの窒素ガスが供給されている空間（図５において基板の半径が０付近の湿度がほぼ一定の部分）は湿度が低くなっている。基板Ｗの中央部よりも外方の空間では、基板Ｗの中央部から離れるに従って湿度が上昇しているが、周縁気体ノズル１０からの窒素ガスの供給によって、この空間の湿度の上昇が抑えられている。そのため、低湿度の雰囲気中で基板Ｗが乾燥し、ウォーターマークの発生が抑制または防止される。
【００７５】
制御装置３は、基板Ｗから液体が除去され、基板Ｗが乾燥した後、スピンチャック５を制御することにより、基板Ｗの回転を停止させる。さらに、制御装置３は、第１気体バルブ２８、第２気体バルブ３０、および第３気体バルブ４１を閉じて、中心気体ノズル８および周縁気体ノズル１０からの窒素ガスの吐出を停止させる（図６のステップＳ８。基板被覆工程の終了）。
【００７６】
次に、チャンバー４内から基板Ｗを搬出する搬出工程（図６のステップＳ９）が行われる。具体的には、制御装置３は、第３ノズル移動機構３１を制御することにより、中心気体ノズル８および周縁気体ノズル１０を基板Ｗの上方から退避させる。その後、制御装置３は、薬液ノズル６等のチャンバー４内の構成がスピンチャック５の上方から退避している状態で、搬送ロボットをチャンバー４内に進入させる。そして、制御装置３は、搬送ロボットにスピンチャック５上の基板Ｗを保持させる。その後、制御装置３は、搬送ロボットによって基板Ｗをチャンバー４内から搬出させる。
【００７７】
以上のように本実施形態では、平面視で基板Ｗを部分的に覆う小型の中心気体ノズル８が、基板Ｗの上方で気体を吐出する。これにより、基板Ｗの上面に沿って基板Ｗの上面中央部から基板Ｗの上面周縁部に放射状に広がる気流が基板Ｗの上方に形成され、基板Ｗの上面全域または基板Ｗの上面の殆ど全ての領域が、この気流によって覆われる。これにより、基板Ｗの上面が、パーティクルやミストなどから保護される。
【００７８】
中心気体ノズル８と同様に基板Ｗの上方に配置された周縁気体ノズル１０は、中心気体ノズル８と共に基板Ｗを覆い、基板Ｗの上面を保護する。さらに、周縁気体ノズル１０は、中心気体ノズル８によって形成された気流の上方から基板Ｗの上面周縁部に向けて気体を吐出する。基板Ｗの周縁部の上方の空間を漂う気体は、周縁気体ノズル１０から吐出された気体と共に基板Ｗの方に流れ、中心気体ノズル８から吐出された気体に衝突する。そして、これらの気体は、中心気体ノズル８から吐出された気体によって外方に押し流される。これにより、基板Ｗの周縁部の上方の空間を漂う気体が、周縁気体ノズル１０から吐出された気体に置換される。
【００７９】
基板Ｗの周縁部の上方の空間を漂う気体がこの空間から速やかに排出されるので、基板Ｗ上の液体の蒸発によって発生した蒸気が、中心気体ノズル８から吐出された気体によって外方に押し流されたとしても、基板Ｗの上面周縁部での湿度の上昇が抑えられる。実際に、図５に示すように、周縁気体ノズル１０を用いない場合よりも基板Ｗの上面周縁部での湿度が低下している。さらに、周縁気体ノズル１０を用いない場合よりも乾燥時間が短縮し、かつ図６に示す処理が行われた基板Ｗに付着しているパーティクルの数が減少していることが確認された。したがって、中心気体ノズル８および周縁気体ノズル１０の両方を用いることにより、パターンの倒壊を抑制または防止できると共に、基板Ｗの清浄度を高めることができる。
【００８０】
また本実施形態では、基板Ｗよりも直径が小さい中心気体ノズル８の外周面８ａが、基板Ｗの上面中央部を通る鉛直線（回転軸線Ａ１）を取り囲んでおり、全周にわたって連続した環状の外向き気体吐出口２３が、中心気体ノズル８の外周面８ａで開口している。外向き気体吐出口２３は、中心気体ノズル８の周囲に向けて気体を吐出する。これにより、基板Ｗの上面に沿って基板Ｗの上面中央部から基板Ｗの上面周縁部に放射状に広がる環状の気流が形成される。さらに、外向き気体吐出口２３は外向きに気体を吐出するので、外向き気体吐出口２３から吐出された気体は、殆ど方向転換することなく外方に広がる。したがって、中心気体ノズル８から吐出された気体が基板Ｗに衝突した後に基板Ｗの上面に沿って外方に広がる場合よりも、基板Ｗの上面周縁部での流速を高めることができる。これにより、基板Ｗの上面周縁部を確実に保護できる。
【００８１】
また本実施形態では、中心気体ノズル８および周縁気体ノズル１０は、共通のノズルアーム３２に保持されている。したがって、中心気体ノズル８および周縁気体ノズル１０が別々のノズルアームに保持されている場合よりも基板処理装置１の部品点数を減少させることができる。さらに、ノズルアーム３２は、周縁気体ノズル１０よりも高い位置に配置されており、平面視で周縁気体ノズル１０の少なくとも一部に重なっているので、ノズルアーム３２および周縁気体ノズル１０が、平面視で重なっていない場合よりも、ノズルアーム３２および周縁気体ノズル１０の専有面積を減少させることができる。これにより、基板処理装置１を小型化できる。しかも、周縁気体ノズル１０とノズルアーム３２とが平面視で重なっているので、基板Ｗに向かって流れるダウンフローの妨げになる障害物の面積を減少させることができる。
【００８２】
また本実施形態では、周縁気体ノズル１０は、平面視で基板Ｗの半径方向に延びる棒形状に小型化されており、ノズルアーム３２は、周縁気体ノズル１０の内端部１０ａから周縁気体ノズル１０の外端部１０ｂまでの領域に平面視で重なっている。これにより、ノズルアーム３２の下方の空間がさらに効率的に利用されている。そのため、ノズルアーム３２および周縁気体ノズル１０の専有面積をさらに減少させることができ、これによって、基板処理装置１をさらに小型化できる。さらに、基板Ｗに向かって流れるダウンフローの妨げになる障害物の面積をさらに減少させることができるので、基板Ｗ上での気流の安定性を高めることができる。
【００８３】
また本実施形態では、周縁気体吐出口３８は、基板Ｗの半径方向に並んだ複数の孔３８ａによって構成されており、基板Ｗの上面周縁部から基板Ｗの半径方向の内方に延びる基板Ｗの上面内の領域に上下方向に対向している。したがって、周縁気体吐出口３８は、基板Ｗの上面周縁部だけでなく、その内方の領域に向けても気体を吐出する。そのため、基板Ｗの上面周縁部での湿度だけでなく、その内方の領域での湿度の上昇も抑えられる。これにより、基板Ｗの乾燥時間を短縮でき、基板Ｗの上面内での乾燥速度のばらつきを低減できる。
【００８４】
また本実施形態では、薬液、リンス液、および有機溶剤などの処理液が基板Ｗに供給された後、スピンモータ１６が、スピンチャック５に保持されている基板Ｗを高速回転させる。これにより、処理液が基板Ｗから除去され、基板Ｗが乾燥する（乾燥工程）。制御装置３は、乾燥工程と並行して、中心気体ノズル８および周縁気体ノズル１０から気体を吐出させる。したがって、基板Ｗ上の雰囲気が基板Ｗの上面全域にわたって低湿度に維持されている状態で、基板Ｗの乾燥が行われる。そのため、基板Ｗの乾燥時間を短縮できる上に、基板Ｗの上面内での乾燥速度のばらつきを低減できる。これにより、パターンの倒壊を抑制または防止できる。
【００８５】
本発明の実施形態の説明は以上であるが、本発明は、前述の実施形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。
たとえば、前述の実施形態では、周縁気体ノズル１０が、基板Ｗの回転方向Ｄｒおよび半径方向に関して、基板Ｗの上面に垂直な方向に気体を吐出する場合について説明した。しかし、図７に示すように、周縁気体ノズル１０からの気体の吐出方向Ｄ２は、周縁気体ノズル１０から基板Ｗの回転方向Ｄｒの下流側に向かうように、鉛直方向に対して基板Ｗの回転方向Ｄｒに傾斜していてもよい。また、図８に示すように、周縁気体ノズル１０からの気体の吐出方向Ｄ３は、基板Ｗの上面中央部から離れるように、鉛直方向に対して基板Ｗの半径方向に傾斜していてもよい。この場合、周縁気体ノズル１０からの気体の吐出方向は、基板Ｗの回転方向Ｄｒおよび半径方向の両方に傾斜していてもよいし、基板Ｗの回転方向Ｄｒおよび半径方向の一方だけに傾斜していてもよい。
【００８６】
周縁気体ノズル１０からの気体の吐出方向が、周縁気体ノズル１０から基板Ｗの回転方向Ｄｒの下流側に向かうように、鉛直方向に対して基板Ｗの回転方向Ｄｒに傾いている場合、周縁気体ノズル１０は、周縁気体ノズル１０から基板Ｗの回転方向Ｄｒの下流側に向かうように鉛直方向に対して基板Ｗの回転方向Ｄｒに傾いた方向に気体を吐出する。したがって、周縁気体ノズル１０から吐出された気体は、基板Ｗの上面に向かうと共に、基板Ｗの回転方向Ｄｒの下流側に流れる。すなわち、周縁気体ノズル１０は、基板Ｗの回転に伴って基板Ｗ上に発生する気流に沿って流れる気流を形成する。そのため、安定した気流が基板Ｗ上に形成され、基板Ｗの上面が、周縁気体ノズル１０から吐出された気体によって確実に覆われる。これにより、基板Ｗの上面が確実に保護される。
【００８７】
また、周縁気体ノズル１０からの気体の吐出方向が、基板Ｗの上面中央部から離れるように、鉛直方向に対して基板Ｗの半径方向に傾いている場合、周縁気体ノズル１０は、周縁気体ノズル１０から基板Ｗの半径方向の外方に気体を吐出する。中心気体ノズル８から吐出された気体は、基板Ｗの上面に沿って外方に流れる。したがって、周縁気体ノズル１０は、中心気体ノズル８によって形成された気流に沿って流れる気流を形成する。そのため、安定した気流が基板Ｗ上に形成され、基板Ｗの上面が、中心気体ノズル８および周縁気体ノズル１０から吐出された気体によって確実に覆われる。これにより、基板Ｗの上面が確実に保護される。
【００８８】
また、前述の実施形態では、ノズルアーム３２は、平面視で周縁気体ノズル１０の全体に重なっている場合について説明したが、平面視で周縁気体ノズル１０の一部だけに重なっていてもよい。
また、前述の実施形態では、周縁気体ノズル１０の周縁気体吐出口３８を構成する複数の孔３８ａのそれぞれから等しい速度で気体が吐出される場合について説明したが、周縁気体ノズル１０は、周縁気体吐出口３８の内端部から吐出される気体の流速よりも速い流速で、周縁気体吐出口３８の外端部から基板Ｗの上面周縁部に向けて気体を吐出してもよい。中心気体ノズル８から吐出された気体の流速は、中心気体ノズル８から遠ざかるに従って低下する。つまり、基板Ｗの上面周縁部では、中心気体ノズル８から吐出された気体の流速が低下している。したがって、基板Ｗの上面周縁部に向けて周縁気体ノズル１０から高速で気体を吐出することにより、基板Ｗの上面周縁部を気流で確実に保護できる。
【００８９】
また、前述の実施形態では、処理ユニット２に設けられている周縁気体ノズル１０の数が１つである場合について説明したが、複数の周縁気体ノズル１０が各処理ユニット２に設けられていてもよい。たとえば、複数の周縁気体ノズル１０が中心気体ノズル８の周囲で等しい高さに配置されていてもよい。この場合、複数の周縁気体ノズル１０は、中心気体ノズル８まわりの方向（基板Ｗの回転方向Ｄｒ）に等間隔で配置されていてもよいし、不等間隔で配置されていてもよい。
【００９０】
また、前述の実施形態では、周縁気体ノズル１０に接続された第３気体配管４０が、第１気体配管２７から分岐している場合について説明したが、第３気体配管４０は、第１気体配管２７から分岐しておらず、第１気体配管２７とは異なる配管に接続されていてもよい。
また、前述の実施形態では、同種の気体が、中心気体ノズル８および周縁気体ノズル１０から吐出される場合について説明したが、異なる種類の気体が、中心気体ノズル８および周縁気体ノズル１０から吐出されてもよい。当然、異なる種類の気体が、中心気体ノズル８の外向き気体吐出口２３および下向き気体吐出口２４から吐出されてもよい。
【００９１】
また、前述の実施形態では、基板Ｗ上の純水をＩＰＡに置換した後に、基板Ｗを乾燥させる場合について説明したが、基板Ｗ上の純水をＩＰＡに置換せずに、純水が基板Ｗ上に保持されている状態で基板Ｗを高速回転させて、基板Ｗを乾燥させてもよい。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【符号の説明】
【００９２】
１        ：基板処理装置
３        ：制御装置（制御手段）
５        ：スピンチャック（基板保持手段）
６        ：薬液ノズル（処理液供給手段）
７        ：リンス液ノズル（処理液供給手段）
８        ：中心気体ノズル
８ａ      ：外周面
８ｂ      ：下面
９        ：溶剤ノズル（処理液供給手段）
１０      ：周縁気体ノズル
１６      ：スピンモータ（基板回転手段）
２３      ：外向き気体吐出口
２４      ：下向き気体吐出口
３１      ：第３ノズル移動機構
３２      ：ノズルアーム
３８      ：周縁気体吐出口
３８ａ    ：複数の孔
Ａ１      ：回転軸線
Ｄ１      ：吐出方向
Ｄ２      ：吐出方向
Ｄ３      ：吐出方向
Ｄｒ      ：回転方向
Ｗ        ：基板
【図１】
2014110404.tif 000003
【図２】
2014110404.tif 000004
【図３】
2014110404.tif 000005
【図４】
2014110404.tif 000006
【図５】
2014110404.tif 000007
【図６】
2014110404.tif 000008
【図７】
2014110404.tif 000009
【図８】
2014110404.tif 000010