(57)【要約】【課題】ＩＰＡなどの有機溶媒成分を用いて液体で濡れた基板表面を乾燥させる基板処理方法および基板処理装置において、有機溶媒成分の消費量を抑制しながら基板表面を良好に乾燥する。【解決手段】乾燥工程前にＤＩＷとＩＰＡとの共沸組成物または共沸様組成物を混合液として基板表面Ｗｆに供給して基板表面Ｗｆに付着しているリンス液（ＤＩＷ）を混合液に置換する（置換工程）。これにより、基板表面Ｗｆに微細パターンＦＰが形成されている場合であってもパターンの間隙に付着するリンス液が混合液に置換される。また、基板表面Ｗｆに残留付着することなく基板Ｗから除去された使用済混合液は回収され、ＩＰＡ濃度がＤＩＷとＩＰＡとの共沸組成比率以上に調整される。このように調整された使用済混合液は再利用液として置換工程において再利用される。【選択図】図４
2008010472.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体で濡れた基板表面を乾燥させる基板処理方法において、
前記基板表面に付着している前記液体と同一組成の液体と、該液体に溶解して表面張力を低下させる有機溶媒成分とが混合された混合液を前記基板表面に供給して前記基板表面に付着している液体を前記混合液に置換させる置換工程と、
前記置換工程後に、前記混合液を前記基板表面から除去して該基板表面を乾燥させる乾燥工程と
を備え、
前記混合液が前記液体と前記有機溶媒成分との共沸組成物または共沸様組成物であることを特徴とする基板処理方法。
【請求項２】
前記置換工程において前記基板表面に残留付着することなく前記基板から除去される使用済混合液を回収する回収工程と、
回収した前記使用済混合液を前記置換工程において再利用させる再利用工程と
をさらに備える請求項１記載の基板処理方法。
【請求項３】
前記回収工程後でかつ前記再利用工程前に、回収した前記使用済混合液に前記有機溶媒成分を付加して、前記使用済混合液中の前記有機溶媒成分の体積百分率を前記液体と前記有機溶媒成分との共沸組成比率以上に調整する調整工程をさらに備える請求項２記載の基板処理方法。
【請求項４】
前記置換工程では、前記基板を略水平姿勢で保持した状態で回転させながら前記混合液を前記基板表面に供給する請求項１ないし３のいずれかに記載の基板処理方法。
【請求項５】
前記乾燥工程では、前記基板を略水平姿勢で保持した状態で回転させて前記基板表面に付着した前記混合液を振り切って基板を乾燥させる請求項１ないし４のいずれかに記載の基板処理方法。
【請求項６】
前記置換工程前に前記液体をリンス液として前記基板表面に供給してリンス処理を施すリンス工程をさらに備え、
前記置換工程では、前記基板表面に付着しているリンス液を前記混合液に置換させる請求項１ないし５のいずれかに基板処理方法。
【請求項７】
前記乾燥工程は、ガス雰囲気中で行われる請求項１ないし６のいずれかに記載の基板処理方法。
【請求項８】
その表面が液体で濡れた基板を保持する基板保持手段と、
前記基板表面に付着している前記液体と同一組成の液体と、該液体に溶解して表面張力を低下させる有機溶媒成分とが混合された混合液を前記基板保持手段に保持された基板の表面に供給する液供給手段と
を備え、
前記液体と前記有機溶媒成分との共沸組成物または共沸様組成物を前記混合液として前記液供給手段から前記基板表面に供給して前記基板表面に付着している液体を前記混合液に置換させた後、前記混合液を前記基板表面から除去して前記基板表面を乾燥させることを特徴とする基板処理装置。
【請求項９】
前記基板表面に付着している前記液体を前記混合液に置換する際に前記基板表面に残留付着することなく前記基板から除去される使用済混合液を回収する回収手段をさらに備え、
前記液供給手段は、前記回収手段により回収された前記使用済混合液を再利用液として前記基板表面に供給することを特徴とする請求項８記載の基板処理装置。
【請求項１０】
前記回収手段により回収された前記使用済混合液に前記有機溶媒成分を付加して、前記混合液中の前記有機溶媒成分の体積百分率を前記液体と前記有機溶媒成分との共沸組成比率以上に調整する調整手段をさらに備え、
前記液供給手段は、前記調整手段により調整された前記使用済混合液を再利用液として前記基板表面に供給する請求項９記載の基板処理装置。
【請求項１１】
前記基板表面を上方に向けた状態で前記基板保持手段が前記基板を略水平姿勢で保持する請求項８ないし１０のいずれかに記載の基板処理装置であって、
前記基板保持手段に保持された基板を回転させる回転手段をさらに備え、
前記液供給手段は、前記回転手段により回転される前記基板の表面に前記混合液を供給する基板処理装置。
【請求項１２】
前記回転手段は、前記基板を回転させて前記基板表面に付着した前記混合液を振り切って基板を乾燥させる請求項１１記載の基板処理装置。
【請求項１３】
前記基板表面を上方に向けた状態で前記基板保持手段が前記基板を略水平姿勢で保持する請求項８ないし１２のいずれかに記載の基板処理装置であって、
前記基板の上方位置で前記基板表面に対向させながら前記基板表面から離間配置された雰囲気遮断手段と、
前記雰囲気遮断手段と前記基板表面との間に形成される空間にガスを供給するガス供給手段と
をさらに備える基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、液体で濡れた基板表面を乾燥させる基板処理方法および基板処理装置に関するものである。なお、乾燥処対象となる基板には、半導体ウエハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、プラズマ表示用ガラス基板、光ディスク用基板等が含まれる。
【背景技術】
【０００２】
薬液による薬液処理および純水などのリンス液によるリンス処理が行われた後、基板表面に付着するリンス液を除去すべく、数多くの乾燥方法が従来より提案されている。そのうちのひとつとして、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）などの有機溶媒成分を用いた乾燥方法が知られている。このような乾燥方法としては例えば、純水とＩＰＡとの間の表面張力差によって生まれる対流（マランゴニ効果）を利用した乾燥処理と、スピン乾燥処理とを組み合わせた、いわゆるロタゴニー乾燥が知られている。
【０００３】
このロタゴニー乾燥では、回転している基板の中心の上方からＩＰＡベーパと純水とをそれぞれノズルから基板に吹き付ける。そして、これらのノズルを徐々に基板の径方向外側に移動させていくことで、ＩＰＡベーパが吹き付けられている部分から乾燥がはじまり、基板の中心から周縁に乾燥領域が広がり基板全面を乾燥させている。つまり、基板の回転に伴う遠心力の作用と、ＩＰＡベーパの吹き付けによるマランゴニ効果とにより基板上から純水を除去し、これによって基板を乾燥させている。
【０００４】
また、ＩＰＡを用いた他の基板乾燥方法としては、例えば特許文献１に記載された乾燥方法が知られている。この乾燥方法を実行する基板処理装置は、基板に対して薬液処理とリンス処理とを施した後に、基板をスピン乾燥させる装置である。この装置では、薬液処理後に、二流体混合ノズルから純水にＩＰＡを混合させたＩＰＡ混合純水を窒素ガスとともに基板に供給してリンス処理を実行している。これにより、基板表面に付着している薬液およびパーティクルを除去するとともに、乾燥処理時に基板表面にウォーターマークが発生するのを抑制している。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１６８６６８号公報（図６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ロタゴニー乾燥では、基板を回転させながら基板の乾燥を行っているので次のような問題があった。すなわち、基板表面にＩＰＡベーパを供給しても、基板の回転に伴う気流の影響により基板からすぐにＩＰＡベーパが排出されてしまい、基板表面に付着する純水にＩＰＡを十分に溶け込ませることができない。その結果、基板表面に付着する液体（純水＋ＩＰＡ）の表面張力を十分に低下させることができず、基板を良好に乾燥させることが困難となっていた。
【０００７】
また、特許文献１に記載された乾燥方法では、薬液処理後にＩＰＡを混合させたＩＰＡ混合純水をリンス液として用いて基板表面に付着している薬液およびパーティクルを除去している。そのため、基板表面に付着している薬液およびパーティクルを除去するために相応のリンス時間を要し、ＩＰＡの消費量が多くなってしまうという問題があった。
【０００８】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、ＩＰＡなどの有機溶媒成分を用いて液体で濡れた基板表面を乾燥させる基板処理方法および基板処理装置において、有機溶媒成分の消費量を抑制しながら基板表面を良好に乾燥することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
基板表面に形成されるパターンの微細化が近年急速に進められているが、この微細化に伴って新たな問題が生じることとなった。すなわち、乾燥処理を行っている間に、微細パターン同士が引き寄せられて倒壊する問題があった。具体的には、乾燥処理の進展に伴って液体と気体との界面が基板上に現れるが、微細パターン同士がパターンの間隙に発生する負圧によって引き寄せられて倒壊する問題があった。このパターンの間隙に発生する負圧の大きさは液体の表面張力に依存し、液体の表面張力が大きいほど大きくなる。そのため、乾燥処理前に、基板表面を濡らしている液膜の成分を適切に設定することによりパターン倒壊防止を効果的に行うことができる。すなわち、その液膜成分としては、純水よりも表面張力の小さな有機溶媒成分、例えばＩＰＡを用いることができ、これによってパターン倒壊を効果的に防止することができる。
【００１０】
しかしながら、上記液膜をＩＰＡのみで形成することは次の理由から実用的ではない。すなわち、この場合には、基板表面全面にＩＰＡ膜を形成するために１００％のＩＰＡを基板表面に供給する必要がある。このため、常にフレッシュなＩＰＡを供給するとすれば、処理すべき基板枚数に比例してＩＰＡの使用量が増大してしまう。一方、一度使用したＩＰＡを回収して再利用することが考えられるが、液膜の組成変化が生じて基板を安定して乾燥させることが困難となる。なんとなれば、純水で濡れている基板表面にＩＰＡを供給すると、回収したＩＰＡ中に純水が混入して１００％のＩＰＡが得られないからである。そのため、回収したＩＰＡをそのまま基板表面に供給すると、基板表面を濡らしている液膜の組成変化を引き起こしてしまう。特に、回収したＩＰＡを循環使用すると、その循環使用回数に応じて液膜中の純水量が増えていき、パターン間隙に発生する負圧を増大させてしまう。このような理由からＩＰＡのみで基板表面を濡らしておくことは実用的ではない。
【００１１】
また、ＩＰＡの使用量を抑える観点からすれば、乾燥処理前に、純水で濡れた基板表面に対して比較的少量のＩＰＡを供給し、該ＩＰＡを純水中に混入させるという方法が考えられる。しかしながら、この場合には次のような問題が生じてしまう。すなわち、パターン倒壊を有効に防止するためには、パターンの間隙に付着する液体（純水）を有機溶媒成分（ＩＰＡ）に置換させることが重要となっている。これに対して、基板一枚当たりに供給するＩＰＡの量を減少させると、基板表面に付着する純水の表層部分にＩＰＡを混入させることができたとしても、パターンの間隙に付着する純水までもＩＰＡに置換させることは困難である。さらに、純水とＩＰＡとは即座に混合されないこともパターンの間隙に付着する純水をＩＰＡに置換させることを阻害する一因となっていた。
【００１２】
そこで、本願発明者は、パターンの倒壊を有効に防止するために、種々の実験や検討を行ったところ、次のように構成することが必要であるとの知見を得た。すなわち、本願発明者は、(1)パターンの間隙に付着する液体を該液体よりも表面張力の小さな物質に置換するという観点からは、有機溶媒成分単体よりも液体と有機溶媒成分とが混合された混合液の方が有利であること、(2)液体と有機溶媒成分とを混合して混合液を生成するにしても、基板に有機溶媒成分のみを供給して基板表面に付着する液体と有機溶媒成分とを基板表面上で混合して混合液を生成するのではなく、基板への供給前に予め液体と有機溶媒成分とを混合した混合液を基板表面に供給することが必要であるとの知見を得た。
【００１３】
そこで、本願にかかる基板処理方法および基板処理装置は、上記した知見に基づいて、有機溶媒成分の消費量を抑制しながら基板表面に形成されたパターンの倒壊を有効に防止する観点から、次のように構成されている。
【００１４】
この発明は、液体で濡れた基板表面を乾燥させる基板処理方法および基板処理装置であって、上記目的を達成するため、以下のように構成されている。すなわち、基板処理方法は、基板表面に付着している液体と同一組成の液体と、該液体に溶解して表面張力を低下させる有機溶媒成分とが混合された混合液を基板表面に供給して基板表面に付着している液体を混合液に置換させる置換工程と、置換工程後に、混合液を基板表面から除去して該基板表面を乾燥させる乾燥工程とを備え、混合液が液体と有機溶媒成分との共沸組成物または共沸様組成物であることを特徴としている。また、基板処理装置は、その表面が液体で濡れた基板を保持する基板保持手段と、基板表面に付着している液体と同一組成の液体と、該液体に溶解して表面張力を低下させる有機溶媒成分とが混合された混合液を基板保持手段に保持された基板の表面に供給する液供給手段とを備え、液体と有機溶媒成分との共沸組成物または共沸様組成物を混合液として液供給手段から基板表面に供給して基板表面に付着している液体を混合液に置換させた後、混合液を基板表面から除去して基板表面を乾燥させることを特徴としている。
【００１５】
このように構成された発明（基板処理方法および装置）では、基板表面に対する乾燥前（乾燥工程前）に、基板表面に付着している液体と同一組成の液体と該液体に溶解して表面張力を低下させる有機溶媒成分（以下「表面張力低下物質」という）とが混合された混合液（以下、単に「混合液」という）を基板表面に供給して基板表面に付着している液体を混合液に置換している。このため、基板表面に微細パターンが形成されていたとしても、パターンの間隙に存在する液体が表面張力低下物質を含む液体（混合液）に置換される。すなわち、有機溶媒成分が予め混合された混合液を基板表面に直接に供給しているので、パターンの間隙に存在する液体を確実に置換して、乾燥時におけるパターン倒壊を引き起こす力を低下させることができる。その結果、パターンの倒壊を有効に防止することができる。しかも、上記した置換動作（置換工程）によれば、基板表面に付着する液体を混合液に置換するだけの有機溶媒成分を用意すればよいことから、有機溶媒成分の消費量を抑制することができる。
【００１６】
さらに、液体と有機溶媒成分との共沸組成物または共沸様組成物を混合液として用いているので、乾燥処理前に基板表面を覆っている液膜は液体と有機溶媒成分との共沸組成物または共沸様組成物で形成される。その結果、液膜の組成変化は起こりにくい。つまり、このような液体と有機溶媒成分との共沸組成物または共沸様組成物によれば、混合液から揮発する蒸気の組成と混合液自体の組成は実質的に等しいことから、混合液の組成は変動しにくい状態となっている。したがって、乾燥処理前に基板表面に付着する液膜の組成を安定させることができ、パターンの間隙に存在する液体を該液体よりも表面張力が小さな物質（混合液）に確実に置換した状態としておくことができる。その結果、乾燥時におけるパターンの倒壊を有効に防止して基板表面を良好に乾燥することができる。
【００１７】
ここで、基板表面に付着している液体を混合液に置換する際に基板表面に残留付着することなく基板から除去される使用済混合液を回収し、回収した使用済混合液を基板表面に供給することにより再利用してもよい。これにより、有機溶媒成分の消費量を効果的に抑制しながらパターン倒壊を有効に防止することができる。すなわち、基板に供給する供給液として１００％の有機溶媒成分を液体で濡れた基板表面に供給する場合には、液体と有機溶媒成分とが必ず混ざってしまう。このため、基板に供給した有機溶媒成分のみを回収して再利用することは事実上、不可能となっていた。つまり、基板に供給する供給液として１００％の有機溶媒成分を用いた場合には、供給液の組成を安定化させることができず、有機溶媒成分を再利用することはできなかった。その一方で、有機溶媒成分を液体で希釈させないために、基板に供給する有機溶媒成分のうち、供給開始当初の有機溶媒成分を廃棄することも考えられる。これにより、液体で希釈された有機溶媒成分のみを廃棄して、残りの有機溶媒成分を再利用することも考えられる。しかしながら、廃棄されることによる有機溶媒成分の消費量が処理すべき基板枚数に比例して増加してしまうという問題がある。
【００１８】
これに対して、液体と有機溶媒成分との共沸組成物または共沸様組成物を混合液として用いることにより、混合液に液体が混入した場合でも、混合液の組成変化を抑制することができる。つまり、このような液体と有機溶媒成分との共沸組成物または共沸様組成物によれば、上記したように混合液の組成は変動しにくい状態となっている。このため、回収した使用済混合液をそのまま再利用することも可能となり、有機溶媒成分の消費量を抑制することができる。また、回収した使用済混合液を再利用する際に、該使用済混合液が液体で希釈されている場合であっても、混合液の組成変化が少ないことから、例えば回収した使用済混合液に比較的少量の有機溶媒成分を付加することで、容易に使用済混合液を共沸組成物または共沸様組成物とすることも可能である。このため、処理すべき基板枚数にかかわらず、有機溶媒成分の消費量を抑制することができる。
【００１９】
ここで、このように混合液を再利用するためには、基板表面に付着している液体を混合液に置換する際に基板表面に残留付着することなく基板から除去される使用済混合液を回収する回収手段を設けて、回収手段によって回収した使用済混合液を再利用液として基板表面に供給すればよい。
【００２０】
また、回収工程後でかつ再利用工程前に、回収した使用済混合液に有機溶媒成分を付加して、混合液中の有機溶媒成分の体積百分率を液体と有機溶媒成分との共沸組成比率（以下、単に「共沸組成比率」という）以上に調整するのが好ましい。この構成によれば、再利用される使用済混合液の組成を共沸組成比率に容易にコントロールすることができる。すなわち、回収した使用済混合液に有機溶媒成分を付加して混合液の組成が共沸組成比率となった場合には、混合液から揮発した蒸気と混合液自体の組成は同一となる。また、回収した使用済混合液に有機溶媒成分を付加して混合液の組成が共沸組成比率よりも大きくなった場合には、混合液から有機溶媒成分が液体に比較して多く揮発することで、混合液の組成は共沸組成比率に次第に近いづいていく。そのため、使用済混合液を再利用する際に、常に共沸組成またはその近辺の組成（共沸様組成）を有する混合液を基板に供給することができる。さらに、この構成によれば、特にフィードバック制御等により混合液の組成を計測しながら混合液の組成を調整することなく、混合液中の組成を安定させることができるので、装置構成を簡素化することができる。
【００２１】
また、基板表面を上方に向けた状態で基板を略水平姿勢で保持する基板処理装置においては、基板を回転させながら混合液を基板表面に供給すると、混合液に作用する遠心力によって混合液が流動して、パターンの間隙にまで混合液が入り込む。つまり、回転される基板の表面に混合液を供給することにより、パターンの間隙に付着する液体を混合液に確実に置換させることができる。
【００２２】
また、基板表面に付着している液体を混合液に置換させた後（置換工程後）に、基板を回転させて基板表面に付着した混合液を振り切って基板を乾燥させることが好ましい。これにより、パターン倒壊を有効に防止しながらも、乾燥時間を短縮してスループットを向上させることができる。
【００２３】
また、置換工程前に液体をリンス液として基板表面に供給してリンス処理を施すリンス工程をさらに備え、置換工程では、基板表面に付着しているリンス液を混合液に置換させるようにしてもよい。この構成によれば、リンス処理後にリンス液で濡れている基板表面を混合液に置換することにより、リンス液で濡れた基板表面を好適に乾燥させることができる。しかも、リンス処理は混合液と異なり、液体のみからなるリンス液により実行することで、置換工程では、基板表面に付着するリンス液を混合液に置換するだけの有機溶媒成分を用意すればよく、有機溶媒成分の消費量を抑制することができる。
【００２４】
また、乾燥工程をガス雰囲気中で行うようにすると、乾燥時間をさらに短縮することができる。さらに、乾燥工程を不活性ガス雰囲気中で行うことにより、基板の周囲雰囲気の酸素濃度を低下させることができる。このため、基板表面からの混合液中への被酸化物質の溶出を低減することができ、基板表面におけるウォーターマークの発生を効果的に防止することができる。このようなガス雰囲気は、基板表面を上方に向けた状態で基板を略水平姿勢で保持する基板処理装置においては、例えば基板の上方位置で基板表面に対向させながら基板表面から離間配置された雰囲気遮断手段と、雰囲気遮断手段と基板表面との間に形成される空間にガスを供給するガス供給手段とを設けることで実現することができる。
【００２５】
なお、本発明に用いられる「有機溶媒成分」としてはアルコール系有機溶媒を用いることができる。安全性、価格等の観点からイソプロピルアルコール、エチルアルコールまたはメチルアルコールを用いることができるが、特にイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）が好適である。
【００２６】
なお、本発明における「共沸組成物」とは、混合液と平衡状態にある蒸気が混合液と同一の組成を示す組成物を意味する。例えば、ＩＰＡを有機溶媒成分としてＩＰＡとＤＩＷとを混合して混合液を生成した場合には、混合液（ＤＩＷ＋ＩＰＡ）中のＩＰＡの体積百分率が９１．３２％で共沸組成物となる。また、本発明における「共沸様組成物」とは、混合液と平衡状態にある蒸気が混合液と類似の組成を示す組成物を意味する。要するに、共沸様組成物とは、共沸組成物の特徴を実質的に損なわない範囲で、共沸組成物より構成成分を余分に含有して、共沸組成に近い挙動（共沸様）を示す組成物をいう。
【発明の効果】
【００２７】
この発明によれば、基板表面に対する乾燥前に、基板表面に付着している液体と同一組成の液体と該液体に溶解して表面張力を低下させる有機溶媒成分とが混合された混合液を基板表面に供給して基板表面に付着している液体を混合液に置換している。これにより、パターンの間隙に存在する液体が混合液に置換され、パターンの倒壊を有効に防止することができる。しかも、基板表面に付着する液体を混合液に置換するだけの有機溶媒成分を用意すればよいことから、有機溶媒成分の消費量を抑制することができる。さらに、液体と有機溶媒成分との共沸組成物または共沸様組成物を混合液として用いているので、乾燥処理前に基板表面に付着する液膜の組成を安定させることができ、パターンの間隙に存在する液体を該液体よりも表面張力が小さな物質（混合液）に確実に置換した状態としておくことができる。その結果、乾燥時におけるパターンの倒壊を有効に防止して基板表面を良好に乾燥することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
＜第１実施形態＞
図１は、この発明にかかる基板処理装置の第１実施形態を示す図である。また、図２は図１の基板処理装置の制御構成を示すブロック図である。この基板処理装置は半導体ウエハ等の基板Ｗの表面Ｗｆに付着した汚染物質を除去するための洗浄処理に用いられる枚葉式の基板処理装置である。より具体的には、微細パターンが形成された基板表面Ｗｆに対してフッ酸などの薬液による薬液処理および純水やＤＩＷなどのリンス液によるリンス処理を施した後、リンス液で濡れた基板Ｗに対して後述の置換処理を施してから基板Ｗに対して乾燥処理を行う装置である。
【００２９】
この基板処理装置は、基板Ｗをその表面Ｗｆを上方に向けた状態で略水平姿勢に保持して回転させるスピンチャック１と、スピンチャック１に保持された基板Ｗの上方からそれぞれ薬液およびリンス液を供給する、薬液ノズル３およびリンスノズル５を備えている。また、リンスノズル５は、リンス液としてＤＩＷと、リンス処理後に基板表面Ｗｆに付着する液体（ＤＩＷ）と同一組成の液体と、該液体に溶解して表面張力を低下させる有機溶媒成分とを混合した混合液（以下、単に「混合液」という）を基板Ｗに選択的に供給可能となっている。
【００３０】
スピンチャック１は、回転支柱１１がモータを含むチャック回転機構１３の回転軸に連結されており、チャック回転機構１３の駆動により鉛直軸回りに回転可能となっている。これら回転支柱１１、チャック回転機構１３は、円筒状のケーシング２内に収容されている。回転支柱１１の上端部には、円盤状のスピンベース１５が一体的にネジなどの締結部品によって連結されている。したがって、装置全体を制御する制御ユニット４からの動作指令に応じてチャック回転機構１３を駆動させることによりスピンベース１５が鉛直軸回りに回転する。このように、この実施形態では、チャック回転機構１３が本発明の「回転手段」として機能する。
【００３１】
スピンベース１５の周縁部付近には、基板Ｗの周縁部を把持するための複数個のチャックピン１７が立設されている。チャックピン１７は、円形の基板Ｗを確実に保持するために３個以上設けてあればよく、スピンベース１５の周縁部に沿って等角度間隔で配置されている。チャックピン１７のそれぞれは、基板Ｗの周縁部を下方から支持する基板支持部と、基板支持部に支持された基板Ｗの外周端面を押圧して基板Ｗを保持する基板保持部とを備えている。各チャックピン１７は、基板保持部が基板Ｗの外周端面を押圧する押圧状態と、基板保持部が基板Ｗの外周端面から離れる解放状態との間を切り替え可能に構成されている。
【００３２】
スピンベース１５に対して基板Ｗが受渡しされる際には、複数個のチャックピン１７を解放状態とし、基板Ｗに対して洗浄処理を行う際には、複数個のチャックピン１７を押圧状態とする。押圧状態とすることによって、複数個のチャックピン１７は基板Ｗの周縁部を把持してその基板Ｗをスピンベース１５から所定間隔を隔てて略水平姿勢に保持することができる。これにより、基板Ｗはその表面（パターン形成面）Ｗｆを上方に向け、裏面Ｗｂを下方に向けた状態で保持される。このように、この実施形態では、チャックピン１７が本発明の「基板保持手段」として機能する。
【００３３】
さらに、ケーシング２の周囲には、受け部材２１が固定的に取り付けられている。受け部材２１には、円筒状の仕切り部材２３ａ，２３ｂ，２３ｃが立設されている。ケーシング２の外壁と仕切り部材２３ａの内壁との間の空間が第１排液槽２５ａを形成し、仕切り部材２３ａの外壁と仕切り部材２３ｂの内壁との間の空間が第２排液槽２５ｂを形成し、仕切り部材２３ｂの外壁と仕切り部材２３ｃの内壁との間の空間が第３排液槽２５ｃを形成している。
【００３４】
第１排液槽２５ａ、第２排液槽２５ｂおよび第３排液槽２５ｃの底部にはそれぞれ、排出口２７ａ，２７ｂ，２７ｃが形成されており、各排出口は相互に異なるドレインに接続されている。例えばこの実施形態では、第１排液槽２５ａは使用済みの薬液を回収するための槽であり、薬液を回収して再利用するための回収ドレインに連通されている。また、第２排液槽２５ｂは使用済みのリンス液を排液するための槽であり、廃棄処理のための廃棄ドレインに連通されている。さらに、第３排液槽２５ｃは使用済みの混合液（以下「使用済混合液」という）を回収するための槽であり、後述の貯留タンク７２に連通されている。排出口２７ｃには排液管２８１が接続されており、排液管２８１の経路途中には排液管２８１の排液経路を切り替える三方弁２８２が設けられている。三方弁２８２は、排液管２８１と廃棄ドレインとを連通する廃棄状態と、排液管２８１と貯留タンク７２とを連通する回収状態とに切り替え可能に構成されている。三方弁２８２と貯留タンク７２とはフィルタ２８３を介装した回収管２８４により連通されている。フィルタ２８３は回収した使用済混合液中の異物を除去するために設けられている。このように、この実施形態では、第３排液槽２５ｃが本発明の「回収手段」として機能する。
【００３５】
各排液槽２５ａ〜２５ｃの上方にはスプラッシュガード６が設けられている。スプラッシュガード６はスピンチャック１に水平姿勢で保持されている基板Ｗの周囲を包囲するようにスピンチャック１の回転軸（鉛直軸）に対して昇降自在に設けられている。このスプラッシュガード６はスピンチャック１の回転軸に対して略回転対称な形状を有しており、スピンチャック１と同心円状に径方向内側から外側に向かって配置された３つのガード６１，６２，６３を備えている。３つのガード６１，６２，６３は、最外部のガード６３から最内部のガード６１に向かって、順に高さが低くなるように設けられるとともに、各ガード６１，６２，６３の上端部が鉛直方向に延びる面内に収まるように配置されている。
【００３６】
スプラッシュガード６は、ガード昇降機構６５と接続され、制御ユニット４からの動作指令に応じてガード昇降機構６５の昇降駆動用アクチェータ（例えばエアシリンダーなど）を作動させることで、スプラッシュガード６をスピンチャック１に対して昇降させることが可能となっている。この実施形態では、ガード昇降機構６５の駆動によりスプラッシュガード６を段階的に昇降させることで、回転する基板Ｗから飛散する処理液を第１〜第３排液槽２５ａ〜２５ｃに分別して排液させることが可能となっている。
【００３７】
ガード６１の上部には、断面くの字形で内方に開いた溝状の第１案内部６１ａが形成されている。そして、薬液処理時にスプラッシュガード６を最も高い位置（以下「第１高さ位置」という）に位置させることで、回転する基板Ｗから飛散する薬液が第１案内部６１ａで受け止められ、第１排液槽２５ａに案内される。具体的には、第１高さ位置として、第１案内部６１ａがスピンチャック１に保持された基板Ｗの周囲を取り囲むようにスプラッシュガード６を配置させることで、回転する基板Ｗから飛散する薬液がガード６１を介して第１排液槽２５ａに案内される。
【００３８】
また、ガード６２の上部には、径方向外側から内側に向かって斜め上方に傾斜した傾斜部６２ａが形成されている。そして、リンス処理時にスプラッシュガード６を第１高さ位置よりも低い位置（以下「第２高さ位置」という）に位置させることで、回転する基板Ｗから飛散するリンス液が傾斜部６２ａで受け止められ、第２排液槽２５ｂに案内される。具体的には、第２高さ位置として、傾斜部６２ａがスピンチャック１に保持された基板Ｗの周囲を取り囲むようにスプラッシュガード６を配置させることで、回転する基板Ｗから飛散するリンス液がガード６１の上端部とガード６２の上端部との間を通り抜けて第２排液槽２５ｂに案内される。
【００３９】
同様にして、ガード６３の上部には、径方向外側から内側に向かって斜め上方に傾斜した傾斜部６３ａが形成されている。そして、置換処理時にスプラッシュガード６を第２高さ位置よりも低い位置（以下「第３高さ位置」という）に位置させることで、回転する基板Ｗから飛散する混合液（使用済混合液）が傾斜部６３ａで受け止められ、第２排液槽２５ｃに案内される。具体的には、第３高さ位置として、傾斜部６３ａがスピンチャック１に保持された基板Ｗの周囲を取り囲むようにスプラッシュガード６を配置させることで、回転する基板Ｗから飛散する混合液がガード６２の上端部とガード６３の上端部との間を通り抜けて第３排液槽２５ｃに案内される。
【００４０】
さらに、第３高さ位置よりも低い位置（以下「退避位置」という）に位置させて、スピンチャック１をスプラッシュガード６の上端部から突出させることで、基板搬送手段（図示せず）が未処理の基板Ｗをスピンチャック１に載置したり、処理済の基板Ｗをスピンチャック１から受け取ることが可能となっている。
【００４１】
薬液ノズル３は、開閉バルブ３１を介して薬液供給源ＣＳと接続されている。このため、制御ユニット４からの制御指令に基づいて開閉バルブ３１が開閉されると、薬液供給源ＣＳから薬液が薬液ノズル３に向けて圧送され、薬液ノズル３から薬液が吐出される。また、薬液ノズル３にはノズル移動機構３３（図２）が接続されており、制御ユニット４からの動作指令に応じてノズル移動機構３３が駆動されることで、薬液ノズル３を基板Ｗの回転中心の上方の吐出位置と吐出位置から側方に退避した待機位置との間で往復移動させることができる。
【００４２】
リンスノズル５には、該リンスノズル５にリンス液（ＤＩＷ）と混合液（ＤＩＷ＋有機溶媒成分）とを選択的に供給するための液供給ユニット７が接続されている。液供給ユニット７は、混合液を生成するためのキャビネット部７０を備え、キャビネット部７０にて生成された混合液をリンスノズル５に圧送可能となっている。また、液供給ユニット７は、ＤＩＷをリンス液として直接にリンスノズル５に圧送することも可能である。有機溶媒成分としては、ＤＩＷ（表面張力：７２ｍＮ／ｍ）に溶解して表面張力を低下させる物質、例えばイソプロピルアルコール（表面張力：２１〜２３ｍＮ／ｍ）が用いられる。なお、有機溶媒成分はイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）に限定されず、エチルアルコール、メチルアルコールの各種有機溶媒成分を用いるようにしてもよい。また、有機溶媒成分は液体に限らず、各種アルコールの蒸気を有機溶媒成分としてＤＩＷに溶解させて混合液を生成するようにしてもよい。このように、この実施形態では、リンスノズル５が本発明の「液供給手段」として機能する。
【００４３】
キャビネット部７０は、ＤＩＷとＩＰＡとの混合液を貯留する貯留タンク７２を備えている。この貯留タンク７２には貯留タンク７２内にＤＩＷを供給するためのＤＩＷ導入管７３の一端が取り込まれており、その他方端が開閉バルブ７３ａを介して工場のユーティリティ等で構成されるＤＩＷ供給源ＷＳに接続されている。さらに、ＤＩＷ導入管７３の経路途中には流量計７３ｂが介装されており、流量計７３ｂがＤＩＷ供給源ＷＳから貯留タンク７２に導入されるＤＩＷの流量を計測する。そして、制御ユニット４は、流量計７３ｂで計測される流量に基づき、ＤＩＷ導入管７３を流通するＤＩＷの流量を、目標の流量（目標値）にするように、開閉バルブ７３ａを開閉制御する。
【００４４】
同様にして、貯留タンク７２には貯留タンク７２内にＩＰＡ液体を供給するためのＩＰＡ導入管７４の一端が取り込まれており、その他方端が開閉バルブ７４ａを介してＩＰＡ供給源ＳＳに接続されている。さらに、ＩＰＡ導入管７４の経路途中には流量計７４ｂが介装されており、流量計７４ｂがＩＰＡ供給源ＳＳから貯留タンク７２に導入されるＩＰＡ液体の流量を計測する。そして、制御ユニット４は、流量計７４ｂで計測される流量に基づき、ＩＰＡ導入管７４を流通するＩＰＡ液体の流量を、目標の流量（目標値）にするように、開閉バルブ７４ａを開閉制御する。
【００４５】
この実施形態では、最初に混合液（ＤＩＷ＋ＩＰＡ）中のＩＰＡの体積百分率（以下「ＩＰＡ濃度」という）をＤＩＷとＩＰＡとの共沸組成比率（以下、単に「共沸組成比率」という）あるいはそれよりも大きな比率となるように、貯留タンク７２内に導入するＩＰＡ（ＩＰＡ液体）およびＤＩＷの流量を調整する。具体的には、未貯留状態の貯留タンク７２に混合液のＩＰＡ濃度が９１．３２％あるいはそれよりも大きな値となるようにＩＰＡおよびＤＩＷを導入する。
【００４６】
ここで、貯留タンク７２には、回収した使用済混合液を第３排液槽２５ｃから貯留タンク７２に導くために、貯留タンク７２内の貯留空間のうち混合液が貯留されていない未貯留領域ＵＳは排気されている。そのため、貯留タンク７２内に貯留されている混合液から揮発した蒸気は貯留タンク７２から強制的にタンク外に排気されていく。しかしながら、貯留タンク７２に貯留される混合液のＩＰＡ濃度を共沸組成比率あるいはそれよりも大きな比率に調整しておくことで、混合液の組成を共沸組成比率に容易にコントロールすることができる。すなわち、ＩＰＡ濃度が共沸組成比率である場合には、混合液から揮発した蒸気と混合液自体の組成は同一となる。また、ＩＰＡ濃度が共沸組成比率よりも大きい場合には、混合液からＩＰＡがＤＩＷに比較して多く揮発することで、混合液の組成は共沸組成比率に次第に近いづいていく。
【００４７】
また、貯留タンク７２には、その一端がミキシングバルブ７１に接続された混合液供給管７５の他端が挿入され、貯留タンク７２に貯留されている混合液を開閉バルブ７６を介してミキシングバルブ７１に供給可能に構成されている。混合液供給管７５には、貯留タンク７２に貯留されている混合液を混合液供給管７５に送り出す定量ポンプ７７や、定量ポンプ７７により混合液供給管７５に送り出される混合液の温度を調整する温調器７８、混合液中の異物を除去するフィルタ７９が設けられている。さらに、混合液供給管７５には、ＩＰＡ濃度、つまり混合液中のＩＰＡの体積百分率を監視するための濃度計８０が介装されている。
【００４８】
また、混合液供給管７５には、開閉バルブ７６と濃度計８０との間に混合液循環管８１の一端が分岐接続される一方、混合液循環管８１の他端が貯留タンク７２に接続されている。この混合液循環管８１には開閉バルブ８２が介装されている。そして、装置の稼動中は、定量ポンプ７７および温調器７８が常に駆動され、基板Ｗに混合液を供給しない間は、開閉バルブ７６が閉じられる一方、開閉バルブ８２が開かれる。これにより、貯留タンク７２から定量ポンプ７７により送り出される混合液が、混合液循環管８１を通じて貯留タンク７２に戻される。つまり、基板Ｗに混合液を供給しない間は、貯留タンク７２、混合液供給管７５および混合液循環管８１からなる循環経路を混合液が循環する。
【００４９】
その一方で、基板Ｗに混合液を供給するタイミングになると、開閉バルブ７６が開かれる一方、開閉バルブ８２が閉じられる。これにより、貯留タンク７２から送り出される混合液がミキシングバルブ７１に供給される。また、ミキシングバルブ７１は管５１を介してリンスノズル５に接続されており、ミキシングバルブ７１に供給された混合液はリンスノズル５から基板Ｗに向けて吐出される。
【００５０】
このように、基板Ｗに混合液を供給しない間は、混合液を循環させておくことによって、ＤＩＷとＩＰＡとが攪拌され、ＤＩＷとＩＰＡとを十分に混ざり合った状態とすることができる。また、開閉バルブ７６の開成後、所定の温度に調整されるとともに、異物が除去された混合液を速やかにリンスノズル５に供給することができる。
【００５１】
また、ＤＩＷ導入管７３には、開閉バルブ７３ａの上流側（ＤＩＷ供給源ＷＳ側）にＤＩＷ供給管８３の一端が分岐接続される一方、ＤＩＷ供給管８３の他端がミキシングバルブ７１に接続されている。このＤＩＷ導入管７３には開閉バルブ８４が介装されている。このような構成によれば、制御ユニット４の制御指令に応じて開閉バルブ７６，８４が開閉制御されると、リンスノズル５にＤＩＷと混合液（ＤＩＷ＋ＩＰＡ）とが選択的に供給される。すなわち、開閉バルブ７６を閉じて、開閉バルブ８４を開くことで、ミキシングバルブ７１を介してＤＩＷがリンスノズル５に供給される。その一方で、開閉バルブ７６を開いて、開閉バルブ８４を閉じることで、ミキシングバルブ７１を介して混合液がリンスノズル５に供給される。
【００５２】
また、リンスノズル５にはノズル移動機構５３（図２）が接続されており、制御ユニット４からの動作指令に応じてノズル移動機構５３が駆動されることで、リンスノズル５を基板Ｗの回転中心の上方の吐出位置と吐出位置から側方に退避した待機位置との間で往復移動させることができる。
【００５３】
次に、上記のように構成された基板処理装置における洗浄処理動作について図３および図４を参照しつつ説明する。図３は、図１の基板処理装置の動作を示すフローチャートである。また、図４は、図１の基板処理装置の動作に伴う混合液中のＩＰＡ濃度の変化を示した概念図である。先ず、制御ユニット４はスプラッシュガード６を退避位置に位置させて、スピンチャック１をスプラッシュガード６の上端部から突出させる。そして、この状態で基板搬送手段（図示せず）により未処理の基板Ｗが装置内に搬入されると（ステップＳ１）、基板Ｗに対して洗浄処理（薬液処理＋リンス処理＋置換処理＋乾燥処理）を実行する。ここで、基板Ｗは表面Ｗfに微細パターンが形成されたパターン形成面を上方に向けた状態で装置内に搬入され、スピンチャック１に保持される。
【００５４】
続いて、制御ユニット４はスプラッシュガード６を第１高さ位置（図１に示す位置）に配置して、基板Ｗに対して薬液処理を実行する。すなわち、薬液ノズル３を吐出位置に移動させるとともに、チャック回転機構１３の駆動によりスピンチャック１に保持された基板Ｗを所定の回転速度（例えば５００ｒｐｍ）で回転させる（ステップＳ２）。そして、薬液ノズル３から基板表面Ｗｆに薬液が供給されると、薬液が遠心力により広げられ基板表面Ｗｆ全体が薬液処理される（ステップＳ３）。なお、基板Ｗから振り切られた薬液は第１排液槽２５ａに案内され、適宜再利用される。
【００５５】
この薬液処理が終了すると、薬液ノズル３が待機位置に移動される。そして、スプラッシュガード６が第２高さ位置に配置され、基板Ｗに対してリンス処理が実行される。すなわち、リンスノズル５が吐出位置に移動されるとともに、リンスノズル５から基板表面Ｗｆにリンス液（ＤＩＷ）が供給される。これにより、リンス液が遠心力により広げられ基板表面Ｗｆ全体がリンス処理される（ステップＳ４；リンス工程）。その結果、基板表面Ｗｆに付着する薬液がリンス液によって洗い流される。なお、基板Ｗから振り切られた使用済みのリンス液は第２排液槽２５ｂに案内され、廃棄される。
【００５６】
所定時間のリンス処理が終了すると、制御ユニット４は、基板Ｗの回転を継続しつつ、スプラッシュガード６を第３高さ位置に配置する。そして、リンスノズル５からリンス液に替えて、混合液（ＤＩＷ＋ＩＰＡ）を吐出させる。ここでは、混合液は基板Ｗへの供給前、つまり未供給時に貯留タンク７２に貯留される混合液のＩＰＡ濃度が共沸組成比率あるいはその近傍の比率に調整されている。このため、ＩＰＡとＤＩＷとの共沸組成物または共沸様組成物が混合液としてリンスノズル５から基板表面Ｗｆに向けて吐出される。基板表面Ｗｆに供給された混合液は、混合液に作用する遠心力によって混合液が流動して、基板表面Ｗｆに形成されたパターンの間隙にまで混合液が入り込む。これにより、例えば図５（ａ）に示す状態から同図（ｂ）に示す状態となり、微細パターンＦＰの間隙に付着するリンス液（ＤＩＷ）が混合液に確実に置換される（ステップＳ５；置換工程）。
【００５７】
このとき、基板表面Ｗｆに付着することなく基板Ｗから振り切られた使用済混合液はスプラッシュガード６を介して第３排液槽２５ｃに回収され、排液管２８１および回収管２８４を経由して貯留タンク７２に導かれる（回収工程）。この使用済混合液はリンス液（ＤＩＷ）で濡れた基板Ｗから除去されたものであることから、基板Ｗへの供給前の混合液（共沸組成比率あるいはその近傍の比率に調整された混合液）にリンス処理で用いたＤＩＷが新たに混ざったものとなっている。そのため、回収後における貯留タンク７２に貯留される、使用済混合液を含む混合液のＩＰＡ濃度は共沸組成比率（ＩＰＡ濃度が９１．３２％）よりも低下している。
【００５８】
そこで、制御ユニット４は一定時間ごとあるいは基板Ｗの処理枚数ごとに所定量のＩＰＡ液体をＩＰＡ供給源ＳＳから貯留タンク７２に補充する。これにより、回収した使用済混合液を含む貯留タンク７２内の混合液にＩＰＡが付加され、貯留タンク７２内のＩＰＡ濃度が共沸組成比率以上に調整される。つまり、貯留タンク７２内においてＤＩＷとＩＰＡとの共沸組成物よりＩＰＡを余分に含有した組成物が生成される。なお、このような貯留タンク７２へのＩＰＡの補充間隔および補充量は、使用済混合液に混入するＤＩＷ量、貯留タンク７２に貯留される混合液量等に応じて実験的に求めることができる。
【００５９】
ここで、回収した使用済混合液を含む貯留タンク７２内の混合液のＩＰＡ濃度が共沸組成比率となった場合には、混合液から揮発した蒸気と混合液自体の組成は同一となる。また、回収した使用済混合液を含む貯留タンク７２内の混合液のＩＰＡ濃度が共沸組成比率となった場合には、混合液からＩＰＡがＤＩＷに比較して多く揮発することで、混合液の組成は共沸組成比率に次第に近いづいていく。そのため、使用済混合液を含む貯留タンク７２内の混合液を再利用する際に、常に共沸組成またはその近辺の組成（共沸様組成）を有する混合液を再利用液として基板Ｗに供給することができる。
【００６０】
そして、このようにリンス液で濡れた基板表面Ｗｆが混合液に置換されると、基板表面全体が混合液による液膜で覆われた状態で、制御ユニット４はチャック回転機構１３の回転速度を高めて基板Ｗを高速回転（例えば３０００ｒｐｍ）させる。これにより、基板表面Ｗｆに付着する混合液が振り切られ、基板Ｗの乾燥処理（スピンドライ）が実行される（ステップＳ６；乾燥工程）。このとき、パターンの間隙には混合液が入り込んでおり、パターンの間隙に発生する負圧（パターン倒壊を引き起こす力）は低減されている。したがって、パターン倒壊を有効に防止しながらも、乾燥時間を短縮してスループットを向上させることができる。
【００６１】
こうして、基板Ｗの乾燥処理が終了すると、制御ユニット４は、チャック回転機構１３を制御して基板Ｗの回転を停止させる（ステップＳ７）。そして、スプラッシュガード６を退避位置に位置させて、スピンチャック１をスプラッシュガード６の上方から突出させる。この状態で基板搬送手段が処理済の基板Ｗを装置から搬出して、１枚の基板Ｗに対する一連の洗浄処理が終了する（ステップＳ８）。
【００６２】
また、次の未処理基板Ｗが装置内に搬入されて洗浄処理が行われる際には、置換工程において共沸組成またはその近辺の組成（共沸様組成）を有する、使用済混合液を含む混合液が再利用液としてリンスノズル５から供給される（再利用工程）。
【００６３】
以上のように、この実施形態によれば、乾燥工程前に基板表面Ｗｆに付着しているリンス液（ＤＩＷ）を混合液（ＤＩＷ＋ＩＰＡ）に置換している。このようにＩＰＡが予め混合された混合液を基板表面Ｗｆに直接に供給しているので、パターンの間隙に存在するリンス液をＩＰＡ（表面張力低下物質）を含む液体（混合液）に確実に置換して、乾燥時におけるパターン倒壊を有効に防止することができる。しかも、リンス工程後にリンス液で濡れている基板表面Ｗｆを混合液に置換することにより、ＩＰＡの消費量を抑制することができる。すなわち、リンス工程は混合液と異なり、ＤＩＷのみからなるリンス液により実行することで、置換工程では、基板表面Ｗｆに付着するリンス液を混合液に置換するだけのＩＰＡを用意すればよく、ＩＰＡの消費量を抑制することができる。
【００６４】
また、この実施形態によれば、乾燥処理前に基板表面Ｗｆを覆っている液膜はＤＩＷとＩＰＡとの共沸組成物または共沸様組成物で形成される。その結果、液膜の組成変化を抑えることができる。つまり、このようなＤＩＷとＩＰＡとの共沸組成物によれば、混合液から揮発する蒸気の組成と混合液自体の組成は等しいことから、混合液の組成は変動しにくい状態となっている。したがって、乾燥処理前に基板表面Ｗｆに付着する液膜の組成を安定させることができ、パターンの間隙に存在するＤＩＷをＤＩＷよりも表面張力が小さな物質（混合液）に確実に置換した状態としておくことができる。その結果、乾燥時におけるパターンの倒壊を有効に防止して基板表面Ｗｆを良好に乾燥することができる。
【００６５】
また、この実施形態によれば、ＤＩＷとＩＰＡとの共沸組成物または共沸様組成物を混合液として用いているので、混合液を再利用することが可能となり、ＩＰＡの消費量を抑制しながらパターン倒壊を有効に防止することができる。すなわち、基板Ｗに供給する供給液として１００％のＩＰＡをＤＩＷで濡れた基板表面Ｗｆに供給する場合には、ＤＩＷとＩＰＡとが必ず混ざってしまう。このため、基板Ｗに供給したＩＰＡのみを回収して再利用することは事実上、不可能となっていた。つまり、基板Ｗに供給する供給液として１００％のＩＰＡを用いた場合には、供給液の組成を安定化させることができず、ＩＰＡを再利用することはできなかった。その一方で、ＩＰＡをＤＩＷで希釈させないために、基板Ｗに供給するＩＰＡのうち、供給開始当初のＩＰＡを廃棄することも考えられる。これにより、ＤＩＷで希釈されたＩＰＡのみを廃棄して、残りのＩＰＡを再利用することも考えられる。しかしながら、廃棄されることによるＩＰＡ消費量が処理すべき基板枚数に比例して増加してしまうという問題がある。
【００６６】
これに対して、ＤＩＷとＩＰＡとの共沸組成物または共沸様組成物を混合液として用いることにより、混合液にリンス液（ＤＩＷ）が混入した場合でも、混合液の組成変化を抑制することができる。つまり、このようなＤＩＷとＩＰＡとの共沸組成物または共沸様組成物によれば、混合液の組成は変動しにくい状態となっている。このため、回収した使用済混合液を再利用する際に、該使用済混合液がリンス液で希釈されている場合であっても、混合液の組成変化が少ないことから、回収した使用済混合液に比較的少量のＩＰＡを付加することで、容易に使用済混合液を共沸組成物または共沸様組成物とすることができる。このため、処理すべき基板枚数にかかわらず、ＩＰＡ消費量を抑制することができる。
【００６７】
また、基板Ｗに供給する供給液として１００％のＩＰＡを用いる場合に、基板一枚当たりのＩＰＡ消費量を制限することにより、ＩＰＡ消費量を抑制することも考えられるが、この場合には例えば図５（ｃ）に示すように基板表面Ｗｆに付着するＤＩＷの表層部分にＩＰＡを混入させることができたとしても、微細パターンＦＰの間隙に表面張力低下物資（ＩＰＡ）を入り込ませて表面張力を低下させることは困難となってしまう。
【００６８】
これに対して、この実施形態によれば、使用済混合液を廃棄することなく再利用することができるので、処理すべき基板枚数に比例してＩＰＡ消費量が増加することがない。そのため、基板一枚当たりに比較的多量の混合液を供給することができる。その結果、図５（ｂ）に示すように基板上のリンス液（ＤＩＷ）が混合液に置換され、微細パターンＦＰの間隙に付着するリンス液も表面張力低下物質を含む液体（混合液）に置換することができる。したがって、ＩＰＡ消費量を効果的に抑制しながらパターン倒壊を有効に防止することができる。
【００６９】
また、この実施形態によれば、回収工程後でかつ再利用工程前に、回収した使用済混合液にＩＰＡを付加して、貯留タンク７２内の混合液のＩＰＡ濃度を共沸組成比率以上に調整している。このため、再利用される使用済混合液の組成を共沸組成比率に容易にコントロールすることができる。その結果、使用済混合液を再利用する際に、常に共沸組成またはその近辺の組成（共沸様組成）を有する混合液を基板Ｗに供給することができる。さらに、特にフィードバック制御等により混合液の組成を計測しながら混合液の組成を調整することなく、混合液中の組成を安定させることができるので、装置構成を簡素化することができる。
【００７０】
＜第２実施形態＞
図６は、この発明にかかる基板処理装置の第２実施形態を示す図である。また、図７は、図６の基板処理装置の制御構成を示すブロック図である。この第２実施形態にかかる基板処理装置が第１実施形態と大きく相違する点は、スピンチャック１の上方位置に本発明の「雰囲気遮断手段」として機能する遮断部材９を設けている点である。なお、その他の構成および動作は基本的に第１実施形態と同様であるため、ここでは同一符号を付して説明を省略する。
【００７１】
遮断部材９は中心部に開口部を有する円盤状の部材であって、スピンチャック１の上方位置に配置されている。この遮断部材９は、その下面（底面）が基板表面Ｗｆと略平行に対向する対向面となっており、その平面サイズは基板Ｗの直径と同等以上の大きさに形成されている。遮断部材９は略円筒形状を有する回転支柱９１の下端部に略水平に取り付けられ、回転支柱９１は水平方向に延びるアーム９２により基板Ｗの中心を通る鉛直軸回りに回転可能に保持されている。アーム９２には、遮断部材回転機構９３と遮断部材昇降機構９４が接続されている。
【００７２】
遮断部材回転機構９３は、制御ユニット４からの動作指令に応じて回転支柱９１を基板Ｗの中心を通る鉛直軸回りに回転させる。また、遮断部材回転機構９３は、スピンチャック１に保持された基板Ｗの回転に応じて基板Ｗと同じ回転方向でかつ略同じ回転速度で遮断部材９を回転させるように構成されている。
【００７３】
また、遮断部材昇降機構９４は、制御ユニット４からの動作指令に応じて、遮断部材９をスピンベース１５に近接して対向させたり、逆に離間させることが可能となっている。具体的には、制御ユニット４は遮断部材昇降機構９４を作動させることで、基板処理装置に対して基板Ｗを搬入出させる際には、スピンチャック１の上方の離間位置に遮断部材９を上昇させる。その一方で、基板Ｗに対して所定の処理を施す際には、スピンチャック１に保持された基板Ｗの表面Ｗｆのごく近傍に設定された所定の対向位置（図６に示す位置）まで遮断部材９を下降させる。この実施形態では、基板Ｗに対してリンス処理、置換処理および乾燥処理を施す際に、遮断部材９を対向位置に位置させる。
【００７４】
遮断部材９の中央部にはノズル９５が設けられている。回転支柱９１は中空に仕上げられ、内部に液供給管９６が挿通されている。そして、液供給管９６の下端にノズル９５が結合されている。液供給管９６は管５１を介して液供給ユニット７に接続されており、液供給ユニット７よりリンス液および混合液が供給されることで、ノズル９５からリンス液および混合液を選択的に吐出可能となっている。なお、液供給ユニット７の構成は第１実施形態と同様である。このように、この実施形態によれば、ノズル９５が本発明の「液供給手段」として機能する。
【００７５】
また、回転支柱９１の内壁面と液供給管９６の外壁面の隙間は、円筒状のガス供給路９７を形成している。このガス供給路９７は開閉バルブ９８を介してガス供給源ＧＳと接続されており、遮断部材９１と基板表面Ｗｆとの間に形成される空間に窒素ガスを供給することができる。なお、この実施形態では、ガス供給源ＧＳから窒素ガスを供給しているが、空気や他の不活性ガスなどを吐出するように構成してもよい。このように、この実施形態によれば、ガス供給源ＧＳが本発明の「ガス供給手段」として機能する。
【００７６】
上記のように構成された基板処理装置では、基板Ｗは次のようにして洗浄処理される。すなわち、薬液ノズル３から薬液が基板表面Ｗｆに供給され、基板Ｗに対して薬液処理が実行される。続いて、遮断部材９が離間位置から対向位置に位置決めされ、基板表面Ｗｆに近接して配置される。そして、基板Ｗの回転とともに遮断部材９が回転される。この状態でノズル９５からリンス液（ＤＩＷ）を吐出させて基板Ｗに対してリンス処理を施すとともに（リンス工程）、ノズル９５から混合液（ＤＩＷ+ＩＰＡ）を吐出させて基板表面Ｗｆに付着するリンス液を混合液により置換する（置換工程）。これにより、基板表面全体が混合液による液膜で覆われる。
【００７７】
ここで、基板表面Ｗｆを覆っている混合液による液膜は共沸組成物または共沸様組成物で形成されているので、液膜の組成変化を抑えることができる。したがって、基板表面Ｗｆに付着する液膜の組成を安定させることができ、パターンの間隙に存在するＤＩＷをＤＩＷよりも表面張力が小さな物質（混合液）に確実に置換した状態としておくことができる。また、このとき、第１実施形態と同様にして、基板Ｗに残留付着することなく基板Ｗから除去される使用済混合液を第３排液槽２５ｃにより回収して貯留タンク７２に導く。ここで、使用済混合液にはリンス液（ＤＩＷ）が混入している。そのため、貯留タンク７２に貯留される、使用済混合液を含む混合液のＩＰＡ濃度は低下するが、貯留タンク７２に一定時間ごとあるいは基板Ｗの所定の処理枚数ごとに補充されるＩＰＡ液体によって該混合液のＩＰＡ濃度は共沸組成比率以上に調整される。その結果、貯留タンク７２内の使用済混合液を含む混合液は共沸組成物または共沸様組成物となって再利用液として置換工程において再利用することが可能になる。
【００７８】
こうして基板Ｗに対する置換処理が終了すると、制御ユニット４はチャック回転機構１３および遮断部材回転機構９３のモータの回転速度を高めて基板Ｗおよび遮断部材９を高速回転させる。これにより、混合液で濡れた基板表面Ｗｆから混合液が振り切られ、基板Ｗの乾燥処理（スピンドライ）が実行される（乾燥工程）。さらに、この乾燥処理においては、ガス供給路９７から窒素ガスを供給することで、遮断部材９と基板表面Ｗｆとの間に挟まれた空間が窒素ガス雰囲気とされる。これにより、基板Ｗの乾燥が促進され、乾燥時間を短縮することができる。また、基板Ｗの周囲雰囲気の酸素濃度を低下させることができるため、基板表面Ｗｆからの混合液中へのＳｉなどの被酸化物質の溶出を低減することができる。これにより、基板表面Ｗｆへのウォーターマークの発生を効果的に防止することができる。
【００７９】
以上のように、この実施形態によれば、乾燥工程前に基板表面Ｗｆに付着しているリンス液を混合液に置換しているので、第１実施形態と同様して、ＩＰＡの消費量を抑制しながら、パターンの倒壊を有効に防止することができる。さらに、遮断部材９と基板表面Ｗｆとの間に形成される空間を窒素ガス雰囲気として乾燥処理を行うことで、乾燥時間を短縮するとともに被酸化物質の溶出を抑制することができる。その結果、ウォーターマーク発生についても効果的に防止することができる。
【００８０】
＜その他＞
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば上記実施形態では、スピンチャック１に保持された基板Ｗに対して薬液処理およびリンス処理などの湿式処理を施した後に、そのまま同一装置内でリンス液で濡れた基板Ｗに対して混合液による置換処理と乾燥処理（スピンドライ）とを実行しているが、置換処理と乾燥処理とを湿式処理から分離して行うようにしてもよい。さらに、置換処理を乾燥処理から分離して行うようにしてもよい。
【００８１】
また、上記実施形態では、回収した使用済混合液に有機溶媒成分（ＩＰＡ）を付加して使用済混合液のＩＰＡ濃度を液体（ＤＩＷ）とＩＰＡとの共沸組成比率（ＩＰＡ濃度が９１．３２ｖｏｌ％）以上に調整しているが、回収した使用済混合液にＩＰＡを付加してＩＰＡ濃度を共沸組成比率以上に調整することは必ずしも必要でない。すなわち、回収した使用済混合液にＩＰＡを付加した結果、該混合液のＩＰＡ濃度が共沸組成比率よりも小さい場合であっても、共沸組成の特徴を実質的に損なわない範囲であれば、混合液の組成の変化は少ないことから基板Ｗへの供給液として該混合液を再利用することができる。これにより、上記実施形態と同様にして、ＩＰＡ消費量を効果的に抑制しながら、パターン間隙に付着するリンス液（ＤＩＷ）を表面張力低下物質を含む液体（混合液）に置換してパターン倒壊を有効に防止することができる。
【００８２】
さらに、回収した使用済混合液に有機溶媒成分（ＩＰＡ）を付加することなく、そのまま再利用することも可能である。すなわち、回収した使用済混合液が共沸組成に近い挙動（共沸様）を示すならば、混合液のＩＰＡ濃度の変動は無視できる範囲であることから回収した使用済混合液をそのまま基板Ｗへの供給液として再利用することができる。特に、上記実施形態では、リンス処理と置換処理において基板Ｗから振り切られる処理液、つまりリンス液（ＤＩＷ）と混合液とを分離して回収しているので、使用済混合液に混入するリンス液の量を比較的少量に抑制することができ、上記のように使用済混合液をそのまま再利用する上で非常に有効となっている。
【００８３】
また、上記実施形態では、略水平姿勢で保持された基板Ｗに対して一枚ずつ処理（枚葉処理）を施しているが、複数の基板Ｗに対して一括して処理（バッチ処理）を施すようにしてもよい。具体的には、複数の基板Ｗに対して置換処理を一括して施すために、ＤＩＷとＩＰＡとの共沸組成物または共沸様組成物である混合液を貯留した処理槽に複数基板Ｗを浸漬させることで、各基板表面Ｗｆに付着する液体（ＤＩＷ）を混合液に置換させればよい。この場合には、例えば処理槽に混合液を供給しつつ処理槽からオーバーフローさせた使用済混合液を処理槽とは別に設けた回収タンク（回収手段）に回収するようにしてもよい。この場合、回収タンクに回収された使用済混合液には基板Ｗに付着していたＤＩＷが混入して使用済混合液のＩＰＡ濃度は処理槽への供給前の混合液に比較して低下する。そこで、回収タンクにＩＰＡ液体を補充（使用済混合液にＩＰＡ液体を付加）することで、使用済混合液のＩＰＡ濃度を共沸組成比率以上に調整すればよい。これにより、使用済混合液を共沸組成または共沸様組成を有する混合液として、処理槽と回収タンクとの間で循環させることで再利用することが可能となる。
【００８４】
また、上記実施形態では、キャビネット部７０において液体（ＤＩＷ）と有機溶媒成分（ＩＰＡ）との共沸組成物または共沸様組成物を混合液として生成しているが、混合液の生成は基板処理装置内で実行する場合に限らない。例えば基板処理装置とは別個に設けられた他の装置において生成した混合液を基板処理装置内に設けられたノズル等の液供給手段を介して基板表面Ｗｆに供給するようにしてもよい。
【００８５】
また、上記実施形態では、リンス液と混合液を同一の液供給手段（リンスノズル５またはノズル９５）から基板Ｗに供給しているが、リンス液と混合液とをそれぞれ別個に設けられた液供給手段から基板Ｗに供給するようにしてもよい。
【００８６】
さらに、上記実施形態では、リンス液で濡れた基板表面Ｗｆを乾燥させているが、リンス液以外の液体で濡れた基板表面Ｗｆを乾燥させる基板処理方法および基板処理装置に対しても本発明を適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
この発明は、半導体ウエハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、プラズマ表示用ガラス基板、光ディスク用基板などを含む基板全般の表面に対して乾燥処理を施す基板処理装置および基板処理方法に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】この発明にかかる基板処理装置の第１実施形態を示す図である。
【図２】図１の基板処理装置の制御構成を示すブロック図である。
【図３】図１の基板処理装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】図１の基板処理装置の動作に伴う混合液中のＩＰＡ濃度の変化を示した概念図である。
【図５】図１の乾燥処理装置の動作を模式的に示す図である。
【図６】この発明にかかる基板処理装置の第２実施形態を示す図である。
【図７】図６の基板処理装置の制御構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００８９】
５…リンスノズル（液供給手段）
９…遮断部材（雰囲気遮断手段）
１３…チャック回転機構（回転手段）
１７…チャックピン（基板保持手段）
２５ｃ…第３排液槽（回収手段）
９５…ノズル（液供給手段）
ＧＳ…ガス供給源（ガス供給手段）
Ｗ…基板
Ｗｆ…基板表面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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