JP6573520B2 - 基板処理方法および基板処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、低表面張力液体を用いて基板を処理する基板処理方法および基板処理装置に関する。処理対象となる基板の例には、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。

半導体装置の製造工程では、半導体ウエハ等の基板の表面が処理液で処理される。基板を一枚ずつ処理する枚葉式の基板処理装置は、基板をほぼ水平に保持しつつ、その基板を回転させるスピンチャックと、このスピンチャックによって回転される基板の表面に処理液を供給するためのノズルとを備えている。
典型的な基板処理工程では、スピンチャックに保持された基板に対して薬液が供給される。その後、リンス液が基板に供給され、それによって、基板上の薬液がリンス液に置換される。その後、基板上のリンス液を排除するためのスピンドライ工程が行われる。スピンドライ工程では、基板が高速回転されることにより、基板に付着しているリンス液が振り切られて除去（乾燥）される。一般的なリンス液は脱イオン水である。

基板の表面に微細なパターンが形成されている場合に、スピンドライ工程では、パターンの内部に入り込んだリンス液を除去できないおそれがあり、それによって、乾燥不良が生じるおそれがある。そこで、リンス液による処理後の基板の表面に、イソプロピルアルコール（isopropyl alcohol：ＩＰＡ）等の有機溶剤を供給して、基板の表面のパターンの隙間に入り込んだリンス液を有機溶剤に置換することによって基板の表面を乾燥させる手法が提案されている。

図１８に示すように、基板の高速回転により基板を乾燥させるスピンドライ工程では、液面（空気と液体との界面）が、パターン内に形成される。この場合、液面とパターンとの接触位置に、液体の表面張力が働く。この表面張力は、パターンを倒壊させる原因の一つである。
下記特許文献１に記載のように、リンス処理後スピンドライ工程の前に有機溶剤の液体を基板の表面に供給する場合には、有機溶剤の液体がパターンの間に入り込む。有機溶剤の表面張力は、典型的なリンス液である水よりも低い。そのため、表面張力に起因するパターン倒壊の問題が緩和される。

また、特許文献１に記載の基板処理装置は、スピンチャックに保持されている基板の上面中央部に対向配置され、基板の上面中央部に向けてＩＰＡを吐出する溶剤ノズルと、溶剤ノズルを内包しながら保持し、スピンチャックに保持されている基板の上方で不活性ガスを吐出する中心気体ノズルとを含む。
リンス処理後において、中心気体ノズルから不活性ガスが吐出される。これにより、基板の上面全域を覆う純水の液膜に沿って放射状に流れる窒素ガスの気流が形成される。また、中心気体ノズルからの不活性ガスの吐出に並行して、回転状態の基板の上面中央部に向けて溶剤ノズルからＩＰＡが吐出される。

特開２０１４−１１０４０４号公報

特許文献１に記載の手法では、基板の上面中央部に対向配置された溶剤ノズルから低表面張力液体（ＩＰＡ）が吐出されるので、溶剤ノズルから吐出された低表面張力液体は、基板の上面中央部に供給される。そのため、基板の上面周縁部に十分な量の低表面張力液体が行き渡らず、基板の上面周縁部に付着しているリンス液が、低表面張力液体に良好に置換しないおそれがある。すなわち、基板の上面周縁部における低表面張力液体への置換性能が低いおそれがある。置換工程において基板の上面周縁部での置換性能が低いと、その後に実行されるスピンドライ工程において、基板の上面周縁部でパターンが倒壊するおそれがある。

そこで、本発明の目的は、基板の上面周縁部におけるパターンの倒壊をより効果的に抑制できる基板処理方法および基板処理装置を提供することである。

前記の目的を達成するための請求項１に記載の発明は、水平姿勢に保持された基板（Ｗ）を、処理液を用いて処理する基板処理方法であって、前記基板の上面に付着している処理液を、当該処理液よりも表面張力が低い低表面張力液体に置換する置換工程（Ｓ４）を含み、前記置換工程は、前記基板の上方に配置されている第１の低表面張力液体ノズル（２７）から前記基板の上面中央部に前記低表面張力液体を供給することにより、前記基板の上面の全体を覆う前記低表面張力液体の液膜を形成する第１の液膜形成工程と、前記第１の低表面張力液体ノズルからの前記低表面張力液体の供給に併せて、前記基板の上方に配置されている第２の低表面張力液体ノズル（４４）から前記低表面張力液体の液滴を前記基板の上面周縁部に供給する液滴吐出工程（Ｔ４）と、前記第１の低表面張力液体ノズルからの前記低表面張力液体の供給の全期間に亘って、前記基板の上面に沿って流れる気流を形成するべく、前記基板の上方に不活性ガスを供給する不活性ガス供給工程と、を含む、基板処理方法を提供する。

なお、括弧内の数字等は、後述する実施形態における対応構成要素等を表すが、このことは、むろん、本発明がそれらの実施形態に限定されるべきことを意味するものではない。以下、この項において同じ。
この方法によれば、置換工程において、第１の低表面張力液体ノズルからの基板の上面中央部への低表面張力液体の吐出と、第２の低表面張力液体ノズルからの基板の上面周縁部への低表面張力液体の吐出と、基板の上方への不活性ガスの供給とを互いに並行して行う。

基板の上面中央部への低表面張力液体の吐出に並行して、基板の上面周縁部への低表面張力液体の吐出を行うので、基板の上面中央部だけでなく基板の上面周縁部にも、十分な量の低表面張力液体を行き渡らせることができる。
また、基板の上面への低表面張力液体の供給に並行して、基板の上方に不活性ガスを供給することにより、基板の上面に沿って流れる不活性ガスの気流が形成される。この不活性ガスの気流により、基板の上面上の空間の湿度を低く保つことができる。基板の上面上の空間の湿度が高い状態で基板の上面に低表面張力液体を供給すると仮定すると、基板の上面に供給された低表面張力液体が前記空間の雰囲気に含まれる水分に溶け込むことにより、基板の上面上に存在する低表面張力液体の量が減少し、その結果、低表面張力液体への置換性能が低下するおそれがある。これに対し、本発明では、置換工程における、基板の上面上の空間の湿度を低く保つことにより、基板に供給された低表面張力液体が、基板の上面上の空間の雰囲気中の水分に溶け込むことを抑制または防止できる。そのため、基板の上面上に供給された低表面張力液体の液量の減少を効果的に抑制または防止できる。

したがって、十分な液量の低表面張力液体を基板の上面周縁部に供給できると共に、基板の上面周縁部に供給された低表面張力液体張力液体の減少を効果的に抑制または防止できるから、基板の上面周縁部における低表面張力液体への置換性能の向上を図ることができる。ゆえに、基板の上面周縁部におけるパターンの倒壊をより効果的に抑制できる。

また、基板の上面周縁部に供給される低表面張力液体は、低表面張力液体の液滴である。そのため、基板の上面周縁部における低表面張力液体の液滴の供給領域（ＤＡ，ＤＢ）には、低表面張力液体の液滴の衝突によって、物理力が与えられる。これにより、基板の上面周縁部における低表面張力液体への置換性能の向上を、より一層図ることができる。
請求項２に記載のように、前記置換工程が、前記低表面張力液体の前記液滴の供給を停止し、かつ前記第１の低表面張力液体ノズルから前記基板の上面中央部に前記低表面張力液体を供給することにより、前記基板の上面の全体を覆う前記低表面張力液体の液膜を形成する第２の液膜形成工程をさらに含んでいてもよい。

請求項３に記載の発明は、前記液滴吐出工程は、前記低表面張力液体と気体とを混合させることにより生成された前記低表面張力液体の液滴を吐出する工程（Ｔ４）を含む、請求項１または２に記載の基板処理方法である。
この方法によれば、低表面張力液体と気体とを混合させることにより、低表面張力液体の液滴を作成できる。これにより、低表面張力液体の液滴の基板の上面への供給を、簡単に実現できる。

請求項４に記載の発明は、前記液滴吐出工程は、複数の噴射口（２２７）から前記低表面張力液体の液滴を噴射する工程を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の基板処理方法である。
この方法によれば、液滴吐出工程において基板の上面に向けて気体を吹き付けないので、低表面張力液体の液滴を基板の上面に供給する際に、基板の上面に沿って流れる不活性ガスの気流を阻害することを抑制または防止できる。この結果、基板の周縁部の上方を不活性ガスによって確実に覆うことができ、これにより、基板の周縁部の上方の雰囲気をより一層低湿度に保つことができる。

請求項５に記載の発明は、前記液滴吐出工程と並行して、前記上面における前記低表面張力液体の前記液滴の供給領域（ＤＡ，ＤＢ）を、前記基板の上面周縁部で移動させる供給領域移動工程をさらに含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の基板処理方法である。
この方法によれば、液滴吐出工程において基板の上面における低表面張力液体の液滴の供給領域を上面周縁部で移動させる。そのため、第２の低表面張力液体ノズルから噴射された低表面張力液体の液滴を基板の上面周縁部の広範囲に供給できる。これにより、基板の上面周縁部の広範囲において、低表面張力液体への置換性能を向上させることができる。

前記の目的を達成するための請求項６に記載の発明は、処理液を用いて基板（Ｗ）を処理するための基板処理装置（１）であって、前記基板を水平姿勢に保持する基板保持ユニット（５）と、前記基板の上方に配置され、前記基板の上面中央部に向けて前記処理液よりも表面張力が低い低表面張力液体を吐出するための第１の低表面張力液体ノズル（２７；２０９）と、前記第１の低表面張力液体ノズルに前記低表面張力液体を供給する第１の低表面張力液体供給機構（２７Ａ；２０９Ｃ）と、前記基板の上方に不活性ガスを供給する不活性ガス供給ユニット（１０）と、前記基板の上方に配置され、前記基板の上面周縁部に向けて前記低表面張力液体の液滴を吐出するための第２の低表面張力液体ノズル（４４）と、前記第２の低表面張力液体ノズルに前記低表面張力液体を供給する第２の低表面張力液体供給機構（４４Ｃ）とを含み、前記第１および第２の低表面張力液体供給機構ならびに前記不活性ガス供給ユニットを制御して、前記基板の上面に付着している処理液を、前記低表面張力液体に置換する置換工程を実行する制御ユニット（３）と、を含み、前記置換工程は、前記第１の低表面張力液体ノズルから前記基板の上面中央部に前記低表面張力液体を供給することにより、前記基板の上面の全体を覆う前記低表面張力液体の液膜を形成する第１の液膜形成工程と、前記第１の低表面張力液体ノズルからの前記低表面張力液体の供給に併せて、前記第２の低表面張力液体ノズルから前記低表面張力液体の前記液滴を前記基板の上面周縁部に供給する液滴吐出工程と、前記第１の低表面張力液体ノズルからの前記低表面張力液体の供給の全期間に亘って、前記基板の上面に沿って流れる気流を形成するべく、前記上方に不活性ガスを供給する不活性ガス供給工程と、を含む、基板処理装置を提供する。

この構成によれば、置換工程において、第１の低表面張力液体ノズルからの基板の上面中央部への低表面張力液体の吐出と、第２の低表面張力液体ノズルからの基板の上面周縁部への低表面張力液体の吐出と、基板の上方への不活性ガスの供給とを互いに並行して行う。
基板の上面中央部への低表面張力液体の吐出に並行して、基板の上面周縁部への低表面張力液体の吐出を行うので、基板の上面中央部だけでなく基板の上面周縁部にも、十分な量の低表面張力液体を行き渡らせることができる。

また、基板の上面への低表面張力液体の供給に並行して、基板の上方に不活性ガスを供給することにより、基板の上面に沿って流れる不活性ガスの気流が形成される。この不活性ガスの気流により、基板の上面上の空間の湿度を低く保つことができる。基板の上面上の空間の湿度が高い状態で基板の上面に低表面張力液体を供給すると仮定すると、基板の上面に供給された低表面張力液体が前記空間の雰囲気に含まれる水分に溶け込むことにより、基板の上面上に存在する低表面張力液体の量が減少し、その結果、低表面張力液体への置換性能が低下するおそれがある。これに対し、本発明では、置換工程における、基板の上面上の空間の湿度を低く保つことにより、基板に供給された低表面張力液体が、基板の上面上の空間の雰囲気中の水分に溶け込むことを抑制または防止できる。そのため、基板の上面上に供給された低表面張力液体の液量の減少を効果的に抑制または防止できる。

したがって、十分な液量の低表面張力液体を基板の上面周縁部に供給できると共に、基板の上面周縁部に供給された低表面張力液体張力液体の減少を効果的に抑制または防止できるから、基板の上面周縁部における低表面張力液体への置換性能の向上を図ることができる。ゆえに、基板の上面周縁部におけるパターンの倒壊をより効果的に抑制できる。
請求項７に記載の発明は、前記不活性ガス供給ユニットは、前記基板の上方で不活性ガスを吐出することにより、前記基板の上面に沿って前記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前記気流を形成させる不活性ガスノズル（５２）を含み、前記第２の低表面張力液体ノズルは、前記基板の周縁部の上方でかつ前記気流よりも上方に配置されている、請求項６に記載の基板処理装置である。

この構成によれば、不活性ガスノズルから吐出された不活性ガスは、基板の上面に沿って、基板の上面中央部から上面周縁部に放射状に広がる気流を形成する。この不活性ガスの気流の上方に、第２の低表面張力液体ノズルを配置する。そのため、第２の低表面張力液体ノズルが、基板の上面中央部から上面周縁部に向けて基板の上面に沿って流れる不活性ガスの気流を阻害することを抑制または防止できる。これにより、基板の周縁部の上方の雰囲気をより一層低湿度に保つことができる。
また、請求項８に示すように、前記置換工程は、前記低表面張力液体の前記液滴の供給を停止し、かつ前記第１の低表面張力液体ノズルから前記基板の上面中央部に前記低表面張力液体を供給することにより、前記基板の上面の全体を覆う前記低表面張力液体の液膜を形成する第２の液膜形成工程をさらに含んでいてもよい。

図１は、この発明の一実施形態に係る基板処理装置の内部のレイアウトを説明するための図解的な平面図である。 図２は、前記基板処理装置に備えられた処理ユニットの構成例を説明するための図解的な断面図である。 図３は、前記基板処理装置に備えられた第１の有機溶剤ノズルの構成を図解的に示す断面図である。 図４は、共通ノズルの構成例を説明するための模式的な縦断面図である。 図５は、第１の有機溶剤ノズルおよび共通ノズルの移動を説明するための模式的な平面図である。 図６は、スピンチャックおよび下面ノズルを説明するための模式的な平面図である。 図７は、下面ノズルの模式的な平面図である。 図８は、ノズル部の長手方向に下面ノズルを見た部分断面図である。 図９は、図８に示すIX-IX線に沿う下面ノズルの断面図である。 図１０は、図７に示すX-X線に沿うノズル部の鉛直断面を示す図である。 図１１は、ノズル部が温調液を吐出している状態を示す模式的な平面図である。 図１２は、前記基板処理装置の主要部の電気的構成を説明するためのブロック図である。 図１３は、前記基板処理装置による基板処理の一例を説明するための流れ図である。 図１４は、前記置換工程および前記スピンドライ工程を説明するためのタイムチャートである。 図１５Ａ〜１５Ｂは、前記置換工程の様子を説明するための図解的な断面図である。 図１５Ｃ〜１５Ｄは、前記置換工程の様子を説明するための図解的な断面図である。 図１５Ｅは、第１のスピンドライ工程の様子を説明するための図解的な断面図である。図１５Ｆは、第２のスピンドライ工程の様子を説明するための図解的な断面図である。 図１６は、この発明の他の実施形態に係る処理ユニットの構成例を説明するための図解的な断面図である。 図１７Ａは、処理ユニットに含まれる液滴ノズルの構成を図解的に示す断面図である。 図１７Ｂは、液滴ノズルの模式的な平面図である。 図１８は、表面張力によるパターン倒壊の原理を説明するための図解的な断面図である。

以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係る基板処理装置の内部のレイアウトを説明するための図解的な平面図である。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、有機溶剤や処理ガスによって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、有機溶剤を用いて基板Ｗを処理する複数の処理ユニット２と、処理ユニット２で処理される複数枚の基板Ｗを収容するキャリヤＣが載置されるロードポートＬＰと、ロードポートＬＰと処理ユニット２との間で基板Ｗを搬送する搬送ロボットＩＲおよびＣＲと、基板処理装置１を制御する制御ユニット３とを含む。搬送ロボットＩＲは、キャリヤＣと搬送ロボットＣＲとの間で基板Ｗを搬送する。搬送ロボットＣＲは、搬送ロボットＩＲと処理ユニット２との間で基板Ｗを搬送する。複数の処理ユニット２は、たとえば、同様の構成を有している。

図２は、処理ユニット２の構成例を説明するための図解的な断面図である。
処理ユニット２は、内部空間を有する箱形の処理チャンバ４と、処理チャンバ４内で一枚の基板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（基板保持ユニット）５と、スピンチャック５に保持されている基板Ｗの上面に、処理液の一例としての薬液を供給するための薬液供給ユニット６と、スピンチャック５に保持されている基板Ｗの上面に、処理液の一例としてのリンス液を供給するためのリンス液供給ユニット７と、スピンチャック５に保持されている基板Ｗの上面（基板Ｗの表面）に、有機溶剤（低表面張力液体）の一例のＩＰＡを供給するための第１の有機溶剤供給ユニット８と、有機溶剤の一例のＩＰＡを供給するための第２の有機溶剤供給ユニット９と、スピンチャック５に保持されている基板Ｗの上方に、不活性ガスを供給するための不活性ガス供給ユニット１０と、スピンチャック５に保持されている基板Ｗの下面（基板Ｗの裏面）に、温調流体の一例である温水を供給する下面供給ユニット１１と、スピンチャック５を取り囲む筒状の処理カップ１２とを含む。

処理チャンバ４は、箱状の隔壁１３と、隔壁１３の上部から隔壁１３内（処理チャンバ４内に相当）に清浄空気を送る送風ユニットとしてのＦＦＵ（ファン・フィルタ・ユニット）１４と、隔壁１３の下部から処理チャンバ４内の気体を排出する排気装置１５とを含む。
ＦＦＵ１４は隔壁１３の上方に配置されており、隔壁１３の天井に取り付けられている。ＦＦＵ１４は、隔壁１３の天井から処理チャンバ４内に清浄空気を送る。排気装置１５は、処理カップ１２内に接続された排気ダクト１６を介して処理カップ１２の底部に接続されており、処理カップ１２の底部から処理カップ１２の内部を吸引する。ＦＦＵ１４および排気装置１５により、処理チャンバ４内にダウンフロー（下降流）が形成される。

スピンチャック５として、基板Ｗを水平方向に挟んで基板Ｗを水平に保持する挟持式のチャックが採用されている。具体的には、スピンチャック５は、スピンモータ１７と、このスピンモータ１７の駆動軸と一体化されたスピン軸１８と、スピン軸１８の上端に略水平に取り付けられた円板状のスピンベース１９とを含む。
スピンベース１９は、基板Ｗの外径（約３００ｍｍ）よりも大きな外径を有する水平な円形の上面１９ａを含む。上面１９ａには、その周縁部に複数個（３個以上。たとえば４個）の挟持部材２０（図６を併せて参照）が配置されている。複数個の挟持部材２０は、スピンベース１９の上面周縁部において、基板Ｗの外周形状に対応する円周上で適当な間隔を空けてたとえば等間隔に配置されている。

薬液供給ユニット６は、薬液ノズル２１を含む。薬液ノズル２１は、たとえば、連続流の状態で液を吐出するストレートノズルであり、スピンチャック５の上方で、その吐出口を基板Ｗの上面中央部に向けて固定的に配置されている。薬液ノズル２１には、薬液供給源からの薬液が供給される薬液配管２２が接続されている。薬液配管２２の途中部には、薬液ノズル２１からの薬液の吐出／供給停止を切り換えるための薬液バルブ２３が介装されている。薬液バルブ２３が開かれると、薬液配管２２から薬液ノズル２１に供給された連続流の薬液が、薬液ノズル２１の下端に設定された吐出口から吐出される。また、薬液バルブ２３が閉じられると、薬液配管２２から薬液ノズル２１への薬液の吐出が停止される。

薬液の具体例は、エッチング液または洗浄液である。さらに具体的には、薬液は、フッ酸、ＳＣ１（アンモニア過酸化水素水混合液）、ＳＣ２（塩酸過酸化水素水混合液）、フッ化アンモニウム、バッファードフッ酸（フッ酸とフッ化アンモニウムとの混合液）などであってもよい。
リンス液供給ユニット７は、リンス液ノズル２４を含む。リンス液ノズル２４は、たとえば、連続流の状態で液を吐出するストレートノズルであり、スピンチャック５の上方で、その吐出口を基板Ｗの上面中央部に向けて固定的に配置されている。リンス液ノズル２４には、リンス液供給源からのリンス液が供給されるリンス液配管２５が接続されている。リンス液配管２５の途中部には、リンス液ノズル２４からのリンス液の吐出／供給停止を切り換えるためのリンス液バルブ２６が介装されている。リンス液バルブ２６が開かれると、リンス液配管２５からリンス液ノズル２４に供給された連続流のリンス液が、リンス液ノズル２４の下端に設定された吐出口から吐出される。また、リンス液バルブ２６が閉じられると、リンス液配管２５からリンス液ノズル２４へのリンス液の吐出が停止される。リンス液は、たとえば脱イオン水（ＤＩＷ）であるが、ＤＩＷ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、１０ｐｐｍ〜１００ｐｐｍ程度）の塩酸水のいずれかであってもよい。

なお、薬液ノズル２１およびリンス液ノズル２４は、それぞれ、スピンチャック５に対して固定的に配置されている必要はなく、たとえば、スピンチャック５の上方において水平面内で揺動可能なアームに取り付けられて、このアームの揺動により基板Ｗの上面における処理液（薬液またはリンス液）の着液位置がスキャンされる、いわゆるスキャンノズルの形態が採用されてもよい。

第１の有機溶剤供給ユニット８は、スピンチャック５に保持されている基板Ｗの上面に有機溶剤の液滴を供給するための第１の有機溶剤ノズル（第１の低表面張力液体ノズル）２７と、第１の有機溶剤ノズル２７が先端部に取り付けられた第１のノズルアーム２８と、第１のノズルアーム２８に接続され、第１の揺動軸線Ａ２まわりに第１のノズルアーム２８を揺動させる第１のノズル移動ユニット２９とを含む。第１のノズル移動ユニット２９が第１のノズルアーム２８を揺動することにより、平面視で基板Ｗの上面中央部を通る軌跡Ｘ１（図５参照）に沿って第１の有機溶剤ノズル２７を水平に移動させる。

第１の有機溶剤ノズル２７は、有機溶剤の微小の液滴を噴出する二流体ノズルの形態を有している。第１の有機溶剤ノズル２７には、第１の有機溶剤ノズル２７に有機溶剤と気体とを供給する第１の有機溶剤供給機構（第１の低表面張力液体供給機構）２７Ａが接続されている。第１の有機溶剤供給機構２７Ａは、有機溶剤供給源からの常温の液体の有機溶剤（ＩＰＡ）を第１の有機溶剤ノズル２７に供給する第１の有機溶剤配管３０と、気体供給源からの気体を第１の有機溶剤ノズル２７に供給する気体配管３１とを含む。

第１の有機溶剤配管３０には、第１の有機溶剤配管３０から第１の有機溶剤ノズル２７への有機溶剤の吐出および供給停止を切り換える第１の有機溶剤バルブ３２と、第１の有機溶剤配管３０の開度を調節して、第１の有機溶剤ノズル２７から吐出される有機溶剤の流量を調整するための第１の流量調整バルブ３３とが介装されている。図示はしないが、第１の流量調整バルブ３３は、弁座が内部に設けられたバルブボディと、弁座を開閉する弁体と、開位置と閉位置との間で弁体を移動させるアクチュエータとを含む。他の流量調整バルブについても同様である。

気体配管３１には、気体配管３１から第１の有機溶剤ノズル２７への気体の吐出および供給停止を切り換える気体バルブ３４が介装されている。第１の有機溶剤ノズル２７に供給される気体としては、一例として窒素ガス（Ｎ_２）を例示できるが、窒素ガス以外の不活性ガス、たとえば乾燥空気や清浄空気などを採用することもできる。
図３は、第１の有機溶剤ノズル２７の構成を図解的に示す断面図である。

図３に示すように、第１の有機溶剤ノズル２７は、ほぼ円柱状の外形を有している。第１の有機溶剤ノズル２７は、ケーシングを構成する外筒３６と、外筒３６の内部に嵌め込まれた内筒３７とを含む。
外筒３６および内筒３７は、各々共通の中心軸線ＣＬ上に同軸配置されており、互いに連結されている。内筒３７の内部空間は、第１の有機溶剤配管３０からの有機溶剤が流通する直線状の有機溶剤流路３８となっている。また、外筒３６および内筒３７との間には、気体配管３１から供給される気体が流通する円筒状の気体流路３９が形成されている。

有機溶剤流路３８は、内筒３７の上端で有機溶剤導入口４０として開口している。有機溶剤流路３８には、この有機溶剤導入口４０を介して第１の有機溶剤配管３０からの有機溶剤が導入される。また、有機溶剤流路３８は、内筒３７の下端で、中心軸線ＣＬ上に中心を有する円状の有機溶剤吐出口４１として開口している。有機溶剤流路３８に導入された有機溶剤は、この有機溶剤吐出口４１から吐出される。

気体流路３９は、中心軸線ＣＬと共通の中心軸線を有する円筒状の間隙であり、外筒３６および内筒３７の上端部で閉塞され、外筒３６および内筒３７の下端で、中心軸線ＣＬ上に中心を有し、有機溶剤吐出口４１を取り囲む円環状の気体吐出口４２として開口している。気体流路３９の下端部は、気体流路３９の長さ方向における中間部よりも流路面積が小さくされ、下方に向かって小径となっている。また、外筒３６の中間部には、気体流路３９に連通する気体導入口４３が形成されている。

気体導入口４３には、外筒３６を貫通した状態で気体配管３１が接続されており、気体配管３１の内部空間と気体流路３９とが連通されている。気体配管３１からの気体は、この気体導入口４３を介して気体流路３９に導入され、気体吐出口４２から吐出される。
基板Ｗの上面に有機溶剤吐出口４１が対向するように、第１の有機溶剤ノズル２７を基板Ｗの上方に配置する。この実施形態では、この配置状態にある第１の有機溶剤ノズル２７の下端（外筒３６の下端）と基板Ｗとの間の間隔Ｗ２は、たとえば約２０ｍｍに設定されている。この間隔Ｗ２は、第１の有機溶剤ノズル２７の下端が、後述する基板Ｗの上面に沿って流れる放射状気流（気体吐出口５５，５６，５７から吐出される不活性ガスの気流）の高さ位置よりも高くなるように設定されている。

気体バルブ３４を開いて気体吐出口４２から気体を吐出させながら、第１の有機溶剤バルブ３２を開いて有機溶剤吐出口４１から有機溶剤を吐出させることにより、第１の有機溶剤ノズル２７の近傍で有機溶剤に気体を衝突（混合）させることにより有機溶剤の微小の液滴を生成することができ、有機溶剤を噴霧状に吐出することができる。これにより、有機溶剤の液滴の基板Ｗの上面への供給を、簡単に実現できる。

図２に示すように、第２の有機溶剤供給ユニット９は、スピンチャック５に保持されている基板Ｗの上面に有機溶剤の連続流を供給するための第２の有機溶剤ノズル（第２の低表面張力液体ノズル）４４と、第２の有機溶剤ノズル４４が先端部に取り付けられた第２のノズルアーム４５と、第２のノズルアーム４５に接続され、第２の揺動軸線Ａ３まわりに第２のノズルアーム４５を揺動させる第２のノズル移動ユニット４６とを含む。第２のノズル移動ユニット４６が第２のノズルアーム４５を揺動することにより、平面視で基板Ｗの上面中央部を通る軌跡Ｘ２（図５参照）に沿って第２の有機溶剤ノズル４４を水平に移動させる。

第２の有機溶剤ノズル４４は、鉛直方向に沿った直管で構成されている。第２の有機溶剤ノズル４４には、第２の有機溶剤ノズル４４に有機溶剤を供給する第２の有機溶剤供給機構（第２の低表面張力液体供給機構）４４Ｃが接続されている。第２の有機溶剤供給機構４４Ｃは、有機溶剤供給源からの常温の有機溶剤（ＩＰＡ）の液体を第２の有機溶剤ノズル４４に供給する第２の有機溶剤配管４７と、第２の有機溶剤配管４７に介装され、第２の有機溶剤配管４７から第２の有機溶剤ノズル４４への有機溶剤の吐出および供給停止を切り換える第２の有機溶剤バルブ４８と、第２の有機溶剤配管４７に介装され、第２の有機溶剤配管４７の開度を調節して、第２の有機溶剤ノズル４４から吐出される有機溶剤の流量を調整するための第２の流量調整バルブ４９とを含む。第２の有機溶剤バルブ４８が開かれると、第２の有機溶剤配管４７から第２の有機溶剤ノズル４４に供給された連続流の有機溶剤が、第２の有機溶剤ノズル４４の下端に設定された吐出口から吐出される。また、第２の有機溶剤バルブ４８が閉じられると、第２の有機溶剤配管４７から第２の有機溶剤ノズル４４への有機溶剤の吐出が停止される。

不活性ガス供給ユニット１０は、スピンチャック５に保持されている基板Ｗの上面に気体を吐出するための不活性ガスノズル５２を備えている。不活性ガスノズル５２は、基板Ｗの上方を窒素ガス雰囲気で覆うためのノズルである。不活性ガスノズル５２には、不活性ガス配管５０が結合されている。不活性ガス配管５０には、その流路を開閉する不活性ガスバルブ５１が介装されている。

この実施形態では、第２の有機溶剤ノズル４４に、不活性ガスノズル５２が一体に結合されている。そのため、第２の有機溶剤ノズル４４および不活性ガスノズル５２が、共通ノズルＣＮに備えられている。すなわち、共通ノズルＣＮは、有機溶剤を吐出する有機溶剤ノズルとしての機能と、窒素ガス等の不活性ガスを吐出する不活性ガスノズルとしての機能とを有している。

図４は、共通ノズルＣＮ（不活性ガスノズル５２）の構成例を説明するための模式的な縦断面図である。
不活性ガスノズル５２は、下端にフランジ部５３を有する円筒状のノズル本体５４を有している。ノズル本体５４の最外径は、たとえば約９５〜約１２０ｍｍである。フランジ部５３の側面である外周面には、上側気体吐出口５５および下側気体吐出口５６が、それぞれ環状に外方に向けて開口している。上側気体吐出口５５および下側気体吐出口５６は、上下に間隔を空けて配置されている。ノズル本体５４の下面には、中心気体吐出口５７が配置されている。

ノズル本体５４には、不活性ガス配管５０から不活性ガスが供給される気体導入口５８，５９が形成されている。気体導入口５８，５９に対して、個別の不活性ガス配管が結合されてもよい。ノズル本体５４内には、気体導入口５８と上側気体吐出口５５および下側気体吐出口５６とを接続する筒状の気体流路６１が形成されている。また、ノズル本体５４内には、気体導入口５９に連通する筒状の気体流路６２が第２の有機溶剤ノズル４４のまわりに形成されている。気体流路６２の下方にはバッファ空間６３が連通している。バッファ空間６３は、さらに、パンチングプレート６４を介して、その下方の空間６５に連通している。この空間６５が中心気体吐出口５７に開放している。気体導入口５８，５９に供給される不活性ガスとしては、一例として窒素ガス（Ｎ_２）を例示できるが、窒素ガス以外の不活性ガス、たとえば乾燥空気や清浄空気などを採用することもできる。

気体導入口５８から導入された不活性ガスは、気体流路６１を介して上側気体吐出口５５および下側気体吐出口５６に供給され、これらの気体吐出口５５，５６から放射状に吐出される。これにより、上下方向に重なる２つの放射状気流が基板Ｗの上方に形成される。一方、気体導入口５９から導入された不活性ガスは、気体流路６２を介してバッファ空間６３に蓄えられ、さらにパンチングプレート６４を通って拡散された後に、空間６５を通って中心気体吐出口５７から基板Ｗの上面に向けて下方に吐出される。この不活性ガスは、基板Ｗの上面にぶつかって方向を変え、放射方向の不活性ガス流を基板Ｗの上方に形成する。

したがって、中心気体吐出口５７から吐出される不活性ガスが形成する放射状気流と、気体吐出口５５，５６からの吐出される二層の放射状気流とを合わせて、三層の放射状気流が基板Ｗの上方に形成されることになる。この三層の放射状気流によって、基板Ｗの上面が保護される。とくに、後述するとおり、基板Ｗを高速回転するときに、三層の放射状気流によって基板Ｗの上面が保護されることにより、液滴やミストが基板Ｗの表面に付着することを回避できる。

この実施形態では、置換工程（Ｓ４）において、共通ノズルＣＮは、基板Ｗの上面に近接配置されており、このとき、共通ノズルＣＮ（不活性ガスノズル５２）の下端面と基板Ｗとの間の間隔Ｗ１は、たとえば約４ｍｍに設定されている。この状態で、吐出口５５，５６，５７から吐出される放射状気流は、たとえば、基板Ｗの上面から微小間隔を隔てた状態、または基板Ｗの上面に密接しながら、基板Ｗの上面に沿って流れる。換言すると、この放射状気流は、上下方向に関し、第１の有機溶剤ノズル２７の下端よりも下方領域を流れる。

第２の有機溶剤ノズル４４は、気体流路６２、バッファ空間６３およびパンチングプレート６４を貫通して上下方向に延びている。第２の有機溶剤ノズル４４の下端の吐出口４４ａは、パンチングプレート６４の下方に位置しており、基板Ｗの上面に向けて鉛直上方から有機溶剤を吐出する。
図５は、第１の有機溶剤ノズル２７および共通ノズルＣＮの移動を説明するための模式的な平面図である。

図５に示すように、第１のノズル移動ユニット２９は、第１の有機溶剤ノズル２７を、スピンチャック５に保持された基板Ｗの上面中央部（具体的には、回転軸線Ａ１）を通る円弧状の軌跡Ｘ１に沿って水平に移動させる。第１のノズル移動ユニット２９は、第１の有機溶剤ノズル２７から吐出された有機溶剤が基板Ｗの上面に着液する処理位置と、第１の有機溶剤ノズル２７が平面視でスピンチャック５の周囲に設定されたホーム位置との間で、第１の有機溶剤ノズル２７を水平に移動させる。さらに、第１のノズル移動ユニット２９は、第１の有機溶剤ノズル２７を、基板Ｗの上面周縁部の内側寄りの第１の周縁位置（図５に二点鎖線で図示）と、基板Ｗの上面周縁部の外側寄りの第２の周縁位置（図５に一点鎖線で図示）との間で水平移動させる。第１の有機溶剤ノズル２７が第１の周縁位置に位置するときには、基板Ｗの上面における有機溶剤の供給領域（着液領域）ＤＡ（図１５Ｃ参照）が、基板Ｗの周端縁から基板Ｗの回転軸線Ａ１側に約４０〜５０ｍｍ隔てられた所定位置に配置される。一方、第１の有機溶剤ノズル２７が第２の周縁位置に位置するときには、基板Ｗの上面における有機溶剤の供給領域ＤＡ（図１５Ｃ参照）が基板Ｗの周端縁に配置される。第１の周縁位置および第２の周縁位置は、いずれも処理位置である。

図５に示すように、第２のノズル移動ユニット４６は、共通ノズルＣＮを、スピンチャック５に保持された基板Ｗの上面中央部（具体的には、回転軸線Ａ１上）を通る円弧状の軌跡Ｘ２に沿って水平に移動させる。第２のノズル移動ユニット４６は、共通ノズルＣＮを、基板Ｗ中央部の上方の処理位置（図５に実線で図示）と、基板Ｗの上方から側方に退避したホーム位置（図５に二点鎖線で図示）との間で移動させる。共通ノズルＣＮが処理位置にある状態では、第２の有機溶剤ノズル４４から吐出された有機溶剤が、基板Ｗの上面中央部（具体的には回転軸線Ａ１上）に着液する。

図２に示すように、下面供給ユニット１１は、温調流体の一例である温調液を上方に吐出する下面ノズル７０と、下面ノズル７０に温調液を導く温調液配管６７と、温調液配管６７に介装された温調液バルブ６８と、温調液配管６７に介装され、温調液配管６７の開度を調節して、下面ノズル７０から上方に吐出される温調液の流量を調整するための第３の流量調整バルブ６９とを含む。温調液バルブ６８が開かれると、温調液供給源からの温調液が、第３の流量調整バルブ６９の開度に対応する流量で、温調液配管６７から下面ノズル７０に供給される。これにより、高温（たとえば、ＩＰＡの沸点（約８０℃）に近い温度７５℃）の温調液が、下面ノズル７０から吐出される。下面ノズル７０に供給される温調液は、加熱された純水である。下面ノズル７０に供給される温調液の種類は、純水に限らず、炭酸水、電解イオン水、水素水、オゾン水、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール、）または希釈濃度（たとえば、１０〜１００ｐｐｍ程度）の塩酸水、などであってもよい。また、供給される温調流体は、温調液に限られず、温調液の代わりに温調ガス（加熱ガス）を基板Ｗの下面に供給してもよい。

図６は、スピンチャック５および下面ノズル７０を説明するための模式的な平面図である。図７は、下面ノズル７０の模式的な平面図である。図８は、ノズル部７３の長手方向に下面ノズルを見た部分断面図である。図９は、図８に示すIX-IX線に沿う下面ノズル７０の断面図である。図１０は、図７に示すX-X線に沿うノズル部７３の鉛直断面を示す図である。図１１は、ノズル部７３が温調液を吐出している状態を示す模式的な平面図である。

以下、図２、および図６〜図１１を参照しながら、下面ノズル７０の構成について説明する。
下面ノズル７０は、ノズル部７３を備えた、いわゆるバーノズルの形態を有している。下面ノズル７０は、図６に示すように、温調液を吐出する複数の吐出口９９が、基板Ｗの回転半径方向に沿って配列されたノズル部７３と、ノズル部７３を支持するベース部７４とを含む。下面ノズル７０は、ＰＴＦＥ（polytetrafluoroethylene)等の耐薬品性を有する合成樹脂を用いて形成されている。ベース部７４は、回転軸線Ａ１と同軸の円柱状である。ベース部７４は、基板Ｗの下面中央部に対向する位置に配置される。ベース部７４は、スピンベース１９の上面１９ａの中央部から上方に突出している。ノズル部７３は、ベース部７４の上方に配置されている。ノズル部７３は、基板Ｗの下面とスピンベース１９の上面１９ａとの間に配置される。

ノズル部７３は、図７に示すように、平面視でベース部７４に重なる根元部と、ベース部７４よりも径方向外方に配置された先端部と、根元部から先端部に延びる中間部とを含む。回転軸線Ａ１および長手方向（回転半径方向に沿う方向）ＤＬの両方に直交する仮想直線Ｖ１からノズル部７３の先端までの長手方向ＤＬの距離Ｌ１は、仮想直線Ｖ１からノズル部７３の根元までの長手方向ＤＬの距離Ｌ４よりも大きい。回転軸線Ａ１からノズル部７３の先端までの径方向の距離は、基板Ｗの半径よりも小さい。

図８に示すように、下面ノズル７０は、複数の吐出口９９に温調液を供給する温調液供給路７５を含む。温調液供給路７５は、ノズル部７３に設けられた下流部７９と、ベース部７４に設けられた上流部７６とを含む。上流部７６および下流部７９は、複数の吐出口９９よりも上流の位置で互いに接続されている。ノズル部７３の鉛直断面９０（図８参照）の形状は、長手方向ＤＬ方向の略全域に亘って一様である。

図８〜図１０に示すように、各温調液供給路７５の下流部７９は、複数の吐出口９９に供給される温調液を案内する主流路８１と、主流路８１内の温調液を複数の吐出口９９に供給する複数の分岐流路８２とを含む。図９に示すように、主流路８１は、ノズル部７３内を長手方向ＤＬに延びる円柱状である。主流路８１は、ノズル部７３の根元部に取り付けられたプラグ８３とノズル部７３の先端部との間に配置されている。主流路８１の流路面積（流体の流れる方向に直交する断面の面積）は、いずれの分岐流路８２の流路面積よりも大きい。図１０に示すように、主流路８１の断面の半径Ｒ１は、いずれの分岐流路８２の流路長（分岐流路８２の上流端から分岐流路８２の下流端までの長さ）よりも大きい。図１０に示すように、複数の分岐流路８２は、それぞれ、複数の吐出口９９に接続されている。分岐流路８２の上流端は、鉛直方向における鉛直断面９０の中央を通る水平な中央面Ｃ１よりも上方の位置で主流路８１に接続されている。分岐流路８２の下流端は、複数の吐出口９９のいずれか一つに接続されている。

図８および図１０に示すように、ノズル部７３の外面は、回転方向Ｄｒにおける下流に向かって斜め上に延びる上側上流傾斜面８４と、上側上流傾斜面８４から回転方向Ｄｒに水平に延びる上側水平面８５と、回転方向Ｄｒにおける下流に向かって上側水平面８５から斜め下に延びる上側下流傾斜面８６とを含む。ノズル部７３の外面は、さらに、回転方向Ｄｒにおける下流に向かって斜め下に延びる下側上流傾斜面８７と、下側上流傾斜面８７から回転方向Ｄｒに水平に延びる下側水平面８８と、回転方向Ｄｒにおける下流に向かって下側水平面８８から斜め上に延びる下側下流傾斜面８９とを含む。

図１０に示すように、上側上流傾斜面８４は、上側下流傾斜面８６よりも短手方向Ｄｓ（長手方向ＤＬに直交する水平方向）に長い。同様に、下側上流傾斜面８７は、下側下流傾斜面８９よりも短手方向Ｄｓに長い。上側上流傾斜面８４および下側上流傾斜面８７は、ノズル部７３の鉛直断面９０における最も上流の位置（上流端９１ａ）で交差している。上側下流傾斜面８６および下側下流傾斜面８９は、ノズル部７３の鉛直断面９０における最も下流の位置（下流端９２ａ）で交差している。

図１０に示すように、ノズル部７３の鉛直断面９０は、回転方向Ｄｒにおける上流側に凸の三角形状の上流端部９１と、回転方向Ｄｒにおける下流側に凸の三角形状の下流端部９２とを含む。上流端部９１の上縁は、上側上流傾斜面８４の一部であり、上流端部９１の下縁は、下側上流傾斜面８７の一部である。同様に、下流端部９２の上縁は、上側下流傾斜面８６の一部であり、下流端部９２の下縁は、下側下流傾斜面８９の一部である。

図１０に示すように、上流端部９１は、ノズル部７３の鉛直断面９０において最も上流側に配置された上流端９１ａを含む。下流端部９２は、ノズル部７３の鉛直断面９０において最も下流側に配置された下流端９２ａを含む。上流端部９１の厚み（鉛直方向の長さ）、上流端９１ａに近づくにしたがって減少している。下流端部９２の厚み（鉛直方向の長さ）は、下流端９２ａに近づくにしたがって減少している。

ノズル部７３に設けられた複数の吐出口９９は、上側下流傾斜面８６で開口している。 図１１に示すように、複数の吐出口９９は、間隔を空けてノズル部７３の長手方向ＤＬに配列されている。各吐出口９９の開口面積は、互いに等しい。但し、吐出口９９の開口面積を互いに異ならせるようにしてもよい。例えば、基板Ｗの周縁側の吐出口９９の開口面積を、回転軸線Ａ１側の吐出口９９の開口面積よりも大きくしてもよい。回転中の基板Ｗは周縁側が中心側よりも低温になりやすいため、吐出口の開口面積をこのように互いに異ならせることにより基板Ｗを半径方向に均一に加熱することができる。

図１０に示すように、吐出口９９は、基板Ｗの下面内の着液位置Ｐ１に向けて吐出方向Ｄ１に温調液を吐出する。着液位置Ｐ１は、吐出口９９よりも回転方向Ｄｒにおける下流の位置である。着液位置Ｐ１は、基板Ｗの下面の中心から離れた位置である。吐出方向Ｄ１は、吐出口９９から着液位置Ｐ１に向かう斜め上方向である。吐出方向Ｄ１は、基板Ｗの下面に対して回転方向Ｄｒにおける下流側に傾いている。鉛直方向に対する吐出方向Ｄ１の傾き角度θは、たとえば３０°である。各吐出口９９から基板Ｗの下面までの鉛直方向の距離は、たとえば１．３ｍｍである。

図１１に示すように、吐出口９９および着液位置Ｐ１は、回転軸線Ａ１に直交する方向から見たときに、すなわち平面視で短手方向Ｄｓに並んでいる。着液位置Ｐ１は、吐出口９９に対し、吐出方向Ｄ１にたとえば２．２５ｍｍ隔てて配置されている。吐出方向Ｄ１は、平面視で仮想直線Ｖ１に平行な方向であり、これは平面視で基板Ｗの半径方向に交差（この場合は、直交）する方向である。また、吐出口９９は、平面視で基板Ｗの回転方向Ｄｒに沿う方向に温調液を吐出する。

図１０に示すように、吐出口９９から吐出された温調液は、着液位置Ｐ１に着液した勢いで基板Ｗの下面に沿って広がり、着液位置Ｐ１を覆う、温調液の液膜を形成する。着液位置Ｐ１は、基板Ｗの下面の中心（回転軸線Ａ１）から離れた位置である。
図１２は、基板処理装置１の主要部の電気的構成を説明するためのブロック図である。
制御ユニット３は、予め定められたプログラムに従って、スピンモータ１７、排気装置１５、ノズル移動ユニット２９，４６等の動作を制御する。さらに、制御ユニット３は、薬液バルブ２３、リンス液バルブ２６、第１の有機溶剤バルブ３２、第１の流量調整バルブ３３、気体バルブ３４、第２の有機溶剤バルブ４８、第２の流量調整バルブ４９、不活性ガスバルブ５１、温調液バルブ６８、第３の流量調整バルブ６９等の開閉動作等を制御する。

図１３は、基板処理装置１による基板処理の一例を説明するための流れ図である。図１４は、置換工程（Ｓ４）およびスピンドライ工程（Ｓ５）を説明するためのタイムチャートである。図２、図１３および図１４を参照して説明する。
未処理の基板Ｗは、搬送ロボットＩＲ，ＣＲによってキャリヤＣから処理ユニット２に搬入され、処理チャンバ４内に搬入され、基板Ｗがその表面（パターン形成面）を上方に向けた状態でスピンチャック５に受け渡され、スピンチャック５に基板Ｗが保持される（Ｓ１：基板保持工程）。基板Ｗの搬入に先立って、第１の有機溶剤ノズル２７は、スピンチャック５の側方に設定されたホーム位置（図５に実線で図示）に退避させられている。また、共通ノズルＣＮも、スピンチャック５の側方に設定されたホーム位置（図５に二点鎖線で図示）に退避させられている。

搬送ロボットＣＲが処理ユニット２外に退避させられた後、制御ユニット３は、薬液工程（ステップＳ２）を実行する。具体的には、制御ユニット３は、スピンモータ１７を駆動してスピンベース１９を所定の液処理回転速度で回転させる。また、制御ユニット３は、薬液バルブ２３を開く。それにより、回転状態の基板Ｗの上面に向けて、薬液ノズル２１から薬液が吐出される。供給された薬液は遠心力によって基板Ｗの上面の全域に行き渡り、基板Ｗに薬液を用いた薬液処理が施される。薬液の吐出開始から予め定める期間が経過すると、制御ユニット３は、薬液バルブ２３を閉じて、薬液ノズル２１からの薬液の吐出を停止する。

次いで、制御ユニット３は、リンス工程（ステップＳ３）を実行する。リンス工程は、基板Ｗ上の薬液をリンス液に置換して基板Ｗ上から薬液を排除する工程である。具体的には、制御ユニット３はリンス液バルブ２６を開く。それにより、回転状態の基板Ｗの上面に向けて、リンス液ノズル２４からリンス液が吐出される。供給されたリンス液は遠心力によって基板Ｗの上面の全域に行き渡る。このリンス液によって、基板Ｗ上に付着している薬液が洗い流される。

リンス液の吐出開始から予め定める期間が経過すると、制御ユニット３は、スピンモータ１７を制御して、基板Ｗの回転速度を液処理回転速度（たとえば約３００ｒｐｍ）からパドル速度（たとえば約１０ｒｐｍ）まで段階的に減速させ、その後、基板Ｗの回転速度をパドル速度に維持する（パドルリンス工程）。これにより、基板Ｗの上面に、基板Ｗの上面全域を覆うリンス液の液膜１１０（図１５Ａ参照）がパドル状に支持される。リンス液の吐出開始から予め定める期間が経過すると、制御ユニット３は、リンス液バルブ２６を閉じて、リンス液ノズル２４からのリンス液の吐出を停止する。また、パドル速度として１０ｒｐｍの低速を例示したが、パドル速度は、５０ｒｐｍ以下の低速であってもよいし、零であってもよい。

次いで、制御ユニット３は、置換工程（ステップＳ４）を実行する。置換工程（Ｓ４）は、基板Ｗ上のリンス液を、リンス液（水）よりも表面張力の低い有機溶剤である有機溶剤に置換する工程である。
また、置換工程（Ｓ４）では、制御ユニット３は、不活性ガスバルブ５１を開いて、窒素ガスを３つの気体吐出口５５，５６，５７（図４参照）から吐出させる。置換工程（Ｓ４）の全期間に亘って、基板Ｗの上面への有機溶剤の供給に並行して、基板Ｗの上方に不活性ガスを供給するので、置換工程（Ｓ４）の全期間に亘って、基板Ｗの上面の空間ＳＰの湿度を低く保つことができる。

さらに、置換工程（Ｓ４）では、下面ノズル７０の各吐出口９９から温調液が上向きに吐出され、基板Ｗの下面（裏面）に温調液が供給される。具体的には、図１５Ｂに示すように、長手方向ＤＬに沿って配列された複数の吐出口９９（図１０および図１１を併せて参照）から温調液が、基板Ｗの下面（裏面）に向けて吐出される。吐出口９９からの温調液の吐出と並行して基板Ｗを回転させることにより、基板Ｗの下面（裏面）の全域に温調液を供給できる。

図１４に示すように、置換工程（Ｓ４）は、第１の液膜形成工程Ｔ１（図１５Ｂを併せて参照）と、液滴吐出工程Ｔ２（図１５Ｃを併せて参照）と、第２の液膜形成工程Ｔ３（図１５Ｄを併せて参照）とを含む。
図１５Ａ〜１５Ｄは、置換工程（Ｓ４）の各工程の様子を説明するための図解的な断面図である。図２、図１２、図１３および図１４を参照しながら、置換工程（Ｓ４）について説明する。図１５Ａ〜１５Ｄについては適宜参照する。

第１の液膜形成工程Ｔ１（図１５Ａ参照）は、基板Ｗを比較的低速（たとえば約１０ｒｐｍ）で回転させながら、基板Ｗの上面に有機溶剤を供給することにより、基板Ｗの上面に、当該上面の全域を覆う有機溶剤の液膜１２０を形成する工程である。
制御ユニット３は、第１の液膜形成工程Ｔ１の開始に先立って、第２の有機溶剤ノズル４４を含む共通ノズルＣＮを、図１５Ａに示すように、スピンチャック５の側方のホーム位置から処理位置（基板Ｗの上面中央部の上方）に移動させる。共通ノズルＣＮが処理位置に配置された状態では、図４に示すように、共通ノズルＣＮの中心軸線が回転軸線Ａ１に一致している。

共通ノズルＣＮが処理位置に配置された後、制御ユニット３は、第２のノズル移動ユニット４６を制御して、共通ノズルＣＮを上位置から、上位置よりも基板Ｗに接近する近接位置に下降させる。共通ノズルＣＮが下位置にある状態では、共通ノズルＣＮの下面と基板Ｗの上面との間の間隔Ｗ１は、たとえば４ｍｍである。
第１の液膜形成工程Ｔ１の開始タイミングになると、制御ユニット３は、第２の有機溶剤バルブ４８を開く。これにより、第２の有機溶剤ノズル４４の吐出口４４Ｃから有機溶剤の液体が吐出される（カバーＩＰＡ吐出）。第２の有機溶剤ノズル４４からの有機溶剤の吐出流量は、たとえば約０．３（リットル／分）に設定されている。第２の有機溶剤ノズル４４から吐出される有機溶剤の液体は、基板Ｗの上面の中央部に供給され、基板Ｗの回転による遠心力を受けて基板Ｗの全面に行き渡り、それにより、基板Ｗの上面のリンス液の液膜１１０に含まれるリンス液が有機溶剤に順次置換されていく。これにより、基板Ｗの上面に、基板Ｗの上面全域を覆う有機溶剤の液膜１２０が形成され、この有機溶剤の液膜１２０がパドル状に支持される。また、パドルとは、基板Ｗの回転速度が零または低速の状態で行われるために有機溶剤に零または小さな遠心力しか作用しない結果、基板Ｗの上面に有機溶剤が滞留して液膜を形成する状態をいう。

また、基板Ｗの上面への有機溶剤の吐出開始（第１の液膜形成工程Ｔ１の開始）と同期して、制御ユニット３は、温調液バルブ６８を開く。それにより、下面ノズル７０の各吐出口９９から温調液が上向きに吐出され、基板Ｗの下面（裏面）に温調液が供給開始される。それにより、下面ノズル７０の各吐出口９９から吐出された温調液は、基板Ｗの下面に着液する。下面ノズル７０からの温調液の吐出流量は、たとえば約１．８（リットル／分）に設定されており、この吐出流量は、当該温調液が基板Ｗの周縁部から表面側に回り込まないように設定されている。このように基板Ｗの下面（裏面）に温調流体を供給するから、基板Ｗ上の有機溶剤の液膜１２０を温度調整しながら第１の液膜形成工程Ｔ１を実行できる。これにより、リンス液から有機溶剤への置換性能を向上させることができる。

この実施形態では、温調液は、垂直方向から傾き角度θ（図１０参照）だけ傾斜した角度で各吐出口９９から基板Ｗの下面に入射する。また、温調液は複数の吐出口９９から供給される。これらのことから、本実施形態では基板Ｗの下面での温調液のしぶきが生じにくく、基板Ｗの表面への温調液のしぶきの付着が抑制されている。
さらに本実施形態では、各吐出口９９は、上面視において基板Ｗの半径方向に交差する方向に、かつ基板Ｗの回転方向Ｄｒに沿った方向に温調液を吐出する。このため、基板Ｗの下面側から基板Ｗの上面への温調液の回り込みが生じにくい。

また、基板Ｗの上面への有機溶剤の吐出開始（第１の液膜形成工程Ｔ１の開始）と同期して、制御ユニット３は、不活性ガスバルブ５１を開いて、窒素ガスを不活性ガスノズル５２の３つの気体吐出口（上側気体吐出口５５（図４参照）、下側気体吐出口５６（図４参照）および中心気体吐出口５７（図４参照））から吐出開始させる。このときにおける、上側気体吐出口５５、下側気体吐出口５６および中心気体吐出口５７からの窒素ガスの吐出流量は、それぞれ、たとえば１００（リットル／分）、１００（リットル／分）および５０（リットル／分）である。これにより、上下方向に重なる三層の環状気流が基板Ｗの上方に形成され、この三層の環状気流によって基板Ｗの上面が保護される。

第１の液膜形成工程Ｔ１では、第１の液膜形成工程Ｔ１の開始後たとえば約３．５秒間、基板Ｗの回転速度がパドル速度に保たれた後、基板Ｗの回転は、たとえば有機溶剤処理速度（たとえば約３００ｒｐｍ。たとえば前記の液処理回転速度と同等に設定されている）まで加速され、この有機溶剤処理速度に維持される。そして、第１の液膜形成工程Ｔ１の開始から、予め定める期間（たとえば約１２秒間）が経過すると、第１の液膜形成工程Ｔ１が終了し、次いで、液滴吐出工程Ｔ２（図１５Ｃ参照）が開始される。

液滴吐出工程Ｔ２は、基板Ｗを回転させながら、有機溶剤の連続流を基板Ｗの上面中央部に供給すると共に、有機溶剤の液滴を基板Ｗの上面周縁部に供給する工程（中央部吐出工程、周縁部吐出供給工程）である。液滴吐出工程Ｔ２は、第１の液膜形成工程Ｔ１に引き続き、窒素ガスの供給を行う。すなわち、これらの有機溶剤の供給と並行して、基板Ｗの上方への窒素ガスの供給を行う（不活性ガス供給工程）。また、この実施形態において、基板Ｗとして直径３００ｍｍの基板を採用する場合、基板Ｗの周縁部は、基板Ｗの周端縁からその内側に入り込んだ幅４０ｍｍ〜５０ｍｍの領域である。

制御ユニット３は、液滴吐出工程Ｔ２の開始に先立って、図１５Ｃに示すように、第１のノズル移動ユニット２９を制御して第１の有機溶剤ノズル２７を、スピンチャック５の側方のホーム位置から処理位置（基板Ｗの上面周縁部上方）に移動させる。第１の有機溶剤ノズル２７が処理位置に配置されている状態では、第１の有機溶剤ノズル２７の下端と基板Ｗの上面との間の間隔Ｗ２は、たとえば２０ｍｍである。

液滴吐出工程Ｔ２の開始タイミングになると、制御ユニット３は、基板Ｗの回転を有機溶剤処理速度（たとえば約３００ｒｐｍ）に維持し、かつ第２の有機溶剤バルブ４８、不活性ガスバルブ５１および温調液バルブ６８を開状態に維持しながら、第１の有機溶剤バルブ３２および気体バルブ３４を開く。これにより、二流体ノズルである第１の有機溶剤ノズル２７に有機溶剤および気体（窒素ガス）が同時に供給され、供給された有機溶剤および気体は、第１の有機溶剤ノズル２７の外部の吐出口（有機溶剤吐出口４１（図５参照））近傍で混合される。これにより、有機溶剤の微小な液滴の噴流が形成され、第１の有機溶剤ノズル２７から下方に向けて有機溶剤の液滴の噴流が吐出され（二流体ＩＰＡ吐出）、基板Ｗの上面周縁部に円形の供給領域ＤＡが形成される。このときの第１の有機溶剤ノズル２７からの有機溶剤の吐出流量は、たとえば約０．１（リットル／分）に設定されている。

また、液滴吐出工程Ｔ２では、制御ユニット３は、第１のノズル移動ユニット２９を制御して、第１の有機溶剤ノズル２７を、第１の周縁位置（図５に二点鎖線で図示）と第２の周縁位置（図５に一点鎖線で図示）との間を、軌跡Ｘ１（図５と同等の軌道）に沿って水平に往復移動させる。具体的には、制御ユニット３は、第１の有機溶剤ノズル２７を第２の周縁位置（図５に一点鎖線で図示）に配置した後、第１の有機溶剤ノズル２７からの吐出を開始すると共に、第１の有機溶剤ノズル２７の移動を開始する。このときにおける有機溶剤ノズル２７の移動速度（すなわち、供給領域ＤＡのスキャン速度）は、たとえば、約７ｍｍ／秒に設定されている。これにより、供給領域ＤＡが基板Ｗの上面周縁部の全域を広範囲に走査する。そのため、第１の有機溶剤ノズル２７から噴射された有機溶剤の液滴を基板Ｗの上面周縁部の広範囲に供給できる。基板Ｗの上面に供給された有機溶剤は、基板Ｗの周縁部から基板Ｗ外に排出される。

基板Ｗの上面における有機溶剤の液滴の供給領域ＤＡには、有機溶剤の液滴の衝突によって、物理力が与えられる。そのため、基板の上面周縁部における、有機溶剤への置換性能を向上させることができる。
一般的に、基板Ｗの上面の周縁部は、有機溶剤への置換性が低いとされている。しかしながら、基板Ｗの上面の周縁部に、有機溶剤の液滴の供給領域ＤＡを設定することにより、基板Ｗの上面の周縁部における、有機溶剤への置換性を改善できる。基板Ｗの上面中央部に有機溶剤を供給する第２の有機溶剤ノズル４４とは別に基板Ｗの上面周縁部に有機溶剤を供給する第１の有機溶剤ノズル２７を設け、この第１の有機溶剤ノズル２７を第２の有機溶剤ノズル４４に対して移動可能に設けることにより、第１の有機溶剤ノズル２７からの有機溶剤の供給位置を走査可能に設けている。とくに、供給領域ＤＡを基板上面中央部には走査させずに、基板Ｗの上面周縁部に集中して走査させることにより、有機溶剤の液滴を基板Ｗの上面中央部に選択的に供給でき、これにより、これにより、基板Ｗの上面の周縁部における、有機溶剤への置換性を改善できる。

また、基板Ｗの上面への有機溶剤の供給に並行して、基板Ｗの上方に不活性ガスを供給するので、基板Ｗの上面上の有機溶剤の液膜１２０の上面に沿って流れる不活性ガスの気流が形成される。この不活性ガスの気流により、基板Ｗの上面上の空間ＳＰの湿度を低く保つことができる。これにより、基板Ｗに供給された有機溶剤が、空間ＳＰの雰囲気中の水分に溶け込むことを抑制または防止できる結果、基板Ｗの上面上に供給された有機溶剤の液量の減少を抑制または防止でき、これにより、基板Ｗの上面における有機溶剤への置換性をより一層向上させることができる。

また、液滴吐出工程Ｔ２において、第１の有機溶剤ノズル２７からの有機溶剤の液滴の噴射に並行して、第２の有機溶剤ノズル４４からの有機溶剤の連続流が基板Ｗの上面に吐出される。第２の有機溶剤ノズル４４からの有機溶剤の吐出流量は、たとえば約０．３（リットル／分）に維持されている。これにより、液滴吐出工程Ｔ２において、基板Ｗの上面に、当該上面の全域を覆う有機溶剤の液膜１２０を保持し続けることができる。したがって、液滴吐出工程Ｔ２において基板Ｗの上面が液膜１２０から露出することを防止できるから、有機溶剤の液滴が乾燥状態の基板Ｗの上面に直接衝突することを、より一層回避できる。

また、基板Ｗの上面への有機溶剤の液滴の供給に先立って、基板Ｗの上面に有機溶剤の連続流（カバーＩＰＡ吐出）を供給し、当該連続流の供給により基板Ｗの上面に、上面全域を覆う有機溶剤の液膜１２０を形成する。そのため、液滴吐出工程Ｔ２において基板Ｗの上面周縁部に向けて吐出された有機溶剤の液滴は、有機溶剤の液滴の吐出開始時に、供給領域ＤＡを覆う有機溶剤の液膜１２０に衝突する。すなわち、有機溶剤の液滴の吐出開始時において、有機溶剤の液滴が乾燥状態の基板Ｗの上面に直接衝突することを回避できる。

また、液滴吐出工程Ｔ２においても、基板Ｗの下面への温調液の吐出は続行されている。そのため、基板Ｗ上の有機溶剤の液膜１２０を温めながら液滴吐出工程Ｔ２を実行できる。これにより、有機溶剤への置換性能を向上させることができる。
液滴吐出工程Ｔ２の開始から、予め定める期間（たとえば約６１秒間）が経過すると、液滴吐出工程Ｔ２が終了する。具体的には、制御ユニット３は、基板Ｗの回転を有機溶剤処理速度（たとえば約３００ｒｐｍ）に維持しかつ第２の有機溶剤バルブ４８、不活性ガスバルブ５１および温調液バルブ６８を開状態に維持しながら、第１の有機溶剤バルブ３２および気体バルブ３４を開く。また、制御ユニット３は、液滴吐出工程Ｔ２の開始に先立って、第１のノズル移動ユニット２９を制御して第１の有機溶剤ノズル２７を、処理位置（基板Ｗの上面周縁部の上方）から、スピンチャック５の側方のホーム位置に移動させる。次いで、第２の液膜形成工程Ｔ３（図１５Ｄ参照）が開始される。

第２の液膜形成工程Ｔ３（図１５Ｄ参照）は、基板Ｗの上面中央部に有機溶剤の連続流を供給することにより、液滴吐出工程Ｔ２に引き続き、基板Ｗの上面の全域を覆う有機溶剤の液膜１２０を当該上面に形成する工程である。
第２の液膜形成工程Ｔ３では、第１の液膜形成工程Ｔ１の場合と同様、静止状態に配置された共通ノズルＣＮの第２の有機溶剤ノズル４４からのみ有機溶剤の連続流が吐出され（カバーＩＰＡ吐出）、第１の有機溶剤ノズル２７から有機溶剤は吐出されない。第２の有機溶剤ノズル４４から吐出された有機溶剤の連続流は、基板Ｗの上面中央部に着液し、基板Ｗの上面外周に向けて広がる。

第２の液膜形成工程Ｔ３では、第２の有機溶剤ノズル４４からの有機溶剤の吐出流量は、たとえば約０．３（リットル／分）に設定されている。また、基板Ｗの回転速度は有機溶剤処理速度（たとえば約３００ｒｐｍ）に保たれている。
また、第２の液膜形成工程Ｔ３（図１５Ｄ参照）においても、基板Ｗの下面への温調液の吐出は続行されている。そのため、基板Ｗ上の有機溶剤の液膜を温めながら第２の液膜形成工程Ｔ３を実行できる。これにより、有機溶剤への置換性能を向上させることができる。

第１の有機溶剤ノズル２７からの有機溶剤の液滴の吐出停止から予め定める期間（たとえば１０．０秒間）が経過すると、制御ユニット３は、第１の有機溶剤バルブ３２を閉じることにより、基板Ｗの上面への有機溶剤の吐出を停止する。それにより、第２の液膜形成工程Ｔ３が終了する。このとき、温調液バルブ６８および不活性ガスバルブ５１は開かれた状態のままである。次いで、スピンドライ工程（Ｓ５）が開始される。

この実施形態では、スピンドライ工程（Ｓ５）は、第１のスピンドライ工程Ｔ４（図１５Ｅ参照）と、第２のスピンドライ工程Ｔ５（図１５Ｆ参照）とを含む。図２、図１２、図１３および図１４を参照しながら、置換工程（Ｓ４）について説明する。図１５Ｅ，１５Ｆについては適宜参照する。
第１のスピンドライ工程Ｔ４は、第２のスピンドライ工程Ｔ５の開始に先立って、基板Ｗの回転速度を、予め定める第１の乾燥速度（たとえば約１０００ｒｐｍ）まで上昇させる工程である。制御ユニット３は、スピンモータ１７を制御して、図１５Ｅに示すように、基板Ｗの回転速度を、有機溶剤処理速度（約３００ｒｐｍ）から第１の乾燥速度まで上昇させる。基板Ｗの回転速度が第１の乾燥速度に達すると、その第１の乾燥速度に維持される。

スピンドライ工程（Ｓ５）では、置換工程（Ｓ４）に引き続いて、不活性ガスノズル５２（共通ノズルＣＮ）からの３つの気体吐出口（上側気体吐出口５５（図４参照）、下側気体吐出口５６（図４参照）および中心気体吐出口５７（図４参照））から不活性ガスが吐出されている。このときにおける、上側気体吐出口５５、下側気体吐出口５６および中心気体吐出口５７からの不活性ガスの吐出流量は、たとえば、置換工程（Ｓ４）の場合と同等である。

また、第１のスピンドライ工程Ｔ４では、置換工程（Ｓ４）に引き続いて、基板Ｗの下面への温調液の吐出が続行されている。第１のスピンドライ工程Ｔ４では、基板Ｗの回転が加速する過程で有機溶剤の液体が基板Ｗの上面から周囲に飛散し始める。
基板Ｗの回転速度が第１の乾燥速度に達した後、所定のタイミングになると、制御ユニット３は、温調液バルブ７８を閉じて、基板Ｗの下面への温調液の吐出を停止する。これにより、第１のスピンドライ工程Ｔ４は終了し、引き続いて第２のスピンドライ工程Ｔ５が開始される。その後、制御ユニット３は、スピンモータ１７を制御して、基板Ｗの回転を予め定める第１の乾燥速度（たとえば約１０００ｒｐｍ）のまま維持する。

基板Ｗの下面への温調液の吐出停止（第２のスピンドライ工程Ｔ５の開始）から所定の期間（たとえば１０秒間）が経過すると、制御ユニット３は、スピンモータ１７を制御して、図１５Ｆに示すように、基板Ｗの回転速度を予め定める第２の乾燥速度（たとえば約２５００ｒｐｍ）まで上昇させる。これにより、基板Ｗ上の有機溶剤がより一層振り切られ、基板Ｗが乾燥していく。

基板Ｗの回転速度が予め定める第２の乾燥速度に加速されてから予め定める期間（たとえば１０秒間）が経過すると、制御ユニット３は、スピンモータ１７を制御してスピンチャック５の回転を停止させる。また、制御ユニット３は、スピンチャック５による基板Ｗの回転を停止させた後、不活性ガスバルブ５１を閉じて、３つの気体吐出口５５，５６，５７からの気体の吐出を停止させ、かつ第２のノズル移動ユニット４６を制御して、共通ノズルＣＮをホーム位置に退避させる。その後、基板Ｗが処理チャンバ４から搬出される。

以上によりこの実施形態によれば、置換工程（Ｓ４）において、第１の有機溶剤ノズル２７からの基板Ｗの上面中央部への有機溶剤の吐出と、第２の有機溶剤ノズル４４からの基板Ｗの上面周縁部への有機溶剤の吐出と、基板Ｗの上方への不活性ガスの供給とを互いに並行して行う。
基板Ｗの上面中央部への有機溶剤の吐出に並行して、基板Ｗの上面周縁部への有機溶剤の吐出を行うので、基板Ｗの上面中央部だけでなく基板Ｗの上面周縁部にも、十分な量の有機溶剤を行き渡らせることができる。

また、基板Ｗの上面への有機溶剤の供給に並行して、基板Ｗの上方に不活性ガスを供給することにより、基板Ｗの上面上の有機溶剤の液膜１２０の上面に沿って流れる不活性ガスの気流が形成される。この不活性ガスの気流により、基板Ｗの上面上の空間ＳＰの湿度を低く保つことができる。基板Ｗの上面上の空間ＳＰの湿度が高い状態で基板Ｗの上面に有機溶剤を供給すると仮定すると、基板Ｗの上面に供給された有機溶剤が空間ＳＰの雰囲気に含まれる水分に溶け込むことにより、基板Ｗの上面上に存在する有機溶剤の量が減少し、その結果、有機溶剤への置換性能が低下するおそれがある。

これに対し、本実施形態では、置換工程（Ｓ４）における空間ＳＰの湿度を低く保つことにより、基板Ｗに供給された有機溶剤が、空間ＳＰの雰囲気中の水分に溶け込むことを抑制または防止できる。そのため、基板Ｗの上面上に供給された有機溶剤の液量の減少を効果的に抑制または防止できる。
したがって、基板Ｗの上面周縁部に十分な液量の有機溶剤を供給できると共に、基板Ｗの上面周縁部に供給された有機溶剤の減少を効果的に抑制または防止できるから、基板Ｗの上面周縁部における有機溶剤への置換性能の向上を図ることができる。ゆえに、基板Ｗの上面周縁部におけるパターンの倒壊をより効果的に抑制できる。

この実施形態では、不活性ガスノズル５２（共通ノズルＣＮ）を基板Ｗの上面中央部の上方に配置しており、吐出口５５，５６，５７から基板Ｗの周縁までの距離が大きい。そのため、不活性ガスノズル５２（共通ノズルＣＮ）からの不活性ガスが、基板Ｗの上面周縁部まで十分に行き渡らず、その結果、基板Ｗの上面周縁部の上方を低湿度に維持できないおそれがある。この場合、有機溶剤への置換効率が不足するおそれがある。

しかしながら、この実施形態では、基板Ｗの上面周縁部に供給される有機溶剤は、有機溶剤の液滴である。そのため、基板Ｗの上面周縁部における有機溶剤の液滴の供給領域ＤＡには、有機溶剤の液滴の衝突によって物理力が与えられる。これにより、基板Ｗの上面周縁部における有機溶剤への置換性能の向上を、より一層図ることができる。
また、基板Ｗの上面への有機溶剤の供給に並行して、基板Ｗの上方に不活性ガスを供給することにより、置換工程（Ｓ４）の終了後、すなわち、スピンドライ工程（Ｓ５）の開始前に、基板Ｗの上面を乾燥した状態とすることができる。これにより、スピンドライ工程（Ｓ５）の終了後に、基板Ｗをより確実に乾燥状態とすることができる。

また、液滴吐出工程Ｔ２において基板Ｗの上面における有機溶剤の液滴の供給領域ＤＡを上面周縁部で移動させる。そのため、第２の有機溶剤ノズル４４から噴射された有機溶剤の液滴を基板Ｗの上面周縁部に広範囲に供給できる。これにより、基板Ｗの上面周縁部の広範囲において、有機溶剤への置換性能を向上させることができる。
また、
第１の有機溶剤ノズル２７を、不活性ガスノズル５２と同様に、基板Ｗの上面に近接配置すると、第１の有機溶剤ノズル２７のボディが不活性ガスの放射状気流と干渉し、当該気流を阻害するおそれがある。この場合、基板Ｗの上面周縁部の上方の雰囲気を低湿に保つことができず、その結果、基板Ｗの上面周縁部において、有機溶剤への置換効率が低下するおそれがある。

この実施形態では、不活性ガスの放射状気流の上方に、第２の有機溶剤ノズル４４を配置する。そのため、第２の有機溶剤ノズル４４が、不活性ガスの放射状気流を阻害することを抑制または防止できる。この結果、基板Ｗの周縁部の上方を不活性ガスによって確実に覆うことができ。これにより、基板Ｗの周縁部の上方の雰囲気をより一層低湿度に保つことができる。

また、基板Ｗの上面に有機溶剤を供給する第２の液膜形成工程Ｔ３の終了に連続して、基板Ｗの上方に不活性ガスを供給しながら、基板Ｗを振り切り回転させるスピンドライ工程（Ｓ５）が実行される。そのため、仮に、カバー用の有機溶剤を吐出する第２の有機溶剤ノズル４４を、不活性ガスノズル５２と別個に設ける場合には、第２の液膜形成工程Ｔ３の終了後スピンドライ工程（Ｓ５）の開始に先立って、基板Ｗの上方に配置されるノズルを、第２の有機溶剤ノズル４４から不活性ガスノズル５２に入れ替える作業が必要であり、その入替作業のために時間を要する。この場合、全体の処理時間が長くなり、スループットが悪化するおそれがある。また、ノズル入替作業を行う場合には、その時間ロスにより、基板Ｗが温度低下するおそれもある。

これに対し、この実施形態では、第２の有機溶剤ノズル４４と不活性ガスノズル５２とを一体に設けるので、第２の液膜形成工程Ｔ３の終了後スピンドライ工程（Ｓ５）の開始に先立って、ノズルを入れ替える必要がない。そのため、ノズル入替作業が不要になり、全体の処理時間を短縮できる。これにより、スループットの向上を図ることができると共に、ノズル入替作業に伴う、スピンドライ工程（Ｓ５）の開始前における基板Ｗの温度低下を抑制できる。

図１６は、この発明の他の実施形態に係る処理ユニット２０２の構成例を説明するための図解的な断面図である。図１７Ａは、処理ユニット２０２に含まれる液滴ノズル２０９（第１の低表面張力液体ノズル）の構成を図解的に示す断面図である。図１７Ｂは、液滴ノズル２０９の模式的な平面図である。図１７Ｂにおいて、液滴ノズル２０９は、その下面２０９ａだけが示されている。図１６〜１７Ｂにおいて、前述の実施形態に示された各部に対応する部分には、前述の図１〜図１５Ｆの場合と同一の参照符号を付して示し、説明を省略する。

図１６〜１７Ｂに係る処理ユニット２０２が、前述の図１〜図１５Ｆに係る処理ユニット２と相違する点は、第１の有機溶剤供給ユニット８に代えて、第３の有機溶剤供給ユニット２０８を備えた点にある。
第３の有機溶剤供給ユニット２０８は、インクジェット方式によって多数の液滴を噴射するインクジェットノズルから構成されている。液滴ノズル２０９には、液滴ノズル２０９に有機溶剤を供給する第３の有機溶剤供給機構（第１の低表面張力液体供給機構）２０９Ｃが接続されている。第３の有機溶剤供給機構２０９Ｃは、液滴ノズル２０９に接続された有機溶剤配管２１０と、有機溶剤配管２１０に接続された有機溶剤供給源２１１に接続されている。有機溶剤配管２１０には、第３の有機溶剤バルブ２１２が介装されている。さらに、液滴ノズル２０９は、排出バルブ２１５が介装された排液配管２１４に接続されている。有機溶剤供給源２１１は、たとえば、ポンプを含む。有機溶剤供給源２１１は、常時、所定圧力（たとえば、１０ＭＰａ以下）で有機溶剤を液滴ノズル２０９に供給している。制御ユニット３は、有機溶剤供給源２１１を制御することにより、液滴ノズル２０９に供給される有機溶剤の圧力を任意の圧力に変更することができる。

また、図１６に示すように、液滴ノズル２０９は、液滴ノズル２０９の内部に配置された圧電素子（piezo element）２１６を含む。圧電素子２１６は、配線２１７を介して電圧印加ユニット２１８に接続されている。電圧印加ユニット２１８は、たとえば、インバータを含む。電圧印加ユニット２１８は、交流電圧を圧電素子２１６に印加する。交流電圧が圧電素子２１６に印加されると、印加された交流電圧の周波数に対応する周波数で圧電素子２１６が振動する。制御ユニット３は、電圧印加ユニット２１８を制御することにより、圧電素子２１６に印加される交流電圧の周波数を任意の周波数（たとえば、数百ＫＨｚ〜数ＭＨｚ）に変更することができる。したがって、圧電素子２１６の振動の周波数は、制御ユニット３によって制御される。

処理ユニット２０２は、液滴ノズル２０９を先端に保持する第３のノズルアーム２１９を含む。第３のノズル移動ユニット２２０は、たとえば、モータやボールねじ機構を含む。第３のノズル移動ユニット２２０は、スピンチャック５の周囲に設けられた鉛直なｄａｉ３の揺動軸線Ａ４まわりに第３のノズルアーム２１９を揺動させると共に、第３のノズルアーム２１９を鉛直方向に昇降させる。これにより、液滴ノズル２０９は、水平方向に移動すると共に、鉛直方向に移動する。

第３のノズル移動ユニット２２０は、スピンチャック５の上方を含む水平面内で液滴ノズル２０９を水平に移動させる。スピンチャック５に保持された基板Ｗの上面に沿って延び、基板Ｗの上面の中央部（たとえば回転軸線Ａ１上）を通る円弧状の軌跡（軌跡Ｘ１（図５参照）と同等の軌跡）に沿って液滴ノズル２０９を水平に移動させる。液滴ノズル２０９がスピンチャック５に保持された基板Ｗの上方に位置する状態で、第３のノズル移動ユニット２２０が液滴ノズル２０９を降下させると、液滴ノズル２０９が基板Ｗの上面に近接する。有機溶剤の液滴を基板Ｗに衝突させるときは、液滴ノズル２０９が基板Ｗの上面に近接している状態で、制御ユニット３が、第３のノズル移動ユニット２２０を制御することにより、前記の軌跡に沿って液滴ノズル２０９を水平に移動させる。

図１７Ａに示すように、液滴ノズル２０９は、有機溶剤の液滴を噴射する本体２２１と、本体２２１を覆うカバー２２２と、カバー２２２によって覆われた圧電素子２１６と、本体２２１とカバー２２２との間に介在するシール２２３とを含む。本体２２１およびカバー２２２は、いずれも耐薬性を有する材料によって形成されている。本体２２１は、たとえば、石英によって形成されている。カバー２２２は、たとえば、フッ素系の樹脂によって形成されている。シール２２３は、たとえば、ＥＰＤＭ（エチレン−プロピレン−ジエンゴム）などの弾性材料によって形成されている。本体２２１は、耐圧性を有している。本体２２１の一部と圧電素子２１６とは、カバー２２２の内部に収容されている。配線２１７の端部は、たとえば半田（solder）によって、カバー２２２の内部で圧電素子２１６に接続されている。カバー２２２の内部は、シール２２３によって密閉されている。

図１７Ａに示すように、本体２２１は、有機溶剤が供給される供給口２２４と、供給口２２４に供給された有機溶剤を排出する排出口２２５と、供給口２２４と排出口２２５とを接続する有機溶剤流通路２２６と、有機溶剤流通路２２６に接続された複数の噴射口２２７とを含む。有機溶剤流通路２２６は、本体２２１の内部に設けられている。供給口２２４、排出口２２５、および噴射口２２７は、本体２２１の表面で開口している。供給口２２４および排出口２２５は、噴射口２２７よりも上方に位置している。本体２２１の下面２０９ａは、たとえば、水平な平坦面であり、噴射口２２７は、本体２２１の下面２０９ａで開口している。噴射口２２７は、たとえば数μｍ〜数十μｍの直径を有する微細孔である。有機溶剤配管２１０および排液配管２１４は、それぞれ、供給口２２４および排出口２２５に接続されている。

図１７Ｂに示すように、複数の噴射口２２７は、複数（図１７Ｂでは、たとえば４つ）の列Ｌを構成している。各列Ｌは、等間隔で配列された多数（たとえば１０個以上）の噴射口２２７によって構成されている。各列Ｌは、水平な長手方向Ｄ２に沿って直線状に延びている。各列Ｌは、直線状に限らず、曲線状であってもよい。４つの列Ｌは、互いに平行である。４つの列Ｌのうちの２つの列Ｌは、長手方向Ｄ２に直交する水平な方向に隣接している。同様に、残り２つの列Ｌも、長手方向Ｄ２に直交する水平な方向に隣接している。隣接する２つの列Ｌは、対をなしている。対の２つの列Ｌにおいて、一方の列Ｌを構成する複数の噴射口２２７（図１７Ｂの噴射口２２７ａ）と、他方の列Ｌを構成する複数の噴射口２２７（図１７Ｂの噴射口２２７ｂ）とは、長手方向Ｄ２にずれている。液滴ノズル２０９は、鉛直方向から見たときに、たとえば、４つの列Ｌが軌跡（軌跡Ｘ１（図５と同等の軌道）と同等の軌道）に交差するように第３のノズルアーム２１９（図１６参照）に保持されている。

有機溶剤供給源２１１（図１７Ａ参照）は、常時、高圧で有機溶剤を液滴ノズル２０９に供給している。有機溶剤配管２１０を介して有機溶剤供給源２１１から供給口２２４に供給された有機溶剤は、有機溶剤流通路２２６に供給される。排出バルブ２１５が閉じられている状態では、有機溶剤流通路２２６での有機溶剤の圧力（液圧）が高い。そのため、排出バルブ２１５が閉じられている状態では、液圧によって各噴射口２２７から有機溶剤が噴射される。さらに、排出バルブ２１５が閉じられている状態で、交流電圧が圧電素子２１６に印加されると、有機溶剤流通路２２６を流れる有機溶剤に圧電素子２１６の振動が付与され、各噴射口２２７から噴射される有機溶剤が、この振動によって分断される。そのため、排出バルブ２１５が閉じられている状態で、交流電圧が圧電素子２１６に印加されると、有機溶剤の液滴が各噴射口２２７から噴射される。これにより、粒径が均一な多数の有機溶剤の液滴が均一な速度で同時に噴射される。

一方、排出バルブ２１５が開かれている状態では、有機溶剤流通路２２６に供給された有機溶剤が、排出口２２５から排液配管２１４に排出される。すなわち、排出バルブ２１５が開かれている状態では、有機溶剤流通路２２６での液圧が十分に上昇していないため、有機溶剤流通路２２６に供給された有機溶剤は、微細孔である噴射口２２７から噴射されずに、排出口２２５から排液配管２１４に排出される。したがって、噴射口２２７からの有機溶剤の吐出は、排出バルブ２１５の開閉により制御される。制御ユニット３は、液滴ノズル２０９を基板Ｗの処理に使用しない間（液滴ノズル２０９の待機中）は、排出バルブ２１５を開いている。そのため、液滴ノズル２０９の待機中であっても、液滴ノズル２０９の内部で有機溶剤が流通している状態が維持される。

第３のノズル移動ユニット２２０の動作は、制御ユニット３によって制御される。また、制御ユニット３は、第３の有機溶剤バルブ２１２および排出バルブ２１５の開閉等を閉御する。
図１６〜図１７Ｂの実施形態では、図１３および図１４に示す基板処理と同等の処理が実行される。但し、置換工程（Ｓ４）の液滴吐出工程Ｔ２について、次に述べる処理が行われる。

制御ユニット３は、液滴吐出工程Ｔ２の開始に先立って、第３のノズル移動ユニット２２０を制御して液滴ノズル２０９を、スピンチャック５の側方に設定されたホーム位置から処理位置（基板Ｗの上面周縁部の上方）に移動させる。液滴ノズル２０９が処理位置に配置されている状態では、液滴ノズル２０９の下端と基板Ｗの上面との間の間隔Ｗ３（＞Ｗ１。図１７Ａ参照）は、たとえば２０ｍｍである。液滴ノズル２０９の配置位置は、基板Ｗの上方に形成される不活性ガスの放射状気流よりも上方である。

液滴吐出工程Ｔ２の開始タイミングになると、制御ユニット３は、基板Ｗの回転を有機溶剤処理速度（たとえば約３００ｒｐｍ）に維持しかつ第２の有機溶剤バルブ４８および温調液バルブ６８を開状態に維持しながら、排出バルブ２１５を閉じて有機溶剤流通路２２６の圧力を上昇させるとともに、圧電素子２１６を駆動することにより、有機溶剤流通路２２６内の有機溶剤に振動を加える。これにより、液滴ノズル２０９の各噴射口２２７から、粒径が均一な多数の有機溶剤の液滴が均一な速度で同時に噴射される。

そして、図１７Ｂに示すように、液滴ノズル２０９から噴射された多数の液滴は、基板Ｗの上面内の２つの供給領域ＤＢに吹き付けられる。すなわち、一方の供給領域ＤＢは、一方の対の２つの列Ｌの直下の領域であり、この２つの列Ｌを構成する噴射口２２７から噴射された有機溶剤の液滴は、一方の供給領域ＤＢに吹き付けられる。同様に、他方の供給領域ＤＢは、他方の対の２つの列Ｌの直下の領域であり、この２つの列Ｌを構成する噴射口２２７から噴射された有機溶剤の液滴は、他方の供給領域ＤＢに吹き付けられる。図１７Ｂに示すように、各供給領域ＤＢは、長手方向Ｄ２に延びる平面視長方形状であり、２つの供給領域ＤＢは、平行である。

また、液滴吐出工程Ｔ２では、制御ユニット３は、第３のノズル移動ユニット２２０を制御して、液滴ノズル２０９を、第１の周縁位置（図５に二点鎖線で図示する位置と同等の位置）と第２の周縁位置（図５に一点鎖線で図示する位置と同等の位置）との間を、軌跡Ｘ１（図５と同等の軌道）に沿って水平に往復移動させる。これにより、供給領域ＤＢが基板Ｗの上面周縁部の全域を広範囲に走査する。そのため、液滴ノズル２０９から噴射された有機溶剤の液滴を基板Ｗの上面周縁部に広範囲に供給できる。

液滴吐出工程Ｔ２の開始から、予め定める期間が経過すると、液滴吐出工程Ｔ２が終了する。
図１６〜図１７Ｂの実施形態によれば、前述の図１〜図１５Ｆの実施形態に記載の作用効果と同等の作用効果を奏する。
加えて、液滴吐出工程（Ｓ６）において基板Ｗの上面に向けて気体を吹き付けないので、有機溶剤の液滴を基板Ｗの上面に供給する際に、基板Ｗの上面に沿って流れる不活性ガスの気流を阻害することを抑制または防止できる。この結果、基板Ｗの周縁部の上方を不活性ガスによって確実に覆うことができ。これにより、基板Ｗの周縁部の上方の雰囲気をより一層低湿度に保つことができる。

以上、この発明の２つの実施形態について説明したが、この発明は他の形態で実施できる。
たとえば、第１の実施形態において、第１の有機溶剤ノズル２７として、ノズルボディ外（外筒３６（図３参照））で気体と液体とを衝突させてそれらを混合して液滴を生成する外部混合型の二流体ノズルを例に挙げて説明したが、ノズルボディ内で気体と液体とを混合して液滴を生成する内部混合型の二流体ノズルを、第１の有機溶剤ノズル２７として採用することもできる。

また、前述の各実施形態では、液滴吐出工程Ｔ４において、共通ノズルＣＮが第１の有機溶剤ノズル２７（液滴ノズル２０９）よりも基板の上面に近接するように配置されているとして説明したが、共通ノズルＣＮの下面と第１の有機溶剤ノズル２７（液滴ノズル２０９）の下面とが互いに同程度の位置に配置されていてもよい。
また、各実施形態の液滴吐出工程Ｔ２において、供給領域ＤＡ（図１５Ｃ参照）や供給領域ＤＢ（図１７Ｂ参照）を、スキャンさせずに、基板Ｗの上面周縁部上で静止させてもよい。この場合、第１の有機溶剤ノズル２７（液滴ノズル２０９）および第２の有機溶剤溶剤ノズル４４は、供給位置を走査させない固定ノズルの態様を採用していてもよい。

また、置換工程（Ｓ４）は、第１の液膜形成工程Ｔ１、液滴吐出工程Ｔ２および第２の液膜形成工程Ｔ３の三工程を含むとして説明したが、少なくとも液滴吐出工程Ｔ２を含んでいれば他の二工程を省略することもできる。
また、不活性ガスノズル５２が３つの気体吐出口５５，５６，５７を有しているとして説明したが、３つの気体吐出口５５，５６，５７の全てを有していなくても、少なくとも１つの気体吐出口を有していればよい。

また、下面ノズル７０が、ノズル部７３を１つのみ備えているとして説明したが、２つまたはそれ以上のノズル部７３を備えていてもよい。また、下面ノズル７０がノズル部７３を備えたバーノズルであるとして説明したが、下面ノズルが、ノズル部７３を備えない構成（たとえば、中心軸ノズル）であってもよい。また、下面ノズル７０を廃止してもよい。すなわち、基板Ｗへの温調流体の供給を省略してもよい。

また、前述の各実施形態において、置換工程（Ｓ４）において基板Ｗの周縁部に、有機溶剤の液滴ではなく有機溶剤の連続流を供給するようにしてもよい。この場合、二流体ノズルからなる第１の有機溶剤ノズル２７の構成、および液滴ノズル２０９の構成を廃止することも可能であり、その結果、コストダウンを図ることができる。
また、前述の各実施形態において、カバー用の有機溶剤を吐出する第２の有機溶剤ノズル４４を、不活性ガスノズル５２と別個に（不活性ガスノズル５２に対して移動可能に）設けるようにしてもよい。

また、本発明に用いられる有機溶剤（リンス液よりも表面張力が低くかつリンス液よりも沸点が低い有機溶剤）はＩＰＡに限られない。有機溶剤は、ＩＰＡ、メタノール、エタノール、ＨＦＥ（ハイドロフロロエーテル）、アセトンおよびTrans-1,２ジクロロエチレンのうちの少なくとも１つを含む。また、有機溶剤としては、単体成分のみからなる場合だけでなく、他の成分と混合した液体であってもよい。たとえば、ＩＰＡとアセトンの混合液であってもよいし、ＩＰＡとメタノールの混合液であってもよい。

また、前述の実施形態では、基板処理装置１が円板状の基板を処理する装置である場合について説明したが、基板処理装置１は、液晶表示装置用ガラス基板などの多角形の基板を処理する装置であってもよい。
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。

１ ：基板処理装置
２ ：処理ユニット
３ ：制御ユニット
５ ：スピンチャック（基板保持ユニット）
１０ ：不活性ガス供給ユニット
２７ ：第１の有機溶剤ノズル（第１の低表面張力液体ノズル）
２７Ａ ：第１の有機溶剤供給機構（第１の低表面張力液体供給機構）
４４ ：第２の有機溶剤ノズル（第２の低表面張力液体ノズル）
４４Ｃ ：第２の有機溶剤供給機構（第２の低表面張力液体供給機構）
５２ ：不活性ガスノズル
２０２ ：処理ユニット
２０９ ：液滴ノズル（第１の低表面張力液体ノズル）
２０９Ｃ ：第３の有機溶剤供給機構（第１の低表面張力液体供給機構）
ＤＡ ：供給領域
ＤＢ ：供給領域
Ｗ ：基板

Claims (8)

1. 水平姿勢に保持された基板を、処理液を用いて処理する基板処理方法であって、
   前記基板の上面に付着している処理液を、当該処理液よりも表面張力が低い低表面張力液体に置換する置換工程を含み、
   前記置換工程は、
   前記基板の上方に配置されている第１の低表面張力液体ノズルから前記基板の上面中央部に前記低表面張力液体を供給することにより、前記基板の上面の全体を覆う前記低表面張力液体の液膜を形成する第１の液膜形成工程と、
   前記第１の低表面張力液体ノズルからの前記低表面張力液体の供給に併せて、前記基板の上方に配置されている第２の低表面張力液体ノズルから前記低表面張力液体の液滴を前記基板の上面周縁部に供給する液滴吐出工程と、
   前記第１の低表面張力液体ノズルからの前記低表面張力液体の供給の全期間に亘って、前記基板の上面に沿って流れる気流を形成するべく、前記基板の上方に不活性ガスを供給する不活性ガス供給工程と、を含む、基板処理方法。
2. 前記置換工程は、
   前記低表面張力液体の前記液滴の供給を停止し、かつ前記第１の低表面張力液体ノズルから前記基板の上面中央部に前記低表面張力液体を供給することにより、前記基板の上面の全体を覆う前記低表面張力液体の液膜を形成する第２の液膜形成工程をさらに含む、請求項１に記載の基板処理方法。
3. 前記液滴吐出工程は、前記低表面張力液体と気体とを混合させることにより生成された前記低表面張力液体の液滴を吐出する工程を含む、請求項１または２に記載の基板処理方法。
4. 前記液滴吐出工程は、複数の噴射口から前記低表面張力液体の液滴を噴射する工程を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の基板処理方法。
5. 前記液滴吐出工程と並行して、前記上面における前記低表面張力液体の前記液滴の供給領域を、前記基板の上面周縁部で移動させる供給領域移動工程をさらに含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の基板処理方法。
6. 処理液を用いて基板を処理するための基板処理装置であって、
   前記基板を水平姿勢に保持する基板保持ユニットと、
   前記基板の上方に配置され、前記基板の上面中央部に向けて前記処理液よりも表面張力が低い低表面張力液体を吐出するための第１の低表面張力液体ノズルと、
   前記第１の低表面張力液体ノズルに前記低表面張力液体を供給する第１の低表面張力液体供給機構と、
   前記基板の上方に不活性ガスを供給する不活性ガス供給ユニットと、
   前記基板の上方に配置され、前記基板の上面周縁部に向けて前記低表面張力液体の液滴を吐出するための第２の低表面張力液体ノズルと、
   前記第２の低表面張力液体ノズルに前記低表面張力液体を供給する第２の低表面張力液体供給機構と、
   前記第１および第２の低表面張力液体供給機構ならびに前記不活性ガス供給ユニットを制御して、前記基板の上面に付着している処理液を、前記低表面張力液体に置換する置換工程を実行する制御ユニットと、を含み、
   前記置換工程は、
   前記第１の低表面張力液体ノズルから前記基板の上面中央部に前記低表面張力液体を供給することにより、前記基板の上面の全体を覆う前記低表面張力液体の液膜を形成する第１の液膜形成工程と、
   前記第１の低表面張力液体ノズルからの前記低表面張力液体の供給に併せて、前記第２の低表面張力液体ノズルから前記低表面張力液体の前記液滴を前記基板の上面周縁部に供給する液滴吐出工程と、
   前記第１の低表面張力液体ノズルからの前記低表面張力液体の供給の全期間に亘って、前記基板の上面に沿って流れる気流を形成するべく、前記上方に不活性ガスを供給する不活性ガス供給工程と、を含む、基板処理装置。
7. 前記不活性ガス供給ユニットは、前記基板の上方で不活性ガスを吐出することにより、前記基板の上面に沿って前記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前記気流を形成させる不活性ガスノズルを含み、
   前記第２の低表面張力液体ノズルは、前記基板の周縁部の上方でかつ前記気流よりも上方に配置されている、請求項６に記載の基板処理装置。
8. 前記置換工程は、
   前記低表面張力液体の前記液滴の供給を停止し、かつ前記第１の低表面張力液体ノズルから前記基板の上面中央部に前記低表面張力液体を供給することにより、前記基板の上面の全体を覆う前記低表面張力液体の液膜を形成する第２の液膜形成工程をさらに含む、請求項６または７に記載の基板処理装置。

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