JP2010123709A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板処理部に対する処理液の供給流量を調整するときの調整時間を短縮することができる基板処理装置を提供すること。
【解決手段】基板処理装置は、基板Ｗを処理液で処理するための処理ユニット６と、処理ユニット６に処理液を供給するための処理液供給配管１４と、処理液供給配管１４に介装され、開度を変更するためのモータ２４を有するニードルバルブ１５とを備えている。処理液供給配管１４およびニードルバルブ１５は、流体ボックス７内に収容されており、この流体ボックス７によってニードルバルブ１５全体が覆われている。制御部８がモータ２４を制御してニードルバルブ１５の開度を変更することによって、処理ユニット６に対する処理液の供給流量が変更される。
【選択図】図２

Description

この発明は、基板を処理する基板処理装置に関する。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などが含まれる。

半導体装置や液晶表示装置などの製造工程では、半導体ウエハや液晶表示装置用ガラス基板などの基板を処理するための基板処理装置が用いられる。基板を１枚ずつ処理する枚葉式の基板処理装置は、たとえば、基板を水平に保持して回転させるスピンチャックと、スピンチャックに保持された基板に処理液を供給する処理液ノズルとを備えている。処理液ノズルには、処理液供給配管が接続されており、この処理液供給配管を介して所定流量の処理液が供給される。処理液供給配管には、エア弁と、予め開度が調整された手動式の流量調整バルブとが介装されている（たとえば、特許文献１参照）。
特開平１０−３０３１６４号公報 特開２００６−１２８２０８号公報

基板処理装置には、前述の処理液供給配管を含む手動式の流量調整バルブが介装された配管が多数備えられているものがある。したがって、このような基板処理装置を新たに設置して当該装置によって基板を処理できる状態にするには（基板処理装置の立ち上げ）、これらの配管に介装された多数（たとえば数百個）の流量調整バルブを個々に調整しなければならない。そのため、流量調整バルブの調整作業に非常に多くの時間がかかり、基板処理装置の立ち上げ時間が長くなってしまう。

また、基板処理装置によって基板を処理できる状態にした後でも、たとえばメンテナンス時には、再び流量調整バルブの開度を調整しなければならない場合がある。このような場合には、流量調整バルブの調整作業に非常に多くの時間を要する結果、基板処理装置を稼動できない時間（ダウンタイム）が長時間に及ぶ。したがって、基板処理装置のスループット（単位時間当たりの基板の処理枚数）が低下してしまう。

一方、処理液供給配管などの配管や流量調整バルブは、通常、流体ボックス内などの密閉された空間に配置される（特許文献２参照）。しかしながら、流体ボックス内には、処理液雰囲気が充満するおそれがあるため、流量調整バルブとして手動式のバルブを用いた場合には、流量調整バルブの操作部を流体ボックスの外に出して、当該バルブを操作する者が処理液雰囲気に晒されることを防止しなければならない。さらに、操作部を流体ボックスの外に出す場合には、流量調整バルブを流体ボックスの外壁に沿って配置しなければならず、流量調整バルブや処理液供給配管の配置が制限される。さらにまた、流体ボックスの外壁に形成されたバルブ挿通孔をシールしたり、流量調整バルブが破損したときに流体ボックス外に処理液が飛散することを防止するための対策が必要となる。

この発明は、かかる背景のもとでなされたものであり、基板処理部に対する処理液の供給流量を調整するときの調整時間を短縮することができる基板処理装置を提供することを目的とする。
また、この発明の他の目的は、筐体内における処理液供給配管および流量調整バルブ（ニードルバルブ）の配置の自由度を高めることができる基板処理装置を提供することである。

前記目的を達成するための請求項１記載の発明は、基板（Ｗ）を処理液で処理するための基板処理部（６）と、前記基板処理部に対して処理液を供給するための処理液供給配管（１４）と、前記処理液供給配管に介装され、開度を変更するためのアクチュエータ（２４）を有するニードルバルブ（１５）と、前記処理液供給配管および前記ニードルバルブを収容し、前記ニードルバルブ全体を覆う筐体（７）と、前記アクチュエータを制御して前記ニードルバルブの開度を変更することによって、前記基板処理部に対する処理液の供給流量を変更させる制御手段（８）とを含む、基板処理装置（１）である。

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等を表すものとする。
この発明によれば、処理液供給配管から基板処理部に処理液を供給して基板を処理液で処理することができる。また、処理液供給配管には、開度を変更するためのアクチュエータを有するニードルバルブが介装されているので、制御手段によってアクチュエータを制御してニードルバルブの開度を変更することができる。これにより、基板処理部に対する処理液の供給流量を変更することができる。したがって、複数の供給流量で基板処理部に処理液を供給する場合であっても、これらの供給流量に対応する複数の処理液供給配管および流量調整バルブを設けなくてもよい。

また、制御手段によってアクチュエータを制御することにより、基板処理部に対する処理液の供給流量を変更することができるので、当該供給流量を変更するときに、流量調整バルブとして手動式のバルブを採用したときのような人によるバルブの操作が不要である。したがって、本発明に係るニードルバルブが多数設けられている場合でも、これらのバルブの開度を同時に調整して、比較的短時間で調整作業を完了することができる。これにより、基板処理部に対する処理液の供給流量を調整するときの調整時間を短縮することができる。したがって、基板処理装置の立ち上げ時間（基板処理装置を新たに設置して当該装置によって基板を処理できる状態にするまでの時間）や、メンテナンス時における基板処理装置を稼動できない時間（ダウンタイム）を短縮することができる。

さらに、本発明に係るニードルバルブは、ダイヤフラムバルブと制御ロジックとが組み込まれた一般的な流量コントローラに比べて安価である。また、本発明に係るニードルバルブは、前述の流量コントローラや、たとえばダイヤフラムバルブなどの他の形式の流量調整バルブでは実現し得ないワイドな流量調整幅を確保することができる。したがって、流量を調整すべき範囲が広い場合であっても、他の形式の流量調整バルブ等に比べて少数のバルブで当該範囲に対応することができる。これにより、基板処理装置の製造コストを一層低減することができる。

さらにまた、この発明では基板処理部に対する処理液の供給流量を変更するときに、人によるバルブの操作が不要なので、ニードルバルブを筐体内に配置して、当該バルブ全体を筐体によって覆うことができる。これにより、基板処理装置に接する者が処理液雰囲気に晒されることを抑制または防止することができる。また、ニードルバルブを筐体の外壁に沿って配置しなくてもよいので、筐体内における処理液供給配管およびニードルバルブの配置の自由度を高めることができる。したがって、処理液供給配管およびニードルバルブの配置設計や基板処理装置の製造が容易である。さらに、ニードルバルブ全体を筐体によって覆うので、筐体の外壁にバルブ挿通孔を設ける必要がなく、また、ニードルバルブが破損したときに筐体外に処理液が飛散することを防止するための対策をニードルバルブに施す必要もない。

請求項２記載の発明は、前記処理液供給配管を流通する処理液の流量を測定する流量測定手段（１６）をさらに含み、前記制御手段は、前記流量測定手段の測定値に応じて前記アクチュエータを制御することによって、前記基板処理部に対する処理液の供給流量を設定流量に制御するフィードバック制御手段（８）を含む、請求項１記載の基板処理装置である。

この発明によれば、ニードルバルブによって調整された処理液の流量を流量測定手段によって測定して、その測定値をフィードバック制御手段に入力することができる。また、フィードバック制御手段は、流量測定手段の測定値に応じてアクチュエータを制御することによって、基板処理部に対する処理液の供給流量を設定流量に制御することができる（フィードバック制御）。したがって、基板処理部に対する処理液の供給流量を精度よく設定流量に調整することができる。

請求項３記載の発明は、前記ニードルバルブは、弁座（２８）に着座するニードル（２６）と、前記ニードルと前記弁座との流路断面積を調整するために前記ニードルを駆動する前記アクチュエータとを含み、前記制御手段は、前記流量測定手段の測定値が前記設定流量となったときの前記ニードルの位置を記憶する記憶手段（３２）を含む、請求項２記載の基板処理装置である。ニードルの位置とは、弁座に対するニードルの位置であり、たとえば、アクチュエータとしてパルスモータが採用されている場合には、原点位置から駆動されるパルスモータの駆動パルス数で表されてもよい。

この発明によれば、流量測定手段の測定値が設定流量となったときのニードルの位置を記憶手段に記憶させることができる。したがって、所定の流量が設定されたときに、当該流量に対応するニードルの位置を記憶手段から読み出させて、この読み出された位置にニードルを移動させることができる。これにより、基板処理装置の起動当初からニードルバルブの開度を適切な大きさに設定することができる。

すなわち、たとえば流量測定手段の測定値に応じてニードルバルブの開度を調整する場合（前述のフィードバック制御を行う場合）、ニードルバルブの開度は流量測定手段によって処理液の流量が測定された後に調整されるので、ニードルバルブの開度が当初から適切な大きさに設定されていない場合がある。したがって、基板処理部に対する処理液の供給流量が当初から適切な流量に調整されていない場合がある。

一方、この発明によれば、記憶手段に記憶された位置にニードルを移動させることにより、処理液供給配管に処理液を流通させる前からニードルバルブの開度を適切な大きさに設定することができる。したがって、基板処理部に対する処理液の供給流量を当初から適切な流量に設定することができる。これにより、当初から所望量の処理液を基板に供給して、所望の処理を基板に施すことができる。

記憶手段に記憶させるニードルの位置は、たとえば基板処理装置の立ち上げ時などに、前述のフィードバック制御を実行させることにより求められてもよい。具体的には、前述のフィードバック制御を実行させて、基板処理部に対する処理液の供給流量を設定流量に調整させる。そして、基板処理部に対する処理液の供給流量が設定流量になったときのニードルの位置を記憶手段に記憶させる。このようにして記憶手段に記憶させるニードルの位置を求めれば、基板処理部に対する処理液の供給流量を当初から、かつ精度よく適切な流量に調整することができる。

また、記憶手段に記憶されたニードルの位置は、たとえばメンテナンスなどの定期的に行われる作業のときに、前述のフィードバック制御を実行させて調整されてもよい。具体的には、たとえばメンテナンスなどの定期的に行われる作業のときに、フィードバック制御を実行させて、基板処理部に対する処理液の供給流量が設定流量となったときのニードルの位置を求める。そして、求められたニードルの位置と記憶手段に記憶されたニードルの位置とが異なっているときには、記憶されたニードルの位置に代えて求められたニードルの位置を記憶手段に記憶させる。このように記憶手段に記憶されたニードルの位置を定期的に調整すれば、基板処理部に対する処理液の供給流量を確実に設定流量に調整することができる。

また、基板処理部に設定流量で処理液を供給するときに、記憶手段に記憶された位置にニードルを移動させた後、前述のフィードバック制御を実行させてもよい。このようにすれば、基板処理部に対する処理液の供給流量を当初から設定流量に調整することができ、さらに、当該供給流量を精度よく設定流量に維持することができる。また、基板処理部に処理液を供給しているときに、たとえば温度変化による変形等によりニードルバルブの開度が途中で変化した場合でも、ニードルバルブの開度をリアルタイムで適切な大きさに調整して、基板処理部に対する処理液の供給流量を設定流量に調整することができる。

請求項４記載の発明は、前記制御手段は、前記基板に対する処理条件を記憶する処理条件記憶手段（３２）を含み、前記処理条件が前記設定流量を含む、請求項２または３記載の基板処理装置である。
この発明によれば、基板に対する処理条件を処理条件記憶手段に記憶させて、記憶された処理条件に従って基板の処理を進行させることができる。また、この発明に係る処理条件には、前記設定流量が含まれているから、処理条件記憶手段に記憶された処理条件に従って基板の処理を進行させることにより、制御手段によってニードルバルブの開度を調整させて、設定流量で基板に処理液を供給することができる。これにより、所望量の処理液を基板に供給して、所望の処理を基板に施すことができる。

前記設定流量は、複数の処理条件の中で異なる流量が設定されていてもよいし、一つの処理条件で設定された複数の工程中に異なる流量が設定されていてもよい。また、個々の工程中で設定流量を時間変化させる処理条件が設定されていてもよい。
請求項５記載の発明は、前記アクチュエータは、電気により駆動されるものであり、前記ニードルバルブは、前記アクチュエータへの通電が停止されることにより、その開度が固定されるものであり、前記制御手段は、前記基板処理部に対する処理液の供給流量を調整した後、前記アクチュエータへの通電を停止させるものである、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。

この発明によれば、制御手段が、基板処理部に対する処理液の供給流量を調整した後、アクチュエータへの通電を停止させる。この発明に係るニードルバルブは、アクチュエータへの通電が停止されることによりその開度が固定されるものであるから、アクチュエータへの通電を停止させることにより、基板処理部に対して一定流量で処理液を供給することができる。また、基板処理部に処理液を供給しているときに、たとえば制御手段や流量測定手段の不調などのために不所望な電力がアクチュエータに入力されて、基板処理部に対する処理液の供給流量が変化することを防止することができる。さらに、アクチュエータから発生する熱がニードルバルブ内を流れる処理液に伝達されて、当該処理液の温度が変化することを抑制または防止することができる。これにより、一定温度の処理液を基板処理部に供給することができる。

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１のレイアウトを示す図解的な平面図である。この基板処理装置１は、半導体ウエハなどの基板Ｗを１枚ずつ処理する枚葉式の装置である。基板処理装置１は、インデクサブロック２と、インデクサブロック２に結合された処理ブロック３とを備えている。

インデクサブロック２は、キャリア保持部４と、インデクサロボットＩＲと、インデクサロボット移動機構５（以下では、「ＩＲ移動機構５」という。）とを備えている。キャリア保持部４は、複数枚の基板Ｗを収容できるキャリアＣを保持することができる。キャリアＣは、所定のキャリア配列方向Ｕに沿って配列された状態で、キャリア保持部４に保持される。ＩＲ移動機構５は、キャリア配列方向Ｕに沿ってインデクサロボットＩＲを水平移動させることができる。インデクサロボットＩＲは、キャリア保持部４に保持されたキャリアＣに基板Ｗを搬入する搬入動作、および基板ＷをキャリアＣから搬出する搬出動作を行うことができる。キャリアＣとしては、基板Ｗを密閉した状態で収容するＦＯＵＰ（Front Opening Unified Pod）であってもよいし、ＳＭＩＦ（Standard Mechanical Interface）ポッドやＯＣ（Open Cassette）等の他の形態のものであってもよい。

一方、処理ブロック３は、基板Ｗを処理液で処理するための複数の処理ユニット６（基板処理部）と、配管やバルブなどの流体機器が収容された複数の流体ボックス７（筐体）と、センターロボットＣＲとを備えている。本実施形態では、処理ユニット６および流体ボックス７がたとえば８つずつ設けられている。８つの処理ユニット６は、平面視においてセンターロボットＣＲを取り囲むように、水平に離れた４つの場所に２つずつで配置されている。図示はしないが、それぞれの場所において、２つの処理ユニット６は上下に並んで配置されている。キャリア配列方向Ｕに直交する水平方向Ｈ（以下では、単に「水平方向Ｈ」という。）に関して処理ユニット６は隣接しており、キャリア配列方向Ｕに関して処理ユニット６の間には所定の間隔が設けられている。

処理ユニット６および流体ボックス７は、１対１で対応しており、各流体ボックス７は、水平方向Ｈに関して対応する処理ユニット６に隣接している。すなわち、８つの流体ボックス７は、処理ユニット６に隣接する水平に離れた４つの場所に２つずつで配置されている。図示はしないが、それぞれの場所において、２つの流体ボックス７は上下に並んで配置されている。各処理ユニット６には、対応する流体ボックス７から処理液が供給されるようになっている。

センターロボットＣＲは、全ての処理ユニット６にアクセスすることができ、処理ユニット６に基板Ｗを搬入する搬入動作、および基板Ｗを処理ユニット６から搬出する搬出動作を行うことができる。また、センターロボットＣＲは、インデクサロボットＩＲから基板Ｗを受け取ることができ、インデクサロボットＩＲに基板Ｗを渡すことができる。したがって、センターロボットＣＲは、インデクサロボットＩＲから未処理の基板Ｗを受け取って、当該基板Ｗをいずれかの処理ユニット６に搬入することができる。また、センターロボットＣＲは、処理済の基板Ｗを処理ユニット６から搬出してインデクサロボットＩＲに渡すことができる。これにより、キャリアＣに収容された未処理の基板Ｗを処理ユニット６において処理することができ、処理ユニット６で処理された処理済の基板ＷをキャリアＣに搬入することができる。インデクサロボットＩＲおよびセンターロボットＣＲの動作は、制御部８（制御手段、フィードバック制御手段）によって制御される。

図２は、処理ユニット６および流体ボックス７の概略構成を示す模式図である。
処理ユニット６は、隔壁９で区画された処理室１０内に、基板Ｗを水平に保持して回転させるスピンチャック１１と、スピンチャック１１に保持された基板Ｗの上面に処理液を供給するための処理液ノズル１２とを備えている。
スピンチャック１１は、基板Ｗを水平に保持して当該基板Ｗの中心を通る鉛直な回転軸線まわりに基板Ｗを回転させることができるように構成されている。この実施形態では、スピンチャック１１として、基板Ｗの周端面に複数の挟持部材１３を当接させて当該基板Ｗを挟持する挟持式のもの（いわゆるメカニカルチャック）が用いられている。スピンチャック１１としては、メカニカルチャックに限らず、たとえば、基板Ｗの下面（裏面）を吸着して当該基板Ｗを保持する（いわゆるバキュームチャック）などのその他の形式のものであってもよい。

処理液ノズル１２は、吐出口を下方に向けた状態でスピンチャック１１の上方に配置されている。処理液ノズル１２は、流体ボックス７から供給される処理液をスピンチャック１１に保持された基板Ｗの上面に向けて吐出することができる。処理液ノズル１２としては、基板Ｗ上での処理液の着液位置が固定された、いわゆる固定ノズルの形態が採用されてもよいし、基板Ｗ上での処理液の着液位置を基板Ｗの回転中心と周縁との間で移動させることができる、いわゆるスキャンノズルの形態が採用されてもよい。

処理ユニット６において基板Ｗを処理するときは、たとえば、スピンチャック１１によって基板Ｗを回転させつつ、処理液としての薬液を当該基板Ｗの上面中央部に向けて処理液ノズル１２から連続吐出させる。処理液ノズル１２から吐出された薬液は、基板Ｗの上面中央部に着液し、基板Ｗの回転による遠心力を受けて、基板Ｗの上面周縁部に向かって瞬時に広がっていく。これにより、基板Ｗの上面全域に薬液が供給され、基板Ｗの上面に薬液による処理が行われる。薬液による処理が行われた後は、回転状態の基板Ｗの上面に処理液としてのリンス液を処理液ノズル１２から供給して、基板Ｗ上の薬液を洗い流す（リンス処理）。そして、スピンチャック１１によって基板Ｗを高速回転させて当該基板Ｗを乾燥させる（スピンドライ）。

一方、流体ボックス７には、処理液ノズル１２に接続された処理液供給配管１４と、処理液供給配管１４に介装された流量調整バルブとしてのニードルバルブ１５と、処理液供給配管１４に介装された流量計１６（流量測定手段）とが収容されている。流体ボックス７の内部空間は密閉空間となっており、この密閉空間に処理液供給配管１４の一部、ニードルバルブ１５および流量計１６が配置されている。

処理液供給配管１４の一端には、複数の配管が接続されており、これらの配管から処理液供給配管１４に処理液が供給されるようになっている。この実施形態では、第１薬液供給配管１７、第２薬液供給配管１８、およびリンス液供給配管１９が処理液供給配管１４の一端に接続されている。処理液供給配管１４には、第１薬液供給配管１７、第２薬液供給配管１８、およびリンス液供給配管１９からそれぞれ第１薬液、第２薬液、およびリンス液が供給される。第１および第２薬液は、たとえば互いに種類の異なる薬液である。

第１薬液供給配管１７、第２薬液供給配管１８、およびリンス液供給配管１９には、それぞれ、第１薬液バルブ２０、第２薬液バルブ２１、およびリンス液バルブ２２が介装されている。この実施形態では、これらのバルブ２０〜２２と各バルブ２０〜２２から処理液供給配管１４に至る流路とが一体的に形成されており、これらのバルブ２０〜２２および前記流路として機能するミキシングバルブ２３が設けられている。ミキシングバルブ２３は、各配管１７〜１９から供給される処理液を処理液供給配管１４に供給することができ、配管１７〜１９のうち２つ以上の配管から供給された処理液をその内部で混合して、混合処理液を処理液供給配管１４に供給することができる。たとえば、第１および第２薬液バルブ２０，２１を開くことにより、第１薬液と第２薬液とをミキシングバルブ２３内で混合させて、これらの薬液の混合液を処理液供給配管１４に供給することができる。ミキシングバルブ２３の開閉（各バルブ２０〜２２の開閉）は、制御部８によって制御される。

ニードルバルブ１５は、モータ２４（アクチュエータ）によりその開度を変更することができる電動式のバルブである。ニードルバルブ１５の開度は制御部８によって調整される。ニードルバルブ１５は、その全体が流体ボックス７によって覆われている。また、流量計１６は、処理液の流通方向に関してニードルバルブ１５よりも下流側に配置されており、ニードルバルブ１５よって調整された処理液の流量は、流量計１６よって測定され制御部８に入力される。

制御部８は、モータ２４を制御することにより、処理液ノズル１２に対する処理液の供給流量をニードルバルブ１５の流量調整幅の範囲内で変更することができる。したがって、複数の供給流量で処理液ノズル１２に処理液を供給する場合であっても、これらの供給流量に対応する複数の処理液供給配管および流量調整バルブを設けなくてもよい。また、この実施形態では、ミキシングバルブ２３の開閉が制御部８によって制御されるので、ミキシングバルブ２３の開閉とニードルバルブ１５の開度の調整とを連動させることにより、処理液ごとに異なる供給流量で処理液ノズル１２に処理液を供給することができる。

図３は、ニードルバルブ１５の内部構造を示す図解的な断面図である。
ニードルバルブ１５は、ボディ２５と、ニードル２６と、前述のモータ２４とを備えている。ボディ２５には、処理液が流通する流路２７が形成されており、流路２７の途中部には、ニードル２６が着座する弁座２８が設けられている。ボディ２５やニードル２６などの処理液に接する部分は、当該処理液に対する耐性を有し、温度変化による変形量の小さい材料（たとえば、合成樹脂）によって形成されている。これにより、処理液による膨潤や温度変化による変形によって、ニードルバルブ１５の開度が変化することを抑制または防止することができる。

ニードル２６は、その中心軸線が鉛直となる姿勢で弁座２８の上方に配置されている。ニードル２６は、その先端部（図３では下端部）が弁座２８に対して近接および離反するように上下動可能にボディ２５に保持されている。ニードル２６の先端部は、たとえば先細りとなる円錐状であり、弁座２８に着座して流路２７を塞ぐことができる。弁座２８に対するニードル２６の位置を制御することにより、ニードル２６と弁座２８との流路断面積を調整して弁座２８よりも下流側に流れる処理液の流量を調整することができる。後述するように、弁座２８に対するニードル２６の位置は、制御部８によって制御される。

また、ニードル２６の上端部には、コイルバネ２９が外嵌されている。コイルバネ２９は、ニードル２６の上端に設けられた鍔部３０とボディ２５との間で保持されている。ニードル２６が原点位置から下方に移動すると、コイルバネ２９が弾性変形して、ニードル２６が原点位置へと付勢される。ニードル２６の原点位置は、ニードル２６の先端部が弁座２８から離反して、流路２７が開放される位置に設定されている。

モータ２４は、ニードル２６の上方に位置しており、その中心軸線が鉛直となる姿勢でボディ２５に保持されている。モータ２４には、図示しないネジ部が形成されたスクリューシャフト３１が取り付けられている。スクリューシャフト３１は、その中心軸線が鉛直となる姿勢でニードル２６とモータ２４との間に配置されている。スクリューシャフト３１は、モータ２４からの回転力を受けて、その中心軸線まわりに回転しながら昇降するようになっている。

モータ２４によりスクリューシャフト３１を回転させて降下させることにより、スクリューシャフト３１の下端部によって鍔部３０を下方に押して、ニードル２６を降下させることができる。ニードル２６を降下させることにより、コイルバネ２９を弾性変形させながら、ニードル２６の先端部を弁座２８に近づけてニードル２６と弁座２８との流路断面積を減少させることができる。これにより、処理液の流量を減少させることができる。

また、ニードル２６がスクリューシャフト３１によって下方に押された状態からスクリューシャフト３１を上昇させることにより、コイルバネ２９の復元力によってニードル２６を上昇させて、ニードル２６の先端部を弁座２８から離反させることができる。これにより、ニードル２６と弁座２８との流路断面積を増加させて、処理液の流量を増加させることができる。

モータ２４は、たとえばパルスモータであり、その回転角（絶対角）は、原点位置からの駆動パルス数により制御される。この実施形態では、モータ２４を回転させることにより、スクリューシャフト３１を昇降させて、弁座２８に対するニードル２６の位置を変化させることができるので、制御部８がモータ２４に入力される駆動パルス数を制御することにより、ニードル２６と弁座２８との流路断面積を調整することができる。これにより、弁座２８よりも下流側に流れる処理液の流量を調整することができる。

また、モータ２４は、通電が停止されると、たとえば機械的な抵抗力（摩擦力）やモータ２４の電磁的な制動力によってその回転角が固定される。モータ２４の回転角が固定されることによってスクリューシャフト３１およびニードル２６の位置もその場で固定されるので、モータ２４への通電が停止されると、ニードル２６と弁座２８との流路断面積が一定に維持される。したがって、モータ２４への通電を停止させることにより、弁座２８よりも下流側に流れる処理液の流量を一定に維持することができる。

モータ２４への通電を停止させて処理液の供給流量を一定に維持した場合には、たとえば制御部８や流量計１６の不調などのために不所望な電力がモータ２４に入力されて、処理液ノズル１２に対する処理液の供給流量が変化することを防止することができる。また、モータ２４から発生する熱が流路２７を流れる処理液に伝達されて、当該処理液の温度が変化することを抑制または防止することができる。これにより、一定温度の処理液を処理液ノズル１２に供給することができる。

図４は、制御部８の電気的構成を説明するためのブロック図である。
制御部８は、記憶装置３２（記憶手段、処理条件記憶手段）を有している。記憶装置３２には、基板Ｗに対する処理条件や、基板処理装置１の設定値などの各種の情報が記憶されている。記憶装置３２は、複数の処理条件を記憶することができ、制御部８は、処理条件に基づいて基板処理装置１を制御して基板Ｗの処理を進行させることができる。処理条件などの記憶装置３２に記憶された情報は、たとえば、制御部８に接続された入力部３３から使用者などにより入力されたものである。

基板Ｗに対する処理条件は、処理ユニット６で１枚の基板Ｗを処理するときの最初の工程から最後の工程に至る一連の処理条件である。基板Ｗに対する処理条件には、基板Ｗの回転速度や、処理液ノズル１２から基板Ｗに供給する処理液の種類や、基板Ｗに対する処理液の供給流量などが含まれる。基板Ｗに対する処理液の供給流量は、複数の処理条件の中で異なっていてもよいし、一つの処理条件で設定された複数の工程中で異なっていてもよい。また、基板Ｗに対する処理液の供給流量は、個々の工程中で時間変化されるように設定されていてもよい。基板Ｗに対する処理液の供給流量は、前述のように、制御部８がモータ２４を制御して弁座２８に対するニードル２６の位置を変化させることにより調整される。

また、記憶装置３２には、処理液ノズル１２に対する処理液の供給流量とニードルバルブ１５の開度との関係を示すマップＭが記憶されている。制御部８は、このマップＭに基づいてニードルバルブ１５の開度を調整する。この実施形態では、モータ２４に入力される原点位置からの駆動パルス数によりニードルバルブ１５の開度が調整されるので、処理液ノズル１２に対する処理液の供給流量と原点位置からの駆動パルス数との関係を示すマップＭが記憶装置３２に記憶されている。

マップＭに記憶された駆動パルス数は、たとえば基板処理装置１の立ち上げ時に制御部８によってフィードバック制御を実行させて求められたものである。具体的には、基板処理装置１の立ち上げ時に処理液供給配管１４に処理液を流通させて、その流量を流量計１６によって測定させる。さらに、流量計１６の測定値に応じてモータ２４を制御部８によって制御させて、処理液の流量が設定流量となるようにニードルバルブ１５の開度を調整させる（フィードバック制御）。そして、流量計１６の測定値が設定流量となったときの駆動パルス数と、そのときの設定流量とを記憶装置３２に記憶させる。記憶装置３２に記憶されたマップＭは、このような動作を設定流量を変化させて行うことにより作成されている。

図５は、処理液ノズル１２に対して設定流量で処理液を供給するときの第１制御例を示すフローチャートである。
処理液ノズル１２に対して設定流量で処理液を供給する場合には、制御部８が設定流量に対応する駆動パルス数をマップＭから読み込んで、所定数のパルス電流をモータ２４に入力させる。これにより、ニードルバルブ１５の開度が設定流量に対応する大きさに調整される（ステップＳ１１）。前述のように、マップＭに記憶された駆動パルス数は、流量計１６の測定値が設定流量となったときの値であるから、この記憶された駆動パルス数に基づいてニードルバルブ１５の開度を調整することにより、ニードルバルブ１５の開度を当初から、かつ精度よく適切な大きさに設定することができる。したがって、処理液ノズル１２に対する処理液の供給流量を当初から、かつ精度よく設定流量に調整することができる。

ニードルバルブ１５の開度が調整された後は、処理条件において処理液ノズル１２に対する処理液の供給流量を時間変化させるように設定されているか否かを制御部８が判断する（ステップＳ１２）。このとき、処理液の供給流量を時間変化させるように設定されている場合には（ステップＳ１２でＹｅｓの場合には）、制御部８がモータ２４を制御して、ニードルバルブ１５の開度を処理条件に従って時間変化させる（ステップＳ１３）。これにより、処理液ノズル１２に対する処理液の供給流量が処理条件に従って時間変化していく。

一方、処理液の供給流量を時間変化させるように設定されていない場合、すなわち、処理液ノズル１２に対する処理液の供給流量を一定に維持するように設定されている場合には（ステップＳ１２でＮｏの場合には）、制御部８がモータ２４への通電を停止させる（ステップＳ１４）。前述のように、モータ２４への通電が停止されると、ニードルバルブ１５の開度が固定されるので、処理液ノズル１２には、ニードルバルブ１５の開度に対応する一定流量で処理液が供給される。これにより、処理液ノズル１２に対する処理液の供給流量を一定に維持することができる。

モータ２４への通電を停止させた後に、処理液ノズル１２に対する処理液の供給流量を変更する場合は、制御部８によってモータ２４への通電を再開させて、ニードルバルブ１５の開度を再び調整すればよい。また、処理液ノズル１２に対して確実に設定流量で処理液を供給するために、たとえばメンテナンスなどの定期的に行われる作業のときに、マップＭ内の駆動パルス数を補正してもよい。

具体的には、設定流量が同じときの所定期間（たとえば、２４時間）分の流量計１６の測定値を記憶装置３２に記録させておき、当該所定期間の平均値を制御部８によって算出させる。そして、算出された平均値を所定期間前（たとえば、１週間前や１月前）の平均値と比較させる。このとき、２つの平均値の差が所定値以上である場合には、当該差が所定値未満となるようにニードルバルブ１５の開度を補正させる。すなわち、マップＭ内の全ての駆動パルス数を増加または減少させる。このようにしてマップＭ内の駆動パルス数を定期的に補正すれば、たとえばニードルバルブ１５を長期にわたって使用した場合でも、処理液ノズル１２に対して確実に設定流量で処理液を供給することができる。

また、マップＭ内の駆動パルス数を補正する場合には、前述のフィードバック制御を利用してもよい。具体的には、たとえばメンテナンスなどの定期的に行われる作業のときに、制御部８によってフィードバック制御を実行させて、処理液ノズル１２に対する処理液の供給流量が設定流量になるときの駆動パルス数を求める。そして、求められた駆動パルス数とマップＭ内の駆動パルス数とが異なっているときは、マップＭ内の駆動パルス数に代えて求められた駆動パルス数を記憶装置３２に記憶させる。このようにフィードバック制御を利用してマップＭ内の駆動パルス数を補正すれば、処理液ノズル１２に対する処理液の供給流量を精度よく設定流量に調整することができる。

図６は、処理液ノズル１２に対して設定流量で処理液を供給するときの第２制御例を示すフローチャートである。
処理液ノズル１２に対して設定流量で処理液を供給する場合には、制御部８が設定流量に対応する駆動パルス数をマップＭから読み込んで、所定数のパルス電流をモータ２４に入力させる。これにより、ニードルバルブ１５の開度が設定流量に対応する大きさに調整される（ステップＳ２１）。

ニードルバルブ１５の開度が調整された後は、処理条件において処理液ノズル１２に対する処理液の供給流量を時間変化させるように設定されているか否かを制御部８が判断する（ステップＳ２２）。このとき、処理液の供給流量を時間変化させるように設定されている場合には（ステップＳ２２でＹｅｓの場合には）、フィードバック制御を行いながら制御部８がニードルバルブ１５の開度を処理条件に従って時間変化させる（ステップＳ２３）。これにより、処理液ノズル１２に対する処理液の供給流量が処理条件に従って時間変化していく。

一方、処理液ノズル１２に対する処理液の供給流量を一定に維持するように設定されている場合には（ステップＳ２２でＮｏの場合には）、制御部８がフィードバック制御を行って（ステップＳ２４）、流量計１６の測定値が設定流量に維持されるようにモータ２４を制御する。これにより、処理液ノズル１２に対する処理液の供給流量が一定に維持される。また、マップＭに基づいてニードルバルブ１５の開度を調整した後、フィードバック制御を実行させることにより、処理液ノズル１２に対する処理液の供給流量を当初から、かつ精度よく設定流量に調整することができ、さらに、当該供給流量を精度よく設定流量に維持することができる。また、処理液ノズル１２に処理液を供給しているときに、たとえば温度変化による変形等によりニードルバルブ１５の開度が途中で変化した場合でも、ニードルバルブ１５の開度を再度適切な大きさに調整して、処理液ノズル１２に対する処理液の供給流量を設定流量に調整することができる。

図７は、フィードバック制御を実行しているときのニードルバルブ１５の開度と時間との関係を示すグラフである。
流量計１６の測定値をフィードバックして処理液ノズル１２に対する処理液の供給流量を設定流量に調整するときは、制御部８によってニードルバルブ１５の開度をたとえば段階的に調整させる。具体的には、制御部８によって一定数（たとえば、１００パルス）のパルス電流をモータ２４に入力させてニードルバルブ１５の開度を調整させる。たとえば、制御部８が原点位置からの駆動パルス数を増加させて、図７に示すようにニードルバルブ１５の開度を増加させる。そして、流量が安定するのに要する所定時間（たとえば、３０秒）待機し、その後に流量計１６の指示値を制御部８に取り込む。このとき、制御部８に取り込まれた値（流量計１６の測定値）が設定流量を基準とする所定範囲に入っていれば、制御部８はＳＴＥＰ１を終了して、ＳＴＥＰ２に移行する。また、一回の開度調整で流量計１６の測定値が設定流量を基準とする所定範囲に入っていない場合には、制御部８が最初と同じ数（１００パルス）のパルス電流を一定の間隔でモータ２４に入力させていって、図７に示すように、ニードルバルブ１５の開度を一定の変化量で段階的に増加させる。そして、流量計１６の測定値が設定流量を基準とする所定範囲に入ると、制御部８はＳＴＥＰ１を終了して、ＳＴＥＰ２に移行する。

ＳＴＥＰ２では、制御部８がＳＴＥＰ１よりも少ないパルス数（たとえば、５０パルス）でパルス電流をモータ２４に入力させて、ＳＴＥＰ１よりも小さい変化量でニードルバルブ１５の開度を段階的に調整させる。たとえば、流量計１６の測定値が設定流量を基準とする所定範囲よりも大きい場合には、制御部８が原点位置からの駆動パルス数を減少させて、図７に示すようにニードルバルブ１５の開度を減少させる。そして、一回の開度調整で流量計１６の測定値が設定流量を基準とする所定範囲に入れば、図７に示すように、ＳＴＥＰ２を終了して、ＳＴＥＰ３に移行する。また、流量計１６の測定値が設定流量を基準とする所定範囲に入らない場合には、同じ数（５０パルス）のパルス電流を一定の間隔でモータ２４に入力させていって、流量計１６の測定値を設定流量に近づけていく。

ＳＴＥＰ３では、ＳＴＥＰ１からＳＴＥＰ２への移行と同様に、制御部８がＳＴＥＰ２よりも少ないパルス数（たとえば、１０パルス）でパルス電流をモータ２４に入力させて、ＳＴＥＰ２よりも小さい変化量でニードルバルブ１５の開度を段階的に調整させる。そして、制御部８が前述のような制御を行い、流量計１６の測定値を設定流量に近づけていく。

制御部８は、このような制御を繰り返して、流量計１６の測定値を設定流量に近づけていく。そして、流量計１６の測定値が設定流量に調整されると、制御部８は、モータ２４への通電を維持させたまま、ニードルバルブ１５の開度をその大きさで維持させる。また、処理液ノズル１２に処理液を供給しているときに流量計１６の測定値が変化して設定流量から外れると、制御部８が再びモータ２４を制御して、流量計１６の測定値を設定流量に調整する。これにより、処理液ノズル１２に対する処理液の供給流量が設定流量に維持される。また、基板処理装置１の立ち上げ時にマップＭを作成するときや、メンテナンス時などにマップＭ内の駆動パルス数を補正するときは、図７中の点Ａでの駆動パルス数とそのときの設定流量とが記憶装置３２に記憶される。

以上のように本実施形態では、開度を変更するためのモータ２４を有するニードルバルブ１５が処理液供給配管１４に介装されているので、制御部８によってモータ２４を制御してニードルバルブ１５の開度を変更することにより、処理ユニット６に対する処理液の供給流量を変更することができる。そのため、処理ユニット６に対する処理液の供給流量を変更する場合であっても、流量調整バルブとして手動式のバルブを採用したときのような人によるバルブの操作が不要である。したがって、ニードルバルブ１５が多数設けられている場合でも、これらのバルブ１５の開度を同時に調整して、比較的短時間で調整作業を完了することができる。これにより、処理ユニット６に対する処理液の供給流量を調整するときの調整時間を短縮することができる。したがって、基板処理装置１の立ち上げ時間（基板処理装置１を新たに設置して当該装置１によって基板を処理できる状態にするまでの時間）や、メンテナンス時における基板処理装置１を稼動できない時間（ダウンタイム）を短縮することができる。

さらに、ニードルバルブ１５は、ダイヤフラムバルブと制御ロジックとが組み込まれた一般的な流量コントローラに比べて安価である。また、ニードルバルブ１５は、前述の流量コントローラや、たとえばダイヤフラムバルブなどの他の形式の流量調整バルブでは実現し得ないワイドな流量調整幅を確保することができる。したがって、流量を調整すべき範囲が広い場合であっても、他の形式の流量調整バルブ等に比べて少数のバルブで当該範囲に対応することができる。これにより、基板処理装置１の製造コストを一層低減することができる。

さらにまた、この発明では処理ユニット６に対する処理液の供給流量を変更するときに、人によるバルブ１５の操作が不要なので、ニードルバルブ１５を流体ボックス７内に配置して、当該バルブ１５全体を流体ボックス７によって覆うことができる。これにより、基板処理装置１に接する者が処理液雰囲気に晒されることを抑制または防止することができる。また、ニードルバルブ１５を流体ボックス７の外壁に沿って配置しなくてもよいので、流体ボックス７内における処理液供給配管１４およびニードルバルブ１５の配置の自由度を高めることができる。したがって、処理液供給配管１４およびニードルバルブ１５の配置設計や基板処理装置１の製造が容易である。さらに、ニードルバルブ１５全体を流体ボックス７によって覆うので、流体ボックス７の外壁にバルブ挿通孔を設ける必要がなく、また、ニードルバルブ１５が破損したときに流体ボックス７外に処理液が飛散することを防止するための対策をニードルバルブ１５に施す必要もない。さらに、入力部３３からモータ２４を遠隔操作して、ニードルバルブ１５に直接触れずに、その開度を調整することができる。

この発明の実施の形態の説明は以上であるが、この発明は、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、ニードルバルブ１５がアクチュエータとしてのモータ２４によりその開度が変更される電動式のバルブである場合について説明したが、これに限らず、ニードルバルブ１５は、電磁式などの他の形式のアクチュエータを備えたバルブであってもよい。

また、前述の実施形態では、処理液供給配管１４に複数の配管１７〜１９が接続され、複数種の処理液が供給される場合について説明したが、処理液供給配管１４に配管が１つ接続され、この配管から１種類の処理液が供給されるようになっていてもよい。
また、前述の図５および図６において説明した、処理液ノズル１２に対して設定流量で処理液を供給するときの制御では、最初に、記憶装置３２に記憶されたマップＭに基づいてニードルバルブ１５の開度を調整する場合について説明したが、これに限らず、最初に、フィードバック制御を行って、ニードルバルブ１５の開度を調整してもよい。

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。

この発明の一実施形態に係る基板処理装置のレイアウトを示す図解的な平面図である。 処理ユニットおよび流体ボックスの概略構成を示す模式図である。 ニードルバルブの内部構造を示す図解的な断面図である。 制御部の電気的構成を説明するためのブロック図である。 処理液ノズルに対して設定流量で処理液を供給するときの第１制御例を示すフローチャートである。 処理液ノズルに対して設定流量で処理液を供給するときの第２制御例を示すフローチャートである。 フィードバック制御を実行しているときのニードルバルブの開度と時間との関係を示すグラフである。

符号の説明

１ 基板処理装置
６ 処理ユニット
７ 流体ボックス
８ 制御部
１２ 処理液ノズル
１４ 処理液供給配管
１５ ニードルバルブ
１６ 流量計
２４ モータ
２６ ニードル
２８ 弁座
３２ 記憶装置
Ｗ 基板

Claims (5)

1. 基板を処理液で処理するための基板処理部と、
   前記基板処理部に対して処理液を供給するための処理液供給配管と、
   前記処理液供給配管に介装され、開度を変更するためのアクチュエータを有するニードルバルブと、
   前記処理液供給配管および前記ニードルバルブを収容し、前記ニードルバルブ全体を覆う筐体と、
   前記アクチュエータを制御して前記ニードルバルブの開度を変更することによって、前記基板処理部に対する処理液の供給流量を変更させる制御手段とを含む、基板処理装置。
2. 前記処理液供給配管を流通する処理液の流量を測定する流量測定手段をさらに含み、
   前記制御手段は、前記流量測定手段の測定値に応じて前記アクチュエータを制御することによって、前記基板処理部に対する処理液の供給流量を設定流量に制御するフィードバック制御手段を含む、請求項１記載の基板処理装置。
3. 前記ニードルバルブは、弁座に着座するニードルと、前記ニードルと前記弁座との流路断面積を調整するために前記ニードルを駆動する前記アクチュエータとを含み、
   前記制御手段は、前記流量測定手段の測定値が前記設定流量となったときの前記ニードルの位置を記憶する記憶手段を含む、請求項２記載の基板処理装置。
4. 前記制御手段は、前記基板に対する処理条件を記憶する処理条件記憶手段を含み、前記処理条件が前記設定流量を含む、請求項２または３記載の基板処理装置。
5. 前記アクチュエータは、電気により駆動されるものであり、
   前記ニードルバルブは、前記アクチュエータへの通電が停止されることにより、その開度が固定されるものであり、
   前記制御手段は、前記基板処理部に対する処理液の供給流量を調整した後、前記アクチュエータへの通電を停止させるものである、請求項１〜４のいずれか一項に記載の基板処理装置。

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