JP2014179494A - 基板処理装置および吐出ヘッド待機方法 - Google Patents

Abstract

【課題】吐出ヘッドの待機時における吐出口の乾燥を防止するとともに基板の処理を行う際の液だれを防止する。
【解決手段】基板処理装置では、吐出ヘッド３１の待機時に、待機位置に位置する吐出ヘッド３１の吐出面３１１が、貯溜槽４４に貯溜された浸漬液４９に浸漬される。これにより、吐出面３１１に設けられた複数の吐出口、および、吐出口に連続する処理液流路の乾燥を防止することができる。その結果、微細な吐出口が詰まることを抑制または防止することができる。吐出ヘッド３１による基板の処理が再開される際には、貯溜槽４４内の浸漬液４９が排出された後、液除去部により吐出面３１１に付着している浸漬液４９が除去される。これにより、吐出ヘッド３１を基板上へと移動する際等に、吐出面３１１に残留している浸漬液４９が基板上に落下して付着する（いわゆる、液だれが生じる）ことを防止することができる。
【選択図】図９

Description

本発明は、基板を処理する基板処理装置、および、基板処理装置における吐出ヘッド待機方法に関する。

従来より、半導体基板（以下、単に「基板」という。）の製造工程では、基板処理装置を用いて酸化膜等の絶縁膜を有する基板に対して様々な処理が施される。例えば、基板の表面に洗浄液を供給することにより、基板の表面上に付着したパーティクル等を除去する洗浄処理が行われる。

特許文献１の基板洗浄装置では、基板の外側の待機位置に位置する処理用ノズルの近傍に液滴除去ノズルが設けられ、液滴除去ノズルから処理用ノズルに気体が吹き付けられることにより、処理用ノズルからの意図しない液垂れの防止が図られている。

特許文献２では、基板上に塗布液を吐出して膜を形成する膜形成装置において、塗布液吐出ノズルの吐出口に洗浄液を噴射することにより、吐出口に付着した汚染物を除去し、その後、吐出口に噴射された洗浄液を吸引して排液するとともに吐出口を乾燥させる技術が提案されている。

特許文献３では、基板に処理液を塗布して塗布膜を形成する塗布装置において、スリット状の吐出口から処理液を吐出するノズルを待機させる際に、ノズルの流路内の処理液を当該処理液の溶剤に置換した状態で保持する技術が提案されている。また、処理液を溶剤に置換した後のノズルの先端を、ケーシングに貯溜された溶剤の中に浸漬することも提案されている。

一方、特許文献４の液処理装置では、処理液供給ノズルの待機時に、ノズル内の処理液を吸引してノズル流路の吐出口近傍に空気層を形成し、さらに、ノズル先端を処理液の溶剤に浸漬した状態で吸引することにより、空気層の外側に溶剤層を形成する技術が開示されている。

国際公開第２００７／１３２６０９号 特開２００１−２３２２５０号公報 特開２０１２−４３９４９号公報 特開２００６−３０２９３４号公報

ところで、基板処理装置として、吐出ヘッドに設けられた複数の微細な吐出口から、基板に向けて処理液の微小液滴を吐出して基板に対する処理を行う装置が知られている。このような装置では、吐出ヘッドの待機時に吐出口が乾燥する等して詰まってしまうことがある。そこで、吐出口近傍に処理液を付与して乾燥を防止することが考えられるが、吐出ヘッドの使用を再開する際に、吐出ヘッドに付着している処理液が基板上に落下して付着する（いわゆる、液だれが生じる）おそれがある。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、吐出ヘッドの待機時における吐出口の乾燥を防止するとともに基板の処理を行う際の液だれを防止することを目的としている。

請求項１に記載の発明は、基板を処理する基板処理装置であって、基板を保持する基板保持部と、前記基板保持部の周囲を囲むカップ部と、前記カップ部の内側にて前記基板保持部の上方に配置され、吐出面に設けられた吐出口から前記基板に向けて処理液を吐出する吐出ヘッドと、前記吐出ヘッドを前記基板保持部の上方から前記カップ部の外側の待機位置へと移動する供給部移動機構と、前記カップ部の外側に配置され、前記待機位置に位置する前記吐出ヘッドの前記吐出面が浸漬される浸漬液を貯溜する貯溜槽と、前記吐出面から前記浸漬液を除去する液除去部とを備える。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の基板処理装置であって、前記供給部移動機構により前記吐出ヘッドが前記貯溜槽に対して相対的に近づく方向に移動し、前記吐出ヘッドの前記吐出面が前記貯溜槽内の前記浸漬液に浸漬され、前記浸漬液が前記貯溜槽から排出されることにより、または、前記供給部移動機構により前記吐出ヘッドが前記貯溜槽から遠ざかる方向に相対的に移動することにより、前記吐出面が前記浸漬液から離間し、前記吐出面が前記浸漬液から離間した後に、前記吐出面に残留する浸漬液が前記液除去部により除去される。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の基板処理装置であって、前記吐出面が前記浸漬液に浸漬された状態で、前記吐出口からの前記処理液の吐出が継続的に、または、断続的に行われる。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の基板処理装置であって、前記吐出面が前記浸漬液から離間するよりも前に、前記吐出口からの前記処理液の吐出が停止される。

請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の基板処理装置であって、前記液除去部が、前記吐出ヘッドに向けてガスを噴出するガス噴出部である。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の基板処理装置であって、前記液除去部が、前記貯溜槽内において前記吐出ヘッドに向けて前記ガスを噴出する。

請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の基板処理装置であって、前記貯溜槽の上方を覆う蓋部が設けられ、前記蓋部に、前記吐出ヘッドの下端部が挿入される挿入口が設けられる。

請求項８に記載の発明は、請求項５に記載の基板処理装置であって、前記液除去部が、前記基板保持部から遠ざかる方向へと前記ガスを噴出する。

請求項９に記載の発明は、請求項１ないし８のいずれかに記載の基板処理装置であって、前記吐出面が前記浸漬液に浸漬された状態で、前記貯溜槽内への前記浸漬液の供給、および、前記貯溜槽からの前記浸漬液の排出が、継続的に、または、断続的に行われる。

請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の基板処理装置であって、前記浸漬液が、前記貯溜槽の底部から供給され、前記貯溜槽の上部から排出される。

請求項１１に記載の発明は、請求項１ないし１０のいずれかに記載の基板処理装置であって、前記吐出ヘッドが、内部に前記処理液を保持するとともに外面の一部が前記吐出面であるヘッド本体部と、前記ヘッド本体部に取り付けられ、前記ヘッド本体部内の前記処理液に振動を付与することにより、前記吐出口から前記処理液を吐出させる圧電素子とを備え、前記吐出面が前記浸漬液に浸漬された状態で、前記圧電素子が駆動されることにより、前記貯溜槽内の前記浸漬液に振動が付与される。

請求項１２に記載の発明は、請求項１ないし１１のいずれかに記載の基板処理装置であって、前記浸漬液が、前記処理液と同じ液体である。

請求項１３に記載の発明は、請求項１ないし１２のいずれかに記載の基板処理装置であって、前記吐出面が、前記浸漬液に対する親和性が高い親液性材料により形成される。

請求項１４に記載の発明は、請求項１ないし１３のいずれかに記載の基板処理装置であって、前記吐出ヘッドから前記基板に向けて吐出される前記処理液により、前記基板の洗浄処理が行われる。

請求項１５に記載の発明は、カップ部により周囲を囲まれた基板保持部の上方にて前記カップ部の内側に配置されるとともに吐出面に設けられた吐出口から前記基板保持部に保持された基板に向けて処理液を吐出する吐出ヘッドを備える基板処理装置において、前記吐出ヘッドを待機させる吐出ヘッド待機方法であって、ａ）前記吐出ヘッドを前記カップ部の内側から前記カップ部の外側へと移動する工程と、ｂ）前記吐出ヘッドを、浸漬液が貯溜された貯溜槽に対して相対的に近づく方向に移動し、前記吐出ヘッドの前記吐出面を前記浸漬液に浸漬する工程と、ｃ）前記浸漬液を前記貯溜槽から排出することにより、または、前記吐出ヘッドを前記貯溜槽から遠ざかる方向に相対的に移動することにより、前記吐出面を前記浸漬液から離間させる工程と、ｄ）前記吐出面に残留する浸漬液を除去する工程と、ｅ）前記吐出ヘッドを前記カップ部の内側へと移動する工程とを備える。

本発明では、吐出ヘッドの待機時における吐出口の乾燥を防止するとともに基板の処理を行う際の液だれを防止することができる。

一の実施の形態に係る基板処理装置の正面図である。 基板処理装置の平面図である。 吐出ヘッドの底面図である。 吐出ヘッドの断面図である。 制御ユニットの機能を示すブロック図である。 ヘッド待機部の平面図である。 ヘッド待機部および吐出ヘッドを示す図である。 吐出ヘッドの待機動作の流れを示す図である。 ヘッド待機部および吐出ヘッドを示す図である。 ヘッド待機部および吐出ヘッドを示す図である。 吐出口の詰まりの割合を示す図である。 ヘッド待機部および吐出ヘッドを示す図である。 基板処理装置の平面図である。

図１は、本発明の一の実施の形態に係る基板処理装置１の正面図である。図２は、基板処理装置１の平面図である。図２では、基板処理装置１の向きを図１から変更している。基板処理装置１は、半導体基板９（以下、単に「基板９」という。）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では、基板９に対して処理液が吐出されて所定の処理が行われる。本実施の形態では、処理液である洗浄液の液滴を基板９上に吐出することにより、基板９上からパーティクル等を除去する洗浄処理が行われる。基板処理装置１では、例えば、直径約２０μｍの液滴が、基板９に向けてスプレー状に吐出される。

図１および図２に示すように、基板処理装置１は、基板保持部２１と、カップ部２２と、基板回転機構２３と、処理液供給部３と、供給部移動機構３５と、保護液供給部３６と、ヘッド待機部４と、チャンバ６と、後述する制御ユニットとを備える。チャンバ６は、基板保持部２１、カップ部２２、基板回転機構２３、処理液供給部３、供給部移動機構３５、保護液供給部３６およびヘッド待機部４等の構成を内部空間６０に収容する。図１および図２では、チャンバ６を破線にて示し、チャンバ６の内部を図示している。

基板保持部２１は、チャンバ６内において基板９の一方の主面９１（以下、「上面９１」という。）を上側に向けた状態で基板９を保持する。基板９の上面９１には、回路パターン等の微細パターンが形成されている。カップ部２２は、基板９および基板保持部２１の周囲を囲む略円筒状の部材である。基板回転機構２３は、基板保持部２１の下方に配置される。基板回転機構２３は、基板９の中心を通るとともに基板９の上面９１に垂直な回転軸を中心として、基板９を基板保持部２１と共に水平面内にて回転する。

処理液供給部３は、処理液を下方に向けて吐出する吐出ヘッド３１と、吐出ヘッド３１に接続される処理液配管３２と、基板処理装置１の外部の処理液供給源から供給される処理液を処理液配管３２を介して吐出ヘッド３１に向けて圧送するポンプ３３とを備える。処理液配管３２は、吐出ヘッド３１への処理液の供給を行う処理液供給配管３１８（図４参照）と、吐出ヘッド３１からの処理液の回収を行う処理液回収配管３１９（図４参照）とを備える。吐出ヘッド３１は、カップ部２２の内側において基板保持部２１の上方に配置される。換言すれば、吐出ヘッド３１の下面は、カップ部２２の上部開口２２０と、基板９の上面９１との間に位置する。吐出ヘッド３１は、後述する複数の吐出口から相互に分離した微小な液滴を連続的に吐出する装置である。吐出ヘッド３１により、基板９の上面９１に向けて処理液の微小液滴が吐出される。処理液としては、純水（好ましくは、脱イオン水（ＤＩＷ：deionized water））、炭酸水、アンモニア水と過酸化水素水との混合液等の液体が利用される。吐出ヘッド３１からの処理液の設計上の吐出方向は、上下方向（すなわち、重力方向）におよそ平行である。

図３は、吐出ヘッド３１の下面３１１を示す底面図である。吐出ヘッド３１の下面３１１には、複数の微細な吐出口３１４が設けられる。以下、吐出ヘッド３１の下面３１１を「吐出面３１１」という。複数の吐出口３１４は、それぞれが図３中の左右方向に略直線状に延びる４つの吐出口列を備える。各吐出口列では、複数の吐出口３１４が所定の配列ピッチにて配列される。各吐出口３１４の直径は、およそ５μｍ〜１０μｍである。図３では、各吐出口３１４を実際よりも大きく、吐出口３１４の個数を実際よりも少なく描いている。後述するように、吐出ヘッド３１は供給部移動機構３５により、基板９に対向する位置と、ヘッド待機部４に対向する位置との間で移動するが、吐出ヘッド３１の吐出面３１１は当該移動にかかわらず、ほぼ水平に維持される。

図４は、吐出ヘッド３１の縦断面図である。吐出ヘッド３１は、ヘッド本体部３１２と、圧電素子３１５とを備える。ヘッド本体部３１２の内部には、処理液を保持する空間である処理液保持部３１６が設けられる。処理液保持部３１６の一方の端部は、処理液供給配管３１８を介して吐出ヘッド３１に処理液を供給する処理液供給源およびポンプ３３に接続される。処理液保持部３１６の他方の端部は、処理液回収配管３１９を介して吐出ヘッド３１からの処理液を回収する処理液回収部に接続される。当該処理液回収部は、基板処理装置１の外部に設けられる。ヘッド本体部３１２の外面の一部である下面は、上述の吐出面３１１である。複数の吐出口３１４はそれぞれ処理液流路３１７を介して処理液保持部３１６に接続される。圧電素子３１５は、ヘッド本体部３１２の上面に取り付けられる。圧電素子３１５により、ヘッド本体部３１２を介してヘッド本体部３１２内の処理液に振動が付与されることにより、複数の吐出口３１４のそれぞれから処理液の微小液滴が吐出される。

ヘッド本体部３１２は、吐出面３１１も含めて、後述する浸漬液４９（図７参照）に対する親和性が高い親液性材料により形成される。浸漬液４９として純水が利用される場合、ヘッド本体部３１２は、吐出面３１１も含めて親水性材料により形成される。

図１および図２に示すように、供給部移動機構３５は、アーム３５１と、回転軸３５２と、ヘッド回転機構３５３と、ヘッド昇降機構３５４とを備える。アーム３５１は、回転軸３５２から水平方向に延びる。アーム３５１の先端部には、吐出ヘッド３１が取り付けられる。ヘッド回転機構３５３は、吐出ヘッド３１をアーム３５１と共に回転軸３５２を中心として水平方向に回転する。ヘッド昇降機構３５４は、吐出ヘッド３１をアーム３５１と共に上下方向に移動する。ヘッド回転機構３５３は、例えば、電動モータを備える。ヘッド昇降機構３５４は、例えば、ボールねじ機構および電動モータを備える。

保護液供給部３６は、吐出ヘッド３１に直接的または間接的に固定され、保護液を斜め下方に向けて吐出する。図１および図２に示す例では、保護液供給部３６はアーム３５１に取り付けられ、吐出ヘッド３１に間接的に固定される。保護液としては、上述の処理液と同様に、純水（好ましくは、脱イオン水）、炭酸水、アンモニア水と過酸化水素水との混合液等の液体が利用される。保護液は処理液と同じ種類の液体でもよく、異なる種類の液体でもよい。

基板処理装置１では、保護液供給部３６から基板９の上面９１に向けて液柱状に吐出された保護液が、吐出ヘッド３１の下方において基板９上に広がることにより、吐出ヘッド３１の真下に所定の厚さの保護液の膜（以下、「保護液膜」という。）が形成される。保護液供給部３６は、ヘッド回転機構３５３およびヘッド昇降機構３５４により、吐出ヘッド３１と共に移動する。

図５は、制御ユニット７の機能を示すブロック図である。図５では、制御ユニット７以外の構成も併せて描いてる。制御ユニット７は、処理制御部７１と、メンテナンス制御部７６とを備える。

図１および図２に示す基板処理装置１において基板９の処理が行われる際には、まず、基板９がチャンバ６内に搬入されて基板保持部２１により保持される。基板９の搬入時には、吐出ヘッド３１は、図２に二点鎖線にて示すように、カップ部２２の外側に配置されたヘッド待機部４上にて待機している。基板９が基板保持部２１により保持されると、処理制御部７１により基板回転機構２３が駆動され、基板９の回転が開始される。

続いて、処理制御部７１により供給部移動機構３５のヘッド回転機構３５３およびヘッド昇降機構３５４が駆動され、吐出ヘッド３１および保護液供給部３６が、ヘッド待機部４上から上昇して回転し、カップ部２２の上方へと移動した後に下降する。これにより、吐出ヘッド３１および保護液供給部３６が、カップ部２２の上部開口２２０を介してカップ部２２の内側かつ基板保持部２１の上方へと移動する。次に、保護液供給部３６から基板９上への保護液の供給が開始され、基板９の上面９１の一部を覆う保護液膜が形成される。また、吐出ヘッド３１の複数の吐出口３１４（図３参照）から、保護液膜が形成された基板９の上面９１に向けて処理液の吐出（すなわち、微小液滴の噴射）が開始される。保護液膜は、複数の吐出口３１４からの処理液の基板９上における設計上の複数の着液点（すなわち、微小液滴の着弾点）を覆う。

吐出ヘッド３１から保護液膜に向けて噴射された多数の微小液滴は、基板９の上面９１上の保護液膜に衝突し、保護液膜を介して基板９の上面９１に間接的に衝突する。そして、基板９の上面９１に付着しているパーティクル等の異物が、処理液の微小液滴の衝突による衝撃により基板９上から除去される。換言すれば、処理液の微小液滴により保護液膜を介して基板９に間接的に付与される運動エネルギーにより、基板９の上面９１の洗浄処理が行われる。

このように、処理液の微小液滴が保護液膜を介して基板９に衝突することにより、微小液滴が直接的に基板に衝突する場合に比べて、基板９の上面９１に形成されたパターン等にダメージを与えることを防止または抑制しつつ、基板９の洗浄処理を行うことができる。また、基板９上の洗浄処理が行われる部位が保護液により覆われているため、基板９上から除去されたパーティクル等が、基板９の上面９１に再付着することを防止または抑制することができる。

基板処理装置１では、保護液および処理液の吐出と並行して、ヘッド回転機構３５３による吐出ヘッド３１および保護液供給部３６の回動が行われる。吐出ヘッド３１および保護液供給部３６は、回転中の基板９の中央部の上方と基板９の外縁部の上方との間にて、水平に往復移動を繰り返す。これにより、基板９の上面９１全体に対して洗浄処理が行われる。基板９の上面９１に供給された保護液および処理液は、基板９の回転により、基板９のエッジから外側へと飛散する。基板９から飛散した保護液および処理液は、カップ部２２により受けられて廃棄または回収される。

吐出ヘッド３１からの処理液による所定の処理（すなわち、基板９の洗浄処理）が終了すると、保護液および処理液の吐出が停止される。吐出ヘッド３１および保護液供給部３６は、ヘッド昇降機構３５４によりカップ部２２の上部開口２２０よりも上側まで上昇する。そして、ヘッド回転機構３５３により、基板保持部２１および基板９の上方からヘッド待機部４の上方へと移動する。

図６は、ヘッド待機部４を拡大して示す平面図である。ヘッド待機部４は、待機ポッド４１と、液除去部４７とを備える。図７は、待機ポッド４１の外壁等を断面にて示すヘッド待機部４の縦断面図である。図６および図７では、ヘッド待機部４の上方に位置する吐出ヘッド３１等を二点鎖線にて併せて示す。図６および図７に示す待機ポッド４１は、カップ部２２（図１および図２参照）の外側に配置される略直方体状の容器であり、内部に液体を貯溜することができる。具体的には、待機ポッド４１の内部空間４０に配置される貯溜槽４４に液体４９（以下、「浸漬液４９」という。）が貯溜される。

浸漬液４９としては、純水（好ましくは、脱イオン水（ＤＩＷ：deionized water））、炭酸水、アンモニア水と過酸化水素水との混合液等の液体が利用される。浸漬液４９は、吐出ヘッド３１から吐出される処理液と同じ種類の液体でもよく、異なる種類の液体でもよい。好ましくは、浸漬液４９は上記処理液と同じ液体である。

待機ポッド４１の内部空間４０の上部は蓋部４３により覆われる。蓋部４３には、吐出ヘッド３１および保護液供給部３６にそれぞれ対応する第１開口４３１および第２開口４３２が設けられる。図７では、吐出ヘッド３１のみを図示し、保護液供給部３６の図示は省略する（図９，図１０，図１２においても同様）。

貯溜槽４４は、略直方体状の容器であり、貯溜槽４４の上部は開口している。貯溜槽４４の上方は、上述の蓋部４３により覆われており、貯溜槽４４は、蓋部４３に設けられた第１開口４３１の下方に位置する。図７に示すように、貯溜槽４４の底部には、浸漬液配管４５が接続される。浸漬液配管４５は、基板処理装置１の外部の浸漬液供給源から供給される浸漬液４９を、待機ポッド４１に設けられた貯溜槽４４へと導く。貯溜槽４４の底部から供給された浸漬液４９は、貯溜槽４４内において上方へと流れ、貯溜槽４４の上部開口４４１から溢れることにより貯溜槽４４から排出される。貯溜槽４４における浸漬液４９の液面は、貯溜槽４４の上部開口４４１と略同一の高さになる。貯溜槽４４の上部から排出された浸漬液４９は、待機ポッド４１の底部に設けられた浸漬液排出管４６により、基板処理装置１の外部へと排出される。なお、浸漬液配管４５は、浸漬液供給源のみならず、貯溜槽４４内の液体等を吸引する吸引機構（図示省略）にも接続される。

液除去部４７は、待機ポッド４１の外側面に設けられる。液除去部４７が固定される待機ポッド４１の側面は、貯溜槽４４の側面でもあるため、液除去部４７は貯溜槽４４の外側面に設けられる、と捉えることもできる。液除去部４７は窒素ガス等のガスをほぼ水平に噴出するガス噴出部である。液除去部４７は、貯溜槽４４の上部開口４４１よりも下方（すなわち、浸漬液４９の液面よりも下方）に位置しているため、貯溜槽４４の内部に向けて上記ガスをほぼ水平に噴出することができる。液除去部４７の高さは、浸漬液４９に浸漬されて待機中の吐出ヘッド３１の吐出面３１１と略同一の高さに設定されている。

図８は、基板９に対する処理が終了した吐出ヘッド３１の待機動作の流れを示す図である。基板９に対する処理が終了した吐出ヘッド３１は、上述のように、供給部移動機構３５のヘッド回転機構３５３およびヘッド昇降機構３５４により、カップ部２２の内側からカップ部２２の外側へと移動し、ヘッド待機部４の上方に位置する（ステップＳ１１）。

続いて、メンテナンス制御部７６によりヘッド昇降機構３５４が制御されることにより、吐出ヘッド３１が待機ポッド４１に向かって下降する。そして、図９に示すように、吐出ヘッド３１の下端部が、蓋部４３の第１開口４３１を介して待機ポッド４１に挿入され、待機ポッド４１内に収容される。第１開口４３１は、吐出ヘッド３１の下端部が挿入される挿入口である。以下の説明では、図９に示す吐出ヘッド３１の位置を「待機位置」という。

待機位置に位置する吐出ヘッド３１の下端部は、待機ポッド４１内において、貯溜槽４４内に予め貯溜された浸漬液４９に浸漬される。具体的には、吐出面３１１、および、吐出ヘッド３１の側面のうち吐出面３１１から約５ｍｍ上側の部位までが浸漬液４９に浸漬される（ステップＳ１２）。これにより、吐出面３１１が浸漬液４９により被覆され、チャンバ６内の雰囲気から隔離される。待機位置における吐出ヘッド３１の上下方向の位置、すなわち、吐出ヘッド３１の吐出面３１１が浸漬液４９に浸漬された状態における吐出ヘッド３１の上下方向の位置は、基板９に向けて処理液を吐出する際の吐出ヘッド３１の上下方向の位置（図１参照）と等しい。貯溜槽４４への浸漬液４９の貯溜は、例えば、吐出ヘッド３１から基板９に処理液が吐出されている間に行われる。

吐出ヘッド３１が図７に示す位置（すなわち、待機位置の上方の位置）から図９に示す待機位置へと下降し、吐出面３１１が貯溜槽４４内の浸漬液４９に浸漬される際には、図６に示す保護液供給部３６も吐出ヘッド３１と共に下降する。保護液供給部３６は、蓋部４３の第２開口４３２を介して待機ポッド４１に挿入されて待機ポッド４１内に収容される。待機ポッド４１内では、吐出ヘッド３１の下端部が収容される空間と、保護液供給部３６が収容される空間とは隔壁４１１により隔離される。保護液供給部３６が収容される空間には、液体は貯溜されない。

吐出ヘッド３１は、次の使用時まで、図９に示す待機位置において吐出面３１１が浸漬液４９に浸漬された状態にて待機する。待機中の吐出ヘッド３１では、メンテナンス制御部７６による制御により、複数の吐出口３１４（図３参照）からの処理液の吐出が継続的に行われる（ステップＳ１３）。待機位置において吐出ヘッド３１から浸漬液４９へと吐出される処理液の流量は、上述の基板９の処理時において吐出ヘッド３１から基板９に向けて吐出される処理液の流量よりも小さい。換言すれば、待機位置における吐出ヘッド３１では、いわゆるスローリークが行われる。なお、待機中の吐出ヘッド３１からの処理液の吐出は、必ずしも継続的に行われる必要はなく、断続的に行われてもよい。ただし、複数の吐出口３１４の詰まりをより一層抑制するという観点からは、吐出ヘッド３１からの処理液の吐出は、継続的に行われることがより好ましい。

ヘッド待機部４では、吐出面３１１が浸漬液４９に浸漬された状態で、浸漬液配管４５からの貯溜槽４４内への浸漬液４９の供給、および、貯溜槽４４の上部開口４４１からの浸漬液４９の排出が、継続的に行われる。これにより、貯溜槽４４内では常に、下側から上側に向かう浸漬液４９の流れが維持される。

吐出ヘッド３１による基板９の処理が再開される際には、メンテナンス制御部７６による制御により、吐出ヘッド３１の複数の吐出口３１４からの処理液の吐出（スローリーク）が停止される（ステップＳ１４）。また、浸漬液配管４５からの浸漬液４９の供給も停止される。続いて、浸漬液配管４５に接続された上述の吸引機構が駆動され、貯溜槽４４内の浸漬液４９が、浸漬液配管４５を介して貯溜槽４４外へと排出される。これにより、図１０に示すように、吐出ヘッド３１の吐出面３１１が、貯溜槽４４に貯溜されていた浸漬液４９から離間する（ステップＳ１５）。上述の吐出口３１４からのスローリークの停止は、吐出面３１１の浸漬液４９からの離間直前に行われることが好ましい。

吐出面３１１が浸漬液４９から離間すると、吐出面３１１および液除去部４７の双方が貯溜槽４４内の雰囲気に露出する。次に、メンテナンス制御部７６により制御される液除去部４７から、待機位置に位置する吐出ヘッド３１に向けて、略水平方向にガスが噴出する。液除去部４７によるガスの噴射は、吐出ヘッド３１の吐出面３１１および吐出面３１１近傍の部位に対して行われ、これにより、吐出面３１１および吐出面３１１近傍に付着している（すなわち、残留している）浸漬液４９が吹き飛ばされて除去される（ステップＳ１６）。既述のように、液除去部４７の高さは、浸漬液４９に浸漬中の吐出ヘッド３１の吐出面３１１と略同一の高さに設定されているため、貯溜槽４４から浸漬液４９を排出するだけで、吐出ヘッド３１を上下方向に移動することなく、液除去部４７から吐出面３１１に向けて直ちにガスを噴射することができる。したがって、液除去部４７からのガスの噴出は、貯溜槽４４内（すなわち、待機ポッド４１内）において行われる。

吐出面３１１から浸漬液４９が除去されると、ヘッド昇降機構３５４により吐出ヘッド３１が待機位置から上昇して待機ポッド４１の外部へと移動する。そして、ヘッド回転機構３５３により吐出ヘッド３１が回転して基板９の上方に位置し、ヘッド昇降機構３５４により下降することにより、カップ部２２の内側へと移動する（ステップＳ１７）。その後、既述のように、吐出ヘッド３１による基板９の処理が行われる。

以上に説明したように、基板処理装置１では、吐出ヘッド３１の待機時に、待機位置に位置する吐出ヘッド３１の吐出面３１１が、貯溜槽４４に貯溜された浸漬液４９に浸漬される。これにより、吐出面３１１に設けられた複数の吐出口３１４、および、吐出口３１４に連続する処理液流路３１７の乾燥を防止することができる。その結果、微細な吐出口３１４が詰まることを抑制または防止することができる。また、チャンバ６内のミスト等が待機中の吐出ヘッド３１の吐出面３１１に付着することを防止することもできる。

図１１は、上述の基板処理装置１と比較例の基板処理装置とで、待機時における吐出口の詰まりを比較した図である。比較例の基板処理装置では、貯溜槽内に浸漬液を貯溜せずに吐出ヘッドの下端部を待機ポッド内に挿入し、吐出口からの処理液の吐出を停止した状態で吐出ヘッドを待機させる。すなわち、比較例の基板処理装置では、吐出ヘッドの吐出面は雰囲気中に露出しており、待機開始から徐々に乾燥する。

一方、本実施の形態に係る基板処理装置１では、上述のように、貯溜槽４４に貯溜された浸漬液４９に吐出面３１１が浸漬された状態で吐出ヘッド３１を待機させる。ただし、比較例の基板処理装置との比較を容易にするために、当該比較試験では、上述の吐出ヘッド３１から浸漬液４９への処理液の吐出（スローリーク）は停止している。図１１中の縦軸は、１週間の待機後に詰まりを生じた吐出口数の全吐出口数に対する割合を示す。図１１中の横軸の番号（１）〜（３）は、基板処理装置１、および、比較例の基板処理装置のそれぞれにおいて試験に利用された同構造の３つの吐出ヘッドを示す。図１１に示すように、比較例の基板処理装置では、待機開始から１週間後には約１０％の吐出口に詰まりが生じるが、基板処理装置１では、吐出口３１４の詰まりは発生していない。

上述のように、基板処理装置１では、吐出ヘッド３１による基板９の処理が再開される際に、液除去部４７により吐出面３１１に付着している浸漬液４９が除去される。これにより、吐出ヘッド３１を基板９上へと移動する際等に、吐出面３１１に残留している浸漬液４９等の液体が基板９上に落下して付着する（いわゆる、液だれが生じる）ことを防止することができる。このように、基板処理装置１では、吐出ヘッド３１からの液だれを防止することができるため、基板処理装置１の構造は、基板９を清浄に保つことが重要である基板９の洗浄処理に特に適している。

基板処理装置１では、吐出ヘッド３１を、浸漬液４９が貯溜された貯溜槽４４に向けて下降させることにより、吐出面３１１を容易に浸漬液４９に浸漬することができる。また、浸漬液４９を貯溜槽４４から排出することにより、吐出面３１１を浸漬液４９から容易に離間させることができる。さらに、吐出面３１１が浸漬液４９から離間した後に液除去部４７を駆動することにより、吐出面３１１から浸漬液４９を容易に除去することができる。

上述のように、ヘッド待機部４では、液除去部４７から吐出ヘッド３１に向けてガスを噴出することにより、吐出面３１１からの浸漬液４９の除去を簡単な構成で実現することができる。また、吐出ヘッド３１へのガスの噴射が、貯溜槽４４内にて行われることにより、吐出面３１１から除去された（すなわち、吹き飛ばされた）浸漬液４９のミスト等が、貯溜槽４４の外部へと拡散することを抑制することができる。これにより、浸漬液４９のミスト等が、ヘッド待機部４の周囲へと拡散することが抑制される。その結果、浸漬液４９のミスト等が基板９に付着することを抑制することができる。

さらに、貯溜槽４４の上方を覆う蓋部４３が設けられることにより、貯溜槽４４の外部へと拡散した浸漬液４９のミスト等が、待機ポッド４１の外部へと拡散することを抑制することができる。これにより、浸漬液４９のミスト等がヘッド待機部４の周囲へと拡散することを、より一層抑制することができる。なお、蓋部４３の第１開口４３１からのミスト等の流出は、第１開口４３１に挿入された吐出ヘッド３１により抑制される。

ヘッド待機部４では、液除去部４７によるガスの噴射は、必ずしも、貯溜槽４４内に位置する吐出面３１１に対して行われる必要はない。例えば、吐出ヘッド３１を待機位置から少し上昇させて、吐出面３１１を待機ポッド４１内、かつ、貯溜槽４４の上方に位置させた状態で、吐出面３１１に対するガスの噴射が行われてもよい。この場合であっても、上記と同様に、浸漬液４９のミスト等が、ヘッド待機部４の周囲へと拡散することを抑制することができる。

また、図１２に示すように、液除去部４７が待機ポッド４１の上方に配置され、待機位置から上昇して待機ポッド４１の上方に位置する吐出ヘッド３１の吐出面３１１に向けてガスが噴射されてもよい。この場合、液除去部４７は、図１３に示すように、基板保持部２１から遠ざかる方向へとガスを噴出するように、吐出ヘッド３１と基板保持部２１との間に配置されることが好ましい。これにより、吐出面３１１から除去された浸漬液４９のミスト等が、基板保持部２１に近づく方向へと拡散することが抑制される。その結果、浸漬液４９のミスト等が基板９に付着することを抑制することができる。

上述のように、基板処理装置１では、吐出面３１１が浸漬液４９に浸漬された状態で、吐出口３１４から処理液の吐出が継続的または断続的に行われる。これにより、貯溜槽４４内の浸漬液４９にパーティクル等が混入した場合であっても、パーティクル等が吐出面３１１に付着したり、吐出口３１４から吐出ヘッド３１内に進入することを抑制または防止することができる。また、吐出面３１１が浸漬液４９から離間するよりも前に、吐出ヘッド３１の複数の吐出口３１４からの処理液の吐出が停止される。これにより、吐出面３１１の浸漬液４９からの離間の際に、吐出面３１１における液切れを良くすることができ、吐出面３１１に残留する浸漬液４９の量を低減することができる。その結果、液除去部４７による吐出面３１１からの浸漬液４９の除去を、迅速かつ容易に行うことができる。

さらに、吐出面３１１が、浸漬液４９に対する親和性が高い親液性材料により形成されるため、吐出面３１１が浸漬液４９から離間する際に、吐出面３１１、および、吐出面３１１近傍の部位に接する浸漬液４９が、吐出ヘッド３１の下端である吐出面３１１へと移動しやすい。また、吐出面３１１に集まった浸漬液４９が、まとまって吐出面３１１から離間する。このため、吐出面３１１上に浸漬液４９が残留しにくく、液除去部４７による吐出面３１１からの浸漬液４９の除去を、より迅速かつより容易に行うことができる。

ヘッド待機部４では、吐出面３１１が浸漬液４９に浸漬された状態で、貯溜槽４４内への浸漬液４９の供給、および、貯溜槽４４からの浸漬液４９の排出が、継続的に行われる。これにより、吐出ヘッド３１の表面に付着しているパーティクル等を洗い流すことができる。また、貯溜槽４４内の浸漬液４９を常に新しい清浄な状態とすることができる。換言すれば、貯溜槽４４内の浸漬液４９が、雰囲気中に浮遊するパーティクルや吐出ヘッド３１等に付着しているパーティクル等の混入により汚染されることが抑制される。その結果、パーティクル等が吐出口３１４から吐出ヘッド３１内に進入することを抑制または防止することができる。さらに、貯溜槽４４では、浸漬液４９が貯溜槽４４の底部から供給され、貯溜槽４４の上部から排出される。これにより、新しく清浄な浸漬液４９を常に吐出面３１１に向けて供給することができる。その結果、パーティクル等が吐出面３１１に付着したり、吐出口３１４から吐出ヘッド３１内に進入することを、より一層抑制または防止することができる。なお、貯溜槽４４内への浸漬液４９の供給、および、貯溜槽４４からの浸漬液４９の排出は、断続的に行われてもよい。ただし、貯溜槽４４内の浸漬液４９を常に新しく清浄な状態に維持するという観点からは、貯溜槽４４内への浸漬液４９の供給、および、貯溜槽４４からの浸漬液４９の排出が継続的に行われることが好ましい。

基板処理装置１では、上述のように、貯溜槽４４内の浸漬液４９が、吐出ヘッド３１から吐出される処理液と同じ液体である。このため、浸漬液４９と処理液との混合により悪影響が生じるおそれがない。また、吐出ヘッド３１の待機時に、浸漬液４９が吐出口３１４内に進入しても問題が生じるおそれがない。さらに、吐出ヘッド３１の使用再開時に、吐出口３１４内の浸漬液４９を排出するためのフラッシング等の動作を不要とすることができる。

上述のように、基板処理装置１では、待機位置における吐出ヘッド３１の上下方向の位置が、基板９に向けて処理液を吐出する際の吐出ヘッド３１の上下方向の位置と等しい。このため、ヘッド昇降機構３５４の構成および制御を簡素化することができる。

基板処理装置１では、吐出ヘッド３１の吐出面３１１が貯溜槽４４内の浸漬液４９に浸漬された状態で、吐出ヘッド３１の圧電素子３１５が駆動されることにより、ヘッド本体部３１２を介して貯溜槽４４内の浸漬液４９に振動が付与されてもよい。これにより、吐出ヘッド３１の下端部を洗浄して、当該下端部の表面（すなわち、吐出面３１１、および、側面のうち吐出面３１１近傍の部位）に付着したパーティクル等を効率良く除去することができる。

また、基板処理装置１では、ステップＳ１５における吐出面３１１の浸漬液４９からの離間の際に、必ずしも貯溜槽４４内の浸漬液４９が排出される必要はない。例えば、供給部移動機構３５のヘッド昇降機構３５４により、吐出ヘッド３１が待機位置から貯溜槽４４の上方へと上昇することにより、吐出面３１１が浸漬液４９から離間してもよい。この場合であっても、吐出面３１１を浸漬液４９から容易に離間することができる。

上述の基板処理装置１では、様々な変更が可能である。

吐出面３１１は、浸漬液４９に対する親和性が低い材料により形成されてもよい。この場合、液除去部４７により、吐出面３１１から浸漬液４９を容易に吹き飛ばすことができる。液除去部４７では、必ずしも吐出ヘッド３１に対してガスが噴射される必要はなく、例えば、吐出面３１１の周囲のガスとともに吐出面３１１上の浸漬液４９を吸引して除去してもよい。また、加熱等により吐出面３１１に付着する浸漬液４９を蒸発させて除去してもよい。

貯溜槽４４への浸漬液４９の供給は、必ずしも貯溜槽４４の底部から行われる必要はなく、貯溜槽４４からの浸漬液４９の排出も、必ずしも貯溜槽４４の上部開口４４１から行う必要はない。浸漬液４９の供給位置および排出位置は、貯溜槽４４上において適宜選択されてよい。

上述のように、吐出ヘッド３１から吐出される処理液が浸漬液４９と同じ液体である場合、浸漬液配管４５からの浸漬液４９の供給と並行して、あるいは、浸漬液配管４５からの浸漬液４９の供給に代えて、吐出ヘッド３１から吐出された処理液が貯溜槽４４に貯溜されてもよい。

吐出面３１１を貯溜槽４４内の浸漬液４９に浸漬する際には、必ずしも、吐出ヘッド３１が下降する必要はなく、吐出ヘッド３１は貯溜槽４４に対して相対的に近づく方向に移動すればよい。例えば、吐出ヘッド３１が停止した状態で、浸漬液４９が貯溜された貯溜槽４４が吐出ヘッド３１の下方から上昇することにより、吐出面３１１が浸漬液４９に浸漬されてもよい。また、吐出面３１１を貯溜槽４４内の浸漬液４９から離間する際には、必ずしも、貯溜槽４４からの浸漬液４９の排出、または、吐出ヘッド３１の上昇が行われる必要はなく、例えば、吐出ヘッド３１が停止した状態で、貯溜槽４４が下降することにより、吐出面３１１が貯溜槽４４内の浸漬液４９から離間してもよい。換言すれば、吐出ヘッド３１を貯溜槽４４から遠ざかる方向に相対的に移動することにより、吐出面３１１が貯溜槽４４内の浸漬液４９から離間する。

ヘッド待機部４では、待機ポッド４１の内部空間４０の一部または全体が、浸漬液４９が貯溜される貯溜槽４４として利用されてもよい。

吐出ヘッド３１から吐出される処理液は、必ずしも、液滴状には限定されず、液柱状に連続する処理液が吐出ヘッド３１から吐出されてもよい。基板処理装置１の構造は、吐出口が１つのみ設けられた吐出ヘッドを備える基板処理装置に適用されてもよい。

基板処理装置１は、基板９の洗浄以外の様々な処理に利用されてよい。また、基板処理装置１では、半導体基板以外に、液晶表示装置、プラズマディスプレイ、ＦＥＤ（field emission display）等の表示装置に使用されるガラス基板の処理に利用されてもよい。あるいは、基板処理装置１は、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、セラミック基板および太陽電池用基板等の処理に利用されてもよい。

上記実施の形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わされてよい。

１ 基板処理装置
９ 基板
２１ 基板保持部
２２ カップ部
３１ 吐出ヘッド
３５ 供給部移動機構
４３ 蓋部
４４ 貯溜槽
４７ 液除去部
４９ 浸漬液
３１１ 吐出面
３１２ ヘッド本体部
３１４ 吐出口
３１５ 圧電素子
４３１ 第１開口
Ｓ１１〜Ｓ１７ ステップ

Claims (15)

1. 基板を処理する基板処理装置であって、
   基板を保持する基板保持部と、
   前記基板保持部の周囲を囲むカップ部と、
   前記カップ部の内側にて前記基板保持部の上方に配置され、吐出面に設けられた吐出口から前記基板に向けて処理液を吐出する吐出ヘッドと、
   前記吐出ヘッドを前記基板保持部の上方から前記カップ部の外側の待機位置へと移動する供給部移動機構と、
   前記カップ部の外側に配置され、前記待機位置に位置する前記吐出ヘッドの前記吐出面が浸漬される浸漬液を貯溜する貯溜槽と、
   前記吐出面から前記浸漬液を除去する液除去部と、
   を備えることを特徴とする基板処理装置。
2. 請求項１に記載の基板処理装置であって、
   前記供給部移動機構により前記吐出ヘッドが前記貯溜槽に対して相対的に近づく方向に移動し、前記吐出ヘッドの前記吐出面が前記貯溜槽内の前記浸漬液に浸漬され、
   前記浸漬液が前記貯溜槽から排出されることにより、または、前記供給部移動機構により前記吐出ヘッドが前記貯溜槽から遠ざかる方向に相対的に移動することにより、前記吐出面が前記浸漬液から離間し、
   前記吐出面が前記浸漬液から離間した後に、前記吐出面に残留する浸漬液が前記液除去部により除去されることを特徴とする基板処理装置。
3. 請求項１または２に記載の基板処理装置であって、
   前記吐出面が前記浸漬液に浸漬された状態で、前記吐出口からの前記処理液の吐出が継続的に、または、断続的に行われることを特徴とする基板処理装置。
4. 請求項３に記載の基板処理装置であって、
   前記吐出面が前記浸漬液から離間するよりも前に、前記吐出口からの前記処理液の吐出が停止されることを特徴とする基板処理装置。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の基板処理装置であって、
   前記液除去部が、前記吐出ヘッドに向けてガスを噴出するガス噴出部であることを特徴とする基板処理装置。
6. 請求項５に記載の基板処理装置であって、
   前記液除去部が、前記貯溜槽内において前記吐出ヘッドに向けて前記ガスを噴出することを特徴とする基板処理装置。
7. 請求項６に記載の基板処理装置であって、
   前記貯溜槽の上方を覆う蓋部が設けられ、
   前記蓋部に、前記吐出ヘッドの下端部が挿入される挿入口が設けられることを特徴とする基板処理装置。
8. 請求項５に記載の基板処理装置であって、
   前記液除去部が、前記基板保持部から遠ざかる方向へと前記ガスを噴出することを特徴とする基板処理装置。
9. 請求項１ないし８のいずれかに記載の基板処理装置であって、
   前記吐出面が前記浸漬液に浸漬された状態で、前記貯溜槽内への前記浸漬液の供給、および、前記貯溜槽からの前記浸漬液の排出が、継続的に、または、断続的に行われることを特徴とする基板処理装置。
10. 請求項９に記載の基板処理装置であって、
    前記浸漬液が、前記貯溜槽の底部から供給され、前記貯溜槽の上部から排出されることを特徴とする基板処理装置。
11. 請求項１ないし１０のいずれかに記載の基板処理装置であって、
    前記吐出ヘッドが、
    内部に前記処理液を保持するとともに外面の一部が前記吐出面であるヘッド本体部と、
    前記ヘッド本体部に取り付けられ、前記ヘッド本体部内の前記処理液に振動を付与することにより、前記吐出口から前記処理液を吐出させる圧電素子と、
    を備え、
    前記吐出面が前記浸漬液に浸漬された状態で、前記圧電素子が駆動されることにより、前記貯溜槽内の前記浸漬液に振動が付与されることを特徴とする基板処理装置。
12. 請求項１ないし１１のいずれかに記載の基板処理装置であって、
    前記浸漬液が、前記処理液と同じ液体であることを特徴とする基板処理装置。
13. 請求項１ないし１２のいずれかに記載の基板処理装置であって、
    前記吐出面が、前記浸漬液に対する親和性が高い親液性材料により形成されることを特徴とする基板処理装置。
14. 請求項１ないし１３のいずれかに記載の基板処理装置であって、
    前記吐出ヘッドから前記基板に向けて吐出される前記処理液により、前記基板の洗浄処理が行われることを特徴とする基板処理装置。
15. カップ部により周囲を囲まれた基板保持部の上方にて前記カップ部の内側に配置されるとともに吐出面に設けられた吐出口から前記基板保持部に保持された基板に向けて処理液を吐出する吐出ヘッドを備える基板処理装置において、前記吐出ヘッドを待機させる吐出ヘッド待機方法であって、
    ａ）前記吐出ヘッドを前記カップ部の内側から前記カップ部の外側へと移動する工程と、
    ｂ）前記吐出ヘッドを、浸漬液が貯溜された貯溜槽に対して相対的に近づく方向に移動し、前記吐出ヘッドの前記吐出面を前記浸漬液に浸漬する工程と、
    ｃ）前記浸漬液を前記貯溜槽から排出することにより、または、前記吐出ヘッドを前記貯溜槽から遠ざかる方向に相対的に移動することにより、前記吐出面を前記浸漬液から離間させる工程と、
    ｄ）前記吐出面に残留する浸漬液を除去する工程と、
    ｅ）前記吐出ヘッドを前記カップ部の内側へと移動する工程と、
    を備えることを特徴とする吐出ヘッド待機方法。

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