JP2016192550A - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板に供給される処理液の量を一定に調整することが可能な基板処理装置および基板処理方法を提供する。【解決手段】時点ｔ１において、吐出弁およびサックバック弁が閉じられ、かつ前停止弁が開かれている。この状態では、処理液ノズルに薬液は供給されない。時点ｔ２において、吐出弁が開かれる。これにより、処理液ノズルから基板に薬液が吐出される。この場合、処理液ノズルへの供給流量は、処理流量Ｆ１となる。時点ｔ３において、前停止弁が閉じられる。これにより、処理液ノズルへの供給流量が、制限流量Ｆ２に低下する。時点ｔ４において、吐出弁が閉じられる。これにより、処理液ノズルへの薬液の供給が停止され、処理液ノズルからの薬液の吐出が停止される。その後、時点ｔ５において、サックバック弁が開かれる。これにより、処理液ノズル内の液面位置が引き上げられる。【選択図】図５

Description

本発明は、処理液を用いて基板を処理する基板処理装置および基板処理方法に関する。

処理液を用いて基板に処理を行う基板処理装置では、ノズルが配管を介して処理液供給源に接続され、その配管に介挿された吐出弁が開かれることにより、ノズルに処理液が供給される。それにより、ノズルから基板に処理液が吐出される。基板の処理の終了後、吐出弁が閉じられると、ノズルからの処理液の吐出が停止される（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１０−２１２４８８号公報

各基板の処理条件を一定にするために、各基板に供給される処理液の量を一定に調整することが求められる。例えば、吐出弁が開かれてから閉じられるまでの時間が一定に調整される。しかしながら、吐出弁が閉じられた後にも慣性によってノズルから処理液が落下する。その処理液の落下量にばらつきがあると、基板に供給される処理液の量にもばらつきが生じる。

本発明の目的は、基板に供給される処理液の量を一定に調整することが可能な基板処理装置および基板処理方法を提供することである。

本発明者は、実験および考察を繰り返した結果、ノズルへの処理液の停止時にノズル内に残存する処理液の下端とノズルの下端との距離にばらつきが生じることが原因で基板に供給される処理液の量にばらつきが生じることを見出した。

（１）第１の発明に係る基板処理装置は、基板に処理液を用いた処理を行う基板処理装置であって、基板に処理液を吐出する処理液ノズルと、処理液ノズルに処理液を導く処理液供給系とを備え、処理液供給系は、処理液ノズルに処理液を導く処理液流路と、処理液流路に設けられる複数の弁と、複数の弁を制御する弁制御部とを含み、弁制御部は、処理の期間中に処理液流路における処理液の流量が第１の値となるように複数の弁の状態を設定し、処理の終了時の第１の時点で処理液流路における処理液の流量が第１の値よりも低い第２の値となるように複数の弁のうち少なくとも１つの状態を変化させ、第１の時点よりも後の第２の時点で処理液流路が閉止されるように複数の弁のうち少なくとも１つの状態を変化させる。

この基板処理装置においては、処理液供給系により処理液ノズルに処理液が導かれ、処理液ノズルから基板に処理液が吐出される。処理液供給系においては、処理液流路を通して処理液ノズルに処理液が導かれ、複数の弁により処理液流路における処理液の流量が切り替えられる。基板の処理の期間中には、処理液流路における処理液の流量が第１の値となるように複数の弁の状態が設定される。基板の処理の終了時の第１の時点で、処理液流路における処理液の流量が第２の値となるように、複数の弁のうち少なくとも１つの状態が変化される。第１の時点よりも後の第２の時点で、処理液流路が閉止されるように複数の弁のうち少なくとも１つの状態が変化され、処理液ノズルへの処理液の供給が停止される。

このように、処理液ノズルに供給される処理液の流量が第１の値から第２の値に低下された後、処理液ノズルへの処理液の供給が停止される。そのため、処理液の供給が停止される時点では、処理液ノズル内の処理液の運動エネルギーが小さい。それにより、処理液ノズルへの処理液の供給が停止された後に処理液ノズルから落下する処理液の量は少なく、その落下する処理液の量にばらつきがほとんど生じない。したがって、処理液ノズル内に残存する処理液の下端と処理液ノズルの下端と間の距離にばらつきが生じにくい。また、複数の弁によって処理液ノズルに供給される処理液の流量が切り替えられるため、処理液ノズルに供給される処理液の量にばらつきがほとんど生じない。これらにより、基板への処理液の供給量を一定に調整することができる。

（２）複数の弁は、開状態と閉状態とに切り替えられる第１および第２の開閉弁を含み、処理液流路は第１および第２の流路を含み、第１の流路は、処理液ノズルに処理液を導くように設けられ、第１および第２の開閉弁は第１の流路に設けられ、第２の流路は、第２の開閉弁をバイパスするように設けられ、弁制御部は、処理の期間中に第１および第２の開閉弁を開状態に維持し、第１の時点で第１の開閉弁を開状態に維持しつつ第２の開閉弁を閉状態に切り替え、第２の時点で第２の開閉弁を閉状態に維持しつつ第１の開閉弁を閉状態に切り替えてもよい。

この場合、処理の期間中には、第１および第２の流路の両方を通して処理液ノズルに処理液が導かれる。それにより、処理液流路における処理液の流量が第１の値となる。第１の時点から第２の時点までの期間には、第２の流路のみを通して処理液ノズルに処理液が導かれる。それにより、処理液流路における処理液の流量が第２の値となる。したがって、簡単な構成で処理液ノズルに供給される処理液の流量を第１の値から段階的に低下させることができる。

（３）複数の弁は、開状態と閉状態とに切り替えられる開閉弁、および開度を調整可能な流量調整弁を含み、弁制御部は、処理の期間中に開閉弁を開状態に維持しつつ流量調整弁の開度を第３の値に維持し、第１の時点から流量調整弁の開度を第３の値から第４の値に徐々に低下させ、第２の時点で開閉弁を閉状態に切り替えてもよい。

この場合、処理の期間中には、開閉弁が開状態に維持されかつ流量調整弁の開度が第３の値に維持され、処理液の流量が第１の値となる。第１の時点から流量調整弁の開度が第３の値から第４の値に徐々に低下されることにより、処理液の流量が第１の値から第２の値に徐々に低下される。これにより、処理液ノズル内における処理液の運動エネルギーが徐々に小さくなる。したがって、第１の時点から第２の時点までの間に、処理液の大きな液滴が処理液ノズルから基板上に落下することが防止される。

（４）処理液供給系は、処理の終了後に処理液ノズル内における処理液の液面を引き上げる引き上げ部をさらに含んでもよい。

この場合、処理の終了後に処理液ノズルに残存する処理液が自重によって落下することが防止される。それにより、処理液ノズル内に残存する処理液の量にばらつきが生じることが十分に防止される。また、処理液の落下によって基板に処理不良が生じることが防止される。

（５）処理の期間、第１の時点および第２の時点で処理液ノズルは基板の上方に静止してもよい。

この場合、第１の時点から第２の時点まで基板に安定的に処理液が供給される。それにより、基板に供給される処理液の量を精度良く調整することができる。

（６）第２の発明に係る基板処理方法は、基板に処理液を用いた処理を行う基板処理方法であって、処理液供給系により処理液ノズルに処理液を導くステップと、処理液ノズルから基板に処理液を吐出するステップとを備え、処理液供給系は、処理液ノズルに処理液を導く処理液流路と、処理液流路に設けられる複数の弁とを含み、処理液ノズルに処理液を導くステップは、処理の期間中に処理液流路における処理液の流量が第１の値となるように複数の弁の状態を設定するステップと、処理の終了時の第１の時点で処理液流路における処理液の流量が第１の値よりも低い第２の値となるように複数の弁のうち少なくとも１つの状態を変化させるステップと、第１の時点よりも後の第２の時点で処理液流路が閉止されるように複数の弁のうち少なくとも１つの状態を変化させるステップとを含む。

この基板処理方法によれば、処理液ノズルに供給される処理液の流量が第１の値から第２の値に低下された後、処理液ノズルへの処理液の供給が停止される。そのため、処理液の供給が停止される時点では、処理液ノズル内の処理液の運動エネルギーが小さい。それにより、処理液ノズルへの処理液の供給が停止された後に処理液ノズルから落下する処理液の量は少なく、その落下する処理液の量にばらつきがほとんど生じない。したがって、処理液ノズル内に残存する処理液の下端と処理液ノズルの下端と間の距離にばらつきがほとんど生じない。また、複数の弁によって処理液ノズルに供給される処理液の流量が切り替えられるため、処理液ノズルに供給される処理液の量にばらつきが生じにくい。これらにより、基板への処理液の供給量を一定に調整することができる。

（７）複数の弁は、開状態と閉状態とに切り替えられる第１および第２の開閉弁を含み、処理液流路は第１および第２の流路を含み、第１の流路は、処理液ノズルに処理液を導くように設けられ、第１および第２の開閉弁は第１の流路に設けられ、第２の流路は、第２の開閉弁をバイパスするように設けられ、処理の期間中に複数の弁の状態を設定するステップは、第１および第２の開閉弁を開状態に維持することを含み、第１の時点で複数の弁のうち少なくとも１つの状態を変化させるステップは、第１の開閉弁を開状態に維持しつつ第２の開閉弁を閉状態に切り替えることを含み、第２の時点で複数の弁のうち少なくとも１つの状態を変化させるステップは、第２の開閉弁を閉状態に維持しつつ第１の開閉弁を閉状態に切り替えることを含んでもよい。

この場合、処理の期間中には、第１および第２の流路の両方を通して処理液ノズルに処理液が導かれる。それにより、処理液流路における処理液の流量が第１の値となる。第１の時点から第２の時点までの期間には、第２の流路のみを通して処理液ノズルに処理液が導かれる。それにより、処理液流路における処理液の流量が第２の値となる。したがって、簡単な構成で処理液ノズルに供給される処理液の流量を第１の値から段階的に低下させることができる。

（８）複数の弁は、開状態と閉状態とに切り替えられる開閉弁、および開度を調整可能な流量調整弁を含み、処理の期間中に複数の弁の状態を設定するステップは、開閉弁を開状態に維持しつつ流量調整弁の開度を第３の値に維持することを含み、第１の時点で複数の弁のうち少なくとも１つの状態を変化させるステップは、第１の時点から流量調整弁の開度を第３の値から第４の値に徐々に低下させることを含み、第２の時点で複数の弁のうち少なくとも１つの状態を変化させるステップは、開閉弁を閉状態に切り替えることを含んでもよい。

この場合、処理の期間中には、開閉弁が開状態に維持されかつ流量調整弁の開度が第３の値に維持され、処理液の流量が第１の値となる。第１の時点から流量調整弁の開度が第３の値から第４の値に徐々に低下されることにより、処理液の流量が第１の値から第２の値に徐々に低下される。これにより、処理液ノズル内における処理液の運動エネルギーが徐々に小さくなる。したがって、第１の時点から第２の時点までの間に、処理液の大きな液滴が処理液ノズルから基板上に落下することが防止される。

本発明によれば、基板への処理液の供給量を一定に調整することができる。

本発明の実施の形態に係る基板処理装置の平面図である。 図１の基板処理装置の模式的斜視図である。 基板処理装置における薬液の供給経路について説明するための図である。 各処理ユニットの構成について説明するための図である。 基板の薬液処理時における各弁の開閉について説明するためのタイムチャートである。 処理液ノズル内の薬液の状態について説明するための模式的断面図である。 処理ユニットの変形例を示す図である。 図７の処理ユニットでの薬液処理時における各弁の開閉について説明するためのタイムチャートである。 実施例および比較例について説明するための図である。

以下、本発明の実施の形態に係る基板処理装置および基板処理方法について図面を参照しながら説明する。以下の説明において、基板とは、半導体ウェハ、液晶表示装置用ガラス基板、ＰＤＰ（プラズマディスプレイパネル）用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板または光ディスク用基板等をいう。

（１）基板処理装置の構成
図１は、本発明の実施の形態に係る基板処理装置の平面図である。図２は、図１の基板処理装置の模式的斜視図である。図１の基板処理装置１００は、基板に処理液として薬液を用いた処理（以下、薬液処理と呼ぶ。）を行う。基板処理装置１００は、インデクサ部１０、処理部２０および補助部３０を備える。インデクサ部１０には、インデクサロボット１１および制御部２００が設けられる。薬液処理前の基板が、カセットに収容された状態でインデクサ部１０に搬入される。インデクサロボット１１は、カセットから薬液処理前の基板を取り出し、その基板を後述の搬送ロボット１５に渡す。また、インデクサロボット１１は、後述の搬送ロボット１５から薬液処理後の基板を受け取り、その基板をカセットに戻す。制御部２００は、基板処理装置１００の各構成要素を制御する。

処理部２０は、処理ユニット群Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４および搬送ロボット１５を含む。処理ユニット群Ｕ１，Ｕ２は、処理部２０の一方の側面に沿って並ぶように配置され、処理ユニット群Ｕ３，Ｕ４は、処理部２０の他方の側面に沿って並ぶように配置される。図２に示すように、処理ユニット群Ｕ１〜Ｕ４の各々は、上下に積層された複数の処理ユニット２１を含む。本例では、各処理ユニット群が３つの処理ユニット２１を含み、合計で１２個の処理ユニット２１が設けられる。各処理ユニット２１において、基板の薬液処理が行われる。

図１に示すように、処理ユニット群Ｕ１〜Ｕ４によって取り囲まれたスペースに、搬送ロボット１５が設けられる。搬送ロボット１５は、インデクサロボット１１から受け取った薬液処理前の基板を処理ユニット群Ｕ１〜Ｕ４の各処理ユニット２１に搬送する。また、搬送ロボット１５は、処理ユニット群Ｕ１〜Ｕ４の各処理ユニット２１から薬液処理後の基板を取り出し、その基板をインデクサロボット１１に渡す。

補助部３０は、液循環室３１を含む。液循環室３１から処理部２０の処理ユニット群Ｕ１〜Ｕ４の各処理ユニット２１に薬液が供給される。

図３は、基板処理装置１００における薬液の供給経路について説明するための図である。図３に示すように、液循環室３１には、薬液タンク４１が設けられる。薬液タンク４１には、基板の薬液処理に用いられる薬液が貯留される。薬液として、例えば、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）、ＳＰＭ（sulfuric acid / hydrogen peroxide mixture：硫酸過酸化水素水混合液）、フッ酸またはバッファードフッ酸が用いられる。

薬液タンク４１には、循環配管ＰＣの一端および他端が接続される。循環配管ＰＣには、ポンプ４２、温調装置４３およびフィルタ４４が介挿される。ポンプ４２は、循環配管ＰＣの一端から他端に向かって薬液が流れるように、循環配管ＰＣ内の薬液を圧送する。これにより、薬液タンク４１内の薬液が循環配管ＰＣを通して循環される。温調装置４３は、ポンプ４２の上流に配置され、循環配管ＰＣを通る薬液の温度を予め定められた値に調整する。フィルタ４４は、ポンプ４２の下流に配置され、循環配管ＰＣを通る薬液から異物を除去する。

フィルタ４４の下流において、循環配管ＰＣに処理用循環配管Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４の一端および他端がそれぞれ接続される。処理用循環配管Ｐ１〜Ｐ４は、液循環室３１から処理部２０に延び、かつ処理部２０から液循環室３１に延びる。処理部２０において、処理用循環配管Ｐ１は、処理ユニット群Ｕ１の近傍を通るように延び、処理用循環配管Ｐ２は、処理ユニット群Ｕ２の近傍を通るように延び、処理用循環配管Ｐ３は、処理ユニット群Ｕ３の近傍を通るように延び、処理用循環配管Ｐ４は、処理ユニット群Ｕ４の近傍を通るように延びる。処理用循環配管Ｐ１〜Ｐ４の他端は、処理用循環配管Ｐ１〜Ｐ４の一端よりも下流の循環配管ＰＣの位置に接続される。

複数の処理ユニット２１にそれぞれ対応するように複数の分岐配管Ｐｄが設けられる。処理ユニット群Ｕ１の複数の処理ユニット２１は、対応する分岐配管Ｐｄを介して処理用循環配管Ｐ１にそれぞれ接続される。同様に、処理ユニット群Ｕ２〜Ｕ４の複数の処理ユニット２１は、対応する分岐配管Ｐｄを介して処理用循環配管Ｐ２〜Ｐ４にそれぞれ接続される。

循環配管ＰＣを流れる薬液は、温調装置４３によって一定の温度に調整され、かつフィルタ４４を通して浄化される。浄化後の薬液が、処理用循環配管Ｐ１〜Ｐ４を通して処理部２０に導かれた後に液循環室３１に戻される。また、処理用循環配管Ｐ１〜Ｐ４から各分岐配管Ｐｄを通して各処理ユニット２１に薬液が導かれる。

（２）処理ユニットの構成
図４は、各処理ユニット２１の構成について説明するための図である。図４に示すように、処理ユニット２１は、薬液処理室２１ａおよび薬液供給部２１ｂを含む。薬液処理室２１ａは、回転保持部１１０、処理カップ１２０および処理液ノズル１３０を含む。回転保持部１１０は、スピンベース１１１、回転軸１１２および回転駆動部１１３を含む。スピンベース１１１は回転軸１１２の上端に固定され、スピンベース１１１上に、複数の保持ピン１１１ａが設けられる。複数の保持ピン１１１ａが基板Ｗの外周部に当接することにより、基板Ｗが水平に保持される。回転駆動部１１３によって回転軸１１２が回転されることにより、スピンベース１１１上に保持される基板Ｗが鉛直な回転中心線の周りで回転される。

処理カップ１２０は、回転保持部１１０を取り囲むように設けられ、基板Ｗから飛散する薬液を受け止める。処理カップ１２０によって受け止められた薬液は、回収または廃棄される。処理液ノズル１３０は、基板Ｗの上方の位置と基板Ｗの外方の位置との間で移動可能に設けられ、基板Ｗの上方の位置において、基板Ｗに向けて薬液を吐出する。

薬液供給部２１ｂは、分岐配管Ｐｄ、吐出弁Ｖｄ、サックバック弁Ｖｓおよび流量調整部１５０を含む。吐出弁Ｖｄおよびサックバック弁Ｖｓは、分岐配管Ｐｄに介挿される。流量調整部１５０は、前停止弁Ｖｐ、補助配管Ｐｔおよび制限部Ｖｃを含む。前停止弁Ｖｐは、分岐配管Ｐｄに介挿される。補助配管Ｐｔは、前停止弁Ｖｐをバイパスするように分岐配管Ｐｄに接続される。補助配管Ｐｔに制限部Ｖｃが介挿される。以下、流量調整部１５０において、前停止弁Ｖｐおよび分岐配管Ｐｄを含む流路を主流路と呼び、制限部Ｖｃおよび補助配管Ｐｔを含む流路を補助流路と呼ぶ。

分岐配管Ｐｄの一端は、処理液ノズル１３０に接続され、他端は、図３の処理用循環配管Ｐ１〜Ｐ４のいずれかに接続される。分岐配管Ｐｄにおいて、前停止弁Ｖｐは吐出弁Ｖｄよりも下流に設けられ、サックバック弁Ｖｓは、前停止弁Ｖｐよりも下流に設けられる。サックバック弁Ｖｓは、処理液ノズル１３０内の液面位置を引き上げる。これにより、基板Ｗに薬液を供給すべきでない期間において、処理液ノズル１３０内の薬液が自重により基板Ｗに落下することが防止される。例えば、サックバック弁Ｖｓはエアにより駆動されるダイアフラム弁である。以下の説明において、サックバック弁Ｖｓが開かれるとは、サックバック弁Ｖｓにより処理液ノズル１３０内の液面が引き上げられることを意味し、サックバック弁Ｖｓが閉じられるとは、サックバック弁Ｖｓにより処理液ノズル１３０内の液面が引き上げられないことを意味する。

吐出弁Ｖｄおよび前停止弁Ｖｐは、例えばエアにより駆動されるエア弁であり、薬液の流路を開閉する。制限部Ｖｃは、例えばオリフィスであり、補助配管Ｐｔを通る薬液の流量を制限する。本例では、吐出弁Ｖｄの下流に流量調整部１５０が設けられるが、吐出弁Ｖｄの上流に流量調整部１５０が設けられてもよい。

サックバック弁Ｖｓ、前停止弁Ｖｐおよび吐出弁Ｖｄは、それぞれエア供給管１６１，１６２，１６３を介してエア供給源１６０に接続される。エア供給管１６１には圧力調整部１６１ａが介挿され、エア供給管１６２には圧力調整部１６２ａが介挿され、エア供給管１６３には圧力調整部１６３ａが介挿される。圧力調整部１６１ａ，１６２ａ，１６３ａは、サックバック弁Ｖｓ、前停止弁Ｖｐおよび吐出弁Ｖｄに与えられるエアの圧力をそれぞれ調整する。制御部２００によって圧力調整部１６１ａ，１６２ａ，１６３ａが制御されることにより、サックバック弁Ｖｓ、前停止弁Ｖｐおよび吐出弁Ｖｄの開閉が切り替えられる。

吐出弁Ｖｄが開かれることにより、分岐配管Ｐｄを通して処理液ノズル１３０に薬液が供給される。この場合、流量調整部１５０において、前停止弁Ｖｐが開かれていると、主流路および補助流路の両方に薬液が流れる。一方、前停止弁Ｖｐが閉じられていると、補助流路のみに薬液が流れる。以下、処理液ノズル１３０に供給される薬液の流量を供給流量と呼ぶ。また、主流路および補助流路の両方に薬液が流れる場合の供給流量を処理流量と呼び、補助流路のみに薬液が流れる場合の供給流量を制限流量と呼ぶ。補助流路を流れる薬液の流量は制限部Ｖｃによって制限されるので、制限流量は処理流量よりも少ない。本実施の形態において、処理流量および制限流量はそれぞれ一定である。薬液処理の内容によって処理流量および制限流量が適宜変更されてもよい。

（３）薬液処理時における各弁の開閉
図５は、基板Ｗの薬液処理時における各弁の開閉について説明するためのタイムチャートである。図５の上部には、処理液ノズル１３０に供給される薬液の流量（供給流量）の変化が示される。図５の下部には、吐出弁Ｖｄ、前停止弁Ｖｐおよびサックバック弁Ｖｓの開閉が示される。横軸は時間を表す。本例では、基板Ｗの上方に処理液ノズル１３０が静止される状態で、処理液ノズル１３０から基板Ｗの中心部に薬液が吐出される。

図５の例では、薬液処理の前の時点ｔ１において、吐出弁Ｖｄおよびサックバック弁Ｖｓが閉じられ、かつ前停止弁Ｖｐが開かれている。この状態では、処理液ノズル１３０に薬液は供給されない。時点ｔ２において、吐出弁Ｖｄが開かれる。これにより、分岐配管Ｐｄを通して処理液ノズル１３０に薬液が供給され、処理液ノズル１３０から基板Ｗの中心部に薬液が吐出される。流量調整部１５０においては、主流路および補助流路の両方を通して薬液が流れる。この場合、処理液ノズル１３０への供給流量は、処理流量Ｆ１となる。時点ｔ２から時点ｔ３までの期間が、薬液処理の期間に相当する。

時点ｔ３において、前停止弁Ｖｐが閉じられる。これにより、流量調整部１５０において、主流路を通して薬液が流れず、補助流路のみを通して薬液が流れる。それにより、処理液ノズル１３０への供給流量が、制限流量Ｆ２に低下する。

時点ｔ４において、吐出弁Ｖｄが閉じられる。これにより、処理液ノズル１３０への薬液の供給が停止され、処理液ノズル１３０からの薬液の吐出が停止される。時点ｔ３から時点ｔ４までの期間が、薬液処理の終了時に相当する。その後、時点ｔ５において、サックバック弁Ｖｓが開かれる。これにより、処理液ノズル１３０内の液面位置が引き上げられる。

このように、本実施の形態では、基板Ｗの薬液処理の終了時に、処理液ノズル１３０への供給流量が段階的に低下される。具体的には、処理液ノズル１３０への供給流量が、処理流量から制限流量に低下された後に、処理液ノズル１３０への薬液の供給が停止される。供給流量が処理流量である時間、および供給流量が制限流量である時間は、薬液処理の内容によって適宜変更されてもよい。

なお、吐出弁Ｖｄの閉状態から開状態への遷移速度（以下、開速度と呼ぶ）、ならびに吐出弁Ｖｄおよび前停止弁Ｖｐの開状態から閉状態への遷移速度（以下、閉速度と呼ぶ）は、各基板Ｗに供給される薬液の量に影響する。吐出弁Ｖｄの開速度、ならびに吐出弁Ｖｄおよび前停止弁Ｖｐの閉速度は、各基板Ｗへの薬液の供給量にばらつきが生じないように一定に設定される。

（４）処理液ノズル内の薬液
処理液ノズル１３０への薬液の供給が停止された後の処理液ノズル１３０内の薬液の状態は、薬液の供給が停止される直前の処理液ノズル１３０への供給流量によって異なる。図６は、処理液ノズル１３０内の薬液の状態について説明するための模式的断面図である。図６の処理液ノズル１３０は、水平部１３０ａおよび鉛直部１３０ｂを含む。水平方向に延びる水平部１３０ａの一端から下方に湾曲して延びるように鉛直部１３０ｂが設けられる。

図６（ａ）の例では、薬液の供給が停止される直前の薬液の流量が処理流量であり、図６（ｂ）の例では、薬液の供給が停止される直前の薬液の流量が制限流量である。図６（ａ）の例は比較例に相当し、図６（ｂ）の例は本発明の実施例に相当する。また、図６（ａ）および図６（ｂ）において、液面ＬＳ１は、吐出弁Ｖｄ（図４）が閉じられた後であってサックバック弁Ｖｓ（図４）が開かれる前（図５の時点ｔ４よりも後であって時点ｔ５よりも前）における薬液の液面を表し、液面ＬＳ２は、サックバック弁Ｖｓ（図４）が開かれた後（図５の時点ｔ５以降）における薬液の液面を表す。

処理液ノズル１３０への薬液の供給が停止される直前の薬液の流量が処理流量である場合、薬液の供給が停止されたとき（吐出弁Ｖｄが閉じられたとき）に、処理液ノズル１３０内の薬液の運動エネルギーが大きい。そのため、薬液の供給が停止された直後に処理液ノズル１３０から比較的多くの薬液が落下する。それにより、図６（ａ）に示すように、処理液ノズル１３０の下端から薬液の下端（液面ＬＳ１）までの距離Ｌが長くなる。

また、薬液の供給の停止後に処理液ノズル１３０から落下する薬液の量にばらつきが生じやすい。そのため、図６（ａ）の距離Ｌにばらつきが生じやすい。距離Ｌは、次に薬液処理室２１ａに搬入される基板Ｗへの薬液の供給量に影響する。

さらに、処理液ノズル１３０の下端部に薬液の液滴ＤＬが付着しやすい。この液滴ＤＬは、基板Ｗ上に落下することにより基板Ｗの処理不良の原因となる可能性があるともに、固化して処理液ノズル１３０から剥離することによりパーティクルになる可能性がある。さらに、処理液ノズル１３０内で、薬液が複数の部分（本例では、部分Ｒ１，Ｒ２）に分離する可能性もある。このような薬液の分離（以下、液切れと呼ぶ。）が生じると、次の基板Ｗに対する薬液の吐出が安定的に開始されない。

一方、処理液ノズル１３０への薬液の供給が停止される直前の薬液の流量が制限流量である場合、薬液の供給が停止されたときに処理液ノズル１３０内の薬液の運動エネルギーが小さい。そのため、薬液の供給が停止された直後に処理液ノズル１３０から落下する薬液の量は少ない。それにより、図６（ｂ）に示すように、処理液ノズル１３０の下端から薬液の液面ＬＳ１までの距離Ｌが短くなる。

この場合、薬液の供給の停止後に処理液ノズル１３０から落下する薬液の量にばらつきはほとんど生じない。そのため、距離Ｌのばらつきは極めて小さい。したがって、基板Ｗへの薬液の供給量を一定に調整することができる。また、処理液ノズル１３０の下端部に薬液が付着する可能性も低い。それにより、基板Ｗへの液滴の落下およびパーティクルの発生を防止することができる。さらに、処理液ノズル１３０内で薬液が複数の部分に分離する可能性も低い。したがって、次の基板Ｗに対する薬液の吐出が安定的に開始される。

なお、流量調整部１５０を用いることなく、吐出弁Ｖｄの閉速度を低くすることにより、処理液ノズル１３０への供給流量を処理流量から徐々に低下させることができる。この場合、処理液ノズル１３０への薬液の供給の停止後に処理液ノズル１３０から落下する薬液の量を減少させることができる。しかしながら、吐出弁Ｖｄがエア弁である場合には、吐出弁Ｖｄの閉速度を低くすると、基板Ｗへの薬液の供給量を精度良く調整することが困難になる。それに対して、本実施の形態では、前停止弁Ｖｐおよび吐出弁Ｖｄの開閉のみによって処理液ノズル１３０への供給流量が段階的に低下されるので、基板Ｗへの薬液の供給量を精度良く調整することができる。

（５）効果
本実施の形態に係る基板処理装置１００においては、基板Ｗの薬液処理の終了時に、処理液ノズル１３０への供給流量が処理流量から制限流量に低下された後、処理液ノズル１３０への薬液の供給が停止される。これにより、処理液ノズル１３０内に残存する薬液の下端と処理液ノズル１３０の下端と間の距離にばらつきがほとんど生じない。また、吐出弁Ｖｄおよび前停止弁Ｖｐの開閉のみによって処理液ノズル１３０への供給流量が切り替えられるため、処理液ノズル１３０に供給される薬液の積算量にばらつきがほとんど生じない。したがって、基板Ｗへの薬液の供給量を一定に調整することができる。

また、本実施の形態では、吐出弁Ｖｄおよび前停止弁Ｖｐの両方が開状態に維持されることにより、主流路および補助流路の両方を通して処理液ノズル１３０に薬液が導かれる。その後、前停止弁Ｖｐが閉状態に維持されかつ吐出弁Ｖｄが開状態に維持されることにより、補助流路のみを通して処理液ノズル１３０に薬液が導かれる。これにより、簡単な構成で処理液ノズル１３０に供給される薬液の流量を段階的に低下させることができる。

また、本実施の形態では、薬液処理の終了後にサックバック弁Ｖｓにより処理液ノズル１３０内における薬液の液面が引き上げられる。それにより、薬液処理の終了後に処理液ノズル１３０に残存する薬液が自重によって落下することが防止される。したがって、処理液ノズル１３０内に残存する薬液の量にばらつきが生じることが十分に防止される。また、薬液の落下によって基板Ｗに処理不良が生じることが防止される。

また、本実施の形態では、薬液処理の期間中および薬液処理の終了時に、基板Ｗの上方に処理液ノズル１３０が静止される。それにより、基板Ｗ上に安定的に薬液が供給される。したがって、基板Ｗに供給される薬液の量を精度良く調整することができる。

（６）処理ユニットの変形例
図７は、処理ユニット２１の変形例を示す図である。図７の例について、図４の例と異なる点を説明する。図７の例において、流量供給部２１ｂは、流量調整部１５０の代わりに、モータ１６４および流量調整弁Ｖｐ１を含む。流量調整弁Ｖｐ１は、例えばニードル弁である。制御部２００は、モータ１６４を制御することにより、流量調整弁Ｖｐ１の開度を調整することができる。これにより、分岐配管Ｐｄにおける薬液の流量を調整することができる。特に、流量調整弁Ｖｐとしてニードル弁を用いることにより、薬液の流量を高い精度で調整することができる。

図８は、図７の処理ユニット２１での薬液処理時における各弁の開閉について説明するためのタイムチャートである。図８の例について、図５の例と異なる点を説明する。図８の下部には、吐出弁Ｖｄおよびサックバック弁Ｖｓの開閉、ならびに流量調整弁Ｖｐ１の開度が示される。

図８の例では、時点ｔ１において、流量調整弁Ｖｐ１の開度が最大値Ｎmaxに維持されている。時点ｔ２において、吐出弁Ｖｄが開かれると、分岐配管Ｐｄを通して処理液ノズル１３０に薬液が供給され、処理液ノズル１３０から基板Ｗの中心部に薬液が吐出される。この場合、処理液ノズル１３０への供給流量は、処理流量Ｆ１となる。

時点ｔ３から時点ｔ３ａまでの期間に、流量調整弁Ｖｐ１の開度が最大値Ｎmaxから中間値Ｎmidに徐々に低下される。これにより、処理液ノズル１３０への供給流量が、制限流量Ｆ２に低下する。最大値Ｎmaxは第３の値の例であり、中間値Ｎmidは第４の値の例である。時点ｔ４において、吐出弁Ｖｄが閉じられる。これにより、処理液ノズル１３０への薬液の供給が停止され、処理液ノズル１３０からの薬液の吐出が停止される。なお、時点ｔ４またはその直後に流量調整弁Ｖｐ１の開度が０に調整されてもよい。その後、時点ｔ５において、サックバック弁Ｖｓが開かれると、処理液ノズル１３０内の液面位置が引き上げられる。

図８の例においても、基板Ｗの薬液処理の終了時に、処理液ノズル１３０への供給流量が段階的に低下される。それにより、薬液の供給の停止後に処理液ノズル１３０から落下する薬液の量にばらつきはほとんど生じない。そのため、基板Ｗへの薬液の供給量を一定に調整することができる。また、処理液ノズル１３０の下端部に薬液が付着する可能性が低いので、基板Ｗへの液滴の落下およびパーティクルの発生を防止することができる。さらに、処理液ノズル１３０内で薬液が複数の部分に分離する可能性も低いので、次の基板Ｗに対する薬液の吐出が安定的に開始される。

また、流量調整弁Ｖｐ１により処理液ノズル１３０への供給流量が処理流量Ｆ１から制限流量Ｆ２に徐々に変化されるので、処理液ノズル１３０内における薬液の運動エネルギーが徐々に小さくなる。そのため、時点ｔ３から時点ｔ４までの間に、処理液ノズル１３０から基板Ｗに薬液の大きな液滴が落下することが防止される。なお、流量調整弁Ｖｐ１がニードル弁である場合、モータ１６４によって流量調整部Ｖｐ１の開度を完全に０に調整することは困難であり、流量調整弁Ｖｐ１のみによって処理液ノズル１３０への薬液の供給を完全に停止することは困難である。そこで、本例では、吐出弁Ｖｄが閉じられることにより、処理液ノズル１３０への薬液の供給が完全に停止される。流量調整弁Ｖｐ１およびモータ１６４の代わりに、電磁弁（ソレノイド弁）等の他の構成を用いて、処理液ノズル１３０の供給流量が徐々に低下されてもよい。

（７）実施例および比較例
本発明の実施例および比較例として、種々の条件で処理液ノズル１３０に薬液を供給し、供給停止後の処理液ノズル１３０内の薬液の状態を調べた。図９は、実施例および比較例について説明するための図である。実施例および比較例では、図６の処理液ノズル１３０を用いた。処理液ノズル１３０の鉛直部１３０ｂの全長Ｌｔ（図６）は、８０ｍｍである。また、鉛直部１３０ｂの湾曲部分の半径は４０ｍｍである。また、実施例では、図４の薬液供給部２１ｂを用い、比較例では、流量調整部１５０が設けられていない点を除いて図４の薬液供給部２１ｂと同様の構成を用いた。

図９に示すように、実施例１〜１０では、処理流量を１５００ｍＬ／ｍｉｎに設定し、制限流量を１００〜１０００ｍＬ／ｍｉｎの間でそれぞれ設定した。また、実施例１〜４では、吐出弁Ｖｄの閉時間を１．０ｓｅｃに設定し、実施例５〜１０では、吐出弁Ｖｄの閉時間を３．０ｓｅｃに設定した。比較例１，２では、処理液ノズル１３０への供給流量を１７７５ｍＬ／ｍｉｎに設定した。

その結果、実施例１〜１０では、距離Ｌが５〜４０ｍｍとなり、比較例１では、距離Ｌが７３ｍｍとなり、比較例２では、距離Ｌが６０ｍｍとなった。このことから、処理液ノズル１３０への供給流量が段階的に低下されることにより、薬液の供給の停止後に処理液ノズル１３０から落下する薬液の量が少なくなることがわかった。処理液ノズル１３０から落下する薬液の量が少ないほど、基板Ｗへの薬液の供給量のばらつきが小さい。そのため、実施例１〜１０では、比較例１，２に比べて、基板Ｗに供給される薬液の流量のばらつきが小さくなる。

また、比較例１，２では、処理液ノズル１３０の下端部に薬液の液滴が付着しており、かつ処理液ノズル１３０内で液切れが生じていた。それに対して、実施例１〜１０では、処理液ノズル１３０の下端部に液滴が付着しておらず、かつ処理液ノズル１３０内で液切れも生じていなかった。したがって、処理液ノズル１３０への供給流量が段階的に低下されることにより、処理液ノズル１３０への液滴の付着および液切れが防止されることがわかった。

また、実施例５〜１０では、実施例１〜４に比べて、距離Ｌが小さい。したがって、吐出弁Ｖｄの閉時間が１．０ｓｅｃである場合よりも、吐出弁Ｖｄの閉時間が３．０ｓｅｃである場合に、距離Ｌが小さくなることがわかった。また、実施例１〜４の結果から、制限流量は５００ｍＬ以下であることが好ましく、３００ｍＬ以下であることがより好ましいことがわかった。

（８）他の実施の形態
（８−１）
上記実施の形態では、薬液処理の終了時に、処理液ノズル１３０に供給される薬液の流量が２段階で低下されるが、本発明はこれに限らない。薬液処理の終了時に、処理液ノズル１３０に供給される薬液の流量が３段階以上の多段階で低下されてもよい。

（８−２）
上記実施の形態では、薬液処理の期間中および薬液処理の終了時に、処理液ノズル１３０が基板Ｗの上方に静止されるが、本発明はこれに限らない。例えば、薬液処理の期間中に、基板Ｗの中心部の上方の位置と基板Ｗの周縁部の上方の位置との間で処理液ノズル１３０が移動されてもよい。薬液処理の終了時には、処理条件にばらつきが生じることを防止するため、処理液ノズル１３０が静止されることが好ましい。

（８−３）
上記実施の形態では、処理液ノズル１３０内における薬液の液面を引き上げるためにサックバック弁Ｖｓが用いられるが、処理液ノズル１３０内における薬液の液面を引き上げるための構成はこれに限定されない。例えば、サックバック用の配管が分岐配管Ｐｄに接続され、エジェクタによってサックバック用の配管を通して薬液が吸引されることにより、処理液ノズル１３０内の薬液の液面が引き上げられてもよい。この場合、サックバック用の配管にニードル弁またはオリフィス等が設けられてもよい。あるいは、サイフォンの原理によって分岐配管Ｐｄから薬液が吸引されることにより処理液ノズル１３０内の薬液の液面が引き上げられてもよい。

（８−４）
上記実施の形態では、基板Ｗの薬液処理を行うための薬液が処理液として用いられるが、本発明はこれに限らない。例えば、基板Ｗの洗浄処理を行うための洗浄液または基板Ｗのリンス処理を行うためのリンス液が処理液として用いられてもよい。洗浄液およびリンス液は、例えば純水である。

（９）請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応関係
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各構成要素との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。

上記実施の形態では、基板処理装置１００が基板処理装置の例であり、処理液ノズル１３０が処理液ノズルの例であり、薬液供給部２１ｂが処理液供給系の例であり、分岐配管Ｐｄおよび補助配管Ｐｔが処理液流路の例であり、吐出弁Ｖｄ、前停止弁Ｖｐおよび流量調整弁Ｖｐ１が弁の例であり、制御部２００が弁制御部の例であり、時点ｔ３が第１の時点の例であり、時点ｔ４が第２の時点の例であり、処理流量が第１の流量の例であり、制限流量が第２の流量の例である。また、吐出弁Ｖｄが第１の開閉弁および開閉弁の例であり、前停止弁Ｖｐが第２の開閉弁の例であり、流量調整弁Ｖｐ１が流量調整弁の例であり、分岐配管Ｐｄが第１の流路の例であり、補助配管Ｐｔが第２の流路の例であり、サックバック弁Ｖｓが引き上げ部の例である。

請求項の各構成要素として、請求項に記載されている構成または機能を有する他の種々の構成要素を用いることもできる。

本発明は、種々の基板処理装置に有効に利用可能である。

１０ インデクサ部
２０ 処理部
２１ 処理ユニット
２１ａ 薬液処理室
２１ｂ 薬液供給部
３０ 補助部
３１ 液循環室
１００ 基板処理装置
１１０ 回転保持部
１２０ 処理カップ
１３０ 処理液ノズル
１５０ 流量調整部
２００ 制御部
Ｐｄ 分岐配管
Ｐｔ 補助配管
Ｖｃ 制限部
Ｖｄ 吐出弁
Ｖｐ 前停止弁
Ｖｐ１ 流量調整弁
Ｖｓ サックバック弁

Claims (8)

1. 基板に処理液を用いた処理を行う基板処理装置であって、
   基板に処理液を吐出する処理液ノズルと、
   前記処理液ノズルに処理液を導く処理液供給系とを備え、
   前記処理液供給系は、
   前記処理液ノズルに処理液を導く処理液流路と、
   前記処理液流路に設けられる複数の弁と、
   前記複数の弁を制御する弁制御部とを含み、
   前記弁制御部は、前記処理の期間中に前記処理液流路における処理液の流量が第１の値となるように前記複数の弁の状態を設定し、前記処理の終了時の第１の時点で前記処理液流路における処理液の流量が第１の値よりも低い第２の値となるように前記複数の弁のうち少なくとも１つの状態を変化させ、前記第１の時点よりも後の第２の時点で前記処理液流路が閉止されるように前記複数の弁のうち少なくとも１つの状態を変化させる、基板処理装置。
2. 前記複数の弁は、開状態と閉状態とに切り替えられる第１および第２の開閉弁を含み、
   前記処理液流路は第１および第２の流路を含み、
   前記第１の流路は、処理液ノズルに処理液を導くように設けられ、
   前記第１および第２の開閉弁は前記第１の流路に設けられ、
   前記第２の流路は、前記第２の開閉弁をバイパスするように設けられ、
   前記弁制御部は、前記処理の期間中に前記第１および第２の開閉弁を開状態に維持し、前記第１の時点で前記第１の開閉弁を開状態に維持しつつ前記第２の開閉弁を閉状態に切り替え、前記第２の時点で前記第２の開閉弁を閉状態に維持しつつ前記第１の開閉弁を閉状態に切り替える、請求項１記載の基板処理装置。
3. 前記複数の弁は、開状態と閉状態とに切り替えられる開閉弁、および開度を調整可能な流量調整弁を含み、
   前記弁制御部は、前記処理の期間中に前記開閉弁を開状態に維持しつつ前記流量調整弁の開度を第３の値に維持し、前記第１の時点から前記流量調整弁の開度を前記第３の値から第４の値に徐々に低下させ、前記第２の時点で前記開閉弁を閉状態に切り替える、請求項１記載の基板処理装置。
4. 前記処理液供給系は、前記処理の終了後に前記処理液ノズル内における処理液の液面を引き上げる引き上げ部をさらに含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の基板処理装置。
5. 前記処理の期間、前記第１の時点および前記第２の時点で前記処理液ノズルは基板の上方に静止する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の基板処理装置。
6. 基板に処理液を用いた処理を行う基板処理方法であって、
   処理液供給系により処理液ノズルに処理液を導くステップと、
   前記処理液ノズルから基板に処理液を吐出するステップとを備え、
   前記処理液供給系は、前記処理液ノズルに処理液を導く処理液流路と、前記処理液流路に設けられる複数の弁とを含み、
   前記処理液ノズルに処理液を導くステップは、
   前記処理の期間中に前記処理液流路における処理液の流量が第１の値となるように前記複数の弁の状態を設定するステップと、
   前記処理の終了時の第１の時点で前記処理液流路における処理液の流量が第１の値よりも低い第２の値となるように前記複数の弁のうち少なくとも１つの状態を変化させるステップと、
   前記第１の時点よりも後の第２の時点で前記処理液流路が閉止されるように前記複数の弁のうち少なくとも１つの状態を変化させるステップとを含む、基板処理方法。
7. 前記複数の弁は、開状態と閉状態とに切り替えられる第１および第２の開閉弁を含み、
   前記処理液流路は第１および第２の流路を含み、
   前記第１の流路は、処理液ノズルに処理液を導くように設けられ、
   前記第１および第２の開閉弁は前記第１の流路に設けられ、
   前記第２の流路は、前記第２の開閉弁をバイパスするように設けられ、
   前記処理の期間中に前記複数の弁の状態を設定するステップは、前記第１および第２の開閉弁を開状態に維持することを含み、
   前記第１の時点で前記複数の弁のうち少なくとも１つの状態を変化させるステップは、前記第１の開閉弁を開状態に維持しつつ前記第２の開閉弁を閉状態に切り替えることを含み、
   前記第２の時点で前記複数の弁のうち少なくとも１つの状態を変化させるステップは、前記第２の開閉弁を閉状態に維持しつつ前記第１の開閉弁を閉状態に切り替えることを含む、請求項６記載の基板処理方法。
8. 前記複数の弁は、開状態と閉状態とに切り替えられる開閉弁、および開度を調整可能な流量調整弁を含み、
   前記処理の期間中に前記複数の弁の状態を設定するステップは、前記開閉弁を開状態に維持しつつ前記流量調整弁の開度を第３の値に維持することを含み、
   前記第１の時点で前記複数の弁のうち少なくとも１つの状態を変化させるステップは、前記第１の時点から前記流量調整弁の開度を前記第３の値から第４の値に徐々に低下させることを含み、
   前記第２の時点で前記複数の弁のうち少なくとも１つの状態を変化させるステップは、前記開閉弁を閉状態に切り替えることを含む、請求項６記載の基板処理方法。

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