JP2023117145A - 処理液供給方法および基板処理装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】液切れ位置を容易に調整することができる処理液供給方法および基板処理装置を提供する。【解決手段】処理液を吐出するノズル8と、ノズル8に接続する配管12と、配管12に設けられた開閉弁17と、ノズル8と開閉弁17の間の配管12に設けられたサックバック弁18とを備えた基板処理装置1の処理液供給方法は、開閉弁17に閉動作を行わせることにより、ノズル8からの処理液の吐出を停止する吐出停止工程と、開閉弁17の閉動作に連動させてサックバック弁18に第1の吸引動作を行わせることで、ノズル8から柱状に吐出される処理液が分断される位置である液切れ位置を調整する液切れ位置調整工程と、を備えている。【選択図】図1
Description
本発明は、処理液供給方法および、基板を処理する基板処理装置に関する。基板は、例えば、半導体基板、FPD(Flat Panel Display)用の基板、フォトマスク用ガラス基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、セラミック基板、太陽電池用基板などが挙げられる。FPDは、例えば、液晶表示装置、有機EL(electroluminescence)表示装置などが挙げられる。
従来の基板処理装置は、処理液を吐出するノズルと、ノズルに接続される配管と、配管に設けられた開閉弁と、ノズルと開閉弁との間の配管に設けられたサックバック弁とを備える(例えば、特許文献1,2参照)。サックバック弁は、ノズル内の処理液を吸引するために用いられる。
しかしながら、従来の基板処理装置は次の問題を有する。図10(a)~図10(c)を参照する。開閉弁を開くと、ノズル108から柱状の処理液LQが吐出される(図10(a)参照)。その後、開閉弁を閉じると、処理液の吐出が停止する。処理液は粘性を有するので処理液の液切れ位置はノズル108の下方位置になる。この傾向は中・高粘度(例えば45~500cP)の処理液の吐出を停止させる場合に著しくなり、いわゆる液切れ状態が悪くなる。液切れ状態が悪くなると、ノズル108の下方位置で液切れして垂れ下がった処理液が、処理液の表面張力によりノズル108側に引き戻され、ノズル先端の吐出口から半球状の処理液が突出したような状態になる。
この現象を具体的に説明する。開閉弁を閉じた際に、処理液の停止性、反応性が悪く、また、慣性力により処理液が少し動いてから止まる。そのため、図10(b)に示す液切れ位置(高さ)がノズル108の下方になる。液切れ位置がノズル108の下方になると、液切れ後にノズル先端側の柱状の処理液LQが表面張力によりノズル先端面に戻り、それによって、ノズル108の先端の吐出口から半球状の処理液LQが突出したような状態になる(図10(c)参照)。その結果、液切れ後の処理液の液面位置はノズル108の先端から少し下方の位置になる。なお、本明細書において、「液切れ位置」とは、開閉弁を閉じた際に、ノズル108から吐出されて柱状に延びる処理液LQが2つに分断される位置をいう(図10(b)参照)。また、本明細書において、「液面位置」とは、液切れ後にノズル108内の流路に存在する処理液、またはノズル108の先端の吐出口から突出した半球状の処理液の下流側の末端位置をいう。
通常、液切れは開閉弁の閉動作の速度で調整される。しかし、高粘度の処理液の場合、開閉弁の動作速度によって、液切れ状態を改善することはとても難しい。液切れを良くするために開閉弁を高速で閉じると開閉弁内で処理液の圧力変動が過大になり気泡発生などの不都合が発生するからである。そのため、液切れ状態の悪さに起因する膜厚ムラ、塗布ムラ、パーティクル、ノズル汚染などの様々な問題を生じさせる。例えば、液切れ後にノズル先端側の柱状の処理液LQが表面張力によりノズル先端面に戻ったときに処理液が飛び散って膜厚ムラや塗布ムラの原因になる。また、ノズルの先端にノズル108の先端の吐出口から半球状の処理液LQが突出したような状態になると処理液の溶媒が気化してノズル108の先端に処理液の固化物が付着する。これにより、パーティクルやノズル汚染の原因になる。また、ノズルの移動時にノズル先端の液滴が落下する可能性がある。その液滴が基板上に落下すると、塗布ムラ、膜厚異常、パーティクル悪化を招く。また、その液滴が基板外に落下すると、その落下位置の空間内において汚染が生じる。
上述したように、液切れ後にノズル108の先端に処理液が半球状に溜まると種々の不都合を招くので、サックバック弁を利用して液切れ後の液面位置を調整することは既に行われている。具体的には、開閉弁を閉じた後にサックバック弁を作動させてバルブ内流路を拡大することにより、ノズルに繋がる流路内の処理液を吸引して引き戻し、処理液の液面位置をノズル108内に設定している。これにより処理液の溶媒の蒸発を防いでいる。しかし、容易に理解できるように、従来の手法は処理液の液面位置を調整してはいるが、処理液の液切れ位置の調整を行っていない。したがって、処理液の液切れ位置がノズルから下方の位置になることに起因した不都合は従来のサックバルブ弁を利用した処理液の液面調整の技術によっては解決することができない。
なお、特許文献1には、サックバック弁とノズルとの間の配管に「フィルタ」が設けられた塗布装置が記載されている。この塗布装置は、開閉弁の閉動作とサックバック弁の吸引動作の開始とを調整することができる。それにより、液切れ調整(開閉弁の閉動作によりノズルからの処理液の供給が一端途切れた後にノズルから処理液が垂れ落ちる液ダレを防止すること)を簡単にできる。また、この特許文献1では、「液切れ」が処理液の供給を実際に停止させることと定義されている。すなわち、特許文献1には、本願明細書でいう「液切れ位置」の調整についての言及がない。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、液切れ位置を容易に調整することができる処理液供給方法および基板処理装置を提供することを目的とする。
本発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。すなわち、本発明に係る処理液供給方法は、処理液を吐出するノズルと、前記ノズルに接続する配管と、前記配管に設けられた開閉弁と、前記ノズルと前記開閉弁の間の前記配管に設けられたサックバック弁と、を備えた基板処理装置の処理液供給方法であって、前記開閉弁に閉動作を行わせることにより、前記ノズルからの前記処理液の吐出を停止する吐出停止工程と、前記開閉弁の前記閉動作に連動させて前記サックバック弁に吸引動作を行わせることで、前記ノズルから柱状に吐出される前記処理液が分断される位置である液切れ位置を調整する液切れ位置調整工程と、を備えていることを特徴とするものである。
本発明に係る処理液供給方法によれば、液切れ位置を調整するために、開閉弁の閉動作に連動させてサックバック弁に吸引動作を行わせている。これにより、液切れ位置を容易に調整することができ、それによって、液切れ位置をノズルの先端面に容易に位置合わせることができる。また、液切れ位置を容易に調整できることで、液切れ状態の悪さに起因する膜厚ムラおよび塗布ムラ等の発生を防止することができる。
また、上述の処理液供給方法において、前記液切れ位置調整工程は、前記液切れ位置を前記ノズルの先端面の高さに調整することが好ましい。液切れ位置がノズルの先端面に調整されると、例えば、ノズルからの処理液の吐出量のバラツキを抑えることができ、それによって、液切れ状態の悪さに起因する膜厚ムラを防止することができる。
また、上述の処理液供給方法は、前記液切れ位置調整工程の後に、前記サックバック弁に第2の吸引動作を行わせることで、前記ノズル内の流路に存在する処理液の下流側の末端位置である処理液の液面位置を調整する液面位置調整工程を更に備えていることが好ましい。すなわち、処理液供給方法は、2段階の吸引動作を行わせる。吸引動作は、液切れ位置の調整に用いられ、第2の吸引動作は、ノズルの内部における処理液の液面位置の調整に用いられる。
また、上述の処理液供給方法において、前記液切れ位置調整工程における前記吸引動作の速度は、前記液面位置調整工程における前記第2の吸引動作の速度よりも速いことが好ましい。液切れ位置調整工程における吸引動作を比較的速く行うことで、液切れ位置を調整することができる。更に、液面位置調整工程における第2の吸引動作をゆっくり行うことで、吸引した処理液からパーティクル源となる液滴が分離することを防止することができる。
また、上述の処理液供給方法において、前記液面位置調整工程における前記第2の吸引動作は、前記液切れ位置調整工程における前記吸引動作の終了時点から予め設定された時点までの遅延時間が経過した後に開始されることが好ましい。吸引動作と第2の吸引動作との間には、遅延時間が介在するので、液切れが不安定になることを防止することができる。
また、上述の処理液供給方法において、前記液切れ位置調整工程は、前記開閉弁の前記閉動作が終了した時点から予め設定された期間内に前記サックバック弁に前記吸引動作を開始させることで、前記液切れ位置を調整することが好ましい。より高粘度の処理液を用いる場合に、液切れ位置を容易に調整することができる。
また、上述の処理液供給方法において、前記液切れ位置調整工程は、前記開閉弁が前記閉動作を行っている途中に前記サックバック弁に吸引動作を開始させ、かつ前記閉動作が終了した後に前記吸引動作を終了させることで、前記液切れ位置を調整することが好ましい。中粘度および低粘度の処理液を用いる場合に、液切れ位置を容易に調整することができる。
また、本発明に係る基板処理装置は、処理液を吐出するノズルと、前記ノズルに接続する配管と、前記配管に設けられた開閉弁と、前記ノズルと前記開閉弁の間の前記配管に設けられたサックバック弁と、制御部と、を備え、前記制御部は、前記開閉弁に閉動作を行わせることにより、前記ノズルからの前記処理液の吐出を停止し、前記制御部は、前記開閉弁の前記閉動作に連動させて前記サックバック弁に吸引動作を行わせることで、前記ノズルから柱状に吐出される前記処理液が分断される位置である液切れ位置を調整することを特徴とするものである。
本発明に係る基板処理装置によれば、液切れ位置を調整するために、開閉弁の閉動作に連動させてサックバック弁に吸引動作を行わせている。これにより、液切れ位置を容易に調整することができ、それによって、液切れ位置をノズルの先端面に容易に位置合わせることができる。また、液切れ位置を容易に調整できることで、液切れ状態の悪さに起因する膜厚ムラおよび塗布ムラ等の発生を防止することができる。
また、上述の基板処理装置において、前記制御部は、前記液切れ位置を調整した後に、前記サックバック弁に第2の吸引動作を行わせることで、前記ノズル内の流路に存在する処理液の下流側の末端位置である処理液の液面位置を調整することが好ましい。すなわち、制御部は、2段階の吸引動作を行う。吸引動作は、液切れ位置の調整に用いられ、第2の吸引動作は、ノズルの内部における処理液の液面位置の調整に用いられる。
また、上述の基板処理装置において、前記サックバック弁は、単一のサックバック弁であり、前記制御部は、前記単一のサックバック弁に前記吸引動作および前記第2の吸引動作を行わせることが好ましい。単一のサックバック弁を用いて液切れ位置を容易に調整することができる。
また、上述の基板処理装置は、前記ノズルと前記開閉弁の間の前記配管に設けられた第2サックバック弁を更に備え、前記制御部は、前記吸引動作を前記サックバック弁に行わせ、また、前記第2の吸引動作を前記第2サックバック弁に行わせることが好ましい。2つのサックバック弁を用いて液切れ位置を容易に調整することができる。
本発明に係る処理液供給方法および基板処理装置によれば、液切れ位置を容易に調整することができる。
以下、図面を参照して本発明の実施例1を説明する。図1は、実施例1に係る基板処理装置の概略構成図である。図2は、開閉弁とサックバック弁を示す縦断面図である。図3は、実施例1に係る基板処理装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
(1)基板処理装置1の構成
図1を参照する。基板処理装置1は、保持回転部2と処理液供給部3を備える。保持回転部2は、水平姿勢の基板Wを保持し、基板Wの略中心を通過する鉛直軸AX1周りに基板Wを回転させる。保持回転部2は、スピンチャック5と回転機構6を備える。回転機構6は、例えば電動モータを備える。回転機構6は、基板Wを保持するスピンチャック5を鉛直軸AX1周りに回転させる。
図1を参照する。基板処理装置1は、保持回転部2と処理液供給部3を備える。保持回転部2は、水平姿勢の基板Wを保持し、基板Wの略中心を通過する鉛直軸AX1周りに基板Wを回転させる。保持回転部2は、スピンチャック5と回転機構6を備える。回転機構6は、例えば電動モータを備える。回転機構6は、基板Wを保持するスピンチャック5を鉛直軸AX1周りに回転させる。
スピンチャック5は、例えば、真空吸着により基板Wの下面を保持するように構成される。また、スピンチャック5は、スピンベースと複数のピン部材を備えていてもよい(いずれも図示しない)。この場合、複数のピン部材は、鉛直軸AX1周りにリング状に配置されるようにスピンベースの上面に立設される。そして、複数のピン部材で基板Wの側面を挟み込むことで、スピンベースの上面から基板Wを離しながら、基板Wが保持される。
処理液供給部3は、ノズル8、処理液供給源10、配管12、ポンプ14、フィルタ15、開閉弁17、およびサックバック弁18を備える。
ノズル8は、処理液を吐出する。ノズル8は、内部流路8Aと吐出口8Bとを備える。内部流路8Aは、上下方向に延びるように形成される。吐出口8Bは、ノズル8の先端面、すなわち、内部流路8Aの下端に設けられる。吐出口8Bの直径は例えば1.5mmである。しかし、吐出口8Bの直径は1.5mmに限定されない。処理液供給源10は、処理液を貯留する。処理液供給源10は、例えばボトルである。処理液として、例えば、フォトレジスト液、SOG(Spin on glass coating)液、SOD(Spin on dielectric coating)液、ポリイミド樹脂液、または反射防止膜を形成するための液が用いられる。
配管12の末端は、ノズル8の基端部に接続する。配管12の基端は、処理液供給源10に挿入される。ポンプ14は、ノズル8側に処理液を送るものである。ポンプ14は、ノズル8と処理液供給源10の間の配管12に設けられる。フィルタ15は、処理液内の異物および気泡を除去するものである。フィルタ15は、ノズル8とポンプ14の間の配管12に設けられる。
開閉弁17は、ノズル8からの処理液の供給およびその供給の停止を行う。開閉弁17は、ノズル8とフィルタ15の間の配管12に設けられる。サックバック弁18は、吸引動作および押し出し動作を行う。サックバック弁18は、ノズル8と開閉弁17の間の配管12に設けられる。サックバック弁18は、開閉弁17に隣接して配置されるが、開閉弁17から離れて配置されていてもよい。
また、基板処理装置1は、制御部20と記憶部(図示しない)を備えている。制御部20は、基板処理装置1の各構成を制御する。制御部20は、例えば中央演算処理装置(CPU)などの1つまたは複数のプロセッサを備える。記憶部は、例えば、ROM(Read-Only Memory)、RAM(Random-Access Memory)、およびハードディスクの少なくとも1つを備えている。記憶部は、基板処理装置1の各構成を制御するために必要なコンピュータプログラムを記憶する。
図2を参照する。開閉弁17とサックバック弁18の構成を説明する。開閉弁17とサックバック弁18は、一体になっている。開閉弁17とサックバック弁18は、例えば、電気信号で各種パラメータを調整することができるDCV(デジタルコントロールバルブ)で構成される。
開閉弁17は、ケース21、ダイアフラム23、ロッド25、変換部27および電動モータ29を備える。ケース21は、上流流路31、開閉室33および連結流路35を備える。
上流流路31、開閉室33、および連結流路35は各々、ケース21の内部に設けられた空間である。上流流路31は、配管12のフィルタ15側の部分が接続される。開閉室33は、ダイアフラム23を受けるための弁座37を備える。連結流路35は、後述するサックバック用流路51に接続される。
ダイアフラム23は、弁体(valve element)として用いられる。ダイアフラム23の外周部は、ケース21の内部空間の側壁に取り付けられる。ダイアフラム23は、開閉室33と、図2に示す空間SP1とを隔離する。そのため、開閉室33内の処理液が空間SP1に漏れることはない。
また、ダイアフラム23の中央部は、ロッド25の下端と連結する。ロッド25の上端は、変換部27を介して、電動モータ29の回転出力軸29Aに連結する。変換部27および後述する変換部47は各々、複数の歯車およびガイド部を備える。変換部27は、電動モータ29の回転出力軸29Aの回転をロッド25の軸方向(図2のZ方向)の直線運動に変換する。なお、電動モータ29および後述する電動モータ49として、ステッピングモータ(パルスモータ)が用いられる。
電動モータ29が回転出力軸29Aを順方向に回転させると、ロッド25およびダイアフラム23の中央部が下降し、その後、ダイアフラム23の中央部が弁座37に押し付けられる(図2の破線で示すダイアフラム23参照)。これにより、開閉室33から連結流路35に処理液の流れが停止する。すなわち、開閉弁17が閉状態になる。
この状態から、電動モータ29が回転出力軸29Aを逆方向に回転させると、ロッド25およびダイアフラム23の中央部が上昇する。これにより、ダイアフラム23の中央部が弁座37から離れる(図2の実線で示すダイアフラム23参照)。これにより、開閉室33から連結流路35に処理液が流れる。すなわち、開閉弁17が開状態になる。
サックバック弁18は、ケース41、ダイアフラム43、ロッド45、変換部47および電動モータ49を備える。ケース41は、サックバック用流路51を備える。サックバック用流路51は、ケース41の内部に設けられた空間である。サックバック用流路51には、配管12のノズル8側の部分が接続される。上流流路31、開閉室33、連結流路35およびサックバック用流路51は互いに連通する。
ダイアフラム43は、弁体として用いられる。ダイアフラム43の外周部は、ケース41の内部空間の側壁に取り付けられる。ダイアフラム43は、サックバック用流路51と図2に示す空間SP2とを隔離する。また、ダイアフラム43の中央部は、ロッド45の下端と連結する。ロッド45の上端は、変換部47を介して、電動モータ49の回転出力軸49Aに連結する。変換部47は、電動モータ49の回転出力軸49Aの回転をロッド45の軸方向の直線運動に変換する。
電動モータ49が回転出力軸49Aを順方向に回転させると、ロッド45およびダイアフラム43の中央部が下降する(図2の実線で示すダイアフラム43参照)。これにより、サックバック用流路51の容積が小さくなる。サックバック用流路51の容積が小さくなると、サックバック弁18による押し出し動作が行われる。
これに対し、電動モータ49が回転出力軸49Aを逆方向に回転させると、ロッド45およびダイアフラム43の中央部が上昇する(図2の破線で示すダイアフラム43参照)。これにより、サックバック用流路51の容積が大きくなる。サックバック用流路51の容積が大きくなると、サックバック弁18による吸引動作が行われる。
(2)基板処理装置1の動作
次に、図3を参照しながら基板処理装置1の動作を説明する。図示しない搬送ロボットは、保持回転部2のスピンチャック5上に基板Wを搬送する。スピンチャック5は、搬送された基板Wを保持する。回転機構6は、処理液を基板W上に広げるために、基板Wが保持されたスピンチャック5を任意のタイミングで回転させる。
次に、図3を参照しながら基板処理装置1の動作を説明する。図示しない搬送ロボットは、保持回転部2のスピンチャック5上に基板Wを搬送する。スピンチャック5は、搬送された基板Wを保持する。回転機構6は、処理液を基板W上に広げるために、基板Wが保持されたスピンチャック5を任意のタイミングで回転させる。
図3の時点t0において、開閉弁17は閉状態である。すなわち、開閉弁17のダイアフラム23の中央部が弁座37に押し付けられた状態である。また、時点t0において、サックバック弁18のダイアフラム43の中央部の高さは、予め設定されたサックバック位置SB2にある。
時点t1において、制御部20は、開閉弁17の電動モータ29にON信号(開信号)を送ることによって、開閉弁17に開動作を行わせる。これにより、ノズル8から基板Wに処理液が吐出される(処理液吐出工程)。
開閉弁17の開動作は、時点t1に開始し、時点t2に終了する。時点t1から時点t2までの時間は、開動作時間OTと呼ばれる。また、図3において、符号AMTは、開閉弁17のダイアフラム23の中央部の動作量(移動量)である。動作量AMTは、ステップ数で与えられる。すなわち、開動作において、ダイアフラム23の中央部は、開動作時間OTで動作量AMTを移動する。
また、制御部20は、時点t2の開動作の終了時にサックバック弁18の押し出し動作を開始させる。その後、押し出し動作は、時点t3に終了する。押し出し動作において、サックバック弁18のダイアフラム43の中央部は、サックバック位置SB2から吐出位置DSに移動する。ダイアフラム43の中央部の動作量(移動量)もステップ数で与えられる。
その後、時点t4において、制御部20は、開閉弁17の電動モータ29にOFF信号(閉信号)を送ることによって、開閉弁17に閉動作を行わせる。これにより、ノズル8からの処理液の吐出を停止する(吐出停止工程)。
閉動作は、時点t4に開始し、時点t5に終了する。時点t4から時点t5までの時間は、閉動作時間CTと呼ばれる。閉動作において、ダイアフラム23の中央部は、閉動作時間CTで上述の動作量AMTを移動する。閉動作時間CTは、例えば、0.1秒~0.3秒である。
通常、液切れ状態(液切れ)の調整は、閉動作時間CTを変更することで行われる。しかし、高粘度の処理液の場合、開閉弁17の閉動作における処理液の液切れ位置がノズル8の先端面の高さよりも下方になり、閉動作時間CTの変更による液切れ状態の調整がとても難しい。そこで、制御部20は、開閉弁17の閉動作に連動させてサックバック弁18に第1の吸引動作を行わせることで、液切れ位置を調整する(液切れ位置調整工程)。液切れ位置は、図10(b)に示すように、ノズル8(ノズル108)から柱状に吐出される処理液LQが分断される位置である。
制御部20は、ノズル8の先端面の高さ(または吐出口8Bの高さ)およびその高さ付近に液切れ位置を調整する。液切れ位置は、図10(c)に示すように、液切れ直後の液面位置で間接的に計測される。液切れ直後の液面位置は、例えば、ノズル8の先端面の高さを0mmとしたときに、-2mm以上0mm以下の範囲に調整される。また、液切れ位置を間接的に表す液面位置の範囲は、-0.5mm以上0mm以下であることが好ましい。これらにより、液切れ位置がノズル8の先端から下方に位置することによる不都合(例えば膜厚ムラやパーティクルの発生など)を防止できる。
具体的に、開閉弁17の閉動作に連動させるサックバック弁18の第1の吸引動作を説明する。制御部20は、液切れ位置を調整する際に、開閉弁17の閉動作が終了した時点t5からサックバック弁18に第1の吸引動作を開始させる。すなわち、開閉弁17の閉動作の開始(時点t4)から時点t5までの予め設定された吸引遅延時間DL1が経過したときに、サックバック弁18は第1の吸引動作を開始する。第1の吸引動作は、時点t5から時点t6までの吸引時間SK1で行われる。また、動作量AM1(ステップ数)は、吐出位置DSから調整位置SB1までの間の距離である。第1の吸引動作において、サックバック弁18のダイアフラム43の中央部は、吸引時間SK1で動作量AM1を移動する。すなわち、ダイアフラム43の中央部の移動速度は、動作量AM1を吸引時間SK1で割った値である。
位置切れ位置を調整した後の時点t7において、制御部20は、サックバック弁18に第2の吸引動作を行わせることで、ノズル8の内部における処理液の液面位置を液切れ後の液面位置よりも更に引き上げたサックバック位置SB2に調整する(液面位置調整工程)。液面位置をノズル8の内部上方に引き上げることにより、ノズル8の内部に残留する処理液から溶媒が揮発するのを防止することができる。第2の吸引動作は、液面位置調整用のサックバック動作である。第2の吸引動作の動作量AM2(ステップ数)は、調整位置SB1からサックバック位置SB2までの間の距離である。第2の吸引動作は、動作量AM2を吸引時間SK2で割った速度で行われる。
また、第2の吸引動作は、第1の吸引動作よりも低速で行われる。すなわち、液切れ位置調整工程における第1の吸引動作の速度は、液面位置調整工程における第2の吸引動作の速度よりも速い。なお、第1の吸引動作の吸引時間SK1は、例えば0.1秒~0.2秒である。これに対し、第2の吸引動作の吸引時間SK2は、例えば、高粘度の処理液で2秒~3秒である。なお、中粘度および低粘度の処理液で、吸引時間SK2は、0.8秒~1秒である。2つの動作量AM1,AM2は各々、場合によって異なる。
例えば、第1の吸引動作によりダイアフラム43の中央部を吐出位置DSからサックバック位置SB2に一度に移動させる場合かつ、第1の吸引動作が速過ぎた場合、吸引した処理液から処理液の液滴が分離し、分離した液滴がノズル8の内部流路8Aの内壁に付着することがある。この液滴は乾燥するとパーティクル源となるおそれがあるので好ましくない。また、第1の吸引動作の速度が遅過ぎると、通常の液面位置調整用のサックバックとなるので、液切れ位置を調整する機能が十分に働かない。そのため、液切れ位置調整工程における第1の吸引動作を比較的に速く行うことで、液切れ位置を調整することが好ましい。更に、液面位置調整工程における第2の吸引動作をゆっくり行うことで、吸引した処理液からパーティクル源となる液滴が分離することを防止することができる。
また、第1の吸引動作の終了時点t6から予め設定された時点t7までの第2の吸引遅延時間DL2が経過した後に、第2の吸引動作は開始される。第2の吸引遅延時間DL2は、例えば1秒前後(0.5秒~1.5秒程度)であるが、この時間に限定されない。第1の吸引動作と第2の吸引動作との間には、第2の吸引遅延時間DL2が介在するので、液切れが不安定になることを防止することができる。なお、第2の吸引動作は、制御部20からの閉信号が送られた時点t4を基準にする場合、第1の吸引遅延時間DL1、吸引時間SK1および第2の吸引遅延時間DL2の合計である吸引遅延時間DL21の経過後に行われる。
ノズル8から基板Wの上面に予め設定された量の処理液が吐出され、また、回転機構6による基板Wの回転が行われた後、回転機構6による基板Wの回転が停止される。その後、スピンチャック5による基板Wの保持が解除される。その後、搬送ロボットは、スピンチャック5上の基板Wを保持し、その基板Wを次の搬送先に搬送する。
その後、スピンチャック5上に搬送された他の基板Wの上面にノズル8から処理液が供給される。時点t9,t10,t11における開閉弁17およびサックバック弁18の動作は、時点t1,t2,t3における開閉弁17およびサックバック弁18の動作と同じである。
(3)第1の吸引動作の各パラメータ
本実施例では、制御部20は、開閉弁17の閉動作に連動させてサックバック弁18に第1の吸引動作を行わせている。これにより、液切れ位置を調整する。液切れ位置を調整するパラメータとして、「吸引遅延時間DL1」、「動作量AM1」および「吸引時間SK1」がある。
本実施例では、制御部20は、開閉弁17の閉動作に連動させてサックバック弁18に第1の吸引動作を行わせている。これにより、液切れ位置を調整する。液切れ位置を調整するパラメータとして、「吸引遅延時間DL1」、「動作量AM1」および「吸引時間SK1」がある。
(3-1)吸引遅延時間DL1(動作タイミング)
比較的に高粘度(例えば325cP)の処理液の場合、開閉弁17の閉動作が完了しても液に流動性がある。そのため、液が完全に止まるまで時間がある。この時間内に第1の吸引動作を行うことで、液切れ位置を調整することができる。
比較的に高粘度(例えば325cP)の処理液の場合、開閉弁17の閉動作が完了しても液に流動性がある。そのため、液が完全に止まるまで時間がある。この時間内に第1の吸引動作を行うことで、液切れ位置を調整することができる。
図4は、開閉弁17の閉動作時間CTと吸引遅延時間DL1の関係を示す評価結果である。なお、動作量AM1と吸引時間SK1は各々、一定値が用いられる。図4の評価では、325cPのシリコンオイルが用いられている。A判定は、液切れ位置がノズル8の先端面またはその付近にあり、液切れ位置を調整する機能が十分に働いていることを示す。B判定は、液切れ直後にノズル8の先端部に半球状の液滴ができる前段階の状態である。例えば、B判定は、ノズル8の先端面から+側に液滴が僅かに出ている状態である。B判定も液切れ位置を調整する機能がある程度働いている(使用可能)と判断できる。C判定は、液切れ直後にノズル8の先端部に半球状の液滴が付着した状態であり、液切れ位置を調整する機能が働いていないと判断できる。
例えば、図4に示す閉動作時間CTが「0.1秒」の場合について、評価結果を説明する。吸引遅延時間DL1が「0.05秒」のときは、第1の吸引動作の開始が速すぎ、吸引の効果が十分に発揮されていない。そのため、液切れ位置がノズル8の先端面の下方位置になる。その結果、ノズル8の先端面に半球状の液滴が付着するので、C判定である。また、吸引遅延時間DL1が「0.1秒~0.25秒」のときは、A判定である。この場合、液切れ位置はノズル8の先端面付近であるので、ノズル8の先端面に液滴が付着していない。また、吸引遅延時間DL1が「0.30秒」のときは、B判定である。そして、吸引遅延時間DL1が「0.35秒~0.50秒」のときは、第1の吸引動作のタイミングが遅いので、液切れ位置はノズル8の先端面から下方位置になる。すなわち、一瞬、ノズル8の先端部に半球状の液滴が付着した状態になって、その後、第1の吸引動作が働くようになる。そのため、通常のサックバック(液面位置の調整)と同じ動作となる。
また、図4において、3つの閉動作時間CTにおいて、A判定とB判定の範囲の幅(期間)が0.2秒~0.25秒であることが確認される。また、A判定の範囲(液切れ位置を調整する機能の有効範囲)が閉動作時間CTによってシフトすることが確認される。例えば、閉動作時間CTが0.1秒のときは、A判定の範囲の一端が吸引遅延時間DL1の0.10秒となる。また、閉動作時間CTが0.2秒のときは、A判定の範囲の一端が吸引遅延時間DL1の0.20秒となる。これらより、例えば、開閉弁17が完全に閉まった状態である図3の時点t5に第1の吸引動作を行わせることが有効である。
(3-2)動作量AM1
動作量AM1は、処理液の吸引量である。動作量AM1が小さいと、液切れ直後の液面位置がノズル8の先端面から+側に突出した状態になる。動作量AM1が大きいと液切れ直後の状態がノズル8の先端面から-(マイナス)側に引き込んだ状態になる。動作量AM1が大き過ぎると、吸引された処理液から液滴が分離して、その液滴がノズル8の内部流路8Aの内壁に付着しやすくなる。そのため、大き過ぎず小さ過ぎない範囲で動作量AM1が設定される。
動作量AM1は、処理液の吸引量である。動作量AM1が小さいと、液切れ直後の液面位置がノズル8の先端面から+側に突出した状態になる。動作量AM1が大きいと液切れ直後の状態がノズル8の先端面から-(マイナス)側に引き込んだ状態になる。動作量AM1が大き過ぎると、吸引された処理液から液滴が分離して、その液滴がノズル8の内部流路8Aの内壁に付着しやすくなる。そのため、大き過ぎず小さ過ぎない範囲で動作量AM1が設定される。
(3-3)吸引時間SK1
吸引時間SK1は、吸引速度に関係するパラメータである。図5は、吸引遅延時間DL1と吸引時間SK1の関係を示す評価結果である。図5の吸引遅延時間DL1は、図4の閉動作時間CTが0.2秒のときのA判定の吸引遅延時間DL1(0.2秒~0.35秒)である。なお、動作量AM1は一定値が用いられる。
吸引時間SK1は、吸引速度に関係するパラメータである。図5は、吸引遅延時間DL1と吸引時間SK1の関係を示す評価結果である。図5の吸引遅延時間DL1は、図4の閉動作時間CTが0.2秒のときのA判定の吸引遅延時間DL1(0.2秒~0.35秒)である。なお、動作量AM1は一定値が用いられる。
そして、液切れ直後の液面位置が-2mm以上0mm以下のときは、A判定である。また、液切れ直後の液面位置が0mmより大きく2mm以下のときは、B判定である。B判定も使用可能な範囲と判断される。この点、B判定は使用不可能としてもよい。なお、B判定が使用可能とする場合、液切れ位置を間接的に表す液切れ直後の液面位置の範囲は、-2mm以上2mm以下である。また、液切れ直後の液面位置が2mmより大きいときは、C判定である。
図5より、吸引時間SK1が小さいとき、すなわち、速く吸引するときに、液切れ位置を調整する機能が十分に働いていることが確認される。また、A判定とB判定の範囲の幅(期間)が0.2秒~0.25秒程度あることが確認される。なお、吸引時間SK1がC判定の範囲では、処理液を吸引するタイミングが遅くなり、液切れ位置の調整機能は発揮されずに、通常の液面位置調整用のサックバック動作と同じ動作になる。
本実施例によれば、液切れ位置を調整するために、開閉弁17の閉動作に連動させてサックバック弁18に第1の吸引動作を行わせている。これにより、液切れ位置を容易に調整することができ、それによって、液切れ位置をノズル8の先端面およびその付近に容易に合わせることができる。また、液切れ位置を容易に調整できることで、液切れ状態の悪さに起因する膜厚ムラおよび塗布ムラ等の発生を防止することができる。
また、制御部20は、液切れ位置を調整する際に、ノズル8の先端面およびその付近の高さに液切れ位置を調整する。液切れ位置がノズル8の先端面およびその付近に調整されると、例えば、ノズル8からの処理液の吐出量のバラツキを抑えることができ、それによって、液切れ状態の悪さに起因する膜厚ムラを防止することができる。
また、制御部20は、液切れ位置を調整した後に、サックバック弁18に第2の吸引動作を行わせることで、ノズル8の内部における処理液の液面位置を調整する。すなわち、制御部20は、2段階の吸引動作を行う。第1の吸引動作は、液切れ位置の調整に用いられ、第2の吸引動作は、ノズル8の内部における処理液の液面位置の調整に用いられる。
次に、図面を参照して本発明の実施例2を説明する。なお、実施例1と重複する説明は省略する。図6は、実施例2に係る基板処理装置1の動作を説明するためのタイミングチャートである。
実施例1の図3では、制御部20は、液切れ位置を調整する際に、開閉弁17の閉動作が終了した時点t5にサックバック弁18に第1の吸引動作を開始させた。この点、実施例2では、制御部20は、液切れ位置を調整する際に、開閉弁17の閉動作が終了した時点t5から予め設定された期間SA内にサックバック弁18に第1の吸引動作を開始させてもよい。これにより、液切れ位置を調整する。
図4において、例えば、開閉弁17の閉動作時間CTが0.2秒であるとき、吸引遅延時間DL1のA判定とB判定(またはA判定)の範囲に幅があった。そのため、図6に示すように、開閉弁17の閉動作が終了した時点t5から予め設定された期間SA内に第1の吸引動作が行われる。なお、図6では、期間SA内の時点t51に第1の吸引動作が開始されている。また、期間SAは、図4に示すA判定とB判定(またはA判定)の範囲のように、実験により決定される。
本実施例によれば、実施例1と同様に、液切れ位置を容易に調整することができる。また、開閉弁17の閉動作が終了した時点に合わせて第1の吸引動作を開始させなくても、液切れ位置を調整する機能を働かせることができる。すなわち、液切れ位置を調整する機能を働かせるための第1の吸引動作の開始タイミングの幅を確保することができる。
次に、図面を参照して本発明の実施例3を説明する。なお、実施例1,2と重複する説明は省略する。図7は、実施例3に係る基板処理装置1の動作を説明するためのタイミングチャートである。
実施例1の図3では、制御部20は、液切れ位置を調整する際に、開閉弁17の閉動作が終了した時点t5にサックバック弁18に第1の吸引動作を開始させた。この点、実施例3では、図7に示すように、制御部20は、液切れ位置を調整する際に、開閉弁17が閉動作を行っている途中にサックバック弁18に第1の吸引動作を開始させ、かつ閉動作が終了した後に第1の吸引動作を終了させてもよい。これにより、液切れ位置を調整する。
また、実施例1において、高粘度の処理液が用いられた。本実施例では、中粘度(例えば65cP)の処理液を用いる。高粘度の処理液は、開閉弁17を完全に閉じても慣性力が大きく処理液が動くので、開閉弁17を完全に閉じてから少し遅れて第1の吸引動作を行っても液切れ位置を調整する機能が十分働く(図4のA判定の範囲の幅、図6の期間SA参照)。
これに対し、高粘度の処理液よりも粘度が低い処理液の場合、液がさらさらしていて、応答性が速い。そのため、開閉弁17を完全に閉じると、処理液が速く止まる。そのため、液の流動性がある期間が短い。そのため、開閉弁17が閉動作を行っている途中に、サックバック弁18が第1の吸引動作を開始しても液切れ位置を調整する機能が十分働く。そのため、液切れ位置を調整する機能を働かせるための第1の吸引動作の開始タイミングの幅を確保することができる。
本実施例によれば、実施例1と同様に、液切れ位置を容易に調整することができる。液切れ位置を調整する機能を働かせるための第1の吸引動作の開始タイミングの幅を確保することができる。
本発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。
(1)上述した実施例1では、処理液は、高粘度(例えば325cP)の処理液であり、上述した実施例3の処理液は、中粘度(例えば65cP)の処理液であった。処理液の粘度は、約45cP~500cPの中粘度および高粘度であってもよい。また、処理液は、約45cP~500cP以外の粘度の処理液であってもよい。
高粘度の処理液を用いる場合は、制御部20は、液切れ位置を調整する際に、開閉弁17の閉動作が終了した時点t5から予め設定された期間SA内にサックバック弁18に第1の吸引動作を開始させることが好ましい。高粘度の処理液を用いる場合に、液切れ位置を容易に調整することができる。
また、中粘度および低粘度の処理液を用いる場合は、制御部20は、液切れ位置を調整する際に、開閉弁17が閉動作を行っている途中にサックバック弁18に第1の吸引動作を開始させ、かつ閉動作が終了した後に吸引動作を終了させることが好ましい。中粘度および低粘度の処理液を用いる場合に、液切れ位置を容易に調整することができる。
(2)上述した各実施例および変形例(1)では、図3に示すように、第2の吸引動作は、第1の吸引動作の終了時点t6から予め設定された時点t7までの吸引遅延時間DL2が経過した後に開始された。この点、図8に示すように、第2の吸引動作は、第1の吸引動作の終了時点t6に開始されてもよい。すなわち、この場合、吸引遅延時間DL2は0秒である。
ただし、第2の吸引動作の速度は第1の吸引動作の速度よりも遅くすることが好ましい。第2の吸引動作の速度が第1の吸引動作と同様に速い場合(例えば吸引時間SK1が0.1秒)、吸引された処理液から液滴が分離して、ノズル8の内部流路8Aの内壁に付着し、その液滴がパーティクル源になるおそれがある。
また、第1の吸引動作と第2の吸引動作とを連続させた場合、液切れが不安定になるおそれがある。そのため、図3に示すように、第2の吸引動作は、第1の吸引動作の終了時点t6から予め設定された時点t7までの吸引遅延時間DL2が経過した後に開始されることが好ましい。
(3)上述した各実施例および各変形例では、基板処理装置1は、単一のサックバック弁18を備えていた。この点、図9に示すように、基板処理装置1は、サックバック弁18に加えて、サックバック弁71を備えてもよい。サックバック弁71は、ノズル8とサックバック弁18の間の配管12に設けられる。2つのサックバック弁18,71の配置は逆であってもよい。
2つのサックバック弁18,71は各々、電動モータで駆動されるものであってもよいし、気体で駆動されるものであってもよい。気体で駆動される各サックバック弁18、71は、スピードコントローラまたは電空レギュレータが用いられてもよい。
この変形例の場合、制御部20は、第1の吸引動作をサックバック弁18に行わせ、また、第2の吸引動作を第2サックバック弁71に行わせてもよい。また、2つの役割は、逆であってもよい。すなわち、制御部20は、第1の吸引動作を第2サックバック弁71に行わせ、また、第2の吸引動作をサックバック弁18に行わせてもよい。
(4)上述した各実施例および各変形例では、制御部20は、ノズル8の先端面の高さに液切れ位置を調整した。この調整は、液切れ位置を間接的に表す液切れ後の液面位置を用いて行われた。この点、基板処理装置1は、ノズル8の先端部分付近を撮影できる高速カメラを備えて、制御部20が、高速カメラによって撮影された画像から液切れ位置を計測するように構成されてもよい。なお、高速カメラは、液切れ位置を細かく計測できるフレームレート(フレーム/秒)を備えているものとする。
(5)上述した各実施例および各変形例では、例えば図3において、制御部20は、開閉弁17の閉動作に連動させて、サックバック弁18により、第1の吸引動作および第2の吸引動作を行った。この点、サックバックするための第2の吸引動作が不要である場合、制御部20は、第2の吸引動作を行わずに、第1の吸引動作だけを行ってもよい。
(6)上述した各実施例および各変形例では、図1に示す基板処理装置1は、ポンプ14を備えていた。基板処理装置1は、ポンプ14に加えて、フィルタ15と開閉弁17の間の配管12に更にポンプを備えていてもよい。すなわち、基板処理装置1は、2つ以上のポンプを備えていてもよい。
(7)上述した各実施例および各変形例では、処理液として、例えばフォトレジスト液およびSOG液が用いられた。しかし、処理液はこれらに限定されない。処理液は、例えば、溶剤、現像液、リンス液、エッチング液、または洗浄液が用いられてもよい。溶剤は、例えば、シンナーが用いられてもよい。リンス液は、例えば、脱イオン水(DIW)などの純水、または、界面活性剤リンス液が用いられてもよい。
エッチング液は、例えば、フッ酸(HF)、フッ酸(HF)と硝酸(HNO3)の混合液、またはTMAH(水酸化テトラメチルアンモニウム:Tetramethylammonium hydroxide)が用いられてもよい。洗浄液は、例えば、SC1、SC2またはSPMが用いられてもよい。SC1は、アンモニアと過酸化水素水(H2O2)と水との混合液である。SC2は、塩酸(HCl)と過酸化水素(H2O2)と水との混合液である。SPMは、硫酸(H2SO4)と過酸化水素水(H2O2)の混合液である。
1 … 基板処理装置
8 … ノズル
12 … 配管
17 … 開閉弁
18,71 … サックバック弁
20 … 制御部
23,43 … ダイアフラム
71 … サックバック弁
CT … 閉動作時間
DL1 … 吸引遅延時間
AM1 … 動作量
SK1 … 吸引時間
SA … 期間
8 … ノズル
12 … 配管
17 … 開閉弁
18,71 … サックバック弁
20 … 制御部
23,43 … ダイアフラム
71 … サックバック弁
CT … 閉動作時間
DL1 … 吸引遅延時間
AM1 … 動作量
SK1 … 吸引時間
SA … 期間
Claims (11)
- 処理液を吐出するノズルと、前記ノズルに接続する配管と、前記配管に設けられた開閉弁と、前記ノズルと前記開閉弁の間の前記配管に設けられたサックバック弁と、を備えた基板処理装置の処理液供給方法であって、
前記開閉弁に閉動作を行わせることにより、前記ノズルからの前記処理液の吐出を停止する吐出停止工程と、
前記開閉弁の前記閉動作に連動させて前記サックバック弁に吸引動作を行わせることで、前記ノズルから柱状に吐出される前記処理液が分断される位置である液切れ位置を調整する液切れ位置調整工程と、
を備えていることを特徴とする処理液供給方法。 - 請求項1に記載の処理液供給方法において、
前記液切れ位置調整工程は、前記液切れ位置を前記ノズルの先端面の高さに調整することを特徴とする処理液供給方法。 - 請求項1または2に記載の処理液供給方法において、
前記液切れ位置調整工程の後に、前記サックバック弁に第2の吸引動作を行わせることで、前記ノズル内の流路に存在する処理液の下流側の末端位置である処理液の液面位置を調整する液面位置調整工程を更に備えていることを特徴とする処理液供給方法。 - 請求項3に記載の処理液供給方法において、
前記液切れ位置調整工程における前記吸引動作の速度は、前記液面位置調整工程における前記第2の吸引動作の速度よりも速いことを特徴とする処理液供給方法。 - 請求項3または4に記載の処理液供給方法において、
前記液面位置調整工程における前記第2の吸引動作は、前記液切れ位置調整工程における前記吸引動作の終了時点から予め設定された時点までの遅延時間が経過した後に開始されることを特徴とする処理液供給方法。 - 請求項1から5のいずれかに記載の処理液供給方法において、
前記液切れ位置調整工程は、前記開閉弁の前記閉動作が終了した時点から予め設定された期間内に前記サックバック弁に前記吸引動作を開始させることで、前記液切れ位置を調整することを特徴とする処理液供給方法。 - 請求項1から5のいずれかに記載の処理液供給方法において、
前記液切れ位置調整工程は、前記開閉弁が前記閉動作を行っている途中に前記サックバック弁に吸引動作を開始させ、かつ前記閉動作が終了した後に前記吸引動作を終了させることで、前記液切れ位置を調整することを特徴とする処理液供給方法。 - 処理液を吐出するノズルと、
前記ノズルに接続する配管と、
前記配管に設けられた開閉弁と、
前記ノズルと前記開閉弁の間の前記配管に設けられたサックバック弁と、
制御部と、を備え、
前記制御部は、前記開閉弁に閉動作を行わせることにより、前記ノズルからの前記処理液の吐出を停止し、
前記制御部は、前記開閉弁の前記閉動作に連動させて前記サックバック弁に吸引動作を行わせることで、前記ノズルから柱状に吐出される前記処理液が分断される位置である液切れ位置を調整すること
を備えていることを特徴とする基板処理装置。 - 請求項8に記載の基板処理装置において、
前記制御部は、前記液切れ位置を調整した後に、前記サックバック弁に第2の吸引動作を行わせることで、前記ノズル内の流路に存在する処理液の下流側の末端位置である処理液の液面位置を調整することを特徴とする基板処理装置。 - 請求項9に記載の基板処理装置において、
前記サックバック弁は、単一のサックバック弁であり、
前記制御部は、前記単一のサックバック弁に前記吸引動作および前記第2の吸引動作を行わせることを特徴とする基板処理装置。 - 請求項9に記載の基板処理装置において、
前記ノズルと前記開閉弁の間の前記配管に設けられた第2サックバック弁を更に備え、
前記制御部は、前記吸引動作を前記サックバック弁に行わせ、また、前記第2の吸引動作を前記第2サックバック弁に行わせることを特徴とする基板処理装置。
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