JP6319117B2 - 処理液供給装置、処理液供給方法及び記憶媒体 - Google Patents

Description

本発明は、処理液を処理液供給路及びノズルを介して被処理体に供給する処理液供給装置の技術分野に関する

半導体製造工程の中には、基板に対して処理液をノズルから供給して液処理する工程がある。例えばレジストパターン形成システムにおけるレジスト液や反射防止膜形成用の薬液の塗布、あるいは絶縁膜形成用の薬液の塗布などが挙げられる。このような塗布膜の形成は、薬液をノズルから基板に吐出させて、基板の回転により塗布膜を形成するスピンコーティングが用いられている。薬液の給断については、薬液供給路のポンプを駆動させると共にバルブを開いてノズルから設定量の薬液を吐出させ、続いてポンプを停止させると共にバルブを閉じることにより薬液の供給を停止している。

一方、デザインルールの微細化が進んでいることから、基板に付着するパーティクルの許容サイズが厳しくなっており、またパーティクル検査装置の性能が向上して例えば２０ｎｍ程度のパーティクルまで検出できるようになってきた。このため薬液供給路にて発生するパーティクルの低減が重要な課題になってきている。薬液供給路の主な発塵源はバルブであり、特にディスペンスバルブなどと呼ばれている、薬液の供給停止を行う吐出バルブの発塵が多い。

その理由は、例えばレジスト液を広げた後に液垂れが起こると、膜厚分布に悪影響を及ぼすことから液切れをシャープにする必要があり、そのために吐出バルブの閉じる速度を速くせざるを得ないので閉止時における衝撃が大きいことによる。例えばエアオペレーションバルブからなる吐出バルブに対して開閉の過酷試験を行うと、バルブの材質に起因していると思われる細長い微細なパーティクルが確認できる。こうしたことから吐出バルブの発塵の低減が要求されるようになってきた。

特許文献１には、液垂れを防止するために開閉弁の閉弁時間として３００ｍｓの記載があるが、このような長い時間では実際にはシャープな液切れが達成できない。またサックバックバルブの吸引セットアップと、開閉バルブの閉弁動作とが同時に行われるため、処理液供給路内の処理液の挙動が複雑になり、この観点からもシャープな液切れが達成できない。

特開２０１０−１７１２９５号公報（段落００４１、００４３ 及び図６）

本発明はこのような事情の下になされたものであり、その目的は、処理液を処理液供給路を介してノズルから吐出した後、処理液の停止時におけるパーティクルの発生を抑えることができる技術を提供することにある。

本発明は、送液機構により処理液を処理液供給路及びノズルを介して被処理体に供給する処理液供給装置において、
前記処理液供給路に設けられた開閉バルブと、
前記開閉バルブとノズルとの間の処理液供給路に設けられ、処理液供給路の一部の断面積を変えて容積を調整するための流路調整部と、
前記ノズルからの処理液の吐出を一時的に停止するために、前記流路調整部に対して、処理液供給路の一部の容積が第１の容積から、第１の容積よりも小さくゼロよりも大きい第２の容積となるように制御信号を出力すると共に、前記処理液供給路の一部の容積が第２の容積に調整された後、吐出が停止した処理液の通流が再開される前に処理液供給路が閉じられるように前記開閉バルブに対して制御信号を出力する制御部と、を備えることを特徴とする。

他の発明は、送液機構により処理液を処理液供給路及びノズルを介して被処理体に供給する処理液供給装置において、
前記処理液供給路に設けられた開閉バルブと、
前記ノズルからの処理液の吐出を一時的に停止するために、前記開閉バルブに対して、処理液供給路の容積が第１の容積から、第１の容積よりも小さくゼロよりも大きい第２の容積となるように制御信号を出力すると共に、吐出が停止した処理液の通流が再開される前に処理液供給路が閉じられるように前記開閉バルブに対して制御信号を出力する制御部と、を備えたことを特徴とする。

更に他の発明は、送液機構により処理液を処理液供給路及びノズルを介して被処理体に供給する処理液供給方法において、
前記処理液供給路に設けられた開閉バルブと、前記開閉バルブとノズルとの間の処理液供給路に設けられ、処理液供給路の一部の断面積を変えて容積を調整するための流路調整部と、を用い、
前記ノズルから処理液を吐出して被処理体に供給する工程と、
その後、ノズルからの処理液の吐出を一時的に停止するために、前記流路調整部により、処理液供給路の容積を第１の容積から、第１の容積よりも小さくゼロよりも大きい第２の容積に調整する工程と、
前記処理液供給路の容積が第２の容積に調整された後、吐出が停止した処理液の通流が再開される前に前記開閉バルブにより処理液供給路を閉じる工程と、を行うことを特徴とする。

更にまた他の発明は、送液機構により処理液を処理液供給路及びノズルを介して被処理体に供給する処理液供給方法において、
前記ノズルから処理液を吐出して被処理体に供給する工程と、
その後、ノズルからの処理液の吐出を一時的に停止するために、前記処理液供給路に設けられた開閉バルブにより、処理液供給路の容積を第１の容積から、第１の容積よりも小さくゼロよりも大きい第２の容積に調整する工程と、
吐出が停止した処理液の通流が再開される前に前記開閉バルブにより処理液供給路を閉じる工程と、を行うことを特徴とする。

本発明の記憶媒体は、送液機構により処理液を処理液供給路及びノズルを介して被処理体に供給する処理液供給装置に用いられるコンピュータプログラムを記憶した記憶媒体であって、
前記コンピュータプログラムは、上述の処理液供給方法を実行するための命令が組まれていることを特徴とする。

本発明は、処理液の液切れについて、処理液供給路を完全に閉じなくとも狭くすることで一時的に液切れする点に着目している。このため流路調整部により、処理液供給路の容積を第１の容積から、第１の容積よりも小さくゼロよりも大きい第２の容積に調整し、一時的な処理液の吐出停止状態から処理液の通流が戻る前に前記開閉バルブにより処理液供給路を閉じている。従って急峻に閉じなくてもシャープな液切れ及び液の吐出停止を達成できるので、開閉バルブを急峻に閉じることに起因するパーティクルの発生を低減できる。

本発明に係る処理液供給装置のレジスト液供給路を示す説明図である。 本発明に係る処理液供給装置のバルブユニット示す断面図である。 従来の処理液供給装置におけるバルブ開閉のシーケンスを示す説明図である。 ウォーターハンマー現象を用いた液切れの原理を示す説明図である。 本発明の処理液供給装置におけるバルブ開閉のシーケンスを示す説明図である。 バルブユニットの作用を示す説明図である。 バルブユニットの作用を示す説明図である。 バルブユニットの作用を示す説明図である。 本発明の実施の形態に係るバルブユニットの他の例を示す断面図である。 本発明の実施の形態に係るバルブユニットの他の例を示す断面図である。 第２の実施の形態に係るバルブユニットを示す断面図である。 実施例の効果を示す特性図である。

[第１の実施の形態]
図１は、本発明の液処理装置の実施形態であるレジスト塗布装置の概略図を示しており、レジスト塗布装置は、処理液供給装置であるレジスト液供給装置１００と、カップモジュール１０と、を備えている。カップモジュール１０は、基板である半導体ウエハ（以下「ウエハ」という）Ｗから飛散するレジスト液をカップ９０により受けて排気管１０１から排出するように構成され、ウエハＷの裏面中央部を吸着して水平に保持するスピンチャック１１を備えている。スピンチャック１１は垂直に伸びる回転軸１２を介して回転機構１３と接続されている。回転機構１３は図示しない回転モータ等の回転駆動源を備えており、所定の速度で回転できるように構成されている。

レジスト液供給装置１００は、処理液である例えば２５℃において粘度１ｃＰ〜１０ｃＰのレジスト液を貯留する処理液供給源をなす処理液容器６と、被処理基板であるウエハＷにレジスト液（処理液）を吐出（供給）するノズル７と、処理液容器６とノズル７とを接続する配管からなる処理液流路であるレジスト液供給路５１と、を備えている。レジスト液供給路５１には、処理液容器６からの処理液を一時的に貯留するバッファタンク５６、レジスト液をろ過して異物を除去するためのフィルタ５２、送液機構であるポンプＰ、流量調整部５４及び処理液の供給開閉バルブであるオペレーションバルブ（以下「エアオペバルブ」という）２及びサックバックバルブ３が上流側からこの順に設けられている。

処理液容器６の気相には、不活性ガス例えば窒素（Ｎ_２）ガスの供給源と接続する気体供給路５５が設けられている。また、バッファタンク５６の上部には、バッファタンク５６の上部に滞留する不活性ガス例えば窒素（Ｎ_２）ガスを大気に開放する大気開放路５７が設けられている。なお図中の５８〜６０は開閉バルブである。

エアオペバルブ２およびサックバックバルブ３は互いに連設された２連バルブを構成している。この２連バルブの構造体をバルブユニットと呼ぶことにすると、バルブユニット１は、図２に示すように例えばフッ素樹脂などで構成された概略直方体形状のブロック体７１を備えており、ブロック体７１における一の側面には、処理液が供給されるレジスト液の導入ポート７２が形成され、一の側面と対向する側面には、レジスト液の排出ポート７３が形成されている。

ブロック体７１には、レジスト液の導入ポート７２に接続され、水平に伸びた後上方に向けて伸びる第１の流路１４が形成されている。またブロック体７１の内部には、第１の流路１４がその底面における周縁部に開口する円筒状の弁室２１が形成されている。弁室２１の底面における中央には、第２の流路１５が開口しており、第２の流路１５の開口の周囲を囲むように弁座２２が設けられている。弁座２２は、上端に向かうに従い幅が狭くなるように構成されている。弁室２１には、弁座２２を開閉する弁体２３が配置されている。

ブロック体７１の上面側における弁室２１の上方には、第１のハウジング２０が設けられる。第１のハウジング２０は、駆動室２４を備え、駆動室２４には、弁体２３が下端に接続され、駆動室２４内を昇降する弁棒２５が設けられている。また弁棒２５の周囲には、駆動室２４の内周壁に接し、駆動室２４における上方領域２８と下方領域２９と、を気密に区画する円板部２７が設けられている。弁棒２５は、円板部２７の上面と駆動室２４の天井との間に設けられた、常時付勢されたばね部材２６により、下方側に押されている。

駆動室２４における下方領域２９には、加圧空気の供給排出を行うためのエア流路４１が接続され、上方領域２８には、上方領域２８内の空気を外部に放出するための孔部４６が設けられている。エア流路４１は、加圧空気を下方領域２９に送る供給バルブ４３と下方領域２９から加圧空気を排出する排出バルブ４４とが接続されている。供給バルブ４３、排出バルブ４４は電磁リレー回路４５により開閉が制御されるように構成されており、例えば、電磁リレー回路４５内のソレノイドが通電されてオンになると、供給バルブ４３が「開」、排出バルブ４４が「閉」の状態となって、下方領域２９に加圧空気がエア流路４１から供給される。下方領域２９に加圧空気が供給されて、圧力が高まると、ばね部材２６の付勢力に抗して弁棒２５が上昇し、弁体２３と、弁座２２とが離れる。またソレノイドの通電が停止されてオフになると、供給バルブ４３が「閉」、排出バルブ４４が「開」の状態となり、下方領域２９の加圧空気がエア流路４１から排出される。この結果下方領域２９の圧力が下がると、ばね部材２６の付勢力により弁棒２５が下降し、弁体２３が弁座２２に着座する。この例では、第１のハウジング２０、弁室２１、弁体２３及び弁座２２は、エアオペバルブ２に相当する。

第２の流路１５に戻って、第２の流路１５の他端はダイヤフラム室３１に接続されている。ダイヤフラム室３１には第３の流路１６の一端が開口しており、第３の流路１６の他端側は、レジスト液の排出ポート７３に接続されている。ダイヤフラム室３１は天井が可撓性部材であるダイヤフラム３２で構成されており、ダイヤフラム３２が下方側に屈曲すると、ダイヤフラム室３１の容積が減少し、ダイヤフラム３２が上方側に屈曲すると、ダイヤフラム室３１の容積が増加するように構成されている。ダイヤフラム室３１は、第２の流路１５から処理液が流入し第３の流路１６に流出するレジスト液供給路５１の一部を構成しているといえる。従ってダイヤフラム室３１の容積を変化させることによりレジスト液供給路５１の断面積が調整され、ダイヤフラム３２を最も下方側に屈曲させたときには、レジスト液供給路５１路の容積が最も小さくなり、ダイヤフラム３２を最も上方側に屈曲させたときに、レジスト液供給路５１の容積が最も大きくなる。またダイヤフラム３２は、最も下方側に屈曲した際もレジスト液供給路５１の断面積がゼロにならないように設けられている。

ブロック体７１の上面側におけるダイヤフラム室３１の上方には、ダイヤフラム３２を上方側及び下方側に屈曲させるための第２のハウジング３０が配置されている。第２のハウジング３０は、駆動室３４を備え、駆動室３４には、ダイヤフラム３２の中央部上面側に接続され、駆動室３４内を昇降する弁棒３５が設けられている。また弁棒３５の周囲には、駆動室３４の内周壁に接し、駆動室３４における上方領域３８と下方領域３９とを気密に区画する円板部３７が設けられている。弁棒３５は、駆動室３４の底面と円板部３７の下面との間に設けられた常時付勢されたばね部材３６により、上方側に押されている。

駆動室３４における円板部３７の上方領域３８には、加圧空気の供給排出を行うためのエア流路６１が接続され、下方領域２９には、下方領域２９内の空気を外部に放出するための孔部６６が設けられている。エア流路６１は、加圧空気を上方領域３８に送る供給バルブ６３と上方領域３８から加圧空気を排出する排出バルブ６４とが接続されている。供給バルブ６３、排出バルブ６４は電磁リレー回路６５により開閉が制御されるように構成されており、例えば、電磁リレー回路６５内のソレノイドが通電されてオンになると、供給バルブ６３が「開」、排出バルブ６４が「閉」の状態となって、上方領域３８に加圧空気が供給流路６１から供給される。上方領域３８に加圧空気が供給されて、圧力が高まると、ばね部材３６の付勢力に抗して弁棒３５が下降し、ダイヤフラム３２が下方側に屈曲する。またソレノイドの通電が停止されてオフになると、供給バルブ６３が「閉」、排出バルブ６４が「開」の状態となり、上方領域３８の加圧空気がエア流路６１から排出される。この結果上方領域３８の圧力が下がり、ばね部材３６の付勢力により弁棒３５が上昇し、ダイヤフラムが３２上方側に屈曲する。この例では第２のハウジング３０、ダイヤフラム室３１及びダイヤフラム３２は、サックバックバルブ３に相当する。
バルブユニット１におけるレジスト液の導入ポート７２及びレジスト液の排出ポート７３は、各々継ぎ手１７、１８により、レジスト液供給路５１に接続される。

図１に戻ってレジスト液供給装置１００には、例えばコンピュータからなる制御部９が設けられている。制御部９は、プログラム格納部を有しており、プログラム格納部には、後述のシーケンスに従って図２に示す電磁リレー回路４５、６５の切り替えや、流量調整部５４の調整及びポンプＰによるレジスト液の送液の命令が組まれた、プログラムが格納される。このプログラムは、例えばフレキシブルディスク、コンパクトディスク、ハードディスク、ＭＯ（光磁気ディスク）、メモリーカードなどの記憶媒体により格納されて制御部９にインストールされる。

次に上述実施の形態の作用について説明する。基板であるウエハＷがカップモジュール１０内のスピンチャック１１に図示しない搬送アームにより受け渡され後、ウエハＷが所定の回転数で回転し、ノズル７から予め設定された吐出量で処理液であるレジスト液がウエハＷの中心部に吐出される。レジスト液の吐出は、エアオペバルブ２を開くと共にポンプＰを動作させることにより、処理液容器６から送られたバッファタンク５６内のレジスト液がレジスト液供給路５１を通って下流側に移動する。このため例えば流量調整部５４にて設定された流量でレジスト液がノズル７から吐出される。そしてレジスト液が設定量吐出された後、ポンプＰの動作を停止すると共にサックバックバルブ３及びエアオペバルブ２の動作によりレジスト液の吐出が停止する。

ここで本実施形態におけるレジスト液の吐出の停止、即ちノズル７の液切れの詳細を述べる前に、従来実施されていたエアオペバルブ２の閉動作による液切れの様子を比較例として図３及び図４を参照しながら述べておく。図３は、レジスト液の吐出及び停止、ソレノイドのオンオフ（図３の例では、エアオペバルブ２のソレノイドを示している）、及びエアオペバルブ２及びサックバックバルブ３の開閉のタイムチャートを示す。先ずレジスト液の吐出の動作から説明していくと、時刻ｔ１にてエアオペバルブ２の開閉を行うための電磁リレー回路４５においてソレノイドが制御部９からの制御信号に基づいてオンになり（ソレノイドに通電され）、エアオペバルブ２が開き始め、時刻ｔ２にて全開の状態となる。レジスト液は、エアオペバルブ２の開度の増加に応じてノズル７から徐々に吐出流量を増加させながら吐出し、時刻ｔ２にて設定流量で吐出する。

一方、サックバックバルブ３は時刻ｔ１までは、開度が大きいサックバックの状態となっており、時刻ｔ１にて開度が小さくなり始め、所定の小さな開度の状態であるセットアップの状態に維持される。なお、記載の便宜上、以後の説明においても、サックバックバルブの開度の説明を簡素化するために、「サックバックの状態」、「セットアップの状態」という用語を使用する。

そして時刻ｔ３にて制御部９からの制御信号に基づいてソレノイドがオフになり（ソレノイドの通電が停止され）、エアオペバルブ２が時刻ｔ３の直後の時刻ｔ５にて全閉の状態となる。即ちエアオペバルブ２が急激に閉じて時刻ｔ５にてノズル７からのレジスト液の吐出が停止する。また時刻ｔ３にてサックバックバルブ３の開度がセットアップの状態から増加し始め、時刻ｔ６にてサックバックの状態の開度になる。このサックバックバルブ３の開度の増加によりノズル７側のレジスト液がサックバックバルブ３側に吸引され、ノズル７における液面レベルが引き上げられ、液垂れが防止される。

ここで図４は、エアオペバルブ２を閉じたときにおけるレジスト液供給路５１内の様子を示している。エアオペバルブ２を閉じることによりエアオペバルブ２の上流側のレジスト液の流量は、図４の（ａ）に示すようにエアオペバルブ２の開度の減少に応じて減少し、全閉時に流量がゼロになる。これに対してエアオペバルブ２の下流側においては、エアオペバルブ２が全閉になっても、慣性力によりレジスト液がノズル７側に流れようとし、このため図４の（ｂ）に示すようにエアオペバルブ２の吐出口付近は負圧になる。このため負圧ばねを引っ張った時の現象に類似した現象となり、負圧になった領域はノズル７の先端に向かって伝播され、ノズル７の先端(開放端)にて反射し、続いて引き戻し作用が起こる。このときノズル７から下降する液体と戻ろうとする液体とに分離され、この結果ノズル７の先端における液切れが形成される。その後レジスト液供給路５１の流れ方向のレジスト液の振動が減衰しながら続き、やがて振動が停止する。図４の（ｃ）はノズル７の先端の圧力の時間的推移を示しており、レジスト液の負圧が最大になってから負圧が減少し始める時点ＬＣで液切れが起こる。

以上の説明から分かるように、エアオペバルブ２を閉じた後、レジスト液が負圧なり、いわば負圧バネの作用によりその後に引き戻されるときに液切れが起こっている。本実施の形態に説明を戻すと、本実施の形態では、この現象に着目してエアオペバルブ２及びサックバックバルブ３の各動作を制御するようにしている。図５は、本実施形態におけるエアオペバルブ２及びサックバックバルブ３の各々の開閉の状態を含むタイムチャートである。レジスト液の供給開始時においては、サックバックバルブ３の状態が図３に示した先の比較例と異なり、セットアップ状態の開度に比べて大きな開度であるサックバックの状態に維持されている。即ち、時刻ｔ１にてエアオペバルブ２側の電磁リレー回路４５におけるソレノイドがオンになってエアオペバルブ２が開かれるが、サックバックバルブ３は、時刻ｔ１の前からサックバックの状態となっており、時刻ｔ２以降もその状態が維持される。図６は、時刻ｔ２からｔ３までにおけるエアオペバルブ２及びサックバックバルブ３の状態を示している。

そしてノズル７におけるレジスト液の吐出の停止を行うために、エアオペバルブ２の閉じ動作に先行して時刻ｔ３にて、サックバックバルブ３側の電磁リレー回路６５のソレノイドがオフとなり、サックバックバルブ３をサックバックの状態から開度を小さくして時刻ｔ４にてセットアップの状態にする。図７は、この時点におけるエアオペバルブ２及びサックバックバルブ３の状態を示している。即ち、サックバックバルブ３の開度が大きい状態から、全閉の状態とするのではなく、少し開いた開度の小さい状態にする。この結果サックバックバルブ３の下流側に既述のような負圧バネの作用が発生して液切れが起こり、時刻ｔ５にてレジスト液の吐出が停止する。

負圧バネの作用が起こる理由としては、次のように推測される。サックバックバルブ３のダイヤフラム３２が流路を狭くするように即ちダイヤフラム３２の下方の流路部位の容積を小さくするように動作するので、ダイヤフラム３２がレジスト液を押し込み、その結果下流側のレジスト液の流速が早くなり、また流路が狭くなることにより、サックバックバルブ３の上流側のレジスト液の流速が遅くなる一方、下流側のレジスト液は慣性力でそのまま流れようとする。このためサックバックバルブ３の下流側にて既述のように負圧が発生してレジスト液の振動が起こるので、サックバックバルブ３をセットアップの状態にした後、少し時間をおいて液切れが起こると考えられる。この例ではサックバックの状態は第1の状態に相当し、セットアップの状態は第２の状態に相当する。

サックバックバルブ３がサックバックの状態からセットアップの状態に移行する時間、即ちレジスト液を吐出しているときの開度から液切れを起こすための小さな開度までに至る時間は、あまり長いと液切れが不安定になることから、例えば１００ｍｓ以下であることが好ましい。この時間の下限については、技術的には特に限定する必要がなく、使用するサックバックバルブ３の性能に応じて決定される。
またサックバックバルブ３がサックバックの状態からセットアップの状態に移行する容量変化率[｛（サックバック時の容量−セットアップ時の容量）／サックバック時の容量）｝×１００％]は、即ちダイヤフラム３２の動作により容量が変化する区間であるダイヤフラム３２とダイヤフラム３２の投影領域の間の流路部位の容量変化率は、５〜３０％以上であることが好ましい。

図５に戻って、時刻ｔ５において液切れが起こるが、エアオペバルブ２は閉じられていないので、このままの状態ではその後にレジスト液が流れ始める（レジスト液の通流が再開される）。このため例えばサックバックバルブ３がセットアップの状態になる時刻ｔ４にて、エアオペバルブ２を動作させるための電磁リレー回路４５のソレノイドを制御部９の制御信号に基づいてオフとし、エアオペバルブ２を閉じる。図８は、エアオペバルブ２が閉じた時刻ｔ７における、エアオペバルブ２及びサックバックバルブ３の状態を示している。

エアオペバルブ２の閉じ動作は、駆動室２４の下方領域２９における加圧空気を排出することにより行われ、例えば排出バルブ４４が設けられている排出側のエア流路４１のコンダクタンスを調整することにより空気の排出速度、つまり弁体２３の閉じ速度を制御できる。液切れをエアオペバルブ２に頼っている図３に示す比較例のシーケンスの場合には、エアオペバルブ２閉じるのに要する時間は、５０ｍｓ程度に設定され、この速度よりも遅いと液切れが不安定になる。液切れが不安定になると、ウエハＷ上でレジスト液が遠心力により広げられた後、その表面に滴が垂れて引き伸ばされることがあるので、膜厚分布パターンが、予定しているパターンから外れる懸念がある。

これに対して本実施の形態では、サックバックバルブ３により液切れが行われているので、エアオペバルブ２の閉じ動作は、液切れした後に液流れが再開するまでの時間内に行われればよい。このためエアオペバルブ２の閉じ動作を緩やかに行うことができ、２００ｍｓよりも長い時間例えば２５０ｍｓの時間をかけてエアオペバルブ２を閉じることができる。

エアオペバルブ２の閉じ開始のタイミングは、エアオペバルブ２の閉じ動作を２００ｍｓよりも長い時間かけて行っても、サックバックバルブ３の動作により達成された液切れの後において液流れが再開されないタイミングであればよい。このため、サックバックバルブ３は、セットアップの状態になる時刻ｔ４にてエアオペバルブ２を閉じ始めることに限られず、エアオペバルブ２の閉じ動作開始のタイミングは、サックバックバルブ３がセットアップの状態になる時刻ｔ４より後であればよい。
エアオペバルブ２の閉じ動作開始時点がサックバックバルブ３がセットアップの状態になる時刻ｔ４よりも前の場合には、サックバックバルブ３の動作とエアオペバルブ２の動作とが重なるので、レジスト液供給路５１中の２か所で体積変化が同時に起こる。そのためレジスト液供給路５１中の液の挙動が複雑になり、液切れ量（サックバックバルブ３がセットアップの状態になった後にノズル７から流れ落ちる液の量）が増えてしまうおそれがある。これに対して、サックバックバルブ３がセットアップの状態になる時刻ｔ４より後にエアオペバルブ２の閉じ動作を開始することにより、サックバックバルブ３をセットアップの状態とすることによる体積変化と、エアオペバルブ２を閉じることによる体積変化と、がタイミングをずらして起こる。そのためレジスト液供給路５１中の液の挙動が複雑にはならず液切れ量が抑えられる。

図５に戻って、エアオペバルブ２が閉じた時刻ｔ７にてサックバックバルブ３側における電磁リレー回路６５のソレノイドは制御信号に基づいてオンとなり、サックバックバルブ３がサックバックの状態に向かって開度を大きくし始め、時刻ｔ８にてサックバックの状態になってノズル７の先端の液面の引き上げが終了する。ウエハＷは、レジスト液の引き伸ばしを終えた後、膜厚調整工程、乾燥工程に夫々応じた回転速度で回転し、一連のプロセスが終了した後、カップモジュール１０から外部に搬送される。

上述の実施の形態はノズル７から吐出しているレジスト液の液切れについて、レジスト液の供給路を完全に閉じなくとも狭くすることで負圧バネの現象が起こって一時的に液切れする点に着目している。そしてこの例ではサックバックバルブ３をサックバックの状態からセットアップの状態にすることで液切れを発生させ、レジスト液の液流れの再開を阻止して液を完全に止める機能をサックバックバルブ３の上流側のエアオペバルブ２に持たせている。このためエアオペバルブ２を急峻に閉じなくて済むので、エアオペバルブ２を急峻に閉じることに起因するパーティクルの発生を低減できる。

本発明の実施の形態に係るバルブユニット１の他の例について説明する。図９に示すようにバルブユニット１は、サックバックバルブ３において、既述のダイヤフラム室３１に代えて、弁室９１を設けてもよい。そして弁室９１の周縁部に第２の流路１５の下流端を接続すると共に、弁室９１の底面の中央に第３の流路１６の上流端を開口させ、開口部の周囲に弁座９２を設けている。また弁室９１内に弁体９３を設け、弁棒３５を下降させることにより、弁体９３が弁座９２に着座するように構成している。

この場合、弁体９３が最も上昇した時を、開度１００％として、弁体９３が弁座９２に着座したときを開度０％とし、弁体９３の高さ位置の百分率で示した値をバルブの開度とすると、第１の容積であるサックバックの状態は、例えば開度１００％であり、第２の容積であるセットアップの状態は例えば開度２０％である。そしてサックバックバルブ３を開度１００％から開度２０％まで閉じることにより、第３の流路１６の開口部上方の容積が小さくなり、弁体９３及び弁座９２よりも上流側の流速が遅くなる。弁体９３及び弁座９２よりも下流側においては、慣性力によりノズル７側に流れようとするため、第３の流路１６の開口部付近は、負圧となり、既述のように液切れを起こすことができ、同様の効果が得られる。

本発明の実施の形態に係るバルブユニット１のさらに他の例を図１０に示す。図１０のバルブユニット１は、図２に示した構造において、第２の流路１５のエアオペバルブ２側の垂直部位を更に掘り下げてからサックバックバルブ３側に向けて斜め上に傾斜するように構成している。そして第２の流路１５の底部を図２の構造に比べて高くすることによりダイヤフラム室３１の容積を小さくしている。このように構成することで、ダイヤフラム３２を下側に屈曲させたときに容積の変化率、即ち処理液流路の断面積の変化率がより大きくなり、液切れをより一層確実に行うことができる。
以上の実施の形態においては、サックバックバルブ３に液切れ機能を持たせているが、液切れが行われた後にノズル７の液面を引き上げるためのサックバックバルブ３とは別に、流路の一部の容積を、第１の容積から第１の容積よりも小さい第２の容積にする流路調整部を設けてもよい。この場合には、流路調整部はサックバックバルブ３の上流側及び下流側のいずれに設けてもよい。

[第２の実施の形態]
第１の実施の形態では、液切れと、レジスト液の遮断とを夫々異なるバルブにより行う例を示したが、第２の実施の形態では、液切れと、レジスト液の遮断とを行うバルブを共通化した例を示す。図１１に示す開閉バルブ２００は、弁室２１、弁体２３、弁棒２５、駆動室２４の構造が概ね機能的観点から図２に示すエアオペバルブ２と同様であるが、弁棒２５を動作させる駆動源がモータ２０１を使用している点で異なる。弁棒２５は下方領域２９内のばね部材２６により常時上側に付勢されており、モータ２０１によるモータ軸２０２の降下と共に降下し、モータ軸２０２の上昇時にはばね部材２６の復元力により上昇する。このようなバルブにおいては、開度を１００％に近くすることにより、流速が上がり、開度を０％に近づけるに従い流速が下がり、開度を０％にすることで、レジスト液の供給が停止される。そのため、図５に示した時刻ｔ３から時刻ｔ４において、開閉バルブ２００を例えば開度１００％から開度２〜１０％まで閉じる。

このような操作を行うと、弁体２３の下方側の容積が急激に小さくなるので、第１の実施形態のサックバックバルブ３により起こった現象と同様に、当該弁体２３の下流側の流速が早くなって既述のように負圧バネの作用が生じ、同様にして液切れが起こる。このままでは、液流れが再開されてしまうので、液流れが再開される前に開閉バルブ２００の開度が０％となるように、即ち開閉バルブ２００が閉じた状態となるように、モータ２０１によりモータ軸２０２を降下させる。この場合においても、開閉バルブ２００を閉じる動作は、液切れされた後の液の流れの再開を阻止するための動作であることから、開度が例えば２〜１０％の状態から０％に至るまでの閉じ動作は例えば２００ｍｓ以上の長い時間をかけて緩やかに行うことができる。
この例では開閉バルブ２００の開度が１００％のときが第１の容積、２〜１０％が第１の容積よりも小さい第２の容積に相当するが、液切れを起こすための第１の容積、第２の容積に相当する開度は、事前に実験を行って適切な値に設定することができる。

本発明が適用される処理液としてはレジスト液に限られるものではなく、反射防止膜用の薬液、絶縁膜の前駆体物質を含む薬液、シンナー、純水などであってもよいが、シャープな液切れが要求されるプロセスに対して特に好適である。
また送液機構はポンプＰに限らず、例えばバッファタンク６１の気相にガスを供給して処理液に圧力を加え、処理液を圧送して供給する送液機構であってもよい。
[確認試験]

本発明の効果を検証するために以下の試験を行った。試験方法については、ポンプ、図２に示すバルブユニット１、ノズルを上流側からこの順に配置すると共にバルブユニット１の下流側に圧力計を設け、液体としてはシンナーを用いた。そして既述の比較例（図３）のようにエアオペバルブ３を急峻に閉じた場合と、実施形態（図５）のようにサックバックバルブ３をサックバックの状態からセットアップの状態にした場合と、の夫々において、圧力計による検出圧力の時間的推移を測定した。図１２は測定結果を示し、点線（１）は比較例、実線（２）は実施形態に夫々相当する。
この結果からわかるように比較例にて生じる圧力の減衰振動と同様に、実施形態においても圧力の減衰振動が形成されている。また実施形態においても一時的な液切れが確認できた。
従って本発明によれば流路の一部の容積を大から小に変化させることにより液切れを行うことができ、既述の効果が得られることが確認できた。

１ バルブ装置
２ エアオペバルブ
３ サックバックバルブ
７ ノズル
９ 制御部
１０ カップモジュール
５１ レジスト液供給路
１００ レジスト液供給装置
Ｐ ポンプ
Ｗ ウエハ

Claims (11)

1. 送液機構により処理液を処理液供給路及びノズルを介して被処理体に供給する処理液供給装置において、
   前記処理液供給路に設けられた開閉バルブと、
   前記開閉バルブとノズルとの間の処理液供給路に設けられ、処理液供給路の一部の断面積を変えて容積を調整するための流路調整部と、
   前記ノズルからの処理液の吐出を一時的に停止するために、前記流路調整部に対して、処理液供給路の一部の容積が第１の容積から、第１の容積よりも小さくゼロよりも大きい第２の容積となるように制御信号を出力すると共に、前記処理液供給路の一部の容積が第２の容積に調整された後、吐出が停止した処理液の通流が再開される前に処理液供給路が閉じられるように前記開閉バルブに対して制御信号を出力する制御部と、を備えることを特徴とする処理液供給装置。
2. 前記開閉バルブの閉止動作に要する時間は、２００ｍｓ以上に設定されていることを特徴とする請求項１記載の処理液供給装置。
3. 前記流路調整部により調整される容積が第１の容積から、第１の容積よりも小さくゼロよりも大きい第２の容積となるまでに要する時間は、１００ｍｓ以下に設定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の処理液供給装置。
4. 前記開閉バルブの下流側における処理液流路には、処理液の吐出停止の後にノズルの液面レベルを引き上げるためのサックバックバルブが設けられ、
   前記サックバックバルブは、前記流路調整部を兼用していることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の処理液供給装置。
5. 処理液の粘度は、２５℃で１ｃＰ〜１０ｃＰであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の処理液供給装置。
6. 送液機構により処理液を処理液供給路及びノズルを介して被処理体に供給する処理液供給装置において、
   前記処理液供給路に設けられた開閉バルブと、
   前記ノズルからの処理液の吐出を一時的に停止するために、前記開閉バルブに対して、処理液供給路の容積が第１の容積から、第１の容積よりも小さくゼロよりも大きい第２の容積となるように制御信号を出力すると共に、吐出が停止した処理液の通流が再開される前に処理液供給路が閉じられるように前記開閉バルブに対して制御信号を出力する制御部と、を備えたことを特徴とする処理液供給装置。
7. 処理液により液処理が行われる被処理体である基板を水平に保持する基板保持部と、
   前記基板保持部を囲むように設けられ、その内部が排気されるカップモジュールと、
   請求項１ないし６のいずれか一項に記載の処理液供給装置と、を備えことを特徴とする液処理装置。
8. 送液機構により処理液を処理液供給路及びノズルを介して被処理体に供給する処理液供給方法において、
   前記処理液供給路に設けられた開閉バルブと、前記開閉バルブとノズルとの間の処理液供給路に設けられ、処理液供給路の一部の断面積を変えて容積を調整するための流路調整部と、を用い、
   前記ノズルから処理液を吐出して被処理体に供給する工程と、
   その後、ノズルからの処理液の吐出を一時的に停止するために、前記流路調整部により、処理液供給路の容積を第１の容積から、第１の容積よりも小さくゼロよりも大きい第２の容積に調整する工程と、
   前記処理液供給路の容積が第２の容積に調整された後、吐出が停止した処理液の通流が再開される前に前記開閉バルブにより処理液供給路を閉じる工程と、を行うことを特徴とする処理液供給方法。
9. 前記開閉バルブにより処理液供給路を閉じる工程は、２００ｍｓ以上の閉止動作により処理液供給路を閉じる工程であることを特徴とする請求項８記載の処理液供給方法。
10. 送液機構により処理液を処理液供給路及びノズルを介して被処理体に供給する処理液供給方法において、
    前記ノズルから処理液を吐出して被処理体に供給する工程と、
    その後、ノズルからの処理液の吐出を一時的に停止するために、前記処理液供給路に設けられた開閉バルブにより、処理液供給路の容積を第１の容積から、第１の容積よりも小さくゼロよりも大きい第２の容積に調整する工程と、
    吐出が停止した処理液の通流が再開される前に前記開閉バルブにより処理液供給路を閉じる工程と、を行うことを特徴とする処理液供給方法。
11. 送液機構により処理液を処理液供給路及びノズルを介して被処理体に供給する処理液供給装置に用いられるコンピュータプログラムを記憶した記憶媒体であって、
    前記コンピュータプログラムは、請求項８ないし１０のいずれか一項に記載された処理液供給方法を実行するための命令が組まれていることを特徴とする記憶媒体。

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