JP6546425B2 - 流量制御方法及び基板処理装置 - Google Patents

Description

この発明は、基板を処理するための処理液を流通させる内管と、当該内管を包含しており調整用流体を流通させるための外管とを備える、いわゆる二重配管構造を有する処理液配管において調整用流体の流量を制御するための流量制御方法および、調整用流体の流量調整手段を備えた基板処理装置に関する。処理対象の基板には、半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基板、プラズマディスプレイ用ガラス基板、フォトマスク用基板、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などの各種の基板が含まれる。

半導体ウエハのような基板を処理する基板処理装置は、エッチング工程、洗浄工程、乾燥工程等において、それぞれの工程に応じた各種処理液を基板に吐出する。基板処理への品質要求が年々厳しくなる中、吐出される処理液については、吐出タイミング、吐出流量のみならず、処理液自体の成分、温度、汚染状態についても状態が安定しており、かつ高品質であることが要求される。このうち処理液自体の成分は、供給される処理液を貯蔵する処理液タンクにおいてその状態を確認する等の手法により状態管理することが可能である。

しかしながら、処理液の温度や汚染については、処理液が処理液タンクを出て吐出ノズルから基板へと供給されるまでの間に温度が変動したり汚染されたりする危険性が大きく、安定した状態を確保することが極めて困難である。汚染には多様な種類の汚染源が有り得る。このうち、近年においては、特に金属酸化膜処理などの工程において金属が酸化汚染されることを回避すべく、処理液に酸素が溶け込んだ酸素（溶存酸素）の濃度を低減させることが重要となっている。この目的のため、チャンバの処理空間を密閉空間とすることや、特許文献１の記載に例示されるように処理空間内を低酸素雰囲気に維持することや、処理液の溶存酸素を低下させたうえで処理液を供給するなどの処理が行われている。

デバイスの高品質化に伴い、こうした酸素汚染その他の各種汚染や温度変動等の発生の更なる低減が求められている。このため、処理液タンクから吐出ノズルに至るまでの処理液配管において、処理液の温度や汚染状態の変動を抑止し、または変動を補償する目的で、内管と外管から構成されるいわゆる二重配管構造を採用する場合がある。内管はその内部に処理液を流通させ、その終端において吐出ノズルと連結し、基板に処理液を吐出する。外管は、内管を包含するように形成されており、内管の外壁と自らの内壁との間に調整用流体を流通させる。こうした二重配管構造を採用した配管系の一例が、例えば、特許文献２に記載されている。なお、特許文献２に記載の発明はレジストコータの膜塗布装置に関するものであるが、同様な構成の配管系を半導体基板等のエッチング、洗浄、乾燥を行う製造装置に採用することが可能である。

特開２０１０−５６２１８号公報

特許５２５７９１５号公報

処理液配管の内管を流通する処理液の品質を安定化させるためには、こうした調整用流体を大量に流通させることが望ましい。しかしながら、調整用流体自体も調整用流体自体の温度を安定させ、溶存酸素濃度を低下させることが必要であり、調整用流体を常時大量に流通させるためには、大規模な調整用流体の調整機構が必要であり、用力負担も大きい。また、調整用流体は完全には回収できない場合や、酸素汚染により回収が望ましくない場合もある。この場合、調整用流体の消費量が増大しコスト高となる。

そこで、内管を流通する処理液の品質を適切に維持しつつ、かつ、調整用流体の消費量及び用力コストを削減することが求められている。

従ってこの発明の目的は、基板に供給する処理液の品質を維持しつつ、調整用流体の消費量及び用力コストを削減する制御方法及び基板処理装置を提供することである。

請求項１に記載の発明は、基板を処理するための処理液を流通させる内管と、前記内管を包含しており窒素ガスを流通させるための外管とを備える処理液配管において、前記窒素ガスの流量を制御するための流量制御方法であって、前記内管に前記処理液を流通させる処理液流通工程と、前記外管に前記窒素ガスを流通させることにより前記内管への酸素の進入を抑制する窒素ガス流通工程と、所定の第１判断時間内に前記内管の内部を流通する前記処理液の流量の合計値を算出する算出工程とを備え、前記第１判断時間内に前記内管の内部を流通する前記処理液の流量の合計値が所定の閾値未満の場合は、前記外管の内部を流通する前記窒素ガスの流量を第１流量とし、前記第１判断時間内に前記内管の内部を流通する前記処理液の流量の合計値が前記閾値を超える場合は、前記外管の内部を流通する前記窒素ガスの流量を前記第１流量よりも少ない第２流量とすることを特徴とする、流量制御方法である。

処理液が内管を大きな流量で流通しているときには、処理液に酸素が溶存する時間や処理液の温度が内管に奪われる時間が比較的少ないため、酸素汚染などの汚染や温度変動はそれほど生じない。一方、処理液供給量が少ない場合や、処理液供給を停止している場合には、内管内部の処理液への汚染や処理液の温度変動の問題が生じやすい。請求項１に記載の発明の方法によれば、処理液の流量の合計値が閾値を超えるか否かにより、窒素ガスの流量を変更することができる。その結果、汚染や温度変動の問題が比較的生じにくい場合に窒素ガスの流量を減少させることができる。従って、処理液の品質を低下させることなく、窒素ガスの消費量や用力コストを削減することが可能となる。また、外管内部に窒素ガスを流通させることにより、内管の隙間等を通じて酸素等の汚染物質と処理液との接触リスクを低減することが可能となる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の流量制御方法であって、前記処理液の吐出流量及び吐出タイミングが予めレシピに既定されており、前記第１判断時間内における前記処理液の流量の合計値が、前記レシピに既定された前記処理液の前記吐出流量及び前記吐出タイミングに基づいて算出されることを特徴とする、流量制御方法である。

この方法によれば、レシピの情報に基づき、第１判断時間内における処理液の流量の合計値を算出することができる。従って、処理液の実際の流量を流量計等で測定すること無しに、当該合計値を算出することができ、ひいては調整用流体の流量を変更することが可能となる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の流量制御方法であって、前記第１判断時間よりも長い第２判断時間内に前記内管の内部を流通する前記処理液の流量の合計値が第２閾値未満である場合は、前記外管の内部を流通する前記調整用流体の流量を、前記第１流量よりも大きい第３流量とすることを特徴とする、流量制御方法である。

処理液の基板への供給が停止された場合、供給停止時間がそれほど大きくないならば、酸素汚染や温度変動の度合は少ない。しかし、供給停止が長引くと、酸素汚染や温度散逸の効果が蓄積され、結果的に処理液の許容品質限界を超えるほどに酸素汚染や温度変動を生じることとなる。請求項３に記載の発明の方法によれば、処理液の供給停止が既定の度合を超えて長引いた場合に、調整用流体の流量を第１流量よりも大きい第３流量とすることが可能となる。

請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれかに記載の流量制御方法であって、前記第１判断時間は、前記窒素ガスの流量を変化させるために最低限必要な時間よりも長い時間とすることを特徴とする、流量制御方法である。

窒素ガスの流量は、配管上に介設されたバルブの開度を調節するなどにより、その流量の大小が調整される。こうした開度調節は機械的な動作であるため、開度調節が開始されてから開度が定まるまでに一定の時間を要する。請求項４に記載の方法によれば、第１判断時間が、窒素ガスの流量を変化させるために最低限必要な時間よりも長く設定することができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の流量制御方法であって、前記処理液の流量を測定する流量測定工程をさらに備え、前記流量測定工程により測定された流量値に基づき前記算出工程における流量の合計値を算出することを特徴とする、流量制御方法である。

請求項６に記載の発明は、基板を処理するための処理液を流通させる内管と、前記内管を包含しており調整用流体を流通させるための外管とを備える処理液配管において、前記調整用流体の流量を制御するための流量制御方法であって、所定の第１判断時間内に前記内管の内部を流通する前記処理液の流量の合計値が第１閾値未満の場合は、前記外管の内部を流通する前記調整用流体の流量を第１流量とし、前記第１判断時間内に前記内管の内部を流通する前記処理液の流量の合計値が前記第１閾値を超える場合は、前記外管の内部を流通する前記調整用流体の流量を、前記第１流量よりも少ない第２流量とし、前記第１判断時間よりも長い第２判断時間内に前記内管の内部を流通する前記処理液の流量の合計値が第２閾値未満である場合は、前記外管の内部を流通する前記調整用流体の流量を、前記第１流量よりも大きい第３流量とすることを特徴とする、流量制御方法である。
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の流量制御方法であって、前記第１判断時間は、前記調整用流体の流量を変化させるために最低限必要な時間よりも長い時間とすることを特徴とする、流量制御方法である。
請求項８に記載の発明は、請求項６又は請求項７に記載の流量制御方法であって、前記調整用流体は、窒素ガスであることを特徴とする、流量制御方法である。
請求項９に記載の発明は、請求項６又は請求項７に記載の流量制御方法であって、前記調整用流体は、溶存酸素濃度が低い状態とされた液体であることを特徴とする、流量制御方法である。

請求項１０に記載の発明は、基板に処理液を供給することにより基板の処理を行う基板処理装置であって、前記処理液を貯留する処理液タンクと、窒素ガスを貯留する窒素ガスタンクと、前記処理液タンクと連通して、基板を処理するための処理液を流通させる内管と、前記内管を包含しており、前記窒素ガスタンクに連通して、前記内管への酸素の進入を抑制する窒素ガスを流通させるための外管とを備える処理液配管と、前記処理液の流量を調整する処理液流量調整手段と、前記窒素ガスの流量を調整する調整用流体流量調整手段と、基板を処理するためのレシピを格納する記憶部と、前記記憶部から読み出した前記レシピから、前記処理液の流量および吐出タイミングを読み出し、これに基づいて所定の第１判断時間内に前記内管を流通する前記処理液の流量の変化を演算する演算部と、前記処理液流量調整手段を制御するとともに、前記演算部の演算結果に基づいて、ａ）前記第１判断時間内に前記内管を流通する前記処理液の流量が所定の閾値未満の場合は、前記窒素ガスの流量を第１流量とし、ｂ）前記第１判断時間内に前記内管を流通する前記処理液の流量が前記閾値を超える場合は、前記窒素ガスの流量を前記第１流量よりも少ない第２流量とするように、前記調整用流体流量調整手段を調整する制御部とを備える基板処理装置である。

この構成によれば、処理液の流量の合計値が閾値を超えるか否かにより、窒素ガスの流量を変更することができる。その結果、汚染や温度変動の問題が比較的生じにくい場合に窒素ガスの流量を減少させることができる。従って、処理液の品質を低下させることなく、窒素ガスの消費量や用力コストを削減することが可能となる。

図１は、この発明の実施形態に係る基板処理装置の概略構成を示す側面図である。 図２は、この発明の実施形態に係る処理液配管及びその先端に設けられた吐出ノズルの図式的な断面図である。 図３は、この発明の実施形態に係る処理液配管の図式的な断面図である。 図４は、この発明の実施形態に係るフローチャートである。 図５Ａは、処理液流量と、第１判断時間内の処理液流量合計と、当該流量合計が第１閾値を超えているか否かの判断との関係を図式的に示したものである。 図５Ｂは、調整用流体の流量変化と処理液流量との関係を図式的に示したものである。

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、この発明の実施形態に係る基板処理装置１の概略構成を示す側面図である。基板処理装置１は、チャンバ壁１１に囲まれた処理チャンバ１００と、処理チャンバの外部に設けられた処理液ユニット２００と、処理チャンバ１００及び処理液ユニット２００の各種駆動機構を制御する制御ユニット３１０と、制御ユニット３１０が処理の進行に応じて必要な情報を読み出すための記憶ユニット３００とを備える。

処理チャンバ１００は、チャンバ壁１１に囲まれている。チャンバ壁１１には、基板搬送機構３（図示しない）を進退させるためのシャッタ１１Ａが設けられている。

チャンバ壁１１内部には、基板Ｗの処理時において基板Ｗを保持回転するための基板保持回転機構５（５０、５１、５２で構成される）と、処理時において処理液を基板Ｗに吐出するための処理液吐出機構６（６０、６１、６２、６３で構成される）とが配設されている。

基板保持回転機構５は、回転駆動機構５１と、その上部に固設された幅厚の円盤状のスピンベース５０と、スピンベース５０の周縁部に複数配設されており、基板Ｗを基板Ｗの周縁部から挟持するためのチャックピン５２を備える。基板保持回転機構５は、制御ユニット３１０からの制御信号を受けて、所定の回転数でスピンベース５０を回転開始／回転停止させる。複数のチャックピン５２は、制御ユニット３１０からの制御信号を受けて、基板Ｗを基板Ｗの周縁部から挟持する状態と、開放する状態とに切り替えられる。

処理液吐出機構６は、処理チャンバ１００の床上に固設されたベース６３と、ベース６３上に配設されたアーム駆動機構６２と、アーム駆動機構６２に連結するノズルアーム６１と、ノズルアーム６１の先端に配設された吐出ノズル６０とを有する。吐出ノズル６０は、アーム駆動機構６２がノズルアーム６１を水平方向に揺動駆動させることにより、平面視においてスピンベース５０へと接近／離合するように水平方向に移動される。

吐出ノズル６０及び、これに連結する処理液配管２については、処理液ユニット２００の説明と併せて後述する。

以下、処理液ユニット２００、制御ユニット３１０、記憶部ユニット３００について説明する。

まず、処理液ユニット２００について説明する。処理液ユニット２００は、処理チャンバ１００の外部に設けられており、基板Ｗを処理するための処理液を貯留するための処理液タンク７０と、調整用流体を貯留するための調整用流体タンク７１を備える。

処理液タンク７０には、配管２２の一端が挿入されている。配管２２の他端は、後述する処理液配管２の内管８０へと連結されている。配管２２には、流量調整バルブ２０と、温度調節器３０と、ポンプ４０とが介設されている。制御ユニット３１０の制御信号により、ポンプ４０が作動し、処理液タンク７０から処理液が汲み上げられ、流量調整バルブ２０により処理液の流量が調整され、温度調節器３０により温度調節がなされ、処理液が内管８０へと流入する。

調整用流体タンク７１には、配管２３の一端が挿入されている。配管２３の他端は、後述する処理液配管２の外管９０へと連結されている。配管２３には、流量調整バルブ２１と、温度調節器３１と、ポンプ４１とが介設されている。制御ユニット３１０の制御信号により、ポンプ４１が作動し、調整用流体タンク７１から調整用流体が汲み上げられ、流量調整バルブ２１により調整用流体の流量が調整され、温度調節器３１により温度調節がなされ、処理液が外管９０へと流入する。

ここで図２を参照して、吐出ノズル６０及び、これに接続する処理液配管２の構成について説明する。

吐出ノズル６０は、処理液への金属汚染が生じにくいことや、処理液による腐食／劣化が生じにくい樹脂材料等を用いて、一体成型される。樹脂材料の例としては、塩化ビニル、ＰＣＴＦＥ、ＰＶＤＦ、ＰＴＦＥ、ＰＦＡなどが挙げられる。吐出ノズル６０の後端に処理液配管２が連結する。

処理液配管２は、内管８０と、当該内管８０を包含するように構成される外管９０とを備えており、いわゆる内管と外管との二重配管構造となっている。内管および外管は、処理液への金属汚染が生じにくいことや、処理液による腐食／劣化が生じにくい樹脂材料等を用いる。また、内管および外管はその性質上、可撓性を有する材料で形成されることが望ましい。

基板Ｗへの処理内容に応じて、ＨＦ、リン酸、塩酸、ＳＣ１、ＳＣ２、ＳＰＭ、過酸化水素水などの洗浄またはエッチング用途の処理液が、内管８０の内部を流通する。
外管７０は、内管８０をその内部に包含するように形成される。図３に示すように内管８０が長大となるため継手９５が必要となる場合がある。この場合、継手９５と内管８０との連結部に生じた微小な隙間を通じて内管８０内部へと酸素などが入り込む危険性がある。従ってこの場合、外管９０は、内管８０だけでなく、継手９５をも包含するように形成されることが望ましい。

内管８０は、上述した配管２２を通じて処理液ユニット２００に配設されている処理液タンク７０と流通可能に結合している。外管９０は、上述した配管２３を通じて処理液ユニット２００に配設されている調整用流体タンク７１と流通可能に結合している。図２に示す例においては、処理液配管２が、吐出ノズル６０を通貫するように配設されている。従って、処理液タンク７０からポンプ４０により汲み上げられ内管８０へ流入した処理液は、吐出ノズル６０の端面からその外部へと吐出されることとなる。

処理液配管２の内管８０を流通する処理液は、処理液タンク７０から汲み上げられた後、事後的に汚染され、また温度変動する。例えば、内管８０に生じた微小な亀裂、内管８０と、図３に例示する継手９５との隙間、吐出ノズル６０の終端部などを通じて内管８０を流通する処理液へと酸素などの汚染物質が入り込む。また、内管８０を流通する処理液は、内管８０の内壁を通じて熱伝導または熱放射により温度が低下するなど、その温度が変動する。これら汚染や温度変動を抑止／低減するため、以下に説明するように調整用流体が流通される。

調整用流体タンク７１からポンプ４１により汲み上げられ外管９０へ流入した調整用流体は、吐出ノズル６０の端面からその外部へと吐出される。

この調整用流体は、内管８０の外壁８２や、継手９５の外面を覆うように流通するため、これら外壁８２や継手９５が調整用流体によって、いわば流体シールされた状態となる。

また、吐出ノズル６０の端部においては、外管９０の端部から吐出ノズル６０の外部へと調整用流体が流出することにより、吐出ノズル６０近傍にいわば流体カーテンが形成されるため、吐出ノズル６０の端部における内管８０の開放端が外気にむき出しとなる状態を避けることができる。このことにより、処理液へと酸素などの汚染物質が進入することを回避／抑制することが可能となる。

なお、実施例の変形例として、吐出ノズル６０の端面から調整用流体が吐出されないように構成することも可能である。この場合、吐出ノズル６０内部において、外管９０の一端が閉じた状態に形成される。さらに、外管９０に流通可能に接続する帰還用配管２４（図示しない）が別途設けられる。帰還用配管２４は、調整用流体タンク７１へと接続する。このことにより、調整用流体タンク７１からくみ上げられた調整用流体は、外管９０を流通した後、吐出ノズル６０から吐出されることなく、再び調整用流体タンク７１へと帰還される。

次に、図１を参照して、制御ユニット３１０および記憶ユニット３００について説明する。制御ユニット３１０は、処理チャンバ１００や処理液ユニット２００における各種駆動部へ制御信号を送ることにより、これら各種駆動部を制御する。本実施形態においては、具体的には、処理チャンバ１００における回転駆動機構５１、アーム駆動機構６２、処理液ユニット２００における流量調整バルブ２０、２１、温度調節器３０、３１、ポンプ４０、４１が、制御ユニット３１０によりその動作が制御される。これらの制御ユニット３１０により駆動される各種被制御機構は、制御ユニット３１０からの制御信号を受信可能なように無線／有線にて接続されている。図１においては、制御ユニット３１０と上記の各種被制御機構との接続関係の詳細は省略している。

記憶ユニット３００は、基板Ｗを処理するためのレシピを記憶する記憶領域、装置状態等を一時記憶するための記憶領域などを有する読込／書き込み可能な記憶媒体である。制御ユニット３１０と記憶ユニット３００は、例えば同じパーソナルコンピュータ上のハードディスク内に同居していても良い。

本実施形態においては、これら駆動は、記憶ユニット３００に格納されたレシピ（基板の処理工程の手順を詳細に既定したデータ／プログラム）に基づき実行される。なお、処理チャンバ１００または処理液ユニット２００においてセンサを設け、センサにより獲得された情報を解析し、その結果に基づいてレシピに記述された工程の開始／停止タイミングを制御しても良い。この場合、制御ユニット３１０は、これらセンサについても制御信号を送り、かつ、センサからの測定信号を受信し、受信信号の各種処理を行う。

図４は、この発明の実施形態に係る基板処理装置１についての、基板Ｗの搬入準備がなされてから（Ｓ１）、基板Ｗが処理室から搬出されるまで（Ｓ９）の工程を示すフローチャートである。一つの基板Ｗについての処理が終了した後は、別の基板Ｗについてステップ１（Ｓ１）からステップ９（Ｓ９）までの処理が同様に実行される。以下、図４のフロー図におけるステップ番号（Ｓ１〜Ｓ９）を参照しつつ、本発明の実施形態に係る工程の説明を行う。

先ず、基板Ｗが処理チャンバ１００に搬入されてから、基板処理の準備が実行されるまでのステップ（Ｓ１〜Ｓ４）について説明する。

［ステップ１（Ｓ１）］（基板搬入準備）
ステップ１は、基板Wを処理チャンバ１００に搬入する前の準備工程である。

ステップ１では、処理チャンバ１００並びに処理液ユニット２００の各種駆動部について電源ＯＦＦとなっているものについては、制御ユニット３１０からの制御に基づき電源ＯＮとされる。これら駆動部は、制御ユニット３１０から更なる制御指示が来るまで待機状態（スタンドバイ状態）とされる。また、制御ユニット３１０からの制御信号に基づいて温度調節器３０がレシピで指定された既定の出力で作動される。

装置起動時の調整用流体の流量は第３流量に設定される。ここでの実施形態の例においては、調整用流体の流量はバルブ２０の開度および／またはポンプ４０の出力を調節することにより、比較的大きな流量である第３流量、中程度の流量である第１流量、比較的小さな流量である第２流量の３段階のいずれかに切替えて調節される（実施形態によっては、第２流量は流量ゼロとしても良い）。初めて実行されるステップ１においては、調整用流体の流量は、装置起動時の第３流量に設定される。
フローチャートのステップ９（Ｓ９）の後、ステップ１に戻り別の基板Ｗが処理される場合には、ステップ８が実行された時点で既に調整用流体が第３流量にて供給されており、この第３流量がそのまま維持される。

半導体基板等のエッチング、洗浄、乾燥を行う製造装置で用いる調整用流体の一例としては、温度が適温に調整された窒素ガスが挙げられる。窒素ガスを流通させることにより、内管を流通する処理液の温度低下や温度ばらつきを抑止することが可能となる。

また、長い配管を形成するには、管と管をつなぐ継手が必要であるが、継手部分が完全に密閉されていないことがある。この場合、継手の隙間から内管の内部へと大気が混入し、処理液が酸素により汚染されてしまう危険性がある。窒素ガスを流通させることにより、こうした隙間をガスシールする効果があるため、処理液の酸素汚染を抑止することが可能となる。

調整用流体の別の例としては、温度調整された純水が挙げられる。純水は窒素ガスに比べて熱容量が大きいため、内管を流れる処理液の温度低下や温度変動を抑止する上で、より効果的である。

［ステップ２（Ｓ２）］（基板Ｗを処理室に搬入）
ステップ１が開始されるのと同時またはステップ１と併行して、基板搬送機構３（図示しない）により未処理の基板Ｗがシャッタ１１Ａを通じて処理チャンバ１００の内部へと搬入される。

［ステップ３（Ｓ３）］（基板Ｗをスピンベース５０に載置）
基板Ｗの搬入時には、スピンベース５０は停止しており、スピンベース５０の周縁部に配設された複数のチャックピン５２は、基板Ｗを受け入れ可能とするための「開放」状態とされている。

基板搬送機構３は、スピンベース５０の上部まで水平移動した後、スピンベース５０上の所定の位置まで降下する。その後、複数のチャックピン５２が「保持」状態とされることで、基板Ｗの周縁部が当該複数のチャックピン５２により挟持される。こうして、基板Ｗが基板保持回転機構５により保持される。

［ステップ４（Ｓ４）］（基板処理準備）
ステップ４は、基板Ｗの処理の準備工程である。先ず、制御ユニット３１０のからの制御信号に基づいて、回転駆動機構５１の回転が開始される。これにより、スピンベース５０、複数のチャックピン５２、複数のチャックピン５２に挟持された基板Ｗが、スピンベース５０の中心を通る仮想的な鉛直方向回転軸周りに一体的に回転する。

これと併行して、制御ユニット３１０からの制御信号に基づいて温度調節器３０が所定の熱を発するように調整される。これと併行し、ポンプ４０が停止状態から稼働スタンドバイ状態に移行する。

次に、ステップ（Ｓ５〜Ｓ７）について説明する。

一般に、基板Ｗを処理するにあたっては処理液の供給開始／供給停止が複数回行われる。従って、以下のステップ５（Ｓ５）およびステップ６（Ｓ６）も、レシピに基づいて基板Ｗの処理が終了し処理工程がステップ８（Ｓ８）に移行するまで複数回繰り返される。なお、ステップ７（調整用流体の流体変更）は、最初にステップ５が開始されてから、基板Ｗの処理が終了し処理工程がステップ８（Ｓ８）に移行するまで、ステップ５またはステップ６の進行とは独立して既定の第１判断時間ごとに実行されるため、ステップ５→ステップ６→ステップ７の順に処理工程が実行されるとは限られない。

［ステップ５（Ｓ５）］（処理液供給開始）
ステップ５では、制御ユニット３１０からの制御信号に基づいて、バルブ３０がレシピに既定された開度で開かれ、吐出ノズル６０から基板Ｗへと処理液が供給される。最初にステップ５が実行された場合、制御ユニット３１０からの制御信号に基づいてバルブ３１の開度が調節され、処理液配管２の内管８０の外壁８２と外管９０の内壁９１との間を流通する調整用流体の流量が、ステップ１にて指定された第３流量（大流量）から第１流量｛中流量｝へと切り替えられる。同時に、制御ユニット３１０は、既定の第１判断時間の時間経過のカウントを開始し、以降、基板Ｗの処理が終了し処理工程がステップ８へと移行するまで、第１判断時間が経過するごとに後述するステップ７（調整用流体の流量変更の判断および実行）を実行する。

［ステップ６（Ｓ６）］（処理液供給停止）
処理液供給停止は、記憶ユニット３００に記憶されたレシピに基づき、制御ユニット３１０により制御される。具体的には、制御ユニット３１０からの制御信号に基づいて、バルブ３０がレシピに基づき閉じる。

［ステップ７（Ｓ７）］（調整用流体の流量変更）
ステップ５が実行された後、ステップ８にて基板Ｗの処理が終了されるまでの間、ステップ７が併行して実行される。

ステップ７では、処理液の流通状態に基づいて調整用流体の流量が変更される。ステップ７における調整用流体の流量調整は、処理液が多く流通しているときには調整用流体を削減しても処理液品質への影響は少ないとの考え方に基づく。すなわち、処理液が供給された後は、処理液が内管８０の内部を流通するため、処理液が滞留することによって内管８０の隙間や内管８０自体から受ける汚染の影響が少ない。同様に、処理液が流通している状態では、同じ箇所に処理液が滞留している時間が少ないため、処理液の温度が内管８０自体に移動し処理液の温度が変動するリスクや、内管８０を通じて処理液の熱量が放射拡散されるリスクも小さい。従って、処理液が内管８０の内部を流通している状態においては、調整用流体の流量を低減させても、処理液の汚染や温度変動の危険性は小さい。

こうした考えに基づき、ステップ７では、こうして把握した処理液の流通状態を一定の判断基準に基づいて調整用流体の流量を変動させ、かつ処理液の汚染や温度変動を発生させないように制御する。

より具体的には、最初にステップ５が実行された後は、既定の第１判断時間ごとにステップ７が実行され、調整用流体の流量変更について判断がなされる。この判断処理は、ステップ８で基板Ｗの処理が終了するまで、ステップ５およびステップ６と併行して実行される。具体的には、ステップ７の実行時から第１判断時間までの間に流通する処理液の流量合計が算出され、当該流量合計が第１閾値を超えているか否かに基づいて、現在（ステップ５の実行時）から第１判断時間が経過するまでの間における調整用流体の流量が決定される。当該判断の結果に基づき、調整用流体の流量を変更すべきと判断された場合は、当該調整用流体の流量は、制御ユニット３１０からの制御信号に基づいてバルブ３１の開度を調節することにより変更される。

調整用流体の流量を変更するか否かについては、以下に説明するように、処理液の流通状態に基づいて制御ユニット３１０が判断する。処理液の流量は、レシピに指定されているため、処理液の流通状態はレシピの情報を元に把握することが可能である。

以下、図５Ａ及び図５Ｂを参照し、処理液流量と調整用流体の流量変化との関係を説明する。図５Ａに、処理液流量（縦軸）と時間（横軸）の関係を例示する。処理液流量の値は予めレシピに既定されている。図５Ａの横軸から縦方向に引き出した点線は、既定の第１判断の時間間隔を示している。制御ユニット３１０は、レシピに既定された処理液流量について、既定の第１判断時間ごとの流量合計値を算出する。これら算出された流量合計値が、既定の第１閾値（図５Ａの例では第１閾値＝１０）を超えているか否かを判断する。

当該第１判断時間ごとに区画した時間の各々について、当該判断結果が×（ＮＯ）ならば調整用流体の流量を所定の第１流量（中流量）とする。当該判断結果が○（ＹＥＳ）ならば調整用流体の流量を、第１流量（中流量）よりも少ない第２流量（小流量）とする。第２流量（小流量）は流量ゼロ、いいかえると調整用流体の流通を停止することであっても良い。

次に、制御ユニット３１０は、レシピに既定された処理液流量について、第１判断時間よりも長い第２判断時間ごとの流量合計値を算出する。これら算出された流量合計値が、既定の第２閾値（図５Ａの例では第２閾値＝１５）未満であるか否かを判断する。

当該第２判断時間ごとに区画した時間の各々について、当該判断結果が○（ＹＥＳ）ならば、調整用流体の流量を、第１流量（中流量）よりも大きい第３流量（大流量）とする。当該診断結果が×（ＮＯ）ならば、第１流量（中流量）から第３流量（大流量）への流量変更はなされない。

このように、制御ユニット３１０は、レシピに規定された処理液流量の情報に基づき、調整用流体の流量を、図５Ｂに例示するように算出する。制御ユニット３１０は、こうして算出された調整用流体の流量に基づき、バルブ２１の開度を調整して調整用流体の流量を制御調整する。

図５Ａおよび図５Ｂに例示するように、処理液が多く流通している状態では、処理液が内管８０内部に滞留して処理液が汚染されるなどのリスクが低い。こうした状態においては、調整用流体の流量が低い状態（第２流量）に抑えられる。処理液が流通していない場合や、流通量が少ないと判断された場合には、処理液が内管８０内部に滞留して処理液が汚染されるリスクや、吐出ノズル６０の開放端から酸素などの汚染物質が処理液に侵入する恐れがある。このため、調整用流体が多く流通する（第１流量または第３流量）。特に、処理液の流通量が長期にわたって低い状態が続いていると判断された場合には、第１流量（中流量）よりもさらに多い第３流量（大流量）で調整用流体が内管８０の外壁８１と外管９０の内壁９１との間を流通し、汚染や温度変動のリスクを回避／低減させる。

一般的には、基板Ｗの処理が完了するまでに、処理液の供給／停止が複数回繰り返される。
レシピに基づき、基板Ｗの処理が完了したと判断されるまで、Ｓ５からＳ７までの一連の動作が繰り返される。

［ステップ８（Ｓ８）］（基板処理終了）
制御ユニット３１０が、レシピの情報に基づき、基板Ｗの処理の全てが完了したと判断された場合、基板Ｗの処理を終了させるステップ８が開始される。
ステップ８の開始とともに、ステップ５及びステップ６と併行して実行されてきたステップ７（調整用流体の流量変更工程）の実行が終了し、かつ、調整用流体の流量が第３流量（流量大）に設定される。

レシピには予め所定の基板処理終了シーケンスが格納されている。ステップが開始すると制御ユニット３１０はこの基板処理終了シーケンスを記憶ユニット３００から読込み、これに基づき処理チャンバ１００または処理液ユニット２００を制御する。

基板処理終了シーケンスには、基板Ｗの回転停止命令が含まれており、基板Ｗの回転が停止されること、その他の条件が充足された後、基板Ｗの処理が終了したものと判断される。

［ステップ９（Ｓ９）］（基板Ｗを処理チャンバから搬出）
制御ユニット３１０の制御により、基板搬送機構３（図示しない）を、処理チャンバ１００のチャンバ壁１１の側壁に設けられたシャッタ１１Ａを通じて処理チャンバ１００内に進入させる。

ステップ８においてスピンベース５０の回転は既に停止しており、基板Ｗは挟持状態から開放状態になっている。基板搬送機構３は、基板Ｗをスピンベース５０から受け取り、基板Ｗがシャッタ１１Ａを通じて処理チャンバ１００の外部に移送される。移送された処理済みの基板Ｗは、例えば図示しないロードポート等、基板Ｗを一時的に収納保管する機構上に載置される。

ステップ９の終了後、別の基板Ｗを処理する場合は、当該別の基板Ｗについてステップ１からステップ９が同様に実行される。

本発明の実施形態の説明は以上であるが、本発明は、明細書、図面、特許請求の範囲に記載され、かつ特許請求の記載された事項の範囲で種々の変更を施すことが可能である。

例えば、上記説明した実施形態においては、調整用流体の流量を制御するために処理液流量合計を算出するにあたり、処理液流量をレシピに基づいて算出しているが、流量センサを処理液配管２に配設し、実際の処理液流量の挙動を測定し、その実測値に基づいて処理液流量合計を算出しても良い。

また、上記説明した実施形態においては、第１判断時間内の処理液流量が第１閾値を超えているか否かを判断し、さらに第２判断時間内の処理液流量が第２閾値を超えているか否かを判断することにより、処理液の流通状態を判断している。しかしながら、同様の考え方に基づいて、さらに第３、第４等の判断時間や、第３、第４等の閾値を導入し、よりきめ細かく処理液流量の流通状態を判断しても良い。また、このように処理液流量の状態をさらにきめ細かく把握することにより、調整用流量について、第４、第５等の流量を設定しても良い。

また、上記説明した実施形態における吐出ノズル６０から吐出される処理液や調整用流体の吐出方向を最適化すべく、内管８０または外管９０の開放端の形状を目的に応じた形状としても良い。例えば、外管９０の開放端から流出する調整用流体が、内管８０の開放端への外気の侵入をより効率よく防ぐような形状としても良い。

また、外管９０は、内管８０内部を流通する処理液への酸素などの汚染物質の侵入や、温度変動を回避または抑制するべく、内管８０の全長にわたり内管８０を包含するように構成されることが望ましい。しかし、こうした発明の効果を実質的に充分に保証するには、外管９０が必ずしも内管８０の全てを包含するように構成される必要はなく、汚染や温度変動が特に懸念される部分について適切に調整用流体が流通されるように、外管９０が内管８０の外壁８１を局所的に包含するように構成されても良い。

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。

Ｗ 基板
１ 基板処理装置
２ 処理液配管
３ 基板搬送機構
１１ チャンバ壁１１
１１Ａ シャッタ部
２０ バルブ
２１ バルブ
２２ 配管
２３ 配管
３０ 温度調節器
３１ 温度調節器
４０ ポンプ
４１ ポンプ
５ 基板保持回転機構
５０ スピンベース
５１ 回転駆動機構
５２ チャックピン
６ 処理液吐出機構
６０ 吐出ノズル
６１ ノズルアーム
６２ アーム駆動機構
６３ ベース
７０ 処理液タンク
７１ 調整用流体タンク
８０ 内管
８１ 内管の内壁
８２ 内管の外壁
９０ 外管
９１ 外管の内壁
９２ 外管の外壁
９５ 継手
１００ 処理チャンバ
２００ 処理液ユニット
記憶ユニット ３００
制御ユニット ３１０

Claims (10)

1. 基板を処理するための処理液を流通させる内管と、前記内管を包含しており窒素ガスを流通させるための外管とを備える処理液配管において、前記窒素ガスの流量を制御するための流量制御方法であって、
   前記内管に前記処理液を流通させる処理液流通工程と、
   前記外管に前記窒素ガスを流通させることにより前記内管への酸素の進入を抑制する窒素ガス流通工程と、
   所定の第１判断時間内に前記内管の内部を流通する前記処理液の流量の合計値を算出する算出工程と
   を備え、
   前記第１判断時間内に前記内管の内部を流通する前記処理液の流量の合計値が第１閾値未満の場合は、前記外管の内部を流通する前記窒素ガスの流量を第１流量とし、
   前記第１判断時間内に前記内管の内部を流通する前記処理液の流量の合計値が前記第１閾値を超える場合は、前記外管の内部を流通する前記窒素ガスの流量を、前記第１流量よりも少ない第２流量とすることを特徴とする、流量制御方法。
2. 請求項１に記載の流量制御方法であって、
   前記処理液の吐出流量及び吐出タイミングが予めレシピに既定されており、
   前記第１判断時間内における前記処理液の流量の合計値が、前記レシピに既定された前記処理液の前記吐出流量及び前記吐出タイミングに基づいて算出されることを特徴とする、流量制御方法。
3. 請求項１又は２に記載の流量制御方法であって、
   前記第１判断時間よりも長い第２判断時間内に前記内管の内部を流通する前記処理液の流量の合計値が第２閾値未満である場合は、前記外管の内部を流通する前記窒素ガスの流量を、前記第１流量よりも大きい第３流量とすることを特徴とする、流量制御方法。
4. 請求項１から３のいずれかに記載の流量制御方法であって、
   前記第１判断時間は、前記窒素ガスの流量を変化させるために最低限必要な時間よりも長い時間とすることを特徴とする、流量制御方法。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の流量制御方法であって、
   前記処理液の流量を測定する流量測定工程をさらに備え、
   前記流量測定工程により測定された流量値に基づき前記算出工程における流量の合計値を算出することを特徴とする、流量制御方法。
6. 基板を処理するための処理液を流通させる内管と、前記内管を包含しており調整用流体を流通させるための外管とを備える処理液配管において、前記調整用流体の流量を制御するための流量制御方法であって、
   所定の第１判断時間内に前記内管の内部を流通する前記処理液の流量の合計値が第１閾値未満の場合は、前記外管の内部を流通する前記調整用流体の流量を第１流量とし、
   前記第１判断時間内に前記内管の内部を流通する前記処理液の流量の合計値が前記第１閾値を超える場合は、前記外管の内部を流通する前記調整用流体の流量を、前記第１流量よりも少ない第２流量とし、
   前記第１判断時間よりも長い第２判断時間内に前記内管の内部を流通する前記処理液の流量の合計値が第２閾値未満である場合は、前記外管の内部を流通する前記調整用流体の流量を、前記第１流量よりも大きい第３流量とすることを特徴とする、流量制御方法。
7. 請求項６に記載の流量制御方法であって、
   前記第１判断時間は、前記調整用流体の流量を変化させるために最低限必要な時間よりも長い時間とすることを特徴とする、流量制御方法。
8. 請求項６又は請求項７に記載の流量制御方法であって、
   前記調整用流体は、窒素ガスであることを特徴とする、流量制御方法。
9. 請求項６又は請求項７に記載の流量制御方法であって、
   前記調整用流体は、溶存酸素濃度が低い状態とされた液体であることを特徴とする、流量制御方法。
10. 基板に処理液を供給することにより基板の処理を行う基板処理装置であって、
    前記処理液を貯留する処理液タンクと、
    窒素ガスを貯留する窒素ガスタンクと、
    前記処理液タンクと連通して、基板を処理するための前記処理液を流通させる内管と、前記内管を包含しており、前記窒素ガスタンクに連通して、前記内管への酸素の進入を抑制する前記窒素ガスを流通させるための外管とを備える処理液配管と、
    前記処理液の流量を調整する処理液流量調整手段と、
    前記窒素ガスの流量を調整する調整用流体流量調整手段と、
    基板を処理するためのレシピを格納する記憶部と、
    前記記憶部から読み出した前記レシピから、前記処理液の流量および吐出タイミングを読み出し、これに基づいて所定の第１判断時間内に前記内管を流通する前記処理液の流量の変化を演算する演算部と、
    前記処理液流量調整手段を制御するとともに、前記演算部の演算結果に基づいて、
    ａ） 前記第１判断時間内に前記内管を流通する前記処理液の流量が所定の閾値未満の場合は、前記窒素ガスの流量を第１流量とし、
    ｂ） 前記第１判断時間内に前記内管を流通する前記処理液の流量が前記閾値を超える場合は、前記窒素ガスの流量を前記第１流量よりも少ない第２流量とするように、前記調整用流体流量調整手段を調整する、制御部とを備える基板処理装置。