JP6695735B2

JP6695735B2 - 液処理装置、その制御方法及び記憶媒体

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Publication number: JP6695735B2
Application number: JP2016094664A
Authority: JP
Inventors: 溝賢治中; 竹圭吾佐
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2016-05-10
Filing date: 2016-05-10
Publication date: 2020-05-20
Anticipated expiration: 2036-05-10
Also published as: JP2017204069A

Description

本発明は、半導体ウエハ等の被処理体に処理液を供給することにより被処理体を処理する液処理装置において、被処理体への処理液の供給量を制御するために用いられている定圧弁の制御技術に関する。

半導体ウエハ等の被処理体にウエットエッチング処理あるいはウエット洗浄処理を施すために様々な処理液がノズルから被処理体に供給される。ノズルに処理液を供給するための処理液ラインに定圧弁が設けられることがある。定圧弁の内部に設けられた弁体はバネにより弁座に着座するように付勢されている。空圧供給源から供給される操作圧力と下流側弁室内の圧力との関係に応じて弁開度が変化し、二次側圧力が所望の値に維持される。

上記の形式の定圧弁においては、弁体の弁座への着座／離座、あるいは定圧弁内部部品間の接離若しくは摺動などにより、定圧弁内部で発塵が生じるおそれがある。

特開２００８−２０２６５４号公報特開２０１０−０９２４０６号公報

本発明は、定圧弁内部での発塵を抑制することができる技術を提供することを目的としている。

本発明の一実施形態によれば、被処理体に処理液を供給するノズルと、前記ノズルに処理液を供給する処理液供給ラインと、前記処理液供給ラインに設けられた定圧弁と、前記定圧弁と前記ノズルの間の前記処理液供給ラインに設けられた下流側開閉弁と、前記定圧弁に、操作圧力を供給する操作圧力供給部と、前記下流側開閉弁の開閉動作、及び前記操作圧力供給部から前記定圧弁に供給される操作圧力を制御する制御部と、を備え、前記定圧弁は、弁室及び弁座を有する弁箱と、前記弁室内に移動可能に設けられた弁体と、前記弁体を閉弁方向に付勢するバネと、を有しており、前記制御部は、前記下流側開閉弁を閉じることと、その後、前記定圧弁の調圧作用により前記定圧弁が閉弁した後に前記操作圧力が前記定圧弁の二次側圧力を下回ることがないように、前記操作圧力供給部から供給される前記操作圧力を制御することと、を実行する液処理装置が提供される。

本発明の他の実施形態によれば、被処理体に処理液を供給するノズルと、前記ノズルに処理液を供給する処理液供給ラインと、前記処理液供給ラインに設けられた定圧弁と、前記定圧弁と前記ノズルの間の前記処理液供給ラインに設けられた下流側開閉弁と、前記定圧弁に、操作圧力を供給する操作圧力供給部と、前記下流側開閉弁の開閉動作、及び前記操作圧力供給部から前記定圧弁に供給される操作圧力を制御する制御部と、を備え、前記定圧弁は、弁室及び弁座を有する弁箱と、前記弁室内に移動可能に設けられた弁体と、前記弁体を閉弁方向に付勢するバネと、を有しており、前記制御部は、前記下流側開閉弁を閉じることと、その後、前記定圧弁の調圧作用により前記定圧弁が閉弁する前に前記操作圧力を上昇させて前記定圧弁の閉弁を防止することと、を実行する、液処理装置が提供される。

本発明のさらに他の実施形態によれば、被処理体に処理液を供給するノズルと、前記ノズルに処理液を供給する処理液供給ラインと、前記処理液供給ラインに設けられ、弁室及び弁座を有する弁箱と、前記弁室内に移動可能に設けられた弁体と、前記弁体を閉弁方向に付勢するバネと、を有する定圧弁と、前記定圧弁と前記ノズルの間の前記処理液供給ラインに設けられた下流側開閉弁と、前記定圧弁に、操作圧力を供給する操作圧力供給部と、を備えた液処理装置の制御方法であって、前記ノズルから被処理体に処理液を供給した後に前記下流側開閉弁を閉じることと、その後、前記定圧弁の調圧作用により前記定圧弁が閉弁した後に前記操作圧力が前記定圧弁の二次側圧力を下回ることがないように、前記操作圧力供給部から供給される前記操作圧力を制御することと、を備えた制御方法が提供される。

本発明のさらにまた他の実施形態によれば、被処理体に処理液を供給するノズルと、前記ノズルに処理液を供給する処理液供給ラインと、前記処理液供給ラインに設けられ、弁室及び弁座を有する弁箱と、前記弁室内に移動可能に設けられた弁体と、前記弁体を閉弁方向に付勢するバネと、を有する定圧弁と、前記定圧弁と前記ノズルの間の前記処理液供給ラインに設けられた下流側開閉弁と、前記定圧弁に、操作圧力を供給する操作圧力供給部と、を備えた液処理装置の制御方法であって、前記ノズルから被処理体に処理液を供給した後に前記下流側開閉弁を閉じることと、その後、前記定圧弁の調圧作用により前記定圧弁が閉弁する前に前記操作圧力を上昇させて前記定圧弁の閉弁を防止することと、を備えた制御方法が提供される。

本発明のさらにまた他の実施形態によれば、液処理装置の動作を制御するためのコンピュータにより実行されたときに、前記コンピュータが前記液処理装置を制御して上記のいずれかの制御方法を実行させるプログラムが記録された記憶媒体が提供される。

上記本発明の実施形態によれば、定圧弁内での発塵を抑制することができる。

基板処理システムの概略平面図である。基板処理システムに含まれる一つの処理ユニットに処理液を供給する処理液供給機構の構成を示す配管図である。定圧弁の構成を示す縦断面図であり、開弁状態を示す図である。定圧弁の構成を示す縦断面図であり、閉弁状態を示す図である。処理液供給機構の動作の一例を説明するためのタイミングチャートである。処理液供給機構の動作の他の例を説明するためのタイミングチャートである。

図１は、本実施形態に係る基板処理システムの概略構成を示す図である。以下では、位置関係を明確にするために、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を規定し、Ｚ軸正方向を鉛直上向き方向とする。

図１に示すように、基板処理システム１は、搬入出ステーション２と、処理ステーション３とを備える。搬入出ステーション２と処理ステーション３とは隣接して設けられる。

搬入出ステーション２は、キャリア載置部１１と、搬送部１２とを備える。キャリア載置部１１には、複数枚の基板、本実施形態では半導体ウエハ（以下ウエハＷ）を水平状態で収容する複数のキャリアＣが載置される。

搬送部１２は、キャリア載置部１１に隣接して設けられ、内部に基板搬送装置１３と、受渡部１４とを備える。基板搬送装置１３は、ウエハＷを保持するウエハ保持機構を備える。また、基板搬送装置１３は、水平方向および鉛直方向への移動ならびに鉛直軸を中心とする旋回が可能であり、ウエハ保持機構を用いてキャリアＣと受渡部１４との間でウエハＷの搬送を行う。

処理ステーション３は、搬送部１２に隣接して設けられる。処理ステーション３は、搬送部１５と、複数の処理ユニット１６とを備える。複数の処理ユニット１６は、搬送部１５の両側に並べて設けられる。

搬送部１５は、内部に基板搬送装置１７を備える。基板搬送装置１７は、ウエハＷを保持するウエハ保持機構を備える。また、基板搬送装置１７は、水平方向および鉛直方向への移動ならびに鉛直軸を中心とする旋回が可能であり、ウエハ保持機構を用いて受渡部１４と処理ユニット１６との間でウエハＷの搬送を行う。

処理ユニット１６は、基板搬送装置１７によって搬送されるウエハＷに対して所定の基板処理を行う。

また、基板処理システム１は、制御装置４を備える。制御装置４は、たとえばコンピュータであり、制御部１８と記憶部１９とを備える。記憶部１９には、基板処理システム１において実行される各種の処理を制御するプログラムが格納される。制御部１８は、記憶部１９に記憶されたプログラムを読み出して実行することによって基板処理システム１の動作を制御する。

なお、かかるプログラムは、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体に記録されていたものであって、その記憶媒体から制御装置４の記憶部１９にインストールされたものであってもよい。コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体としては、たとえばハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルディスク（ＭＯ）、メモリカードなどがある。

上記のように構成された基板処理システム１では、まず、搬入出ステーション２の基板搬送装置１３が、キャリア載置部１１に載置されたキャリアＣからウエハＷを取り出し、取り出したウエハＷを受渡部１４に載置する。受渡部１４に載置されたウエハＷは、処理ステーション３の基板搬送装置１７によって受渡部１４から取り出されて、処理ユニット１６へ搬入される。

処理ユニット１６へ搬入されたウエハＷは、処理ユニット１６によって処理された後、基板搬送装置１７によって処理ユニット１６から搬出されて、受渡部１４に載置される。そして、受渡部１４に載置された処理済のウエハＷは、基板搬送装置１３によってキャリア載置部１１のキャリアＣへ戻される。

図２に示すように、処理ユニット１６は、その内部に基板保持部３０を有する。ここでは基板保持部３０は、ウエハＷを水平姿勢で保持して回転させる所謂スピンチャックとして構成されている。処理ユニット１６は、基板保持部３０により保持されて回転するウエハに処理液を供給するノズル４１、４１Ａを有している。ノズル４１、４１Ａは図示しないノズルアームにより保持され、ウエハＷ上方の処理位置と、ウエハＷの外方の待機位置との間を移動することができる。

ノズル４１には第１処理液及び第２処理液を択一的に供給することができる。ノズル４１’には第３処理液を供給することができる。本実施形態では、第１処理液は超低濃度の希アンモニア水（具体的には濃度２５％程度の市販のアンモニア水を１００倍〜１０００倍程度に希釈したもの）であり、第２処理液は常温より高い温度例えば６０℃程度に暖められた純水（ホットＤＩＷ）であり、第３処理液はＳＰＭ（Sulfuric acid-hydrogen Peroxide Mixture,硫酸と過酸化水素水との混合液で硫酸過水とも呼ばれる)である。

希アンモニア水は第１処理液供給源７１から、ホットＤＩＷは第２処理液供給源７２から、ＳＰＭは第３処理液供給源７３から、それぞれ供給される。

第１処理液供給源７１は、処理液（希アンモニア水）を貯留するタンク１０２と、タンク１０２から出てタンク１０２に戻る循環ライン１０４とを有している。循環ライン１０４にはポンプ１０６が設けられている。ポンプ１０６は、タンク１０２から出て循環ライン１０４を通りタンク１０２に戻る循環流を形成する。ポンプ１０６の下流側において循環ライン１０４には、処理液に含まれるパーティクル等の汚染物質を除去するフィルタ１０８が設けられている。

循環ライン１０４に設定された接続領域１１０に、１つまたは複数の分岐ライン１１２が接続されている。各分岐ライン１１２は、循環ライン１０４を流れる処理液を対応する処理ユニット１６のノズル４１に供給する。

液処理装置は、タンク１０２に、処理液または処理液構成成分を補充するタンク液補充部１１６を有している。タンク１０２には、タンク１０２内の処理液を廃棄するためのドレン部１１８が設けられている。

なお、循環ライン１０４の適当な位置（接続領域１１０の上流または下流）には、接続領域１１０付近の循環ライン１０４内の処理液の圧力を目標範囲（例えば１５０ｋＰａ）に維持するための減圧弁等の圧力調整弁（図示せず）が設けられている。

第２処理液供給源７２は、ホットＤＩＷを供給する工場用力系であってもよい。あるいは、工場用力系から供給される常温のＤＩＷ（純水）を加熱するための基板処理システム１に組み込まれた図示しないヒータを備えていてもよい。

第３処理液供給源７２は、硫酸供給源に接続された硫酸供給ライン７３１と、過酸化水素水供給源に接続され硫酸供給ラインと合流する過酸化水素水ライン７３２とを備える。硫酸供給ライン７３１には図示しないヒータが設けられ、硫酸を例えば８０℃程度の温度に加熱する。第３処理液供給源７２は、硫酸供給ライン７３１及び過酸化水素供給源７３２にそれぞれ設けられた図示しない流量調整弁を介して適当な混合比で混合された硫酸と過酸化水素との混合液すなわちＳＰＭを、ＳＰＭ供給ライン１１２Ａを介してノズル４１Ａに供給する。

次に、分岐ライン１１２および分岐ライン１１２に設けられた流れ制御機器群について図２を参照して説明する。

分岐ライン１１２には、分岐ライン１１２の上流端（つまり循環ライン１０４に対する接続部）から順に、第１開閉弁（上流側開閉弁）１１４、流量計１１６、定圧弁２００および第２開閉弁（下流側開閉弁）１１８が介設されている。分岐ライン１１２の下流端は、処理ユニット１６に設けられたノズル４１に接続されている。

定圧弁２００を通過して流れる処理液の流量は、定圧弁２００の操作ポート２０２（パイロットポート）に、電空レギュレータ３００（操作圧力供給部）から精密に制御された空気圧である操作圧力ＰＰを供給することにより制御することができる。具体的には、制御装置４（制御装置４の下位のコントローラでもよい）は、プロセスレシピに規定されている流量目標値と流量計１１６の検出値との偏差を算出するとともに、その偏差に基づいてフィードバック制御演算を行い、流量目標値を達成するために必要な定圧弁２００の弁開度を達成するための指令信号を電空レギュレータ３００に送信する。電空レギュレータ３００は、指令値に基づいた操作圧力ＰＰを操作ポート２０２に供給する。このようにして、分岐ライン１１２を介してノズル４１から吐出される処理液の流量が所望の値に制御される。つまり、本実施形態では、定圧弁２００を、定圧弁としての機能を有する流量制御弁として用いているとも言える。

第１開閉弁１１４と流量計１１６との間に、第２処理液供給源７２に接続されたホットＤＩＷライン１１２Ｂが接続されている。ホットＤＩＷライン１１２Ｂには、第４開閉弁１２８が介設されている。第１開閉弁１１４と第４開閉弁１２８とを切り替えることにより、希アンモニア水またはホットＤＩＷのいずれか一方をノズル４１に向けて供給することができる。

ＳＰＭ供給ライン１１２Ａに設けられた機器類は、分岐ライン１１２（すなわち希アンモニア水／ホットＤＩＷの供給ライン）に設けられた機器と同じである。図２においてＳＰＭ供給ライン１１２Ａに設けられた機器には、分岐ライン１１２に設けられた対応する機器の参照符号の末尾にアルファベットの大文字のＡを付けてある。

次に、定圧弁２００の構成について、図３Ａ及び図３Ｂを参照して説明する。以下、説明の便宜上、図３Ａ及び図３Ｂの上下方向を定圧弁２００の上下方向（これは後述する弁体２１２の軸線方向である）と呼び、図３Ａ及び図３Ｂの左右方向を定圧弁２００の左右方向とも呼ぶこととする。図３Ａは定圧弁２００の開弁状態（圧力制御が行われている通常開弁状態）を示し、図３Ｂは定圧弁２００の閉弁状態（後述する弁体２１２と上ダイアフラム２１４との間に隙間が生じている状態）を示している。

定圧弁２００は弁箱（弁ボディ）２０２を有する。弁箱２０２は樹脂材料により形成されている。弁箱２０２の中央部には弁室２０８が形成されている。

弁室２０８の上下方向中央部において、弁室２０８の内壁面が弁室中心部に向けてリング状に突出しており、この突出部分に弁座２１０が形成されている。弁室２０８のうち弁座２１０を境に流入ポート２０４に連通する側を上流側弁室２０８ａとし、流出ポート２０６に連通する側を下流側弁室２０８ｂとする。

弁室２０８内には、上下方向に往復動可能な全体として円柱形の弁体２１２が収容されている。弁体２１２の上端部は上ダイアフラム２１４と接触している。詳細には、上ダイアフラム２１４の下面に凹部が形成され、この凹部内に弁体２１２の上端部が挿入されている。ダイアフラム２１４の下面の凹部と弁体２１２の上端部は固定されておらず、ダイアフラム２１４の下面の凹部内で弁体２１２の上端部が上下に移動することができるようになっている。さらに、弁体２１２の下端部には下ダイアフラム２１６が設けられ、弁体２１２と下ダイアフラム２１６とは一体に成形されている。弁体２１２及び上下のダイアフラム２１４，２１６は、樹脂材料により形成されている。

弁体２１２には、上下方向中央部に拡径部２１２ａが形成されており、弁体２１２が上方に移動すると拡径部２１２ａが弁座２１０に着座する。弁体２１２が下方に移動すると拡径部２１２ａが弁座２１０から離座し、上流側弁室２０８ａと下流側弁室２０８ｂとが連通する。

弁箱２０２の下ダイアフラム２１６の下方には、バネ室２１８が設けられている。バネ室２１８内に収容されているバネ２２０により、弁体２１２は常時上方に付勢されている。

弁箱２０２の上ダイアフラム２１４の上方には、操作圧力室２２１が設けられている。弁箱２０２の上部に設けられた操作ポート２２２を介して、電空レギュレータ３００から供給される操作圧力ＰＰ（パイロット圧）を操作圧力室２２１内に導入することができる（図２及び図４も参照）。この操作圧力ＰＰが上ダイアフラム２１４の操作圧力室２２１側の面に印加されると、操作圧力ＰＰと下流側弁室２０８ｂ内の圧力Ｐ２（つまり定圧弁２００の二次側圧力）との差分に応じて弁体２１２が上下に変位し、弁開度（拡径部２１２ａの端部と弁座２１０との距離）が調節される。なお操作圧力室２２１に操作圧力ＰＰが作用していないときには、バネ２２０の付勢力により弁体２１２の拡径部２１２ａが弁座２１０に当接し、弁開度はゼロである。

なお、図示された構造（このような構造は公知である）の定圧弁２００においては以下の関係が成立している。
ＦＰ＝Ｆ１＋Ｆ２＋Ｆ（ｙ）
ここで、
力ＦＰは、操作圧力ＰＰに由来する弁体２１２を開こうとする力であり、
力Ｆ１は、一次側圧力Ｐ１に由来する弁体２１２を閉じようとする力であり、
力Ｆ２は、二次側圧力Ｐ２に由来する弁体２１２を閉じようとする力であり、
力Ｆ（ｙ）は、バネ２２０の反発力により弁体を閉じようとする力であり、弁体の上下方向位置の一次関数である。
力Ｆ１は、弁体２１２の一次側圧力の受圧面積と下ダイアフラム２１６の一次側圧力の受圧面積との差により決定される。公知の定圧弁では、弁体２１２の一次側圧力の受圧面積と下ダイアフラム２１６の一次側圧力の受圧面積が、力Ｆ１がゼロになるように決定されているか、あるいは力Ｆ１とＦ（ｙ）とが打ち消し合うように決定されている。いずれにせよ、定圧弁２００としての機能を実現するためには、Ｆ１＋Ｆ（ｙ）は定数と見なせるか、変数であるとしても概ね無視できる程度の変動しかしないように定圧弁２００の形状寸法パラメータが決定されているので、本明細書の開示を理解するという目的の下では、近似的にＦＰ＝Ｆ２＋Ｃ（Ｃは定数）と考えてよい。

次に、図４のタイムチャートも参照して、図２に示す分岐ライン１１２を介して処理ユニット１６内のノズル４１に処理液例えば希アンモニア水を供給するための一連の操作について説明する。以下に説明する一連の操作は、記憶部１９に格納されたプログラムを制御部１８が読み出して実行することにより、制御装置４の制御の下で自動的に実行することができる。

図４のタイミングチャートにおいて、上から順に、
Ｖ１が、第１開閉弁１１４の状態（１が開、０が閉）
Ｐ１が、定圧弁２００の一次側圧力（０〜１５０ｋＰａ）
Ｖ２が、第２開閉弁１１８の状態（１が開、０が閉）
Ｐ２が、定圧弁２００の二次側圧力（０〜１５０ｋＰａ）
ＰＰが、定圧弁２００の操作ポート２２２に与えられる操作圧力（０〜２００ｋＰａ）
ＶＲＳが、定圧弁２００の弁体２１２の状態（０が全閉、１が開（開度不問））
ＶＲＪが、定圧弁２００の弁体２１２と上ダイアフラム２１４との関係（０が密接、１が隙間有り）
をそれぞれ示している。
また、最上段に記載された数字１〜４は、動作フェーズ（詳細は下記）を示している。

［フェーズ１］
フェーズ１は、基板処理システムの運転が完全に停止している段階である。このとき、第１開閉弁１１４が閉、定圧弁２００の一次側圧力Ｐ１が０ｋＰａ、第２開閉弁１１８が閉、定圧弁２００の二次側圧力Ｐ２が０ｋＰａ、定圧弁２００の弁体２１２が全閉（弁座に着座）、定圧弁２００の弁体２１２と上ダイアフラム２１４とが密接、となっている。なお、定圧弁２００の弁体２１２と上ダイアフラム２１４とが密接している理由は、後述のフェーズ５で示したようなシャットダウンの手順を踏んでいるからである。

［フェーズ２］
フェーズ２では、各処理ユニット１６にそれぞれ対応する処理液供給機構（ノズル４１、第１、第２開閉弁１１４，１１８、定圧弁２００、電空レギュレータ３００等からなる）を、ノズル４１からウエハＷに処理液を吐出できる状態（以下、「吐出待機状態」とも呼ぶ）に移行させる吐出準備手順が実行される。まず、弁体２１２が弁座に着座している状態にある定圧弁２００を全開状態に移行させる。すなわち、時点ｔ１において、電空レギュレータ３００から定圧弁２００の操作ポート２２２に供給される操作圧力ＰＰを、ゼロから２００ｋＰａに立ち上げる。以下、この２００ｋＰａの操作圧力ＰＰを「待機時操作圧力」とも呼ぶこととする。これにより、定圧弁２００の弁体２１２が弁座２１０から離れる。

２００ｋＰａという待機時操作圧力は、定圧弁２００の一次側圧力Ｐ１（上流側弁室２０８ａ内の圧力）の最大値（循環ライン１０４内の処理液の設定圧力に相当し、例えば１５０ｋＰａ程度である）よりも十分に大きく、かつ、定圧弁２００による流量制御が行われるとき操作ポート２２２に与えられる操作圧力ＰＰ（例えば３０〜１００ｋＰａ程度）よりも十分に大きい。

次に、時点ｔ２において第１開閉弁１１４が開かれ、定圧弁２００の一次側圧力が循環ライン１０４内の処理液の圧力とほぼ等しい値、例えば１５０ｋＰａとなる。

定圧弁２００の下流側弁室２０８ｂ内の圧力よりも操作圧力ＰＰが十分に大きいので、定圧弁２００は引き続き全開状態に維持される。従って、定圧弁２００の上流側弁室２０８ａ内の圧力（一次側圧力＝１５０ｋＰａ）と下流側弁室２０８ｂ内の圧力（これは定圧弁２００の二次側圧力と等しい）とが等しくなる。これによりフェーズ２が終了し、上記の「吐出待機状態」となる。ウエハＷに処理液を吐出すべきときがくるまで、その状態を維持したまま待機する。

［フェーズ３］
フェーズ３ではノズル４１からウエハＷへの吐出サイクル（吐出待機→吐出開始→吐出停止→吐出待機）が繰り返し行われる。

処理ユニット１６内のウエハＷにノズル４１から処理液を吐出すべき時期がきたら（時点ｔ３）、第２開閉弁１１８を開き、かつ、操作圧力ＰＰを初期設定値（これは固定値である）に低下させる（図４の参照符号「Ｈ１」が付けられている部分を参照）。これによりそれまで大きかった弁座２１０と弁体２１２との距離が小さくなる。この初期設定値とは、定圧弁２００の一次側圧力が例えば１５０ｋＰａ（循環ライン１０４内の処理液の圧力とほぼ等しい値）であったときに、定圧弁２００からノズル４１に向けて流れる処理液の流量がプロセスレシピで定められている目標値、例えば１０００ｍｌ／ｍｉｎとなることが期待されるような値であり、試験運転により決定することができる。初期設定値は例えば３０〜１００ｋＰａ程度である。

その後の時点ｔ４からは、電空レギュレータ３００から操作ポート２２２に供給される操作圧力ＰＰは、流量計１１６の検出値が上記目標値（１０００ｍｌ／ｍｉｎ）と一致するようにフィードバック制御される（図４の参照符号「ＦＢ１」が付けられている部分を参照）。なお、図４では、操作圧力ＰＰを示すラインのうち参照符号「ＦＢ１」が付けられている破線部分が直線となっているが、実際には、フィードバック制御が行われているため操作圧力ＰＰは変動している。参照符号Ｈ１が付けられている時間帯における実際の操作圧力ＰＰと参照符号ＦＢ１が付けられている時間帯における実際の操作圧力ＰＰは概ね同じであるが、若干の差があることもある。

予め定められた量の処理液がノズル４１からウエハＷに向けて吐出された後（あるいは吐出開始から予め定められた時間が経過した後）、つまり時点ｔ５において、第１開閉弁１１４を開状態に維持したまま、第２開閉弁１１８を閉じる。

第２開閉弁１１８を閉じる時点ｔ５あるいはその直前に、流量計１１６の検出値に基づく操作圧力ＰＰのフィードバック制御をやめて、操作圧力ＰＰをフィードバック制御をやめた時点ｔ５のときの値に固定する。

操作圧力ＰＰが一定に維持された状態で第２開閉弁１１８を閉じると、下流側弁室２０８ｂ内の圧力（定圧弁２００の二次側圧力）が徐々に上昇してゆき（定圧弁２００は開いているため）、下流側弁室２０８ｂ内の圧力と操作圧力ＰＰとの差がある閾値未満となると、上ダイアフラム２１４及びこれに連結された弁体２１２が上方に移動してゆき、定圧弁２００の弁体２１２は弁座２１０に着座する（時点ｔ６）。

定圧弁２００では、閉弁時においても、弁座２１０の表面とこれに着座する弁体２１２の表面とが完全にシールされているわけではない。従って、第１開閉弁１１４が開状態で第２開閉弁１１８が閉状態となっていて定圧弁２００の一次側圧力が二次側圧力より高い状態が維持されている限り、循環ライン１０４と連通している上流側弁室２０８ａ内の圧力（１５０ｋＰａ）が徐々に下流側弁室２０８ｂに伝播してゆき、下流側弁室２０８ｂ内の圧力は徐々に上昇して、最終的には上流側弁室２０８ａ内の圧力（１５０ｋＰａ）と等しくなる。

このとき、操作圧力ＰＰが１５０ｋＰａより小さいと、この圧力差により上ダイアフラム２１４が弁座２１０から遠ざかる方向に移動しようとする。一方、弁体２１２は弁座２１０に着座しているため上ダイアフラム２１４と一緒に移動することはできない。これにより弁体２１２に大きな負荷がかかる。なお、弁体２１２が弁座２１０に着座しているときには、上記の事象に対してバネ２２０の反発力は関与しないことに注意されたい。

前述したように上ダイアフラム２１４と弁体２１２は弁体２１２の軸線方向に相対移動可能であるため、上記の大きな負荷が加わったとしても図３Ｂに示すように上ダイアフラム２１４と弁体２１２との間に相対移動が生じ（図３Ｂに示す弁体２１２と上ダイアフラム２１４との相対的位置関係を参照）、弁体２１２及びその周辺部品が損傷することが防止されている。しかしながら、相対移動が生じると、弁体２１２の上端部の表面と、当該上端部が挿入されている上ダイアフラム２１４の下面の凹部の表面との間で摺動が生じ、パーティクルが発生してしまう。

本実施形態では、上記メカニズムによるパーティクルの発生を防止するため、弁体２１２が弁座２１０に着座した後に、操作圧力ＰＰを下流側弁室２０８ｂ内の圧力Ｐ２（定圧弁２００の二次側圧力）より高い値に維持するようにしている。この目的のため、時点ｔ５で第２開閉弁１１８を閉じた後、下流側弁室２０８ｂ内の圧力Ｐ２が上記の上ダイアフラム２１４と弁体２１２との摺動が生じる程に高まる前の時点（図示例では時点ｔ７）で、操作圧力ＰＰを上述した待機時操作圧力（２００ｋＰａ）まで上昇させる。操作圧力ＰＰを待機時操作圧力まで上昇させることにより、上ダイアフラム２１４が弁体２１２を下方に押し、弁体２１２が弁座２１０から離れる（時点ｔ７）。従って、弁体２１２が上ダイアフラム２１４から離れるような弁体２１２とダイアフラム２１４との間の相対移動が生じることはない。

時点ｔ７の後は、上記のように定圧弁２００が強制的に開弁させられた状態となるので、下流側弁室２０８ｂ内の圧力Ｐ２（定圧弁２００の二次側圧力）は、上流側弁室２０８ａ内の圧力Ｐ１（定圧弁２００の一次側圧力）と等しくなる（時点ｔ８以降を参照）。以上にてフェーズ３が終了する。このフェーズ３の終了時点(時点ｔ２と時点ｔ３との間)における系の状態は、フェーズ２の終了時点（時点ｔ８と時点ｔ９との間）における系の状態、つまり吐出待機状態と同じである。

［フェーズ４］
フェーズ３の吐出サイクルが（吐出待機→吐出開始→吐出停止→吐出待機）が１回または複数回繰り返し行われた後、例えば当分の間この処理ユニット１６（または基板処理システム１全体）で処理を行う予定が無い場合には、フェーズ４にて装置のシャットダウンが行われる。

時点ｔ９において、第１開閉弁１１４が閉じられ、これとほぼ同時に第２開閉弁１１８及び第３開閉弁１２４が開かれる。これにより、定圧弁２００の二次側が開放され、二次側圧力Ｐ２がゼロまで低下する。また、操作圧力ＰＰが待機時操作圧力（２００ｋＰａ）となっていて定圧弁２００が全開となっているため、定圧弁２００の一次側圧力も速やかにゼロまで低下する。

次に、時点ｔ１０において、第１開閉弁１１４を閉じたままで、第２開閉弁１１８を閉じ、これとほぼ同時に操作圧力ＰＰをゼロまで低下させる。すると定圧弁２００の弁体２１２にはバネ２２０の反発力のみが負荷されるため、弁体２１２は弁座２１０に着座する。このとき操作圧力ＰＰ及び下流側弁室２０８ｂ内の圧力Ｐ２はともにゼロであるため、弁体２１２と上ダイアフラム２１４との相対運動は生じることはなく、弁体２１２の上端が上ダイアフラム２１４の凹部の底まで入り込んだ状態（図３Ａに示す弁体２１２と上ダイアフラム２１４との相対的位置関係を参照）が維持される。

上記実施形態では、フェーズ３の動作が繰り返し実行されている間、つまり、処理ユニット１６が予め定められた処理スケジュールに従い逐次ウエハＷの処理を行っているとき（処理ユニット１６の定常運転時）であってかつ、弁体２１２が弁座２１０に着座しているときに、下流側弁室２０８ｂ内の圧力Ｐ２よりも操作圧力ＰＰの方が高くなるように操作圧力ＰＰが制御されているため、弁体２１２が上ダイアフラム２１４から離れようとする弁体２１２と上ダイアフラム２１４との相対運動は生じることはない。このため、弁体２１２と上ダイアフラム２１４との間の摺動に起因するパーティクルの発生を防止することができる。

図３Ａ及び図３Ｂに記載した形式の定圧弁２００では、弁内の発塵（パーティクル発生）要因として、上述した弁体２１２と上ダイアフラム２１４との間の摺動の他に、弁体２１２の弁座２１０への着座及び離座時の弁体２１２と弁座２１０との間の摺動がある。パーティクルの発生量をより少なくするという観点からは、フェーズ３の動作が繰り返し実行されている間に弁体２１２の弁座２１０への着座及び離座が行われないことがより好ましい。

弁体２１２の弁座２１０への着座及び離座を防止するには、時点ｔ５において第２開閉弁１１８を閉じた後、下流側弁室２０８ｂ内の圧力が操作圧力ＰＰを上回ることにより弁体２１２が弁座２１０に着座するよりも前に（つまり時点ｔ６よりも前に）、操作圧力ＰＰを待機時操作圧力まで上昇させればよい。図５の手順を上記に従って変更した場合が図６に示されており、時点ｔ５と時点ｔ６との間の時点ｔ５．５で操作圧力ＰＰを待機時操作圧力まで上昇させている。これにより、フェーズ３では、弁体２１２の弁座２１０への着座及び離座が生じないようになっている。

弁体２１２と上ダイアフラム２１４との相対移動は弁体２１２が弁座２１０に着座しなければ生じないため、少なくともフェーズ３で弁体２１２を弁座２１０に全く着座させないような操作をするということは、弁体２１２と上ダイアフラム２１４との摺動に伴う発塵の防止対策にもなっている。

また、少なくともフェーズ３で弁体２１２を弁座２１０に全く着座させないのであれば、弁体２１２の着座に起因する弁体２１２及びその周辺部材の強度上の問題は生じなので、弁体２１２と上ダイアフラム２１４は相対的に移動不能な単一部材として形成してもよい。

以下に、図２に示した基板処理システムを用いて行われる基板の液処理の一例としてのレジスト剥離処理について簡単に説明しておく。マスクとしての役割を終えたレジストパターン（レジスト膜）が表面に存在するウエハＷが、基板搬送装置１７（図１を参照）により処理ユニット１６内に搬入され、基板保持部３０に水平姿勢で保持される。次いで、基板保持部３０がウエハＷを鉛直軸線周りに回転させる。ウエハＷはレジスト剥離処理に関する一連の工程が終了するまで、継続的に回転させられる。

図示しないノズルアームによりウエハＷの中心の真上に位置させられたノズル４１ＡからＳＰＭ液が供給され、これによりレジスト膜がウエハＷから剥離させられる。次いで、図示しないノズルアームによりウエハＷの中心の真上に位置させられたノズル４１からホットＤＩＷが供給され、これによりＳＰＭ及びレジスト膜由来の反応生成物が除去される。

その後、ノズル４１からのホットＤＩＷの供給が停止されるとともに、ノズル４１から希アンモニア水が供給される。ＳＰＭ処理後のウエハＷの表面には、硫酸（Ｈ_２ＳＯ_４）及び硫酸に由来するイオン（ＨＳＯ_４ ⁻，（ＳＯ_４）_２ ⁻など）が残留しており、これはＤＩＷ、ホットＤＩＷ等によるリンス処理では十分に除去されないが、希アンモニア水をリンス液として用いることにより、これらの残留成分を酸化または中和することにより効率良く除去することができる。

希アンモニア水によるリンス処理の終了後、ウエハＷの回転速度を増して振り切り乾燥が行われる。希アンモニア水はシリコンをエッチングしないため、希アンモニア水によるリンス処理の後に、ＤＩＷを用いたリンスを行うことなく乾燥処理を行うことができる。以上により、一連のレジスト剥離処理が終了する。処理済みのウエハＷは、基板搬送装置１７によって処理ユニット１６から搬出される。

希アンモニア水に代えてオゾン水（ＤＩＷにオゾンガスを溶解させたもの）を用いてもよい。ウエハＷ上に残留する上記物質は、オゾンにより酸化させることによっても効率良く除去することができる。

上述した流れ制御機器群を用いて供給する処理液は上述されたものに限定されるものではなく、任意の処理液、例えば半導体装置製造に良く用いられるＤＨＦ（希フッ酸）、ＳＣ−１、ＳＣ−２等であってもよい。

上述した処理システムにより処理される被処理体は、上述したウエハＷ（シリコンウエハ等）に限定されるものではなく、ＬＣＤ用のガラス基板、セラミック基板等の他の種類のものであってもよい。

Ｗウエハ（被処理体）
４制御部（制御装置）
３０基板保持部
４１ノズル
１１２処理液供給ライン（分岐ライン）
１１６流量計
１１８下流側開閉弁（第２開閉弁）
２００定圧弁
２０２弁箱
２０８弁室
２０８ａ上流側弁室
２０８ｂ下流側弁室
２１２弁体
２１４ダイアフラム（上ダイアフラム）
２２０バネ
２２１操作圧力室
３００操作圧力供給部（電空レギュレータ）
ＰＰ操作圧力
Ｐ２二次側圧力

Claims

被処理体に処理液を供給するノズルと、
前記ノズルに処理液を供給する処理液供給ラインと、
前記処理液供給ラインに設けられた定圧弁と、
前記定圧弁と前記ノズルの間の前記処理液供給ラインに設けられた下流側開閉弁と、
前記定圧弁に、操作圧力を供給する操作圧力供給部と、
前記下流側開閉弁の開閉動作、及び前記操作圧力供給部から前記定圧弁に供給される操作圧力を制御する制御部と、
を備え、
前記定圧弁は、弁室及び弁座を有する弁箱と、前記弁室内に移動可能に設けられた弁体と、前記弁体を閉弁方向に付勢するバネと、を有しており、
前記弁室は、前記弁体が閉弁したときに前記弁体より上流側にある上流側弁室と、前記弁体より下流側にある下流側弁室とを有し、前記弁体にダイアフラムが連結されており、前記ダイアフラムの第１面は前記下流側弁室に面しており、前記ダイアフラムの前記第１面と反対側の第２面に面して前記操作圧力が印加される操作圧力室が設けられており、前記操作圧力室に印加される操作圧力により前記ダイアフラムは前記弁体に開弁方向の力を印加するようになっており、前記弁体と前記ダイアフラムとは、相互に連結された状態を維持しながら前記弁体の移動方向に相対変位が可能であり、
前記制御部は、前記下流側開閉弁を閉じることと、その後、前記定圧弁の調圧作用により前記定圧弁が閉弁した後に前記操作圧力が前記定圧弁の二次側圧力を下回ることがないように、前記操作圧力供給部から供給される前記操作圧力を制御することと、を実行する
液処理装置。
前記制御部は、前記下流側開閉弁が閉じられかつ前記定圧弁が閉弁しているときに前記操作圧力を前記定圧弁の二次側圧力を下回ることがないように制御するときに、前記操作圧力を前記定圧弁の一次側圧力よりも高い圧力まで上昇させる、請求項１記載の液処理装置。
被処理体に処理液を供給するノズルと、
前記ノズルに処理液を供給する処理液供給ラインと、
前記処理液供給ラインに設けられた定圧弁と、
前記定圧弁と前記ノズルの間の前記処理液供給ラインに設けられた下流側開閉弁と、
前記定圧弁に、操作圧力を供給する操作圧力供給部と、
前記下流側開閉弁の開閉動作、及び前記操作圧力供給部から前記定圧弁に供給される操作圧力を制御する制御部と、
を備え、
前記定圧弁は、弁室及び弁座を有する弁箱と、前記弁室内に移動可能に設けられた弁体と、前記弁体を閉弁方向に付勢するバネと、を有しており、
前記制御部は、前記下流側開閉弁を閉じることと、その後、前記定圧弁の調圧作用により前記定圧弁が閉弁する前に前記操作圧力を上昇させて前記定圧弁の閉弁を防止することと、を実行する、液処理装置。
前記制御部は、前記操作圧力を上昇させて前記定圧弁の閉弁を防止するときに、前記操作圧力を少なくとも前記定圧弁の一次側圧力よりも高い圧力まで上昇させる、請求項３記載の液処理装置。
前記弁室は、前記弁体が閉弁したときに前記弁体より上流側にある上流側弁室と、前記弁体より下流側にある下流側弁室とを有し、前記弁体にダイアフラムが連結されており、前記ダイアフラムの第１面は前記下流側弁室に面しており、前記ダイアフラムの前記第１面と反対側の第２面に面して前記操作圧力が印加される操作圧力室が設けられており、前記操作圧力室に印加される操作圧力により前記ダイアフラムは前記弁体に開弁方向の力を印加するようになっている、請求項３記載の液処理装置。
前記処理液供給ラインに設けられた流量計をさらに備え、前記制御部は、前記下流側開閉弁を開いて前記ノズルから被処理体に処理液を供給するときに、前記流量計により測定された流量に基づいて、当該流量が目標値となるように前記操作圧力をフィードバック制御する、請求項１から５のうちのいずれか一項に記載の液処理装置。
被処理体に処理液を供給するノズルと、
前記ノズルに処理液を供給する処理液供給ラインと、
前記処理液供給ラインに設けられ、弁室及び弁座を有する弁箱と、前記弁室内に移動可能に設けられた弁体と、前記弁体を閉弁方向に付勢するバネと、を有する定圧弁と、
前記定圧弁と前記ノズルの間の前記処理液供給ラインに設けられた下流側開閉弁と、
前記定圧弁に、操作圧力を供給する操作圧力供給部と、
を備えた液処理装置の制御方法であって、
前記弁室は、前記弁体が閉弁したときに前記弁体より上流側にある上流側弁室と、前記弁体より下流側にある下流側弁室とを有し、前記弁体にダイアフラムが連結されており、前記ダイアフラムの第１面は前記下流側弁室に面しており、前記ダイアフラムの前記第１面と反対側の第２面に面して前記操作圧力が印加される操作圧力室が設けられており、前記操作圧力室に印加される操作圧力により前記ダイアフラムは前記弁体に開弁方向の力を印加するようになっており、前記弁体と前記ダイアフラムとは、相互に連結された状態を維持しながら前記弁体の移動方向に相対変位が可能であり、
前記制御方法が、
前記ノズルから被処理体に処理液を供給した後に前記下流側開閉弁を閉じることと、
その後、前記定圧弁の調圧作用により前記定圧弁が閉弁した後に前記操作圧力が前記定圧弁の二次側圧力を下回ることがないように、前記操作圧力供給部から供給される前記操作圧力を制御することと、
を備えている、制御方法。
被処理体に処理液を供給するノズルと、
前記ノズルに処理液を供給する処理液供給ラインと、
前記処理液供給ラインに設けられ、弁室及び弁座を有する弁箱と、前記弁室内に移動可能に設けられた弁体と、前記弁体を閉弁方向に付勢するバネと、を有する定圧弁と、
前記定圧弁と前記ノズルの間の前記処理液供給ラインに設けられた下流側開閉弁と、
前記定圧弁に、操作圧力を供給する操作圧力供給部と、
を備えた液処理装置の制御方法であって、
前記ノズルから被処理体に処理液を供給した後に前記下流側開閉弁を閉じることと、
その後、前記定圧弁の調圧作用により前記定圧弁が閉弁する前に前記操作圧力を上昇させて前記定圧弁の閉弁を防止することと、
を備えた制御方法。
前記操作圧力供給部から供給される前記操作圧力を制御することは、前記操作圧力を前記定圧弁の一次側圧力よりも高い圧力まで上昇させることを含む、請求項７記載の制御方法。
液処理装置の動作を制御するためのコンピュータにより実行されたときに、前記コンピュータが前記液処理装置を制御して請求項７から９のうちのいずれか一項に記載の制御方法を実行させるプログラムが記録された記憶媒体。