JP6915498B2 - ノズル待機装置、液処理装置及び液処理装置の運転方法並びに記憶媒体 - Google Patents

Description

本発明は、乾燥により固化する処理液を吐出するためのノズルをノズル収容部に待機させ、ノズルの先端部に溶剤を吸い込んで溶剤の液層を形成する技術に関する。

半導体デバイスの製造工程の中には、レジストパターンを形成するためにレジスト液を基板に塗布する処理がある。レジスト液の塗布は、例えばスピンチャックに保持された半導体ウエハ（以下「ウエハ」という）を回転させながら、このウエハのほぼ中心部にノズルからレジスト液を吐出することにより行なわれる。

レジスト液は有機材料よりなるレジスト膜の成分と、この成分の溶剤例えばシンナー液とを含むものであって、大気に接触すると乾燥し易い性質があり、乾燥により濃度等が変化するおそれがある。このため、ノズルの先端内部のレジスト液層の外側に空気層と溶剤層（溶剤の液層）とを形成して、ノズル内のレジスト液の乾燥を防止する手法が採られている。例えばこの手法は、ノズル内のレジスト液をダミー吐出してから、当該ノズル内を吸引して空気層を形成し、次いで、ノズルの先端部を溶剤に浸漬してノズル内を吸引することにより行われる。

特許文献１には、洗浄室にノズルを進入した後、ノズル内のレジスト液を吸引し、次いで、洗浄室内に溶剤の液溜まりを形成して、この液溜まりにノズルの先端を浸漬して吸引することにより、溶剤層を形成する手法が記載されている。洗浄室は逆円錐形の漏斗状に構成され、その下端に排出孔を介して排出路が設けられている。

ところで、３次元ＮＡＮＤ型メモリ用のレジスト薄膜のように粘度が高いレジスト液を使用する場合には、レジスト液が排出孔の内壁に付着しやすく、次第に堆積していくため、排出孔で詰まりを引き起こし易くなる。このため、例えば次のレジスト液のダミー吐出時にレジスト液がオーバーフローし、ノズルの先端が汚染されるおそれがある。排出孔を拡大すればレジスト液の詰まりは改善されるが、洗浄室内に溶剤が貯留しにくくなり、洗浄室に液溜まりを形成するためには、溶剤の流量を増大せざるを得ず、溶剤の消費量が多くなるというデメリットがある。

特許文献２には、ノズル洗浄液の消費量を抑える手法が提案されている。この手法は、底面部に排出流路が設けられたノズル収容部内に洗浄液を供給すると共に、排出流路内にも洗浄液を供給して渦流を形成し、この渦流により排出流量を調整して、ノズル収容部内に洗浄液を貯留するときの洗浄液の消費量を抑えるものである。しかしながら、この手法はノズル収容部内に洗浄液を貯留するものであるため、排出流路の内径を大きくすれば、洗浄液の供給量は多くなり、本発明の課題の解決を図ることは困難である。

特開２０１０−６２３５２号公報 特開２０１７−９２２３９号公報（段落００６９、００７０等）

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、処理液を吐出するためのノズルをノズル収容部に待機させ、ノズルの先端部に溶剤を吸い込んで溶剤の液層を形成するにあたり、ノズル収容部に供給される溶剤の省液化を図ることができる技術を提供することにある。

このため、本発明は、乾燥により固化する処理液を吐出するためのノズルを待機させ、ノズルの先端部に溶剤を吸い込んで溶剤の液層を形成するためのノズル待機装置において、
前記ノズルの先端部を囲むように形成された内周面を含み、ノズルの吐出口と対向して排出口が形成されたノズル収容部と、
前記ノズル収容部内に開口し、吐出された溶剤が前記ノズル収容部の内周面に沿って案内されて前記排出口から排出されるように形成された溶剤吐出口と、
前記ノズルの先端部に溶剤の液層を形成するときに、溶剤吐出口に第１の流量で溶剤を供給し、当該溶剤により前記ノズルの吐出口を塞ぐように液膜が形成された後、溶剤吐出口に、前記ノズルの吐出口が溶剤により塞がれた状態を維持できる、前記第１の流量よりも少ない第２の流量で溶剤を供給する溶剤供給部と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明の液処理装置は、
基板を保持する基板保持部と、
乾燥により固化する処理液を、前記基板保持部に保持された基板の表面に吐出するためのノズルと、
前記ノズル待機装置と、
前記ノズル待機装置に待機するノズル内の流路を上流側に吸引して溶剤を吸い込むための吸引機構と、を備えたことを特徴とする。

さらに、本発明の液処理装置の運転方法は、
乾燥により固化する処理液を、基板保持部に保持された基板の表面にノズルから吐出する工程と、
次いで前記ノズルを、ノズルの先端部を囲むように形成された内周面を含み、ノズルの吐出口と対向して排出口が形成されたノズル収容部に待機させる工程と、
前記ノズル収容部に待機しているノズルの吐出口から処理液を吐出して、当該吐出口と対向する排出口から処理液を排出する工程と、
続いて前記ノズル収容部内に開口する溶剤吐出口から第１の流量で溶剤を吐出し、吐出された溶剤が前記ノズル収容部の内周面に沿って案内され、当該溶剤により前記ノズルの吐出口を塞ぐように液膜を形成する工程と、
しかる後、前記ノズル収容部内に開口する溶剤吐出口から、前記ノズルの吐出口が溶剤により塞がれた状態を維持できる、前記第１の流量よりも少ない第２の流量で溶剤を吐出し、吐出された溶剤が前記ノズル収容部の内周面に沿って案内される工程と、を含むことを特徴とする。

さらに、本発明の記憶媒体は、
乾燥により固化する処理液を、基板保持部に保持された基板の表面にノズルから吐出する液処理装置に用いられるコンピュータプログラムを記憶する記憶媒体であって、
前記コンピュータプログラムは、前記液処理装置の運転方法を実行するようにステップ群が組まれていることを特徴とする。

本発明によれば、ノズル収容部において、処理液を吐出するためのノズルの先端部に溶剤を吸い込んで溶剤の液層を形成するにあたり、ノズル収容部の溶剤吐出口から第１の流量で溶剤を供給して、ノズルの吐出口を塞ぐように液膜を形成した後、第１の流量よりも少ない第２の流量で溶剤を供給している。第２の流量は、ノズルの吐出口が溶剤により塞がれた状態を維持できる流量であり、ノズルの吐出口に形成された液膜と溶剤とが接触することにより、表面張力によってノズルの先端部に溶剤が吸い込まれ、溶剤の液層が形成される。従って、ノズル収容部に溶剤の液溜まりを形成する必要がなく、また、溶剤吐出口から溶剤を供給する間に、その供給流量を第１の流量から第２の流量に少なくしているので、溶剤の省液化を図ることができる。

本発明のノズル待機装置を備えた液処理装置の一実施形態を示す縦断側面図である。 液処理装置を概略的に示す斜視図である。 液処理装置に設けられたノズルユニットを示す斜視図である。 ノズルユニットに設けられた塗布ノズルと、待機ユニットの一部と、を示す縦断側面図である。 ノズルユニットと、待機ユニットと、を示す縦断側面図である。 液処理装置の作用を示す縦断側面図である。 液処理装置の作用を示す縦断側面図である。

図１及び図２は、本発明の一実施形態に係る液処理装置１の縦断側面図及び斜視図である。液処理装置１は、ウエハＷの裏面中央部を吸着して水平に保持する基板保持部であるスピンチャック２を備えている。このスピンチャック２は、駆動軸２１を介して駆動機構２２により、ウエハＷを保持した状態で鉛直軸回りに回転自在及び昇降自在に構成されており、その回転軸上にウエハＷの中心が位置するように設定されている。スピンチャック２の周囲にはスピンチャック２上のウエハＷを囲むようにして、上方側に開口部２３１を備えたカップ２３が設けられており、カップ２３の側周面上端側は内側に傾斜した傾斜部２３２を形成している。

カップ２３の底部側には例えば凹部状をなす液受け部２４が設けられている。液受け部２４は、隔壁２４１によりウエハＷの周縁下方側に全周に亘って外側領域と内側領域とに区画され、外側領域の底部には貯留したレジストなどを排出するための排液口２５が設けられ、内側領域の底部には処理雰囲気を排気するための排気口２６が設けられている。

スピンチャック２に保持されたウエハ表面のほぼ中央には、ノズルユニット３の塗布ノズル４１により塗布液が吐出されるように構成されている。このノズルユニット３は、図３に示すように、処理液を吐出するための複数本例えば１０本の塗布ノズル４１と、処理液の溶剤を吐出するための例えば１本の溶剤ノズル４２と、を共通の支持部３１に一体的に固定することにより構成されている。この例における処理液は乾燥により固化するものであり、溶剤は例えばシンナーである。処理液の例としては、例えば３次元ＮＡＮＤ型メモリの製造に用いられる例えば粘度が５０ｃｐ〜１０００ｃｐのレジスト液が挙げられる。塗布ノズル４１が本発明のノズルに相当するものであり、以降、塗布ノズル４１及び溶剤ノズル４２をノズル４１、４２と記載する場合がある。

塗布ノズル４１及び溶剤ノズル４２は例えば同様に構成され、液処理装置１の横方向（Ｙ軸方向）に沿って一直線上に配列されるように支持部３１に固定されている。これらノズル４１、４２は、例えば図４に塗布ノズル４１を例にして示すように、支持部３１に接続される基端部４３と、基端部４３の下方側に鉛直方向に伸びる円筒部４４と、この円筒部４４から下方側に向けて縮径する略円錐状の先端部４５と、を備えている。これら基端部４３、円筒部４４及び先端部４５の内部には、鉛直方向に伸びる処理液の流路４６が形成され、この流路４６はノズル下方の先端側において、処理液の吐出口４７として開口している。吐出口４７は例えば平面形状が円形に形成されている。

これら塗布ノズル４１及び溶剤ノズル４２は、共通の支持部３１により支持され、移動機構３２により、スピンチャック２上のウエハＷに処理液等を供給する処理位置と、後述する待機ユニット５に収容される待機位置との間で移動自在に構成されている。例えば移動機構３２は、図２中横方向（Ｙ軸方向）に伸びるガイド３３に沿ってガイドされる水平移動部３４と、この水平移動部３４から水平に伸びると共に、水平移動部３４に対して図示しない昇降機構により昇降するアーム部３５とを備え、このアーム部３５の先端に支持部３１が設けられている。

図１に示すように、各塗布ノズル４１は、例えば夫々異なる処理液供給路４１１を介して夫々異なる処理液供給源４１２に接続されている。各処理液供給路４１１には、例えば夫々途中にサックバックバルブＶＡや、開閉バルブやマスフローコントローラ等を備えた流量調整部４１３が設けられている。また、処理液供給路４１１は例えばフレキシブルな材料により構成され、ノズルユニット３が移動する際、ノズルユニット３の動きを妨げないようになっている。

サックバックバルブＶＡは、対応する塗布ノズル４１からの処理液の吐出を停止させた際に、塗布ノズル４１の流路４６内に残留する処理液の先端液面を処理液供給路４１１側に後退（サックバック）させるためのものであり、また、本発明の吸引機構を兼用している。サックバックバルブＶＡは、例えば内部に処理液供給路４１１に連通する吸引室が形成されたベローズを備えており、このベローズを伸張させて吸引室内を負圧にすることにより、塗布ノズル４１内の処理液を処理液供給路４１１側に吸引するように構成されている。さらに、サックバックバルブＶＡにはニードルが設けられており、このニードルで吸引室の最大容積を変えることによって処理液の先端液面の後退する距離を調節することができるようになっている。

流量調整部４１３は処理液の流量を調整するものであり、処理液供給源４１２には、例えば夫々種類の異なるレジスト液や、種類が同じであっても粘度等が異なるレジスト液、例えば３次元ＮＡＮＤ型メモリのレジスト薄膜用のレジスト液が処理液として貯留されている。溶剤ノズル４２は、溶剤供給路４２１を介して溶剤供給源４２２に接続されており、溶剤供給路４２１には、開閉バルブやマスフローコントローラ等を備えた流量調整部４２３が介設されている。サックバックバルブＶＡや流量調整部４１３、４２３は、後述する制御部６からの制御信号に基づいてその駆動が制御される。

カップ２３の外面には、例えば図１及び図２に示すように、ノズル待機装置をなす待機ユニット５が設けられている。なお、図１においては、図示の便宜上、ノズルユニット３及び待機ユニット５を実際よりも大きく、簡略化して描いている。待機ユニット５には、例えば図５に示すように、各塗布ノズル４１と溶剤ノズル４２が夫々個別に収まるような筒状のノズル収容部５１がノズルの数量分即ち１１個設けられており、例えばこのノズル収容部５１はＹ軸方向に一直線上に配列されている。

塗布ノズル４１用のノズル収容部５１は同様に構成されており、このノズル収容部５１について図４を参照して説明する。図４は、図５中最も左側のノズル収容部５１を示すものである。ノズル収容部５１は、塗布ノズル４１の円筒部４４及び先端部４５を収容する部位が例えば円筒状であり、ノズル収容部５１の下部側は、例えば下に向かうほど内径が小さくなる縮径部５２として構成されている。また、ノズル収容部５１の下端は排出口５３を介して各ノズル収容部５１共用の排液室５４と連通している。排液室５４に流入した液体は、排出路５５を介して液処理装置１の外に排出される。

図４及び図５は、ノズルユニット３が待機ユニット５内に収容された待機位置にあるときを示しており、この待機位置では、例えば各塗布ノズル４１の先端部４５はノズル収容部５１の縮径部５２にあり、この縮径部５２の内周面が塗布ノズル４１の先端部を囲む内周面に相当する。そして、各ノズル４１の吐出口４７の下方側に、これら吐出口４１と対向するように排出口５３が位置している。この排出口５３は、例えば平面形状が円形に構成され、塗布ノズル４１の吐出口４７に対応する部位の塗布ノズル４１の外径よりも大きく形成されている。この例では、縮径部５２と排液室５４との間の最も内径が小さい部位が排出口５３に相当する。

また、塗布ノズル４１用のノズル収容部５１の下部側の側壁例えば縮径部５２の側壁には、溶剤を供給するための溶剤吐出口５６が設けられている。この溶剤吐出口５６は、例えば溶剤を縮径部５２の内周面に沿わせて供給するように形成され、このため、溶剤吐出口５６は、例えば図４（ｂ）に示すように、縮径部５２の接線方向に設けられている。これにより、溶剤吐出口５６から吐出された溶剤は、ノズル収容部５１の内周面に沿って案内されて排出口５３から排出され、縮径部５２においては、溶剤吐出口５６から吐出された溶剤が旋回流となって落下するように構成されている。

図５に示すように、これら溶剤吐出口５６は、塗布ノズル４１の各ノズル収容部５１毎に、溶剤供給路５７を介して溶剤供給源５８に接続されており、各溶剤供給路５７には、開閉バルブやマスフローコントローラ等を備えた流量調整部５９が夫々介設されている。各流量調整部５９は、例えば制御部６の制御信号により駆動が制御され、各ノズル収容部５１に溶剤吐出口５６から吐出する溶剤の供給量を調整する機構である。本発明の溶剤供給部は、溶剤供給路５７と、流量調整部５９と、溶剤供給源５８と、を含むものである。この溶剤供給部は、後述するように、塗布ノズル４１の先端部に溶剤の液層を形成するときに、溶剤吐出口５６に第１の流量で溶剤を供給して、当該ノズル４１の吐出口４７を塞ぐように溶剤の液膜を形成した後、溶剤吐出口５６に第１の流量よりも少ない第２の流量で溶剤を供給するように構成されている。また、溶剤ノズル４２に対応するノズル収納部５１は、例えば溶剤吐出口５６が形成されていない以外は、塗布ノズル４１に対応するノズル収容部５１と同様に構成されている。

後述するように、待機ユニット５では、塗布ノズル４１からレジスト液がダミー吐出されるが、レジスト液の粘度が高い場合には、排出口５３が小さいとレジスト液の詰まりが発生する。一方、排出口５３が大きいと、塗布ノズル４１の先端に溶剤の液層が形成できなくなる。このため、塗布ノズル４１の吐出口４７に対応する部位の塗布ノズル４１の外径Ｌ１が例えば２．５ｍｍ〜３．０ｍｍであるときには、排出口５３の内径Ｌ２は、例えば直径３．２ｍｍ〜３．６ｍｍに設定されることが好ましい。

ノズルユニット３の塗布ノズル４１及び溶剤ノズル４２は、例えばウエハＷの回転中心上を通る直線上に配列され、また、待機ユニット５の各ノズル収容部５１も、ウエハＷの回転中心上を通る直線上に位置するように配列されている。ノズルユニット３は、既述のように移動機構３２により、ウエハＷの回転中心上を通る直線上に移動すると共に、昇降自在に構成され、こうして、ノズルユニット３は、待機位置と、処理位置との間で移動される。待機位置とは、既述のように各塗布ノズル４１の先端部４５が各ノズル収容部５１の縮径部５２に収容される位置である。また、処理位置とは、塗布ノズル４１、溶剤ノズル４２のいずれか一つのノズルがウエハＷの回転中心に処理液又は溶剤を供給する位置である。なお、ノズルユニット３は待機位置の上方側、例えばノズルユニット３の各塗布ノズル４１の先端が待機ユニット５のノズル収容部５１の上面よりも僅かに例えば１ｍｍ〜２ｍｍ程度上方側にある位置にて待機する場合もある。

この液処理装置１は制御部６を備えており、制御部６は例えばコンピュータからなり、不図示のプログラム格納部を有している。このプログラム格納部には、ウエハＷの塗布処理、待機ユニット５における塗布ノズル４１に対する処理等、各種の動作を行うことができるように命令（ステップ群）が組まれたプログラムが格納されている。そして、このプログラムによって制御部６から液処理装置１の各部に制御信号が出力されることで、当該液処理装置１の各部の動作が制御される。プログラムは、例えばハードディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスクまたはメモリーカードなどの記憶媒体に収納された状態でプログラム格納部に格納される。

次に、液処理装置１の作用について、ノズルユニット３の一の塗布ノズル４１Ａを用いてレジスト液の塗布処理を行う場合を例にして、図６及び図７を参照して説明する。先ず、例えば粘度が５０ｃｐ〜１０００ｃｐのレジスト液を用いて、塗布ノズル４１Ａによりスピンチャック２に保持されたウエハＷの表面にレジスト液を吐出して塗布処理を行う。即ち、スピンチャック２をカップ２３の上方側まで上昇させ、図示しない基板搬送機構からウエハＷを受け取る。そして、溶剤ノズル４２がスピンチャック２に保持されたウエハＷの回転中心に溶剤を供給する位置にノズルユニット３を移動し、溶剤であるシンナー液を供給する。次いで、スピンチャック２によりウエハＷを回転させ、この遠心力によりシンナー液を周縁部まで拡散させる。

次に、スピンチャック２の回転を中止し、塗布ノズル４１Ａがスピンチャック２に保持されたウエハＷの回転中心にレジスト液を供給する位置にノズルユニット３を移動し、レジスト液を吐出する。そして、スピンチャック２によりウエハＷを回転させ、この遠心力によりレジスト液をウエハＷの中心部から周縁部まで拡散させる。レジスト液は、例えばシンナー液によりウエハ表面が濡れている状態で塗布され、このようにしてレジスト液が塗布されたウエハＷは、基板搬送機構に受け渡される。

一方、塗布処理を終了した後、所定時間以上塗布液の吐出が行われない場合は、ノズルユニット３を待機ユニット５に対向する位置まで移動させてから降下させ、各塗布ノズル４１の先端を夫々対応するノズル収容部５１内に収容し、待機位置に位置させる。この状態で、塗布ノズル４１Ａの流路４６の先端内部のレジスト液７１をダミーディスペンスによりノズル収容部５１内に吐出する（図６（ａ）参照）。

レジスト液７１は、ノズル収容部５１の排出口５３を介して排液室５４側へ排出される。この例では、排出口５３は塗布ノズル４１Ａの吐出口４７に対応する部位のノズル４１Ａの外径よりも大きく、例えば直径３．６ｍｍの大きさに形成されているので、レジスト液７１の粘度が約１０００ｃｐとある程度高い場合にも、排出口５３におけるレジスト液７１の詰まりが抑えられる。

続いて、塗布ノズル４１Ａの処理液供給路４１１に設けられたサックバックバルブＶＡにより１回目の吸引を行なう。このようにすると、塗布ノズル４１Ａの流路４６内のレジスト液７１の液面は、図６（ｂ）に示すように処理液供給路４１１側に後退して、当該液面は塗布ノズル４１Ａの先端から上昇する。例えば塗布ノズル４１Ａ内のレジスト液７１の液面は、ノズル先端から１ｍｍ〜３ｍｍ程度上昇させるように、サックバックバルブＶＡにより吸引することが望ましい。

次いで、図６（ｃ）に示すように、サックバックバルブＶＡにより２回目の吸引を行ないながら、溶剤吐出口５６からノズル収容部５１内に溶剤７２を第１の流量で第１の供給時間で供給して、塗布ノズル４１Ａの流路４６の先端部に溶剤の液膜７３を形成する。液膜７３とは、塗布ノズル４１Ａの吐出口４７を塞ぐ膜であり、その厚さは例えば１ｍｍである。溶剤吐出口５６から吐出された溶剤７２は、ノズル収容部５１の縮径部５２の内周面に沿って案内されて、旋回流となって落下していき、排出口５３から排出される。

このように溶剤７２は、ノズル収容部５１の内周面を伝わってスパイラル状に落下していくので、排出口５３を大きくすると、溶剤７２が排出口５３を介して速やかに排出されていく。これにより、後述する評価試験からも明らかなように、溶剤７２の供給量が第１の流量よりも少ないと、塗布ノズル４１Ａ内を吸引しても溶剤７２をノズル内に吸い込めない。このため、溶剤７２の供給量を第１の流量に設定して、吸引機構をなすサックバックバルブＶＡにより、塗布ノズル４１内の流路４６を上流側から吸引して吸い込んでいる。このようにすることにより、図７（ａ）に示すように、溶剤７２を塗布ノズル４１Ａ側に引き寄せて、塗布ノズル４１Ａの先端部に溶剤の液膜７３を形成する。

この例では、排出口５３の直径が３．６ｍｍであるため、第１の流量を９０ｍｌ／分〜１５０ｍｌ／分例えば１００ｍｌ／分、第１の供給時間を例えば１〜２秒に設定することにより、塗布ノズル４１Ａの先端部に溶剤の液膜７３を形成することができる。なお、塗布ノズル４１Ａの吸引力を大きくすることによって、第１の流量を９０ｍｌ／分よりも小さくすることも考えられるが、粘度の高いレジスト液を用いると、レジスト液が塗布ノズル４１Ａの流路４６の内壁面に付着しやすい。このため、吸引力を大きくすると、レジスト液が千切れて分離するおそれがあり、後述するように塗布ノズル４１Ａの内部に溶剤の液層を形成するときに、レジスト液の液層と混合しやすくなってしまい、得策ではない。

続いて、図６（ｄ）に示すように、サックバックバルブＶＡによる塗布ノズル４１Ａ内の流路４６の吸引を続け、塗布ノズル４１Ａの先端に液膜７３が形成された状態で、この液膜７３と接触するように、溶剤吐出口５６から溶剤を第２の流量で、例えば第１の供給時間よりも長い第２の供給時間で供給する。第２の流量とは、塗布ノズル４１の吐出口４７が溶剤により塞がれた状態を維持できる、第１の流量よりも少ない流量である。

これにより、図７（ｂ）に示すように、液膜７３に接触する溶剤７２は、表面張力及び塗布ノズル４１Ａ内の流路４６の吸引により、塗布ノズル４１Ａの流路４６内に引き込まれていく。つまり、液膜７３が起点となって、ノズル収容部５１の縮径部５２の内周面に供給された溶剤７２が表面張力により、流路４６に引き込まれる。溶剤７２を第２の流量で吐出することにより、塗布ノズル４１の吐出口４７が溶剤により塞がれた状態を維持できるため、表面張力の利用により、ノズル収容部５１に排出口５３を塞ぐような溶剤の液溜まりを形成することなく、塗布ノズル４１Ａに溶剤を吸い込ませることができる。この例では、排出口５３の直径が３．６ｍｍであるため、第２の供給量を３０ｍｌ／分〜６０ｍｌ／分例えば４０ｍｌ／分、第２の供給時間を例えば６〜７秒に設定している。

第１の流量及び第１の供給時間、第２の流量及び第２の供給時間は、予め実験により求められたものである。レジスト液の粘度や、塗布ノズル４１の吐出口４７の大きさ、吐出口４７に対応する部位のノズルの外径の大きさに応じて、ノズル収容部５１の排出口５３の大きさが設定され、この排出口５３の大きさに基づいて、第１の流量及び第１の供給時間、第２の流量及び第２の供給時間が適宜求められる。

こうして、図６（ｅ）に示すように、塗布ノズル４１Ａの流路４６内に、処理液供給路４１１側から順に処理液層８１と空気層８２と溶剤の液層（溶剤層）８３とが形成される。これにより、塗布ノズル４１Ａの先端内部の処理液（レジスト液）は空気層８２と溶剤層８３によって大気と遮断されるため、処理液の乾燥を防止することができる。

例えば、塗布ノズル４１Ａ内の溶剤層８３の液面は、塗布ノズル４１Ａの先端から５ｍｍ〜１５ｍｍ程度上昇させるように、サックバックバルブＶＡにより吸引することが望ましい。なお、この後、溶剤吐出口５６からの溶剤の供給を停止した状態で、サックバックバルブＶＡにより塗布ノズル４１Ａ内の流路４６を吸引して、塗布ノズル４１Ａの先端内部において溶剤層８３の外側にさらに空気層を形成するようにしてもよい。このように塗布ノズル４１Ａ内において溶剤層８３よりも先端側に空気層を形成することにより、塗布ノズル４１Ａの先端内部への溶剤の滴の吸い込みを防止することができる。この状態で、ノズルユニット３の各塗布ノズル４１は待機ユニット５内の待機位置において待機する。

続いて、各塗布ノズル４１の先端に処理液層８１と空気層８２と溶剤層８３とが形成されたノズルユニット３を用いて、液処理装置１にてウエハＷの塗布処理を行なう場合について、ノズルユニット３の一の塗布ノズル４１Ａを用いる場合を例にして説明する。先ず、塗布ノズル４１Ａから溶剤層８３を排出する処理を行う。つまり、塗布ノズル４１Ａを待機ユニット５の待機位置に配置し、当該ノズル４１Ａの流量調整部４１３により所定量のレジスト液を吐出させて、ノズル先端の溶剤層８３を排出した後、レジスト液のサックバックを行う。この際、レジスト液の廃棄量を少なくするために、溶剤層８３のみを排出するためのレジスト液の供給量は予め実験により求めておき、例えばレジスト液の液面を例えば２ｍｍ程度下降させ、こうして溶剤層８３を排出する。

次いで、ノズルユニット３を塗布ノズル４１ＡがウエハＷに塗布液を供給する処理位置まで移動させて、この塗布ノズル４１Ａからレジスト液をウエハＷに供給して、既述の手法にて塗布処理を行なう。そして、塗布処理を終了した後、所定時間以上塗布液の吐出が行われない場合は、使用した塗布ノズル４１Ａを待機ユニット５のノズル収容部５１内に収容して、上述のように、塗布ノズル４１Ａの内部に、処理液供給路４１１側から順に処理液層８１と空気層８２と溶剤層８３とを形成する。

この後、上記一の塗布ノズル４１Ａとは異なる他の塗布ノズル４１Ｂを用いて 塗布処理を行う場合には、塗布ノズル４１Ａと同様に、他の塗布ノズル４１Ｂの 溶剤層８３の排出を行う。次いで、この塗布ノズル４１Ｂを用いてウエハＷに処理液であるレジスト液の塗布処理を行い、続いて、ノズルユニット３を待機ユニット５の待機位置に配置し、この塗布ノズル４１Ｂの先端内部に処理液層８１と空気層８２と溶剤層８３とを形成するための処理を行う。

ここで、使用する塗布ノズル４１Ａの溶剤を排出し、所定の塗布処理を行い、次いで、当該塗布ノズル４１Ａの先端内部に処理液層８１と空気層８２と溶剤層８３とを形成するための処理を行う一連の動作や、次いで、他の塗布ノズル４１Ｂ等を用いて次の塗布処理を行なう際の一連の動作は、制御部６に格納されたプログラムに基づいて行われる。

上述の実施形態によれば、ノズル収容部５１において、塗布ノズル４１の先端部に溶剤の液層８３を形成するにあたり、第１の流量で溶剤を供給して、塗布ノズル４１の吐出口４７を塞ぐように液膜７３を形成した後、第１の流量よりも少ない第２の流量で溶剤を供給している。これにより、塗布ノズル４１の吐出口４７に形成された液膜７３と溶剤とが接触することにより、表面張力によって塗布ノズル４１の先端部に溶剤が吸い込まれ、溶剤の液層８３が形成される。従って、ノズル収容部５１に排出口５３を覆うような溶剤の液溜まりを形成する必要がなく、ノズル収容部５１への溶剤の供給途中で、その供給量を第１の流量から第２の流量に低減しているので、溶剤の省液化を図ることができる。

本発明は、塗布ノズル４１の吐出口４７に液膜７３を形成するときには、溶剤の供給量は大流量である第１の流量が必要であるが、液膜７３の形成後は、溶剤の供給量を第１の流量よりも少ない第２の流量に設定しても、溶剤が塗布ノズル４１内に引き込まれることを見出したことにより成されたものである。このため、ノズル収容部５１の排出口５３が３．２ｍｍ〜３．６ｍｍであっても、溶剤の省液化を図りながら、塗布ノズル４１の先端部に溶剤の液層８３を形成することができる。

従って、レジスト液の粘度が約１０００ｃｐと比較的大きい場合に、レジスト液の排出口５３を大きく設定できるので、ダミーディスペンスの際のレジスト液の詰まりを抑制しながら、溶剤の省液化を図ることができる。例えば溶剤を第１の流量を１００ｍｌ／分として１〜２秒供給し、次いで第２の流量を４０ｍｌ／分として６〜７秒供給して、塗布ノズル４１の先端に溶剤の液層８３を形成する場合には、溶剤を第１の流量（１００ｍｌ／分）で７〜８秒供給する場合に比べて、溶剤供給量を４５％程度削減することができる。このように既存の設備を用い、溶剤の供給量の調整を行うことにより溶剤の省液化を図ることができる手法は有効である。

（評価試験１）
以下、本発明を成すに至った実験例について説明する。先ず、ノズル収容部５１の排出口５３の大きさと、塗布ノズル４１の溶剤層８３の形成との関連性について評価した。図４に示す本発明のノズル収容部５１において、排出口５３を直径３．６ｍｍとし、塗布ノズル４１の吸引量を一定にして、溶剤吐出口５６からの溶剤の供給量を２０ｍｌ／分〜１２０ｍｌ／分の間で変化させて、塗布ノズル４１に溶剤層８３が形成されるか否かについて、目視で確認した。また、排出口５３が３．０ｍｍのノズル収容部５１についても同様の評価を行った。

この結果、排出口５３が３．６ｍｍの場合には、溶剤の供給量が１００ｍｌ／分〜１２０ｍｌ／分であるときには溶剤層８３が形成され、排出口５３が３．０ｍｍの場合には、溶剤の供給量が２０ｍｌ／分〜１２０ｍｌ／分であるときに溶剤の液層が形成されることが認められた。排出口５３を大きくすると、溶剤が排出口５３から速やかに排出され、塗布ノズル４１による吸引がしにくくなるため、溶剤層８３を形成するためには、溶剤の供給流量を増大する必要があることが理解される。

（評価試験２）
続いて、塗布ノズル４１の先端の液膜７３の有無と、塗布ノズル４１の溶剤層８３の形成との関連性について評価した。図４に示す本発明のノズル収容部５１において、排出口５３を直径３．６ｍｍとし、塗布ノズル４１に液膜７３を形成したときとしないときに対して、溶剤吐出口５６からの溶剤の供給量を２０ｍｌ／分〜１２０ｍｌ／分の間で変化させて、溶剤層８３が形成されるか否かの確認を行った。なお、塗布ノズル４１の吸引量は一定とした。また、排出口５３が３．０ｍｍのノズル収容部５１についても同様の評価を行った。

この結果、塗布ノズル４１に液膜７３を形成した場合には、溶剤の供給量が４０ｍｌ／分〜１２０ｍｌ／分であるときには溶剤層８３が形成され、液膜７３を形成しない場合には、溶剤の供給量が１００ｍｌ／分〜１２０ｍｌ／分であるときに溶剤層８３が形成されることが認められた。このように、排出口５３が３．６ｍｍと大きい場合でも、予め塗布ノズル４１の先端に液膜７３を保持した場合で溶剤を供給すると、その後の溶剤供給量が低流量であっても、液膜７３が起点となり、ノズル収容部５１の縮径部５２の内周面の溶剤を引きこむ現象が観察された。これらの評価試験から、塗布ノズル４１の吐出口４７に液膜７３を形成するときには、第１の流量で溶剤を供給し、次いで、第１の流量よりも低流量の第２の流量で供給することによって、塗布ノズル４１内に溶剤層８３を形成しながら溶剤の省液化を図ることができることが確認された。従って、排出口５３の内径が３．２〜３．６ｍｍの場合には、第１の流量が９０ｍｌ／分〜１５０ｍｌ／分であれば、塗布ノズル４１の先端に液膜７３が形成され、第２の流量が３０ｍｌ／分〜６０ｍｌ／分であれば溶剤層８３が形成されると理解される。

以上において、上述の実施形態では、溶剤供給部から第１の流量で溶剤が供給される溶剤吐出口５６と、溶剤供給部から第２の流量で溶剤が供給される溶剤吐出口５６とは共通化されているが、第１の流量で溶剤を吐出する溶剤吐出口と、第２の流量で溶剤を吐出する溶剤吐出口とを、例えば縮径部５２の側壁面に別個に設けるようにしてもよい。

本発明の処理液の例としては、レジスト液の他に、顔料レジスト（ＯＣＣＦ）や水溶性レジスト等が挙げられ、溶剤の例としては、ＰＧＭＥＡやＯＫ７３等のシンナーや、水等が挙げられる。また、上述の実施形態では、複数の塗布ノズル４１を備えたノズルユニット３の例を示しているが、塗布ノズル４１の本数は上述の例に限らず、１本の塗布ノズルを備える構成に対しても適用可能である。さらに、本発明は、半導体ウエハ以外の被処理基板、例えばＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）基板の液処理装置に適用できる。

１ 液処理装置
２ スピンチャック
３ ノズルユニット
３２ 移動機構
４１ 塗布ノズル
４２ 溶剤ノズル
４６ 流路
４７ 吐出口
５ 待機ユニット
５１ ノズル収容部
５２ 縮径部
５３ 排出口
５６ 溶剤吐出口
５７ 溶剤供給路
５９ 流量調整部
６ 制御部
８１ 処理液層
８２ 空気層
８３ 溶剤の液層（溶剤層）
ＶＡ サックバックバルブ
Ｗ 半導体ウエハ

Claims (9)

1. 乾燥により固化する処理液を吐出するためのノズルを待機させ、ノズルの先端部に溶剤を吸い込んで溶剤の液層を形成するためのノズル待機装置において、
   前記ノズルの先端部を囲むように形成された内周面を含み、ノズルの吐出口と対向して排出口が形成されたノズル収容部と、
   前記ノズル収容部内に開口し、吐出された溶剤が前記ノズル収容部の内周面に沿って案内されて前記排出口から排出されるように形成された溶剤吐出口と、
   前記ノズルの先端部に溶剤の液層を形成するときに、溶剤吐出口に第１の流量で溶剤を供給し、当該溶剤により前記ノズルの吐出口を塞ぐように液膜が形成された後、溶剤吐出口に、前記ノズルの吐出口が溶剤により塞がれた状態を維持できる、前記第１の流量よりも少ない第２の流量で溶剤を供給する溶剤供給部と、を備えたことを特徴とするノズル待機装置。
2. 溶剤供給部から第１の流量で溶剤が供給される溶剤吐出口と溶剤供給部から第２の流量で溶剤が供給される溶剤吐出口とは、共通化されていることを特徴とする請求項１記載のノズル待機装置。
3. 前記ノズル収容部において、溶剤吐出口から吐出された溶剤が旋回流となって落下する部位に、下へ向かうほど内径が小さくなる縮径部が形成されていることを特徴とする請求項１または２記載のノズル待機装置。
4. 前記ノズルの吐出口に対応する部位のノズルの外径は、２．５ｍｍ〜３．０ｍｍであり、
   前記ノズルの排出口の内径は、３．２ｍｍ〜３．６ｍｍであ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ノズル待機装置。
5. 第１の流量は、９０ｍｌ／分〜１５０ｍｌ／分であり、
   第２の流量は、３０ｍｌ／分〜６０ｍｌ／分であることを特徴とする１ないし４のいずれか一項に記載のノズル待機装置。
6. 基板を保持する基板保持部と、
   乾燥により固化する処理液を、前記基板保持部に保持された基板の表面に吐出するためのノズルと、
   請求項１ないし５のいずれか一項に記載のノズル待機装置と、
   前記ノズル待機装置に待機するノズル内の流路を上流側に吸引して溶剤を吸い込むための吸引機構と、を備えた液処理装置。
7. 前記処理液の粘度は、５０ｃｐ〜１０００ｃｐであることを特徴とする請求項６記載の液処理装置。
8. 乾燥により固化する処理液を、基板保持部に保持された基板の表面にノズルから吐出する工程と、
   次いで前記ノズルを、ノズルの先端部を囲むように形成された内周面を含み、ノズルの吐出口と対向して排出口が形成されたノズル収容部に待機させる工程と、
   前記ノズル収容部に待機しているノズルの吐出口から処理液を吐出して、当該吐出口と対向する排出口から処理液を排出する工程と、
   続いて前記ノズル収容部内に開口する溶剤吐出口から第１の流量で溶剤を吐出し、吐出された溶剤が前記ノズル収容部の内周面に沿って案内され、当該溶剤により前記ノズルの吐出口を塞ぐように液膜を形成する工程と、
   しかる後、前記ノズル収容部内に開口する溶剤吐出口から、前記ノズルの吐出口が溶剤により塞がれた状態を維持できる、前記第１の流量よりも少ない第２の流量で溶剤を吐出し、吐出された溶剤が前記ノズル収容部の内周面に沿って案内される工程と、を含むことを特徴とする液処理装置の運転方法。
9. 乾燥により固化する処理液を、基板保持部に保持された基板の表面にノズルから吐出する液処理装置に用いられるコンピュータプログラムを記憶する記憶媒体であって、
   前記コンピュータプログラムは、請求項８項に記載の液処理装置の運転方法を実行するようにステップ群が組まれていることを特徴とする記憶媒体。
   
   
   

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