JP7073691B2

JP7073691B2 - 液処理装置及び液処理方法

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Publication number: JP7073691B2
Application number: JP2017230767A
Authority: JP
Inventors: 健一上田; アルノアラインジャンダウエンドルファー
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2017-11-30
Filing date: 2017-11-30
Publication date: 2022-05-24
Anticipated expiration: 2037-11-30
Also published as: JP2019102605A

Description

本発明は、基板に処理液を供給するための液処理装置及び液処理方法に関する。

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り、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処理液の塗布、あるいは絶縁膜形成用の処理液の塗布などが挙げられる。このような塗布膜の形成は、処理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。このような液処理装置においては、ノズルアームの先端のノズルまで処理液供給路を引き回し、処理液供給路を介して処理液供給源に貯留されている処理液をノズルに供給するように構成し、処理液供給路に介設されたポンプやバルブにより処理液の給断を行うように構成している。

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、処理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。処理液供給路の主な発塵源はバルブやポンプでありであり、特にディスペンスバルブなどと呼ばれている、処理液の供給停止を行う吐出バルブの発塵が多い問題がある。またノズルアーム付近の部品の数が増えることから構成が複雑になる問題がある。

このような問題に対して、特許文献１、２には、レジスト液貯留部に貯留されたレジスト液をシリンジ式のノズルにより吸引し、基板に供給する装置が記載されている。しかしながらレジスト液をレジスト液貯留部に進入させる必要があるためレジスト液貯留部の上方が開放されており、液処理装置内におけるミストの飛散や、貯留されたレジスト液の品質の劣化などの問題がある。

特許第４２２７１７１号公報特許第４３２８６５８号公報

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、ノズルから処理液を基板に供給して液処理を行うにあたって、処理液の供給に伴い配管に設けられる部品点数を抑え、さらに処理液の品質の劣化及び周囲への飛散を抑制する技術を提供することにある。

本発明の液処理装置は、基板に対して処理液により液処理を行う装置において、
処理液を貯留し、上面に処理液の取り出し口が設けられた処理液タンクと、
処理液の吸い上げ及び吐出の機能を備えたノズルと、
前記ノズルを、前記取り出し口に挿入される位置と基板上に吐出する位置との間で移動させるノズル移動機構と、
前記取り出し口を開閉する開閉機構と、
前記取り出し口へのノズルの挿入時に処理液タンク内を外気から遮断するための遮断機構と、を備え、
前記処理液タンクは、処理液タンクの中心から外れた上面の位置に第１の開口部が形成されているタンク本体と、前記タンク本体の上面側に設けられ、前記第１の開口部と重なったときに当該第１の開口部と共に前記取り出し口を構成する第２の開口部が形成された蓋部と、を備え、
前記開閉機構は、前記蓋部を固定する機構と、前記第１の開口部及び第２の開口部が互に重なる位置と重ならない位置との間で前記タンク本体を回転させる機構と、を備えたことを特徴とする。

本発明の液処理方法は、前記処理液タンクに補充する処理液が貯留された補充用貯留部と、前記補充用貯留部と前記処理液タンクとの間に設けられ、ポンプ部が介設された循環路を含む処理液供給路と、を備えた上述の液処理装置を用い、前記ノズルを、前記取り出し口に挿入し、当該ノズルにより処理液タンク内の処理液を吸い上げる吸引工程と、
次いで前記ノズルから基板に処理液を供給する吐出工程と、
前記補充用貯留部に貯留された処理液を前記流路を介して、前記処理液タンクに補充する補充工程と、
前記処理液を前記ポンプ部により循環路内を循環させる循環工程と、を含み、
前記循環工程は、前記吸引工程、吐出工程及び補充工程の内の少なくとも一つの実行時に重複するように実行されることを特徴とする。

本発明は、ノズルが処理液タンクから処理液を直接吸引して基板に吐出するようにしている。そのためノズルに接続される配管系を短く抑えると共に配管に設けられる部品点数を抑えることができる。そして処理液タンクの上面に開閉自在に構成された処理液の取り出し口を設け、前記取り出し口へのノズルの挿入時に処理液タンク内を外気から遮断するための遮断機構を設けている。そのため処理液の品質の劣化及び周囲への飛散を抑制することができる。
また本発明は、さらに前記処理液タンクに補充する処理液が貯留された補充用貯留部と、前記補充用貯留部と前記処理液タンクとの間に設けられ、ポンプ部が介設された循環路を含む処理液供給路と、を設けることで処理液を循環させる循環工程を行うことで処理液中の成分の析出を抑制することができる。さらにノズルに処理液を吸引し、ノズルから処理液を吐出する吸引吐出工程と、補充用貯留部の圧力を高めて補充用貯留部から処理液タンクに処理液を補充する補充工程と、を処理液を循環させる動作と、同時に実行することができる。従って処理液中の成分の析出をより確実に抑制することができる。

液処理装置を備えた塗布、現像装置及び露光装置を含む基板処理システムの斜視図である。液処理装置を備えた塗布、現像装置及び露光装置を含む基板処理システムの平面図である。前記液処理装置を示す斜視図である。前記液処理装置に設けられるノズルユニットを示す斜視図である。前記ノズルユニットに設けられるレジスト液ノズルを示す縦断面図である。前記レジスト液ノズルを示す縦断面図である。前記液処理装置に設けられるレジスト液貯留部の分解斜視図である。前記液処理装置に設けられるレジスト液貯留部の縦断面図である。前記レジスト液貯留部の開口部の開閉を説明する説明図である。前記レジスト液貯留部の開口部の開閉を説明する説明図である。前記レジスト液貯留部を含むレジスト液供給系を示す説明図である。前記レジスト液貯留部の本体部を回転させる回転機構を示す斜視図である。前記レジスト液貯留部の本体部を回転させる回転機構を示す縦断面図である。前記レジスト液貯留部の本体部を回転させる回転機構を示す平面図である。洗浄液貯留部及び乾燥タンクを示す縦断面図である。レジスト液貯留部へのレジスト液ノズルの進入動作を示す説明図である。レジスト液貯留部へのレジスト液ノズルの進入動作を示す説明図である。レジスト液貯留部へのレジスト液ノズルの進入動作を示す説明図である。レジスト液貯留部へのレジスト液ノズルの進入動作を示す説明図である。レジスト液貯留部へのレジスト液ノズルの進入動作を示す説明図である。レジスト液貯留部へのレジスト液ノズルの進入動作を示す説明図である。レジスト液貯留部へのレジスト液ノズルの進入動作を示す説明図である。レジスト液貯留部へのレジスト液ノズルの進入動作を示す説明図である。レジスト液ノズルを保持するノズル保持部の他の例を示す説明図である。レジスト液ノズルを保持するノズル保持部のさらに他の例を示す説明図である。塗布、現像装置に設けられる処理液供給系を示す説明図である。本体部を加熱する加熱部の他の例を示す斜視図である。開閉機構の他の例を示す説明図である。開閉機構の他の例を示す説明図である。開閉機構の他の例を示す説明図である。開閉機構の他の例を示す説明図である。ノズルユニットの他の例を示す説明図である。

本発明の実施の形態に係る液処理装置を備えた塗布、現像装置及び露光装置を含む基板処理システムについて図１及び図２を参照しながら説明する。このシステムは、キャリアブロックＳ１と、処理ブロックＳ２と、インターフェイスブロックＳ３と、を直線状に接続して構成されている。インターフェイスブロックＳ３には、更に露光ステーションＳ４が接続されている。
キャリアブロックＳ１は、同一のロットの円形の基板である半導体ウエハ（以下「ウエハ」という）Ｗを複数枚含むキャリアＣを装置内に搬入出する役割を有し、キャリアＣの載置台１１と、開閉部１２と、開閉部１２を介してキャリアＣからウエハＷを搬送するための搬送機構１３とを備えている。

処理ブロックＳ２はウエハＷに液処理を行うための第１～第６の単位ブロックＢ１～Ｂ６が下から順に積層されて構成され、各単位ブロックＢ１～Ｂ６は、概ね同じ構成である。図１において各単位ブロックＢ１～Ｂ６に付したアルファベット文字は、処理種別を表示しており、ＣＯＴはレジスト膜形成処理、ＤＥＶは現像処理を表している。この例では、４層のレジスト膜形成処理を行う層ＣＯＴが積層され、さらに２層の現像処理を行う層ＤＥＶが積層されている。

図２は、代表して第３の単位ブロックＢ３を示す平面図である。単位ブロックＢ３には、キャリアブロックＳ１からインターフェイスブロックＳ３へ向かう直線状の搬送領域Ｒ３を移動するメインアームＡ３と、液処理装置であるレジスト塗布モジュール１０と、ウエハＷを加熱、冷却するための熱系モジュールを積層した棚ユニットＵ１～Ｕ６とを備えている。

搬送領域Ｒ３のキャリアブロックＳ１側には、互いに積層された複数のモジュールにより構成されている棚ユニットＵ７が設けられている。搬送機構１３とメインアームＡ３との間のウエハＷの受け渡しは、棚ユニットＵ７のモジュールと受け渡しアーム３０とを介して行なわれる。
インターフェイスブロックＳ３は、処理ブロックＳ２と露光ステーションＳ４との間でウエハＷの受け渡しを行うためのものであり複数のモジュールが互いに積層された棚ユニットＵ８、Ｕ９、Ｕ１０を備えている。図２中の３Ａ、３Ｂは、棚ユニットＵ８、Ｕ９、Ｕ１０の間でウエハＷの受け渡しを行うための搬送アームであり、３Ｃは、インターフェイスブロックＳ３と、露光ステーションＳ４との間でウエハＷの受け渡しを行う搬送アームである。

この基板処理システムでは、キャリアＣにより搬送されたウエハＷは受け渡しアーム３０により、処理ブロックＳ２に搬送され、レジスト膜形成処理ＣＯＴを行う単位ブロックＢ１（Ｂ２～Ｂ４）に搬送され、インターフェイスブロックＳ３を介して露光ステーションＳ４へと搬送され露光処理が行われる。露光後のウエハＷはインターフェイスブロックＳ３を介して現像処理ＤＥＶを行う単位ブロックＢ５（Ｂ６）へと搬送されて現像処理が行われ、棚ユニットＵ７、受け渡しアーム３０を介してキャリアブロックＳ１のキャリアＣへと戻される。

レジスト塗布モジュール１０について、図３も参照して説明する。処理液であるレジスト液をウエハＷに供給する液処理装置であるレジスト塗布モジュール１０は、図２に示すように例えば一列に横並びに配列されたカップモジュール１と、複数のカップモジュール１に共通化され、カップモジュール１の並ぶ方向に移動自在に設けられたノズルが設けられたノズルユニット５を備えている。

カップモジュール１は、図３に示すようにウエハＷの裏面中央部を吸着して水平に保持して鉛直軸周りに回転させるスピンチャック１１を備えている。スピンチャック２１の周囲にはスピンチャック２１上のウエハＷを囲むようにして、上方側に開口部を備えたカップ体（詳しくはカップ組立体）２２が設けられている。カップ体２２はウエハＷから振り切られた溶剤を受け止め、排出すると共に、下部の排気路から排気してミストが処理雰囲気に飛散しないように構成されている。

ノズルユニット５は、図３に示すように水平方向に進退自在に構成されたアーム５５、移動体５３、昇降機構５６及び基台１００上に設けられたガイドレール５４を含む移動機構により、昇降自在、移動自在に構成されている。
図４に示すようにノズルユニット５は、シンナーノズル５７と、レジスト液ノズル６とを備えている。シンナーノズル５７は、ノズルユニット５の先端部下面に設けられ、下方に向けてシンナーを吐出するように構成されている。シンナーノズル５７の基端側は、ノズルユニット５内に形成されたシンナー供給路５８の一端に接続されており、シンナー供給路５８の他端側は、例えば流量調整部Ｍ５８及びバルブＶ５８を介して、シンナー供給源５９に接続されている。

またレジスト液ノズル６は、ノズルユニット５の先端部下面に設けられたノズル保持部７を介して着脱自在に設けられている。レジスト液ノズル６は、ノズルユニット５の先端側にシンナーノズル５７と並んでも配置されている。図４、図５に示すようにレジスト液ノズル６は筒状のノズル部６０と、ノズル部６０の周囲を囲むように設けられたベローズ（ベローズ体）６１とを備えている。ノズル部６は、下方側（先端側）が吐出吸引口６２となっていると共に、上端側（基端側）が、ノズル保持部７に保持される保持端６３になっている。ベローズ６１は、上下方向に伸縮するように構成され、上端部の内面が、ノズル部６０の保持端６３の下方側に固定され、下端部は、ノズル部６０の断面よりも広く開口し、ノズル部６０の先端よりも下方に位置する自由端になっている。従って図６に示すようにベローズ６１を縮ませたときに、ベローズ６１の下端は、ノズル部６０に接触せずにノズル部６０に沿って上昇するように構成されている。またベローズ６１の下端はリング状の突起部６４となっており、突起部６４は、後述するレジスト液貯留部４、洗浄液貯留部９０及び乾燥タンク９１の各々の蓋部４１の孔部４６の周囲に形成された段部４８に係止されるように構成されている。

続いてノズル保持部７について説明する。ノズル保持部７は、例えば公知の絞り機構により開口径を縮小拡大できるように構成され、内部にノズル部６０の保持端６３を挿入し、絞り機構により開口径を狭めることにより挿入されたレジスト液ノズル６の保持端６３が保持される。これによりノズル保持部７の中心軸と、レジスト液ノズル６の中心軸とが揃うように固定される。また絞り機構により開口径を広げることでノズルユニット５からレジスト液ノズル６が取り外される。

また図４に戻ってノズルユニット５には、ガス流路６５が形成されており、ガス流路８６の一端側がノズル保持部７により保持されるレジスト液ノズル６の基端に接続されるように構成されている。ガス流路６５の他端側は、２本に分岐しており、一方の端部からガスを吸引する吸引部６６が接続されていると共に、他方の端部には、例えば窒素ガスを注入するガス供給部６７が接続されている。なお図４中のＶ６６及びＶ６７はバルブである。そしてノズルユニット５にてレジスト液ノズル６を保持し、レジスト液ノズル６におけるノズル部６０の先端をレジスト液に浸して、吸引部６６により吸引することにより、レジスト液ノズル６の先端から所定量のレジスト液が吸引される。また吸引部６６は、吸引流量を調整する流量調整部を備えており、レジスト液ノズル６内に吸引するレジスト液の量を調整できるように構成されている。さらにレジスト液を吸引した後、ガス供給部６７によりガスを供給することで、レジスト液ノズル６の先端からレジストと液が吐出される。

また図３に示すように基台１００上にはレジスト液ノズル６が載置されているノズルホルダー８が設けられている。ノズルホルダー８は、箱状に形成され、上面に各レジスト液ノズル６に対応する複数の孔部８１が一列に並んで形成されている。レジスト液ノズル６は、例えば処理を行う種別により容量や材質などが異なる複数種のレジスト液ノズル６が配置されている。これらレジスト液ノズル６は、各々先端の吐出吸引口６２を下方に向けた姿勢で各孔部８１に挿入された状態で保持されている。ノズルホルダー８においては、ノズルユニット５のノズル保持部７によりノズルホルダー８に載置されたレジスト液ノズル６の保持端６３を保持し、ノズルユニット５を上昇させることにより、ノズルホルダー８に載置されたレジスト液ノズル６の内、ノズルユニット５に保持されたレジスト液ノズル６が引き抜かれる。

また図３に示すように基台１００上にはレジスト液貯留部４（レジスト液タンク）が設けられている。レジスト液貯留部４は、図７、図８に示すように本体部４０と、蓋部４１とを備ええている。本体部４０は、円筒形状の部材で構成され、天板部における中心部から外れた位置に第１の開口部である円形の開口部４２が形成されている。また本体部４０はその底面が、すり鉢状に構成されており、底面部の中心部には、排液管４３が接続されている。排液管４３は、本体部４０を回転させたときに本体部４０が排液管４３に対して独立して鉛直軸周りに回転できるように構成されたコネクタ４４を介して接続されている。また本体部４０の周囲には、例えば加熱部であるリボンヒータ４９が設けられ、本体部４０が所定の温度に加熱されるように構成されている。

さらに本体部４０には、後述するレジスト液供給管４０１の下流側端部が天板部を貫通するように接続されている。また天板部には、本体部４０内に洗浄液を供給する洗浄液供給管２３、本体部４０内に例えば乾燥空気を導入し、本体部４０内の圧力を高め洗浄液を前記排液管４３から排液し、本体部４０内を乾燥させるためのガス供給管２４が天板部を貫通するように接続されている。また本体部４０に貯留されたレジスト液に含まれる溶剤の揮発を抑制するために本体部４０内に溶剤雰囲気を供給する溶剤雰囲気供給管２５が天板部を貫通するように接続されている。レジスト液供給管４０１、洗浄液供給管２３、ガス供給管２４及び溶剤雰囲気供給管２５は、本体部４０の中心軸Ｃを中心とした同じ円周上に並んで配置されている。

本体部４０の上部には、蓋部４１が設けられる。蓋部４１は、下面が開口した扁平な円筒形状に構成され、本体部４０の上部を覆い、本体部４０の回転を妨げないようにごくわずかな隙間を介して配置される。蓋部４１には、本体部４０の開口部４２と対応する位置に第２の開口部である円形の孔部４６が形成され、本体部４０を鉛直軸周りに回転させ、図９に示すように本体部４０の開口部４２と蓋部４１の孔部４６との位置が互いにずらしたがいに重ならない位置とすることで、開口部４２の上方が塞がれる。また図１０に示すように本体部４０の開口部４２と蓋部４１の孔部４６との位置を揃い互いに重なる位置となるように回転させることで、本体部４０の開口部４２と、蓋部４１の孔部４６とが連通して、レジスト液貯留部４の取り出し口が開口する。

また蓋部４１には、本体部４０を回転させて、本体部４０の開口部４２が開口する位置と、本体部４０の開口部４２が塞がれる位置との間で切り替えたときに、レジスト液供給管４０１、洗浄液供給管２３、ガス供給管２４及び溶剤雰囲気供給管２５が移動する移動路に沿って形成され、本体部４０の回転を妨げないように円弧状の溝部４７が形成されている。また蓋部４１における孔部４６の周囲には、リング状の段部４８が設けられている。そして既述のレジスト液ノズル６に設けられたベローズ６１の先端の突起部６４を段部４８に係止することにより、ベローズ６１の位置ずれを防ぎベローズ６１の下方側における隙間の形成を抑制すると共に、ベローズ６１の下降が規制されるように構成されている。ベローズ６１及びベローズ６１を下降させる昇降機構、さらに蓋部４１に形成され、ベローズ６１の突起部６４が係止される段部４８は遮断機構を構成する。

続いてレジスト液貯留部４にレジスト液を供給するレジスト供給系について説明する。レジスト供給系４００Ａは、図１１に示すように補充用貯留部であるメインタンク４１０からレジスト液貯留部４にレジスト液を供給する処理液供給路の一部を構成するレジスト液供給管４０１を備え、レジスト液供給管４０１には、レジスト液をろ過して異物を除去するためのフィルタ４０２及びチューブバルブ４０３が上流側からこの順に設けられている。

またフィルタ４０２の二次側であってチューブバルブ４０３の一次側の部位からは戻り流路をなす戻り管路４０４が分岐され、この戻り管路４０４はフィルタ４０２の一次側に接続されている。戻り管路４０４の途中には、例えばベアリングレスポンプなどのポンプ４０５が介設されている。メインタンク４１０の上部には、不活性ガス例えば図示しない窒素（Ｎ_２）ガスの供給源と接続された気体供給管路４０７が設けられている。なお図１１中のＶ４０１、Ｖ４０４、Ｖ４０５はバルブである。またＶ４０７はメインタンク４１０に供給されるＮ_２ガスを給断するためのバルブである。

続いて本体部４０を回転させて、開口部４２を開閉する回転機構について図１２～図１４を参照して説明する。本体部４０の側面における本体部４０を介して対向する位置には、水平方向に伸び出す水平突片３１が設けられ、各水平突片３１の下方には、本体部４０の側面の形状に沿って湾曲した支持部３２が接続されている。支持部３２は、下方が台部３３に固定されており、台部３３は、基台１００の表面に形成され、レジスト液貯留部４の中心軸Ｃを中心とした円周上に配置された環状のガイドレール３４に沿って移動できるように構成されている。
一方の支持部３２の外周面には、本体部４０の周方向に沿ってギアが並べて配置されたギア部３５が設けられている。またギア部３５のギアに対応するように駆動ギア部３６が設けられ、駆動ギア部３６は基台１００の上面に設けられた回転機構３８に回転軸３７を介して接続されている。

また蓋部４１の側面には、水平方向に並行して伸び出し、互いに並んで配置された２枚の板状体で構成される突起部２９が蓋部４１の中心を介して対向する位置に各々設けられている。各突起部２９に対応する位置には、基台１００から上方に向かって伸びる支柱２７が配置され、突起部２９の２枚の板状体を、支柱２７を挟み、支柱２７の上方寄りの位置に設けられた梁部２８に係止するように配置することで、蓋部４１の高さ位置が固定されると共に蓋部４１の鉛直軸周りの回転が規制される。
このような構成により、駆動ギア部３６を回転させることにより本体部４０の周方向にギア部３５が移動し、支持部３２がガイドレール３４に沿って回転する。これにより本体部４０に中心軸Ｃを中心に回転する力が加わる。この時蓋部４１は支柱２７により回転が規制されるため、蓋部４１が固定された状態で本体部４０が鉛直軸周りに回転する。

また図３に示すように本発明の液処理装置は、洗浄液貯留部（洗浄液タンク）９０と乾燥タンク９１とを備えている。図１４に示すように洗浄液貯留部９０は、内部に洗浄液が供給されることを除いて、レジスト液貯留部４とほぼ同様に構成された本体部４０と蓋部４１とを備えている。なお洗浄液貯留部９０及び乾燥タンク９１においてレジスト液貯留部４とほぼ同じ構造の部位については、レジスト液貯留部４と同じ符号を付している。洗浄液貯留部９０における本体部４０の底面には、本体部４０に貯留された洗浄液を排液する排液管４３が接続されると共に、本体部４０の天井面には、洗浄液を供給する洗浄液供給管９２が接続されている。洗浄液供給管９２には、洗浄液供給源９３が接続されている。洗浄液供給管９２は、本体部４０の側面を貫通し、本体部に進入したレジスト液ノズル６に向けてレジスト液を吐出するように設けられていてもよい。

また乾燥タンク９１もレジスト液貯留部４とほぼ同様に構成された本体部４０と蓋部４１とを備えている。乾燥タンク９１の本体部４０には、乾燥タンク９１内にレジスト液ノズル６が挿入されたときにレジスト液ノズル６の先端に向けて、例えば乾燥空気を吹き付ける乾燥ガスノズル９４が設けられていると共に、本体部の底板部には、乾燥タンク９１内に零れ落ちた洗浄液を排液する排液管４３が接続されている。乾燥ガスノズル９４は、例えばガス供給管９５を介して乾燥ガス供給源９６に接続されている。

また洗浄液貯留部９０及び乾燥タンク９１においても各々本体部４０を鉛直軸周りに回転させる図示しない回転機構が設けられ、本体部４０を回転させて蓋部４１の孔部４６と本体部４０の開口部４２とを揃えることにより、本体部４０の開口部４２が開口するように構成されている。洗浄液貯留部９０及び乾燥タンク９１の回転機構は、レジスト液貯留部の回転機構と同様に構成すればよい。

また図３に示すように本発明の液処理装置は、制御部１０１を備えている。制御部１０１には、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）及びメモリーカードなどの記憶媒体に格納されたプログラムがインストールされる。インストールされたプログラムは、レジスト塗布モジュール１０の各部に制御信号を送信してその動作を制御するように命令（各ステップ）群が組み込まれている。

本発明の実施の形態の作用について説明する。先ずウエハＷの処理を開始する前に、レジスト液貯留部４にレジスト液を貯留しておく。例えばバルブＶ４０７まずメインタンク４１０にＮ_２ガスを供給し、メインタンク４１０内の圧力が高める。さらにチューブバルブ４０３を閉じた状態でバルブＶ４０１、Ｖ４０４、Ｖ４０５を開く。これによりメインタンク４１０に貯留されているレジスト液がレジスト液供給管４０１を介してフィルタ４０２を通過し、戻り管路４０４に流れ込む。次いでバルブＶ４０１を閉じ、ポンプ４０５を駆動し、レジスト液を循環路に通流させ、フィルタ４０２を繰り返し通過させて清浄度を高める。

その後バルブＶ４０４、Ｖ４０５を閉じ及びバルブＶ４０１及びチューブバルブ４０３を開く。これにより清浄度の高められたレジスト液がレジスト液貯留部４に供給される。この動作を繰り返し、レジスト液を清浄化して順次レジスト液貯留部４に貯留していく。この時レジスト液貯留部４においては、本体部４０の開口部４２が蓋部４１により塞がれた状態となっており、さらに溶剤雰囲気供給管２５から溶剤雰囲気が本体部４０内に供給された状態で待機している。またレジスト液貯留部４にレジスト液を貯留して待機するときには、チューブバルブ４０３、Ｖ４０１を閉じＶ４０４、Ｖ４０５を開いた状態でポンプ４０５を駆動しておくことで、レジスト液供給系４００Ａ内のレジスト液に液流を形成しておく。これによりレジスト液中の成分の析出によるパーティクルの発生を抑制する。

続いてウエハＷへのレジスト供給処理について説明する。例えば被処理基板であるウエハＷがスピンチャック２１に受け渡されると、次いでノズルユニット５がノズルホルダー８の上方に移動する。さらにノズルユニット５を下降させ、ノズル保持部７により、当該ウエハＷに液処理を行うためのレジスト液ノズル６を保持して上昇する。続いてレジスト液ノズル６は洗浄液貯留部９０におけるレジスト液ノズル６の洗浄、乾燥タンク９１におけるレジスト液ノズル６の乾燥を行う。その後レジスト液ノズル６は、レジスト液貯留部４に貯留されたレジスト液を吸引する。洗浄液貯留部９０、乾燥タンク９１及びレジスト液貯留部４の各々において、本体部４０内にノズル部６０を進退させる時の動作は、同じであるため、ここでは、レジスト液貯留部４にレジスト液ノズル６を進退させる例について説明する。

例えばレジスト液貯留部４においては、図１６に示すようにレジスト液ノズル６がレジスト液貯留部４の上方に待機しており、図１７に示すように本体部４０の開口部４２と蓋部４１の孔部４６との位置が揃っておらず、本体部４０の開口部４２と蓋部４１の孔部４６との間の角度θ分離間している。
次いで図１８に示すようにレジスト液ノズル６を降下させて、ベローズ６１の先端の突起部６４を段部４８に係止させる。これにより孔部４６の上方及びノズル部６０の先端がベローズ６１により密閉された状態になる。この時図１９に示すように本体部４０の開口部４２と蓋部４１の孔部４６との位置が揃っていない状態のままである。

続いて図２０、図２１に示すように本体部４０を上方から見て反時計回りに、鉛直軸周りに角度θ回転させる。これにより図２１に示すように蓋部４１の孔部４６と、本体部４０の開口部４２の位置とを揃える。これによりレジスト液ノズル６のノズル部６０の下方に本体部４０の開口部４２が位置する。
そして図２２、図２３に示すように蓋部４１の孔部４６と、本体部４０の開口部４２の位置とを揃えた状態でノズルユニット５を下降させると、ベローズ６１は、先端の突起部６４が孔部４６の周囲の段部４８に係止されているため下降が規制されて縮み、ノズル部６０のみがレジスト液貯留部４に進入する。そして例えば吸引部６６によりノズル部６０を陰圧にして、レジスト液を吸引する。その後レジスト液ノズル６をレジスト液貯留部４の外部に退出させるにあたっては、レジスト液ノズル６をレジスト液貯留部４に進入させたときと逆の順番で操作を行い、ベローズ６１により密閉された状態で開口部４２を閉じ、レジスト液ノズル６をレジスト液貯留部４の外部に退出させる。

従って上述の実施の形態では、レジスト液ノズル６は、まず洗浄液貯留部９０の上方に移動し、洗浄液貯留部９０に進入する。そして洗浄液貯留部９０にて、レジスト液ノズル６に洗浄液を吸引し、続けて吸引した洗浄液を洗浄液貯留部９０内に吐出する。この洗浄液の吸引と洗浄液の吐出とを交互に複数回繰り返す。これによりノズル部６０に付着していたパーティクル等が洗い流されて除去される。

次いでレジスト液ノズル６を乾燥タンク９１の上方に移動させ、既述のようにノズル部６０を洗浄液貯留部９０に挿入したときと同様の操作を行って、ノズル部６０を乾燥タンク９１の内部に進入させる。そしてノズル部６０にエアーを吹き付けて乾燥させる。さらに洗浄液貯留部９０からノズル部６０を引き抜いたときと同様にノズル部６０を乾燥タンク９１から引き抜き、さらにベローズ６１の突起部６４を段部４８から引き離す。

続いてレジスト液ノズル６をレジスト液貯留部４の上方に移動させ、既述のようにノズル部６０をレジスト液貯留部４に進入させ、ノズル部６０の先端をレジスト液に浸す。さらに吸引部６６によりレジスト液ノズル６の内部を陰圧にすることにより、レジスト液ノズル６の内部に所定量のレジスト液が吸引される。
その後既述のようにノズルユニット５を上昇させ、ノズル部６０をレジスト液貯留部４から引き抜き、さらにノズルユニット５を上昇させて、ベローズ６１の突起部６４を段部４８から引き離す。次いでスピンチャック２１に保持されたウエハＷの上方に移動させ、例えば回転するウエハＷに向けてレジスト液ノズル６内のすべてのレジスト液を吐出して、液処理を行う。

さらにレジスト液を吐出した後、レジスト液ノズル６をレジスト液貯留部４の上方に移動させ、同様にノズル部６０をレジスト液貯留部４に挿入して、レジスト液を吸引する。そしてカップモジュール１においては、処理済みのウエハＷを搬出し、後続のウエハＷをカップモジュール１に受け渡す。続いてレジスト液ノズルをカップモジュール１の上方に移動させ、ウエハＷにレジスト液の供給を行う。

このようにウエハＷの処理を行い、例えば当該ロットのウエハＷの処理を終えると、ノズルユニット５をノズルホルダー８の上方に移動させ、ノズルユニット５に装着しているレジスト液ノズル６が保持されていた孔部８１にて、当該レジスト液ノズル６を取り外す。その後ノズルユニット５は、後続のロットに使用するレジスト液ノズル６を保持し、同様に処理を行う。

上述の実施の形態によれば、レジスト液ノズル６により、レジスト液貯留部４内のレジスト液を直接吸引し、次いでウエハＷに供給するようにしている。そのため中間タンクから、レジスト液ノズル６にレジスト液を供給すると共にレジスト液ノズル６からレジスト液を吐出するための機器であるディスペンスバルブ等が不要となり、配管に設けられる部品点数を少なくすることができる。従ってレジスト液中のパーティクルの発生を抑制することができ、膜中に取り込まれて欠陥となる、パーティクルを起点としたポリマーの凝集を抑制することができる。またレジスト液を貯留しておく中間タンクであるレジスト液貯留部４から、レジスト液ノズル６にレジスト液を供給するための配管がなくなることで、配管中のレジスト液の滞留によるレジスト液中の成分の析出のリスクが低減する。

そしてレジスト液貯留部４に、本体部４０を鉛直軸周りに回転させることにより開閉する開口部４２を設けると共に、レジスト液ノズル６にノズル部６０の先端部の周囲を囲むようにベローズ６１を設けている。これにより蓋部４１にベローズの先端を係止させて、レジスト液ノズル６の先端及び孔部４６をベローズ６１の外気と区画し、開口部４２を開閉させることができる。従ってレジスト液貯留部４の内部がレジスト液貯留部４及びベローズ６１の外部の雰囲気にさらされず外気へのミストの放出や、レジスト液貯留部４に貯留されたレジスト液の変質を防ぐことができる。またミストの飛散を防ぐことができるため、ダウンフローの効かない場所に設けることができる効果がある。

また例えばレジスト液貯留部４のバルブＶ４３を開く。さらにレジスト液貯留部４内にＮ_２ガスを供給してレジスト液貯留部４内の圧力を高めて、レジスト液を押し流す。さらにレジスト液貯留部４内に洗浄液を供給してレジスト液貯留部４内を洗浄することができる。
また本発明はレジスト液貯留部４に貯留されたレジスト液がウエハＷに供給されるまでに、レジスト液が接触する部材が少なくなる。そのためレジスト液が接触する部材に含まれる成分のレジスト液中への溶出を抑制でき、さらに部品の洗浄の時間を短くすることができる。

またレジスト液をフィルタ４０２に通過させて清浄化するにあたって、効率よくフィルタ４０２により不純物を除去するためには、フィルタ４０２を通過させる時のレジスト液の流速を遅くする必要がある。そのためレジスト液ノズル６と、フィルタ４０２とが一体的に構成された処理液供給系の場合には、レジスト液の吐出速度となるようにレジスト液を通流させたときにフィルタ４０２が効率よく不純物を除去できないことがある。上述の実施の形態では、レジスト液ノズル６と、レジスト液を通流させフィルタリングを行う系とが互いに独立した構成となっている。そのためレジスト液の吐出速度によりフィルタ４０２による不純物の除去効率が制限されることがない。

また複数の液処理部に対して共通の処理液を供給するノズルを設けた構成の場合には、レジスト液ノズル６に処理液供給管を接続して、レジスト液を供給する構成にすると、レジスト液ノズル６が移動するカップモジュール１の位置によって、処理液供給管の撓みや処理液供給管内のレジスト液の移動により、レジスト液ノズル６先端の液量が変動してしまうことがある。本発明の実施の形態によれば、レジスト液ノズル６の先端からレジスト液を吸引して、レジスト液ノズル６にレジスト液を供給する。そのため、カップモジュール１間において、移動したカップモジュール１の位置に寄らずノズルから吐出する処理液の量の差が生じにくくなる。そのため装置のレイアウトの制限が少なくなる。

またレジスト液ノズル６に吐出する量のレジスト液のみをレジスト液ノズル内に吸引し、レジスト液ノズル６に吸引したすべての量のレジスト液をウエハＷに供給することができる。そのためレジスト液ノズル６にレジスト液を送液する配管内のたわみや、バルブを閉じるときの液切れの差によるレジスト液ノズル６の吐出量の差が生じにくくなる効果がある。また本発明は、レジスト液ノズル６の内部に吸引されたレジスト液を例えばカメラにより撮像し、吸引量が所定の量であるかを確認して、ウエハＷに吐出するようにしてもよい。さらにダミーディスペンスを行うための配管等を設ける必要がないためスペースを削減できる。

また本発明はレジスト液ノズル６をノズルユニット５に着脱自在に構成すると共にノズルホルダー８に吐出容量や材質が異なる複数種のノズルを配置している。そのため、ウエハＷのレシピごとに、レジスト液ノズル６を簡単に交換を行うことができる。またレジスト液ノズル６が汚れたときには、速やかに交換することができる。

また本発明の実施の形態に係る液処理装置は、レジスト液貯留部４に貯留されたレジスト液に液流を形成して、パーティクルの析出を抑える液流形成機構を設けるようにしてもよい。例えばレジスト液貯留部４の下方に本体部４０を左右に搖動させて液流を形成する搖動機構を設ける。このように構成することで、レジスト液貯留部４にレジスト液を貯留している間に貯留させたレジスト液を搖動させ液流を形成することができるためパーティクルの析出を抑制することができる。また搖動機構に代えて、本体部４０内に投入された磁石性の撹拌子を磁力により回転させて液流を形成するスターラーを設けてもよい。

またノズル保持部７の他の例について説明する。図２４に示すように、ノズル保持部７に、ノズルユニット５の前方及び後方に伸びるガイド７０に沿って、移動する駆動ガイド部７１を前後に並べて設ける。そして、レジスト液ノズル６の基端を前方及び後方から挟み込んで固定するように構成してもよい。

また図２５に示すようにノズルユニット５の下面にガス流路６５と連通する管状突起部７２を設け、管状突起部７２をノズル部６０の基端側から挿入することにより、管状突起部７２の外周と、ノズル部６０の内周面との摩擦力により、レジスト液ノズル６がノズルユニット５に保持されるように構成してもよい。さらにこのような構成の場合には、管状突起部７２の周囲を囲むように、管状突起部７２に挿入されたレジスト液ノズル６を下方に押し下げて、取り外すための押し出し部７３ノズルユニット５に突没自在に設ける。このように構成した場合にも同様の効果がある。また図２５に示すような管状突起部７２をレジスト液ノズル６に挿入し、さらに図２４に示すような駆動ガイド部７１、あるいは、実施の形態にて示した絞り機構よりレジスト液ノズル６を固定するようにしてもよい。

また本発明はレジスト液貯留部４に貯留されたレジスト液をレジスト液供給管４０１に戻して清浄度を高めるようにしてもよい。例えば排液管４３と共に、戻り管路４０４におけるポンプ４０５の二次側に液を戻す配管を設ければよい。このように構成し、例えばレジスト液ノズル６により、レジスト液貯留部４に貯留したレジスト液を吸引し、ウエハＷに液処理を行う間に、レジスト液貯留部４に貯留されていたレジスト液を戻り管路４０４に戻す。その後ポンプ４０５を駆動してレジスト液を循環させて、繰り返しフィルタ４０２を通過させ、レジスト液供給管４０１からレジスト液貯留部４に戻すようにすればよい。またフィルタ４０２を備えている、備えていないに関わらず、レジスト液をレジスト液供給管４０１と戻り管路４０４を循環させ続けることで、滞留によるレジスト液成分の析出を抑制する効果がある。

さらに上述の実施の形態では、レジスト液ノズル６内にレジスト液を吸引すると共に吐出する吸引吐出機構を構成する配管系と、レジスト液を循環させておく配管系とが、互いに独立した構成となっている。従って、レジスト液ノズル６にレジスト液を充填し、レジスト液ノズル６からレジスト液を吐出する動作と、レジスト液を循環させておく動作と、が互いに干渉せず影響を及ぼしあわず、同時に実行することができる。またレジスト液貯留部４にレジスト液を補充するにあたっては、メインタンク４１０の気相にＮ_２ガスを供給して、メインタンク４１０内の圧力を高めることで、メインタンク４１０からレジスト液貯留部４にレジスト液を補充することができる。従ってレジスト液貯留部４へのレジスト液補充動作に影響を与えずに、レジスト液供給管４０１と戻り管路４０４を循環させ続けることが可能である。従ってレジスト液の吐出吸引動作や、レジスト液貯留部４へのレジスト液の補充の間においてもレジスト液を循環させておくことができ、よりレジスト液中の成分の析出を抑制することができる。

またレジスト液供給系４００Ａは、循環路を備えていなくてもよい。この場合にもメインタンク４１０にガスを供給し、内部の圧力を高めてレジスト液貯留部４に供給することができるため。パーティクルの混入を抑制することができる効果がある。
また複数のカップモジュール１を設けた構成において、洗浄液貯留部９０及び乾燥タンク９１は、各カップモジュール１ごとに設けられていてもよく、あるいはすべてのカップモジュール１に共通するように設けられていてもよい

またベローズ６１は、ノズル部６０側ではなく、レジスト液貯留部４、洗浄液貯留部９０及び乾燥タンク９１側の蓋部４１の孔部４６の周りに設けられていてもよい。この場合には、ノズル部６０をベローズ６１に挿入し、その後開口部４２を開くようにすることで同様の効果を得ることができる。あるいは、ベローズ６１は、ノズル部６０側及び蓋部４１側との両方に設けられていてもよい。この場合にはノズル部６０側及び蓋部４１側の双方のベローズ同士が係合し、気密になるように構成すればよい。
またシンナーノズル５７についても、レジスト液ノズル６を同様の構成とすると共に、液処理装置にレジスト液貯留部４と同様の構成のシンナー貯留部を設けるようにしてもよい。

さらに上述の実施の形態では、図２６に示すように各レジスト膜形成処理ＣＯＴを行う単位ブロックＢ１～Ｂ４毎にレジスト液供給系４００Ａが設けられ、各レジスト液供給系４００Ａに共通のメインタンク４１０を設けられている。また２層の現像処理ＤＥＶを行う単位ブロックＢ５、Ｂ６ごとにレジスト液供給系４００Ａとほぼ同じ構成の現像液供給系４００Ｂが設けられ、共通の現像液のメインタンク４１１が設けられている。また各層ごとにメインタンク４１０、４１１を設けるようにしてもよい。

また図２７に示すようにレジスト液貯留部４を加熱する加熱部は、本体部４０の周囲に光吸収体４９０を設け、例えば赤外ランプにより光吸収体に赤外線を照射して、光吸収体を発熱させて、レジスト液貯留部を加熱する構成でも良い。また本体部４０の周囲に加熱機構に加えてペルチェなどにより冷却された冷却水を通流させるための冷却管を設けてもよい。

またレジスト液貯留部４の開口部４２を開閉する開閉機構は、蓋部４１を鉛直軸周りに回転させるように構成してもよい。あるいは、開閉機構は、例えば平板をスライドさせて開口部４２を塞ぐように構成してもよい。また絞り機構により開口部を開閉するようにしてもよい。例えば図２８に示すように図７に示したレジスト液貯留部４における蓋部４１を除き、開口部４２に絞り機構４２０を設けて構成する。なお開口部４２の周囲には、突起部６４を係止するための段部４８が形成されている。このような構成において、例えばレジスト液ノズル６によりレジスト液を吸引する前には、レジスト液貯留部４は、レジスト液を貯留し、絞り機構を閉じた状態で待機している。

そして図２９に示すようにレジスト液ノズル６を下降させて、絞り機構４２０を閉じた状態で、突起部６４を段部４８に係止させる。次いで図３０に示すように突起部６４を段部４８に係止させたまま、絞り機構４２０を開く。その後図３１に示すようにレジスト液ノズル６を下降させて、ノズル部６０を本体部４０内に進入させるように構成すればよい。
このような構成においても同様の効果を得ることができるが、蓋部４１と、本体部４０と、を相対的に鉛直軸周りに回転させて開口部４２を開閉する構成にすることで、開口部４２の上方に駆動する機構を配置させる必要がないため、レジスト液貯留部４内に駆動機構により生じるパーティクルが混入するおそれが少なくなる効果が得られる。

また本発明の実施の形態の他の例に係るノズルユニット５について説明する。図３２に示すようにノズルユニット５は、レジスト液ノズル２０６を備え、レジスト液ノズル２０６の先端寄りの位置には、レジスト液供給管２０３の一端が接続されている。レジスト液供給管２０３の他端側はフィルタ２０４及びバルブＶ２０３をこの順で介してメインボトル４０１に接続されている。またレジスト液ノズル２０６におけるレジスト液供給管２０３の接続位置よりも基端側におけるレジスト液ノズル２０６の内部には、ピストン２０２が設けられ、ピストンは、ピストン２０２を昇降させる昇降機構２０１が接続されている。このピストンを上昇させることにより、レジスト液ノズル２０６内が陰圧になると共に、ピストンを下降させることにより、レジスト液ノズル２０６の先端からレジスト液が吐出される。

またレジスト液ノズル６の先端を覆うように蓋部２０が設けられており、蓋部２０８におけるレジスト液が吐出される方向の面に開閉機構２０９が設けられ、開閉自在に構成されている。開閉機構２０９には、絞り機構を用いた構成を採用することができる。なお図中の２０７がレジスト液ノズル２０６に吸引された液量を測定するためのカメラである。またレジスト液ノズル２０６におけるレジスト液供給管２０３の接続位置よりも先端側にバルブを設けてもよい。

このように構成し、ピストン２０２を上昇させてメインタンク４１０側のレジスト液を吸引してレジスト液ノズル２０６に供給する。その後レジスト液ノズル２０６をウエハＷの上方に移動させ、開閉機構２０９を開き、ノズルユニット５を下降させてウエハＷにレジスト液を供給する。このように構成することでレジスト液ノズル１０６にレジスト液を供給するにあたって、ピストン２０２によりレジスト液を吸引してレジスト液ノズル２０６にレジスト液を供給することができる。そのためレジスト液供給管２０３にポンプを設けなくてもよいため、レジスト液中へのパーティクルの混入を抑制することができる。

１カップ体
４レジスト液貯留部
６レジスト液ノズル
１０レジスト塗布ユニット
４０本体部
４１蓋部
４２開口部
４８段部
６０ノズル部
６１ベローズ
６４突起部
９０洗浄液貯留部
９１乾燥タンク
４０４戻り管路
４１０メインタンク

Claims

基板に対して処理液により液処理を行う装置において、
処理液を貯留し、上面に処理液の取り出し口が設けられた処理液タンクと、
処理液の吸い上げ及び吐出の機能を備えたノズルと、
前記ノズルを、前記取り出し口に挿入される位置と基板上に吐出する位置との間で移動させるノズル移動機構と、
前記取り出し口を開閉する開閉機構と、
前記取り出し口へのノズルの挿入時に処理液タンク内を外気から遮断するための遮断機構と、を備え、
前記処理液タンクは、処理液タンクの中心から外れた上面の位置に第１の開口部が形成されているタンク本体と、前記タンク本体の上面側に設けられ、前記第１の開口部と重なったときに当該第１の開口部と共に前記取り出し口を構成する第２の開口部が形成された蓋部と、を備え、
前記開閉機構は、前記蓋部を固定する機構と、前記第１の開口部及び第２の開口部が互に重なる位置と重ならない位置との間で前記タンク本体を回転させる機構と、を備えたことを特徴とする液処理装置。
前記タンク本体の側面に固定され、前記側面の形状に沿って湾曲した支持部を備え、
前記タンク本体を回転させる機構は、前記支持部の外周面に接触して当該支持部を回転させる機構であることを特徴とする請求項１記載の液処理装置。
前記タンク本体の底面部の中心部に、当該タンク本体に対して鉛直軸周りに回転可能なコネクタを介して接続された排液管と、
前記支持部の下方側に位置する基台と、
前記基台に設けられ、前記タンク本体の中心軸を中心とする円周に沿って配置された環状のガイドレールと、を備え
前記支持部は前記ガイドレールに沿って移動可能に設けられていることを特徴とする請求項２記載の液処理装置。
前記遮断機構は、ノズル及び前記処理液タンクの少なくとも一方に、ノズルが前記取り出し口に挿入されるときに、当該取り出し口を囲むようにかつその上端部がノズルの根本部位に密着するように構成されたべローズ体により構成され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液処理装置。
前記処理液タンクに補充する処理液が貯留された補充用貯留部と、
前記補充用貯留部と前記処理液タンクとの間に設けられ、ポンプ部が介設された循環路を含む処理液供給路と、を備え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液処理装置。
前記処理液タンクに処理液供給管を介して接続され、前記処理液タンクに補充する処理液が貯留された補充用貯留部と、
前記処理液供給管に設けられたフィルタと、
前記フィルタの二次側にて前記処理液供給管から分岐され、前記フィルタの一次側に接続された戻り管路と、
前記戻り管路に設けられ、前記フィルタに処理液を繰り返し通過させるためのポンプと、を備えた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液処理装置。
前記処理液タンク内に貯留された処理液に液流を形成する液流形成機構を備えることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載の液処理装置。
洗浄液を貯留し、上面にノズルが進退する進入口が設けられた洗浄液タンクを備え、
前記ノズル移動機構は、前記取り出し口に挿入される位置と基板上に吐出する位置と前記進入口との間でノズルを移動させ、
前記ノズルを進入口を介して洗浄液タンクに進入させてノズルを洗浄することを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一項に記載の液処理装置。
前記ノズルを前記ノズル移動機構によって内部に挿入できるように形成された開口部を備えた乾燥タンクと、前記乾燥タンク内に設けられ、前記ノズルに乾燥ガスを供給する乾燥ガスノズルと、を備えたことを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一項に記載の液処理装置。
請求項５に記載の液処理装置を用い、前記ノズルを、前記取り出し口に挿入し、当該ノズルにより処理液タンク内の処理液を吸い上げる吸引工程と、
次いで前記ノズルから基板に処理液を供給する吐出工程と、
前記補充用貯留部に貯留された処理液を前記処理液供給路を介して、前記処理液タンクに補充する補充工程と、
前記処理液を前記ポンプ部により循環路内を循環させる循環工程と、を含み、
前記循環工程は、前記吸引工程、吐出工程及び補充工程の内の少なくとも一つの実行時に重複するように実行されることを特徴とする液処理方法。