JP7519244B2

JP7519244B2 - 液処理装置及び液処理装置の運転方法

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Publication number: JP7519244B2
Application number: JP2020152741A
Authority: JP
Inventors: 聡新村; 浩平川上; 博一稲田; 康治 ▲高▼▲柳▼
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2020-09-11
Filing date: 2020-09-11
Publication date: 2024-07-19
Anticipated expiration: 2040-09-11
Also published as: CN114171428A; CN216389267U; JP2022047040A; KR20220034690A; US20220084844A1; TW202226342A; US11862485B2

Description

本開示は、液処理装置及び液処理装置の運転方法に関する。

特許文献１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を開示している。このノズル待機装置は、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、ノズル収容部内に開口し、吐出された溶剤がノズル収容部の内周面に沿って案内されて排出口から排出されるように形成された溶剤吐出口と、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、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、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、を備えている。

特開２０１９－０７９８８６号公報

本開示にかかる技術は、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、吐出する処理液が高粘度であってもノズルの先端部に溶剤の液層を形成することを可能にする。

本開示の一態様は、液処理装置であって、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、前記ノズルを待機させるノズル待機装置と、前記ノズル及び前記ノズル待機装置を制御する制御部と、を備え、前記ノズル待機装置は、前記ノズルから吐出された処理液を排出する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、を備え、前記ノズル収容部は、前記排出口の上方側に前記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、前記排出口へ向かうほど内径が小さくなるよう、前記ノズル収容部の中心線に対する角度が互いに異なる内周面として形成された第１の内周面と第２の内周面とを備えた縮径部を有し、前記制御部は、前記ノズル収容部に前記ノズルを待機させる工程と、前記ノズル収容部に待機している前記ノズルに形成された吐出口から処理液を吐出して、当該吐出口と対向する前記排出口から処理液を排出する工程と、前記溶剤吐出口から溶剤を吐出し、当該溶剤により前記ノズル内に溶剤の液層を形成する工程と、を行う制御を実行し、前記溶剤の液層を形成する工程では、前記ノズル収容部の中心線を含むように当該中心線に沿って切断された断面において、対向する各々の前記第１の内周面に沿って延びる二直線の交点が、前記ノズルの吐出口よりも上方に位置するように前記ノズルを配置する制御を実行する。

本開示によれば、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、吐出する処理液が高粘度であってもノズルの先端部に溶剤の液層を形成することが可能となる。

本実施形態にかかるノズル待機装置を備えた液処理装置の構成の概略を示す縦断側面図である。本実施形態にかかるノズル待機装置を備えた液処理装置の構成の概略を示す斜視図である。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。溶剤吐出口を含むように切断されたノズル収容部の横断面図である。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。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。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。ノズル収容部に排出口とは異なる他の溶剤排出口を設けた例である。溶剤吐出口の形成位置の例を示す図である。予備吐出を行う際の塗布ノズルの配置の例を示す図である。

半導体デバイス等の製造プロセスには、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。この処理では、例えばスピンチャックに保持された半導体ウェハ（以下、「ウェハ」という。）を回転させながら、このウェハのほぼ中心部にノズルからレジスト液が吐出される。

レジスト液は、有機材料よりなるレジスト膜の成分と、この成分の溶剤とを含むものであり、大気に接触すると乾燥し易く、乾燥により濃度等が変化するおそれがある。このため、ノズルの非使用時に、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）とを形成することで、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。この手法は、例えば、ノズル内のレジスト液のダミーディスペンスを行ってから、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。この手法においては、ノズルの先端部に空気層を形成する際にノズルの内壁に付着したレジスト液がノズルの吐出口に集まり、ノズルの吐出口にレジスト液の薄膜が形成される。このようにノズルの吐出口にレジスト液の薄膜が形成されていると、ノズルの先端部が溶剤に浸漬してレジスト液の薄膜に溶剤が接触した際に溶剤がノズル内に引き込まれやすくなる。

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、上述の空気層を形成する際に、ノズルの内壁に付着したレジスト液がノズルの吐出口に集まりにくくなる。このため、従来の低粘度のレジスト液を使用する場合に比べ、ノズルの吐出口にはレジスト液の薄膜が形成されにくくなる。その結果、ノズルの先端部を溶剤に浸漬させてノズル内を吸引しても、ノズルの吐出口にレジスト液の薄膜が形成されていないためにノズル内に溶剤が引き込まれにくくなる。すなわち、従来のノズル待機装置においてはレジスト液が高粘度である場合、ノズルの先端部に溶剤の液層が形成されにくかった。

そこで、本開示にかかる技術は、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、吐出する処理液が高粘度であってもノズルの先端部に溶剤の液層を形成することを可能にする。

以下、本実施形態にかかるノズル待機装置及び液処理装置の運転方法を、図面を参照して説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

図１及び図２はそれぞれ、本実施形態にかかるノズル待機装置を備える液処理装置１の構成の概略を示す縦断側面図及び斜視図である。図３は、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。図４は、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。図５は、溶剤吐出口を含むように切断されたノズル収容部の横断面図である。図６は、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１は、図１及び図２に示すように、ウェハＷの裏面中央部を吸着して水平に保持する基板保持部としてのスピンチャック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、モータ等のアクチュエータを有する駆動機構２２により、ウェハ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上のウェハ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が設けられている。カップ２３は、ウェハＷから飛散又は落下する液体を受け止め回収する。

また、液処理装置１は、ノズルユニット３を備えている。ノズルユニット３は、スピンチャック２に保持されたウェハ表面のほぼ中央に、塗布ノズル４１から塗布液を吐出するように構成されている。このノズルユニット３では、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とが、支持部３１に一体的に固定されている。処理液は、乾燥により固化するものであり、例えば、３次元ＮＡＮＤ型メモリの製造に用いられる高粘度（例えば５０ｃｐ～１０００ｃｐ）のレジスト液が挙げられる。また、処理液は、顔料レジスト（ＯＣＣＦ）や水溶性レジスト等であってもよい。溶剤は、例えば、ＰＧＭＥＡやＯＫ７３等のシンナーや、水である。なお、以下では、塗布ノズル４１及び溶剤ノズル４２をノズル４１、４２と省略する場合がある。

塗布ノズル４１及び溶剤ノズル４２は、液処理装置１の横方向（図２のＹ方向）に沿って一直線上に並ぶように支持部３１に固定されている。塗布ノズル４１は、支持部３１に接続される基端部４３と、基端部４３から鉛直方向下方に伸びる円筒部４４と、円筒部４４から下方側に向けて漸次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が形成されている。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は例えば平面視円形に形成されている。溶剤ノズル４２は、例えば塗布ノズル４１と同様に構成される。

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上のウェハＷに処理液等を供給する処理位置と、後述の待機ユニット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に示すように、横方向（図２のＹ方向）に伸びるガイド３３に沿って移動する水平移動部３４と、水平移動部３４から奥側（図２のＸ方向正側）に伸び先端に支持部３１が設けられたアーム部３５とを備える。アーム部３５は、シリンダ等のアクチュエータを有する昇降機構（図示せず）によって昇降自在であり、これによりノズル４１、４２の高さが調節可能となっている。

各塗布ノズル４１は、例えば、図１に示すように、互いに異なる処理液供給源１００に接続されている。処理液供給源１００には、例えば種類が互いに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。

各塗布ノズル４１と当該塗布ノズル４１に対応する処理液供給源１００との間の処理液供給路１０１には、例えば、溶剤の吸引機構としてのサックバックバルブＳＶや、流量調整部１０２が設けられている。

サックバックバルブＳＶ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１０１側に後退すなわちサックバックさせるためのものである。サックバックバルブＳＶは、例えば、処理液供給路１０１に連通する吸引室が内部に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上記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１０１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ＳＶにはニードルが設けられており、このニードルで上記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１０２は、処理液の流量を調整するものであり、開閉バルブやマスフローコントローラ等を備えている。

溶剤ノズル４２は、溶剤が貯留された溶剤供給源１１０に接続されている。溶剤ノズル４２と溶剤供給源１１０との間の溶剤供給路１１１には、流量調整部１１２が設けられている。流量調整部１１２は、溶剤の流量を調整するものであり、開閉バルブやマスフローコントローラ等を備えている。

サックバックバルブＳＶや流量調整部１０２、１１２は、後述の制御部Ｕにより制御される。

さらに、液処理装置１は、図１及び図２に示すように、ノズル待機装置としての待機ユニット５を備えている。待機ユニット５は、例えばカップ２３の外面に設けられる。待機ユニット５には、例えば図６に示すように、塗布ノズル４１と溶剤ノズル４２がそれぞれ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（図の例では１１個）設けられている。これらノズル収容部５１は例えば横方向（図６のＹ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はそれぞれ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には、図６中最も左側のノズル収容部５１が示されている。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、ノズル収容部５１間で共有される排液室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。

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、例えば、図４及び図６に示すように、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にある。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４７と対向するように排出口５３が位置している。排出口５３は、例えば平面視円形に構成され、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。例えば、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。溶剤吐出口５６は、例えば溶剤が縮径部５２の内周面に沿って流れるよう、溶剤を吐出するように形成されている。具体的には、溶剤吐出口５６は、例えば図５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から排出される。つまり、上述の構成により、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。

ここで、縮径部５２の構成について、より詳細に説明する。本実施形態の縮径部５２は、図４に示すように内周面として第１の内周面５２ａと、第２の内周面５２ｂと、第３の内周面５２ｃを備えている。

第１の内周面５２ａは、塗布ノズル４１の円筒部４４に対向するノズル収容部５１の壁面から排出口５３に向かって内径が小さくなる面である。第１の内周面５２ａは、円錐台の側面のような形状となっており、ノズル収容部５１の中心線Ｃに対して傾斜した面となっている。なお、本明細書におけるノズル収容部５１の中心線Ｃとは、塗布ノズル４１の円筒部４４に対向する、ノズル収容部５１の内周面５１ａの円の中心を通る線である。

第２の内周面５２ｂは、第１の内周面５２ａの下端から排出口５３に向かって延びる面である。本実施形態の第２の内周面５２ｂは、上端の内径が第１の内周面５２ａの下端の内径と等しく、その内径のまま第１の内周面５２ａから排出口５３に向かって内径が変化しない面である。換言すると、本実施形態の第２の内周面５２ｂはノズル収容部５１の中心線Ｃに平行に延びており、当該中心線Ｃに対して傾斜していない面である。なお、第２の内周面５２ｂは本実施形態で説明した形状に限定されず、例えばノズル収容部５１の中心線Ｃに対して傾斜し、第１の内周面５２ａの下端から排出口５３に向かって内径が小さくなるような面であってもよい。すなわち、第１の内周面５２ａと第２の内周面５２ｂはノズル収容部の中心線Ｃに対する角度が互いに異なるように形成されていればよい。

図７は、図４と同様の断面図であり、ノズル収容部５１の中心線Ｃを含むように当該中心線Ｃに沿って切断された断面を示している。第１の内周面５２ａは、当該断面内で示される対向する各々の第１の内周面５２ａに沿って延びる二直線の交点Ｐが、縮径部５２に塗布ノズル４１が配置されているときの塗布ノズル４１の吐出口４７よりも上方に位置している。ノズル収容部５１の中心線Ｃに対してそのように傾斜している第１の内周面５２ａによれば、後述のように溶剤吐出口５６から吐出される溶剤が排出されにくくなり、溶剤が排出される過程で縮径部５２に溶剤が溜まりやすくなる。なお、ノズル収容部５１の中心線Ｃを含むように当該中心線Ｃに沿って切断された断面に示される、対向する各々の第１の内周面５２ａのなす角は例えば１２０～１８０度であることが好ましい。また、第１の内周面５２ａは、本実施形態のように交点Ｐが第２の内周面５２ｂの内方の領域に位置するように形成されていることが好ましい。交点Ｐが第２の内周面５２ｂの内方の領域に位置するよう第１の内周面５２ａが形成されていれば、溶剤吐出口５６から吐出された溶剤が排出口５３から排出される過程において、縮径部５２にさらに溶剤を溜めやすくすることができる。

第３の内周面５２ｃは、第２の内周面５２ｂの下端から排出口５３に向かって延びる面であり、第２の内周面５２ｂの下端から排出口５３に向かって内径が小さくなるように形成されている。このような第３の内周面５２ｃによって、第２の内周面５２ｂから排出口５３に向かう溶剤の流れが阻害されることになり、溶剤吐出口５６から吐出された溶剤が排出口５３から排出されにくくなる。これにより、溶剤吐出口５６から吐出された溶剤が排出口５３から排出される過程において、縮径部５２にさらに溶剤を溜めやすくすることができる。なお、縮径部５２が備える内周面として、第３の内周面５２ｃは形成されていなくてもよいが、上述のように縮径部５２に溶剤を溜めやすくする観点からは第３の内周面５２ｃが形成されていることが好ましい。また、第３の内周面５２ｃが形成されている場合、ノズル収容部５１の中心線Ｃを含むように当該中心線Ｃに沿って切断された断面に示される、対向する各々の第１の内周面５２ａがなす角と、対向する各々の第３の内周面５２ｃのなす角は互いに等しいことが好ましい。これにより、溶剤吐出口５６から吐出された溶剤が排出口５３から排出される過程において、縮径部５２にさらに溶剤を溜めやすくすることができる。なお、第３の内周面５２ｃが形成されていない場合、第２の内周面５２ｂは第１の内周面５２ａの下端から排出口５３に向かうほど内径が小さくなるように形成されていることが好ましい。

図６に示すように、溶剤吐出口５６はそれぞれ、溶剤が貯留された溶剤供給源５７に接続されている。各溶剤吐出口５６と溶剤供給源５７との間の溶剤供給路５８には、流量調整部５９が設けられている。流量調整部５９は、各溶剤吐出口５６から吐出される溶剤の流量を調整するものであり、開閉バルブやマスフローコントローラ等を備えている。各流量調整部５９は、後述の制御部Ｕにより制御される。溶剤供給源５７と溶剤供給路５８と流量調整部５９とを含む溶剤供給部は、後述するように、塗布ノズル４１内に溶剤の液層を形成するときに、溶剤吐出口５６から所定の流量で溶剤が吐出されるよう、溶剤吐出口５６に溶剤を供給する。

また、溶剤ノズル４２に対応するノズル収容部５１は、例えば溶剤吐出口５６が形成されていない点を除いて、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。

ノズルユニット３の塗布ノズル４１及び溶剤ノズル４２は、例えばウェハ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、ウェハＷの回転中心上を通る直線上に配列されている。

上述のように構成されるこの液処理装置１は制御部Ｕを備えている。制御部Ｕは例えばＣＰＵやメモリ等を備えたコンピュータであり、プログラム格納部（図示せず）を有している。プログラム格納部には、サックバックバルブＳＶや流量調整部１０２、１１２、５９等を制御して、後述のウェハ処理を制御するプログラムが格納されている。なお、上記プログラムは、コンピュータに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、当該記憶媒体から制御部Ｕにインストールされたものであってもよい。プログラムの一部または全ては専用ハードウェア（回路基板）で実現してもよい

次に、液処理装置１を用いたウェハ処理について、ノズルユニット３の一の塗布ノズル４１（以下、「塗布ノズル４１Ａ」という。）を用いてレジスト液の塗布処理を含む場合を例にして、図８及び図９を参照して説明する。

まず、スピンチャック２に保持されたウェハＷの表面に、溶剤ノズル４２から溶剤を吐出するプリウェット処理が行われる。具体的には、スピンチャック２をカップ２３の上方側まで上昇させ、これによりウェハ搬送機構（図示せず）からスピンチャック２にウェハＷが受け渡される。次いで、溶剤ノズル４２がスピンチャック２に保持されたウェハ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を移動させ、溶剤であるシンナー液を供給させる。そして、スピンチャック２によりウェハ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、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に保持されたウェハＷの表面にレジスト液を吐出して塗布処理が行われる。具体的には、プリウェット処理後、スピンチャック２の回転を中止させ、塗布ノズル４１Ａがスピンチャック２に保持されたウェハ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を移動させ、レジスト液を吐出させる。そして、スピンチャック２によりウェハＷを回転させ、この遠心力によりレジスト液をウェハＷの中心部から周縁部まで拡散させる。レジスト液が塗布されたウェハＷは、ウェハ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の先端をそれぞれ対応するノズル収容部５１内に収容させ、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内に吐出させる（図８（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。

続いて、塗布ノズル４１Ａの処理液供給路１０１に設けられたサックバックバルブＳＶにより１回目の吸引を行わせる。これにより、塗布ノズル４１Ａの流路４６内のレジスト液７１の液面が、図８（ｂ）に示すように、処理液供給路１０１側に後退し、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程度上昇する。

次いで、図８（ｃ）に示すように、サックバックバルブＳＶにより２回目の吸引を行なわせると共に、溶剤吐出口５６からノズル収容部５１内に溶剤７２を所定の流量で吐出させ、塗布ノズル４１Ａの流路４６の先端部に溶剤の液層（溶剤層８３）を形成する。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の内周面に沿って流れ、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がノズル収容部５１の内周面を伝わってスパイラル状に落下していく過程においては、前述の交点Ｐ（図７参照）が塗布ノズル４１Ａの吐出口４７よりも上方に位置するよう第１の内周面５２ａが形成されていることによって、溶剤７２が排出口５３から排出されにくくなる。これにより、縮径部５２においては一時的に溶剤７２が溜まりやすくなる。レジスト液７１が高粘度である場合、塗布ノズル４１Ａの吐出口４７には溶剤層８３の形成促進に寄与するレジスト液７１の薄膜が形成されにくくなるが、本実施形態の待機ユニット５によれば縮径部５２に溶剤７２が溜まりやすくなる。このため、縮径部５２に位置する塗布ノズル４１Ａの吐出口４７が縮径部５２に一時的に溜まっている溶剤７２によって塞がれた状態を維持することができる。これにより、塗布ノズル４１Ａの吐出口４７にレジスト液７１の薄膜が形成されていなかったとしても流路４６内に溶剤７２が引き込まれやすくなる。したがって、レジスト液が高粘度であったとしても、塗布ノズル４１Ａの流路４６に溶剤層８３を形成することが可能となる。一方、従来の待機ユニットにおいては上述の交点Ｐが第２の内周面５２ｂの下方に位置していたことにより、縮径部５２に溶剤７２が溜まりにくかった。すなわち、溶剤７２が排出口５３から排出されやすく、塗布ノズル４１Ａの吐出口４７が溶剤７２によって塞がれた状態が維持することが困難であった。このため、従来の待機ユニットにおいては、塗布ノズル４１Ａの先端にレジスト液７１の薄膜が形成されていなければ溶剤層８３を形成することが困難であった。

以上のようにして、図８（ｄ）に示すように、塗布ノズル４１Ａの流路４６内に、処理液供給路１０１側から順に処理液層８１と空気層８２と溶剤層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程度上昇するように、サックバックバルブＳＶによる吸引が行われる。なお、溶剤吐出口５６からの溶剤７２の吐出を停止した状態で、サックバックバルブＳＶにより塗布ノズル４１Ａ内の流路４６を吸引させ、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（図示せず）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７２の滴の吸い込みを防止することができる。

上述のように溶剤層８３等が形成された状態で、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にてウェハ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。

まず、塗布ノズル４１Ａから溶剤層８３を排出する処理が行われる。つまり、塗布ノズル４１Ａを待機ユニット５の待機位置に配置させ、当該ノズル４１Ａから所定量のレジスト液７１を吐出させて、ノズル先端の溶剤層８３を排出させた後、レジスト液７１のサックバックを行わせる。この際、レジスト液７１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７１の供給量を予め実験により求めておき、例えばレジスト液７１の液面を例えば２ｍｍ程度下降させ、こうして溶剤層８３を排出させるようにしてもよい。

次いで、ノズルユニット３を塗布ノズル４１Ａがウェハ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ェハＷに供給して、既述の手法にて塗布処理が行なわれる。そして、塗布処理が終了した後、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内に収容させて、上述のように、塗布ノズル４１Ａの内部に、処理液供給路１０１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４１（以下、「塗布ノズルＢ」という。）を用いて、塗布処理が行われる場合には、塗布ノズル４１Ａと同様に、塗布ノズル４１Ｂの溶剤層８３の排出が行われる。次いで、この塗布ノズル４１Ｂを用いてウェハＷに処理液であるレジスト液の塗布処理が行われ、続いて、ノズルユニット３を待機ユニット５の待機位置に配置させ、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が行われる。

なお、使用する塗布ノズル４１Ａの溶剤を排出させる処理、その後の所定の塗布処理、次いで行われる、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とを形成する処理や、続いて行われる、他の塗布ノズル４１Ｂ等を用いた次の塗布処理は、制御部Ｕに格納されたプログラムに基づいて行われる。

以上のように、本実施形態にかかるノズル待機装置をなす待機ユニット５は、ノズル収容部５１と、溶剤吐出口５６と、を備えている。そして、ノズル収容部５１は、排出口５３へ向かうほど内径が小さくなるよう第１の内周面５２ａと第２の内周面５２ｂとを備えた縮径部５２を有している。さらに、ノズル収容部５１の中心線Ｃを含むように当該中心線Ｃに沿って切断された断面において、対向する各々の第１の内周面５２ａに沿って延びる二直線の交点Ｐが、塗布ノズル４１の先端部４５が縮径部５２に配置されているときの塗布ノズル４１の吐出口４７よりも上方に位置している。このような待機ユニット５によれば、溶剤吐出口５６から吐出された溶剤が排出口５３から排出される際に、縮径部５２に溶剤が溜まりやすくなる。これにより塗布ノズル４１の流路４６に溶剤を引き込みやすくなる。したがって、本実施形態の待機ユニット５によれば、レジスト液７１を吐出するための塗布ノズル４１をノズル収容部５１に待機させ、塗布ノズル４１の先端部４５に溶剤を吸い込んで溶剤の液層を形成するにあたり、吐出するレジスト液７１が高粘度であっても塗布ノズル４１の先端部４５に溶剤の液層を形成することが可能となる。

なお、本実施形態の待機ユニット５においては縮径部５２に溶剤７２が溜まりやすくなることから、溶剤吐出口５６から溶剤７２を供給し続けることにより、ノズル収容部５１内に溶剤が溜まりすぎてしまうことも懸念される。このため、図１０に示すように溶剤吐出口５６よりも上方の領域に、溜まりすぎた溶剤を排出するための排出口５３とは異なる他の溶剤排出口６０を設けることが好ましい。溶剤排出口６０は、排出口５３から排出される処理液や溶剤が流れ込む排出路５５（図６参照）に接続されており、排出路５５を介して液処理装置１の外に排出される。このように溶剤排出口６０が設けられていれば、ノズル収容部５１内に溜まりすぎてオーバーフローした溶剤７２がノズル収容部５１から排出され、溶剤７２の液面の上昇を抑えることができる。これにより、塗布ノズル４１の側面への溶剤７２の付着を抑制することが可能となる。

また、以上の例では、溶剤吐出口５６が第１の内周面５２ａに形成されているが、溶剤吐出口５６の形成位置については図５のように溶剤が旋回流となって落下することが可能であれば特に限定されず、任意に選択できる。例えば図１１に示すように溶剤吐出口５６は第１の内周面５２ａよりも上方、すなわち縮径部５２よりも上方に形成されていてもよい。このように溶剤吐出口５６が縮径部５２よりも上方に形成されていれば、鉛直方向（Ｚ軸方向）における旋回流の形成領域を大きくすることができ、溶剤が排出口５３から排出されるまでの間、旋回流を維持しやすくすることができる。これにより塗布ノズル４１の先端部４５から溶剤を吸い込んで溶剤の液層を形成する際に、縮径部５２に溶剤が溜まりやすくなり、塗布ノズル４１の流路４６に溶剤の液層を形成しやすくすることができる。

また、以上の例では、図８（ａ）に示すように、塗布ノズル４１の先端部４５に溶剤を吸い込んで溶剤の液層を形成する前に処理液を吐出する、予備吐出を行う際に、処理液（図８（ａ）の例ではレジスト液７１）のみを吐出していた。一方、処理液の粘度が高い場合、排出口５３から処理液が排出されにくくなり、処理液がノズル収容部５１内の壁面に付着してノズル収容部５１内で詰まりが生じることも懸念される。そのような詰まりが生じた場合、例えばノズル収容部５１内で待機している塗布ノズル４１の先端部４５が汚れることも懸念される。このため、上述の予備吐出を行う際には、塗布ノズル４１からの処理液の吐出と溶剤吐出口５６からの溶剤吐出を同時に行うことが好ましい。これにより高粘度の処理液が溶剤によって希釈され、排出口５３からの処理液の排出を促進させることができる。

また、以上の例では、ノズルユニット３が、処理位置と、待機位置との間で移動可能であったが、ノズルユニット３は、さらに処理位置と、待機位置と、予備吐出待機位置との間で移動可能なように構成されていることが好ましい。予備吐出待機位置とは、図１２に示すように塗布ノズル４１の吐出口４７が溶剤吐出口５６よりも上方に位置した状態で各塗布ノズル４１の先端部４５が各ノズル収容部５１に収容される位置である。本例においては、例えば制御部Ｕによって、塗布ノズル４１の先端部４５が溶剤吐出口５６よりも上方に位置した状態となるよう塗布ノズル４１を移動させる制御が行われる。予備吐出を行う際には、ノズルユニット３が前述の予備吐出待機位置に移動していることが好ましい。これにより、溶剤７２によって希釈された処理液（図１２の例ではレジスト液７１）が塗布ノズル４１に付着しないようになるため、塗布ノズル４１の先端部４５が汚れることを抑制することができる。

また、以上の例では、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、本開示に係るノズル待機装置は、半導体ウェハ以外の処理対象基板、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

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。

２スピンチャック
４１塗布ノズル
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
５２ａ第１の内周面
５２ｂ第２の内周面
５３排出口
５６溶剤吐出口
８３溶剤の液層（溶剤層）
Ｗウェハ

Claims

液処理装置であって、
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、
前記ノズルを待機させるノズル待機装置と、
前記ノズル及び前記ノズル待機装置を制御する制御部と、を備え、
前記ノズル待機装置は、
前記ノズルから吐出された処理液を排出する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、を備え、
前記ノズル収容部は、前記排出口の上方側に前記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、前記排出口へ向かうほど内径が小さくなるよう、前記ノズル収容部の中心線に対する角度が互いに異なる内周面として形成された第１の内周面と第２の内周面とを備えた縮径部を有し、
前記制御部は、
前記ノズル収容部に前記ノズルを待機させる工程と、
前記ノズル収容部に待機している前記ノズルに形成された吐出口から処理液を吐出して、当該吐出口と対向する前記排出口から処理液を排出する工程と、
前記溶剤吐出口から溶剤を吐出し、当該溶剤により前記ノズル内に溶剤の液層を形成する工程と、を行う制御を実行し、
前記溶剤の液層を形成する工程では、
前記ノズル収容部の中心線を含むように当該中心線に沿って切断された断面において、対向する各々の前記第１の内周面に沿って延びる二直線の交点が、前記ノズルの吐出口よりも上方に位置するように前記ノズルを配置する制御を実行する、液処理装置。
前記溶剤吐出口は、前記縮径部よりも上方に形成されている、請求項１に記載の液処理装置。
前記交点は、前記第２の内周面の内方の領域に位置している、請求項１または２に記載の液処理装置。
前記縮径部は、前記第２の内周面から前記排出口に向かうほど内径が小さくなるように形成された第３の内周面を備えている、請求項１～３のいずれか１項に記載の液処理装置。
前記ノズル収容部の中心線を含むように当該中心線に沿って切断された断面において、対向する各々の前記第１の内周面のなす角と、対向する各々の前記第３の内周面のなす角とが互いに等しい、請求項４に記載の液処理装置。
前記ノズル収容部の前記溶剤吐出口よりも上方に、前記排出口とは異なる他の溶剤排出口が設けられている、請求項１～５のいずれか１項に記載の液処理装置。
前記制御部は、前記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前に前記処理液を吐出する、予備吐出を行う際に、前記ノズル収容部内における前記ノズルからの処理液吐出と前記溶剤吐出口からの溶剤吐出が同時に行われる制御を行うように構成されている、請求項１～６のいずれか１項に記載の液処理装置。
前記制御部は、前記予備吐出の際に前記ノズルの先端部が前記溶剤吐出口よりも上方に位置した状態となるよう前記ノズルを移動させる制御を行うように構成されている、請求項７に記載の液処理装置。
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吸引機構と、を備えた、請求項１～８のいずれか１項に記載の液処理装置。
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、
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前記ノズルを待機させる工程と、
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、
前記ノズル収容部内に開口する溶剤吐出口から溶剤を吐出し、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内に溶剤の液層を形成する工程と、を備え、
前記ノズル収容部は、前記排出口の上方側に前記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、前記排出口へ向かうほど内径が小さくなるよう、前記ノズル収容部の中心線に対する角度が互いに異なる内周面として形成された第１の内周面と第２の内周面とを備えた縮径部を有し、
前記溶剤の液層を形成する工程では、前記ノズル収容部の中心線を含むように当該中心線に沿って切断された断面において、対向する各々の前記第１の内周面に沿って延びる二直線の交点が、前記ノズルの吐出口よりも上方に位置するように前記ノズルが配置されている、液処理装置の運転方法。
前記縮径部よりも上方の領域で前記溶剤を吐出させる、請求項１０に記載の液処理装置の運転方法。
前記溶剤の液層を形成する工程において、前記交点が前記第２の内周面の内方の領域に位置するように前記ノズルが配置されている、請求項１０または１１に記載の液処理装置の運転方法。
前記溶剤の液層を形成する工程において、前記第２の内周面と前記排出口の間で前記溶剤を流れにくくする、請求項１０～１２のいずれか１項に記載の液処理装置の運転方法。
前記縮径部は、前記第２の内周面から前記排出口に向かうほど内径が小さくなるように形成された第３の内周面を有し、
前記ノズル収容部の中心線を含むように当該中心線に沿って切断された断面において、対向する各々の前記第１の内周面のなす角と、対向する各々の前記第３の内周面のなす角とが互いに等しい、請求項１３に記載の液処理装置の運転方法。
前記ノズル収容部の前記溶剤吐出口よりも上方において、前記ノズル収容部内に溜まりすぎた前記吐出された溶剤を排出させる、請求項１０～１４のいずれか１項に記載の液処理装置の運転方法。
前記処理液を排出する工程において、前記ノズルからの処理液吐出と前記溶剤吐出口からの溶剤吐出を同時に行う、請求項１０～１５のいずれか１項に記載の液処理装置の運転方法。
前記処理液を排出する工程において、前記縮径部に溜まる、前記ノズルから吐出された処理液と前記溶剤吐出口から吐出された溶剤に、前記ノズルの先端部が接触しないようにする、請求項１６に記載の液処理装置の運転方法。