特許 6925872 基板液処理装置、処理液供給方法及び記憶媒体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6925872

(24)【登録日】2021年8月6日

(45)【発行日】2021年8月25日

(54)【発明の名称】基板液処理装置、処理液供給方法及び記憶媒体

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/306 20060101AFI20210812BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20210812BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/306 J

   H01L21/304 643A

   H01L21/304 648G

   H01L21/304 648K

【請求項の数】11

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2017-108689(P2017-108689)

(22)【出願日】2017年5月31日

(65)【公開番号】特開2018-206876(P2018-206876A)

(43)【公開日】2018年12月27日

【審査請求日】2020年3月6日

(73)【特許権者】

【識別番号】000219967

【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100091982

【弁理士】

【氏名又は名称】永井 浩之

(74)【代理人】

【識別番号】100091487

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 行孝

(74)【代理人】

【識別番号】100082991

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 泰和

(74)【代理人】

【識別番号】100105153

【弁理士】

【氏名又は名称】朝倉 悟

(74)【代理人】

【識別番号】100106655

【弁理士】

【氏名又は名称】森 秀行

(72)【発明者】

【氏名】福 田 孝 佑

(72)【発明者】

【氏名】中 島 幹 雄

(72)【発明者】

【氏名】篠 原 和 義

(72)【発明者】

【氏名】東 博 之

【審査官】 加藤 芳健

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１６−１８７０００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−０９２２４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０３０５５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−１８２５４０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板を保持する基板保持部と、
前記基板保持部により保持された前記基板に処理液を供給するノズルと、
一端がノズルに、他端が処理液供給源に接続された供給ラインと、
前記供給ラインに設けられた流量計及び流量制御弁を有する流量制御機構と、
前記供給ラインに設けられた開閉弁と、
前記流量制御機構及び前記開閉弁の動作を制御する制御部と、
を備え、
前記流量制御機構は、前記流量計の検出値が、前記制御部から与えられた流量目標値と一致するように流量制御弁が調節されるように構成され、
前記制御部は、前記開閉弁を開状態とし、前記ノズルから前記処理液を前記基板に供給させるともに、前記流量制御機構に第１流量を前記流量目標値として与え、
前記制御部は、前記開閉弁を開状態から閉状態に移行させて、前記ノズルから前記処理液を前記基板に供給させている状態から前記処理液の供給を停止させるときに、前記開閉弁の開状態から閉状態への移行が開始されるまでに、前記流量制御機構に前記第１流量よりも小さい第２流量を前記流量目標値として与える停止制御を行い、
前記制御部は、前記停止制御において、前記開閉弁を開状態から閉状態に移行させる制御信号を前記開閉弁に送信すると同時に、前記流量制御機構に前記第２流量を前記流量目標値として与える制御信号を送信する、
ことを特徴とする基板液処理装置。

【請求項2】

前記制御部は、前記停止制御において、前記開閉弁を開状態から閉状態に移行させる制御信号を前記開閉弁に送信する直前に、前記流量制御機構に前記第２流量を前記流量目標値として与える制御信号を送信する、請求項１記載の基板液処理装置。

【請求項3】

前記流量制御機構の前記流量制御弁は、操作ポートを有する定圧弁として形成され、前記定圧弁の二次側圧力は、前記操作ポートに与えられる空気圧に応じて変化させることができ、前記流量制御機構は、前記定圧弁の前記操作ポートに操作空気圧を与える電空レギュレータをさらに有し、前記制御部は、前記電空レギュレータに、前記流量目標値に応じた操作空気圧を前記定圧弁に与えさせる、請求項１または２記載の基板液処理装置。

【請求項4】

前記開閉弁は閉弁速度を低減する機構を有している、請求項１から３のうちのいずれか一項に記載の基板液処理装置。

【請求項5】

前記ノズルを撮影するカメラをさらに備え、
前記制御部は、前記ノズルからの前記処理液の供給を停止した直後に前記カメラによって過去に撮影された前記ノズルの画像から把握される前記ノズルからの液垂れの状況に基づいて、前記停止制御を行う必要性の有無の判断、または、前記停止制御における前記第２流量の決定若しくは変更を行う、請求項１から４のうちのいずれか一項に記載の基板液処理装置。

【請求項6】

前記制御部は、前記処理液の種類毎に、前記停止制御を行う必要性の有無及び前記停止制御において用いるべき前記第２流量の値が記録されたデータベースを有し、前記制御部は、前記データベースを参照して、前記停止制御を行うか否かを決定するとともに、前記停止制御を行う場合には前記第２流量の値を決定する、請求項１から４のうちのいずれか一項に記載の基板液処理装置。

【請求項7】

基板を保持する基板保持部と、
前記基板保持部により保持された前記基板に処理液を供給するノズルと、
一端がノズルに、他端が処理液供給源に接続された供給ラインと、
前記供給ラインに設けられた流量計及び流量制御弁を有する流量制御機構と、
前記供給ラインに設けられた開閉弁と、
前記流量制御機構及び前記開閉弁の動作を制御する制御部と、
を備え、
前記流量制御機構は、前記流量計の検出値が、前記制御部から与えられた流量目標値と一致するように流量制御弁が調節されるように構成され、
前記制御部は、前記開閉弁を開状態とし、前記ノズルから前記処理液を前記基板に供給させるともに、前記流量制御機構に第１流量を前記流量目標値として与え、
前記制御部は、前記開閉弁を開状態から閉状態に移行させて、前記ノズルから前記処理液を前記基板に供給させている状態から前記処理液の供給を停止させるときに、前記開閉弁の開状態から閉状態への移行が開始されるまでに、前記流量制御機構に前記第１流量よりも小さい第２流量を前記流量目標値として与える停止制御を行い、
前記開閉弁は閉弁速度を低減する機構を有している、
ことを特徴とする基板液処理装置。

【請求項8】

基板を保持する基板保持部と、
前記基板保持部により保持された前記基板に処理液を供給するノズルと、
一端がノズルに、他端が処理液供給源に接続された供給ラインと、
前記供給ラインに設けられた流量計及び流量制御弁を有する流量制御機構と、
前記供給ラインに設けられた開閉弁と、
前記ノズルを撮影するカメラと、
前記流量制御機構及び前記開閉弁の動作を制御する制御部と、
を備え、
前記流量制御機構は、前記流量計の検出値が、前記制御部から与えられた流量目標値と一致するように流量制御弁が調節されるように構成され、
前記制御部は、前記開閉弁を開状態とし、前記ノズルから前記処理液を前記基板に供給させるともに、前記流量制御機構に第１流量を前記流量目標値として与え、
前記制御部は、前記開閉弁を開状態から閉状態に移行させて、前記ノズルから前記処理液を前記基板に供給させている状態から前記処理液の供給を停止させるときに、前記開閉弁の開状態から閉状態への移行が開始されるまでに、前記流量制御機構に前記第１流量よりも小さい第２流量を前記流量目標値として与える停止制御を行い、
前記制御部は、前記ノズルからの前記処理液の供給を停止した直後に前記カメラによって過去に撮影された前記ノズルの画像から把握される前記ノズルからの液垂れの状況に基づいて、前記停止制御を行う必要性の有無の判断、または、前記停止制御における前記第２流量の決定若しくは変更を行う、
ことを特徴とする基板液処理装置。

【請求項9】

基板を保持する基板保持部と、
前記基板保持部により保持された前記基板に処理液を供給するノズルと、
一端がノズルに、他端が処理液供給源に接続された供給ラインと、
前記供給ラインに設けられた流量計及び流量制御弁を有する流量制御機構と、
前記供給ラインに設けられた開閉弁と、
前記流量制御機構及び前記開閉弁の動作を制御する制御部と、
を備え、
前記流量制御機構は、前記流量計の検出値が、前記制御部から与えられた流量目標値と一致するように流量制御弁が調節されるように構成され、
前記制御部は、前記開閉弁を開状態とし、前記ノズルから前記処理液を前記基板に供給させるともに、前記流量制御機構に第１流量を前記流量目標値として与え、
前記制御部は、前記開閉弁を開状態から閉状態に移行させて、前記ノズルから前記処理液を前記基板に供給させている状態から前記処理液の供給を停止させるときに、前記開閉弁の開状態から閉状態への移行が開始されるまでに、前記流量制御機構に前記第１流量よりも小さい第２流量を前記流量目標値として与える停止制御を行い、
前記制御部は、前記処理液の種類毎に、前記停止制御を行う必要性の有無及び前記停止制御において用いるべき前記第２流量の値が記録されたデータベースを有し、前記制御部は、前記データベースを参照して、前記停止制御を行うか否かを決定するとともに、前記停止制御を行う場合には前記第２流量の値を決定する、
ことを特徴とする基板液処理装置。

【請求項10】

基板を保持する基板保持部と、前記基板保持部により保持された前記基板に処理液を供給するノズルと、一端がノズルに、他端が処理液供給源に接続された供給ラインと、前記供給ラインに設けられた流量計及び流量制御弁を有する流量制御機構と、前記流量制御弁の下流側において前記供給ラインに設けられた開閉弁と、を備え、前記流量制御機構は、前記流量計の検出値が、当該流量制御機構に与えられた流量目標値と一致するように前記流量制御弁を調節するように構成されている基板液処理装置において、前記ノズルから前記基板に前記処理液を供給する処理液供給方法において、
前記ノズルから第１流量で前記処理液を前記基板に供給するときに、前記開閉弁を開状態とし、かつ、前記流量制御機構に前記第１流量を前記流量目標値として与え、
前記ノズルから前記第１流量で前記処理液を前記基板に供給している状態から前記ノズルからの前記処理液の供給を停止させるときに、前記開閉弁を開状態から閉状態に移行させるとともに、遅くとも前記開閉弁の開状態から閉状態への移行が開始されるまでに、前記流量制御機構に前記第１流量よりも小さい第２流量を前記流量目標値として与える停止制御を行う、
ことを特徴とする処理液供給方法。

【請求項11】

基板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基板液処理装置を制御して請求項１０記載の処理液供給方法を実行させるプログラムが記録された記憶媒体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ノズルから処理液を基板に供給することにより基板に液処理を施す技術に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体装置の製造工程には、半導体ウエハ等の基板の表面にノズルから処理液を供給することにより基板にウエットエッチング、薬液洗浄等の液処理を施す液処理工程が含まれる。ノズルからの処理液の供給を停止した後に、ノズルから処理液が基板の表面に垂れ落ちると基板の処理不良が生じるおそれがある。ノズルから処理液が液受けカップの外側の領域に垂れ落ちると、その垂れ落ちた処理液が結晶化して処理チャンバ内を汚染するおそれがある。このような供給停止後のノズルからの処理液の落下の問題は、低表面張力の薬液、例えば界面活性剤を含むＢＨＦ（バッファードフッ酸）において顕著となる。上記の問題を回避するための手法の一例が特許文献１に記載されている。

【0003】

特許文献１に記載された装置は、処理液供給源からノズルに処理液を供給する供給ラインと、供給ラインに設けられた流量制御機構と、流量制御機構の下流側に設けられた閉弁速度を調整することができる主開閉弁と、主開閉弁よりも上流側であってかつ流量制御機構の下流側で供給ラインから分岐するドレンラインと、ドレンラインに設けられた開閉弁とを有している。ノズルからの処理液の供給を停止するときには、ドレンラインの開閉弁を開いて供給ラインを流れている処理液の一部をドレンラインに流し、この状態で、低い閉弁速度で主開閉弁を閉じる。これにより、主開閉弁を閉弁するときに主開閉弁の一次側圧力を概ね一定に維持することができ、これにより主開閉弁をゆっくりと閉じる効果によりノズル内での液千切れを防止することができる。従って、処理液の供給停止後におけるノズルからの液だれを防止することができる。また、内圧上昇による流量制御機構の構成機器の破損を防止することができる。

【0004】

しかし、特許文献１の装置は、処理液の供給停止時に供給ラインを流れる処理液の一部を基板に供給せずに捨てているため、処理液が無駄に消費されるという問題、並びに基板に供給される処理液の総量を精確に管理できないという問題があり、これらの点においてなお改善の余地がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１３−０３０５５９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は、ノズルからの処理液の吐出停止後の液だれを防止することができ、開閉弁の閉鎖間際の処理液流量を定量的に制御することができ、かつ、処理液の消費量を削減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。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一実施形態によれば、基板を保持する基板保持部と、前記基板保持部により保持された前記基板に処理液を供給するノズルと、一端がノズルに、他端が処理液供給源に接続された供給ラインと、前記供給ラインに設けられた流量計及び流量制御弁を有する流量制御機構と、前記供給ラインに設けられた開閉弁と、前記流量制御機構及び前記開閉弁の動作を制御する制御部と、を備え、前記流量制御機構は、前記流量計の検出値が、前記制御部から与えられた流量目標値と一致するように流量制御弁が調節されるように構成され、前記制御部は、前記開閉弁を開状態とし、前記ノズルから前記処理液を前記基板に供給させるともに、前記流量制御機構に第１流量を前記流量目標値として与え、前記制御部は、前記開閉弁を開状態から閉状態に移行させて、前記ノズルから前記処理液を前記基板に供給させている状態から前記処理液の供給を停止させるときに、前記開閉弁の開状態から閉状態への移行が開始されるまでに、前記流量制御機構に前記第１流量よりも小さい第２流量を前記流量目標値として与える停止制御を行う、ことを特徴とする基板液処理装置が提供される。

【0008】

本発明の他の実施形態によれば、基板を保持する基板保持部と、前記基板保持部により保持された前記基板に処理液を供給するノズルと、一端がノズルに、他端が処理液供給源に接続された供給ラインと、前記供給ラインに設けられた流量計及び流量制御弁を有する流量制御機構と、前記流量制御弁の下流側において前記供給ラインに設けられた開閉弁と、を備え、前記流量制御機構は、前記流量計の検出値が、前記制御部から与えられた流量目標値と一致するように流量制御弁が調節されるように構成されている基板液処理装置において、前記ノズルから前記基板に前記処理液を供給する処理液供給方法において、前記ノズルから前記第１流量で前記処理液を前記基板に供給するときに、前記開閉弁を開状態とし、かつ、前記流量制御機構に第１流量を前記流量目標値として与え、前記ノズルから前記第１流量で前記処理液を前記基板に供給している状態から前記ノズルからの前記処理液の供給を停止させるときに、前記開閉弁を開状態から閉状態に移行させるとともに、遅くとも前記開閉弁の開状態から閉状態への移行が開始されるまでに、前記流量制御機構に前記第１流量よりも小さい第２流量を前記流量目標値として与える停止制御を行う、ことを特徴とする処理液供給方法が提供される。

【0009】

本発明のさらに他の実施形態によれば、基板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基板処理装置を制御して上記の処理液供給方法を実行させるプログラムが記録された記憶媒体。

【発明の効果】

【0010】

上記本発明の実施形態によれば、開閉弁の開状態から閉状態へ移行させるときに、第２流量を流量目標値として与えられた流量制御機構によりノズルを通る処理液の流量（流速）が減少させられているため、ノズル内の処理液の先端部分に作用する慣性力が、当該先端部分が千切れることを防止しようとする表面張力を上回ることが防止される。このため、ノズル内での液千切れの発生を防止することができ、ひいてはノズルからの液垂れを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の一実施形態に係る基板処理システムの概略構成を示す平面図である。

【図2】図１に示す処理ユニットの概略構成を示す縦断面図である。

【図3】図２に示す処理流体供給部及び処理流体供給源の具体的構成を示す配管系統図である。

【図4】ノズルからの処理液の吐出制御を説明するためのタイムチャートである。

【図5】ノズル内における液千切れを説明するための概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下に添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。

【0013】

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。

【0014】

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。

【0015】

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。

【0016】

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。

【0017】

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。

【0018】

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。

【0019】

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。

【0020】

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。

【0021】

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。

【0022】

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。

【0023】

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。

【0024】

図２に示すように、処理ユニット１６は、チャンバ２０と、基板保持機構３０と、処理流体供給部４０と、回収カップ５０とを備える。

【0025】

チャンバ２０は、基板保持機構３０と処理流体供給部４０と回収カップ５０とを収容する。チャンバ２０の天井部には、ＦＦＵ（Fan Filter Unit）２１が設けられる。ＦＦＵ２１は、チャンバ２０内にダウンフローを形成する。

【0026】

基板保持機構３０は、保持部３１と、支柱部３２と、駆動部３３とを備える。保持部３１は、ウエハＷを水平に保持する。支柱部３２は、鉛直方向に延在する部材であり、基端部が駆動部３３によって回転可能に支持され、先端部において保持部３１を水平に支持する。駆動部３３は、支柱部３２を鉛直軸まわりに回転させる。かかる基板保持機構３０は、駆動部３３を用いて支柱部３２を回転させることによって支柱部３２に支持された保持部３１を回転させ、これにより、保持部３１に保持されたウエハＷを回転させる。

【0027】

処理流体供給部４０は、ウエハＷに対して処理流体を供給する。処理流体供給部４０は、処理流体供給源７０に接続される。

【0028】

回収カップ５０は、保持部３１を取り囲むように配置され、保持部３１の回転によってウエハＷから飛散する処理液を捕集する。回収カップ５０の底部には、排液口５１が形成されており、回収カップ５０によって捕集された処理液は、かかる排液口５１から処理ユニット１６の外部へ排出される。また、回収カップ５０の底部には、ＦＦＵ２１から供給される気体を処理ユニット１６の外部へ排出する排気口５２が形成される。

【0029】

次に、処理流体供給部４０及び処理流体供給源７０を含む処理液供給系について説明する。

【0030】

処理流体供給源７０は、少なくとも一つの処理液供給源を有している。図３に示す実施形態においては、処理流体供給源７０は、第１処理液供給源７１と、第２処理液供給源７２とを有している。第１処理液供給源７１は、第１処理液として界面活性剤を含むバッファードフッ酸（ＢＨＦ）である。第２処理液供給源７２は、第２処理液として例えばＤＩＷ（純水）を供給する。

【0031】

一実施形態において、図示は省略するが、第１及び第２処理液供給源７１，７２はそれぞれ、処理液を供給するタンクと、タンクに接続された循環ラインと、タンクから出て循環ラインを通ってタンクに戻る循環流を形成する循環ラインに設けられたポンプと、循環ラインに設けられたヒータ、フィルタ等の機器類を備えてなる。第１及び第２処理液供給源７１，７２の構成はこれに限定されるものではなく、処理液を加圧状態で供給できるものであれば、任意の構成を採用することができる。

【0032】

第１処理液供給源７１には供給ライン７１１が接続され、第２処理液供給源７２には供給ライン７２１が接続されている。供給ライン７１１には開閉弁７１２が介設され、供給ライン７２１には開閉弁７２２が介設されている。供給ライン７２１は、合流点７１１ａにおいて、供給ライン７１１に合流している。

【0033】

なお、処理液供給源７１，７２が前述したようにタンク及び循環ラインを有するものである場合、供給ライン７１１は第１処理液用の循環ラインに接続され、供給ライン７２１は第２処理液用の循環ラインに接続される。

【0034】

供給ライン７１１には、上流側から順に、前述した開閉弁７１２、流量計７１４、定圧弁７１５及び開閉弁７１７（開閉弁７１７の開閉弁本体７１７ａ）が介設されている。供給ライン７１１の下流端は、処理流体供給部４０としてのノズル（以下、「ノズル４０」とも呼ぶ）に接続されている。

【0035】

ノズル４０に一種類の処理液だけを供給できればよい場合には、処理液供給源７２、供給ライン７２１及び開閉弁７２２は省略することができる。この場合、供給ライン７１１の開閉弁７１２も省略することができる。つまり、定圧弁７１５よりも上流側にある開閉弁７１２及び開閉弁７２２は、ノズル４０に供給する処理液を切り換えることを目的として設けられるものであり、ノズル４０からの処理液の供給（吐出）及び供給停止動作には直接関与しない。

【0036】

開閉弁７１７（開閉弁本体７１７ａ）の下流側の分岐点７１１ｂにおいて、供給ライン７１１から、ドレンライン７１８が分岐している。ドレンライン７１８には、開閉弁７１９ａ及びオリフィス７１９ｂが介設されている。ドレンライン７１８は、ノズル４０からの処理液の供給（吐出）終了後に、ノズル４０からの液垂れをより確実に防止するために、ノズル４０の吐出口付近にある処理液を供給ライン７１１の上流側に引き戻すために用いられる。

【0037】

定圧弁７１５を通過して流れる処理液の流量は、定圧弁７１５の操作ポート７１５ａ（パイロットポート）に、電空レギュレータ７１６（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７１４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７１５の二次側圧力を達成するために必要な操作圧力ＰＰを求める。そして、制御装置４は、求めた操作圧力ＰＰを操作ポート７１５ａに供給することを指示する制御信号を電空レギュレータ７１６に送信する。このようにして、供給ライン７１１を介してノズル４０からウエハＷに供給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７１５を流量制御弁として用いている。流量計７１４，定圧弁７１５及び電空レギュレータ７１６は、流量制御機構を構成する。

【0038】

定圧弁７１５を流量制御機構の流量制御弁として用いることが好ましいが、他の形式の弁、例えばニードル弁を定圧弁７１５に代えて用いてもよい。流量計７１４の検出値が流量目標値と一致するように十分なレスポンスをもってフィードバック制御を行うことが可能であるならば、流量制御機構の流量制御弁の形式は、任意である。

【0039】

開閉弁７１７は、閉弁速度を調節可能なエアーオペレートバルブとして構成されている。開閉弁７１７は開閉弁本体７１７ａを有し、開閉弁本体７１７ａの弁体は閉鎖方向にばね付勢されている。開閉弁本体７１７ａの操作ポート７１７ｂは、操作圧ライン７１７ｃを介して、圧縮空気供給源７１７ｄに接続されている。操作圧ライン７１７ｃには、ソレノイド弁７１７ｅ及び弁ユニット７１７ｆが設けられている。弁ユニット７１７ｆは、並列に配置された可変絞り７１７ｇ及び逆止弁７１７ｈを内蔵している。

【0040】

ソレノイド弁７１７ｅを開くと、弁ユニット７１７ｆの主に逆止弁７１７ｈを介して圧縮空気が開閉弁本体７１７ａに供給され、これにより開閉弁本体７１７ａの弁体が開く。ソレノイド弁７１７ｅを閉じると、開閉弁本体７１７ａの弁体がばねの力により閉位置に戻ろうとするが、このとき、開閉弁本体７１７ａから排出される空気は、逆止弁７１７ｈを通過することはできず、可変絞り７１７ｇのみを通過する。従って、可変絞り７１７ｇの開度を小さく（大きく）することにより開閉弁本体７１７ａの閉弁速度を遅く（速く）することができる。

【0041】

処理ユニット１６には、さらに、第２の処理流体供給部としての二流体ノズル４０Ａが設けられている。二流体ノズル４０Ａには、純水供給源７３ａから、開閉弁及び流量制御弁等の流量制御機器７３ｂが介設された純水供給ライン７３ｃを介して純水（ＤＩＷ）が供給され、また、窒素ガス供給源７４ａから、開閉弁及び流量制御弁等の流量制御機器７４ｂが介設されたガス供給ライン７４ｃを介して窒素ガスが供給される。二流体ノズル４０Ａの内部において、窒素ガスに純水が混合されることにより純水がミスト化され、ミスト化された純水と窒素ガスとの混合流体（二流体）が二流体ノズル４０Ａから供給（吐出）される。

【0042】

処理ユニット１６には、さらに、第３の処理流体供給部としての固定ノズル４０Ｂが設けられている。固定ノズル４０Ｂは、回収カップ５０の上部に固定されている。二流体ノズル４０Ａには、純水供給源７５ａから、開閉弁及び流量調整弁等の流量制御機器７５ｂが介設された純水供給ライン７５ｃを介して純水（ＤＩＷ）が供給される。固定ノズル４０Ｂに供給された純水は、保持部３１により保持されたウエハＷの中心部に着液するように、水平方向に又は斜め上方に吐出される。

【0043】

ノズル４０及び二流体ノズル４０Ａは共通のノズルアームにより保持されるか、あるいは、別々のノズルアームにより保持され、いずれの場合も、ウエハＷの上方の処理位置と、回収カップ５０の外側の待機位置との間で移動することができる。

【0044】

固定ノズル４０Ｂから供給される純水（ＤＩＷ）は、微量のアンモニアを含んでいてもよい。すなわち、固定ノズル４０Ｂから機能水が供給されていてもよい。

【0045】

次に、処理ユニット１６で実行されるウエハＷの液処理について説明する。なお、以下に説明する例では、ノズル４０には第１処理液供給源７１から処理液が供給されるものとする。従って、一枚のウエハＷに対して液処理を行っている間、開閉弁７１２はずっと開いたままであり、開閉弁７２２は閉じたままである。これらの開閉弁７１２，７２２については今後言及しない。

【0046】

基板搬送装置１７により処理ユニット１６内にウエハＷが搬入され、基板保持機構３０により水平姿勢で保持される。次に、基板保持機構３０により、ウエハＷを鉛直軸線周りに回転させる。ウエハＷの処理が終了するまでの間、ウエハＷは継続的に回転させられる。この状態で、ノズル４０がウエハＷの中心部の真上に位置し、開閉弁７１７（開閉弁本体７１７ａ）が開かれ、ノズル４０から、流量制御機構７１３により制御された流量で、界面活性剤を含むＢＨＦ（以下、記載の簡略化のため単に「ＢＨＦ」と呼ぶ）がウエハＷに供給される。これにより、ウエハＷに所定の液処理（エッチング処理）が施される。

【0047】

その後、開閉弁７１７（開閉弁本体７１７ａ）が閉じられ、ノズル４０がウエハＷの中心部の真上から退避する。開閉弁７１７の閉鎖時の作用については後に詳述する。

【0048】

次に、固定ノズル４０Ｂから機能水（微量のアンモニアを含むＤＩＷ）がウエハＷの中心部に供給される。また、二流体ノズル４０ＡがウエハＷの中心部の真上に位置し、二流体ノズル４０Ａから、純水（ＤＩＷ）のミストと窒素ガスとの混合流体（二流体）がウエハＷの中心部に向けて吹き付けられる。次いで、二流体ノズル４０Ａは、二流体を吐出しながら、回転するウエハＷの周縁部の真上の位置に向けて移動する。これにより、ウエハＷの表面の全域に対して、二流体洗浄処理が施される。二流体洗浄処理においては、二流体の持つ高い物理的エネルギーにより、ウエハＷの表面に付着している前工程の反応生成物等が効率良く除去される。

【0049】

二流体ノズル４０Ａから二流体を供給することにより、ウエハＷ上に付着しているパーティクルを効率良く除去することができるが、ウエハＷ上に形成される液膜の厚さが通常の洗浄と比べて薄くなる傾向にある。液膜が薄いと、ウエハＷから一旦除去されたパーティクルがウエハＷの外周部においてウエハＷに再付着しやすくなる。しかし、本実施形態では、固定ノズル４０ＢからもウエハＷに供給しているため、ウエハＷの表面には十分な厚さの液膜が形成される。また、処理液として機能水（微量のアンモニアを含むＤＩＷ）を用いているため、ウエハＷの表面の電位とパーティクルの電位が共に負になり互いに反発するため、一旦除去されたパーティクルがウエハＷに再付着することをより確実に防止することができる。

【0050】

二流体ノズル４０ＡがウエハＷの周縁部の真上の位置まで移動したら、二流体ノズル４０ＡをウエハＷの中心部の真上の位置まで戻し、その位置で固定する。次いで、二流体ノズル４０Ａへの純水の供給を継続しつつ、窒素ガスの供給を停止する。これにより、二流体ノズル４０Ａから純水（これはミスト状態でない）がウエハＷの中心部に供給され、これによりウエハＷにリンス処理が施される。二流体ノズル４０Ａへの窒素ガスの供給を停止したときに、固定ノズル４０Ｂからの機能水の吐出を停止してもよい。

【0051】

リンス処理の終了後、二流体ノズル４０Ａ（及び固定ノズル４０Ｂ）からの純水の供給を停止し、好ましくはウエハＷの回転数を増し、振り切り乾燥を行う。以上により、一枚のウエハＷに対する一連の液処理が終了する。液処理が終了したウエハＷは、処理ユニット１６から搬出される。

【0052】

次に、上記のエッチング処理における、ノズル４０からの処理液（すなわち、界面活性剤を含むＢＨＦ）の供給開始から供給停止に至るまでの供給制御について、図４も参照して説明する。なお、以下の制御動作は、記憶部１９に記憶されたプロセスレシピに基づいて制御装置４が基板処理システム１の構成要素を制御することにより行われる。

【0053】

まず、ノズル４０からの供給待機状態において、開閉弁７１７（開閉弁本体７１７ａ）は閉じられ、制御装置４の指令に基づいて電空レギュレータ７１６から定圧弁７１５の操作ポート７１５ａに、初期の操作圧力ＰＰとして例えば５０ｋＰａの操作圧力ＰＰが与えられている。時点Ｔ１において、制御装置４は、ノズル４０からの処理液の供給（吐出）を開始させるための制御信号を送信する。詳細には、制御装置４は、ソレノイド弁７１７ｅを開けるための制御信号を送信する。ソレノイド弁７１７ｅが開くと、開閉弁本体７１７ａが開き、供給ライン７１１に処理液が流れ始める。

【0054】

制御装置４は、流量計７１４の検出値の流量目標値（例えば第１流量）に対する偏差を算出し、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操作圧力ＰＰを求める。そして制御装置４は、電空レギュレータ７１６に、求めた操作圧力ＰＰを定圧弁７１５に供給させるための制御信号を送信する。これにより、ノズル４０から制御された流量（例えば第１流量）で処理液がウエハＷに供給される。

【0055】

なお、ここで、フィードバック制御が安定的に行われているときの操作圧力ＰＰが、概ね７５ｋＰａ付近で小さく変動しているものとする（図４のグラフにおいて符号Ｂで示す部分を参照）。初期の操作圧力ＰＰを、安定制御時の操作圧力ＰＰである約７５ｋＰａに対して適当に小さい値（これは固定値である）とすることにより、フィードバック制御開始直後に、問題となるレベルの制御不安定（例えば図４のグラフにおいて符号Ａで示すオーバーシュートが大きくなること）が生じることもなく（これは初期の操作圧力ＰＰを大きくしすぎたときに生じうる）、流量が流量目標値で安定するまでに必要な時間が長くなりすぎることもない（これは初期の操作圧力ＰＰを小さくしすぎたときに生じうる）。

【0056】

時点Ｔ１から予め定められた時間が経過した時点Ｔ２において、制御装置４は、ノズル４０からの処理液の供給（吐出）を停止するための制御信号を送信する。時点Ｔ２は時点Ｔ１から予め定められた時点に限らず、流量計７１４の検出値の積分値（すなわちノズル４０からの処理液の吐出総量）が予め定められた値となった時点であってもよい。

【0057】

時点Ｔ２においてノズル４０からの処理液の供給（吐出）を停止するために制御装置４から送信される制御信号は、流量制御機構７１３に第１流量より小さい第２流量を流量目標値として与える第１制御信号と、開閉弁７１７を開状態から閉状態に移行させる第２制御信号を含む。詳細には、時点Ｔ２において、制御装置４は、電空レギュレータ７１６に対して、定圧弁７１５に供給する操作圧力ＰＰを、供給ライン７１１に上記第１流量で安定的に処理液が流れているときの操作圧力ＰＰである約７５ｋＰａよりも小さく、かつ、初期の操作圧力ＰＰである５０ｋＰａよりも小さい供給停止用操作圧力、例えば２５ｋＰａまで低下させる制御信号（第１制御信号）を送信する。これにより、定圧弁の開度が小さくなり、供給ライン７１１に流れる処理液の流量が、上記第１流量から、第２流量（これは第１流量より小さい）に減少する（開閉弁７１７（開閉弁本体７１７ａ）が開状態に維持されている場合）。また、時点Ｔ２において、制御装置４は、開閉弁７１７（開閉弁本体７１７ａ）を制御された閉弁速度で閉鎖するために、可変絞り７１７ｇの開度を予め定められた値に絞るための制御信号及びソレノイド弁７１７ｅを閉鎖するための制御信号（第２制御信号）を送信する。

【0058】

なお、可変絞り７１６ｆは時点Ｔ２より前に絞っていてもよい。また、開閉弁本体７１７ａの閉弁速度を変更する必要がないのであれば（例えば常時同じ低速度で閉弁してもよいのであれば）、可変絞り７１６ｆに代えて固定絞り（オリフィス）を設けてもよい。

【0059】

上記の操作により、供給ライン７１１を流れる処理液の流量が減少した状態で、開閉弁７１７（開閉弁本体７１７ａ）が閉じられる。このため、ノズル４０から供給（吐出）されている処理液の流量（つまり流速）が比較的低い状態で、処理液の流れが停止する（時点Ｔ３）。このため、界面活性剤を含有するＢＨＦのように低い表面張力の処理液を用いた場合でも、ノズル４０内の処理液の先端部分に作用する慣性力が、当該先端部分が千切れることを防止しようとする表面張力を上回ることが防止される。このため、ノズル４０内での液千切れの発生を防止することができ、ひいてはノズル４０からの液垂れを防止することができる。

【0060】

また、開閉弁７１７（開閉弁本体７１７ａ）がゆっくりと閉じられるため、開閉弁７１７が急激に閉じられた場合と比較して、ノズル４０内での液千切れの発生はより生じ難くなる。

【0061】

図５は、時点Ｔ２において操作圧力ＰＰを低下させる制御を行わずに開閉弁７１６を閉じた場合に生じうるノズル４０内での液千切れを模式的に示した図である。ノズル４０内で処理液Ｌが急停止することにより処理液Ｌの先端部に作用する慣性力により膨れ部Ｄ１が生じる。膨れ部Ｄ１の根元に作用する表面張力が大きい場合には、表面張力により膨れ部Ｄ１が処理液Ｌに引き戻されるが、表面張力が小さい場合には、慣性力により膨れ部Ｄ１が分離して液滴Ｄ２となる。従って、処理液の表面張力が小さい場合（例えば処理液が界面活性剤を含むＢＨＦの場合）には、慣性力をできるだけ小さくするため、ノズル４０内を流れる処理液の流量（流速）を小さくした状態で、開閉弁７１７（開閉弁本体７１７ａ）を閉じるのがよい。これにより、膨れ部Ｄ１が生じたとしても表面張力により膨れ部Ｄ１が処理液Ｌに引き戻され、液滴Ｄ２は生じない。

【0062】

ノズル４０からの処理液の供給（吐出）が停止した時点Ｔ３の後、時点Ｔ４において、操作圧力ＰＰを前述した初期の操作圧力（本例では５０ｋＰａ）まで上昇させる。時点Ｔ４は、次に処理されるウエハＷに対して処理液の吐出が開始される時点Ｔ１より前の任意の時点とすることができる。

【0063】

開閉弁７１７（開閉弁本体７１７ａ）が完全に閉じられた後に、ノズル４０内に存在する処理液を上流側に引き戻す操作を行ってもよい。すなわち、開閉弁７１７が閉じられた状態で、ドレンライン７１８の開閉弁７１９ａを開くと、ドレンライン７１８内に存在する処理液が重力で下方に落ちてゆき、これに伴い、サイフォンの原理により、ノズル４０内及びその近傍の供給ライン７１１内に存在する処理液が供給ライン７１１の上流側の領域に引き込まれる。これにより、少なくともノズル４０内に処理液が存在しない状態にすることができ、ノズル４０からの液垂れをより確実に防止することができる。上記の操作を可能とするため、開閉弁７１９ａ及びドレンライン７１８内の下流端の高さ位置はノズル４０の高さ位置よりも低く設定される。なお、この操作により、供給ライン７１１に２種類以上の処理液が供給される場合に、第２の処理液の開始初期に第１の処理液がノズル４０から供給されることを抑制することもできる。

【0064】

上記実施形態によれば、ノズル４０からの処理液の供給を停止するときに、ノズル４０内での液千切れの発生を防止することができ、ノズル４０からの液垂れを防止することができる。また、上記実施形態においては、ノズル４０からの処理液の供給を停止するときに、処理液をウエハＷに供給せずに捨てる必要がないため、処理液の利用効率が向上し、また、ウエハＷに供給される処理液の総量を精確に管理することができる。

【0065】

上記実施形態は下記のように改変することができる。

【0066】

図３に破線で示すように、ノズル４０の吐出口近傍を撮影するカメラ８０を設け、カメラ８０より撮影された画像により処理液の供給停止時に液垂れが生じたことが確認された場合にのみ、上述した停止制御（定圧弁７１５の操作圧力ＰＰを供給停止用操作圧力まで低減すること）を行ってもよい。つまり、カメラ画像に基づいて、上述した停止制御を行うか否かを判断してもよい。また、ある供給停止用操作圧力（第２流量に対応）において液垂れが生じたことがカメラ画像により確認された場合、供給停止用操作圧力をさらに小さくしてもよい。つまり、カメラ画像に基づいて、供給停止用操作圧力（第２流量）の決定または変更を行ってもよい。

【0067】

処理液の種類毎に、上述した停止制御を行う必要性の有無及び停止制御において用いるべき供給停止用操作圧力（または第２流量）の値が記録されたデータベースを制御装置４が備えていてもよい。データベースは制御装置４の記憶部１９に格納しておくことができる。このようなデータベースは、実験結果に基づいて作成することができる。制御装置４は、ウエハＷに実際に処理液を供給する場合に、データベースを参照して、停止制御を行うか否かを決定するとともに、停止制御を行う場合には供給停止用操作圧力（第２流量）の値を決定するように構成されていてもよい。

【0068】

前述した実施形態では、時点Ｔ２において、定圧弁７１５の操作圧力ＰＰの低下と、開閉弁７１６の閉鎖開始とを同時に行っているが、定圧弁７１５の操作圧力ＰＰの低下を時点Ｔ２よりもやや前の時点（Ｔ２’）に開始してもよい（図４において時点Ｔ２より前の時点Ｔ２’から立ち下がる鎖線Ｃを参照）。この場合、制御装置４は、開閉弁７１７を開状態から閉状態に移行させる制御信号（前述した第２制御信号）を開閉弁７１７に送信する直前に、電空レギュレータ７１６に対して、定圧弁７１５に供給する操作圧力ＰＰを供給停止用操作圧力まで低下させる制御信号（前述した第１制御信号）を送信する。前述した実施形態では、開閉弁７１６をゆっくりと閉じることにより、ノズル４０から供給される処理液の総量が意図した値よりやや大きくなる傾向にあるが、定圧弁７１５の操作圧力ＰＰの低下のタイミングをやや早めることにより、開閉弁７１６をゆっくりと閉じることに起因する処理液の総供給量の増大を相殺することができる。

【0069】

前述した実施形態では、流量制御弁としての定圧弁７１５が開閉弁７１７の上流側にあったが、下流側にあってもよい。この場合も、上記と同様の停止制御を行うことにより同様の高価を得ることができる。

【0070】

処理対象の基板は半導体ウエハＷに限らず、ガラス基板、セラミック基板等の他の種類の基板であってもよい。

【符号の説明】

【0071】

Ｗ 基板
４ 制御部（制御装置）
３０ 基板保持部（基板保持機構）
４０ ノズル
７１１ 供給ライン
７１３ 流量制御機構
７１４ 流量計
７１５ 流量制御弁（定圧弁）
７１６ 電空レギュレータ
７１７ 開閉弁

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】