(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に供給される処理液を吐出する処理液ノズルと、前記処理液ノズルへの処理液の供給および供給停止と前記処理液ノズルに供給される処理液の流量の調整とを行う電動バルブと、前記電動バルブを制御する制御装置と、を備え、
前記電動バルブは、
処理液が流入する流入口と、前記流入口に流入した処理液を排出する流出口と、前記流入口と前記流出口との間に配置された開口と、前記開口を介して前記流入口から前記流出口に延びる流路と、前記開口を取り囲む環状の弁座と、が設けられた本体と、
前記弁座に接触し、前記流入口から前記流出口への処理液の流通を遮断する閉位置と、前記弁座から離れ、前記開口を介して前記流入口から前記流出口に処理液を流す開位置と、の間で前記本体に対して移動可能な弁体と、
前記閉位置と前記開位置との間で前記弁体を移動させ、前記制御装置からの指令に応じて前記閉位置から前記開位置までの任意の位置に前記弁体を位置させる電動アクチュエータと、を含み、
前記弁体は、前記開口に挿入された錐体部と、間隔を空けて前記錐体部を取り囲んでおり、前記弁座に対向する環状部と、を含み、
前記錐体部は、前記閉位置から前記開位置までのいずれの位置においても前記本体に非接触である錐体状の外周面を含み、
前記環状部は、前記閉位置において前記弁座に垂直に押し付けられ、前記閉位置以外の位置において前記弁座から離れる環状先端部を含み、
前記弁座と前記開口の縁とは、同一平面上に配置されている、基板処理装置。
【請求項２】
基板に供給される処理液を吐出する処理液ノズルと、前記処理液ノズルへの処理液の供給および供給停止と前記処理液ノズルに供給される処理液の流量の調整とを行う電動バルブと、前記電動バルブを制御する制御装置と、を備え、
前記電動バルブは、
処理液が流入する流入口と、前記流入口に流入した処理液を排出する流出口と、前記流入口と前記流出口との間に配置された開口と、前記開口を介して前記流入口から前記流出口に延びる流路と、前記開口を取り囲む環状の弁座と、が設けられた本体と、
前記弁座に接触し、前記流入口から前記流出口への処理液の流通を遮断する閉位置と、前記弁座から離れ、前記開口を介して前記流入口から前記流出口に処理液を流す開位置と、の間で前記本体に対して移動可能な弁体と、
前記閉位置と前記開位置との間で前記弁体を移動させ、前記制御装置からの指令に応じて前記閉位置から前記開位置までの任意の位置に前記弁体を位置させる電動アクチュエータと、を含み、
前記弁体は、前記開口に挿入された錐体部と、間隔を空けて前記錐体部を取り囲んでおり、前記弁座に対向する環状部と、を含み、
前記錐体部は、前記閉位置から前記開位置までのいずれの位置においても前記本体に非接触である錐体状の外周面を含み、
前記環状部は、前記閉位置において前記弁座に垂直に押し付けられ、前記閉位置以外の位置において前記弁座から離れる環状先端部を含み、
前記錐体部の外径の最大値は、前記開口の直径よりも小さく、
前記開口の縁は、前記閉位置から前記開位置までのいずれの位置に前記弁体が位置しているときでも、前記錐体部のまわりに位置している、基板処理装置。
【請求項３】
前記弁座および環状先端部は、いずれも平坦である、請求項１または２に記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記環状先端部の内径は、前記開口の直径よりも大きい、請求項１〜３のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記基板処理装置は、前記電動バルブを通過する処理液の流量を検出する流量計をさらに含み、
前記制御装置は、前記閉位置に位置する前記弁体を、前記開口の縁から前記錐体部までの径方向の距離が前記環状部から前記弁座までの軸方向の距離に等しい中間位置を介して、前記中間位置よりも前記開位置側の位置であり、前記電動バルブを通過する処理液の流量の目標値に対応する目標位置に移動させるとき、前記閉位置から前記中間位置までは、一定の移動速度で前記弁体を移動させる第１等速制御を行い、前記中間位置から前記目標位置までは、前記流量計の検出値に基づいて前記弁体を移動させるフィードバック制御を行う、請求項１〜４のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項６】
前記基板処理装置は、前記電動バルブを通過する処理液の流量を検出する流量計をさらに含み、
前記制御装置は、前記開口の縁から前記錐体部までの径方向の距離が前記環状部から前記弁座までの軸方向の距離に等しい中間位置よりも前記開位置側に位置する前記弁体を、前記中間位置を介して前記閉位置に移動させるとき、前記中間位置よりも前記開位置側の位置から前記中間位置までは、一定の移動速度で前記弁体を移動させる第２等速制御を行い、前記中間位置から前記閉位置までの少なくとも一部では、前記第２等速制御での前記弁体の移動速度よりも小さい移動速度で前記弁体を移動させる減速制御を行う、請求項１〜５のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板を処理する基板処理装置に関する。処理対象となる基板には、たとえば、半導体ウエハ、液晶表示装置用基板、プラズマディスプレイ用基板、ＦＥＤ（Field Emission Display）用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板、フォトマスク用基板、セラミック基板、太陽電池用基板などが含まれる。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、半導体ウエハ等の基板を一枚ずつ処理する枚葉式の基板処理装置が開示されている。前記基板処理装置は、基板に供給される処理液を吐出する処理液ノズルと、処理液ノズルへの処理液の供給および供給停止を制御する開閉バルブ（第１薬液バルブ、第２薬液バルブ、リンス液バルブ）と、処理液ノズルに供給される処理液の流量を変更する流量調整バルブとを備えている。流量調整バルブは、流量調整バルブの開度を変更するニードルを移動させるモータを含む電動バルブである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１２３７０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記基板処理装置では、開閉バルブと流量調整バルブとが設けられている。可動部品が多いと、コストが増加したりより広いスペースが必要となるだけでなく、基板を汚染させるパーティクルが増加する可能性が高まる。
前記基板処理装置において、開閉バルブを省略して、処理液の供給および供給停止と流量の調整とを流量調整バルブに実行させることが考えられる。しかしながら、この場合、処理液ノズルへの処理液の供給を停止するときに、円錐状の弁体（ニードル）が円錐状の弁座に擦れるので、弁体および弁座の摩耗によりパーティクルが発生してしまう。
【０００５】
そこで、本発明の目的の一つは、パーティクルを低減しながら、処理液ノズルへの処理液の供給および供給停止と処理液ノズルに供給される処理液の流量の調整とを一つのバルブで実行できる基板処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するための請求項１に記載の発明は、基板に供給される処理液を吐出する処理液ノズルと、前記処理液ノズルへの処理液の供給および供給停止と前記処理液ノズルに供給される処理液の流量の調整とを行う電動バルブと、前記電動バルブを制御する制御装置と、を備え、前記電動バルブは、処理液が流入する流入口と、前記流入口に流入した処理液を排出する流出口と、前記流入口と前記流出口との間に配置された開口と、前記開口を介して前記流入口から前記流出口に延びる流路と、前記開口を取り囲む環状の弁座と、が設けられた本体と、前記弁座に接触し、前記流入口から前記流出口への処理液の流通を遮断する閉位置と、前記弁座から離れ、前記開口を介して前記流入口から前記流出口に処理液を流す開位置と、の間で前記本体に対して移動可能な弁体と、前記閉位置と前記開位置との間で前記弁体を移動させ、前記制御装置からの指令に応じて前記閉位置から前記開位置までの任意の位置に前記弁体を位置させる電動アクチュエータと、を含み、前記弁体は、前記開口に挿入された錐体部と、間隔を空けて前記錐体部を取り囲んでおり、前記弁座に対向する環状部と、を含み、前記錐体部は、前記閉位置から前記開位置までのいずれの位置においても前記本体に非接触である錐体状の外周面を含み、前記環状部は、前記閉位置において前記弁座に垂直に押し付けられ、前記閉位置以外の位置において前記弁座から離れる環状先端部を含み、前記弁座と前記開口の縁とは、同一平面上に配置されている、基板処理装置である。
請求項２に記載の発明は、基板に供給される処理液を吐出する処理液ノズルと、前記処理液ノズルへの処理液の供給および供給停止と前記処理液ノズルに供給される処理液の流量の調整とを行う電動バルブと、前記電動バルブを制御する制御装置と、を備え、前記電動バルブは、処理液が流入する流入口と、前記流入口に流入した処理液を排出する流出口と、前記流入口と前記流出口との間に配置された開口と、前記開口を介して前記流入口から前記流出口に延びる流路と、前記開口を取り囲む環状の弁座と、が設けられた本体と、前記弁座に接触し、前記流入口から前記流出口への処理液の流通を遮断する閉位置と、前記弁座から離れ、前記開口を介して前記流入口から前記流出口に処理液を流す開位置と、の間で前記本体に対して移動可能な弁体と、前記閉位置と前記開位置との間で前記弁体を移動させ、前記制御装置からの指令に応じて前記閉位置から前記開位置までの任意の位置に前記弁体を位置させる電動アクチュエータと、を含み、前記弁体は、前記開口に挿入された錐体部と、間隔を空けて前記錐体部を取り囲んでおり、前記弁座に対向する環状部と、を含み、前記錐体部は、前記閉位置から前記開位置までのいずれの位置においても前記本体に非接触である錐体状の外周面を含み、前記環状部は、前記閉位置において前記弁座に垂直に押し付けられ、前記閉位置以外の位置において前記弁座から離れる環状先端部を含み、前記錐体部の外径の最大値は、前記開口の直径よりも小さく、前記開口の縁は、前記閉位置から前記開位置までのいずれの位置に前記弁体が位置しているときでも、前記錐体部のまわりに位置している、基板処理装置である。
【０００７】
これらの発明によれば、開口に挿入された錐体部と弁座に対向する環状部とが、弁体に設けられている。電動アクチュエータは、制御装置からの指令に応じて閉位置と開位置との間で弁体を移動させる。電動アクチュエータが弁体を移動させると、錐体部および環状部が移動する。
錐体部の移動により、開口の流路面積（錐体部で占有されていない部分の面積）が連続的に変化する。処理液ノズルに供給される処理液の流量は、電動アクチュエータによって自動で調整される。また、電動アクチュエータが閉位置に弁体を位置させると、環状部が弁座に接触し、電動アクチュエータが閉位置以外の位置に弁体を位置させると、環状部が弁座から離れる。処理液ノズルへの処理液の供給および供給停止は、電動アクチュエータによって自動で切り替えられる。したがって、処理液ノズルへの処理液の供給および供給停止と処理液ノズルに供給される処理液の流量の調整とを一つのバルブ（電動バルブ）で実行できる。
【０００８】
錐体部の外周面は、閉位置から開位置までのいずれの位置においても本体に非接触である。したがって、弁体の移動により、錐体部が本体に擦れて、パーティクルが発生することはない。また、環状部の環状先端部は、閉位置において弁座に垂直に押し付けられる。したがって、円錐状の弁体を円錐または円筒状の弁座に押し付ける場合と比べて、パーティクルが発生し難い。そのため、流路内で発生するパーティクルを低減でき、基板に供給される処理液の清浄度を高めることができる。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、前記弁座および環状先端部は、いずれも平坦である、請求項１または２に記載の基板処理装置である。
この発明によれば、平坦な環状先端部が、平坦な弁座に垂直に押し付けられる。これにより、弁座および環状先端部が面接触する。そのため、弁体および弁座が線接触する場合と比べて、処理液の流通をより確実に遮断できる。さらに、平面同士が垂直に押し付けられるので、円錐状の弁体を円錐または円筒状の弁座に押し付ける場合と比べて、パーティクルが発生し難い。これにより、流路内で発生するパーティクルを低減できる。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、前記環状先端部の内径は、前記開口の直径よりも大きい、請求項１〜３のいずれか一項に記載の基板処理装置である。
弁体および弁座の接触面積が小さすぎると、十分な密閉性を確保できなくなる。その一方で、弁体および弁座の接触面積が大きすぎると、バルブを閉止させるために大きな圧力が必要となる。そのため、弁体および弁座の接触面積は、十分な密閉性を確保できる範囲内で極力小さいことが好ましい。この発明によれば、環状先端部の内径が開口の直径よりも大きいので、環状先端部の内径が開口の直径以下である場合と比べて、弁座および環状先端部の接触面積を低減できる。したがって、処理液の流通をより確実に遮断しながら、パーティクルを低減できる。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、前記基板処理装置は、前記電動バルブを通過する処理液の流量を検出する流量計をさらに含み、前記制御装置は、前記閉位置に位置する前記弁体を、前記開口の縁から前記錐体部までの径方向（錐体部の中心線に直交する方向）の距離が前記環状部から前記弁座までの軸方向（錐体部の中心線に沿う方向）の距離に等しい中間位置を介して、前記中間位置よりも前記開位置側の位置であり、前記電動バルブを通過する処理液の流量の目標値に対応する目標位置に移動させるとき、前記閉位置から前記中間位置までは、一定の移動速度で前記弁体を移動させる第１等速制御を行い、前記中間位置から前記目標位置までは、前記流量計の検出値に基づいて前記弁体を移動させるフィードバック制御を行う、請求項１〜４のいずれか一項に記載の基板処理装置である。
【００１２】
フィードバック制御の代表例は、比例動作、積分動作、および微分動作を行うＰＩＤ制御である。フィードバック制御は、ＰＩＤ制御に限らず、比例動作を行う比例制御であってもよいし、比例動作および積分動作を行うＰＩ制御であってもよい。
この発明によれば、弁体が閉位置以外の位置に配置されているとき、流入口に流入した処理液は、環状部と弁座との間の隙間と、錐体部と開口の縁との間の隙間とを通過する。中間位置よりも閉位置側の位置では、環状部と弁座との間の流路面積が、開口の流路面積（錐体部と開口の縁との間により規定される流路面積）よりも小さいため、電動バルブを通過する処理液の流量を律速する。その一方で、中間位置よりも開位置側の位置では、開口の流路面積が、環状部と弁座との間の流路面積よりも小さいため、電動バルブを通過する処理液の流量を律速する。
【００１３】
制御装置は、閉位置から中間位置までは、一定の移動速度で弁体を移動させる第１等速制御を行う。そして、制御装置は、中間位置から目標位置までは、流量計の検出値に基づいて弁体を移動させるフィードバック制御を行う。つまり、目標位置は、開口の流路面積が処理液の流量を律速する範囲にあるので、制御装置は、環状部と弁座との間の流路面積が処理液の流量を律速する範囲の外に弁体を速やかに移動させる。したがって、当初からフィードバック制御を行う場合と比べて、流量の測定値が安定するまでの時間を短縮できる。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、前記基板処理装置は、前記電動バルブを通過する処理液の流量を検出する流量計をさらに含み、前記制御装置は、前記開口の縁から前記錐体部までの径方向の距離が前記環状部から前記弁座までの軸方向の距離に等しい中間位置よりも前記開位置側に位置する前記弁体を、前記中間位置を介して前記閉位置に移動させるとき、前記中間位置よりも前記開位置側の位置から前記中間位置までは、一定の移動速度で前記弁体を移動させる第２等速制御を行い、前記中間位置から前記閉位置までの少なくとも一部では、前記第２等速制御での前記弁体の移動速度よりも小さい移動速度で前記弁体を移動させる減速制御を行う、請求項１〜５のいずれか一項に記載の基板処理装置である。
【００１５】
この発明によれば、制御装置は、当初の位置（中間位置よりも開位置側の位置）から中間位置までは、一定の移動速度で弁体を移動させる第２等速制御を行う。そして、制御装置は、中間位置から閉位置までの少なくとも一部では、第２等速制御での弁体の移動速度よりも小さい移動速度で弁体を移動させる減速制御を行う。このように、弁体が弁座に接触する直前の移動速度が低下するので、弁体が弁座に接触するときの衝撃を低減でき、弁体と弁座との接触により発生するパーティクルをさらに低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る基板処理装置に備えられた処理ユニットの内部を水平に見た模式図である。
【図２】第１バルブについて説明するための断面図である。
【図３】第１バルブに備えられた弁体の拡大図である。
【図４】弁体の位置と第１バルブの流路面積との関係を示すグラフである。
【図５】弁体が閉位置に位置している状態を示す第１バルブの断面図である。
【図６】弁体が中間位置に位置している状態を示す第１バルブの断面図である。
【図７】弁体が開位置に位置している状態を示す第１バルブの断面図である。
【図８】制御装置が第１バルブを開くときの弁体の位置の時間的変化を示すグラフである。
【図９】制御装置が第１バルブを閉じるときの弁体の位置の時間的変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下では、本発明の実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る基板処理装置１に備えられた処理ユニット２の内部を水平に見た模式図である。
基板処理装置１は、半導体ウエハなどの円板状の基板Ｗを一枚ずつ処理する枚葉式の装置である。基板処理装置１は、処理液で基板Ｗを処理する複数の処理ユニット２と、処理ユニット２に基板Ｗを搬送する搬送ロボット（図示せず）と、基板処理装置１を制御する制御装置３とを含む。
【００１８】
処理ユニット２は、基板Ｗを水平に保持しながら基板Ｗの中央部を通る鉛直な回転軸線Ａ１まわりに回転させるスピンチャック４と、スピンチャック４に保持されている基板Ｗに向けて処理液を吐出する処理液ノズル１１とを含む。
スピンチャック４は、水平な姿勢で保持された円板状のスピンベース６と、スピンベース６の上方で基板Ｗを水平な姿勢で保持する複数のチャックピン５と、スピンベース６の中央部から下方に延びるスピン軸７と、スピン軸７を回転させることによりスピンベース６およびチャックピン５を回転軸線Ａ１まわりに回転させるスピンモータ８とを含む。スピンチャック４は、複数のチャックピン５を基板Ｗの周端面に接触させる挟持式のチャックに限らず、非デバイス形成面である基板Ｗの裏面（下面）をスピンベース６の上面に吸着させることにより基板Ｗを水平に保持するバキューム式のチャックであってもよい。
【００１９】
基板処理装置１は、処理液を処理液ノズル１１に導く処理液配管１２と、第１薬液を処理液配管１２に導く第１配管１３と、第２薬液を処理液配管１２に導く第２配管１６と、純水（脱イオン水：Ｄeionized Ｗater）を処理液配管１２に導く第３配管１９とを含む。基板処理装置１は、さらに、第１配管１３に介装された第１バルブ１４と、第１バルブ１４を通過する液体の流量を検出する第１流量計１５と、第２配管１６に介装された第２バルブ１７と、第２バルブ１７を通過する液体の流量を検出する第２流量計１８と、第３配管１９に介装された第３バルブ２０と、第３バルブ２０を通過する液体の流量を検出する第３流量計２１とを含む。
【００２０】
第１バルブ１４、第２バルブ１７、および第３バルブ２０は、いずれも電動バルブである。制御装置３は、各バルブ１４、１７、２０を開閉させる。制御装置３は、さらに、各バルブ１４、１７、２０の開度を制御することにより、各バルブ１４、１７、２０を通過する液体の流量を変更する。第１流量計１５、第２流量計１８、および第３流量計２１の検出値は、制御装置３に入力される。制御装置３は、各流量計１５、１６、２１の検出値に基づいて流量の測定値を求める。制御装置３は、各流量計１５、１６、２１の検出値に基づいて各バルブ１４、１７、２０の開度を変更することにより、流量の測定値（測定流量値）を流量の目標値（目標流量値）に近づける若しくは一致させる。
【００２１】
第１薬液の一例は、アンモニア水である。第２薬液の一例は、過酸化水素水である。各バルブ１４、１７、２０が開かれると、第１バルブ１４の開度に対応する流量のアンモニア水と、第２バルブ１７の開度に対応する流量の過酸化水素水と、第３バルブ２０の開度に対応する流量の純水とが、処理液配管１２に供給される。これにより、アンモニア水、過酸化水素水、および水の混合液であるＳＣ−１が、処理液配管１２内で生成され、処理液ノズル１１から吐出される。また、第１バルブ１４および第２バルブ１７が閉じられ、第３バルブ２０が開かれると、純水が、処理液配管１２に供給され、処理液ノズル１１から吐出される。
【００２２】
基板Ｗを処理するとき、制御装置３は、スピンチャック４を制御することにより、基板Ｗを回転させる。この状態で、制御装置３は、回転している基板Ｗの上面に向けて処理液ノズル１１にＳＣ−１を吐出させる。これにより、薬液の一例であるＳＣ−１が基板Ｗの上面全域に供給される（薬液供給工程）。
制御装置３は、処理液ノズル１１からのＳＣ−１の吐出を停止させた後、リンス液の一例である純水を回転している基板Ｗに向けて処理液ノズル１１に吐出させる。これにより、純水が基板Ｗの上面全域に供給され、基板Ｗに付着しているＳＣ−１が洗い流される（リンス液供給工程）。
【００２３】
制御装置３は、処理液ノズル１１からの純水の吐出を停止させた後、スピンチャック４に基板Ｗを高速回転させる。これにより、基板Ｗに付着している純水が遠心力によって基板Ｗの周囲に振り切られる。そのため、基板Ｗから純水が除去され、基板Ｗが乾燥する（乾燥工程）。
図２は、電動バルブの一例である第１バルブ１４について説明するための断面図である。以下では、第１バルブ１４について説明する。第２バルブ１７および第３バルブ２０についての説明は省略するが、第２バルブ１７および第３バルブ２０は、いずれも第１バルブ１４と同等の構成を有している。
【００２４】
図２に示すように、第１バルブ１４は、処理液を導く流路３０が形成された本体２５と、流路３０を開閉する弁体３１とを含む。第１バルブ１４は、さらに、弁体３１を軸方向Ｘ１（錐体部３３の中心線に沿う方向）に移動させる動力を発生する電動モータ２３と、電動モータ２３の回転を弁体３１の直線運動に変換する運動変換機構２２と、電動モータ２３の回転角を検出する回転角センサ２４とを含む。第１バルブ１４において処理液に接する部分（接液部）は、薬液に対する耐性を有する合成樹脂（たとえば、フッ素樹脂）で作成されている。流路３０の内面３０ｃや弁体３１の外面は、接液部に含まれる。
【００２５】
電動アクチュエータの一例である電動モータ２３は、制御装置３によって制御される。図示はしないが、運動変換機構２２は、たとえば、軸方向Ｘ１に延びる雄ねじと雄ねじを取り囲む雌ねじとを含む。電動モータ２３が回転すると、電動モータ２３の回転角に応じた移動量で弁体３１が軸方向Ｘ１に移動する。制御装置３は、回転角センサ２４の検出値に基づいて電動モータ２３を制御することにより、閉位置（図５に示す位置）から開位置（図７に示す位置）までの任意の位置に弁体３１を位置させる。制御装置３は、さらに、電動モータ２３の回転速度を制御することにより、弁体３１の移動速度を任意の速度に変更する。
【００２６】
図２に示すように、本体２５は、フィルターでろ過された処理液が流入する流入口２６と、流入口２６に流入した処理液を排出する流出口２９と、流入口２６と流出口２９との間に配置された円形の開口２７と、開口２７を介して流入口２６から流出口２９に延びる流路３０と、開口２７を同心円状に取り囲む円環状の弁座２８とを含む。流路３０は、流入口２６から下流に延びる上流部３０ａと、流出口２９から上流に延びる下流部３０ｂとを含む。上流部３０ａおよび下流部３０ｂは、本体２５の内部で交差している。開口２７は、流路３０の内面３０ｃに形成されている。第１配管１３は、流入口２６に接続された上流配管１３ａと、流出口２９に接続された下流配管１３ｂとを含む。
【００２７】
図２に示すように、弁体３１は、円板部３２と、錐体部３３と、環状部３４とを含む。円板部３２と、錐体部３３と、環状部３４とは、たとえば、一体である。弁体３１は、環状部３４が弁座２８に接触し、流入口２６から流出口２９への処理液の流通を遮断する閉位置（図５に示す位置）と、環状部３４が弁座２８から離れ、開口２７を介して流入口２６から流出口２９に処理液を流す開位置（図７に示す位置）と、の間で本体２５に対して移動可能である。流入口２６から流出口２９への処理液の流通は、環状部３４と弁座２８との接触によって遮断される。流入口２６から流出口２９に流れる処理液の流量は、錐体部３３によって連続的に調整される。
【００２８】
図２に示すように、円板部３２は、本体２５に設けられた凹部内に配置されている。円板部３２の端面３２ａは、流路３０内に配置されている。環状部３４は、円板部３２の端面３２ａから弁座２８に向かって延びている。錐体部３３は、円板部３２の端面３２ａから開口２７に向かって延びている。
図３に示すように、錐体部３３は、円板部３２から離れるにしたがって外径が連続的に減少する円錐状の外周面３３ａを含む。錐体部３３の外周面３３ａは、下流に向かって先細りになっている。錐体部３３の外周面３３ａは、軸方向Ｘ１に対して一定の傾斜角度で傾いている。錐体部３３の先端は、環状部３４よりも円板部３２から軸方向Ｘ１に離れている。錐体部３３の先端は、弁座２８に対して下流に配置されている。流路３０の下流部３０ｂの内面は、錐体部３３を同心円状に取り囲む円筒状である。開口２７の縁２７ａは、下流部３０ｂの内面の上流端に相当する。錐体部３３は、開口２７に挿入されている。
【００２９】
図３に示すように、環状部３４は、軸方向Ｘ１に弁座２８に対向する環状先端部３４ａを含む。環状先端部３４ａは、たとえば、軸方向Ｘ１に直交する平面上に配置された平坦面である。同様に、弁座２８は、たとえば、軸方向Ｘ１に直交する平面上に配置された平坦面である。環状先端部３４ａおよび弁座２８は、平行に対向している。環状部３４の内周面は、径方向Ｙ１（軸方向Ｘ１に直交する方向）に間隔を空けて錐体部３３の外周面３３ａを同心円状に取り囲んでいる。円板部３２の端面３２ａと錐体部３３の外周面３３ａと環状部３４の内周面とは、錐体部３３を取り囲む環状溝３５を形成している。
【００３０】
図３に示すように、環状先端部３４ａの内径は、たとえば、開口２７の直径よりも大きい。錐体部３３の最大径（錐体部３３の根元の外径）は、たとえば、開口２７の直径よりも小さい。したがって、軸方向Ｘ１に関して環状先端部３４ａと等しい位置での錐体部３３の外径Ｄ１は、開口２７の直径よりも小さい。環状先端部３４ａの幅（環状先端部３４ａの内縁から環状先端部３４ａの外縁までの径方向Ｙ１の長さ）は、たとえば、環状部３４の高さ（円板部３２の端面３２ａから環状先端部３４ａまでの軸方向Ｘ１の長さ）よりも小さい。環状先端部３４ａの内径と開口２７の直径との差の１／２（開口２７の縁２７ａから環状先端部３４ａの内端までの、径方向Ｙ１の距離）は、たとえば、環状部３４の高さよりも小さく、環状先端部３４ａの幅よりも小さい。
【００３１】
図２に示すように、弁体３１が閉位置に配置されると、環状先端部３４ａの全周が弁座２８の全周に押し付けられ、環状部３４が弾性変形する。環状部３４と錐体部３３との間に空間があり、環状部３４が錐体部３３から離れているので、環状部３４の弾性変形が錐体部３３によって阻害され難い。環状先端部３４ａは、弾性変形により弁座２８に密着し、弁座２８に面接触する。これにより、弁体３１と弁座２８との間の隙間が密閉される。その一方で、閉位置以外の位置に弁体３１が配置されると、環状先端部３４ａが弁座２８から離れ、流入口２６に流入した処理液が、流路３０の内面３０ｃと弁体３１の外面との間を通って流出口２９に流れる。
【００３２】
図５〜図７に示すように、錐体部３３の一部は、閉位置から開位置までのいずれの位置においても開口２７内に配置されている。錐体部３３の外周面３３ａは、閉位置から開位置までのいずれの位置においても本体２５に非接触である。弁体３１が開位置側に移動すると、錐体部３３が開口２７を占有する面積が連続的に増加する。弁体３１が閉位置側に移動すると、錐体部３３が開口２７を占有する面積が連続的に減少する。これにより、開口２７の流路面積（錐体部３３で占有されていない部分の面積）が変化し、第１バルブ１４を通過する処理液の流量が変更される。
【００３３】
図３に示すように、環状先端部３４ａから弁座２８までの軸方向Ｘ１の距離（軸方向距離Ｄａ）は、弁体３１が開位置に近づくにしたがって増加する。同様に、開口２７の縁２７ａから錐体部３３の外周面３３ａまでの径方向Ｙ１の距離（径方向距離Ｄｒ）は、弁体３１が開位置に近づくにしたがって増加する。軸方向距離Ｄａの変化の割合は、径方向距離Ｄｒの変化の割合よりも大きい。
【００３４】
径方向距離Ｄｒおよび軸方向距離Ｄａが等しい位置は、閉位置と開位置との間の中間位置である。中間位置では、環状部３４と弁座２８との間の流路面積（軸方向距離Ｄａ×環状部３４の周長）と、開口２７の流路面積（錐体部３３で占有されていない部分の面積）とが概ね一致する。
弁体３１が閉位置以外の位置に配置されているとき、流入口２６に流入した処理液は、環状部３４と弁座２８との間の隙間と、錐体部３３と開口２７の縁２７ａとの間の隙間とを通過する。第１バルブ１４を通過する処理液の流量は、環状部３４と弁座２８との間の流路面積と開口２７の流路面積のいずれかによって律速される。
【００３５】
図４に示すように、中間位置よりも閉位置側の位置では、環状部３４と弁座２８との間の流路面積が、開口２７の流路面積よりも小さいため、第１バルブ１４を通過する処理液の流量を律速する。その一方で、中間位置よりも開位置側の位置では、開口２７の流路面積が、環状部３４と弁座２８との間の流路面積よりも小さいため、第１バルブ１４を通過する処理液の流量を律速する。
【００３６】
図８は、制御装置３が第１バルブ１４を開くときの弁体３１の位置の時間的変化を示している。図９は、制御装置３が第１バルブ１４を閉じるときの弁体３１の位置の時間的変化を示している。
図８において、実線は、実施例であり、一点鎖線は、比較例１であり、二点鎖線は、比較例２である。図８中の目標位置は、第１バルブ１４を通過する処理液の流量の目標値に対応する位置である。つまり、弁体３１が目標位置に配置されると、第１バルブ１４を通過する処理液の流量が流量の目標値に一致する。以下では、目標位置が中間位置よりも開位置側の位置である場合について説明する。
【００３７】
図８に示すように、制御装置３は、閉位置から中間位置までは、一定の移動速度で弁体３１を移動させる第１等速制御を行う。そして、制御装置３は、中間位置から目標位置までは、第１流量計１５の検出値に基づいて弁体３１を移動させるＰＩＤ制御を行う。
第１バルブ１４の速応性を高めるために、制御装置３は、第１等速制御において、たとえば最高速度で弁体３１を移動させる。また、ＰＩＤ定数は、たとえば、オーバーシュートが発生しないように設定されている。すなわち、ＰＩＤ定数は、弁体３１の位置が目標位置を超えず、流量の測定値が流量の目標値を超えないように設定されている。
【００３８】
図８の一点鎖線（比較例１）は、流量の測定値が流量の目標値を超えるまで等速制御を行い、その後、ＰＩＤ制御を行ったときの弁体３１の位置の時間的変化を示している。図８の二点鎖線（比較例２）は、当初から、つまり、閉位置から目標位置までＰＩＤ制御を行ったときの弁体３１の位置の時間的変化を示している。比較例１および比較例２では、オーバーシュートが発生している上に、実施例と比べて、弁体３１の位置が安定するまでの時間が長い。したがって、実施例は、比較例１および比較例２と比べて、速応性および安定性が高い。
【００３９】
一方、図９に示すように、制御装置３は、当初の位置（中間位置よりも開位置側の位置）から中間位置までは、一定の移動速度で弁体３１を移動させる第２等速制御を行う。そして、制御装置３は、中間位置から閉位置までの少なくとも一部（特に、閉位置の直前の位置から閉位置）までは、第２等速制御での弁体３１の移動速度よりも小さい移動速度で弁体３１を移動させる減速制御を行う。制御装置３は、弁体３１が閉位置に達した後、弁体３１を弁座２８に押し付ける。
【００４０】
第１バルブ１４の速応性を高めるために、制御装置３は、第２等速制御において、たとえば最高速度で弁体３１を移動させる。また、弁体３１が弁座２８に接触するときの衝撃を低減するために、制御装置３は、減速制御において、第２等速制御のときよりも小さい移動速度で弁体３１を移動させる。これにより、弁体３１と弁座２８との接触により発生するパーティクルが低減される。弁体３１の移動速度が小さければ、減速制御は、等速制御であってもよいし、ＰＩＤ制御などのフィードバック制御であってもよい。
【００４１】
以上のように本実施形態では、第１バルブ１４を開閉する環状部３４と第１バルブ１４を通過する処理液の流量を調整する錐体部３３とが、弁体３１に設けられている。電動モータ２３は、制御装置３からの指令に応じて閉位置と開位置との間で弁体３１を移動させる。電動モータ２３が弁体３１を移動させると、錐体部３３および環状部３４が共に移動する。
【００４２】
錐体部３３の移動により、開口２７の流路面積（錐体部３３で占有されていない部分の面積）が連続的に変化する。処理液ノズル１１に供給される処理液の流量は、電動モータ２３によって自動で調整される。また、電動モータ２３が閉位置に弁体３１を位置させると、環状部３４が弁座２８に接触し、電動モータ２３が閉位置以外の位置に弁体３１を位置させると、環状部３４が弁座２８から離れる。処理液ノズル１１への処理液の供給および供給停止は、電動モータ２３によって自動で切り替えられる。したがって、処理液ノズル１１への処理液の供給および供給停止と処理液ノズル１１に供給される処理液の流量の調整とを一つのバルブ（第１バルブ１４）で実行できる。
【００４３】
錐体部３３の外周面３３ａは、閉位置から開位置までのいずれの位置においても本体２５に非接触である。したがって、弁体３１の移動により、錐体部３３が本体２５に擦れて、パーティクルが発生することはない。また、環状部３４の環状先端部３４ａは、閉位置において弁座２８に垂直に押し付けられる。したがって、円錐状の弁体を円錐または円筒状の弁座に押し付ける場合と比べて、パーティクルが発生し難い。そのため、流路３０内で発生するパーティクルを低減でき、基板Ｗに供給される処理液の清浄度を高めることができる。
【００４４】
また本実施形態では、平坦な環状先端部３４ａが、平坦な弁座２８に垂直に押し付けられる。これにより、弁座２８および環状先端部３４ａが面接触する。そのため、弁体３１および弁座２８が線接触する場合と比べて、処理液の流通をより確実に遮断できる。さらに、平面同士が垂直に押し付けられるので、円錐状の弁体を円錐または円筒状の弁座に押し付ける場合と比べて、パーティクルが発生し難い。これにより、流路３０内で発生するパーティクルを低減できる。
【００４５】
弁体３１および弁座２８の接触面積が小さすぎると、十分な密閉性を確保できなくなる。その一方で、弁体３１および弁座２８の接触面積が大きすぎると、バルブを閉止させるために大きな圧力が必要となる。そのため、弁体３１および弁座２８の接触面積は、十分な密閉性を確保できる範囲内で極力小さいことが好ましい。本実施形態では、環状先端部３４ａの内径が開口２７の直径よりも大きいので、環状先端部３４ａの内径が開口２７の直径以下である場合と比べて、弁座２８および環状先端部３４ａの接触面積を低減できる。したがって、処理液の流通をより確実に遮断しながら、パーティクルを低減できる。
【００４６】
また本実施形態では、弁体３１が閉位置以外の位置に配置されているとき、流入口２６に流入した処理液は、環状部３４と弁座２８との間の隙間と、錐体部３３と開口２７の縁２７ａとの間の隙間とを通過する。中間位置よりも閉位置側の位置では、環状部３４と弁座２８との間の流路面積が、開口２７の流路面積よりも小さいため、第１バルブ１４を通過する処理液の流量を律速する。その一方で、中間位置よりも開位置側の位置では、開口２７の流路面積が、環状部３４と弁座２８との間の流路面積よりも小さいため、第１バルブ１４を通過する処理液の流量を律速する。
【００４７】
制御装置３は、閉位置から中間位置までは、一定の移動速度で弁体３１を移動させる第１等速制御を行う。そして、制御装置３は、中間位置から目標位置までは、第１流量計１５の検出値に基づいて弁体３１を移動させるフィードバック制御を行う。つまり、目標位置は、開口２７の流路面積が処理液の流量を律速する範囲にあるので、制御装置３は、環状部３４と弁座２８との間の流路面積が処理液の流量を律速する範囲の外に弁体３１を速やかに移動させる。したがって、当初からフィードバック制御を行う場合と比べて、流量の測定値が安定するまでの時間を短縮できる。
【００４８】
また本実施形態では、制御装置３は、当初の位置（中間位置よりも開位置側の位置）から中間位置までは、一定の移動速度で弁体３１を移動させる第２等速制御を行う。そして、制御装置３は、中間位置から閉位置までの全部または一部では、第２等速制御での弁体３１の移動速度よりも小さい移動速度で弁体３１を移動させる減速制御を行う。このように、弁体３１が弁座２８に接触する直前の移動速度が低下するので、弁体３１が弁座２８に接触するときの衝撃を低減でき、弁体３１と弁座２８との接触により発生するパーティクルをさらに低減できる。
【００４９】
本発明の実施形態の説明は以上であるが、本発明は、前述の実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の範囲内において種々の変更が可能である。
たとえば、前記実施形態では、流路３０がＬ字状の断面を有している場合について説明したが、流路３０の断面形状は、Ｌ字に限られない。
前記実施形態では、弁座２８が、本体２５と一体である場合について説明したが、弁座２８は、流路３０を形成する他の部分とは別の部品であってもよい。
【００５０】
前記実施形態では、電動モータ２３が回転すると、弁体３１は、その中心線まわりに回転せずに直線運動を行う場合について説明したが、運動変換機構２２は、弁体３１がその中心線まわりに回転しながら直線運動するように、電動モータ２３の動力を弁体３１に伝達する構成であってもよい。
前記実施形態では、錐体部３３が円錐状である場合について説明したが、錐体部３３は、角錐状であってもよい。錐体部３３が円錐状および角錐状のいずれの場合においても、錐体部３３の先端は、点ではなく、錐体部３３の軸方向Ｘ１に直交する平面であってもよいし、曲面であってもよい。
【００５１】
前記実施形態では、弁座２８および環状先端部３４ａが、いずれも平坦な環状面である場合について説明したが、弁座２８および環状先端部３４ａの少なくとも一方は、円弧状の断面を有する環状の曲面であってもよい。
前記実施形態では、環状先端部３４ａの内径が、開口２７の直径よりも大きい場合について説明したが、環状先端部３４ａの内径は、開口２７の直径以下であってもよい。
【００５２】
前記実施形態では、フィードバック制御がＰＩＤ制御である場合について説明したが、フィードバック制御は、ＰＩＤ制御に限らず、比例動作を行う比例制御であってもよいし、比例動作および積分動作を行うＰＩ制御であってもよい。
前記実施形態では、薬液の一例であるＳＣ−１と、リンス液の一例である純水とが、同じノズル（処理液ノズル１１）から吐出される場合について説明したが、薬液およびリンス液は、別々のノズルから吐出されてもよい。薬液は、ＳＣ−１以外の液体であってもよい。リンス液は、純水以外の液体であってもよい。
【００５３】
前記実施形態では、基板処理装置１が、円板状の基板Ｗを処理する装置である場合について説明したが、基板処理装置１は、多角形の基板Ｗを処理する装置であってもよい。
前記実施形態では、基板処理装置１が枚葉式の装置である場合について説明したが、基板処理装置１は、複数枚の基板Ｗを一括して処理するバッチ式の装置であってもよい。
基板処理装置１がバッチ式である場合、基板処理装置１は、処理液を貯留する処理槽と、複数枚の基板Ｗを保持しながら昇降することにより処理槽内の処理液に複数枚の基板Ｗを浸漬させるリフターと、処理槽内で処理液を吐出する処理液ノズルと、処理液ノズルへの処理液の供給および供給停止と処理液ノズルに供給される処理液の流量の調整とを行う電動バルブとを含む。
【００５４】
前述の全ての構成のうちの二つ以上が組み合わされてもよい。同様に、前述の全ての工程のうちの二つ以上が組み合わされてもよい。
【符号の説明】
【００５５】
１      ：基板処理装置
３      ：制御装置
４      ：スピンチャック
１１    ：処理液ノズル
１２    ：処理液配管
１３    ：第１配管
１４    ：第１バルブ
１５    ：第１流量計
２２    ：運動変換機構
２３    ：電動モータ
２４    ：回転角センサ
２５    ：本体
２６    ：流入口
２７    ：開口
２７ａ  ：開口の縁
２８    ：弁座
２９    ：流出口
３０    ：流路
３１    ：弁体
３２    ：円板部
３３    ：錐体部
３３ａ  ：外周面
３４    ：環状部
３４ａ  ：環状先端部
３５    ：環状溝
Ｗ      ：基板
Ｘ１    ：軸方向
Ｙ１    ：径方向
【図１】
0006512426.tif 000002
【図２】
0006512426.tif 000003
【図３】
0006512426.tif 000004
【図４】
0006512426.tif 000005
【図５】
0006512426.tif 000006
【図６】
0006512426.tif 000007
【図７】
0006512426.tif 000008
【図８】
0006512426.tif 000009
【図９】
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