JP2000061362A - 基板処理装置の処理液吐出ノズル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 処理液吐出ノズル内における気泡の蓄積を防
止することにより、処理液に十分な超音波振動が付与可
能であり、また、超音波発振子の損傷を防止することが
できる基板処理装置の処理液吐出ノズルを提供すること
を目的とする。 【解決手段】 処理液吐出ノズル１は、処理液を一時的
に貯留する処理液貯留部４２とこの処理液貯留部４２の
下方に形成された処理液吐出口４７とを有するノズル本
体４３と、処理液貯留部４２内の処理液に対して超音波
振動を付与するための超音波発振子４１と、処理液吐出
口４７よりも小さい開口部４６を有することにより処理
液貯留部４２内の処理液に圧力を付与する差圧付与部４
５と、処理液貯留部４２内に存在する気泡を処理液貯留
部４２から外部に排出するための超音波発振子４１に形
成された気泡排出孔４４とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体ウエハや
液晶表示パネル用ガラス基板あるいは半導体製造装置用
マスク基板等の基板に対し、超音波振動が付与された処
理液を供給するための基板処理装置の処理液吐出ノズル
に関する。

【０００２】

【従来の技術】このような基板処理装置としては、例え
ばスピンチャックに保持されて回転する基板の表面に、
例えば数百キロヘルツ〜数メガヘルツの超音波振動が付
与された処理液を供給することにより、この基板を超音
波振動を利用して洗浄処理する構成を有するものが知ら
れている。

【０００３】そして、このような基板処理装置に使用さ
れる処理液吐出ノズルは、処理液を一時的に貯留する処
理液貯留部とこの処理液貯留部の下方に形成された処理
液吐出口とを有するノズル本体と、処理液貯留部内の処
理液に対して超音波振動を付与する超音波発振子とを備
え、処理液吐出口から基板に対して超音波振動が付与さ
れた処理液を供給するようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような処理液吐出
ノズルを有する基板処理装置においては、例えば加熱さ
れた処理液を使用した場合には、処理液が処理液吐出ノ
ズルに至るまでの間に処理液中に気泡が発生し、この気
泡が処理液吐出ノズルの処理液貯留部中に蓄積されると
いう現象が発生する。また、処理液として常温のものを
使用した場合においても、超音波発振子により超音波振
動を付与された処理液から処理液貯留部内において気泡
が発生し、蓄積されることもある。

【０００５】処理液吐出ノズルの処理液貯留部にこのよ
うな気泡が蓄積された場合には、超音波発振子から処理
液に対して超音波エネルギーを十分に付与することがで
きないばかりでなく、超音波発振子が空発振状態となっ
て破損するという問題が生ずる。

【０００６】この発明は上記課題を解決するためになさ
れたものであり、処理液吐出ノズル内における気泡の蓄
積を防止することにより、処理液に対して十分な超音波
振動が付与可能であり、また、超音波発振子の損傷を防
止することができる基板処理装置の処理液吐出ノズルを
提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、基板に対して超音波振動が付与された処理液を供給
するための基板処理装置の処理液吐出ノズルであって、
処理液を一時的に貯留する処理液貯留部と、この処理液
貯留部の下方に形成された処理液吐出口とを有するノズ
ル本体と、前記処理液貯留部内の処理液に対して超音波
振動を付与する超音波発振子と、前記処理液吐出口より
も小さいオリフィスを有することにより前記処理液貯留
部内の処理液に圧力を付与する、前記処理液貯留部と前
記処理液吐出口との間に配設された差圧付与部と、前記
処理液貯留部内に存在する気泡を前記処理液貯留部から
外部に排出するための気泡排出孔とを備えたことを特徴
とする。

【０００８】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、前記超音波発振子は前記処理液貯留部
の上方に配設されており、前記気泡排出孔は前記超音波
発振子に形成されている。

【０００９】請求項３に記載の発明は、請求項１または
請求項２いずれかに記載の発明において、前記気泡排出
孔は気泡排出路と接続されており、前記気泡排出路中に
は前記気泡排出路を通過する流体の流量を制御する絞り
部が付設されている。

【００１０】請求項４に記載の発明は、請求項１または
請求項２いずれかに記載の発明において、前記気泡排出
孔は気泡排出路と接続されており、前記気泡排出路中に
は気泡のみの通過を許容する気泡除去部が付設されてい
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。図１はこの発明に係る処理液吐
出ノズル１を使用した基板処理装置の概要図であり、図
２はその要部を示す斜視図である。

【００１２】この基板処理装置は、図１および図２に示
すように、水平面内を回転する基板Ｗに対して処理液吐
出ノズル１から処理液としての純水および薬液を吐出す
ることにより基板Ｗを洗浄するためのものであり、基板
Ｗの端縁をそこに立設した４本の支持ピン１２により支
持するスピンチャック１１と、このスピンチャック１１
を鉛直方向を向く軸１３を中心として回転させるモータ
１４と、基板Ｗの回転に伴って基板Ｗの端縁から飛散す
る処理液を捕獲するための飛散防止用カップ１５と、こ
の発明に係る処理液吐出ノズル１と、この処理液吐出ノ
ズル１とアーム３５を介して接続されることにより、処
理液吐出ノズル１を、基板Ｗの回転中心と対向する位置
と基板Ｗの端縁と対向する位置との間で往復移動させる
ノズル移動機構３６とを備える。

【００１３】処理液吐出ノズル１は、薬液タンク２２
と、循環ポンプ１７と、ヒータ１８と、フィルタ１９
と、開閉弁２０とを有する薬液循環路２１と、開閉弁２
５を介して接続されている。また、処理液吐出ノズル１
は、純水の供給源と、開閉弁２６を介して接続されてい
る。

【００１４】また、処理液吐出ノズル１から気泡を排出
するための気泡排出路３４は、開閉弁２７および絞り弁
３０を介して、上記薬液循環路２１に連通する気泡排出
路３１と接続されている。同様に、気泡排出路３４は、
開閉弁２８および絞り弁２９を介して図示しないドレイ
ンに連通する気泡排出路３２と接続されている。

【００１５】さらに、処理液吐出ノズル１は、後述する
超音波発振子４１の電源３３と接続されている。

【００１６】図３は、上述した処理液吐出ノズル１の縦
断面図である。

【００１７】この処理液吐出ノズル１は、処理液を一時
的に貯留する処理液貯留部４２とこの処理液貯留部４２
の下方に形成された処理液吐出口４７とを有するノズル
本体４３と、処理液貯留部４２内の処理液に対して数百
キロヘルツ〜数メガヘルツ程度の超音波振動を付与する
ための超音波発振子４１と、処理液吐出口４７よりも小
さいオリフィスとしての開口部４６を有することにより
処理液貯留部４２内の処理液に圧力を付与する差圧付与
部４５と、処理液貯留部４２内に存在する気泡を処理液
貯留部４２から外部に排出するための超音波発振子４１
に形成された気泡排出孔４４とを備える。

【００１８】この気泡排出孔４４は、上述した気泡排出
路３４と接続されている。また、超音波発振子４１は、
上述した電源３３と接続されている。

【００１９】次に、この基板処理装置による基板Ｗの処
理動作について説明する。なお、以下の説明において
は、この基板処理装置により、基板Ｗに薬液を供給して
基板Ｗを薬液により洗浄した後、この基板Ｗを純水でさ
らに洗浄する場合について説明する。

【００２０】基板Ｗに薬液を供給するに先立ち、薬液循
環路２１内に薬液を循環させておく。この薬液の循環時
においては、ポンプ１７の作用により薬液タンク２２か
ら汲み上げられた薬液は、ヒータ１８により加熱され、
フィルター１９により濾過された後、開閉弁２０を介し
て薬液タンク２２に戻る循環動作中に、所定の温度まで
加熱される。例えば、この薬液がＳＣ１と呼称される洗
浄処理に使用するアンモニアと過酸化水素と純水との混
合液である場合には、この薬液は約８０℃まで加熱され
る。

【００２１】この状態において、モータ１４の駆動によ
りスピンチャック１１に保持された基板Ｗを回転させる
と共に、開閉弁２５を開放することにより薬液循環路２
１から処理液吐出ノズル１に薬液を供給する。このと
き、開閉弁２７を開放する。そして、処理液吐出ノズル
１の処理液吐出口４７から薬液を吐出した状態で超音波
発振子４１の電源３３を作動させ、処理液吐出ノズル１
を、ノズル移動機構３６の駆動により、基板Ｗの回転中
心と対向する位置と基板Ｗの端縁と対向する位置との間
を往復移動させる。これにより、基板Ｗの全面に超音波
振動が付与された薬液が供給され、基板Ｗが薬液により
洗浄される。

【００２２】基板Ｗの表面に供給され、基板Ｗの回転に
伴ってその端縁より飛散した薬液は、飛散防止用カップ
１５により捕獲される。そして、この状態においては、
飛散防止用カップ１５の下面に形成された排出口１６
は、薬液タンク２２と連通する薬液回収路２３の一端と
対向する位置に移動している。このため、この薬液は、
薬液回収路２３を介して薬液タンク２２に回収される。

【００２３】このような薬液供給動作中においては、加
熱状態にある薬液から気泡が発生する。そして、この気
泡は、図３に示すように、処理液吐出ノズル１の処理液
貯留部４２に一時的に蓄積される。

【００２４】しかしながら、この発明に係る処理液吐出
ノズル１においては、処理液貯留部４２と処理液吐出口
４７との間に、処理液吐出口４７よりも小さい開口部４
６を有することにより処理液貯留部４２内の薬液に圧力
を付与する差圧付与部４５が配設されている。このた
め、処理液貯留部４２内の薬液が加圧され、この圧力に
起因して処理液貯留部４２内に一時的に蓄積された気泡
は、少量の薬液と共に、超音波発振子４１に形成された
気泡排出孔４４から気泡排出路３４に排出される。

【００２５】特に、この実施の形態においては、超音波
発振子４１は処理液貯留部４２の上方に配設されてお
り、また、気泡排出孔４４は超音波発振子４１に形成さ
れている。このため、処理液貯留部４２内で気泡が停滞
することを防止することができ、処理液貯留部４２内に
存在する全ての気泡を速やかに気泡排出孔４４から排出
することが可能となる。

【００２６】気泡排出孔４４から気泡排出路３４に少量
の薬液と共に排出された気泡は、開放状態の開閉弁２７
および絞り弁３０を介して気泡排出路３１および薬液循
環路２１に案内され、薬液タンク２２に回収される。

【００２７】このとき、処理液吐出ノズル１から気泡を
排出するための気泡排出路３４は、開閉弁２７および絞
り弁３０を介して、上記薬液循環路２１に連通する気泡
排出路３１と接続されている。このため、絞り弁３０の
開放状態を調整することにより、処理液吐出ノズル１の
処理液貯留部４２から気泡と共に排出される薬液の量を
所望の値に制御することができる。従って、処理液吐出
ノズル１の気泡排出孔４４から多量の薬液が排出される
ことにより処理液貯留部４２内の薬液の圧力が低下し、
薬液吐出口４７からの薬液の吐出量が低下するという問
題を生ずることはない。

【００２８】また、処理液吐出ノズル１における処理液
貯留部４２内の薬液は、差圧付与部４５の作用により一
旦加圧されるが、処理液吐出口４７は差圧付与部４５の
開口部４６よりも大きいオリフィスを有し、処理液吐出
部４７から吐出される時点では、薬液の圧力は予め設定
された所望の大きさとなっている。このため、処理液吐
出ノズル１から吐出された薬液は圧力によって飛散せず
棒状となって基板Ｗに供給され、基板Ｗの表面を膜状に
覆うことになる。従って、基板Ｗの表面で気液界面が発
生することを防止することができ、基板Ｗの表面に酸化
膜を生ずることなく、基板Ｗを均一に洗浄することが可
能となる。

【００２９】基板Ｗに対する薬液処理が終了すれば、開
閉弁２５および２７を閉止して、処理液吐出ノズル１へ
の薬液の供給を停止する。そして、開閉弁２６および２
８を開放する。

【００３０】これにより、処理液吐出ノズル１の処理液
吐出口４７から純水が吐出される。この状態において、
処理液吐出ノズル１を、ノズル移動機構３６の駆動によ
り、基板Ｗの回転中心と対向する位置と基板Ｗの端縁と
対向する位置との間で往復移動させる。これにより、基
板Ｗの全面に超音波振動が付与された純水が供給され、
基板Ｗが純水により洗浄される。

【００３１】基板Ｗの表面に供給され、基板Ｗの回転に
伴ってその端縁より飛散した純水は、飛散防止用カップ
１５により捕獲される。そして、この状態においては、
飛散防止用カップ１５の下面に形成された排出口１６
は、図示しないドレインと連通する純水回収路２４の一
端と対向する位置に移動している。このため、この純水
は、純水回収路２４を介してドレインに排出される。

【００３２】このような純水供給動作中においては、超
音波振動子４１により超音波振動を付与された純水から
気泡が発生する。そして、この気泡は、薬液の場合と同
様、図３に示すように、処理液吐出ノズル１の処理液貯
留部４２に一時的に蓄積される。

【００３３】この場合においても、処理液貯留部４２と
処理液吐出口４７との間に、処理液吐出口４７よりも小
さい開口部４６を有することにより処理液貯留部４２内
の純水に圧力を付与する差圧付与部４５が配設されてい
ることから、処理液貯留部４２内の純水が加圧され、こ
の圧力に起因して処理液貯留部４２内に一時的に蓄積さ
れた気泡は、少量の純水と共に、超音波発振子４１に形
成された気泡排出孔４４から気泡排出路３４に排出され
る。

【００３４】上述したように、特に、この実施の形態に
おいては、超音波発振子４１は処理液貯留部４２の上方
に配設されており、また、気泡排出孔４４は超音波発振
子４１に形成されている。このため、処理液貯留部４２
内に存在する全ての気泡を、速やかに気泡排出孔４４か
ら排出することが可能となる。

【００３５】気泡排出孔４４から気泡排出路３４に少量
の純水と共に排出された気泡は、開放状態の開閉弁２８
および絞り弁２９を介して気泡排出路３２に案内され、
図示しないドレインに排出される。

【００３６】このとき、上述した薬液の場合と同様、処
理液吐出ノズル１から気泡を排出するための気泡排出路
３４は、開閉弁２８および絞り弁２９を介して気泡排出
路３２と接続されている。このため、絞り弁２９の開放
状態を調整することにより、処理液吐出ノズル１の処理
液貯留部４２から気泡と共に排出される純水の量を所望
の値に制御することができる。従って、処理液吐出ノズ
ル１の気泡排出孔４４から多量の純水が排出されること
により処理液貯留部４２内の純水の圧力が低下し、純水
吐出口４７からの純水の吐出量が低下するという問題を
生ずることはない。

【００３７】また、上述した薬液の場合と同様、処理液
吐出ノズル１における処理液貯留部４２内の純水は、差
圧付与部４５の作用により一旦加圧されるが、処理液吐
出口４７は差圧付与部４５の開口部４６よりも大きいオ
リフィスを有し、処理液吐出部４７から吐出される時点
では、純水の圧力は予め設定された所望の大きさとなっ
ている。このため、処理液吐出ノズル１から吐出された
純水は圧力によって飛散せず棒状となって基板Ｗに供給
され、基板Ｗの表面を膜状に覆うことになる。従って、
基板Ｗの表面で気液界面が発生することを防止すること
ができ、基板Ｗの表面に酸化膜を生ずることなく、基板
Ｗを均一に洗浄することが可能となる。

【００３８】以上の処理工程が終了すれば、開閉弁２６
および２８を閉止して処理を終了する。

【００３９】なお、図３に示す処理液吐出ノズル１にお
いては、処理液貯留部４２と処理液吐出口４７との間
に、単一の開口部４６を有することにより処理液貯留部
４２内の処理液に圧力を付与する差圧付与部４５を配設
している。しかしながら、この圧力付与部を、多数の開
口部を有するパンチングプレート等から構成してもよ
い。

【００４０】また、図３に示す処理液吐出ノズル１にお
いては、処理液貯留部４２と処理液吐出口４７との間
に、処理液吐出口４７よりも小さい開口部４６を有する
ことにより処理液貯留部４２内の処理液に圧力を付与す
る差圧付与部４５を配設している。しかしながら、図４
に示すように、ノズル本体４３の内壁を凸設させること
により処理液吐出口４７よりも小さいオリフィスとして
の処理液通過部４８を形成し、この処理液通過部４８に
より処理液貯留部４２内の処理液に圧力を付与する構成
の処理液吐出ノズル２を採用してもよい。

【００４１】また、図１に示す基板処理装置において
は、処理液吐出ノズル１から気泡を排出するための気泡
排出路３４は、絞り弁２９および３０を介して気泡排出
路３２または３１と接続されている。しかしながら、図
５に示すように、これらの絞り弁２９、３０のかわり
に、エアトラップ等の気泡のみの通過を許容する気泡除
去部５１、５２を配設してもよい。この場合において
は、処理液吐出ノズル１から気泡排出路３４を介して気
泡除去部５１、５２に到達した気泡は、処理液と分離さ
れた状態で、または若干の処理液と共に、気泡排出路３
２または３１に導かれる。

【００４２】このような形態を採用した場合において
も、処理液吐出ノズル１の気泡排出孔４４から多量の処
理液としての薬液または純水が排出されることにより処
理液貯留部４２内の処理液の圧力が低下し、薬液吐出口
４７からの処理液の吐出量が低下するという問題を防止
することができる。

【００４３】同様に、気泡排出路３４を構成する配管と
して、その内径が比較的小さなものを採用すること等に
より、上述した絞り部２９、３０または気泡除去部５
１、５２を省略するようにしてもよい。要するに、処理
液吐出ノズル１における気泡排出孔４４に接続された気
泡排出路３４に、そこを通過する処理液に対して何らか
の流路抵抗を付与する抵抗部を付設しておけばよい。

【００４４】さらに、図１〜図５に示す実施の形態にお
いては、処理液を基板Ｗの表面にスポット状に供給する
処理液吐出ノズル１、２を、基板Ｗの回転中心と対向す
る位置と基板Ｗの端縁と対向する位置との間を往復移動
させることにより、基板Ｗの表面全域に超音波振動が付
与された処理液を供給する場合について説明したが、こ
の発明はこのような形態に限定されるものではない。

【００４５】すなわち、図６に示すように、図４に示す
処理液吐出ノズル２をライン状に形成した、スリット状
のオリフィスとしての処理液通過部４８と、この処理液
通過部４８よりも幅が広いスリット状の処理液吐出口４
７とを有する処理液吐出ノズル３を採用することも可能
である。この処理液吐出ノズル３により基板Ｗに処理液
を供給する場合においては、この処理液吐出ノズル３を
基板Ｗの表面に対向配置した状態で、処理液吐出ノズル
３を基板Ｗに対して一方向に走行させながら、基板Ｗに
対して処理液を吐出するようにすればよい。

【００４６】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、処理液
吐出口よりも小さいオリフィスを有することにより処理
液貯留部内の処理液に圧力を付与する、処理液貯留部と
処理液吐出口との間に配設された差圧付与部と、処理液
貯留部内に存在する気泡を処理液貯留部から外部に排出
するための気泡排出孔とを備えたことから、処理液吐出
ノズル内における気泡の蓄積を防止することができる。
このため、処理液に十分な超音波振動を付与することが
可能となり、また、超音波発振子の損傷を防止すること
が可能となる。

【００４７】請求項２に記載の発明によれば、超音波発
振子は処理液貯留部の上方に配設されており、気泡排出
孔は超音波発振子に形成されていることから、処理液貯
留部内に存在する全ての気泡を、速やかに気泡排出孔か
ら排出することが可能となる。

【００４８】請求項３に記載の発明によれば、気泡排出
孔と接続された気泡排出路中に気泡排出路を通過する流
体の流量を制御する絞り部が付設されていることから、
この絞り部により、処理液貯留部内の処理液の圧力低下
に起因する処理液の吐出量低下を防止することができ
る。

【００４９】請求項４に記載の発明によれば、気泡排出
孔と接続された気泡排出路中に気泡のみの通過を許容す
る気泡除去部が付設されていることから、この気泡除去
部により、処理液貯留部内の処理液の圧力低下に起因す
る処理液の吐出量低下を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る処理液吐出ノズル１を使用した
基板処理装置の概要図である。

【図２】この発明に係る処理液吐出ノズル１を使用した
基板処理装置の要部を示す斜視図である。

【図３】処理液吐出ノズル１の縦断面図である。

【図４】処理液吐出ノズル２の縦断面図である。

【図５】この発明に係る処理液吐出ノズル１を使用した
基板処理装置の他の実施形態に係る概要図である。

【図６】処理液吐出ノズル３の一部を破断して示す斜視
図である。

【符号の説明】

１ 処理液吐出ノズル ２ 処理液吐出ノズル ３ 処理液吐出ノズル ３０ 絞り弁 ３１ 気泡排出路 ３２ 気泡排出路 ３３ 電源 ３４ 気泡排出路 ４１ 超音波発振子 ４２ 処理液貯留部 ４４ 気泡排出孔 ４５ 差圧付与部 ４６ 開口部 ４７ 処理液吐出口 ４８ 処理液通過部 ５１ 気泡除去部 ５２ 気泡除去部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H096 AA25 CA14 GA31 LA30 3B201 AA03 AB02 AB34 AB47 BB44 BB53 BB82 BB85 BB92 BB93 CB12 CC01 CC13 CD22 4F033 AA04 AA14 BA03 CA01 DA01 EA01 4F042 AA07 CA01 CA07 CB03 CB10 DA01 DB39

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板に対して超音波振動が付与された処
   理液を供給するための基板処理装置の処理液吐出ノズル
   であって、 処理液を一時的に貯留する処理液貯留部と、この処理液
   貯留部の下方に形成された処理液吐出口とを有するノズ
   ル本体と、 前記処理液貯留部内の処理液に対して超音波振動を付与
   する超音波発振子と、 前記処理液吐出口よりも小さいオリフィスを有すること
   により前記処理液貯留部内の処理液に圧力を付与する、
   前記処理液貯留部と前記処理液吐出口との間に配設され
   た差圧付与部と、 前記処理液貯留部内に存在する気泡を前記処理液貯留部
   から外部に排出するための気泡排出孔と、 を備えたことを特徴とする基板処理装置の処理液吐出ノ
   ズル。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の基板処理装置の処理液
   吐出ノズルにおいて、 前記超音波発振子は前記処理液貯留部の上方に配設され
   ており、前記気泡排出孔は前記超音波発振子に形成され
   ている基板処理装置の処理液吐出ノズル。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２いずれかに記載
   の基板処理装置の処理液吐出ノズルにおいて、 前記気泡排出孔は気泡排出路と接続されており、前記気
   泡排出路中には前記気泡排出路を通過する流体の流量を
   制御する絞り部が付設されている基板処理装置の処理液
   吐出ノズル。
4. 【請求項４】 請求項１または請求項２いずれかに記載
   の基板処理装置の処理液吐出ノズルにおいて、 前記気泡排出孔は気泡排出路と接続されており、前記気
   泡排出路中には気泡のみの通過を許容する気泡除去部が
   付設されている基板処理装置の処理液吐出ノズル。