JP6971949B2 - 液体吐出ノズルおよび半導体製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、液体を吐出する液体吐出ノズルおよび半導体製造装置に関する。

ノズルから液体を吐出する半導体製造装置には、サックバック機構が設けられているものがある。当該半導体製造装置では、サックバック機構により、ノズルの開口から液体が吐出された後に、当該ノズルの当該開口側に存在する当該液体を吸い上げるための吸引処理が行われる。これにより、液だれの発生が抑制される。以下においては、ノズルの開口側に存在する液体を、「滞留液体」ともいう。

特許文献１には、サックバック機構を有する構成（以下、「関連構成Ａ」ともいう）が開示されている。

特開２０１８−０１８８７０号公報

サックバック機構を有する半導体製造装置では、ノズルの開口から液体を吐出する吐出処理が行われた後に、当該ノズルの当該開口側に存在する滞留液体を吸い上げるための吸引処理が行われる。なお、吐出処理で使用される液体が酸性またはアルカリ性の薬液である場合、ノズルはフッ素樹脂等で構成される必要がある。

ノズルがフッ素樹脂で構成されている構成では、吐出処理が行われた後、通常、ノズルはマイナスに帯電し、滞留液体はプラスに帯電する。そのため、滞留液体は、ノズルの開口側に付着する。なお、滞留液体の付着力が強い場合、吸引処理が行われても、滞留液体が、ノズルの開口側に付着した状態が維持される可能性がある。滞留液体が付着した状態で、例えば、乾燥処理等が行われると、開口における液だれが発生する。

そこで、当該液だれの発生を抑制するために、吸引処理が行われる期間において、滞留液体がノズルの開口側に付着した状態が維持されることを抑制することが要求される。関連構成Ａでは、この要求を満たすことはできない。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、吸引処理が行われる期間において、滞留液体がノズルの開口側に付着した状態が維持されることを抑制することが可能な液体吐出ノズル等を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る液体吐出ノズルは、ノズルの開口から液体を吐出する吐出処理が終了した後、当該ノズルの当該開口側に存在する当該液体を吸い上げるための吸引処理が行われる当該ノズルを含む。前記ノズルは、導電性を有し、前記ノズルは、前記吸引処理が行われる期間において、前記導電性を利用して、当該ノズルの前記開口側に存在する前記液体である滞留液体が、当該ノズルの当該開口側に付着する力である付着力を小さくする構造を有し、前記構造では、前記吸引処理が行われる期間において、前記ノズルに電圧が印加される。

本発明によれば、前記ノズルは、導電性を有する。前記ノズルは、前記吸引処理が行われる期間において、前記導電性を利用して、当該ノズルの前記開口側に存在する前記液体である滞留液体が、当該ノズルの当該開口側に付着する力である付着力を小さくする構造を有する。

これにより、吸引処理が行われる期間において、滞留液体がノズルの開口側に付着した状態が維持されることを抑制することができる。

実施の形態１に係る半導体製造装置の構成を示す図である。 実施の形態１に係る液体吐出ノズルの構成を示す図である。 変形例１に係る構成が適用された液体吐出ノズルの構成を示す図である。

以下、図面を参照しつつ、実施の形態について説明する。以下の図面では、同一の各構成要素には同一の符号を付してある。同一の符号が付されている各構成要素の名称および機能は同じである。したがって、同一の符号が付されている各構成要素の一部についての詳細な説明を省略する場合がある。

なお、実施の形態において例示される各構成要素の寸法、材質、形状、当該各構成要素の相対配置などは、装置の構成、各種条件等により適宜変更されてもよい。また、各図における各構成要素の寸法は、実際の寸法と異なる場合がある。

＜実施の形態１＞
（構成）
図１は、実施の形態１に係る半導体製造装置５００の構成を示す図である。図１を参照して、半導体製造装置５００は、液体吐出ノズル１００と、ステージ３０とを含む。

半導体製造装置５００は、ステージ３０に載置されている被洗浄物３１を洗浄する機能を有する。液体吐出ノズル１００は、液体の吐出に使用される。半導体製造装置５００は、吐出処理を行った後、後述の吸引処理（サックバック）を行う。

吐出処理は、液体吐出ノズル１００から液体を吐出する処理である。吐出処理で使用される液体は、例えば、酸性の薬液、または、アルカリ性の薬液である。なお、当該液体は、酸性またはアルカリ性の薬液に限定されない。当該液体は、処理工程の種類に対応する液体であればよい。当該液体は、例えば、純水、有機系の薬液等であってもよい。

吐出処理は、例えば、被洗浄物３１に液体をかける処理である。当該吐出処理では、例えば、液体吐出ノズル１００からステージ３０に載置されている被洗浄物３１に向けて、液体が吐出される。なお、吸引処理については後述する。

図２は、実施の形態１に係る液体吐出ノズル１００の構成を示す図である。図２を参照して、液体吐出ノズル１００は、ノズル１０と、ノズル２０とを含む。なお、液体吐出ノズル１００は、ノズル１０のみを含む構成としてもよい。当該構成では、液体吐出ノズル１００は、ノズル１０である。

ノズル１０に対し、吐出処理および吸引処理が行われる。言い換えれば、ノズル１０は、吐出処理が終了した後、吸引処理が行われるノズルである。

ノズル１０の形状は、管状である。また、ノズル１０の形状は、長尺状でもある。ノズル１０は、ＰＦＡ等のフッ素樹脂で構成されている。フッ素樹脂は、耐腐食性を有する。具体的には、ノズル１０全体は、フッ素樹脂と導電性を有する材料とが混ざった混合材料で構成されている。そのため、ノズル１０全体は、導電性を有する。

ノズル１０の一方の端には、注入口としての開口Ｈ１ａが設けられている。ノズル１０の他方の端には、開口Ｈ１ｂが設けられている。開口Ｈ１ａには、液体を供給する液体供給部（図示せず）が接続されている。吐出処理では、液体供給部から供給される液体が、開口Ｈ１ａから開口Ｈ１ｂに向かって流れる。

つまり、開口Ｈ１ａは、ノズル１０の上流側に設けられている。また、開口Ｈ１ｂは、ノズル１０の下流側に設けられている。なお、前述の吐出処理は、ノズル１０の開口Ｈ１ｂから液体を吐出する処理である。

ノズル２０は、サックバック用ノズルである。ノズル２０の形状は、管状である。また、ノズル２０の形状は、長尺状でもある。ノズル１０における、開口Ｈ１ａと開口Ｈ１ｂとの間の領域には、ノズル２０の一方の端が接続されている。ノズル２０の他方の端には、一例として、真空装置（図示せず）が接続されている。

また、ノズル１０は、滞留部１０ａと、端部１０ｂとを含む。滞留部１０ａは、ノズル１０の一部である。滞留部１０ａの形状は、一例として、直線状である。

端部１０ｂは、ノズル１０の別の一部である。端部１０ｂは、ノズル１０の開口Ｈ１ｂ側である。端部１０ｂの形状は、例えば、円弧状である。以下においては、ノズル１０の開口Ｈ１ｂ側（端部１０ｂ）に存在する液体を、「滞留液体」ともいう。すなわち、滞留液体は、ノズル１０の端部１０ｂ内に存在する液体である。ノズル１０の端部１０ｂには、開口Ｈ１ｂが設けられている。

前述の吸引処理（サックバック）は、滞留液体を吸い上げるための処理である。具体的には、吸引処理では、一例として、真空装置（図示せず）が，ノズル２０内の空気を吸い上げる。そのため、ノズル２０内において、方向Ｄｒ２へ吸引力が働く。これにより、滞留液体には、滞留部１０ａに向かう方向へ吸引力が働く。そのため、開口Ｈ１ｂにおける液だれの発生が抑制される。なお、吸引処理では、ノズル２０の端を負圧にすることが可能であれば、真空装置以外の装置が使用されてもよい。

なお、滞留部１０ａは、吸引処理が行われる期間において、滞留液体が滞留するための部分である。

次に、本実施の形態の特徴的な構成（以下、「構成Ｃｔ１」ともいう）について説明する。構成Ｃｔ１では、ノズル１０は、構造Ｘ１を有する。

次に、構造Ｘ１について説明する。なお、図２には、構造Ｘ１を説明するために、滞留液体３を、一例として、液滴として示している。なお、滞留液体３は、液滴に限定されない。滞留液体３は、例えば、ノズル１０の開口Ｈ１ｂ側（端部１０ｂ）全体に存在する液体であってもよい。構造Ｘ１の構成については後述する。以下においては、構成Ｃｔ１と比較の対象となる構成を、「構成Ｃｔ０」ともいう。構成Ｃｔ０では、ノズル１０が構造Ｘ１を有していない。

なお、吐出処理が終了した後、フッ素樹脂で構成されるノズル１０は、通常、マイナスに帯電し、ノズル１０内の液体（滞留液体３）はプラスに帯電する。構成Ｃｔ０では、吸引処理が行われても、帯電したノズル１０および滞留液体３の引力により、当該滞留液体３はノズル１０（端部１０ｂ）の内面に付着した状態が維持される可能性がある。そこで、前述したように、構成Ｃｔ１では、ノズル１０は、構造Ｘ１を有する。

以下においては、滞留液体が、ノズル１０の開口Ｈ１ｂ側（端部１０ｂ）に付着する力を、「付着力」ともいう。すなわち、付着力は、滞留液体が、ノズル１０（端部１０ｂ）の内面に付着する力である。

構造Ｘ１は、吸引処理が行われる期間において、ノズル１０が有する導電性を利用して、滞留液体の付着力を小さくする構造である。構造Ｘ１では、ノズル１０にアース１２が接続されている。具体的には、構造Ｘ１では、滞留部１０ａにアース１２が接続されている。すなわち、ノズル１０（滞留部１０ａ）は接地されている。

したがって、液体吐出ノズル１００では、ノズル１０が導電性を有し、かつ、ノズル１０（滞留部１０ａ）にアース１２が接続されている。そのため、吐出処理が終了した後、帯電しているノズル１０、および、ノズル１０（端部１０ｂ）の内面に付着し、かつ、帯電している滞留液体３の各々が除電される。これにより、ノズル１０および滞留液体３の引力は小さくなる。すなわち、滞留液体３の付着力は小さくなる。

（効果）
以上説明したように、本実施の形態によれば、ノズル１０は、導電性を有する。ノズル１０は、吸引処理が行われる期間において、当該導電性を利用して、当該ノズル１０の開口Ｈ１ｂ側に存在する液体である滞留液体が、当該ノズル１０の当該開口Ｈ１ｂ側に付着する力である付着力を小さくする構造Ｘ１を有する。

これにより、吸引処理が行われる期間において、滞留液体がノズルの開口側に付着した状態が維持されることを抑制することができる。

また、本実施の形態の液体吐出ノズル１００では、ノズル１０が導電性を有し、かつ、ノズル１０（滞留部１０ａ）にアース１２が接続されている。そのため、吐出処理が終了した後、帯電しているノズル１０、および、ノズル１０（端部１０ｂ）内に付着し、かつ、帯電している滞留液体３の各々が除電される。これにより、ノズル１０および滞留液体３の引力は小さくなる。すなわち、滞留液体３の付着力は小さくなる。例えば、滞留液体３の付着力は、吸引処理により滞留液体３が滞留部１０ａへ移動可能とするための弱い力になる。

したがって、吸引処理により、滞留液体３は滞留部１０ａへ移動する。そのため、ノズル１０の端部１０ｂには、滞留液体３が存在しなくなる。すなわち、ノズル１０の端部１０ｂに液滴が存在することはない。仮に、ノズル１０の端部１０ｂに液滴が存在していても、吸引処理により、当該液滴は、滞留部１０ａへ移動する。その結果、開口Ｈ１ｂにおける液だれの発生を十分に抑制することができるという効果が得られる。

なお、サックバック機構を有する半導体製造装置が使用する液体が、酸性またはアルカリ性の薬液である場合、ノズルは、耐腐食性を有するフッ素樹脂で構成される。前述したように、構成Ｃｔ０では、吸引処理が行われても、帯電したノズル１０および滞留液体３の引力により、当該滞留液体３はノズル１０（端部１０ｂ）の内面に付着した状態が維持される可能性がある。

滞留液体が、ノズル１０（端部１０ｂ）の内面に付着した状態で、例えば、リンス処理、乾燥処理等が行われると、開口における液だれが発生する。液だれが発生すると、例えば、滞留液体が、被洗浄物にかかる。この場合、シミ、エッチングムラ、乾燥不良などの不具合が発生するという問題がある。

そこで、本実施の形態の液体吐出ノズル１００は、上記の効果を奏するための構成を有する。そのため、本実施の形態の液体吐出ノズル１００により、上記の問題を解決することができる。したがって、例えば、滞留液体が、被洗浄物にかかるという状況の発生を十分に抑制できる。また、シミ、エッチングムラ、乾燥不良などの不具合が発生することを十分に抑制できる。

なお、本実施の形態では、ノズル１０全体が導電性を有するとしたがこれに限定されない。少なくとも上記の効果が得られるように、ノズル１０の一部が導電性を有してもよい。この場合、ノズル１０の当該一部が、フッ素樹脂と導電性を有する材料とが混ざった混合材料で構成される。

＜変形例１＞
以下においては、本変形例の構成を「構成Ｃｔｍ１」ともいう。構成Ｃｔｍ１では、ノズル１０が、構造Ｘ１ａを有する。構成Ｃｔｍ１は、実施の形態１の液体吐出ノズル１００に適用される。また、構成Ｃｔｍ１は、実施の形態１の半導体製造装置５００に適用される。構成Ｃｔｍ１が適用された半導体製造装置５００は、構成Ｃｔｍ１が適用された液体吐出ノズル１００（図３参照）を含む。

図３は、変形例１に係る構成Ｃｔｍ１が適用された液体吐出ノズル１００の構成を示す図である。前述したように、構成Ｃｔｍ１では、ノズル１０は、構造Ｘ１ａを有する。構造Ｘ１ａは、吸引処理が行われる期間において、ノズル１０が有する導電性を利用して、滞留液体の付着力を小さくする構造である。

構成Ｃｔｍ１では、ノズル１０の滞留部１０ａに電源Ｐｗ１が接続される。電源Ｐｗ１は、半導体製造装置５００の制御に従って駆動する。電源Ｐｗ１は、吸引処理が行われる期間において、滞留部１０ａ（ノズル１０）に電圧を印加する。そのため、構造Ｘ１ａでは、吸引処理が行われる期間において、滞留部１０ａ（ノズル１０）に電圧が印加される。

具体的には、電源Ｐｗ１は、吸引処理が行われる期間において、ノズル１０（滞留部１０ａ）に、滞留液体３の極性と同じ極性の電圧を印加する。例えば、滞留液体３がプラスに帯電している状況において、電源Ｐｗ１は、ノズル１０（滞留部１０ａ）に、正（プラス）の電圧を印加する。そのため、構造Ｘ１ａでは、吸引処理が行われる期間において、滞留部１０ａ（ノズル１０）に、滞留液体３の極性と同じ極性の電圧が印加される。

（効果）
以上説明したように、本変形例によれば、ノズル１０が導電性を有し、かつ、滞留部１０ａ（ノズル１０）に、滞留液体３の極性と同じ極性の電圧が印加される。これにより、滞留部１０ａ（ノズル１０）の内面の極性は、滞留液体３の極性と同じになる。そのため、吐出処理が終了した後に、ノズル１０（端部１０ｂ）の内面に付着している滞留液体３は、当該内面から離れる。

したがって、吸引処理により、滞留液体３は滞留部１０ａへ移動する。すなわち、ノズル１０の端部１０ｂには、滞留液体が存在しなくなる。その結果、開口Ｈ１ｂにおける液だれの発生を十分に抑制することができる。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態、変形例を自由に組み合わせたり、実施の形態、変形例を適宜、変形、省略することが可能である。

３ 滞留液体、１０，２０ ノズル、１２ アース、１００ 液体吐出ノズル、５００ 半導体製造装置、Ｈ１ａ，Ｈ１ｂ 開口、Ｐｗ１ 電源。

Claims (4)

1. ノズルの開口から液体を吐出する吐出処理が終了した後、当該ノズルの当該開口側に存在する当該液体を吸い上げるための吸引処理が行われる当該ノズルを含む液体吐出ノズルであって、
   前記ノズルは、導電性を有し、
   前記ノズルは、前記吸引処理が行われる期間において、前記導電性を利用して、当該ノズルの前記開口側に存在する前記液体である滞留液体が、当該ノズルの当該開口側に付着する力である付着力を小さくする構造を有し、
   前記構造では、前記吸引処理が行われる期間において、前記ノズルに電圧が印加される
   液体吐出ノズル。
2. 前記構造では、前記ノズルに、前記滞留液体の極性と同じ極性の前記電圧が印加される
   請求項１に記載の液体吐出ノズル。
3. 前記ノズルは、当該ノズルの一部である滞留部を含み、
   前記滞留部は、前記吸引処理が行われる期間において、前記滞留液体が滞留するための部分であり、
   前記構造では、前記滞留部に前記電圧が印加される
   請求項１または２に記載の液体吐出ノズル。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の前記液体吐出ノズルを備え、
   前記吐出処理を行った後、前記吸引処理を行う
   半導体製造装置。

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