JPH07153671A - 気体圧力式液体噴出方法及びその実施装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 容器内の液体に気体圧力を加えることで導管
の噴出口より液体を噴出させる際、噴出液体の発泡を低
減させて、液体の噴出流量の変動を低減させる。 【構成】 キャニスタータンク（容器）１内に入れられ
た液体に気体圧力を加えることで導管５内に液体を導入
し、導管５の噴出口５ａより液体を噴出させる技術にお
いて、流量計６で導管５内の液体の流量を検出し、該検
出値をＰＩＤ付コントローラ７で予め設定された目標値
と比較し、検出値と目標値との偏差にしたがってレギュ
レータ４の弁の開閉を操作して気体圧力を調整すること
により、液体の流量をフィードバック制御する。また、
液体の噴出を行わないときは、液体に気体圧力を加えな
い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、気体圧力で液体を導管
の噴出口より噴出させる技術に関し、特に、半導体製造
において感光液、現像液、洗浄液を半導体ウエハに塗布
する工程で、気体圧力で導管の噴出口より塗布液（感光
液、現像液、洗浄液）を噴出させる技術に適用して有効
なものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の製造には、レジストと呼称
される感光液を半導体ウエハに塗布する工程、該半導体
ウエハの塗布面を露光した後、感光面に現像液を塗布す
る工程、洗浄液を塗布して半導体ウエハに付着した不要
な感光液及び現像液等を洗浄する工程がある。これらの
工程における前記塗布液（感光液、現像液、洗浄液）の
塗布は、通常、水平な回転台上に吸着固定された半導体
ウエハを高速で回転させながら、該半導体ウエハの上若
しくは下に位置付けられた導管の噴出口より塗布液を噴
出させて行っている。このとき導管噴出口からの塗布液
の噴出方法として、キャニスタータンク（容器）内に入
れられた塗布液に気体圧力を加えることにより、キャニ
スタータンクに接続された導管内に塗布液を導入し、該
導管の噴出口より塗布液を噴出させる気体圧力式液体噴
出方法が従来から採用されている。

【０００３】従来の気体圧力式液体噴出方法の一つとし
て、導管噴出口より噴出する単位時間当りの液体噴出量
（以下、単に噴出流量と称する）を安定化をさせるため
に、導管途中にニードルバルブを設け、ニードルバルブ
のバルブ開閉を手動で調節する方法が知られている。し
かしながら、この方法では、キャニスタータンク内の液
量の減少にともない、導管内の液体に加わる重力の影響
により導管噴出口からの液体の噴出流量が低下するとい
う問題があった。例えば、容量が18〔ｌ〕のキャニスタ
ータンクに0.4〔kgf/cm²〕の圧力をかけ、15〔mｌ/mi
n〕の速さで有機溶媒を噴出させた場合、ニードルバル
ブで流量設定を行なうとキヤニスタータンク内が満杯時
と空時の状態で約２〔％〕程度の噴出流量に差が生じ
る。そこで、前記問題を解決する手段の一つとして、ニ
ードルバルブの代りにピエゾバルブを設け、ピエゾバル
ブに備えられた二つの液体圧力センサの検出値をピエゾ
バルブのバルブ開閉にフィードバックして、噴出流量を
調節する方法が採られている。

【０００４】従来のニードルバルブ及びピエゾバルブ等
のバルブを用いた気体圧力式液体噴出方法の特記すべき
こととして、キャニスタータンク内の液面位置によって
導管内に液体を送り出すのに必要な気体圧力に差がある
ので、この気体圧力差を補うために、キャニスタータン
ク内の液体に加える気体圧力は、液体残量に関係無く、
空時において必要な気体圧力値に常に固定されていた点
が掲げられる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
者は前記従来技術を検討した結果、次の問題点があるこ
とを見出した。

【０００６】すなわち、従来のバルブを用いた噴出流量
の制御方法では、前述したようにキャニスタータンク内
の液体に加える気体圧力は、液体残量に関係無く、空時
において必要な気体圧力値に常に固定されているので、
液面位置が高いとき程液体には必要以上の気体圧力が加
えられていることになる。このため、「液体に溶ける気
体の量は、その液体の量に関係無く、液体に加えられて
いる気体圧力に比例する」というヘンリーの法則の指示
する内容から明らかなように、液体に溶ける気体の量は
著しく多くなっている。このような多くの気体が溶け込
んだ液体は、バルブを通過した後、容器内よりも遥かに
気圧の低い大気に開放されるので、このとき液体に溶け
込んでいた気体が遊離して液体が発泡し、導管噴出口か
らの液体の噴出流量が変動するという問題があった。特
に、従来のバルブを用いた噴出流量の制御方法では、大
気開放される直前のバルブ位置における液体通過断面積
が変動するので、前記問題点はいっそう深刻となる。

【０００７】本発明の目的は、容器内の液体に気体圧力
を加えることで導管の噴出口より液体を噴出させる際、
噴出液体の発泡を低減させて、液体の噴出流量の変動を
低減させることが可能な技術を提供することにある。

【０００８】本発明の前記並びにその他の目的及び新規
な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らか
になるであろう。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記の通りである。

【００１０】（１）容器内に入れられた液体に気体圧力
を加え、前記容器に接続された導管内に前記液体を導入
し、該導管の噴出口より前記液体を噴出させる気体圧力
式液体噴出方法において、前記導管内の所定位置におけ
る液体の流量を検出し、該検出値に基づき前記液体にか
ける前記気体圧力を調整し、前記液体の流量をフィード
バック制御するものである。

【００１１】（２）前記請求項１に記載の気体圧力式液
体噴出方法であって、前記液体の噴出を行わないとき
は、前記液体に気体圧力を加えないものである。

【００１２】（３）前記請求項１乃至２に記載の気体圧
力調整式液体噴出方法を実施する気体圧力式液体噴出装
置であって、液体を収容する容器と、気体供給源と、該
気体供給源から送り出された気体を前記容器内へ導く気
体供給管と、前記容器内に入れられた液体を導く導管
と、該導管の所定位置における前記液体の流量を検出す
る流量計と、該流量計の検出値に基づき前記気体圧力を
調整する気体圧力調整手段とを備えたものである。

【００１３】

【作用】前記（１）の手段によれば、容器内の液体残量
に応じて、容器内の液体に加えられる気体圧力を必要最
小限に押さえることができるので、容器内の液体が空で
あるときを除けば、液体に溶け込む気体の量を従来より
も大幅に減少させることができる。これにより、大気開
放後に生じる液体の発泡は大幅に減少し、液体の噴出流
量の変動が低減するという効果が得られる。また、従来
使用されていたバルブが除去されることで、大気開放さ
れる位置における液体通過断面積が変動しないので、前
記した効果がいっそう顕著に現われる。

【００１４】前記（２）の手段によれば、前記液体の噴
出を行わないときは、前記液体に気体圧力を加えないの
で、容器内の液体に溶け込む気体の量は、前記した以上
に減少する。これにより、前記した効果がよりいっそう
顕著に現われる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細
に説明する。なお、実施例を説明するための全図におい
て、同一機能を有するものは同一名称及び同一符号を付
与し、その繰り返しの説明は省略する。

【００１６】本実施例では、気体圧力式液体噴出方法
を、ＳＯＧ（Spin-On-Glass）法により半導体ウエハ上
面にレジストを塗布して均一な膜を形成する際、半導体
ウエハの下面にまわり込んだ不要な液体を洗浄する技術
に適用した場合について説明する。

【００１７】図１は、本発明による一実施例の気体圧力
式液体噴出方法を実施するための装置及びそれに付随す
る装置の構成を示す図である。図１において、１はキャ
ニスタータンク（容器）、２はキャニスタータンク１に
気体（Ｎ₂）を供給するガスボンベ（気体供給源）、３
はガスボンベ２から送り出された気体をキャニスタータ
ンク内へ導く気体供給管、３ａは気体供給管３のうち一
次加圧側気体供給管、３ｂは気体供給管３のうち二次加
圧側気体供給管、４は気体供給管３途中の一次加圧側気
体供給管３ａと二次加圧側気体供給管３ｂとの間に設け
られたレギュレータ、４ａはレギュレータ４に備えられ
た排気管、５は容器１に接続され容器１内に入れられた
液体を導く導管、５ａは導管５の液体噴出口、６は導管
５の所定位置における前記液体の流量を検出するオリフ
ィス流量計、７はオリフィス流量計６で検出された検出
値が入力されるＰＩＤ付コントローラ、８はノズル、９
は塗布カップ、１０は洗浄容器、１１は廃液管、１１ａ
は廃液管１１の廃液口である。

【００１８】本実施例の気体圧力式液体噴出方法を実施
する装置は、容器１，気体供給源２，気体供給管３，レ
ギュレータ４，導管５，オリフィス流量計６，ＰＩＤ付
コントローラ７より構成されている。また、レギュレー
タ４とＰＩＤ付コントローラ７とから気体圧力調整手段
が構成されている。この気体圧力調整手段は、オリフィ
ス流量計６で検出した流量の検出値が電気信号としてＰ
ＩＤ付コントローラ７に入力されると、この検出値を予
め設定された目標値と比較し、目標値と検出値の偏差に
基づきレギュレータ４の操作量を算定し、レギュレータ
４を操作して容器１内の気体圧力を調整する仕組みとな
っている。

【００１９】また、オリフィス流量計６は、その詳細な
構成は特に図示しないが、浮子に取り付けられた磁石の
位置を磁気センサで読み取り、この位置から流量を算定
し、この算定値を電気信号としてＰＩＤ付コントローラ
７に送っている。

【００２０】また、ＰＩＤ付コントローラ７は、その詳
細な構成は特に図示しないが、オリフィス流量計６から
送られてきた電気信号にＰ（比例），Ｉ（積分），Ｄ
（微分）の３動作を行うことで、レギュレータ４に設け
られた弁（図示は省略する）の開閉に対する操作量を算
定している。

【００２１】以下、本実施例の気体圧力式液体噴出方法
が適用されるレジスト塗布及びウエハ洗浄の動作につい
て説明する。

【００２２】初めに、塗布カップ９上面に半導体ウエハ
（図示は省略する）を吸着させ一体とした後、塗布カッ
プ９ともども半導体ウエハを鉛直面内で回転させる。こ
のとき、回転速度が一定となったところで、上方に位置
するノズル８よりＳＯＧ薬液（シラノール、酢酸エチ
ル、エチルアルコールを主成分とする）を噴出させ、前
記半導体ウエハ上面に塗布する。この塗布の最中、若し
くは塗布が終わったら、導管５の噴出口５ａより半導体
ウエハ下面に向けて有機溶媒（メチルアルコールを主成
分とする）を噴出させ、半導体ウエハ下面に付着した不
要なＳＯＧ薬液を洗い流す。なお、不要となったＳＯＧ
薬液及び有機溶媒は、洗浄容器１０，廃液管１１を通過
して、廃液口１１ａより排出される。

【００２３】以下、本実施例の気体圧力式液体噴出方法
について説明する。

【００２４】初めに、キャニスタータンク１内に前記有
機溶媒を入れる。半導体ウエハ側の準備ができたら、導
管５を、噴出口５ａが鉛直上向きで半導体ウエハ下方に
位置するように所定位置にセットする。ここで、ガスボ
ンベ２を開き、噴出動作を開始する。そして、ガスボン
ベ２から気体（Ｎ₂）を送り出す。この気体は、一次加
圧側気体供給管３ａ，レギュレータ４，二次加圧側気体
供給管３ｂを順次通過してキャニスタータンク１内に導
入され、キャニスタータンク１内の有機溶媒を加圧す
る。この気体圧力により、有機溶媒は、導管５内に導入
され、導管５を上昇し、途中、オリフィス流量計６を経
由して、最終的には噴出口５ａより噴出する。

【００２５】オリフィス流量計６では、一定時間ごと
に、導管５内を流れる有機溶媒の流量が検出され、その
検出値がＰＩＤ付コントローラ７に送り出される。この
検出値は、ＰＩＤ付コントローラ７に入力され、そこで
予め設定された目標値と比較され、目標値と検出値との
偏差に基づきレギュレータ４の操作量が算定される。こ
の操作量は電気信号でレギュレータ４の電子制御部に送
られる。この電子制御部が弁の開閉を制御することによ
り、容器１内の気体圧力が調整される。

【００２６】このような気体圧力調整手段が行う気体圧
力の調整は、例えば、流量検出値がその時点での流量目
標値よりも十分大きいときは、気体圧力が理想上の気体
圧力よりも高いと判断し、レギュレータ４の弁を開い
て、排気管４ａから気体を排気するように行われる。こ
のような構成にすることにより、本実施例の気体圧力式
液体噴出方法は、導管５内を流れる有機溶媒の流量がフ
ィードバック制御されたものとなっている。

【００２７】また、本実施例においては、前記目標値が
キャニスタータンク１内の有機溶媒の残量に応じて変化
するように設定された、所謂、追値制御となっている。

【００２８】特に、本実施例では、有機溶媒の噴出を行
なわない場合にはキャニスタータンクへの加圧を解除す
るようになっている。

【００２９】以上の説明からわかるように、本実施例の
気体圧力式液体噴出方法によれば、次のような効果を得
ることができる。

【００３０】すなわち、キャニスタータンク１内の有機
溶媒の残量に応じて、キャニスタータンク１内の有機溶
媒に加えられる気体圧力を必要最小限に押さえることが
できるので、キャニスタータンク１内の有機溶媒が空で
あるときを除けば、有機溶媒に溶け込む気体の量を従来
よりも大幅に減少させることができる。これにより、大
気開放後に生じる有機溶媒の発泡は大幅に減少し、有機
溶媒の噴出流量の変動が低減するという効果が得られ
る。また、従来使用されていたバルブが除去されること
で、大気開放される位置における液体通過断面積が変動
しないので、前記した効果がいっそう顕著に現われる。

【００３１】特に、本実施例では、有機溶媒の噴出を行
わないときは、有機溶媒に気体圧力を加えないので、前
記した効果はよりいっそう顕著に現われる。

【００３２】また、本実施例では、半導体ウエハ下面を
洗浄する技術に適用しているため、噴出流量が安定する
という前記効果により、半導体ウエハの洗浄効果が向上
するので、付着物の洗い残しに起因する半導体製品の不
良の発生が低減するという効果が得られる。

【００３３】以上、本発明を実施例に基づき具体的に説
明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものでは
なく、その用紙を逸脱しない範囲において、種々変更可
能であることは言うまでもない。

【００３４】例えば、前記実施例では流量計にオリフィ
ス流量計を用いたが、本発明はこれに限定されるもので
はなく、その他の流量計を用いてもよい。

【００３５】また、前記実施例では半導体ウエハの下面
にまわり込んだ不要な液体を洗浄する技術に適用した場
合について説明したが、本発明はこれに限定されるもの
ではなく、例えば、半導体ウエハ上面にレジストを塗布
する技術に適用してもよい。この場合には、噴出流量が
安定するという前記効果により、均一な膜が得られると
いう効果が得られる。

【００３６】以上の説明では主として本発明者によって
成された発明をその背景となった利用分野である半導体
製造の技術に適用した場合について説明したが、本発明
は、これに限定されるものではなく、半導体製造以外の
技術にも適用できる。

【００３７】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
下記の通りである。

【００３８】（１）気体圧力により液体を導管の噴出口
より噴出させる技術において、大気開放後に生じる液体
の発泡を大幅に減少させ、液体の噴出流量の変動を低減
させることができる。

【００３９】（２）気体圧力により液体を導管の噴出口
より噴出させる技術を、半導体を洗浄する技術に用いた
場合、洗浄効果を向上させ、不良品の発生を低減させる
ことができる。

【００４０】（３）気体圧力により液体を導管の噴出口
より噴出させる技術を、レジスト等の塗布液を半導体ウ
エハに塗布して表面に膜を形成する技術に用いた場合、
均一な厚さの膜を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による一実施例の気体圧力式液体噴出方
法を実施する装置及びその付随装置の構成を示す図であ
る。

【符号の説明】

１…キャニスタータンク（容器）、２…ガスボンベ（気
体供給源）、３…気体供給管、３ａ…一次加圧側気体供
給管、３ｂ…二次加圧側気体供給管、４…レギュレー
タ、４ａ…排気管、５…導管、５ａ…液体噴出口、６…
オリフィス流量計、７…ＰＩＤ付コントローラ、８…ノ
ズル、９…塗布カップ、１０…洗浄容器、１１…廃液
管、１１ａ…廃液口。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/304 ３４１ Ｎ Ｓ (72)発明者 森永 典文 東京都青梅市藤橋３丁目３番地２ 日立東 京エレクトロニクス株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 容器内に入れられた液体に気体圧力を加
   え、前記容器に接続された導管内に前記液体を導入し、
   該導管の噴出口より前記液体を噴出させる気体圧力式液
   体噴出方法において、前記導管内の所定位置における液
   体の流量を検出し、該検出値に基づき前記気体圧力を調
   整し、前記液体の流量をフィードバック制御することを
   特徴とする気体圧力式液体噴出方法。
2. 【請求項２】 前記請求項１に記載の気体圧力式液体噴
   出方法であって、前記液体の噴出を行わないときは、前
   記液体に気体圧力を加えないことを特徴とする気体圧力
   式液体噴出方法。
3. 【請求項３】 前記請求項１乃至２に記載の気体圧力調
   整式液体噴出方法を実施する気体圧力式液体噴出装置で
   あって、液体を収容する容器と、気体供給源と、該気体
   供給源から送り出された気体を前記容器内へ導く気体供
   給管と、前記容器内に入れられた液体を導く導管と、該
   導管の所定位置における前記液体の流量を検出する流量
   計と、該流量計の検出値が入力され且つ該検出値に基づ
   き前記気体圧力を調整する気体圧力調整手段とを備えた
   ことを特徴とする気体圧力式液体噴出装置。