JPH10113578A - ノズルおよびそれを用いた基板処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】流体を汚染することのないノズルを提供する。 【解決手段】ノズル１は、接ぎ手１１および吐出部材１
２を備えている。ノズル１１の一端には配管接続部１５
が設けられており、他端には吐出部材接続部１６が設け
られている。この吐出部材接続部１６に吐出部材１２が
回動自在に取り付けられている。吐出部材１２は、ボー
ル部１２ａと吐出部１２ｂとを一体形成して構成されて
いる。配管接続部１５には、接続部材３１を用いて配管
３０が接続される。すなわち、配管３０の先端の周部が
接続部材３１と配管接続部１５との間に挟持されること
により、配管３０の接続が達成される。流体が流通する
経路には、ねじ面が存在しない。 【効果】処理流体の経路にねじ面が無いから、パーティ
クルや汚染物質が処理流体中に流出することがない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば、半導体
ウエハや液晶表示装置用ガラス基板などの各種の被処理
基板に対して処理を施す基板処理装置において処理液や
処理ガスなどを基板に向けて吐出する用途に適したノズ
ルに関する。また、本発明は、そのノズルを用いた基板
処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】超ＬＳＩ（大規模集積回路）の製造工程
中の重要な工程として、半導体ウエハ（以下、単に「ウ
エハ」という。）の洗浄およびウェットエッチングの各
工程がある。これらの工程を実行するための基板処理装
置は、たとえば、図８に示すように、ウエハＷをチャッ
ク機構１０２によってチャックした状態で回転させるた
めのスピンチャック１０１と、スピンチャック１０１に
保持されたウエハＷに対して薬液や純水のような処理液
を供給するためのノズル１１１，１１２とを備えてい
る。

【０００３】ノズル１１１，１１２は、スピンチャック
１０１に保持された基板Ｗの裏面に、斜め下方から処理
液を吐出するように配置されている。より詳細に説明す
ると、スピンチャック１０１が配置された処理室１０５
の底面部には、複数のノズル取付け位置に対応した複数
の処理液通路１０６が形成されたマニホールド１０７が
配置されている。このマニホールド１０７の各処理液通
路１０６の入り口部１０６ａには内ねじが形成されてお
り、この内ねじに螺合する管用ねじが外周に形成された
接ぎ手部材１０８を用いて、配管１０９がマニホールド
１０７に結合されている。また、処理液通路１０６の出
口部１０６ｂにも同様に内ねじが形成されており、この
内ねじには、管用ねじが外周に形成されたボール受け付
き接ぎ手１１０がねじ込まれている。

【０００４】ボール受け付き接ぎ手１１０は、袋ナット
１１３とともにボール１１４を回転自在に保持するもの
である。ボール１１４には、処理液を流通させるための
通路１１５が形成されている。この通路１１５の出口部
には内ねじが形成されている。ノズル１１１，１１２の
外周には、管用ねじが形成されており、この管用ねじを
通路１１５にねじ込むことによって、ノズル１１１，１
１２の取付けが達成されている。

【０００５】これにより、配管１０９から供給される処
理液をノズル１１１，１１２から吐出させることができ
る。また、ボール１１４を回転させることにより、処理
液の吐出方向を変化させることができるから、最適な状
態でウエハＷの裏面に処理液を供給できる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記の構成では、上述
のとおり、管用ねじが多用されている。管用ねじは、テ
ーパー状の筒状体の外周に形成されたねじであり、ねじ
込むほど密着力が増すため、液漏れやガス漏れを有効に
防ぐことができる。その反面、流通する処理液がねじ面
に接触するから、ねじの細かい隙間からパーティクルが
発生したり、汚染物質が流出したりするおそれがある。
そのため、ウエハＷから作成される半導体の装置歩留ま
りを低下させるおそれがある。

【０００７】また、ねじ部から処理液がリークしやすい
という欠点もある。一般配管においては、リークを防ぐ
ためにシールテープなどが使用されるのであるが、薬液
の中には浸透性の高いものもあるため、基板処理装置に
おいては、シールテープを用いても完全にリークを防止
することはできない。しかも、シールテープの使用によ
って、さらにパーティクルが増加するおそれもある。

【０００８】そこで、本発明の目的は、上述の技術的課
題を解決し、流体を汚染することのないノズルを提供す
ることである。また、本発明の他の目的は、流体を汚染
することのないノズルを備えており、したがって、基板
の処理を良好に行える基板処理装置を提供することであ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段および発明の効果】上記の
目的を達成するための請求項１記載の発明は、流体を流
通させるための流通経路を内部に有するとともに、その
流通経路の一方側に配管接続部を有し、上記流通経路の
他方側に吐出部材接続部を有する接ぎ手と、上記流通経
路の吐出部材接続部に回転自在に接続され、上記流通経
路を通って供給される流体を吐出するための流体吐出部
材とを備え、上記配管接続部から上記流体吐出部材に至
る流体の経路は、ねじ面の無い流体接触面により形成さ
れていることを特徴とするノズルである。

【００１０】この構成によれば、吐出すべき流体の経路
は全て非ねじ面で形成されているから、パーティクルや
汚染物質の流出がなくなり、流体の汚染を防止できる。
また、流体の経路中に接触するねじ部がないので、流体
のリークを防止できる。なお、請求項２に記載のよう
に、上記ノズルは、配管の先端の周部を挟持して上記接
ぎ手の配管接続部に固定するための配管接続部材をさら
に有していてもよい。

【００１１】請求項３記載の発明は、処理対象の基板に
向けて処理流体を吐出することができるように配置され
た請求項１または請求項２記載のノズルと、上記ノズル
に処理流体を供給する処理流体供給手段とを備えている
ことを特徴とする基板処理装置である。上記の構成によ
れば、ノズル中の処理流体の経路には、ねじ面がないの
で、処理流体の汚染を防止できる。これにより、基板の
処理を良好に行えるので、処理後の基板を用いて製造さ
れるべき装置の歩留まりを向上できる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下では、本発明の実施の形態
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の構成を示す断面図
である。この基板処理装置は、処理対象の基板であるウ
エハＷの洗浄を行うためのものであり、ウエハＷを保持
して回転するためのスピンチャック５１と、スピンチャ
ック５１に保持されたウエハＷの裏面に斜め下方から薬
液や純水のような処理液を吐出するためのノズル１とを
備えている。ノズル１には、処理液供給部７５から処理
液が供給されるようになっている。

【００１３】スピンチャック５１は、処理室５３内に収
容されている。処理室５３は、下カップ５４と、下カッ
プ５４に対して上下動する上カップ５５とによって形成
されている。下カップ５４は、基台板５６の上に固定さ
れている。この基台板５６および下カップ５４の中央部
を挿通するように回転軸５７が配置されており、この回
転軸５７の上端に設けられた取付けフランジ５８には、
アーム部材６０がボルト５９によって固定されている。
アーム部材６０は、ドーナツ形状の取付け部６１と、こ
の取付け部６１から水平方向に沿って放射状に延びた複
数本のアーム部６２とを有している。図１では、図面が
煩雑になることを避けるために、アーム部６２は、２本
のみが示されているが、実際には、たとえば、６０度ず
つ角度間隔を開けて６本のアーム部６２が設けられてい
る。

【００１４】各アーム部６２の先端には、ウエハＷの縁
部を保持するためのチャックピン６３が立設されてい
る。チャックピン６３は、ウエハＷの縁部を下方向から
保持するための水平なウエハ載置面と、ウエハＷの周端
面を規制するためのウエハ規制用立上がり面とを有して
いる。６本のアーム部６２のうち、１本おきの３本のア
ーム部６２の先端に立設されたチャックピン６３には、
その基端部に揺動アーム部６４が形成されている。この
揺動アーム部６４の先端はリンク６５の一端に回動自在
に連結されている。リンク６５の他端は、スピンチャッ
ク５１の中央付近に設けられた操作円板６６に回動自在
に連結されている。この操作円板６６は、図外のチャッ
ク駆動機構によって、所定角度範囲だけ回動されるよう
になっている。この操作円板６６を回動させると、リン
ク６５を介して揺動アーム部６４を揺動させることがで
き、結果として、チャックピン６３が鉛直軸まわりに回
動することになる。したがって、チャックピン６３のウ
エハ規制用立上がり面を、チャックピン６３の回動軸線
６８に近接した第１面と、この第１面よりも回動軸線６
８から離間した位置にあり、かつ、第１面に対して所定
の角度をなす第２面とで構成しておけば、チャックピン
６３の回動によって、ウエハＷをチャックしたり、開放
したりすることができる。

【００１５】回転軸５７の下端付近には、図示しない回
転駆動機構が結合されている。この回転駆動機構によっ
てスピンチャック５１を回転させた状態で、ノズル１か
ら、ウエハＷの裏面に対して薬液や純水を供給すること
によって、ウエハＷの裏面に対する処理を行える。ノズ
ル１は、下カップ５４の底面部７０に設けられている。
図１には、１つだけが示されているが、実際には、ノズ
ル１は、周方向に間隔を開けて複数個設けられており、
各ノズル１からは、薬液または純水が吐出されるように
なっている。また、ノズル１と同様の構成を持つノズル
（図示せず）をウエハＷより上方に配置し、そのノズル
からウエハＷの上面に対して薬液や純水を供給すれば、
ウエハＷの上面を処理することもできる。

【００１６】図２は、ノズル１の構造を示す断面図であ
り、図３は、図２の矢印III の方向から見たノズル１の
正面図である。ノズル１は、接ぎ手１１と、この接ぎ手
１１の先端に取り付けられた吐出部材１２とを備えてい
る。接ぎ手１１は、直管部１１ａと、直管部１１ａの一
端から斜め上方に延びるように形成された傾斜管部１１
ｂとを有している。直管部１１ａおよび傾斜管部１１ｂ
の内部には、処理液を流通させるための流通経路１３
ａ，１３ｂが相互に連通するようにそれぞれ形成されて
いる。直管部１１ａの後端は、配管接続部１５となって
おり、また、傾斜管部１１ｂの先端部は、吐出部材接続
部１６となっている。

【００１７】吐出部材接続部１６には、上記の吐出部材
１２が回転自在に取り付けられている。詳細に説明すれ
ば、吐出部材接続部１６は、流通経路１３ｂの他の部分
よりも比較的大径に形成された段差部１７と、この段差
部１７よりもさらに傾斜管部１１ｂの先端寄りの位置に
形成されたすり鉢状のボール受け部１８とを有してい
る。また、吐出部材接続部１６の外周面にはねじ１９が
形成されている。

【００１８】一方、吐出部材１２は、球形のボール部１
２ａと、短い直管からなる吐出部１２ｂとが一体形成さ
れ、その内部に、吐出部１２ｂの軸方向に沿った流通経
路２０が形成されたものである。この吐出部材１２のボ
ール部１２ａは、吐出部材接続部１６のボール受け部１
８にはめ込まれている。そして、Ｏリング２１を吐出部
材接続部１６の先端との間に介在させた状態で、袋ナッ
ト２２が吐出部材接続部１６の外周のねじ１９に螺着さ
れている。この状態では、吐出部材１２のボール部１２
ａは、ボール受け部１８内において回動自在であり、こ
れにより、吐出部１２ｂの方向を変更することができ
る。また、袋ナット２２をきつく締めれば、吐出部１２
ｂの方向を固定できる。

【００１９】接ぎ手１１の直管部１１ａの後端に設けら
れた配管接続部１５は、流通経路１３ａよりも大きな径
の接続部材収容凹所２５を有している。この接続部材収
容凹所２５と流通経路１３ａとの間の段差面２６は、直
管部１１の軸に沿う断面形状がくさび形となるようにな
っており、逆円錐台形状の表面を形成している。また、
接続部材収容凹所２５の出口付近には、外側に向かって
広がるテーパー面２５ａが形成されている。

【００２０】配管３０の接続には、接続部材３１が用い
られる。接続部材３１は、流通経路１３ａよりもやや小
径の流通経路３２が内部に形成された管状のものであ
り、接続部材収容凹所２５に対応した外形を有してい
る。接続部材３１の先端面は、配管接続部１５の段差面
２６の形状に対応した逆円錐台面となっている。また、
接続部材３１の外周面には、配管３１の先端部を受け入
れるための段差部３３が形成されている。接続部材３１
の後端部には、接続部材３１の配管３０内への挿入を容
易にするためのガイド面をなすテーパー面３４が形成さ
れており、さらにこのテーパー面３４に連続するととも
に段差部３３に向かって径が漸減するように形成された
テーパー面３５が形成されている。この一対のテーパー
面３４，３５が形成する盛り上がり部は、配管の脱落を
防ぐためのストッパ３６となる。

【００２１】直管部１１ａには、その中間部付近から配
管接続部１５の外周面に至る領域にねじ３７が形成され
ており、このねじ３７にユニオンナット３８を螺合させ
ることができるようになっている。配管３０の接続に際
しては、まず、配管３０の先端に接続部材３１を挿入
し、配管３０の先端部を段差部３３に位置させる。そし
て、ユニオンナット３８を配管接続部１５から取り外し
た状態で、接続部材３１を接続部材収容凹所２５に挿入
する。その後、ユニオンナット３８を直管部１１ａの外
周面のねじ３７に螺着すると、配管３０の先端付近の周
部が、ストッパ３６と、接続部材収容凹所２５の出口の
テーパー面２５ａとの間に挟み込まれる。これにより、
配管３０は、接ぎ手１１に強固に固定される。ここで、
接続部材３１およびユニオンナット３８が配管接続部材
に相当する。

【００２２】直管部１１ａの中間付近には、下カップ５
４の底面部７０に形成されたノズル取付け孔７１の縁部
に着座するフランジ４０が形成されている。フランジ４
０の底面部７０に対向する側の面には、環状の凹所が形
成されており、この凹所には、処理液の漏洩を防ぐため
のＯリング４１がはめ込まれている。ノズル１の底面部
７０への取付けは、直管部１１ａの外周面のねじ３７に
螺合するハーフナット４２を締め付け、このハーフナッ
ト４２とフランジ４０とで底面部７０を挟持させること
によって達成される。

【００２３】なお、接ぎ手１１において、フランジ４０
から吐出部材接続部１６に至る部位は、流通経路１３ａ
または１３ｂに垂直な断面が矩形であるようなブロック
形状に形成されており、工具により接ぎ手１１を回転さ
せる際の便宜が図られている。上述のように、この実施
形態においては、管用ねじを一切用いることなく接ぎ手
１１の一端に吐出部材１２を回転自在に接続し、また、
接ぎ手１１の他端に配管３０を接続してノズル１を構成
している。そればかりでなく、図２および図３から直ち
に理解されるとおり、このノズル１において、処理液が
流通する経路は、いたる所が非ねじ面であり、ねじ面が
存在していない。換言すれば、処理液が接触する面に
は、ギザギザの面は存在せず、汚染源となるような鋭角
な窪みの連続部がない。これにより、処理液中にパーテ
ィクルや汚染物質が流出することを防止できるから、ウ
エハＷをノズル１から吐出される処理液で処理して得ら
れる半導体装置の歩留まりを格段に向上することができ
る。

【００２４】図４は、本発明の第２の実施形態に係るノ
ズル２の構成を示す断面図であり、図５は、図４の矢印
Ｖの方向からみた底面図である。なお、図４および図５
において、上述の図２または図３に示された各部に対応
する部分には同一の参照符号を付して示す。このノズル
２は、たとえば、図１の基板処理装置において、上カッ
プ５５の上方からウエハＷの表面に向けて処理液を供給
するために用いられる。このノズル２には、第１の実施
形態のノズル１とは異なり、フランジ４０（図２および
図３参照）が設けられておらず、継ぎ手１１Ａの直管部
１１ａにおいて、断面が矩形のブロック部２０１と断面
が円形の円筒部２０２との段差面４５が、取付け板４６
の一方表面に接する。そして、取付け板４６の他方表面
側からハーフナット４２を締め付けることにより、ノズ
ル２の取付けが達成される。

【００２５】垂直に配置された取付け板４６に、吐出部
１２ｂを下方に向けてノズル２を取付ける場合には、取
付け板４６の取付け孔４６ａを通る液の漏洩を考慮する
必要がないから、第１の実施形態のノズル１のフランジ
４０に相当する構成が不要である。図６は、本発明の第
３の実施形態に係るノズル３の構成を示す断面図であ
り、図７は、図６の矢印VII の方向からみた背面図であ
る。なお、図６および図７において、上述の図２または
図３に示された各部に対応する部分には同一の参照符号
を付して示す。

【００２６】このノズル３に備えられた接ぎ手８１は、
直方体形状のブロック状のものであって、その一面から
垂直に突出するように円管状の配管接続部１５が突出し
て形成されている。また、接ぎ手８１の一辺は斜めに切
り欠かれて傾斜面８２をなしており、この傾斜面８２に
は、配管接続部１５とほぼ４５度の角度をなす方向に突
出するように、筒状の吐出部材接続部１６が形成されて
いる。

【００２７】接ぎ手８１の内部には、配管接続部１５の
軸線に沿って流通経路８３が形成されており、また、吐
出部材接続部１６の軸線に沿って流通経路８４が形成さ
れている。これらの流通経路８３および８４は４５度の
角度をなして互いに連通している。接ぎ手８１の背面に
は、取付け用のねじ穴８６が形成されている。したがっ
て、取付け板８７を挿通し、ねじ穴８６に螺合するボル
ト８８を用いることによって、ノズル３の取付けを達成
することができる。

【００２８】この発明の３つの実施形態について説明し
たが、この発明が上記以外の実施形態を採りうることは
言うまでもない。たとえば、上述の実施形態において
は、接続部材３１と配管接続部１５の内面との間に配管
３０の先端の周部を挟持することによって配管３０の接
続を達成しているが、たとえば、溶接接ぎ手のように、
処理液流通経路にねじ面を形成することなく配管接続を
達成できる構成により配管を接続するようにすれば、処
理液の汚染が生じることがない。

【００２９】また、上記の実施形態においては、液体を
吐出するためのノズルについて説明したが、この発明の
ノズルは、処理ガスを吐出するために用いられてもよ
い。その場合にも、汚染源となりうるねじ面が処理ガス
流通経路に存在しないことから、ガス中に塵埃が混入し
たりすることを防ぐことができる。さらに、上記の実施
形態においては、半導体ウエハを処理するための基板処
理装置を例にとって説明したが、この発明は、液晶表示
装置用ガラス基板のような他の種類の基板を処理するた
めの基板処理装置にも適用することができる。

【００３０】その他、特許請求の範囲に記載された技術
的事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る基板処理装置の構成
を示す断面図である。

【図２】第１の実施形態に係るノズルの構成を示す断面
図である。

【図３】図２の矢印III の方向から見たノズルの正面図
である。

【図４】本発明の第２の実施形態に係るノズルの断面図
である。

【図５】図４の矢印Ｖの方向から見たノズルの底面図で
ある。

【図６】本発明の第３の実施形態に係るノズルの断面図
である。

【図７】図６の矢印VII の方向から見たノズルの側面図
である。

【図８】従来技術に係る基板処理装置の構成を説明する
ための断面図である。

【符号の説明】

１，２，３ ノズル １１，１１Ａ，８１ 接ぎ手 １２ 吐出部材 １３ａ，１３ｂ 流通経路 １５ 配管接続部 １６ 吐出部材接続部 ３１ 接続部材

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】流体を流通させるための流通経路を内部に
   有し、その流通経路の一方側に配管接続部を有するとと
   もに、上記流通経路の他方側に吐出部材接続部を有する
   接ぎ手と、 上記流通経路の吐出部材接続部に回転自在に接続され、
   上記流通経路を通って供給される流体を吐出するための
   流体吐出部材とを備え、 上記配管接続部から上記流体吐出部材に至る流体の経路
   は、ねじ面の無い流体接触面により形成されていること
   を特徴とするノズル。
2. 【請求項２】配管の先端の周部を挟持して上記接ぎ手の
   配管接続部に固定するための配管接続部材をさらに含む
   ことを特徴とする請求項１記載のノズル。
3. 【請求項３】処理対象の基板に向けて処理流体を吐出す
   ることができるように配置された請求項１または請求項
   ２記載のノズルと、 上記ノズルに処理流体を供給する処理流体供給手段とを
   備えていることを特徴とする基板処理装置。