JPH10270336A - 液体吐出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 対象物の表面全体に均一に液体を供給する。 【解決手段】液体を所定方向に吐出する吐出孔10を水平
方向に所定間隔で複数設けたノズル部材２と、この複数
の吐出孔10から吐出された液体を受けて、これを下方に
配置された対象物としてのウェハ101 の表面に導く板状
部材３とを設ける。隣り合う吐出孔10から吐出された液
体を、板状部材３の板面で膜状にして相互に重ね合わせ
て均一にして、板状部材３の下端部からウェハ101 の表
面に供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は液体吐出装置に関
し、特に、所定領域全体に対し均一に液体を供給する液
体吐出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、所定領域全体に対し均一に液体を
供給することを目的とした液体吐出装置としては、複数
の吐出孔から放射状に液体を供給する放射状吐出型のも
のや、一列に配設した複数個の吐出孔から液体を供給す
る直線状吐出型のものがある。このような液体吐出装置
は、例えば、半導体製造工程のフォトレジストの現像な
どに適用されている。微細なパターンを忠実に現像する
ためには、対象ウェハの表面全体に現像液を均一に供給
する必要があり、上述した放射状吐出型の液体吐出装置
を用いた場合、自転させたウェハの中心上方より現像液
が放射状に吐出され、ウェハ上へ供給された現像液は、
遠心力によりウェハ表面全体に広げられる。

【０００３】一方、直線状吐出型では、ウェハの直径ま
たは半径に対応させてウェハ上方に直線状に配設した吐
出孔から、自転するウェハの表面に現像液が吐出され、
ウェハの回転と遠心力とによりウェハ表面全体へ供給さ
れる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の液体吐出装置では、吐出された液体が直接当
たる箇所とそれ以外の箇所とがあり、短時間のうちに対
象物の表面全体に液体を均一に供給するのが難しく、偏
りが生じてしまうという問題点があった。このため、上
述した半導体製造工程のフォトレジストの現像の例で
は、ウェハ表面に対する現像液の供給に疎密が生じ、微
細なパターンを忠実に現像することができず、欠陥発生
の一因になっていた。

【０００５】これに対し、吐出孔から単位時間に吐出す
る液体の量を増やすことにより、短時間のうちに対象物
の表面全体に液体を供給することも考えられる。しか
し、吐出量を多くすると、液体の吐出時に吐出孔からの
ミストの飛散や液垂れが生じたり、対象物の表面に供給
された液体に気泡が発生し易くなるという問題点があっ
た。また、液体の吐出量が増え、コストが増加するとい
う問題点もあった。

【０００６】さらに、複数の吐出孔それぞれの形状およ
び寸法の微少な差が、吐出される液体の量に影響するた
め、供給された液体の対象物表面における偏りがさらに
大きくなるという問題点があった。特に、複数の液体吐
出装置を用いる場合には、装置毎に吐出孔の形状および
寸法の微少な差が存在するため、同一条件で液体を吐出
しても必ずしも同一の結果にはならず、装置間の較差が
発生し易くなる。

【０００７】本発明はこのような従来の問題点に鑑み、
液体の吐出量を抑制しつつ、対象物の表面全体に均一に
供給する液体吐出装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１に係
る発明では、対象物の表面に液体を吐出する液体吐出装
置を、液体を所定方向に吐出する吐出孔を有し、水平方
向に所定間隔で列設された複数の吐出ノズルと、該複数
の吐出ノズルから吐出された液体を受けて、該液体を下
方に配置された対象物の表面に導くガイド部材と、を含
んで構成する。

【０００９】これにより、ガイド部材に当たった液体
が、ガイド部材表面で膜状に広がって対象物の表面に供
給される。また、請求項２に係る発明では、前記複数の
吐出ノズルを一体に形成し、設計および製作を容易にす
る。また、請求項３に係る発明では、前記複数の吐出ノ
ズルの吐出孔は、基端側開口が所定容量の液溜りに接続
されて相互に連通させて、液体が各吐出ノズルから均等
に吐出されるようにする。

【００１０】また、請求項４に係る発明では、前記液溜
りは、その内部に供給される液体の流量を調節する流量
調節手段と、圧力を調節する圧力調節手段とを備え、吐
出ノズルから所定量の液体を安定して吐出できるように
する。また、請求項５に係る発明では、前記ガイド部材
は、前記吐出孔の吐出方向線と所定角度で交わる板面を
有する板状部材として、簡単な構成で液体を対象物の表
面に導く。

【００１１】また、請求項６に係る発明では、前記板状
部材は、前記吐出ノズルと反対側の面の下端部をテーパ
状に形成して断面を楔型にし、板状部材の下端部に液滴
が溜まらないようにする。また、請求項７に係る発明で
は、前記吐出孔の吐出方向線を、斜め下方に向かうもの
として、液体が吐出孔から下方に向けて安定して吐出さ
れるようにする。

【００１２】また、請求項８に係る発明では、前記複数
の吐出ノズルを、上下方向に複数列設け、各吐出孔の形
状および寸法の誤差による影響をさらに小さくする。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の一形態で
ある、半導体ウェハ表面へ現像液を吐出する現像液吐出
装置について、図面に基づいて説明する。図１は、現像
液吐出装置の全体の構成を説明する斜視図である。表面
にフォトレジストが塗布され、所定パターンの露光が終
了したウェハ101が、裏面中央部を真空チャック102 に
吸着されて、水平に保持されている。真空チャック102
は図示しないモータの出力軸103 に接合されており、こ
れによりウェハ101 は所定速度で自転する。

【００１４】ウェハ101 の上方には、その半径に対応さ
せて現像液吐出装置１が配設してある。この現像液吐出
装置１は、長手方向を水平にした角柱状のノズル部材２
と、ノズル部材２の正面に取り付けられたガイド部材と
しての板状部材３とから構成されている。図２は、現像
液吐出装置１の正面図である。また、図３は、図２のＡ
矢視図であり、ノズル部材２の詳細を説明するものであ
る。

【００１５】ノズル部材２の内部には、所定量の現像液
を溜める中空の液溜め４が形成してあり、ノズル部材２
上面には液溜め４に連通する液体注入孔５ａおよび液体
排出孔５ｂが設けてある。液体注入孔５ａには、液溜め
４内に流入する現像液の圧力を制御する圧力調節バルブ
６と流量を制御する流量調節バルブ７とを有する液体供
給配管８が接続されており、これを介して現像液タンク
（図示せず）から現像液が供給される。この圧力調節バ
ルブ６が圧力調節手段に相当し、流量調節バルブ７が流
量調節手段に相当する。

【００１６】一方、液体排出孔孔５ｂには、開閉制御可
能なバルブを有し、現像液タンクに連通する液体排出配
管（図示せず）が接続してある。また、ノズル部材２に
は、その底面の長辺の一方に面取り加工を施して、底面
と30°の角度を成す傾斜面９が形成してある。そして、
基端側開口が液溜め４に連通し、先端側開口が傾斜面９
に垂直に穿設された吐出孔10（直径0.2mm ）が、傾斜面
９の長手方向に１mm間隔で並べられて、複数設けてあ
る。

【００１７】このような構成とすることにより、吐出方
向線の揃った複数の吐出ノズルを容易かつ安価に製作で
き、それぞれの吐出孔10は常に同一流量の現像液を吐出
することができる。また、吐出方向線Ｂが水平方向より
も下方に向かうように吐出孔10を設けたことにより、現
像液の逆流が防止され、吐出がより安定する。板状部材
３は、ノズル部材２の長手方向に対応した幅を有し、複
数の吐出孔10の吐出方向線Ｂが板面に交差するように、
ノズル部材２の正面に、下端部を下方に突出させて取り
付けてある。吐出孔10の先端開口部から吐出方向線Ｂと
板状部材３板面との交点までの距離は約３mmである。ま
た、板状部材３は、液滴が溜まり難いように、ノズル部
材２とは反対側の面の下端部をテーパ状に切削して、断
面を楔型に形成してある。

【００１８】次に、この現像液吐出装置１の動作を説明
する。現像液は、液体供給配管８を通り、現像液吐出装
置１の液体注入孔５ａから液溜め４に供給されて、複数
の吐出孔10から同時に吐出される。このとき、圧力調節
バルブ６で圧力を２kg/cm²程度に調節し、流量調節バル
ブ７で流量を１l/min程度に調節することで、現像液は
吐出孔10から常に一定の流量で吐出される。

【００１９】また、現像液を液溜め４に供給する際に
は、その初期に上述した液体排出配管に設けたバルブを
開き、液溜め４に供給された現像液を液体排出孔５ｂか
ら排出して現像液タンクに還流させる。そして、液溜め
４内に溜まった空気が現像液とともに液体排出孔５ｂか
ら排出された後、液体排出配管に設けたバルブを閉じて
吐出孔10から現像液を吐出すれば、現像液に気泡が混入
することがなく、より安定した吐出が可能になる。

【００２０】各吐出孔10から線状に吐出された現像液
は、吐出方向線に沿って進み、板状部材３の板面に当た
る。板状部材３は、板面が吐出方向線Ｂと30°の角度で
交わるように設けてあるため、吐出孔10から吐出されて
板状部材３に当たった現像液は、板状部材３の板面で膜
状に広がりながら、板状部材３の下端部から円滑に流れ
落ちる。このとき、現像液の膜は、隣り合った吐出孔10
から吐出されたものと板状部材３の板面で重なりあい、
膜厚が平均化される。このため、各吐出孔10の形状や寸
法に若干の誤差があり、現像液の吐出量が違っていて
も、板状部材３の下端部から流れ落ちる現像液は略均等
になる。

【００２１】また、吐出孔10の直径および、隣り合う吐
出孔10間の距離を調整すれば、板状部材３の板面に広が
る現像液の膜厚の均一性をより高めることができる。上
述した構成の現像液吐出装置１では、吐出孔10の直径を
0.15〜 0.5mmとし、この吐出孔10を0.5 〜２mmの間隔で
設けた場合に、現像液を良好な均一性を有する膜状にす
ることができ、ミスト、液垂れ、気泡等の発生も抑制さ
れた。

【００２２】板状部材３の下端部から流れ落ちる現像液
は、図示しないモータの出力軸11の回転により所定速度
で自転するウェハ101 の表面半径上に供給されて、ウェ
ハ101 表面のフォトレジストが現像される。このように
して、略均一な厚さの膜状になった現像液を自転するウ
ェハ101 の半径上に供給することで、現像液はウェハ10
1 の表面全体に短時間で均等に行き渡るため、必要最小
限の現像液を吐出するだけで、微細なパターンを忠実に
現像することができる。また、高価な現像液を過剰に費
消せずに済むので、コストを削減することもできる。

【００２３】尚、上述した現像液吐出装置１では、ウェ
ハ101 の半径上に同時に現像液を供給する構成とした
が、範囲をウェハ101 の直径上に供給する構成としても
よい。また、図４に示すように、水平方向に一列に配設
された複数の吐出孔10を上下方向に複数列設けた構成と
すれば、板状部材３の板面における現像液の膜厚をより
均一なものにできる。

【００２４】本発明の液体吐出装置は、上述した半導体
ウェハ表面への現像液の供給の他に、エッチング用薬液
や洗浄液の供給などにも用いることができ、様々な液体
および対象物に適用可能である。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係る発
明によれば、液体がガイド部材の表面で均一な膜状にな
るので、対象物の表面に均等に液体を供給できるという
効果がある。また、液体をガイド部材の表面で膜状にす
ることにより、吐出孔の形状や寸法の誤差により吐出量
への影響をなくすことができ、装置間の較差も低減する
ことができる。

【００２６】また、請求項２に係る発明によれば、吐出
方向線の揃った複数の吐出ノズルを容易かつ安価に製作
できるという効果がある。また、請求項３に係る発明に
よれば、各吐出ノズルから均一量の液体を安定して吐出
することができるという効果がある。また、請求項４に
係る発明によれば、吐出ノズルから吐出される液体の量
を一定に保つことができるという効果がある。

【００２７】また、請求項５に係る発明によれば、ガイ
ド部材として単純な構造の板状部材を用いることによ
り、容易かつ安価に実施できるという効果がある。ま
た、請求項５に係る発明によれば、板状部材の下端部に
液滴が溜まらないので、液滴の不規則な落下により対象
物表面への液体供給が不均一になるのを防止できるとい
う効果がある。

【００２８】また、請求項６に係る発明によれば、逆流
を防止して、安定して液体を吐出できるという効果があ
る。また、請求項７に係る発明によれば、各吐出孔の形
状および寸法の誤差による影響をさらに小さくして、よ
り均等に対象物の表面に液体を供給できるという効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の液体吐出装置の一例を示す正面図

【図２】 図１のＡ矢視図

【図３】 液体吐出装置の全体構成を説明する斜視図

【図４】 本発明の液体吐出装置の他の例を示す正面図

【符号の説明】

１ 現像液吐出装置 ２ ノズル部材 ３ 板状部材 ４ 液溜め ５ａ 液体注入孔 ５ｂ 液体排出孔 ６ 圧力調節バルブ ７ 流量調節バルブ ８ 液体供給配管 ９ 傾斜面 10 吐出孔 101 ウェハ 102 真空チャック Ｂ 吐出方向線

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】対象物の表面に液体を吐出する液体吐出装
   置であって、 液体を所定方向に吐出する吐出孔を有し、水平方向に所
   定間隔で列設された複数の吐出ノズルと、 該複数の吐出ノズルから吐出された液体を受けて、該液
   体を下方に配置された対象物の表面に導くガイド部材
   と、 を含んで構成されることを特徴とする液体吐出装置。
2. 【請求項２】前記複数の吐出ノズルを一体に形成したこ
   とを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。
3. 【請求項３】前記複数の吐出ノズルの吐出孔は、基端側
   開口が所定容量の液溜りに接続されて相互に連通してい
   ることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液
   体吐出装置。
4. 【請求項４】前記液溜りは、その内部に供給される液体
   の流量を調節する流量調節手段と、圧力を調節する圧力
   調節手段とを備えたことを特徴とする請求項３に記載の
   液体吐出装置。
5. 【請求項５】前記ガイド部材は、前記吐出孔の吐出方向
   線と所定角度で交わる板面を有する板状部材であること
   を特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載
   の液体吐出装置。
6. 【請求項６】前記板状部材は、前記吐出ノズルと反対側
   の面の下端部をテーパ状に形成して断面を楔型にしたこ
   とを特徴とする請求項５に記載の液体吐出装置。
7. 【請求項７】前記吐出孔の吐出方向線は、斜め下方に向
   かうことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１
   つに記載の液体吐出装置。
8. 【請求項８】前記複数の吐出ノズルを、上下方向に複数
   列設けたことを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれ
   か１つに記載の液体吐出装置。