(57)【要約】【課題】従来の薬液吐出装置では、ノズル先端の薬液が乾燥して変質してしまうため一定時間毎に薬液を廃棄するか、ノズル先端に接続する薬液回収ポッドから薬液を回収し、薬液瓶まで循環していた。しかし、薬液を循環する配管長が長くなり初期薬液投入量が大きくなる問題があった。【解決手段】ノズルを二重管にして、内側ノズルは従来の薬液吐出に、外側ノズルは薬液を回収し循環させる構造を設ける。そして、ノズルを待機ポートに接続することにより薬液を循環させる。さらに待機ポートはフィルタを備えており、パーティクルの発生も防ぐことができる。ノズル上部には薬液を吸引し押し出すことのできるサックバックバルブと、内側ノズルと外側ノズルにはそれぞれ調整弁を接続しており、調整弁とサックバックバルブの動作により薬液をノズル先端部と待機ポート間でのみ循環させる。これにより循環する配管長を短くでき、初期薬液投入量を減らすことができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
薬液を吐出するための内側ノズルと、
前記ノズルの外周に薬液を吸引するための配管である外側ノズルにより構成された二重管ノズルと、
前記二重管ノズルを待機させる待機ポートとを備える薬液吐出装置。
【請求項２】
前記待機ポート内には内側ノズルから吐出された薬液を通すフィルタが取り付けてあることを特徴とする薬液吐出装置。
【請求項３】
前記フィルタは内側ノズルから吐出された薬液を中央部から流入させる構造で、かつ外側ノズルに薬液を流出させるよう前記流入部の外周部にドーナツ円状形状の排出部を備えることを特徴とする薬液吐出装置。
【請求項４】
前記フィルタと内側ノズルおよび外側ノズルが接する部分にＯリングがそれぞれ取り付けてあり、吐出待機時において、
前記両ノズルは前記Ｏリングに内接するよう先端のみ密着させることを特徴とする薬液吐出装置。
【請求項５】
前記二重管ノズルの上部において、外側ノズルの配管に調整弁Ａが備えられ、内側ノズルの配管からは分岐路を通してもうひとつの調整弁Ｂが備えられており、互いの調整弁を通して配管が１つに合流されており、その配管には薬液を吸引と排出する機能を有したサックバックバルブを備えていることを特徴とする薬液吐出装置。
【請求項６】
吐出待機時において、前記ノズルを待機ポートに移動させた後、前記ノズルは待機ポート内のフィルタに密着させる第一の動作と、
前記調整弁Ｂを閉じた状態で内側ノズルから薬液を吐出させ、前記調整弁Ａを開いた状態で外側ノズルから薬液を吸引するよう前記サックバックバルブを動作する第二の動作と、前記調整弁Ａを閉じて前記調整弁Ｂを開き、前記サックバックバルブにより薬液を内側ノズルに押し出す第三の動作とを行うことを特徴とする薬液吐出装置。
【請求項７】
吐出待機時において、前記第二の動作と前記第三の動作とを交互に繰り返すことを特徴とする薬液吐出装置。
【請求項８】
前記ノズルの外周にノズルカバーを備えることを特徴とする薬液吐出装置。
【請求項９】
前記待機ポートの上部には中央部に小さな穴が開いている弾性体カバーが備えられていることを特徴とする薬液吐出装置。
【請求項１０】
前記第一の動作において、前記ノズルカバーが前記弾性体カバーを下に押し開け、吐出動作に移行する際には前記ノズルカバーが上部へと移動し、前記弾性体カバーが弾性力により再び閉じることで前記待機ポートが密閉されることを特徴とする薬液吐出装置。
【請求項１１】
前記フィルタを固定しているハウジングと、
前記ハウジング上部に円周状にＯリングを備えており、前記第一の動作において、前記ノズルカバーは前記Ｏリングを介してハウジングにより下降動作が停止させられることで、前記ノズルカバーと一体に連結している前記ノズルが過剰に圧力を受け破損することを防止する機構を有することを特徴とする薬液吐出装置。
【請求項１２】
薬液吐出時において、前記外側ノズルの薬液面が前記内側ノズルの薬液面よりも上面に位置するよう調整していることを特徴とする薬液吐出装置。
【請求項１３】
吐出待機状態に移行する際、前記ノズルがＯリングに密着する前に、前記外側ノズル薬液面をノズル先端部まで押し出す動作を行うことを特徴とする薬液吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウエハに薬液を吐出する薬液吐出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体を製造する工程のうち、フォトリソグラフィ工程では、レジストに代表される薬液をウエハ上に滴下しスピンコートにより膜を塗布し、露光によりパターンを転写形成する。このうち薬液を吐出する薬液吐出装置において、薬液はガロン瓶やバッファタンク等から配管を経由してノズル先端から吐出される。薬液は主に有機溶剤にポリマーを溶解させた液体であり、空気中では溶剤が蒸発しやすい性質があるために、ノズル先端部の薬液は溶剤の蒸発により粘度の変質や、溶解させたポリマーが乾燥されノズル先端にパーティクルとして付着することが起こる。薬液の粘度が変質すると、塗布膜厚の変動が発生し、ノズルにパーティクルが付着すると、次回のウエハ塗布の際に薬液にパーティクルが混入してしまい、ウエハ表面の欠陥につながる恐れがある。
【０００３】
そこで、薬液を吐出しない間の待機時に、溶剤を満たしたプールにより溶剤雰囲気が保たれた待機ポッドにノズルを退避させ、溶剤雰囲気中にノズルを置くことでノズル先端の乾燥を防ぐ方法がとられている。その際、完全にノズル先端にある薬液の乾燥や粘度の変質するのを防げないために、一定時間ごとにノズルから薬液を吐出し廃棄する、いわゆるダミーディスペンスという動作を行っている。しかしながらダミーディスペンスを行うと薬液が廃棄されてしまい再利用できないため、無駄に薬液を消費してしまい、さらに無駄に廃液を増加させてしまうという短所を有している。
【０００４】
このような課題を解決するための方法として、待機時にノズルから廃棄していた薬液を回収し循環させる技術が提案されている。
【０００５】
以下、図５を参照しながら、特許文献１に示された、待機時にノズルから薬液を吐出回収し循環する経路を設ける薬液吐出装置について説明する。
【０００６】
ノズル１０１と薬液供給ポンプ１０３と薬液瓶１０４、塗布カップ１０５、半導体基板１０６、薬液受け部１０８、薬液受け部の回転駆動系１０９、薬液受け部の上下駆動系１１０からなる。
【０００７】
薬液はノズル１０１から滴下され、滴下後は薬液受け部１０８が回転駆動系１０９および上下駆動系１１０によりノズル１０１に装着され、薬液の流路を形成する。薬液受け部１０８がノズル１０１に装着されると断続的にポンプ１０３が作動して薬液をノズル１０１内に溜めることなく常に循環させる。これにより薬液の濃度を一定に保っている。次の滴下を行う際には薬液の循環を止め、薬液受け部１０８が供給ノズル１０１から離れ、滴下を行う。
【０００８】
以上により待機時にノズルから廃棄していた薬液を回収し循環させることができる。
【特許文献１】特開昭５９−６８４８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来の薬液吐出装置によると、ノズル先端に接続する薬液回収ポッドから薬液瓶まで循環する配管を伸ばす必要があることから、初期薬液投入量が大きくなる問題があった。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記従来の問題点を解決するもので、ノズルを二重管にして、内側ノズルは従来の薬液吐出に、外側ノズルは薬液を回収し循環させる機能を有し、ノズルを待機ポートに接続することにより薬液の循環を可能にした。さらに待機ポートはフィルタを備えており、パーティクルの発生も防ぐことができる。ノズル上部には薬液を吸引し押し出すことのできるサックバックバルブと、内側ノズルと外側ノズルにはそれぞれ調整弁を接続しており、調整弁とサックバックバルブの動作により薬液をノズル先端部と待機ポート間でのみ循環させる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明を用いることにより、吐出待機時において内側ノズルから吐出された薬液が待機ポートを経由し外側ノズルに吸引し、ノズル上部に備えられたサックバックバルブにより循環させることができる。本発明の構造によると循環系の全配管長を短くでき、配管容量を減少することができる。
【００１２】
配管容量が減少することで初期投入薬液量は循環系を用いない場合と同等にすることが可能となる。
【００１３】
さらに待機ポートにはフィルタが取り付けられており、薬液を循環させる程フィルタリングされ薬液を清浄に保つことができる。
【００１４】
待機ポート上部には弾性体カバーが取り付けられており、フィルタに存在する薬液が乾燥しないよう溶媒雰囲気に保つことができる。
【００１５】
またノズルには外周部にノズルカバーが取り付けられており、ノズルが待機ポートに移動する際に、前記弾性体カバーを押し広げる作用があり、かつ待機ポート内のフィルタのハウジング部にＯリングを介して接する構造となっており、ノズルに不必要な圧力がかかりノズルが破損することを防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１７】
図１は本発明の薬液吐出装置における、吐出待機時での断面図を示し、図２は本発明の薬液吐出装置における、吐出時でのノズル部断面図を示し、図３は本発明の薬液吐出装置における、吐出時での待機ポート部断面図を示す。
【００１８】
まず、最初に図２を用いて本発明の実施の形態を説明する。薬液吐出時においては、ノズルは吐出する基板上部へと移動しており、待機ポートとは分離した状態となっている。図２はこの状態での吐出ノズル部を示している。吐出ノズル部は、まず薬液を吐出する内側ノズル１と、内側ノズル１の外周部に存在する外側ノズル２、そのさらに外側には両ノズルを保護する役割をもつノズルカバー１３からなっている。ノズルは先端部が細くなる形状をしている。
【００１９】
内側ノズルの上部は三方分岐配管となっており、分岐先には調整弁６が接続され、外側ノズルは上部においてリング状配管が一つの配管に合流し、調整弁５に接続されている。調整弁５と調整弁６からは一つの配管に合流され、サックバックバルブ７に接続されている。以上のノズル先端部以外はノズル循環ブロック内に設置されている。次に基板に薬液を吐出する際の各部の動きについて説明する。図示していない薬液供給部から図示していないポンプを駆動させ、吐出系３内にある薬液を滴下する。このとき調整弁Ｂ６は閉じられており、供給部からの薬液は他の部分に回りこむことはない。吐出時の薬液の界面は図２に図示するように、吐出系３の薬液は内側ノズル１の先端部に吐出時内側ノズル薬液面１８があり、循環系４内の薬液は外側ノズル２の先端部より１ｃｍ程度上部に吐出時外側ノズル薬液面１９がくるよう調整されている。これにより吐出系３内の薬液と循環系４内の薬液が互いに混ざり合うのを防ぐことができ、吐出時に外側ノズル内の薬液が表面張力によりつられて吐出することのないようにしている。
【００２０】
次に図３に示すのがノズルを待機させる待機ポート１２である。待機ポート内部にはフィルタ９とフィルタを囲う容器であるハウジング１７があり、フィルタ９の上部には内側ノズル１の断面形状と同じ口径のフィルタ流入口１５と、外側ノズル２の断面形状と同じ口径のドーナツ状のフィルタ排出口１６が備えられている。図４に示すのがフィルタ９の上面図および断面図である。フィルタ流入口１５とフィルタ排出口１６にはＯリング１０が取り付けられ、ノズルと密着して接触する構造となっている。またハウジング１７の上面にはノズルカバーストッパーＯリング１４が取り付けられている。さらに、待機ポート１２の上部には、待機ポート全体をカバーするよう閉状態の弾性体カバー１１が設置されている。次にノズルが基板上部に移動している時の待機ポート１２の状態について図３を用い説明する。フィルタ９内には薬液が溜まっており、フィルタ流入口１５とフィルタ排出口１６の上部界面まで薬液で満たされている。待機ポート１２内には図示していない溶剤雰囲気発生装置があり、弾性体カバー１１により溶剤雰囲気が保たれており、フィルタ内の薬液が乾燥するのを防いでいる。
【００２１】
以上図２と図３および図４を用いて吐出時のノズル部と待機ポート部に関して説明した。次に吐出待機時の動作に関して図１を用いて説明する。図１に示すのが吐出待機時におけるノズル部と待機ポート部の位置関係を示したものである。まず吐出時の位置から待機位置にいたる動作について説明する。薬液の吐出を終えた図２に示したノズル部は図３に示した待機ポートに移動し、待機ポートに収まるよう垂直方向にゆっくりと下降してゆく。この時、ノズルカバー１３が待機ポート１２の上部を覆う弾性体カバー１１を下に押し広げ、やがてノズルカバー１３はハウジング１７の上部に取り付けているＯリング１４と密着するように接触する。これによりノズルの下降が停止するストッパーの役割を果たしている。この時、内側ノズル1および外側ノズル２はフィルタ流入口１５とフィルタ排出口１６にＯリング１０により密着する。ノズルカバー１３の働きによりノズル先端が過度に圧力がかかることはなく、破損の恐れがない。前述のノズルが密着する動作の直前において次の動作も同時に行う。循環系４内の薬液の吐出時外側ノズル薬液面１９は外側ノズル２の先端より１ｃｍ程度内側に入っているため、この状態のままフィルタ排出口１６に密着させてしまうとエアがみを起こしてしまう。エアがみは吐出精度やパターン欠陥につながるために避けなければならない。以上のような理由から、ノズル密着動作の直前に、調整弁５を開き、サックバックバルブ７の押し出し動作を行うことで、外側ノズル薬液面をノズル先端部まで押し下げる動作を行う。これによりエアがみを防ぐことができる。
【００２２】
以上の動作が完了すると図１に示す状態となる。次に本発明による薬液循環の動作について説明する。まずノズルが待機ポート１２に密着した初期状態（以後第一の状態とよぶ）であるが、調整弁６は閉じており、調整弁５は開いている。この第一の状態から、調整弁５を閉じる動作と調整弁６を開く動作を行い、サックバックバルブ７の押し出し動作を行う。さらに吐出系３につながる供給側配管の図示していない供給側はサックバックバルブもしくはポンプ動作により若干薬液を吸引させる動作を行う。すると、サックバックバルブ７内から内側ノズル１までに至る配管内の薬液が、内側ノズル１内の吐出系３に流れ出す。この状態を第二の状態とする。第二の状態から、調整弁５を開け、調整弁６を閉じる動作を行い、サックバックバルブ７の吸引動作を行う。すると吐出系３内の薬液は内側ノズル１先端からフィルタ流入口１５を経由してフィルタ９に入ってゆく。さらにフィルタ内に存在した薬液はフィルタ排出口１６を経由し、外側ノズル２の循環系４へと吸引されてゆく。循環系４内に存在した薬液は調整弁５を通過してサックバックバルブ７内へと移動してゆく。この状態を第三の状態とする。以上説明した第二の状態と第三の状態を繰り返し行うことで、薬液はノズル内を循環し、フィルタによりろ過されるため、薬液を常にクリーンな状態に保つことができる。さらにノズル先端は密閉されているために薬液の乾燥によるパーティクルも発生しない。さらに従来は一定時間ごとに廃棄していたレジストを循環することで有効利用することが可能となる。また薬液を薬液供給ボトルやタンクまで循環する必要がなくなり、循環系配管を大幅に短くすることで、薬液循環系を備えた吐出装置において初期投入薬液量を減らすことができ、薬液循環系のない従来の吐出装置並みに抑えることを可能にした。このことにより、古い薬液がいつまでも配管内を循環することがなくなり、感度変動などの品質低下も発生しない利点がある。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明にかかる薬液吐出装置は、待機時に少量廃棄していた薬液を回収し循環させることで薬液の有効利用を図る技術として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の薬液吐出装置における、吐出待機時の断面図
【図２】本発明の薬液吐出装置における、吐出時のノズル部断面図
【図３】本発明の薬液吐出装置における、吐出時の待機ポート部の断面図
【図４】本発明の薬液吐出装置における、フィルタの上面および断面図
【図５】従来の薬液吐出装置を示す模式図
【符号の説明】
【００２５】
１  内側ノズル
２  外側ノズル
３  吐出系
４  循環系
５  調整弁
６  調整弁
７  サックバックバルブ
９  フィルタ
１０  Ｏリング
１１  弾性体カバー
１２  待機ポート
１３  ノズルカバー
１４  ノズルカバーストッパーＯリング
１５  フィルタ流入口
１６  フィルタ排出口
１７  ハウジング
１８  吐出時内側ノズル薬液面
１９  吐出時外側ノズル薬液面
１０１  ノズル
１０３  薬液供給ポンプ
１０４  薬液瓶
１０５  塗布カップ
１０６  半導体基板
１０８  薬液受け部
１０９  回転駆動系
１１０  上下駆動系
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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