(57)【要約】【課題】供給される処理流体が少流量であっても、これを均一な膜厚の連続した液膜として吐出することができるノズル装置を提供する。【解決手段】ノズル装置は、処理流体が流通する流通孔２３及び流通孔２３に連通したスリット状の吐出孔２４から形成される流路を有するノズル体２０を備える。流通孔２３及び吐出孔２４によって形成される流路の横断面積は吐出孔２４によって縮小され、流通孔２３内に流入した処理流体が吐出孔２４から処理対象物に向けて吐出される。ノズル体２０の先端部は、外側に突出した球状の凸曲面に形成され、吐出孔２４は、相対峙する長手方向に沿った２つの内面（２１ｄ，２２ｄ）の面幅がこの長手方向に沿って均一に形成さる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から供給された処理流体が流通する流通孔と、該流通孔に連通したスリット状の吐出孔とを有し、該吐出孔が先端部に開口されるとともに、前記流通孔及び吐出孔によって形成される流路の横断面積が前記吐出孔によって縮小されてなり、前記流通孔内に流入した前記処理流体を前記吐出孔から処理対象物に向けて吐出するノズル体を備えたノズル装置であって、
前記先端部は、外側に突出した球状の凸曲面に形成され、
前記吐出孔は、相対峙する長手方向に沿った２つの内面の面幅が該長手方向に沿って均一に形成されてなることを特徴とするノズル装置。
【請求項２】
前記吐出孔内面の面幅を０．２ｍｍ以上０．５ｍｍ以下としたことを特徴とする請求項１記載のノズル装置。
【請求項３】
前記流通孔は、前記吐出孔との境界部に該吐出孔に沿った円弧状の凹みを備え、該凹みによって前記吐出孔内面の面幅が均一に形成されてなることを特徴とする請求項１又は２記載のノズル装置。
【請求項４】
前記ノズル体が、前記吐出孔部で、その内面と平行な平面に沿って分割された２つの部材から構成されるとともに、
分割された２つの部材が保持手段により前記ノズル体として一体的に保持されてなることを特徴とする請求項１乃至３記載のいずれかのノズル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板など各種処理対象物に向けて、現像液，エッチング液や洗浄液といった各種処理流体を吐出するためのノズル体を備えたノズル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板の製造工程には、適宜ノズル体から基板に向けて各種処理流体を吐出し、当該処理流体によって基板を処理する各種の工程がある。例えば、現像工程では、基板上にレジスト膜（感光性樹脂）を塗布し、露光マスクを用いて所定領域のレジスト膜を感光させた後、当該レジスト膜上に現像液を塗布して、感光部或いは未感光部のレジストを基板上から除去する。
【０００３】
この現像液を吐出させるノズル体として、従来、図７及び図８に示すものが知られている（特開２００３−１９０８４０号公報参照）。同図７及び図８に示すように、このノズル体５０は、裾広がりの三角形状に形成されており、下端部が三角形の底辺部分となっている。
【０００４】
また、ノズル体５０は、その下端部に形成されたスリット状の吐出口５２と、上端部に形成された供給口５３と、吐出口５２と供給口５３とを接続する流通穴５４とからなる流路５１を備えており、吐出口５２は、その長手方向が三角形の底辺方向に沿って形成され、流通穴５４は、その吐出口５２の幅方向に沿った方向の長さが直線的に徐々に小さくなるように形成されるとともに、その吐出口５２の長手方向に沿った方向の長さが曲線的に徐々に大きくなるように形成される。尚、前記供給口５３には、現像液を供給する現像液供給装置（図示せず）からの供給管（図示せず）が接続される。
【０００５】
このように構成されたノズル体５０では、現像液供給装置（図示せず）から供給口５３に供給された現像液は、流通穴５４内を流通した後、図９及び図１０に示すように、吐出口５２からその長手方向と平行な平面内で扇状且つ膜状に吐出される。尚、このとき、基板Ｋは、ノズル体５０の下方に配置されて、回転台により適宜水平回転せしめられたり、搬送ローラにより吐出口５２の幅方向に平行な水平方向に適宜往復移動せしめられる。
【０００６】
そして、基板上に現像液が供給されると、当該現像液とレジスト膜との化学反応によって、感光した或いは未感光のレジスト膜が基板から除去される。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−１９０８４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、現像処理を基板の全域に渡ってムラ無く、しかも効率的に行なうには、ノズル体５０から扇状且つ膜状に吐出される現像液が、そのすべての吐出方向において途切れることなく連続的にしかも一定の膜厚となるように、均一に基板上に供給されなければならない。
【０００９】
ところが、従来のノズル体５０では、その流路５１内を流通する現像液が当該流路５１の壁面と接触する領域が大きいため、この壁面との間に生じる摩擦や、壁面の形状精度（表面粗さ（凹凸））によってその流れが不安定となり、ノズル体５０から吐出される現像液の膜厚が一定にならず、しかも、液膜が部分的に途切れた状態（図９に符号５５で示す部分）となるため、基板上に供給される現像液が不均一なものとならざるを得なかった。
【００１０】
また、現像液は、空気中の二酸化炭素と反応し易いため、これがノズル体５０から断続的に吐出されると、空気との混合を生じて当該空気中の二酸化炭素と化学反応を起こし易く、このために、基板上のレジスト膜と化学反応する現像液の割合が減少するという問題もある。
【００１１】
かかる問題を解決するには、多量の現像液を基板上に供給すれば良いが、このように多量の現像液を供給したのでは、多くの現像液が無駄になって処理コストが高くなり、また、現像液を貯留するタンクが大型化して装置の大型化を招くという別の問題を生じる。また、この他、レジスト膜が損傷するといった問題も生じる。
【００１２】
本発明は以上の実情に鑑みなされたものであって、供給される処理流体が少流量であっても、これを均一な膜厚の連続した液膜として吐出することができるノズル装置の提供をその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するための本発明は、
外部から供給された処理流体が流通する流通孔と、該流通孔に連通したスリット状の吐出孔とを有し、該吐出孔が先端部に開口されるとともに、前記流通孔及び吐出孔によって形成される流路の横断面積が前記吐出孔によって縮小されてなり、前記流通孔内に流入した前記処理流体を前記吐出孔から処理対象物に向けて吐出するノズル体を備えたノズル装置であって、
前記先端部は、外側に突出した球状の凸曲面に形成され、
前記吐出孔は、相対峙する長手方向に沿った２つの内面の面幅が該長手方向に沿って均一に形成されてなることを特徴とするノズル装置に係る。
【００１４】
この発明によれば、ノズル体の流通孔内に外部から処理流体が供給され、供給された処理流体は、流通孔内を流通した後、処理対象物に向けて、吐出孔からその長手方向と平行な平面内で扇状且つ膜状に吐出される。
【００１５】
その際、上記のように、ノズル体の先端部は球状の凸曲面に形成され、吐出孔は、相対峙する長手方向に沿った２つの内面の面幅が当該長手方向に沿って均一に形成されているので、処理流体が吐出孔を通過する際に、当該吐出孔の前記各内面から受ける抵抗を均一にすることができ、これにより、吐出流を安定したものとすることができ、当該処理流体を均一な膜厚の連続した液膜として吐出することができる。尚、前記各内面の面幅は、所定寸法に対し、±５０％の誤差内にあるのが好ましい。
【００１６】
ところで、流体力学の分野では、内径が大きい第１流通管側からこれよりも内径が小さい第２流通管側へと流体が流通するときに、第２流通管の第１流通管との付け根部近傍において、流体の仮想外径が第２流通管の内径よりも一旦小さくなった（収縮した）後に、当該第２流通管の内径と等しくなる現象を生じることが知られている。即ち、流体の流通方向に垂直な断面積が、第１流通管の横断面積に等しい状態から第２流通管の横断面積に等しい状態へと変化するときに、一度、第２流通管の横断面積よりも小さくなるのである。そして、このとき、流体は、その流速が上昇し、また、第２流通管の内面と接触していない状態となる。
【００１７】
そこで、前記吐出孔内面の面幅を、０．２ｍｍ以上０．５ｍｍ以下とすれば、処理流体を収縮状態のまま吐出孔から吐出させることができ、処理流体が当該吐出孔の前記各内面から受ける抵抗を最小限に抑えて流れをより安定させることができるとともに、処理流体の吐出速度が上昇して、当該処理流体をより広角な扇状にして吐出させることができる。
【００１８】
ここで、前記面幅を、０．２ｍｍ以上０．５ｍｍ以下としているのは、０．２ｍｍより小さいと、ノズル体先端部の厚みが薄くなり過ぎて強度が不足し、吐出孔の開口形状が変形する虞があるからであり、一方、０．５ｍｍより大きいと、処理流体が吐出孔内で収縮状態から拡径状態に移行し、処理流体が吐出孔内面と接触して吐出流が乱れ、その流れが不連続となる虞があるからである。
【００１９】
また、前記流通孔は、前記吐出孔との境界部に該吐出孔に沿って形成された円弧状の凹みを備え、この凹みによって前記吐出孔内面の面幅が均一に形成されたものであっても良い。
【００２０】
また、前記ノズル体は、前記吐出孔部で、その内面と平行な平面に沿って分割された２つの部材から構成されるとともに、分割された２つの部材が保持手段により前記ノズル体として一体的に保持される構成であっても良い。
【００２１】
このようにすれば、分割された各部材に吐出孔となる加工をそれぞれ施し、加工後これらを組み合わせることによって一つのノズル体とすることができるので、当該加工を容易に行うことができ、また、吐出孔の縁部にカエリが生じない加工を行なうことができる。吐出孔の縁部にカエリがあると、吐出流に乱れを生じるが、カエリの生じない加工を行なうことで、吐出流に乱れが生じるのを防止することができる。
【００２２】
尚、本発明にける処理対象物としては、例えば、基板などを挙げることができ、処理流体としては、例えば、現像液やエッチング液、洗浄液などを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
【発明の効果】
【００２３】
以上述べたように、本発明に係るノズル装置によれば、ノズル体の先端部を球状の凸曲面に形成し、吐出孔の相対峙する長手方向に沿った２つの内面の面幅をその長手方向に沿って均一に形成しているので、例えば、ノズル体に供給される処理流体の流量が約０．３〜２ｌ／ｍｉｎ程度、圧力が約１０〜１００ｋＰａ程度のものであっても、これを均一な膜厚の連続した液膜として扇状に吐出することができる。これにより、処理対象物をその全域に渡ってムラ無く効率的に処理することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の具体的な実施形態について、添付図面に基づき説明する。尚、図１は、本発明の一実施形態に係るノズル装置の概略構成を一部断面で示した正面図であり、図２は、図１における矢示Ａ方向の側面図である。
【００２５】
図１及び図２に示すように、本例のノズル装置１は、適宜図示しない配管に装着するためのアダプタ１０と、アダプタ１０の先端部に設けられるノズル体２０と、アダプタ１０の先端部に係合し、スリーブ１１を介してノズル体２０をアダプタ１０に取り付けるためのキャップ１２とからなる。
【００２６】
尚、本例において、前記ノズル装置１は、現像液を基板に向けて吐出するものとして説明するが、吐出対象の処理液はこれに限定されるものではない。また、処理対象物も基板に限定されるものではない。
【００２７】
前記アダプタ１０は、長手方向の中央部に鍔部１０ａを有する円筒状の部材から構成されており、その先端部に開口し、ノズル体２０が装着される装着穴１０ｂと、装着穴１０ｂに連通するとともに後端部に開口し、現像液が流通する流通孔１０ｃと、先端部外周面に形成された第１ねじ溝１０ｄと、後端部外周面に形成された第２ねじ溝１０ｅとを備えている。そして、第２ねじ溝１０ｅが、現像液を供給する現像液供給装置（図示せず）に接続された前記配管（図示せず）に螺合されて、アダプタ１０（ノズル装置１）が当該配管（図示せず）に装着される。尚、装着穴１０ｂは、流通孔１０ｃよりも大径に形成されている。
【００２８】
前記スリーブ１１は、環状の部材から構成されており、その中央部の貫通穴１１ａ内にノズル体２０が嵌挿される。また、スリーブ１１の先端面及び外周面は、キャップ１２の内面に当接し、後端面は、アダプタ１０の先端面及びノズル体２０の鍔部２０ａ先端面に当接するようになっている。
【００２９】
前記キャップ１２は、後端面に開口し、ねじ溝１２ｂが内周面に形成された凹部１２ａと、先端面及び凹部１２ａ底面に開口する貫通穴１２ｃとを備えており、スリーブ１１が凹部１２ａ内に収容された状態で、ねじ溝１２ｂがアダプタ１０の第１ねじ溝１０ｄと螺合している。
【００３０】
前記ノズル体２０は、図１乃至図５に示すように、先端部が凸球面状に形成されるとともに、後端部外周面に鍔部２０ａが形成された円筒状に形成されており、その軸線を含む平面に沿って分割された第１部材２１と第２部材２２との２部材から構成されている。尚、図３は、本実施形態に係るノズル体２０の概略構成を示した正断面図であり、図４は、図３における矢示Ｂ−Ｂ方向の断面図であり、図５は、図３における矢示Ｃ方向の側面図である。
【００３１】
前記第１部材２１と第２部材２２とは、それぞれ同一形状に形成されており、外面から一定肉厚を確保し、分割面２１ａ，２２ａ及び後端面に開口するように形成された第１凹部２１ｂ，２２ｂと、先端部における肉厚を薄くするように、分割面２１ａ，２２ａに円弧状に開口した第２凹部２１ｃ，２２ｃと、凸球面の外面側から第２凹部２１ｃ，２２ｃ側にかけて分割面２１ａ，２２ａよりも一段低くなるように先端部に形成された段差部２１ｄ，２２ｄとを備えている。
【００３２】
前記第２凹部２１ｃ，２２ｃは、凹曲面状に形成されるとともに、当該第２凹部２１ｃ，２２ｃと段差部２１ｄ，２２ｄとの境界線である円弧Ｌが、分割面２１ａ，２２ａと直交し且つ凸球面の球中心を通る中心軸線を有するように形成され、前記段差部２１ｄ，２２ｄの面幅Ｗが、所定の寸法で凸球面に沿って均一に形成されている。
【００３３】
尚、段差部２１ｄ，２２ｄの高さｈは、後述する吐出孔２４の開口幅Ｈに応じて設定され、当該開口幅Ｈは、例えば、約０．１５ｍｍ〜０．５ｍｍ程度に設定される。また、段差部２１ｄ，２２ｄの面幅Ｗは、例えば、約０．３ｍｍ程度に設定されるが、面幅Ｗ及び開口幅Ｈは、Ｗ／Ｈ≦２．５の関係を満たしていることが好ましい。また、面幅Ｗの均一さとしては、所定寸法に対し、約±５０％の誤差内（本例では、約±０．１５ｍｍ内）に収めることが好ましい。
【００３４】
そして、この第１部材２１及び第２部材２２の各分割面２１ａ，２２ａ同士を突き合わせて前記スリーブ１１に嵌挿し、ノズル体２０として一体的に組み合わせると、前記第１凹部２１ｂ，２２ｂ、第２凹部２１ｃ，２２ｃ及び段差部２１ｄ，２２ｄによって現像液が流通する流路が形成され、第１凹部２１ｂ，２２ｂ及び第２凹部２１ｃ，２２ｃが、現像液を流通させるための流通孔２３として、段差部２１ｄ，２２ｄが現像液を吐出させるためのスリット状の吐出孔２４として機能する。また、当該流路は、その横断面積が吐出孔２４によって縮小されている。
【００３５】
また、ノズル体２０は、その鍔部２０ａがアダプタ１０の装着穴１０ｂ内に挿入されて流通孔２３と流通孔１０ｃとが相互に連通し、且つその先端部（凸球面部）がキャップ１２の先端面から突出した状態で、キャップ１２によりスリーブ１１を介しアダプタ１０に取り付けられる。
【００３６】
以上のように構成された本例のノズル装置１によれば、現像液供給装置（図示せず）から配管（図示せず）を介してアダプタ１０の流通孔１０ｃ内に現像液が供給され、供給された現像液は、流通孔１０ｃ及びノズル体２０の流通孔２３内を当該各流通孔１０ｃ，２３に沿って流通した後、基板に向けて吐出孔２４からその長手方向と平行な平面内で扇状に且つ薄膜状に吐出される。
【００３７】
ところで、流体力学の分野では、図６に示すように、内径ｄ１が大きい第１流通管３０側からこれよりも内径ｄ２が小さい第２流通管３１側へと流体が流通するとき、第２流通管３１の第１流通管３０との付け根部近傍において、流体の仮想外径ｄ３が第２流通管３１の内径ｄ２よりも一旦小さくなった（収縮した）後、当該第２流通管３１の内径ｄ２と等しくなる現象を生じることが知られている。即ち、流体の流通方向に垂直な断面積が、第１流通管３０の横断面積に等しい状態から第２流通管３１の横断面積に等しい状態へと変化するときに、一度、第２流通管３１の横断面積よりも小さくなるのである。そして、このとき、流体は、その流速が上昇し、また、第２流通管３１の内面と接触していない状態となる。
【００３８】
そこで、本例のノズル装置１では、上述のように、ノズル体２０の先端部を凸球面に形成するとともに、吐出孔２４を構成する段差部２１ｄ，２２ｄの面幅Ｗを約０．３ｍｍとしてこれを凸球面に沿って均一に形成した構成とした。これにより、現像液が収縮状態のまま吐出孔２４から吐出され、例えば、現像液の流量が約０．３〜２ｌ／ｍｉｎ程度、圧力が約１０〜１００ｋＰａ程度のものであっても、均一な膜厚の連続した液膜として扇状に吐出され、基板をその全域に渡ってムラ無く効率的に処理することが可能となる。
【００３９】
また、現像液が途切れることなく連続的に吐出されるので、吐出された現像液が空気と混ざり合い難く、空気中の二酸化炭素と反応するのを効果的に防止することができ、この意味においても処理効率を高めることができる。
【００４０】
また、本例のノズル装置１では、第２凹部２１ｃ，２２ｃを形成することで、第１部材２１及び第２部材２２の各先端部における肉厚を薄くするようにしているので、ノズル体２０先端部付近の肉厚のみを薄くすることができ、また、段差部２１ｄ，２２ｄの面幅Ｗを容易に均一にすることができる。
【００４１】
更に、本例のノズル装置１では、ノズル体２０を２部材から構成しているので、第１凹部２１ｂ，２２ｂ，第２凹部２１ｃ，２２ｃ及び段差部２１ｄ，２２ｄの加工や、吐出流の乱れの原因となるカエリが生じない加工を容易に行うことができる。
【００４２】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の採り得る具体的な態様は、何らこれに限定されるものではない。
【００４３】
上例では、段差部２１ｄ，２２ｄの面幅Ｗを約０．３ｍｍとしたが、これに限られるものではなく、０．２ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の範囲内であれば良い。ここで、この面幅Ｗを、０．２ｍｍ以上０．５ｍｍ以下としているのは、０．２ｍｍより小さいと、ノズル体２０先端部の厚みが薄くなり過ぎて強度が不足し、吐出孔２４の開口形状が変形する虞があるからであり、一方、０．５ｍｍより大きいと、現像液が吐出孔２４内で収縮状態から拡径状態に移行し、現像液が吐出孔２４の内面（段差部２１ｄ，２２ｄ）と接触して吐出流が乱れ、その流れが不連続となる虞があるからである。但し、上述したように、面幅Ｗ及び開口幅Ｈは、Ｗ／Ｈ≦２．５の関係を満たしていることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施形態に係るノズル装置の概略構成を一部断面で示した正面図である。
【図２】図１における矢示Ａ方向の側面図である。
【図３】本実施形態に係るノズル体の概略構成を示した正断面図である。
【図４】図３における矢示Ｂ−Ｂ方向の断面図である。
【図５】図３における矢示Ｃ方向の側面図である。
【図６】管内を流通する現像液の収縮を説明するための説明図である。
【図７】従来例に係るノズル体の概略構成を示した正断面図である。
【図８】図７における矢示Ｄ−Ｄ方向の断面図である。
【図９】現像液の吐出状態を説明するための説明図である。
【図１０】図９における矢示Ｅ方向の側面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１    ノズル装置
１０  アダプタ
１１  スリーブ
１２  キャップ
２０  ノズル体
２１  第１部材
２２  第２部材
２３  流通孔
２４  吐出孔
２１ａ，２２ａ  分割面
２１ｂ，２２ｂ  第１凹部
２１ｃ，２２ｃ  第２凹部
２１ｄ，２２ｄ  段差部（内面）
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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