特許 5933993 ノズルの洗浄装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5933993

(24)【登録日】2016年5月13日

(45)【発行日】2016年6月15日

(54)【発明の名称】ノズルの洗浄装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/027 20060101AFI20160602BHJP

   B05C 11/10 20060101ALI20160602BHJP

   B05C 11/08 20060101ALI20160602BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/30 564Z

   B05C11/10

   B05C11/08

【請求項の数】5

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2012-51805(P2012-51805)

(22)【出願日】2012年3月8日

(65)【公開番号】特開2013-187394(P2013-187394A)

(43)【公開日】2013年9月19日

【審査請求日】2014年12月15日

(73)【特許権者】

【識別番号】000117009

【氏名又は名称】旭サナック株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000220239

【氏名又は名称】東京応化工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001036

【氏名又は名称】特許業務法人暁合同特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】山本 浩之

(72)【発明者】

【氏名】星野 幸一

(72)【発明者】

【氏名】島井 太

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 晶彦

【審査官】 植木 隆和

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−２９６７７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１４３７４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０４３８３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２３２２５０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／０２７

Ｂ０５Ｃ １１／１０

Ｇ０３Ｆ ７／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板に塗布液を塗布するノズルの洗浄装置であって、
前記基板の周りを囲むカップ部と、
前記カップ部の内部において前記ノズルを洗浄する洗浄部と、
前記カップ部の下方において回収液を貯留する貯留部と、
前記貯留部の外周端部を覆う形態で、前記カップ部を挟む両側に一対設けられた一対の霧化部と、
各霧化部の下面に接続され、前記貯留部の外周端部で霧化された回収液を前記霧化部から回収タンクへ送り込む一対の回収配管とを備え、
前記洗浄部は、前記ノズルの洗浄を行う洗浄位置と、前記ノズルの洗浄を行わない待機位置との間を移動可能とされ、前記待機位置は、前記ノズルからの前記塗布液が触れない位置とされているノズルの洗浄装置。

【請求項2】

前記待機位置では前記洗浄部が前記回収液の内部に配される請求項１に記載のノズルの洗浄装置。

【請求項3】

前記洗浄部は、洗浄液を霧状にして噴射する洗浄ノズルを備える請求項１または請求項２に記載のノズルの洗浄装置。

【請求項4】

前記洗浄部は、前記洗浄ノズルを昇降させる昇降装置を備える請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載のノズルの洗浄装置。

【請求項5】

前記洗浄ノズルは、内筒部と外筒部とからなる二重筒構造とされている請求項４に記載のノズルの洗浄装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、基板に塗布液を塗布するノズルの洗浄装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、基板にレジスト等の塗布液を塗布する塗布部を備えた基板の成膜装置として、例えば、下記特許文献１に記載のものが知られている。このものは、基板を覆うカップ部と、このカップ部の内部において基板に塗布液を塗布するノズルとを備え、このカップ部によって塗布液の飛散が防止されている。また、カップ部の外部には、ノズルを洗浄する洗浄装置が設けられており、ノズルに付着した塗布液に含まれる揮発成分や基板に成膜されることなく凝固したレジスト等の異物が洗浄装置によってノズルから除去されるようになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１０−２７９９３２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上記の基板の成膜装置では、ノズルの洗浄装置がカップ部の外部に設置されているため、ノズルがカップ部と干渉しないようにカップ部の外部に移動させる必要がある。また、洗浄装置で洗浄に用いられた洗浄液を処理するための装置等を、カップ部の廃液処理装置等とは別途設ける必要がある。かといって、ノズルの洗浄装置をカップ部の内部に設置した場合、成膜時に塗布液がノズルの洗浄装置に付着することで異物の発生原因となり得る。

【0005】

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、異物の発生を防ぎつつカップ部の内部においてノズルを洗浄することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、基板に塗布液を塗布するノズルの洗浄装置であって、前記基板の周りを囲むカップ部と、前記カップ部の内部において前記ノズルを洗浄する洗浄部と、前記カップ部の下方において回収液を貯留する貯留部と、前記貯留部の外周端部を覆う形態で、前記カップ部を挟む両側に一対設けられた一対の霧化部と、各霧化部の下面に接続され、前記貯留部の外周端部で霧化された回収液を前記霧化部から回収タンクへ送り込む一対の回収配管とを備え、前記洗浄部は、前記ノズルの洗浄を行う洗浄位置と、前記ノズルの洗浄を行わない待機位置との間を移動可能とされ、前記待機位置は、前記ノズルからの前記塗布液が触れない位置とされている構成としたところに特徴を有する。

【0007】

このような構成によると、カップ部の内部においてノズルを洗浄することができるため、ノズルがカップ部と干渉しないように移動させる必要がない。また、ノズルの洗浄を行わない待機位置では、ノズルからの塗布液がノズルに触れないようにしているため、ノズルが塗布液で汚れて異物が発生することを回避できる。

【0008】

本発明の実施の態様として、以下の構成が好ましい。
待機位置では洗浄部が回収液の内部に配される構成としてもよい。
このような構成によると、待機位置で洗浄部が回収液の内部に配されるため、洗浄部が塗布液で汚れることを回避できる。

【0009】

洗浄部は、洗浄液を霧状にして噴射する洗浄ノズルを備える構成としてもよい。
このような構成によると、洗浄ノズルによって洗浄液を霧状にしてノズルに噴射できるため、洗浄ノズルの洗浄能力を高めることができる。

【0010】

洗浄部は、洗浄ノズルを昇降させる昇降装置を備える構成としてもよい。
このような構成によると、昇降装置によって洗浄ノズルを昇降させることにより、洗浄ノズルを最適な位置に配置してノズルを洗浄することができる。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、異物の発生を防ぎつつカップ部の内部においてノズルを洗浄することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】実施形態１における基板の成膜装置を示した全体図

【図2】図１における塗布部の構成を拡大して示した図

【図3】図１における回収部の構成を拡大して示した図

【図4】図１における洗浄ノズルの内部構造を拡大して示した図

【図5】実施形態２における基板の成膜装置であって、図２に対応する図

【発明を実施するための形態】

【0013】

＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１ないし図４の図面を参照しながら説明する。本実施形態における基板の成膜装置１１は、基板保持部２１に保持された基板Ｂに対して、回転霧化式のスプレーノズルＮ１を用いてレジスト液（本発明の「塗布液」の一例）を吹き付けて塗布する装置である。この成膜装置１１は、水平面に平行な床面に載置されて用いられる。なお、このような成膜装置１１は、クリーンルーム内に設置され、成膜装置１１内の空気は、ヘパフィルタを介して循環されており、Ｃｌａｓｓ１００の清浄度に保たれている。

【0014】

まず、全体構成について説明すると、成膜装置１１は、図１に示すように、塗布部２０と回収部３０とを備えて構成され、塗布部２０と回収部３０が複数の配管４０，５０によって互いに接続されている。配管４０は回収配管とされ、配管５０は供給配管とされている。また、供給配管５０の途中には、異物除去用のフィルターＦとポンプＰが下流側から順に設置されており、回収部３０で回収された回収液Ｌ中の異物をフィルターＦで除去した上で、この清浄化された回収液ＬをポンプＰで塗布部２０に供給して再利用できるようになっている。

【0015】

塗布部２０は、図２に示すように、基板保持部２１と、この基板保持部２１と同軸で円筒状に延びる形態をなすカップ部２２と、カップ部２２の下方に配された貯留部２３と、貯留部２３の外周端部２３Ａを覆う霧化部２４とを備えて構成されている。

【0016】

基板保持部２１は、基板Ｂの上下面のうちレジスト液が成膜されない下面を吸着して保持する構成とされている。このため、基板保持部２１に保持された基板Ｂの上面に対してスプレーノズルＮ１からレジスト液を噴射するようになっている。基板保持部２１の上面には、複数の吸着孔（図示せず）が開口されており、これらの吸着孔を塞ぐように基板Ｂの下面が載置される。また、基板保持部２１は、加熱機構（図示せず）や冷却機構（図示せず）を備えている。当該加熱機構および冷却機構の動作は、制御部（図示せず）によって制御可能である。

【0017】

カップ部２２は、基板保持部２１によって保持される基板Ｂを全周に亘って囲む側壁２２Ａを備えている。側壁２２Ａの上端部は、カップ部２２の軸心側に迫り出す形態とされており、塗布液がカップ部２２の外部に飛散しにくいように構成されている。側壁２２Ａの上端部は、基板保持部２１よりも上方に位置している。一方、カップ部２２の底面は、貯留部２３によって構成されている。側壁２２Ａの下端部と貯留部２３との間には、排気口２５が形成されている。貯留部２３の底面には、排気口２５側から基板保持部２１側に下り勾配をなす傾斜面２３Ｂが形成されている。また、貯留部２３の底面のうち、傾斜面２３Ｂの下端から基板保持部２１にかけての範囲は、水平方向に延びる水平面２３Ｃとされている。

【0018】

貯留部２３は、基板保持部２１の外周面から径方向外側に張り出す円盤状とされている。貯留部２３の外周端部２３Ａには、上方に向かうほど基板保持部２１側に迫り出すオーバーハング状をなす返し部２３Ｄが形成されている。返し部２３Ｄの内面は、傾斜面２３Ｂの上端から上方に連なる円弧状とされている。貯留部２３には、水などの回収液Ｌが貯留されている。回収液Ｌの液面は、カップ部２２の側壁２２Ａの下端部のやや下方に位置するとともに、返し部２３Ｄの下端部に位置している。また、回収液Ｌは、カップ部２２の内部からカップ部２２の外部に亘って貯留部２３に貯留されている。

【0019】

排気口２５の入口２５Ａは、側壁２２Ａの下端部と傾斜面２３Ｂとの間に形成された開口部分であり、排気口２５の出口２５Ｂは、返し部２３Ｄの上端と側壁２２Ａの外面との間に形成された開口部分である。カップ部２２の内部から排気口２５の入口２５Ａを経由して排気口２５の内部に進入した回収液Ｌは、排気口２５を通過する間に霧状になって巻き上げられ、排気口２５の出口２５Ｂから霧化部２４の内部へ排出される。

【0020】

霧化部２４は、貯留部２３の返し部２３Ｄを覆う形態で、カップ部２２を挟む両側に一対設けられている。各霧化部２４の下面には、回収配管４０が接続される接続筒２４Ａがそれぞれ設けられている。接続筒２４Ａを通して霧化部２４の内部が排気されると、排気口２５付近の回収液Ｌが返し部２３Ｄの内面に沿って巻き上げられ、回収液Ｌの液滴が微小化されて霧化される。このようにして回収液Ｌを霧化する機構は、一般にベンチュリーブースなどの装置に用いられる機構と同様である。霧化部２４の上面は、カップ部２２の側壁２２Ａから外側に張り出し形成された張り出し部２２Ｂによって構成されている。また、霧化部２４のうち張り出し部２２Ｂを除く壁部は、貯留部２３の外周端部２３Ａを回り込むようにして貯留部２３の下面に連結されている。

【0021】

貯留部２３には、洗浄ノズルＮ２を通す通し孔２６が開設されている。洗浄ノズルＮ２は、図１に示すエアシリンダ等の昇降装置２７によって待機位置（図２の実線で示す洗浄ノズルＮ２の位置）と洗浄位置（図２の二点鎖線で示す洗浄ノズルＮ２の位置）との間を上下動可能に設けられている。

【0022】

待機位置では、洗浄ノズルＮ２の上端が回収液Ｌの内部に位置しており、レジスト液が洗浄ノズルＮ２に付着しないようになっている。一方、洗浄位置では、洗浄ノズルＮ２が回収液Ｌの内部から上方に飛び出してスプレーノズルＮ１の直下に位置するようになっている。このとき、洗浄ノズルＮ２の上端は、基板保持部２１に保持された基板Ｂとほぼ同じ高さに位置している一方、スプレーノズルＮ１の下端は、カップ部２２の側壁２２Ａの上端部よりも下方に位置している。これにより、洗浄ノズルＮ２から洗浄液（シンナーなど）を噴射してスプレーノズルＮ１を洗浄した際に、この洗浄液がカップ部２２の内部に留まり、カップ部２２の側壁２２Ａや基板保持部２１に付着した塗布液などの異物を流し落とし、貯留部２３の回収液Ｌに異物および洗浄液が捕集されるようになっている。

【0023】

洗浄ノズルＮ２は、図４に示すように、内筒部Ｎ２１と、外筒部Ｎ２２とからなる二重筒構造とされている。内筒部Ｎ２１の内部には、洗浄液が通る内孔Ｈ１が形成されており、内筒部Ｎ２１と外筒部Ｎ２２の間には、空気が通る外孔Ｈ２が形成されている。これにより、外孔Ｈ２から供給される空気によって洗浄液が霧状となり、この霧状となった洗浄液がスプレーノズルＮ１に向けて勢いよく噴射される。

【0024】

基板保持部２１の下端部には、供給配管５０の端部が接続される接続孔２１Ａが設けられている。この接続孔２１Ａの一端は、基板保持部２１の下方に開口しており、接続孔２１Ａの他端は、貯留部２３内に開口している。したがって、供給配管５０から供給された回収液Ｌは、貯留部２３内に送り込まれる。なお、接続孔２１Ａにおける貯留部２３側の開口は、回収液Ｌの液面よりも下方に位置している。

【0025】

次に、回収部３０の構成について図３を参照しながら説明する。回収部３０は、回収液Ｌが収容される回収タンク３１と、この回収タンク３１の側部から上方に立ち上がる回収ブース３２と、回収ブース３２の上端部に設けられた排気接続部３３と、この排気接続部３３の先に設置された排気ファン（図示せず）とを備えて構成されている。また、回収タンク３１の天井部には、一対の接続筒３１Ａ，３１Ａが設けられている。各接続筒３１Ａ，３１Ａには、各回収配管４０，４０の端部がそれぞれ接続されている。また、各接続筒３１Ａ，３１Ａには、これらの内部流路を開閉可能とする一対のバルブ３１Ｂ，３１Ｂがそれぞれ設けられている。

【0026】

回収タンク３１と回収ブース３２の接続部分には、回収ブース３２に向けて上り勾配をなす傾斜部３４が設けられている。この傾斜部３４は、回収タンク３１から側方に張り出す形態をなし、この傾斜部３４から回収ブース３２が上方に立ち上がる形態とされている。回収ブース３２の内部には、複数の邪魔板３２Ａが配置されている。各邪魔板３２Ａは、空気とともに回収ブース３２の内部に進入した回収液Ｌとぶつかるように配置されている。回収ブース３２の内部に進入した回収液Ｌは、当初霧化された状態とされているものの、各邪魔板３２Ａにぶつかって下向きの力が付与されることで、空気と分離して液化されるようになっている。一方、空気は、排気ファンの吸引力で上昇して、外部へ排気される。これにより、液化された回収液Ｌは、回収ブース３２の下方に滴下して、傾斜部３４から回収タンク３１に回収されることになる。

【0027】

また、回収タンク３１の下端部には、供給配管５０の端部が接続される接続孔３１Ｃが開設されている。回収タンク３１に回収された回収液Ｌは、接続孔３１Ｃを通って供給配管５０へ送られ、回収液Ｌ内の異物は、フィルターＦで除去される。そして、異物が除去された回収液Ｌは、ポンプＰによって貯留部２３へと送り込まれる。

【0028】

本実施形態は以上のような構成であって、続いてその作用を説明する。まず、基板Ｂを基板保持部２１に載置して吸着することで基板Ｂを固定する。基板Ｂを所定の温度になるまで加熱した後、スプレーノズルＮ１を基板Ｂ上へ移動させる。排気ファンを始動させてカップ部２２内の空気を吸引した上で、スプレーノズルＮ１から霧化されたレジスト液を下方に噴射して基板Ｂの上面に塗布する。

【0029】

ここで、霧化されたレジスト液のうち、基板Ｂの上面に成膜されなかったレジスト液については、回収液Ｌに捕集され、あるいは排気口２５から霧化部２４へ直接吸引されることになる。一方、排気口２５で吸引された回収液Ｌは、霧状になって巻き上げられ、異物（例えば、成膜されなかった塗布液や、この塗布液が凝固したもの）を吸着する。この回収液Ｌは、空気とともに回収配管４０を通って回収タンク３１へ送り込まれ、回収ブース３２へと送り込まれる。すると、回収液Ｌが複数の邪魔板３２Ａによって液化され、空気と分離される。この液化された回収液Ｌには、レジスト液やその他の異物が含まれており、傾斜部３４を通って回収タンク３１に回収される。さらに、回収液Ｌは、接続筒３１Ａを通って供給配管５０へと送られ、フィルターＦによって異物が除去された後、ポンプＰによって貯留部２３に送り込まれる。

【0030】

スプレーノズルＮ１によるレジスト液の噴射が終了した後、スプレーノズルＮ１の洗浄を行う。レジスト液が塗布されている間、洗浄ノズルＮ２は待機位置に配置されており、レジスト液が洗浄ノズルＮ２に直接付着するおそれはない。しかし、レジスト液の塗布が完了してスプレーノズルＮ１の洗浄を行う時点では、昇降装置２７によって洗浄ノズルＮ２が回収液Ｌの内部から現れて洗浄位置（スプレーノズルＮ１の直下）に配置される。この洗浄位置で洗浄ノズルＮ２から霧状の洗浄液が上方に噴射され、スプレーノズルＮ１の洗浄が行われる。このとき、スプレーノズルＮ１にぶつかって飛散した洗浄液は、カップ部２２の内部に留まり、回収液Ｌに回収される。

【0031】

以上のように本実施形態では、霧化部２４で回収液Ｌを霧化することにより、異物の捕集効率を高めるとともに、カップ部２２や回収配管４０内を汚すことなく、異物を回収することができる。また、異物を回収する機構として大掛かりな装置を必要とすることもない。また、回収タンク３１で回収された回収液ＬをポンプＰによって貯留部２３に送り込むようにしたから、この回収液Ｌを再利用することができる。また、回収液Ｌに含まれる異物をフィルターＦによって除去するようにしたから、回収液Ｌを浄化した上でポンプＰおよび貯留部２３に送り込むことができる。

【0032】

また、貯留部２３の外周端部２３Ａは、霧化部２４の内部に収容されており、貯留部２３の外周端部２３Ａには、返し部２３Ｄが設けられているから、貯留部２３と霧化部２４を一体に形成することができる。すなわち、排気口２５の内部形状を工夫することで回収液Ｌを霧化することができ、回収液Ｌを霧化する装置を別途設ける必要がないから、成膜装置１１全体を簡素化して小型化できる。また、回転霧化式のスプレーノズルＮ１を採用したから、基板Ｂの上面に形成された微細な孔の内部にまでレジスト液を塗布して成膜できるとともに、霧化されたレジスト液を排気口２５から吸引しやすくなる。

【0033】

また、カップ部２２の内部でスプレーノズルＮ１を洗浄できる洗浄ノズルＮ２を設けたから、カップ部２２との干渉を回避しつつスプレーノズルＮ１をカップ部２２の内部から外部へ移動させる必要はない。また、回収液Ｌの排水処理と排気装置を利用して、洗浄液の排水処理と排気を行うことができるため、洗浄液専用の排水処理や排気装置を設けなくてもよい。さらに、待機位置では洗浄ノズルＮ２が回収液Ｌの内部に収容されているため、洗浄ノズルＮ２にレジスト液が直接付着することを回避できる。また、洗浄部の構成として洗浄液を霧状にして噴射する洗浄ノズルＮ２を採用したから、洗浄能力を高めることができる。また、昇降装置２７によって洗浄ノズルＮ２の高さを最適な位置に配置できるため、洗浄ノズルＮ２をスプレーノズルＮ１の直下に配置して効率良く洗浄することができる。

【0034】

＜実施形態２＞
次に、本発明の実施形態２を図５の図面を参照しながら説明する。本実施形態の成膜装置１２は、実施形態１の成膜装置１１の塗布部２０の構成を一部変更したものであって、実施形態１と同じ構成については同一の符号を用いるものとし、実施形態１と同じ構成、作用、および効果については重複するため、その説明を省略するものとする。

【0035】

本実施形態の塗布部６０は略円筒状をなすカップ部６１を有している。このカップ部６１は、基板Ｂを全周に亘って囲む側壁６２を備え、霧化部６３は、側壁６２の上方に配された囲い壁６４を備えている。側壁６２の上端部６２Ａと囲い壁６４の間には、吸引口６５が設けられている一方、側壁６２の下端部６２Ｂには、実施形態１の排気口２５と同様の排気口６６が設けられている。吸引口６５と排気口６６はいずれも、霧化部６３の内部空間に連通し、回収配管４０を経由して回収タンク３１に接続されている。

【0036】

なお、側壁６２に下端部６２Ｂにおける内面には、鋸歯状の補助板６７が取り付けられている。本実施形態では吸引口６５を設けたことで排気口６６を通る空気の風量が低下することが懸念されるものの、補助板６７と回収液Ｌの液面との間の隙間を小さくすることでこの隙間を通る空気の風速をより高速化させることができる。したがって、少ない風量でも回収液Ｌを効率良く霧化することができる。

【0037】

本実施形態によると、吸引口６５と排気口６６の双方からカップ部６１の内部の空気を吸引することができる。したがって、吸引口６５からも異物を回収することができるため、カップ部６１内をより清浄に保つことができる。

【0038】

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施形態では、洗浄位置では洗浄ノズルＮ２が回収液Ｌの内部に収容されるものを例示しているものの、本発明によると、回収液Ｌの内部に収容される必要はなく、仮に回収液Ｌがないとした場合、洗浄ノズルＮ２が通し孔２６の内部に収容されるものとしてもよい。

【0039】

（２）上記実施形態では、洗浄ノズルＮ２を昇降させる昇降装置２７を備えるものを例示しているものの、本発明によると、洗浄ノズルＮ２を固定させ、スプレーノズルＮ１を昇降させてもよい。

【0040】

（３）上記実施形態では、内筒部Ｎ２１と外筒部Ｎ２２からなる二重筒構造の洗浄ノズルＮ２を例示しているものの、本発明によると、内筒部のみを有するシャワー式の洗浄ノズルとしてもよい。

【符号の説明】

【0041】

２２，６１…カップ部
２３…貯留部
２７…昇降装置
Ｌ…回収液
Ｎ１…スプレーノズル（ノズル）
Ｎ２…洗浄ノズル（洗浄部）
Ｎ２１…内筒部
Ｎ２２…外筒部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】