專利名稱：雙流體噴射噴嘴裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對被加壓的液體和氣體進行混合并噴射的雙流體噴射噴嘴裝置。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體裝置或者液晶顯示裝置等的制造過程中，有在半導(dǎo)體晶片或者玻璃基板等基板上形成電路圖案的光刻工藝。對于所述光刻工藝來說，指眾所周知的有在上述基板上涂敷抗蝕劑，并經(jīng)由形成有電路圖案的掩膜來照射光線。
然后，通過多次重復(fù)進行所謂的除去抗蝕劑的光沒有照射的部分(或者光照射的部分)，并對所除去的部分進行蝕刻的一系列工藝，而在上述基板上形成電路圖案。
在上述一系列各工藝過程中，若上述基板被污染，則無法精密地形成電路圖案，從而成為產(chǎn)生次品原因。因此，當(dāng)在各工藝過程中形成電路圖案時，在沒有殘留抗蝕劑和塵埃等微粒的清潔狀態(tài)下，使用處理液來對上述基板進行處理。即，進行除去附著在基板上的微粒的處理。
在除去附著在上述基板上的微粒的情況下，現(xiàn)有方式是將處理液加壓至規(guī)定的壓力，從噴嘴向基板進行噴射。在噴嘴內(nèi)形成有狹縫狀的噴射孔，處理液從該噴射孔以扇形擴散的方式而噴射向基板。
但是，如果僅使處理液加壓并使其從噴嘴的噴射孔噴射，則有可能出現(xiàn)下述情況，即，由于對基板的沖擊力較弱，而使除去附著在基板上的微粒的除去率變得很低。
因此，為了提高除去附著在基板上的微粒的除去率而使用雙流體噴射噴嘴裝置，向噴嘴同時供給已被加壓的處理液和加壓氣體來作為混合流體，以此來提高對基板的沖擊力。
如果使用雙流體噴射噴嘴裝置，則與向基板單一噴射處理液的情況相比，能夠增大對基板的沖擊力。在圖6中，曲線X表示的是，在以0.1MPa的壓力從形成有狹縫狀噴射孔的噴嘴噴射單一處理液的情況下，測定出的處理液對基板的沖擊力的數(shù)值；而曲線Y表示的是，從形成有狹縫狀噴射孔的噴嘴噴射混合處理液和氣體的情況下，測定出的對基板的沖擊力的數(shù)值。處理液與氣體的壓力分別為0.11MPa，從噴嘴頂端至基板上表面的高度為100mm。
在該圖中，縱軸表示沖擊力“gf”，橫軸表示設(shè)定噴嘴的中心為0時的直徑方向外方的距離“mm”。

發(fā)明內(nèi)容
如曲線Y所示，如果噴射在處理液中混合有氣體的混合流體，則與曲線X所示的噴射單一處理液的情況相比，能夠增大對基板的沖擊力。但是，如果僅僅是從形成于噴嘴內(nèi)的狹縫狀的噴射孔噴射混合流體，則無法充分地增大對基板的沖擊力，因此，無法大幅度地改善微粒的除去率。
為了增大對基板的沖擊力，所采用的方法是提高處理液和氣體的混合壓力。但是，通過進行以下實驗可以確定如果混合流體的壓力在0.3Mpa以上，則從噴射孔噴射并以扇形擴散的流體的擴散方向的兩個端部與中央部分相比呈小粒徑的霧狀，并被最終霧化。
因此，由于以扇形(在基板的板面為直線形)擴散的方式而噴射的處理液對基板的沖擊力，在處理液的擴散方向的兩個端部明顯下降，因此，無法均勻地對整個擴散方向進行沖洗，并最終導(dǎo)致產(chǎn)生沖洗偏差。沖洗偏差產(chǎn)生的范圍最終達到沿著擴散方向的沖洗區(qū)域的20％～30％。
此外，還進行使噴射孔形成為截面呈圓形直孔的工藝。但是，在為直孔的情況下，所噴射的混合流體的擴散角度小。因此，因為對應(yīng)直孔中心的部分與其他部分相比，對基板的沖擊力變得極大，所以難以均勻地從基板除去塵埃。而且，由于從直孔噴射出的混合流體的噴射區(qū)域形成為圓形，而不是直線形，因此，即使通過這種方式，也難以對整個基板均勻地進行沖洗處理。
本發(fā)明提供一種雙流體噴射噴嘴裝置，能夠通過從噴嘴噴射的混合流體來對基板施加較大的沖擊力，同時，以扇形噴射的混合流體不會在其擴散方向的兩個端部發(fā)生霧化的情況。
本發(fā)明是一種雙流體噴射噴嘴裝置，該雙流體噴射噴嘴裝置具有噴嘴頭(nozzle tip)，在其頂端面開口形成有混合被加壓后的液體和氣體并噴射的噴射孔，該雙流體噴射噴嘴裝置的特征在于在上述噴嘴頭內(nèi)，以不同角度傾斜的若干上述噴射孔，以噴嘴頭的軸線為中心并在直徑方向上相互對稱而形成一列。
發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，由于噴射孔以噴嘴頭的軸線為中心而對稱傾斜，因此，能夠使從各個噴射孔噴出的混合流體沿著噴嘴頭的直徑方向以扇形來擴散，同時，即使不增大混合流體的壓力至霧化的狀態(tài)，仍然能夠在大致整個擴散方向上增大對基板的沖擊力。


圖1是本發(fā)明的一個實施方式的雙流體混合噴嘴裝置的正面圖。
圖2是雙流體混合噴嘴裝置的截面圖。
圖3是噴嘴頭的頂端面的平面圖。
圖4是噴嘴頭的放大縱截面圖。
圖5是說明進行(表1)的實驗時的測定位置的示意圖。
圖6是測定從現(xiàn)有的噴嘴頭、以及從本發(fā)明的噴嘴頭噴射的混合流體對基板的沖擊力的圖表。
符號說明1…噴嘴主體、5…混合室、7…噴嘴頭、11…通氣路、12…氣體用端口主體、13…通液路、14…流體用口體、21…第一噴射孔、22…第二噴射孔。
具體實施例方式
下面，參照附圖對本發(fā)明的一個實施方式進行說明。
圖1是本發(fā)明的雙流體噴射噴嘴裝置的正面圖，圖2是縱截面圖，該雙流體噴射噴嘴裝置具有噴嘴主體1。在噴嘴主體1上，在上端面開口的第一螺紋孔2按照與噴嘴主體1的軸線同軸的方式而形成。而且，在噴嘴主體1上，在上述噴嘴主體的外周表面開口形成有軸線與第一螺紋孔2的軸線垂直相交的第二螺紋孔3。第二螺紋孔3與第一螺紋孔2互相連通。
上述第一螺紋孔2的頂端部與混合室5的一端連通。該混合室5的另一端在上述噴嘴主體1的頂端面開口。在噴嘴主體1的頂端面形成有圓形凹狀的嵌入部6。后述結(jié)構(gòu)的噴嘴頭7的凸緣部8與該嵌入部6嚙合。對于在該嵌入部6內(nèi)嵌入有凸緣部8的上述噴嘴頭7來說，通過擰在上述噴嘴主體1的頂端部上的帽9，而使上述凸緣部8被擠壓在噴嘴主體1的頂端面上，并以可裝卸且軸線O與上述噴嘴主體1的軸線一致的方式而被安裝固定。
將沿軸向貫通形成有通氣路11的氣體用端口主體12擰入上述第一螺紋孔2內(nèi)。該氣體用端口主體12的通氣路11，與用于供給被加壓至規(guī)定壓力的氣體的圖未示出的氣體供給管連接。
將沿軸向貫通形成有通液路13的液體用端口主體14擰入上述第二螺紋孔3內(nèi)。該液體用端口主體14的通液路13，與作為用于供給按照規(guī)定壓力加壓的純水的液體的圖未示出的純水供給管連接。
位于上述第一螺紋孔2內(nèi)的上述氣體用端口主體12的頂端部，按照比該第一螺紋孔2的直徑小的小徑方式而形成，在該小徑部的外周面與第一螺紋孔2的內(nèi)周面之間，形成有將供給上述液體用端口主體14的純水導(dǎo)入到上述混合室5內(nèi)的環(huán)形導(dǎo)入部15。
如圖3與圖4所示，上述噴嘴頭7具有有底圓筒形的圓筒部18，在該圓筒部18的開口的上端設(shè)置上述凸緣部8。通過對上述圓筒部18進行鉆孔加工，而使圓筒部18的頂端壁19的內(nèi)底面形成為圓錐形的凹部19b。
在上述圓筒部18的頂端壁19上，以相對于噴嘴頭7的軸線O而沿著直徑方向?qū)ΨQ并且在同一直線上按照規(guī)定的角度傾斜的方式，分別貫穿設(shè)置一對第一噴射孔21和一對第二噴射孔22。
如圖4所示，一對第一噴射孔21從噴嘴頭7的軸線O的中心C的位置，相對于該軸線O傾斜成用α表示的15度的角度，同樣，第二噴射孔22從軸線O的中心C的位置，相對于軸線O傾斜成用β表示的25度的角度。
其中，第一噴射孔21的傾斜角度α并不局限于15度，只要是10～15度的范圍即可，實驗證明優(yōu)選角度為15度。第二噴射孔22的傾斜角度β并不局限于25度，只要是20～25度的范圍即可，實驗證明優(yōu)選角度為25度。
第一噴射孔21和第二噴射孔22是直孔，相對于軸線O以規(guī)定的角度傾斜。而且，噴嘴頭7的頂端壁19的外面，即頂端面19a成為與該噴嘴頭7的軸線O垂直相交的平面。
因此，如圖3所示，在第一噴射孔21和第二噴射孔22的噴嘴頭7的頂端面19a開口的形狀，分別為沿著噴嘴頭7的直徑方向呈細(xì)長形狀的第一橢圓形21a以及第二橢圓形22a。
由于第二噴射孔22的傾斜角度β比第一噴射孔21的傾斜角度α大，因此，作為第二噴射孔22的開口形狀的第二橢圓形22a，與作為第一噴射孔21的開口形狀的第一橢圓形21a相比，其呈長軸尺寸較大的橢圓形。
根據(jù)這種結(jié)構(gòu)的雙流體混合噴嘴裝置，從氣體用端口主體12向噴嘴主體1供給的規(guī)定壓力的氣體，與從液體用端口主體14向噴嘴主體1供給的規(guī)定壓力的液體，在混合室5相互混合并流入噴嘴頭7的圓筒部18內(nèi)，在此進一步混合，然后，從分別貫穿設(shè)置在圓筒部18的頂端壁19的一對第一噴射孔21和一對第二噴射孔22向圖未示出的基板進行噴射。
如圖3所示，由于各噴射孔21、22相對于噴嘴頭7的軸線O以規(guī)定的角度傾斜，因此，各噴射孔21、22在噴嘴頭7的頂端面呈第一橢圓形21a、第二橢圓形22a而開口。
因此，混合流體在從各個噴射孔21、22朝傾斜方向噴射的同時，沿著第一橢圓形21a和第二橢圓形22a的長軸方向，即沿著各個噴射孔21、22被配置成一列的噴嘴頭7的直徑方向而呈扇形擴散。
如果從一個噴射孔噴射的混合流體呈扇形擴散，那么，由于混合流體在擴散方向的兩個端部容易擴散，因此，與中央部相比，這種方式對基板的沖擊力大幅度減弱。但是，如果混合流體從各個噴射孔21、22呈扇形擴散并噴射，則從相鄰的噴射孔21、22噴射的混合流體的各個噴射區(qū)域的擴散方向的兩個端部重疊。
因此，采用扇形擴散的方式，雖然與中央部相比，擴散方向的兩個端部對基板的沖擊力變?nèi)?，但是通過使相鄰的噴射區(qū)域的兩個端部重疊，而能夠增大對基板的沖擊力。
在圖6中，曲線Z表示的是測定從本發(fā)明的噴嘴頭7的第一噴射孔21和第二噴射孔22噴射的混合流體對基板的沖擊力的數(shù)值。供給到噴嘴頭7的處理液和氣體的壓力分別為0.11MPa，從噴嘴頂端到基板的上面的高度是100mm，這些條件與曲線Y的情況相同。
從該結(jié)果可以確認(rèn)，與曲線Y的情況相比，其對基板的沖擊力最大可增加至大約三倍左右。曲線Z形成有對基板的沖擊力較強的四個峰值m。各個峰值m與形成在噴嘴頭7上的第一噴射孔21和第二噴射孔22的中心一一對應(yīng)，從相鄰的噴射孔21、22噴射的混合流體在擴散方向的兩個端部重疊，這樣就能夠防止三個谷值n的部分的沖擊力變得極小。
于是，在噴嘴頭7的第一噴射孔21和第二噴射孔22的配置方向，即噴嘴頭7的直徑方向上，能夠使對基板的沖擊力平均化。而且，即便氣體和液體的供給壓力是與曲線Y表示的實驗相同的數(shù)值0.11MPa，與現(xiàn)有方式相比，這種方式能夠使對基板的沖擊力大幅度地增加。換句話說，即使混合流體的壓力沒有達到液體霧化要求的3MPa以上的高壓，仍然能夠增大對基板的沖擊力。
而且，對使用本發(fā)明構(gòu)造的噴嘴頭7的情況進行研究可知，如果混合流體以現(xiàn)有方式從直孔噴射，那么由于該混合流體不會呈扇形擴散，因此，對基板的沖擊力局部增大，難以使其平均化。
但是，采用本發(fā)明的方式，使第一和第二的四個噴射孔21、22相對于噴嘴頭7的軸線O分別以對稱的角度傾斜，于是，在噴嘴頭7的頂端面19a上，沿直徑方向呈細(xì)長形的第一橢圓形21a和第二橢圓形22a而開口。
因此，從各個噴射孔21、22的開口端面的第一橢圓形21a、第二橢圓形22a噴射的混合流體，與直孔的情況相比，這種方式更容易沿著橢圓形21a、橢圓形22a的長軸方向呈扇形擴散。
如果混合流體沿著第一橢圓形21a、第二橢圓形22a的長軸方向擴散噴射，那么，與從直孔噴射的情況相比，采用這種方式對基板的沖擊力沿著擴散方向而被分散，同時，由于從相鄰的噴射孔噴射的混合流體呈扇形擴散的噴射區(qū)域的兩個端部分別重疊，因此，通過這種重疊能夠增大對基板的沖擊力。
即，如果只有一個呈扇形擴散的噴射區(qū)域，則該噴射區(qū)域的兩個端部對基板的沖擊力大大降低。但是，通過使相鄰的噴射區(qū)域的端部重疊，就可以使與噴射區(qū)域的端部對應(yīng)的部分對基板的沖擊力增大。
其結(jié)果，由于混合流體對基板的沖擊力處于噴射孔的開口形狀為圓形的直孔和開口形狀為直線形的槽孔的中間狀態(tài)，因此，如圖6中曲線Z所示，其沖擊力較大，而且被均勻化。
下述(表1)表示的是對使用本發(fā)明的噴嘴頭7，從第一噴射孔21和第二噴射孔22噴射的混合流體的粒徑和平均流速進行測定的實驗結(jié)果1～3。(表1)中的測定位置A～C如圖5所示。即，測定位置A是噴嘴頭7的軸線O的下方，C是呈扇形擴散的混合流體的擴散方向的端部，B是A和C的中間位置。此外，H是從噴嘴頭7噴射的混合流體的照射面S(基板的上面)至噴嘴頭7的下端面之間的高度。
實驗1～實驗3是供給到噴嘴頭7的純水的壓力與氣體的壓力為大致相同的數(shù)值，此外，使純水的流量以及氣體的流量發(fā)生改變，同時，在上述高度H為100mm與150mm的情況下，分別測定在A～C的位置混合流體的粒徑與平均流速。
表1

對實驗結(jié)果顯示的粒徑進行研究可知，通過改變純水的流量與氣體的流量的比例，粒徑就會發(fā)生變化。即，對實驗1與實驗2進行比較可知，與氣體量相比，在純水量的比例較多的實驗2中，粒徑變大，同樣，對實驗2與實驗3進行比較可知，與氣體量相比，在純水量的比例較多的實驗2中，粒徑仍然變大。
此外，我們還可以確認(rèn)，在實驗1～3中各個測定位置A～C的粒徑大致變?yōu)橐?guī)定的范圍內(nèi)的大小。這是由于可以使用粒徑大致相同的混合流體沖洗基板的各個測定位置A～C，因此，就可以均勻地對從噴嘴頭7噴射的混合流體的噴射區(qū)域進行清洗。
對平均流速進行研究可以確認(rèn)，例如與實驗2相比，在氣體量的比例比純水量大的實驗1中，混合流體的平均流速變大?；旌狭黧w的平均流速越快，對基板的沖擊力就變得越大。
因此，如果在實驗1所示的條件下，使混合流體從噴嘴頭7噴射，那么，由于對基板的沖擊較大，因此，很適合除去附著在基板上的微粒的處理工藝。如果在實驗2所示的條件下，使混合流體從噴嘴頭7噴射，那么，由于與實驗1的情況相比，它對基板的沖擊變小，因此，很適合對基板進行沖洗處理的工藝。
由于實驗3是混合流體的平均流速介于實驗1與實驗2之間的數(shù)值，因此，其對于除去微粒與沖洗處理均適用。
也就是說，根據(jù)本發(fā)明的噴嘴頭7，通過使供給的純水量與氣體量的比例發(fā)生改變，就能夠改變噴射在基板上的混合流體的平均流速。即，能夠根據(jù)對基板進行何種處理來改變混合流體對基板的沖擊。
本發(fā)明并不局限于上述實施方式，例如，形成于噴嘴頭上的噴射孔的數(shù)量并不局限于四個，也可以是兩個或者六個，或者比其大的偶數(shù)。總之，只要是多個噴射孔相對于噴嘴頭的軸線以左右對稱的傾斜角度傾斜，并且沿噴嘴頭的直徑方向形成于一條直線上即可。
權(quán)利要求
1.一種雙流體噴射噴嘴裝置，其具有噴嘴頭，在頂端面開口形成有混合被加壓后的液體和氣體并進行噴射的噴射孔，其中，所述雙流體噴射噴嘴裝置的特征在于在所述噴嘴頭上，以不同角度傾斜的多個所述噴射孔，以噴嘴頭的軸線為中心而在直徑方向上相互對稱并形成一列。
2.如權(quán)利要求1所述的雙流體噴射噴嘴裝置，其特征在于所述噴射孔以在所述噴嘴頭的頂端面、沿著直徑方向并呈細(xì)長的橢圓形的方式而開口。
3.如權(quán)利要求1所述的雙流體噴射噴嘴裝置，其特征在于具有使軸線一致并以可裝卸方式來安裝所述噴嘴頭的噴嘴主體，其中，在該噴嘴主體內(nèi)形成有與所述噴嘴頭連通的混合室；沿著所述噴嘴主體的軸線方向形成的、向所述混合室供給氣體的氣體供給路；以及從所述噴嘴主體的周向?qū)λ龌旌鲜夜┙o液體的液體供給路。
全文摘要
本發(fā)明提供一種雙流體噴射噴嘴裝置，其不會使混合流體霧化，并能夠提高對基板的沖擊力。雙流體噴射噴嘴裝置具有噴嘴頭(7)，在頂端面開口形成有混合被加壓后的液體和氣體并進行噴射的噴射孔。在噴嘴頭上，以不同角度傾斜的第一噴射孔(21)和第二噴射孔(22)，以噴嘴頭的軸線為中心而在直徑方向上相互對稱并形成一列。
文檔編號B05B7/04GK1739862SQ20051009309
公開日2006年3月1日 申請日期2005年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月25日
發(fā)明者磯明典 申請人:芝浦機械電子株式會社