JP2011129741A - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】小型で効率良く、微小気泡であるナノバブルを含む液体を生成して基板に供給することで基板の処理ができる基板処理装置および基板処理方法を提供する。
【解決手段】基板処理装置１は、上部が開放されており、液体を収容でき、第１容器部分４１と第２容器部分４２に区分けされ、第１容器部分４１から第２容器部分４２へ液体を移動可能な通路４９を底部側に有する容器３０と、第１容器部分４１内の液体Ｌ中に配置されて、気体を液体Ｌに混合して微小気泡を含む液体Ｌを第１容器部分４１内で生成する微小気泡生成ユニット４０と、第１容器部分４１内の微小気泡を含む液体Ｌを、底部側の通路４９を通じて第２容器部分４２内に移動させて、第２容器部分４２内から微小気泡を含む液体Ｌを基板Ｗに送るポンプ３５を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、基板処理装置および基板処理方法に関し、特に例えば液晶パネル基板や半導体基板の洗浄や表面改質等の処理に用いる基板処理装置および基板処理方法に関する。

基板処理装置は、液晶パネル基板や半導体基板等の基板の製造工程では、基板に対して純水や薬液等の液体を供給して、例えば基板の洗浄や表面改質等の処理を行い、基板の表面に付着したパーティクル等を除去する。

基板を洗浄するために、特許文献１では、基板処理装置に対してマイクロバブル発生部を接続して、マイクロバブル発生部からマイクロバブルを含む純水を処理槽内の基板に供給することが提案されている。

このマイクロバブル発生部の構造は、特許文献１の図９に記載されており、マイクロバブル発生部は、ケーシングの中に送水管と、この送水管を取り囲む送気路とを形成した構造になっている。送気路は窒素ガス供給部と真空ポンプに接続されており、送気路を流れる窒素ガスの圧力は、真空ポンプの作動により調整してケーシング内を加減圧できる。これにより、ケーシング内を減圧した場合には、送水管を流れる純水から余分な気体が過飽和となって析出し、その気体は中空子分離膜を通って送気路へ流出する。

特開２００６―１７９７６５号公報

しかし、特許文献１に記載されている技術ではマイクロバブルを用いている。ナノバブルの粒径に比べて大きな粒径のマイクロバブルは、基板に付着して基板の処理に必要な反応を抑制してしまうために、基板の処理には不要である。微小気泡を液体に含ませる工程では、ナノバブルを生成するとマイクロバブルも同時に液体中に存在してしまうため、ナノバブルとマイクロバブル（マイクロナノバブルも含む）とは可能な限り分離する必要がある。

このため、微小気泡の内のナノバブルと、マイクロバブルとマイクロナノバブルと、を短時間で分離して、好ましくはナノバブルを含む液体だけを基板に対して供給して基板を処理することが望まれている。

また、ＩＴ（情報技術）産業用に用いる基板の処理には、基板の洗浄処理には純水を利用するが、純水中のイオンが少ないために、特に純水中におけるナノバブルの発生効率が悪い。ナノバブルの表面を形成する電解質イオンの殻が形成しにくく、ナノバブルを安定に生成することが難しい。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その目的は、小型で効率良く、微小気泡であるナノバブルを含む液体を生成して基板に供給することで基板の処理ができる基板処理装置および基板処理方法を提供することである。

本発明の基板処理装置は、基板の処理をする基板処理装置であって、
上部が開放されており、液体を収容でき、第１容器部分と第２容器部分に区分けされ、前記第１容器部分から前記第２容器部分へ前記液体を移動可能な通路を底部側に有する容器と、
前記第１容器部分内の前記液体中に配置されて、気体を前記液体に混合して微小気泡を含む液体を前記第１容器部分内で生成する微小気泡生成ユニットと、
前記第１容器部分内の前記微小気泡を含む液体を、前記底部側の前記通路を通じて前記第２容器部分内に移動させて、前記第２容器部分内から前記微小気泡を含む液体を前記基板に送るポンプと、
を備えることを特徴とする。上記構成により、小型で効率良く、微小気泡であるナノバブルを含む液体を生成して基板に供給することで基板の処理ができる。

本発明の基板処理方法は、基板の処理をする基板処理方法であって、
液体を収容し、第１容器部分と第２容器部分に区分けされた容器内に液体を収容して、前記第１容器部分から前記第２容器部分へ、前記容器の底部側の通路を通じて前記液体を移動可能にし、
前記第１容器部分内の前記液体中に配置された微小気泡生成ユニットが、気体を前記液体に混合して微小気泡を含む液体を生成し、
前記第１容器部分内の前記微小気泡を含む液体を、ポンプを作動することで前記底部側の前記通路を通じて前記第２容器部分内に移動させて、前記第２容器部分内から前記微小気泡を含む液体を前記基板に送ることを特徴とする。上記構成により、小型で効率良く、微小気泡であるナノバブルを含む液体を生成して基板に供給することで基板の処理ができる。

本発明によれば、小型で効率良く、微小気泡であるナノバブルを含む液体を生成して基板に供給することで基板の処理ができる基板処理装置および基板処理方法を提供することができる。

本発明の基板処理装置の好ましい実施形態１を示す図である。 図１に示す基板処理装置の処理ユニットの構成例を示す図である。 微小気泡生成ユニット４０の構造例を示す図である。 本発明の基板処理装置の実施形態２を示す図である。 本発明の基板処理装置の実施形態３を示している。 図５に示す実施形態３の形状を示す斜視図である。 配管の一端部の別の形状例を示す図である。 微小気泡が基板Ｗに付着しているパーティクルを除去する例を示す図である。 図９（Ａ）は、アスピレータの構造例を示す図であり、図９（Ｂ）は、バブル直径と除去できるパーティクルの径の関係例を示す図である。

本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

（実施形態１）
図１は、本発明の基板処理装置の好ましい実施形態１を示している。

図１に示す基板処理装置１は、カセットステーション２と、ロボット３と、複数の処理ユニット４，４を備えている。

基板処理装置１は、枚葉式の基板処理を行う装置であり、カセットステーション２は、複数のカセット５，５を有しており、各カセット５は複数枚の基板Ｗを収容している。基板としては、例えば半導体ウェーハ基板である。

ロボット３は、カセットステーション２と複数の処理ユニット４，４の間に配置されている。ロボット３は、各カセット５に収容されている基板Ｗを処理ユニット４側に搬送する。また、ロボット３は、処理ユニット４側の処理後の基板Ｗを、別のカセット５に搬送して戻す。各処理ユニット４は、基板Ｗを保持して回転させて、微小気泡を含む液体を供給することにより、例えば基板Ｗの表面を洗浄処理するのに用いられる。

図２は、図１に示す基板処理装置１の処理ユニット４の構成例を示している。

図２に示す枚葉式の処理ユニット４は、微小気泡を含む液体の生成装置１０と、基板保持部１１と、ノズル操作部１２と、ダウンフロー用のフィルタ付きファン１３と、カップ１４と、ノズル１５と、処理室１６と、制御部２０を有する。

図２に示す基板保持部１１は、円板のベース部材１７と、回転軸１８と、モータ１９を有しており、ベース部材１７の上には基板Ｗが着脱可能に固定される。処理室１６内には、カップ１４とノズル１５とベース部材１７とモータ１９の回転軸１８が収容されている。回転軸１８の先端部にはベース部材１７が固定されている。モータ１９が制御部２０の指令により動作することで、ベース部材１７はＲ方向に連続回転することができる。

図２に示すノズル１５は基板Ｗの上部に配置されており、制御部２０の指令により操作部１２が動作すると、ノズル１５はＺ方向（上下方向）とＸ方向（基板Ｗの半径方向）に移動して、微小気泡の内のナノバブル（ＮＢ）を含む液体Ｌを、基板Ｗの面に供給もしくは噴射可能である。

図２に示す微小気泡を含む液体の生成装置１０は、容器３０と、ガス供給部（気体供給部ともいう）３１と、超純水タンク３２と、脱気モジュール３３と、微小気泡生成ユニット(微小気泡生成器ともいう)４０と、バルブ３４、３６と、加圧圧送用ポンプ３５と、配管４７を有する。

図２に示す容器３０は、微小気泡を含む液体（例えばバブルを含む純水）を保存するタンクであり、例えば直方体形状を有する。容器３０の内部には、仕切り部材４６がＺ方向に沿って設けられている。容器３０の内部は、この仕切り部材４６により、第１容器部分４１と、第２容器部分４２に仕切られている。

この仕切り部材４６が、容器３０の内部を２つに区分けすることで、大きい容積の第１容器部分４１と、第１容器部分４１に比較して小さい容積の第２容器部分４２が、容器３０内に形成されている。しかし、この仕切り部材４６の下端部４６Ａと容器３０の底部４８との間には、隙間部分４９が形成されている。第１容器部分４１と、第２容器部分４２は、この隙間部分４９により通じている。

図２に示すように、容器３０は、容器３０内の第１容器部分４１と第２容器部分４２がともに外気と同圧力になるように大気に開放されるために、上部開口３７を有しており、この上部開口３７は網部材３８により覆われており、網部材３８が設けられていることで、外部のほこりなどの異物が極力容器３０内に入らないようになっている。

図２に示すように、超純水タンク３２は、配管４４を用いて脱気モジュール３３に接続されており、超純水タンク３２内の純水は、脱気モジュール３３を通過して脱気された後に、配管４５とバルブ３６を介して、第１容器部分４１内に液体Ｌとして供給できる。バルブ３６の開閉は、制御部２０により制御できる。

図２に示すように、ガス供給部３１は、配管４３を用いて微小気泡生成ユニット４０に対して、ガス(気体)を供給する。配管４３の途中にはバルブ３４が設けられており、制御部２０の指令によりバルブ３４の開閉ができる。

図２に示す微小気泡生成ユニット４０は、第１容器部分４１内の液体Ｌ中に浸漬した状態で配置されている。この微小気泡生成ユニット４０は、図３に示すような構造を有している。

図３は、微小気泡生成ユニット４０の構造例を示している。

図３に示す微小気泡生成ユニット４０は、図２に示す第１容器部分４１の液体Ｌ内に浸漬されているが、好ましくは微小気泡生成ユニット４０の位置は、液体Ｌの水面に近い上方位置に位置されている。微小気泡生成ユニット４０は、第１多孔質フィルタ８１と第２多孔質フィルタ８２を有している。

図３に示す第１多孔質フィルタ８１と第２多孔質フィルタ８２とは、微小気泡発生機構部を構成しており、第１多孔質フィルタ８１は、高分子フィルム等の多孔質体フィルムであり、例えばクレーズ（英語表記：Ｃｒａｚｅ、日本語表記：細かいひび）１３１と、フィルム部１３２から構成されている。クレーズ１３１は、フィルム部１３２のクレーズには、複数のフィブリル（英語表記：ｆｉｂｒｉｌ、日本語表記：微小繊維）１３３を有しており、各フィブリル１３３同士の隙間にあるボイド（英語表記：ｖｏｉｄ、日本語表記：気孔）１３４が形成されている。このボイド１３４が、第１多孔質フィルタ８１の第１孔である。

ガス供給部３１は、バルブ３４と配管４３を介して第１多孔質フィルタ８１に対して加圧して、圧縮気体、例えばオゾンガスあるいは窒素ガスを供給できるようになっている。図３の矢印Ｓ方向に沿って、例えば０．３〜３．０ｋｇ／ｃｍ^２の加圧力で圧縮気体が与えられると、圧縮された気体が各フィブリル１３３同士の間のボイド１３４をぬって通過することで、多数の微小気泡Ｈが発生する。

図３に示す第２多孔質フィルタ８２は、第１多孔質フィルタ８１のフィルム部１３２に対して密接して配置されている例えば不織布である。第２多孔質フィルタ８２は、各フィブリル（微小繊維）１３３間のボイド（気孔）１３４から発生した多数の微小気泡Ｈを第１多孔質フィルタ８１から切り離すことによって、微小気泡同士の合体を起こさずに微小気泡Ｈのまま、第１容器部分４１内の液体Ｌ中に出されることで、微小気泡Ｈを含んだ液体Ｌを生成する役目を果たす。このように第１容器部分４１内の液体Ｌ中に出された微小気泡Ｈは、マイクロバブル（ＭＢ）、マイクロナノバブル（ＭＮＢ）、ナノバブル（ＮＢ）を含んでいる。

ここで、微小気泡は、マイクロバブル（ＭＢ）やマイクロナノバブル（ＭＮＢ）、ナノバブル（ＮＢ）などの概念を含む微細気泡である。例えば、マイクロバブルは１０μｍ〜数十μｍの直径を有する気泡であり、マイクロナノバブルは数百ｎｍ〜１０μｍの直径を有する気泡であり、ナノバブルは数百ｎｍ以下の直径を有する気泡である。従って、ナノバブル（ＮＢ）の粒径は、マイクロバブル（ＭＢ）やマイクロナノバブル（ＭＮＢ）の各粒径に比べてかなり小さい。

図２に示す第１容器部分４１の液体L内では、図３に示すように微小気泡生成ユニット４０が微小気泡Ｈを生成すると、マイクロバブル（ＭＢ）とマイクロナノバブル（ＭＮＢ）を浮上させながら、矢印Ｇで示すように、液体Ｌの対流を起こすことができる。第１容器部分４１内の液体Ｌ中では、マイクロバブル（ＭＢ）とマイクロナノバブル（ＭＮＢ）の粒径は、ナノバブル（ＮＢ）の粒径に比べて大きいので、マイクロバブル（ＭＢ）とマイクロナノバブル（ＭＮＢ）の浮力が、ナノバブル（ＮＢ）の浮力に比べて大きい。このため、マイクロバブル（ＭＢ）とマイクロナノバブル（ＭＮＢ）は、液体Ｌの液面から浮上して、上部開口３７から矢印Ｚ１方向に浮上して外部に離脱する。しかし、ナノバブル（ＮＢ）は、マイクロバブル（ＭＢ）とマイクロナノバブル（ＭＮＢ）に比べて粒径が小さいので、液体Ｌの液面には浮上せずに液体Ｌ中に存在する。容器３０が第１容器部分４１と第２容器部分４２の２分割に仕切る効果としては、隙間４９から液体Ｌを採取することで、ナノバブルを多く含む液体Ｌを採ることができることである。マイクロバブルのようなナノバブルよりも大きいバブルは浮力があるため浮上するが、タンクである容器３０の高い位置から液体Ｌを採取すると、マイクロバブルも一緒に取ってしまうことから、容器３０の底部にある隙間４９から液体Ｌを採取することで、浮力の少ないナノバブルを採取することができる。

これにより、マイクロバブル（ＭＢ）とマイクロナノバブル（ＭＮＢ）は、選択的に液体Ｌ中から離脱させ、ナノバブル（ＮＢ）は液体Ｌ中に残存させるようになっている。

図２に示すように、容器３０の側壁５１には、配管４７の一端部４７Ａと加圧圧送用ポンプ３５が接続されている。この加圧圧送用ポンプ３５の動作は、制御部２０により制御できる。

配管４７の他端部４７Ｃは、好ましくはアスピレータ６０の上流側の一端部６０Ｂに接続されている。このアスピレータ６０の下流側の他端部６０Ｃはノズル１５に接続されている。このアスピレータ６０は、ベンチュリー効果を応用したものである。アスピレータ６０は、第２容器部分４２内から配管４７を経て送られてくる微小気泡を含む液体Ｌ中に、マイクロバブル（ＭＢ）やマイクロナノバブル（ＭＮＢ）がまだ存在している場合に、マイクロバブル（ＭＢ）とマイクロナノバブル（ＭＮＢ）をさらに細分化してナノバブル（ＮＢ）にするための微小気泡生成器である。

従って、図２に示す微小気泡生成ユニット４０が、第１段目の微小気泡生成器であるとすれば、アスピレータ６０は第２段目の微小気泡生成器である。しかし、このアスピレータ６０は、必要に応じてノズル１５の直前に設けても良いし、あるいは設けなくても良い。

図２に示す加圧圧送用ポンプ３５が動作すると、第２容器部分４２内の液体Ｌが配管４７側に圧送されるので、容器３０の第１容器部分４１内のナノバブル（ＮＢ）を多く含む液体Ｌが、隙間部分４９を通り第２容器部分４２内に誘導される。

これにより、第２容器部分４２内には、ナノバブル（ＮＢ）を多く含む液体Ｌが、基板Ｗの洗浄液として満たされて、ナノバブル（ＮＢ）を多く含む液体Ｌが加圧圧送用ポンプ３５の圧送力により、配管４７を介してアスピレータ６０の一端部６０Ｂ側に供給されるように構成されている。

このアスピレータ６０の内部には、ナノバブル（ＮＢ）を多く含む液体Ｌと気体を旋回させる機構が必要であるが、例えば図９（Ａ）に示す構造を採用できる。

図９（Ａ）に示すように、微小気泡生成器としてのアスピレータ６０は、液体Ｌと気体６１を通すことで、第２段目の微小気泡発生器として使用することができる。アスピレータ６０は、第１筒状部分３２１と第２筒状部分３２２を有しており、第１筒状部分３２１と第２筒状部分３２２は、軸方向に沿って直列に形成されている。

図９（Ａ）に示すように、第１筒状部分３２１は、内部に流体通過部３２３を有しており、流体通過部３２３には先細り部材３２４が固定されている。先細り部材３２４は、流体の流れ方向ＭＶに沿って少しずつ細くなっていくように先細りに形成されている。先細り部材３２４は流体の流出口３２６を有しており、先細り部材３２４の中には、中心軸に沿って流体の旋回流を形成する部材３２５が固定されている。

また、第２筒状部材３２２は、流体の開放部３２７と出口部３２８を有しており、第２筒状部材３２２の内径は、流体の開放部３２７と出口部３２８に向けて流れ方向ＭＶに沿って少しずつ大きくなっている。

第１筒状部材３２１には、気体(ガス)６１を導入するための管路６１Ｒが接続されている。これにより、液体Ｌが第１筒状部分３２１の入口部３１９に流れ方向ＭＶに沿って流入して、液体Ｌは旋回流を形成する部材３２５を通ることで旋回流となる。微小気泡を多く含む液体Ｌは、先細り部材３２４から流出口３２６で絞られて開放部３２７で圧力開放することで、この液体Ｌ中に溶存している気体を微小気泡に生成する。また、液体Ｌが流出口３２６で絞られて開放部３２７で圧力開放されることで、管路６１Ｒからの気体６１の流速は早くなるので、管路６１Ｒから気体６１を引き込む力を増大できることから、液体Ｌ中に微小気泡を生成することができる。

このように、アスピレータ６０は、ナノバブル（ＮＢ）を多く含む液体Ｌと気体６１とを混合することで、例えばナノバブル（ＮＢ）を多く含む液体Ｌと気体を旋回させることで、ナノバブル（ＮＢ）を多く含む液体Ｌ中にはさらにナノバブルを混合して、液体Ｌ中のナノバブル数を増加させた状態で、ノズル１５から、回転している基板Ｗに対して供給もしくは噴射させることができるようになっている。なお、アスピレータ６０に供給される気体(ガス)６１は、微小気泡生成ユニット４０に供給される気体（ガス）と同じものを採用できる。

次に、図２と図３を参照して、上述した基板処理装置１の処理ユニット４による基板処理方法を説明する。

図２に示すように、容器３０内の第１容器部分４１と第２容器部分４２は、仕切り部材４６により大小の容積部分に予め区分けされており、第１容器部分４１と第２容器部分４２は、底部４８側の隙間部分４９により通じている。

図２に示す超純水タンク３２内の純水は、配管４４を通じて脱気モジュール３３で脱気された後、配管４５とバルブ３６を通じて第１容器部分４１内に液体Ｌとして供給される。一方、ガス供給部３１のガスは、配管４３とバルブ３４を通って微小気泡生成ユニット４０に対して供給される。

これにより、図２に示すガス供給部３１は、バルブ３４と配管４３を介して第１多孔質フィルタ８１に対して加圧して、圧縮気体を供給できる。図３の矢印Ｓ方向に沿って、圧縮気体が与えられると、圧縮された例えばオゾンガスが各フィブリル１３３の間のボイド１３４をぬって通過することで、多数の微小気泡Ｈが発生する。

図３に示す第２多孔質フィルタ８２は、各フィブリル１３３同士の間のボイド１３４から出た多数の微小気泡Ｈを第１多孔質フィルタ８１から切り離すことによって、微小気泡同士の合体を起こさずに微小気泡のまま出させて、微小気泡を含んだ液体Ｌを生成する役目を果たす。この段階での微小気泡は、マイクロバブル（ＭＢ）、マイクロナノバブル（ＭＮＢ）、ナノバブル（ＮＢ）を含んでいる。

図２に示す第１容器部分４１中の液体Ｌ内で、微小気泡生成ユニット４０が図３に示す微小気泡Ｈ、すなわちマイクロバブル（ＭＢ）、マイクロナノバブル（ＭＮＢ）、ナノバブル（ＮＢ）を生成すると、マイクロバブル（ＭＢ）とマイクロナノバブル（ＭＮＢ）をＺ１方向に浮上させながら、図２の矢印Ｇで示すように、液体Ｌの対流を起こすことができる。第１容器部分４１内の液体Ｌ中では、マイクロバブル（ＭＢ）とマイクロナノバブル（ＭＮＢ）の粒径は、ナノバブル（ＮＢ）の粒径に比べて大きいので、マイクロバブル（ＭＢ）とマイクロナノバブル（ＭＮＢ）の浮力はナノバブル（ＮＢ）の浮力に比べて大きい。従って、マイクロバブル（ＭＢ）とマイクロナノバブル（ＭＮＢ）だけが先に液体Ｌの液面から浮上して矢印Ｚ１方向に浮上して上部開口３７から外部に離脱する。しかし、Ｇ方向に液体Ｌの対流を起こしており、ナノバブル（ＮＢ）は、マイクロバブル（ＭＢ）とマイクロナノバブル（ＭＮＢ）に比べて浮力が小さいので、液体Ｌの液面には浮上せずに液体Ｌ中に残存する。これにより、第１容器部分４１内にはナノバブル（ＮＢ）を多く含む液体Ｌが生成されることになる。

容器３０が第１容器部分４１と第２容器部分４２の２分割に仕切る効果としては、隙間４９から液体Ｌを採取することで、ナノバブルを多く含む液体Ｌを採ることができることである。マイクロバブルのようなナノバブルよりも大きいバブルは浮力があるため浮上するが、タンクである容器３０の高い位置から液体Ｌを採取すると、マイクロバブルも一緒に取ってしまうことから、容器３０の底部にある隙間４９から液体Ｌを採取することで、浮力の少ないナノバブルを採取することができる。

そして、制御部２０の指令により加圧圧送用ポンプ３５が動作すると、容器３０の第１容器部分４１内のナノバブル（ＮＢ）を多く含む液体Ｌは、隙間部分４９を通り第２容器部分４２内に誘導される。これにより、第２容器部分４２内には、ナノバブル（ＮＢ）を多く含む液体Ｌが基板Ｗの洗浄液として満たされて、ナノバブル（ＮＢ）を含む液体Ｌが加圧圧送用ポンプ３５の圧送力により配管４７を介して、アスピレータ６０の一端部６０Ｂ側に供給される。

これにより、図２に示すアスピレータ６０は、ナノバブルを多く含む液体Ｌと気体６１とを混合することで、例えば液体Ｌと気体を旋回させることで、ナノバブルを多く含む液体Ｌに混在するマイクロバブル（ＭＢ）とマイクロナノバブル（ＭＮＢ）をさらに細分化してナノバブル（ＮＢ）を多く含む液体Ｌ中には、さらナノバブル数を増加させる。マイクロバブルやマイクロナノバブルを旋回させることで、剪断力で細分化させることでマイクロバブルやマイクロナノバブルをナノバブル化することと、液体Ｌをアスピレータに通すことで液体Ｌの溶存ガスが圧力開放によりバブルを生成することと、アスピレータにマイクロバブルやマイクロナノバブルを通すことで、マイクロバブルやマイクロナノバブル自体を圧縮させて、ナノバブル化することの３つの作用がある。

そして、ナノバブルが増加されたナノバブル（ＮＢ）を多く含む液体Ｌは、ノズル１５から基板Ｗに対して供給もしくは噴射することができるようになっている。従って、ナノバブル（ＮＢ）を多く含む液体Ｌを用いて基板Ｗの表面を洗浄処理することができる。

ナノバブル（ＮＢ）の粒径に比べて大きな粒径のマイクロバブル（ＭＢ）とマイクロナノバブル（ＭＮＢ）は、基板Ｗに付着して基板Ｗの処理に必要な反応を抑制してしまうために、基板Ｗの処理作業には不要である。そこで、マイクロバブル（ＭＢ）とナノバブル（ＮＢ）を含む液体Ｌからマイクロバブル（ＭＢ）とマイクロナノバブル（ＭＮＢ）だけを可能な限り分離して、基板Ｗに対して供給しようとする液体Ｌにはナノバブル（ＮＢ）だけを含ませるようにする。

このように、本発明の実施形態では、図２に示す第１容器部分４１内ではマイクロバブル（ＭＢ）とマイクロナノバブル（ＭＮＢ）とナノバブル（ＮＢ）を含む液体Ｌから、マイクロバブル（ＭＢ）とマイクロナノバブル（ＭＮＢ）を液体Ｌの液面からＺ１方向に浮上させて放出して、ナノバブル（ＮＢ）を多く含む液体Ｌにする。そして、加圧圧送用ポンプ３５の動作によりこのナノバブル（ＮＢ）を多く含む液体Ｌは、第１容器部分４１から隙間部分４９を通じて第２容器部分４２に移す。

第２容器部分４２のナノバブル（ＮＢ）を多く含む液体Ｌは、さらに好ましくはアスピレータ６０に通過させることで、液体Ｌ中のナノバブル数を増加させた状態で、ノズル１５から基板Ｗに対して供給もしくは噴射することができる。これにより、マイクロバブル（ＭＢ）による基板に必要な反応抑制を極力防止することができるとともに、ナノバブル（ＮＢ）による基板Ｗの洗浄効果を上げることができる。ナノバブル（ＮＢ）は、マイクロバブル（ＭＢ）とマイクロナノバブル（ＭＮＢ）に比べて基板Ｗの表面において基板Ｗの表面の汚れと結びやすいので、洗浄効果が上がる。このため、基板の例えば洗浄作業が効率よく行え、基板の製造時の生産性を向上できる。

次に、本発明の他の実施形態を説明する。

（実施形態２）
図４は、本発明の基板処理装置の実施形態２を示している。

図４に示す本発明の基板処理装置の実施形態２が、図２に示す本発明の基板処理装置の実施形態１と、実質的には同じ構造を有しているので、同様の箇所には同じ符号を記してその説明を用いる。

図４に示す本発明の基板処理装置の実施形態２が、図２に示す本発明の基板処理装置の実施形態１と比べると、次の点が異なる。

図４に示す容器３０Ｂの仕切り板１４６の下端部は、底部４８に密着されているので、隙間部分は形成されていない。しかし、隙間部分に代えて、容器３０Ｂの底部４８には。外付けの配管１６０が設けられている。配管１６０は、第１容器部分４１の底部分４８Ｂの接続穴４８Ｄと第２容器部分４２の底部分４８Ｃの接続穴４８Ｅを接続している。これにより、図４に示す加圧圧送用ポンプ３５の動作により図２に示す隙間部分４９が形成されている場合と同様にして、第１容器部分４１内のナノバブルを多く含む液体Ｌを、配管１６０を通じて第２容器部分４２内に移動させることができる。

容器３０Ｂが第１容器部分４１と第２容器部分４２の２分割に仕切る効果としては、配管１６０から液体Ｌを採取することで、ナノバブルを多く含む液体Ｌを採ることができることである。マイクロバブルのようなナノバブルよりも大きいバブルは浮力があるため浮上するが、タンクである容器３０Ｂの高い位置から液体Ｌを採取すると、マイクロバブルも一緒に取ってしまうことから、容器３０Ｂの底部にある配管１６０から液体Ｌを採取することで、浮力の少ないナノバブルを採取することができる。

（実施形態３）
図５は、本発明の基板処理装置の実施形態３を示している。図６は、図５に示す実施形態３の形状を示す斜視図である。

図５に示す本発明の基板処理装置の実施形態３が、図２に示す本発明の基板処理装置の実施形態１と、実質的には同じ構造を有しているので、同様の箇所には同じ符号を記してその説明を用いる。

図５に示す本発明の基板処理装置の実施形態３が、図２に示す本発明の基板処理装置の実施形態１と比べると、次の点が異なる。

図５に示すように、微小気泡生成ユニット４０は、図２に示す第１容器部分４１の液体Ｌ内に浸漬されているが、微小気泡生成ユニット４０の位置は、微小気泡生成ユニットの移動機構部（第１移動機構部）１００によりＺ方向に沿って変えることができるようになっている。微小気泡生成ユニットの移動機構部１００は、モータ１０１、送りねじ１０２、ナット１０３、２つのガイド部材１０４を有している。ナット１０３は、微小気泡生成ユニット４０に固定されている。

ガイド部材１０４は、第１容器部分４１内においてＺ方向に沿って平行に取り付けられている。モータ１０１の出力軸は送りねじ１０２に連結され、制御部２０の指令によりモータ１０１が作動すると、送りねじ１０２が回転して微小気泡生成ユニット４０をＺ方向に沿って直線移動して位置決めできる。

これにより、第１容器部分４１内における微小気泡生成ユニット４０の高さ位置を、変更して位置決めすることができるが、この場合には、微小気泡生成ユニット４０に接続された配管４３は伸縮できるフレキシブルな構造を採用する。

また、図５に示すように、配管４７の一端部４７Ａは第２容器部分４２の側壁５１に接続されているが、この配管４７の一端部４７Ａは、第２容器部分４２内のナノバブルを多く含む液体Ｌを外部に取り出して基板Ｗ側に供給するための取り出し部に相当する。この配管４７の一端部４７Ａが、配管の移動機構部（第２移動機構部）１１０によりＺ方向に沿って変えることができるようになっている。図５と図６に示すように、配管の移動機構部１１０は、モータ１１１、送りねじ１１２、ナット１１３、ガイド部材１１４を有している。ナット１１３は一端部４７Ａに固定されている。

図５と図６に示すように、ガイド部材１１４は、第２容器部分４２の側壁５１においてＺ方向に沿って平行に取り付けられている。モータ１１１の出力軸は送りねじ１１２に連結され、制御部２０の指令によりモータ１１１が作動すると、送りねじ１１２が回転して配管４７の一端部４７ＡをＺ方向に沿って直線移動して位置決めできる。

これにより、図５と図６に示すように、第２容器部分４２内における配管４７の一端部４７Ａの高さ位置を変更することができ、配管４７の一端部４７Ａは、容器３０の第２容器部分４２に対する高さ位置を変えることで、第２容器部分４２内におけるナノバブル（ＮＢ）を多く含む液体Ｌの高さ方向についての取り出し位置を任意に変えることで、液体Ｌに含まれる微小気泡の粒径を揃えて取り出すことができる。すなわち、第２容器部分４２内における配管４７の一端部４７Ａの高さ位置が高ければ、ナノバブル（ＮＢ）数に対するマイクロバブル（ＭＢ）とマイクロナノバブル（ＭＮＢ）の数が増えるが、第２容器部分４２内における配管４７の一端部４７Ａの高さ位置が低ければ、ナノバブル（ＮＢ）数に対するマイクロバブル（ＭＢ）とマイクロナノバブル（ＭＮＢ）の数を減らすことができ、相対的にナノバブルの数を増やすことができる。これにより、取り出そうとする液体Ｌ中に含まれるナノバブルの数を調整して、取り出す液体Ｌ中の微小気泡の粒径を揃えることができる。

ガイド部材１１４と第２容器部分４２の側壁５１の間にはシール部材が配置され、ガイド部材１１４と配管４７の一端部４７Ａの間にもシール部材が配置されていることで、配管４７の一端部４７Ａが、第２容器部分４２に対する高さ位置を変更しても第２容器部分４２から液体Ｌが漏れないようになっているとともに、液体Ｌの水圧に耐えるようになっている。

配管４７の途中には、分岐管９９の一端部が接続されている。この分岐管９９の他端部は、第１容器部分４１側に達している。これにより、被処理物である基板Ｗに対し配管４７を通るナノバブル（ＮＢ）を多く含む液体Ｌを、第１容器部分４１内の液体Ｌに戻すことができる。これにより、再度ナノバブル生成を行い第１容器部分４１内の液体Ｌ中のナノバブル（ＮＢ）の数をさらに増やすことができる。

さらに、配管４７の一端部４７Ａには、例えば図６に示すような次のような工夫を施すこともできる。

図６に示すように、配管４７の一端部４７Ａは、例えば断面矩形型の流路１８０を有する直方体形状を有しており、配管４７の一端部４７Ａの接続部１８１は、第２容器部分４２の接続開口部１８４に接続されている。配管４７の一端部４７Ａは、Ｘ方向の水平線Ｖに対して傾斜角度θで傾斜して配置されている。つまり、側壁５１から遠ざかるに従って、配管４７の一端部４７Ａの高さ位置が徐々に下がるようになっている。

図６に示すこの接続開口部１８４では、配管４７の一端部４７Ａの接続部１８１がＺ方向に上下に移動可能であることから、接続開口部１８４は例えば伸縮可能なカバー部材１８５により覆われている。これにより、配管４７の一端部４７Ａの接続部１８１がＺ方向に上下移動しても、第２容器部分４２内の液体Ｌが漏れ出ることがない。

図６に示す配管４７の一端部４７Ａの接続部１８１には、液体Ｌの複数本の除去部１８６〜１８８が接続されている。これらの液体Ｌの除去部１８６〜１８８は、Ｙ方向に平行に設けられているが、配管４７の一端部４７Ａが水平線Ｖに対して傾斜角度θで傾斜して配置されていることから、各除去部１８６〜１８８のＺ方向の高さ位置が順番に低くなっている。なお、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向は互いに直交している。

液体Ｌの除去部１８６〜１８８が傾斜角度θで傾斜して配置されているので、任意の除去部１８６〜１８８の１つを選択して、配管４７の一端部４７Ａを通過するナノバブル（ＮＢ）を多く含む液体Ｌの一部を採液することができる。除去部１８６〜１８８は、微小気泡を含む液体Ｌの内の粒径の大きい微小気泡を除去するために設けられている。

これにより、配管４７を通じて基板Ｗ側に送ろうとするナノバブル（ＮＢ）を多く含む液体Ｌ中の微小気泡の粒径を制御できる。すなわち、除去部１８６〜１８８は、時間差を利用して、例えば最も第２容器部分４２の側壁５１に近い位置の除去部１８６から液体Ｌを採液すると、例えば液体Ｌから粒径の大きい余分なマイクロバブル（ＭＢ）を除去でき、ナノバブル（ＮＢ）を多く含む液体Ｌを基板Ｗ側へ送ることができる。中央位置の除去部１８７から液体Ｌを採液すると、例えば液体Ｌから粒径の大きいマイクロバブル（ＭＢ）とマイクロナノバブル（ＭＮＢ）を除去できる。

従って、ナノバブル（ＮＢ）を多く含む液体Ｌを配管４７へ送ることができる。また、最も最も第２容器部分４２の側壁５１から遠い位置の除去部１８８から液体Ｌを採液すると、例えば液体Ｌから粒径の大きいマイクロナノバブル（ＭＮＢ）を除去できるので、ナノバブル（ＮＢ）の他に多く含む液体Ｌを配管４７へ送ることができる。

このように、基板Ｗに供給しようとする液体Ｌから、不要であるマイクロバブル（ＭＢ）とマイクロナノバブル（ＭＮＢ）を、必要に応じて除去できる。

なお、図５と図６の実施形態３は、図４に示す実施形態に対しても適用できる。

図７（Ａ）と図７（Ｂ）は、配管４７の一端部４７Ａの別の形状例を示している。

図７（Ａ）に示す例では、液体Ｌを圧送する配管４７の一端部４７Ａの流路１９０が、矢印Ｃ方向に沿って下がるように傾斜しており、流路１９０の深さＦが徐々に小さくなっていて、この深さＦが第２容器部分４２から離れるに従って可変するようになっている。図７（Ｂ）に示す例では、流路１９０の深さＦが階段状に小さくなっていて、この深さＦが第２容器部分４２から離れるに従って少しずつ小さくなるように形成されている。流路１９０には深さを設けていることにより、液体中に存在するマイクロバブル等の大きいバブルを浮上させることで、マイクロバブル、マイクロナノバブルからナノバブルを分離させることができる。ナノバブル（ＮＢ）を多く含む液体中の微小気泡の粒径は、流路の高さ、流路の長さ、流路の角度、液体の流量により変えることができる。

ここで、図８を参照して、微小気泡(バブル)Ｈが基板Ｗに付着しているパーティクル２００を除去する例を説明する。

例えば基板Ｗに付着しているパーティクル２００を洗浄する効果を高めるたには、微小気泡Ｈの圧壊が必要である。しかし、微小気泡Ｈの圧壊により生じる洗浄力は、基板Ｗに供給する微小気泡Ｈの粒径を制御しないと、例えば基板上の微細配線パターンに対してはパターン倒れ等のダメージを与える場合がある。微小気泡の粒径を制御することにより、洗浄対象物である基板Ｗに形成されたパターンに応じた洗浄力が得られる。

微小気泡Ｈには、その粒径により液体において速く浮上するものと、浮上はするが浮上速度が非常に遅いものがある。液体として純水を用いる場合には、例えば１０μｍの粒径の微小気泡は、およそ３．６ｍｍ/分の速度で浮上する。この速度は、ストークスの法則を使用して計算している。

図８において、微小気泡により基板のパーティクルを洗浄する場合には、微小気泡の粒径が微小気泡Ｈの内圧Ｐに比例しているが、パーティクルを除去する力(バブル圧壊時の負荷力)は微小気泡の粒径の大きさに反比例している。

図９（Ｂ）は、バブル直径（ｎｍ）と除去できるパーティクル径（μｍ）の関係を示す。図９（Ｂ）において、液晶基板の洗浄の場合には、１〜１０μｍのパーティクル除去を対象とするために、微小気泡を発生させるための液体として純水を用いる場合には、約１．８μｍ以下の大きなバブル直径（微小気泡の粒径）が必要である。しかし、基板をリンスする工程では、大きな粒径の微小気泡が残っているとリンスムラが生じるために、より粒径の小さな微小気泡に切り換えて、このナノバブルを用いてパーティクルの周辺の電位をマイナスに制御して電気的に反発除去することが必要となる。

一方、半導体基板の洗浄の場合には、基板に形成されている配線パターンが微細パターンであるので、ナノバブルを生成してこのナノバブルを狭い部分へ浸透させる浸透性を高めて微細パターンのダメージリスクを抑えるために、圧壊力を小さくする必要がある。つまり、基板上の微細パターンの形状によって微小気泡の粒径Ｄを制御する必要がある。

本発明の実施形態では、洗浄対象物である基板によって、必要な微小気泡の粒径を制御することで、例えば基板上の配線幅によって最適な微小気泡のバブル径を制御でき、これにより、基板上の微細配線パターンの倒れのダメージを回避できる。

本発明は、図示した実施形態に限定されない。例えば、アスピレータ６０とノズル１５に代えて、通常の構造を有するノズル、あるいは液体を気体によりミスト化する二流体ノズル等を採用できる。また、微小気泡生成ユニット４０は、第１多孔質フィルタ８１と第２多孔質フィルタ８２を有するいわゆる微細孔加圧方式(フィルター方式)の微小気泡生成器であるが、これに代えて旋回せん断方式の微細気泡生成器を採用しても良い。この旋回せん断方式の微細気泡生成器は、容器内の例えば純水のような液体に対して気体を供給して、液体内に旋回流を発生させることで、液体Ｌ中にマイクロバブル（ＭＢ）、マイクロナノバブル（ＭＮＢ）、ナノバブル（ＮＢ）を発生させるようになっている。本発明の実施形態では、ナノバブルを多く含む液体として純水を用いているが、この純水に代えて薬液を用いることで基板のエッチング処理を行うこともできる。

さらに、本発明の実施の形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることにより種々の発明を形成できる。例えば、本発明の実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施の形態に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１ 基板処理装置
４ 処理ユニット
１０ 微小気泡を含む液体の生成装置
１１ 基板保持部
１５ ノズル
２０ 制御部
３０ 容器
３５ 加圧圧送用のポンプ
４０ 微小気泡生成ユニット
４１ 容器の第１容器部分
４２ 容器の第２容器部分
４６ 仕切り部材
４７ 配管
４７Ａ 配管の一端部(取り出し部の一例)
４９ 隙間部分(底部側の通路の一例)
１００ 微小気泡生成ユニットの移動機構部(第１移動機構部)
１１０ 配管の移動機構部(第２移動機構部)
１６０ 配管(底部側の通路の一例)
１８６〜１８８ 除去部
Ｌ 液体
Ｗ 被処理物である基板

Claims (8)

1. 基板の処理をする基板処理装置であって、
   上部が開放されており、液体を収容でき、第１容器部分と第２容器部分に区分けされ、前記第１容器部分から前記第２容器部分へ前記液体を移動可能な通路を底部側に有する容器と、
   前記第１容器部分内の前記液体中に配置されて、気体を前記液体に混合して微小気泡を含む液体を前記第１容器部分内で生成する微小気泡生成ユニットと、
   前記第１容器部分内の前記微小気泡を含む液体を、前記底部側の前記通路を通じて前記第２容器部分内に移動させて、前記第２容器部分内から前記微小気泡を含む液体を前記基板に送るポンプと、
   を備えることを特徴とする基板処理装置。
2. 前記容器の前記第１容器部分と前記第２容器部分は、仕切り板により区分けされ、前記通路は、前記仕切り板の下端部と前記底部の間に設けられた隙間部分であることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記容器の前記第１容器部分と前記第２容器部分は、仕切り板により区分けされ、前記通路は、前記第１容器部分の底部と前記第２容器部分の底部を接続する配管であることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
4. 前記第２容器部分内から前記ポンプにより送られた前記微小気泡を含む液体は、前記微小気泡を含む液体の前記微小気泡を細分化する微小気泡生成器を通してノズルから前記基板に供給されることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つの項に記載の基板処理装置。
5. 前記第１容器部分内における前記微小気泡生成ユニットの高さ位置を変更する微小気泡生成ユニットの移動機構部を有することを特徴とする請求項１〜請求項4のいずれか1つの項に記載の基板処理装置。
6. 前記第２容器部分には、前記ポンプにより前記第２容器部分内の前記微小気泡を含む液体を前記基板側に取り出すための取り出し部と、前記取り出し部の高さ位置を変更する取り出し部の移動機構部と、を有することを特徴とする請求項５に記載の基板処理装置。
7. 前記取り出し部には、前記微小気泡を含む液体の内の粒径の大きい前記微小気泡を除去する除去部を有することを特徴とする請求項６に記載の基板処理装置。
8. 基板の処理をする基板処理方法であって、
   液体を収容し、第１容器部分と第２容器部分に区分けされた容器内に液体を収容して、前記第１容器部分から前記第２容器部分へ、前記容器の底部側の通路を通じて前記液体を移動可能にし、
   前記第１容器部分内の前記液体中に配置された微小気泡生成ユニットが、気体を前記液体に混合して微小気泡を含む液体を生成し、
   前記第１容器部分内の前記微小気泡を含む液体を、ポンプを作動することで前記底部側の前記通路を通じて前記第２容器部分内に移動させて、前記第２容器部分内から前記微小気泡を含む液体を前記基板に送ることを特徴とする基板処理方法。

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