JP2021048336A - 処理液生成方法、処理液生成機構、半導体製造装置及び半導体製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高い反応性を有する処理液を生成する処理液生成方法及び処理液生成機構を得る。【解決手段】液滴分散機構１１ａ１は薬液Ｃ１に対しガスＧ１を供給して、薬液Ｃ１を液滴に分散させて液滴状薬液ＧＣ１を得る第１の液滴化処理を実行する。液滴分散機構１１ａ２は、薬液Ｃ２に対しガスＧ２を供給して、薬液Ｃ２を液滴に分散させて液滴状薬液ＧＣ２を得る第２の液滴化処理を実行する。液滴混合機構１２ａ１は、液滴状薬液ＧＣ１と液滴状薬液ＧＣ２とを混合して、液滴状の処理液ＭＣを得る液滴混合処理を実行する。吐出ノズル１３ａ１は、液滴混合機構１２ａ１から受けた処理液ＭＣを外部に吐出する吐出処理を実行する。【選択図】図１

Description

この発明は、少なくとも第１及び第２の薬液を混合して液滴状の処理液を生成する処理液生成方法及び処理液生成機構に関し、さらに、処理液生成機構を利用した半導体製造装置及び処理液生成方法を利用した半導体製造方法に関する。

２種類の薬液を混合して液滴状の処理液を得る処理液生成機構として、例えば、特許文献１で開示された異物除去装置がある。

この異物除去装置は、２種類の薬液を混合して液体状の混合薬液を得た後、混合薬液をガスで分散することにより最終的に液滴状の処理液を生成し、この処理液を基板上の異物除去に用いていた。

特開２００５−３９２０５号公報

特許文献１で開示された従来の異物除去装置による処理液生成方法は、処理液を得る前段階として、薬液混合器にて２つの薬液を混合して液体状の混合薬液を生成している。混合薬液を得る際、２つの薬液の混合の均一性を確保するために、薬液混合器の後段に更に攪拌器を追加している。

攪拌機を追加する必要がある分、混合薬液を得るための配管の配管長が必然的に長くなる。一方で、液滴状になった処理液が高い反応性を確保するには、より高温であることがが望ましい。

しかしながら、混合薬液を得るための配管の配管長が長いため、配管を混合薬液が流れる際、２つの薬液が混合されることによって発生する反応熱が無駄に放熱されることになる。このように、液滴状の処理液になる前の混合薬液の段階で放熱によって温度が低下しており、処理液生成機構としての２流体ノズルで、反応熱が出尽くした後の混合薬液をガスによって液滴に分散させると、ガスの流れに乗るまでに大量のガスに晒されることになり、液滴の温度はほぼガスの温度に馴染んでしまうので、高温化によって反応を加速するには、ガスの温度を処理条件で求める温度にまで高く設定しておく必要がある。ガスの温度が高温になればなるほど、耐熱性と耐薬性を両立できる構造材料の選択肢がほとんど無くなり、高価な材料を導入しなければならなくなる。

この発明は上記問題点を解決するためになされたもので、高い反応性を有する処理液を生成する処理液生成方法及び処理液生成機構を得ることを目的とする。

この発明に係る請求項１記載の処理液生成方法は、第１の薬液を液滴化して第１の液滴状薬液を得る第１の液滴化処理と、第２の薬液を液滴化して第２の液滴状薬液を得る第２の液滴化処理と、少なくとも前記第１の液滴状薬液と前記第２の液滴状薬液とを混合して、液滴状の処理液を得る液滴混合処理とを備える。

請求項１記載の本願発明の処理液生成方法は、従来のように薬液を液体のまま混合してからガスで液滴に分散させるのではなく、少なくとも第１の液滴状薬液と第２の液滴状薬液とを混合して、液滴状の処理液を得る液滴混合処理を実行している。

このため、液滴混合処理の実行時に第１及び第２の液滴状薬液は瞬時に緻密に混じり合い、混じり合った第１及び第２の液滴状薬液は微細で熱容量が小さいために急激に高温化する。つまり、高温化の時間が短いことにより、液滴混合処理に要する配管長を比較的短くできるので、配管からの放熱による反応性の低下を抑制できる。

したがって、請求項１記載の本願発明である処理液生成方法は、液滴混合処理に必要となる配管の配管長を比較的短く抑えることにより、高い反応性を有する処理液を生成することができる。

実施の形態１の基本構成となる処理液生成機構の内部構成を示す説明図である。 実施の形態１における処理液生成機構の内部構成を示す説明図である。 実施の形態１における半導体製造装置の内部構成を示す説明図である。 図３に示した半導体製造装置の制御システムの構成を示すブロック図である。 図３に示した半導体製造装置による半導体製造方法の工程を示すフローチャートである。 実施の形態２の処理液生成機構の内部構成を示す説明図である。 比較技術となる処理液生成機構の内部構成を模式的に示す説明図である。

＜比較技術＞
図７は、特許文献１に開示された異物除去装置に含まれる、比較技術となる処理液生成機構及びその周辺部の内部構成を模式的に示す説明図である。以下、図７で示す処理生成機構を後述する処理液生成機構１０Ａ〜１０Ｃに対する比較技術として説明する。

同図に示すように、比較技術である処理液生成機構１０Ｚを含む全体構成は、処理液生成機構１０Ｚ、ガス供給機構２０Ｚ、循環温調供給機構３０Ｚ、及び薬液供給機構４０Ｚを主要構成部として含んでいる。

これらの主要構成部間は図示しない配管によって接続されている。図７では、説明の都合上、後述する、ガスＧ０、ガスＧ１、薬液Ｃ１、薬液Ｃ２、混合薬液ＭＣ９、及び処理液ＭＣ等の流れを図示することにより、配管の図示を省略している。

処理液生成機構１０Ｚは、液滴分散機構１１ｚ１、吐出ノズル１３ｚ１、継手１４ｚ１，継手１４ｚ２、薬液混合器１５ｚ１、攪拌器１６ｚ１を主要構成要素として含んでおり、比較技術で２流体ノズルと表現している部分は、液滴分散機構１１ｚ１、吐出ノズル１３ｚ１、継手１４ｚ１，継手１４ｚ２からなる。

ガス供給機構２０Ｚは、流量調整器２２ｚ１、バルブ２１ｚ１、バルブ２１ｚ２、及び温度調整器２５ｚ１を主要構成要素として含んでいる。

循環温調供給機構３０Ｚは、バルブ３１ｚ１〜バルブ３１ｚ４、流量調整器３２ｚ１〜流量調整器３２ｚ３、ポンプ３３ｚ１、フィルタ３４ｚ１、温度調整器３５ｚ１、及びタンク３６ｚ１を主要構成要素として含んでいる。

薬液供給機構４０Ｚは、バルブ４１ｚ１、流量調整器４２ｚ１及びフィルタ４４ｚ１を主要構成要素として含んでいる。

処理液生成機構１０Ｚへは、ガス供給機構２０ＺからガスＧ１を供給し、循環温調供給機構３０Ｚ及び薬液供給機構４０Ｚから、薬液Ｃ１及び薬液Ｃ２を供給している。

ガス供給機構２０Ｚにおいて、流量調整器２２ｚ１にガスＧ０が供給されており、バルブ２１ｚ１を「開」、バルブ２１ｚ２を「閉」にすると、ガスＧ０が流量調整器２２ｚ１及び温度調整器２５ｚ１を通過することにより、流量調整及び温度調整がなされたガスＧ１が得られる。

一方、バルブ２１ｚ１を「閉」、バルブ２１ｚ２を「開」にすると、ガスＧ０が流量調整器２２ｚ１のみを通過した常温のガスＧ１が得られる。すなわち、流量調整のみなされたガスＧ１が処理液生成機構１０Ｚの液滴分散機構１１ｚ１に供給される。

循環温調供給機構３０Ｚにおいて、薬液Ｃ１を必要な温度に調整しながらタンク３６ｚ１に蓄えており、循環によって温度の斑を抑制している。その動作は、具体的には、バルブ３１ｚ３を「開」にして、ポンプ３３ｚ１によってタンク３６ｚ１内の薬液Ｃ１をフィルタ３４ｚ１、温度調整器３５ｚ１、バルブ３１ｚ３、流量調整器３２ｚ３を通してタンク３６ｚ１に戻すことによって、薬液Ｃ１の温度調整を実現している。薬液Ｃ１の直接の温度調整は温度調整器３５ｚ１によって行われる。

また、バルブ３１ｚ１とバルブ３１ｚ２とは排反動作を行っており、薬液Ｃ１を薬液混合器１５ｚ１に供給する時はバルブ３１ｚ１を「開」にしてバルブ３１ｚ２を「閉」にし、それ以外の時はバルブ３１ｚ１を「閉」にしてバルブ３１ｚ２を「開」にする。

流量調整器３２ｚ１及び流量調整器３２ｚ２それぞれの流量設定を同等にすることで、バルブ３１ｚ１及びバルブ３１ｚ２間の開閉切替え時の循環流量の変動が抑えられ、複数の供給系統を持つ場合に、流量調整器３２ｚ１及び流量調整器３２ｚ２の組み合わせと同等のものを供給系統の数だけ設けることになるが、供給系統間の相互干渉を抑制することができる。タンク３６ｚ１内の薬液Ｃ１が減ると、バルブ３１ｚ４を「開」にして薬液Ｃ１の原液をタンク３６ｚ１に補充する。

薬液供給機構４０Ｚでは、バルブ４１ｚ１を「開」にすることにより、薬液Ｃ２の原液をフィルタ４４ｚ１、流量調整器４２ｚ１を通して薬液混合器１５ｚ１に供給することができる。

処理液生成機構１０Ｚを構成している薬液混合器１５ｚ１では、供給された薬液Ｃ１と薬液Ｃ２とを液体状態で混合しているが、薬液薬液Ｃ１と薬液Ｃ２の流路を合わせているだけであり、薬液混合器１５ｚ１自体の攪拌能力が低く、混合の均一性が不十分となる。そこで、薬液混合器１５ｚ１の後段に攪拌器１６ｚ１を追加して、薬液Ｃ１及び薬液Ｃ２の混合薬液ＭＣ９における混合の均一性を確保するようにしている。

攪拌器１６ｚ１を通過した混合薬液ＭＣ９は、処理液生成機構１０Ｚの液滴分散機構１１ｚ１に供給される。

液滴分散機構１１ｚ１内において、混合薬液ＭＣ９をガスＧ１によって液滴に分散させることにより、液滴状の処理液ＭＣを生成する。生成された処理液ＭＣは吐出ノズル１３ｚ１から外部に吐出される。

このような構成の比較技術において、薬液Ｃ１を硫酸（Ｈ_２ＳＯ_４）、薬液Ｃ２を過酸化水素水（Ｈ_２Ｏ_２）として、レジスト除去用の処理液ＭＣを生成する場合を考える。

この場合、硫酸（Ｈ_２ＳＯ_４）は、温度調整器３５ｚ１によって９０℃程度に温度調整して供給され、過酸化水素水（Ｈ_２Ｏ_２）は常温設置された薬供タンクやキャニスタ等の容器から直接供給される方法が考えられる。

比較技術では、ガス供給機構２０Ｚにおいて、バルブ２１ｚ１を「開」、バルブ２１ｚ２を「閉」にして、ガスＧ１のガス温度が例えば１３０℃以上になるように、温度調整器２５ｚ１の加熱処理によって温度調整することができる。

この場合、ガスの温度は、硫酸（Ｈ_２ＳＯ_４）と過酸化水素水（Ｈ_２Ｏ_２）の混合薬液が反応熱で到達するであろう１３０℃程度と同等の温度である。

処理液ＭＣに求められる適正な条件は、混合によって高濃度の過硫酸（カロ酸）（Ｈ_２ＳＯ_５）を発生させた状態で、高温下で高い反応性を確保することである。

ところが、上述した比較技術では、液体状態で薬液Ｃ１と薬液Ｃ２とを混合して混合薬液ＭＣ９を得ている。このため、混合薬液ＭＣ９の混合の均一性を確保するために、薬液混合器１５ｚ１の後段にさらに攪拌器１６ｚ１を追加する等の対策が必要となる。

上記対策によって、混合薬液ＭＣ９が流れる配管の配管長が必然的に長くなり、温度上昇に活用している硫酸（Ｈ_２ＳＯ_４）と過酸化水素水（Ｈ_２Ｏ_２）の反応熱を、配管長が比較的長い配管から無駄に放熱してしまうことになる。したがって、混合薬液ＭＣ９の高温化によって液滴状の処理液ＭＣの高い反応性を確保する必要があるにもかかわらず、混合薬液ＭＣ９が流れる配管からの放熱現象によって液滴状の処理液ＭＣの反応性が低下する原因となっている。例えば、処理液ＭＣがレジスト除去用である場合、レジスト除去能力が低下する原因となる。

また、液滴分散機構１１ｚ１では、反応熱が出尽くした後の混合薬液ＭＣ９をガスＧ１によって液滴に分散させている。したがって、ガスＧ１の流れに乗るまでに大量のガスＧ１に晒されることになり、液滴状態の処理液ＭＣの温度はほぼガスＧ１の温度に馴染んでしまう。このため、液滴状の処理液ＭＣの高い反応性を確保するには、ガスＧ１の温度を処理条件で求める温度にまで高く設定しておく必要がある。

しかしながら、ガスＧ１を高温にする場合、高温化の度合に応じて、ガス供給機構２０Ｚと処理液生成機構１０Ｚの流路には耐熱性と耐薬性を両立できる構造材料を選択する必要がある。このため、薬液Ｃ１及び薬液Ｃ２の構造材料の選択肢がほとんど無くなり、フッ素樹脂で強度が不足する部分にはＳｉＣを使う等、高価な構造材料を導入しなければならなくなるという問題点もあった。

上述した比較技術の問題点の解消を図ったのが以下の実施の形態で述べる、処理液生成機構及び処理液生成方法である。

＜実施の形態１＞
（基本構成）
図１は実施の形態１の基本構成となる処理液生成機構１０Ａの内部構成を示す説明図である。

処理液生成機構１０Ａは、液滴分散機構１１ａ１、液滴分散機構１１ａ２、液滴混合機構１２ａ１、吐出ノズル１３ａ１及び継手１４ａ１〜継手１４ａ８を主要構成要素として含んでいる。

これらの主要構成要素は、直接あるいは図示しない配管によって接続されている。図１では説明の都合上、後述する、ガスＧ１、ガスＧ２、薬液Ｃ１、薬液Ｃ２、液滴状薬液ＧＣ１、液滴状薬液ＧＣ２、及び処理液ＭＣ等の流れを図示することにより、配管の図示を省略している。

第１の液滴分散機構である液滴分散機構１１ａ１は、第１の薬液である薬液Ｃ１に対し第１のガスであるガスＧ１を供給して、薬液Ｃ１を液滴に分散させて第１の液滴状薬液である液滴状薬液ＧＣ１を得る第１の液滴化処理を実行する。

継手１４ａ１を介してガスＧ１が液滴分散機構１１ａ１の内部に供給され、継手１４ａ２を介して薬液Ｃ１が液滴分散機構１１ａ１の内部に供給され、継手１４ａ３及び継手１４ａ７を介して液滴混合機構１２ａ１に液滴状薬液ＧＣ１が供給される。

第２の液滴分散機構である液滴分散機構１１ａ２は、第２の薬液である薬液Ｃ２に対し第２のガスであるガスＧ２を供給して、薬液Ｃ２を液滴に分散させて第２の液滴状薬液である液滴状薬液ＧＣ２を得る第２の液滴化処理を実行する。

継手１４ａ４を介してガスＧ２が液滴分散機構１１ａ２の内部に供給され、継手１４ａ５を介して薬液Ｃ２が液滴分散機構１１ａ２の内部に供給され、継手１４ａ６及び継手１４ａ８を介して液滴混合機構１２ａ１に液滴状薬液ＧＣ２が供給される。

液滴混合機構１２ａ１は、液滴状薬液ＧＣ１と液滴状薬液ＧＣ２とを混合して、液滴状の処理液ＭＣを得る液滴混合処理を実行する。

吐出ノズル１３ａ１は、液滴混合機構１２ａ１から受けた処理液ＭＣを外部に吐出する吐出処理を実行する。

上述した処理液生成機構１０Ａによる処理液生成方法は、液滴分散機構１１ａ１及び１１ａ２による第１及び第２の液滴化処理に連続して、液滴混合機構１２ａ１による液滴混合処理を実行することにより、液滴状の処理液ＭＣを生成している。

このように、実施の形態１の基本構成である処理液生成機構１０Ａにおいて、液滴分散機構１１ａ１及び１１ａ２で得られる液滴状薬液ＧＣ１及びＧＣ２は、微細な液滴に分散されガスＧ１及びＧ２の流れに乗っている。このため、液滴混合機構１２ａ１による液滴混合処理の実行時に液滴状薬液ＧＣ１及びＧＣ２は比較的短期間で瞬時に緻密に混じり合い、熱容量が小さい液滴は、反応熱によって急激に高温化する。つまり、液滴混合機構１２ａ１から吐出ノズル１３ａ１に至る配管長を比較的短くできるので、配管からの放熱による反応性の低下を抑制できる。その一方で、生成された液滴状の処理液ＭＣは、混じり合ったガスの流れに乗っているため、取り囲んでいるガスによって断熱されており、ガスの温度が生成された液滴状の処理液ＭＣの温度より低いとしても放熱は穏やかである。故に、高温化によって高い反応性を確保した適正なコンディションの液滴状の処理液ＭＣを利用できるようになる。

したがって、処理液生成機構１０Ａを使用した処理液生成方法によれば、処理液ＭＣの反応性の低下を抑制し、液滴に分散させるガスＧ１及びＧ２の温度を処理条件で求める温度よりも低く設定できる処理液生成方法を実現し、処理液ＭＣの高い反応性を確保することで処理時間を短縮することができる。例えば、処理液ＭＣがレジスト除去用である場合、レジスト除去能力を高く保つことができる。さらに、処理液生成機構１０Ａを用いる半導体製造装置は、生産能力の向上が期待できる。

（処理液生成方法）
図２は実施の形態１の処理液生成機構１０Ｂ及びその周辺部の内部構成を示す説明図である。処理液生成機構１０Ｂは処理液生成機構１０Ａと基本的構成及び基本動作を共通にし、さらに実用性を考慮して、処理液生成機構１０Ａから発展させて一体構成を実現したものである。

具体的には、液滴分散機構１１ａ１と液滴分散機構１１ｂ１、液滴分散機構１１ａ２と液滴分散機構１１ｂ２、液滴混合機構１２ａ１と液滴混合機構１２ｂ１、吐出ノズル１３ａ１と吐出ノズル１３ｂ１とは互いに等価な構成部となる。例えば、液滴混合機構１２ａ１と液滴混合機構１２ｂ１とは実質的に同じ液滴混合処理を実行している。

実施の形態１の処理液生成機構１０Ｂを含む全体構成は、処理液生成機構１０Ｂ、ガス供給機構２０Ｂ、循環温調供給機構３０Ｂ、及び薬液供給機構４０Ｂを主要構成部として含んでいる。

これらの主要構成部間は図示しない配管によって接続されている。図２では説明の都合上、後述する、ガスＧ０、ガスＧ１、ガスＧ２、薬液Ｃ１、薬液Ｃ２、液滴状薬液ＧＣ１、液滴状薬液ＧＣ２及び処理液ＭＣ等の流れを図示することにより、配管の図示を省略している。

処理液生成機構１０Ｂは、液滴分散機構１１ｂ１、液滴分散機構１１ｂ２、液滴混合機構１２ｂ１、吐出ノズル１３ｂ１及び継手１４ｂ１〜継手１４ｂ４を主要構成要素として含んでいる。

処理液生成機構１０Ｂは、液滴分散機構１１ｂ１及び１１ｂ２、液滴混合機構１２ｂ１、吐出ノズル１３ｂ１並びに継手１４ｂ１〜継手１４ｂ４を一体化した構造にしている。

第１の液滴分散機構である液滴分散機構１１ｂ１は、第１の薬液である薬液Ｃ１に対し第１のガスであるガスＧ１を供給して、薬液Ｃ１を液滴に分散させて第１の液滴状薬液である液滴状薬液ＧＣ１を得る第１の液滴化処理を実行する。

継手１４ｂ１を介してガスＧ１が液滴分散機構１１ｂ１の内部に供給され、継手１４ｂ２を介して薬液Ｃ１が液滴分散機構１１ｂ１の内部に供給され、上記構造内で液滴混合機構１２ｂ１に液滴状薬液ＧＣ１が供給される。

第２の液滴分散機構である液滴分散機構１１ｂ２は、第２の薬液である薬液Ｃ２に対し第２のガスであるガスＧ２を供給して、薬液Ｃ２を液滴に分散させて第２の液滴状薬液である液滴状薬液ＧＣ２を得る第２の液滴化処理を実行する。

継手１４ｂ３を介してガスＧ２が液滴分散機構１１ｂ２の内部に供給され、継手１４ｂ４を介して薬液Ｃ２が液滴分散機構１１ｂ２の内部に供給され、上記構造内で液滴混合機構１２ｂ１に液滴状薬液ＧＣ２が供給される。

液滴混合機構１２ｂ１は、液滴状薬液ＧＣ１と液滴状薬液ＧＣ２とを混合して、液滴状の処理液ＭＣを得る液滴混合処理を実行する。

吐出ノズル１３ｂ１は、液滴混合機構１２ｂ１から受けた処理液ＭＣを外部に吐出する吐出処理を実行する。

ガス供給機構２０Ｂは、バルブ２１ｂ１、バルブ２１ｂ２、流量調整器２２ｂ１、流量調整器２２ｂ２及び温度調整器２５ｂ１を主要構成要素として含んでいる。

循環温調供給機構３０Ｂは、バルブ３１ｂ１〜バルブ３１ｂ４、流量調整器３２ｂ１〜流量調整器３２ｂ３、ポンプ３３ｂ１、フィルタ３４ｂ１、温度調整器３５ｂ１、及びタンク３６ｂ１を主要構成要素として含んでいる。

薬液供給機構４０Ｂは、バルブ４１ｂ１、流量調整器４２ｂ１及びフィルタ４４ｂ１を主要構成要素として含んでいる。

処理液生成機構１０Ｂに対し、ガス供給機構２０ＢからガスＧ１及びガスＧ２を供給し、循環温調供給機構３０Ｂ及び薬液供給機構４０Ｂから、薬液Ｃ１及び薬液Ｃ２を供給している。

ガス供給機構２０Ｂは、供給されるガスＧ０と中間点Ｐ２０との間に、バルブ２１ｂ１及び温度調整器２５ｂ１とバルブ２１ｂ２とが並列に設けられる。中間点Ｐ２０から処理液生成機構１０Ｂにかけては、流量調整器２２ｂ１を介して継手１４ｂ１に接続され、さらに流量調整器２２ｂ２を介して継手１４ｂ３に接続されている。

このような構成のガス供給機構２０Ｂにおいて、バルブ２１ｂ１を「開」、バルブ２１ｂ２を「閉」にすると、ガスＧ０が温度調整器２５ｂ１を通過することにより、中間点Ｐ２０において温度調整されたガスＧ０が得られる。

一方、バルブ２１ｂ１を「閉」、バルブ２１ｂ２を「開」にすると、ガスＧ０が温度調整されることなく常温のまま中間点Ｐ２０に供給される。

中間点Ｐ２０からのガスＧ０は、流量調整器２２ｂ１を通過したガスＧ１として、継手１４ｂ１を介して液滴分散機構１１ｂ１に供給され、さらに、流量調整器２２ｂ２を通過したガスＧ２として、継手１４ｂ３を介して液滴分散機構１１ｂ２に供給される。

つまり、バルブ２１ｂ１及びバルブ２１ｂ２にガスＧ０が供給されており、バルブ２１ｂ１を「開」にし、バルブ２１ｂ２を「閉」にすると、ガスＧ０が温度調整器２５ｂ１及び流量調整器２２ｂ１を通過することにより、温度調整及び流量調整がなされたガスＧ１が得られ、ガスＧ０が温度調整器２５ｂ１及び流量調整器２２ｂ２を通過することにより、温度調整及び流量調整がなされたガスＧ２が得られる。

一方、バルブ２１ｂ１を「閉」にして、バルブ２１ｂ２を「開」にすると、ガスＧ０が流量調整器２２ｂ１のみを通過することにより、流量調整のみがなされた常温のガスＧ１が得られ、ガスＧ０が流量調整器２２ｂ２のみを通過することにより、流量調整のみがなされた常温のガスＧ２が得られる。

循環温調供給機構３０Ｂにおいて、薬液Ｃ１をレシピに設定された温度に調整しながらタンク３６ｂ１に蓄えており、循環によって温度の斑を抑制している。その動作は、具体的には、バルブ３１ｂ３を「開」にして、ポンプ３３ｂ１によってタンク３６ｂ１内の薬液Ｃ１をフィルタ３４ｂ１、温度調整器３５ｂ１、バルブ３１ｂ３、流量調整器３２ｂ３を通してタンク３６ｂ１に戻すことによって、薬液Ｃ１の温度調整を実現している。薬液Ｃ１の直接の温度調整は温度調整器３５ｂ１によって行われる。

また、バルブ３１ｂ１とバルブ３１ｂ２とは排反動作を行っており、薬液Ｃ１を液滴分散機構１１ｂ１に供給する時はバルブ３１ｂ１を「開」にしてバルブ３１ｂ２を「閉」にし、それ以外の時はバルブ３１ｂ１を「閉」にしてバルブ３１ｂ２を「開」にする。

バルブ３１ｂ１を「開」にした場合、薬液Ｃ１がバルブ３１ｂ１、流量調整器３２ｂ１及び継手１４ｂ２を経由して液滴分散機構１１ｂ１に供給される。

流量調整器３２ｂ１及び流量調整器３２ｂ２それぞれの流量設定を同等にすることで、バルブ３１ｂ１及びバルブ３１ｂ２間の開閉切替え時の循環流量の変動が抑えられ、複数の供給系統を持つ場合に、流量調整器３２ｂ１及び流量調整器３２ｂ２の組み合わせと同等のものを供給系統の数だけ設けることになるが、供給系統間の相互干渉を抑制することができる。タンク３６ｂ１内の薬液Ｃ１が減ると、バルブ３１ｂ４を「開」にして薬液Ｃ１の原液をタンク３６ｂ１に補充する。

薬液供給機構４０Ｂは、バルブ４１ｂ１を「開」にすることで、フィルタ４４ｂ１、バルブ４１ｂ１、流量調整器４２ｂ１及び継手１４ｂ４を経由して、薬液Ｃ２の原液を液滴分散機構１１ｂ２に供給することができる。

実施の形態１において、薬液Ｃ１を硫酸（Ｈ_２ＳＯ_４）、薬液Ｃ２を過酸化水素水（Ｈ_２Ｏ_２）として、レジスト除去用の処理液ＭＣを生成する場合を考える。

この場合、硫酸（Ｈ_２ＳＯ_４）は、温度調整器３５ｂ１によって９０℃程度に温度調整して供給され、過酸化水素水（Ｈ_２Ｏ_２）は常温設置された薬供タンクやキャニスタ等の容器から直接供給される方法が考えられる。

実施の形態１では、ガス供給機構２０Ｂにおいて、バルブ２１ｂ１を「開」、バルブ２１ｂ２を「閉」にして、ガスＧ１及びガスＧ２のガス温度が例えば１３０℃以上になるように、温度調整器２５ｂ１の加熱処理によって温度調整処理を実行することができる。

この場合、硫酸（Ｈ_２ＳＯ_４）及び過酸化水素水（Ｈ_２Ｏ_２）それぞれを液滴に分散させる際のガスの温度を、硫酸（Ｈ_２ＳＯ_４）の温度よりも高くすることができる。

なお、薬液Ｃ２の構成材料である過酸化水素水（Ｈ_２Ｏ_２）を循環温調等で予め高温化していないのは、過酸化水素水（Ｈ_２Ｏ_２）に金属不純物が多く含まれている場合に、高温化によって急速に分解することを防ぐためである。

液滴分散機構１１ｂ１によって、薬液Ｃ１の構成材料である硫酸（Ｈ_２ＳＯ_４）は、ガスＧ１によって９０℃よりも高い温度に加熱された液滴に分散される。一方、液滴分散機構１１ｂ２によって、薬液Ｃ２の構成材料である過酸化水素水（Ｈ_２Ｏ_２）は、ガスＧ２によって常温よりも高い温度に加熱された液滴に分散される。

液滴混合機構１２ｂ１では、液滴状薬液ＧＣ１である、液滴に分散された硫酸（Ｈ_２ＳＯ_４）と、液滴状薬液ＧＣ２である、液滴に分散された過酸化水素水（Ｈ_２Ｏ_２）とを混合する際に発生する反応熱が上述した加熱状態に更に上乗せされる。

その結果、液滴混合機構１２ｂ１は、単に９０℃の硫酸（Ｈ_２ＳＯ_４）と常温の過酸化水素水（Ｈ_２Ｏ_２）とを混合する場合に比べ、高い温度の液滴状の処理液ＭＣを生成することができる。

実施の形態１の処理液生成機構１０Ｂは、２つの微細な液滴に分散された液滴状薬液ＧＣ１及びＧＣ２がガスＧ１及びＧ２の流れに乗った状態で混合されることにより、瞬時に緻密に混ざり合い、生成された液滴状の処理液ＭＣは、微細で熱容量が小さいために蓄積された反応熱によって急激に高温化する。

さらに、生成された液滴状の処理液ＭＣは、混じり合ったガスの流れに乗っているため、取り囲んでいるガスによって断熱されており、仮にガスの温度が、生成された液滴状の処理液ＭＣの温度より低い場合でも、放熱は穏やかとなる。

一方、図７で示した液滴分散機構１１ｚ１は、反応熱が出尽くした後の混合薬液ＭＣ９をガスＧ１によって液滴に分散させているため、ガスＧ１の流れに乗るまでに大量のガスに晒されることになり、液滴の温度はほぼガスＧ１の温度に馴染んでしまう。このため、処理液ＭＣの高い反応性を確保するには、ガスＧ１の温度を処理条件で求める温度にまで高く設定しておく必要がある。

これに対し、処理液生成機構１０Ｂでは、液滴状薬液ＧＣ１と液滴状薬液ＧＣ２とが瞬時に緻密に混ざり合うため、液滴混合機構１２ｂ１から吐出ノズル１３ｂ１を介して吐出に至るまでの混合に必要な配管長を短くでき、配管からの放熱による温度低下も抑制できる。

さらに、処理液生成機構１０Ｂにおいて、液滴分散機構１１ｂ１及び１１ｂ２、液滴混合機構１２ｂ１並びに吐出ノズル１３ｂ１は一体的に構成される。

このため、液滴分散機構１１ｂ１及び１１ｂ２による第１及び第２の液滴化処理、液滴混合機構１２ｂ１による液滴混合処理及び吐出ノズル１３ｂ１による吐出処理を比較的狭い処理領域内で行うことができる。

その結果、実施の形態１の処理液生成機構１０Ｂの動作時において、処理液生成機構１０Ｂからの放熱を最小限に抑えることができる。

ところで、前述したように、薬液Ｃ２が過酸化水素水（Ｈ_２Ｏ_２）のとき、金属不純物が多く含まれている場合に、ガスＧ２による薬液Ｃ２の高温化によって急速に分解する懸念が考えられるが、実施の形態１では上記懸念はほぼ無視できる。

その理由は、実施の形態１の処理液生成機構１０Ｂでは、薬液Ｃ２及び液滴状薬液ＧＣ２が高温化される期間は十分短く、液滴分散機構１１ｂ２により液滴状薬液ＧＣ２を得た後、液滴分散機構１１ｃ１によって速やかに液滴状薬液ＧＣ１及びＧＣ２との液滴混合処理が実行されるからである。

したがって、処理液生成機構１０Ｂを使用した処理液生成方法によれば、処理液生成機構１０Ａ同様、高い反応性を確保することによって処理時間が短縮できる。さらに、処理液生成機構１０Ｂを用いる半導体製造装置は、生産能力の向上が期待できる。

ところで、レジスト除去用の処理液ＭＣを生成する場合では、液滴分散機構１１ｂ１による第１の液滴化処理の実行時における薬液Ｃ１の温度をＴＣ１、ガスＧ１の温度をＴＧ１とし、液滴分散機構１１ｂ２による第２の液滴化処理の実行時における薬液Ｃ２の温度をＴＣ２、ガスＧ２の温度をＴＧ２としたとき、条件１「ＴＣ１＜ＴＧ１」及び条件２「ＴＣ２＜ＴＧ２」を共に満足している。

このように、実施の形態１の処理液生成機構１０Ｂは、条件１及び条件２を共に満足する温度調整器２５ｂ１を有することを特徴としている。すなわち、温度調整器２５ｂ１の温度調整処理に課されたガス温度調節条件は、条件１及び条件２を共に満足することになる。

処理液生成機構１０Ｂは上記特徴を有するため、第１及び第２の液滴化処理によって得られる液滴状薬液ＧＣ１及びＧＣ２を共に液滴化前の薬液Ｃ１及びＣ２の状態よりも高温状態に設定することができる。

その結果、処理液生成機構１０Ｂは、比較的高温な状態で液滴混合機構１２ｂ１による上記液滴混合処理を実行することができるため、処理液ＭＣの反応性のさらなる向上を図ることができる。

なお、上記条件１及び条件２のうち、少なくとも一つを満足すれば、処理液ＭＣの反応性の効果を発揮することができる。すなわち、液滴分散機構１１ｂ１及び１１ｂ２のうち、前段に温度調整器を有する少なくとも一つの液滴分散機構に関し、少なくとも一つの液滴分散機構の処理対象となる、少なくとも一つの薬液の温度をＴＣ、少なくとも一つのガスの温度をＴＧとしたとき、条件「ＴＣ＜ＴＧ」を満足することがガス温度調節条件となる。

（半導体製造装置）
図３は実施の形態１における半導体製造装置の主要部である処理機構２００の内部構成を示す説明図である。処理機構２００は実施の形態１の処理液生成機構１０Ｂ及びその周辺部を含む主要構成要素と、さらに、ウエハチャックステージ機構２、カップ機構３、ノズルスキャン機構４、気水分離器５ａ及び水供給機構５０Ｂを含んでいる。以下、図２と同等の構成要素については同一符号を付すことにより、説明を適宜省略し、処理機構２００に固有の特徴を中心に説明する。

ウエハチャックステージ機構２は、載置された半導体ウエハ１をウエハステージ２ａ上で保持する。半導体ウエハ１がウエハステージ２ａ上に載置された後、半導体ウエハ１はウエハチャック２ｂによって保持される。ウエハステージ２ａはステージ回転モーター２ｃによって回転運動することができる。

ノズルスキャン機構４は、スキャンアーム４ａ、スキャンシャフト４ｂ及びスキャンモーター４ｃを主要構成要素として含んでいる。

スキャンモーター４ｃの回転動作でスキャンシャフト４ｂを回転させ、スキャンシャフト４ｂを上下動させることにより、スキャンアーム４ａに固定された処理液生成機構１０Ｂを、半導体ウエハ１の上方に移動させ、半導体ウエハ１の上面からティーチングされた高さに、処理液ＭＣを吐出する吐出ノズル１３ｂ１を位置付ける。

カップ機構３は、薬液カップ３ａ、水洗カップ３ｂ及びガード３ｃを主要構成要素として含んでいる。カップ機構３において薬液カップ３ａ，水洗カップ３ｂ間の経路３ｘが処理液ＭＣを排出するための経路となり、水洗カップ３ｂ，ガード３ｃ間の経路３ｙが水Ｗを排出するための経路となる。

水供給機構５０Ｂはバルブ５１ｂ１を有しており、半導体ウエハ１の水洗を行う際、バルブ５１ｂ１を「開」にして、半導体ウエハ１に水Ｗを供給する。

図４は、図３に示した処理機構２００の制御システムの構成の一部を示すブロック図である。

同図に示すように、処理機構２００の制御システムは、操作用ＰＣ１０１および制御用ＰＬＣ(Programmable Logic Controller)１０２を含んで構成されている。

操作用ＰＣ１０１は制御用ＰＬＣ１０２に制御指示を与え、制御用ＰＬＣ１０２は操作用ＰＣ１０１からの制御指示に沿って、処理機構２００を制御する。

操作用ＰＣ１０１はＭＭ−ＩＦ（マンマシンインターフェース）１０１ａ及びＰＣ１０１ｂを主要構成要素として含んでいる。

制御用ＰＬＣ１０２はＰＬＣ１０２ａと、ＰＬＣ１０２ａによって制御されるチャンバ制御部１０２ｂ、ガス制御部１０２ｃ、第１薬液制御部１０２ｄ、第２薬液制御部１０２ｅ、及び水洗制御部１０２ｆを主要構成要素として含んでいる。

チャンバ制御部１０２ｂで行う制御として、ステージ回転制御１０２ｂ１、チャック開閉制御１０２ｂ２、カップ上下制御１０２ｂ３、及びノズルスキャン制御１０２ｂ４が含まれる。

なお、図３及び図４で示していない構成部として、半導体ウエハ１を収納するキャリア、半導体製造装置の搬送機構の主要構成要素であるロードポート、ロードポートと処理機構２００との間で半導体ウエハ１を搬送するロボット等も含まれるが、説明の都合上、これらの構成部の図示は省略する。

図５は、図３に示した実施の形態２の処理機構２００による半導体製造方法の工程フローを示すフローチャートである。図５で示すＳ１〜Ｓ１３で示した各工程は、図４で示した制御システムの制御下で順次実行される。

以下、図５を参照して、実施の形態２の処理機構２００を使用した半導体製造方法を説明する。

まず、Ｓ１の工程に至るまでの処理を説明する。

半導体ウエハ１を収納した図示しないキャリアが図示しないロードポートに設置されており、ＭＭ−ＩＦ１０１ａでＰＣ１０１ｂを操作してＰＬＣ１０２ａにコマンドを送信してマッピング処理を開始する。マッピング処理とは、キャリアに収納された半導体ウエハ１のスロット位置を認識する処理である。なお、ロードポートとは、作業者がキャリア設定するステージとマッピング機構を主要構成要素として含んでおり、図示しない搬送ロボットがキャリアに対して半導体ウエハ１の出し入れを行うためのキャリア保持機構のことである。

マッピング処理の終了後、作業者がキャリア内に収納されている半導体ウエハ１のスロット位置をＭＭ−ＩＦ１０１ａ上で把握し、さらにＭＭ−ＩＦ１０１ａによりＰＣ１０１ｂを操作して一括もしくはスロット毎に予め設定されているレシピを選択し、ＰＬＣ１０２ａにコマンドを送信してレシピに基づく処理を起動する。レシピに設定されているパラメータやモニター値等をＰＣ１０１ｂとＰＬＣ１０２ａとの間で通信しながら順次、半導体ウエハ１の処理を進めていく。

作業者による上記の作業を経て、Ｓ１の工程に至ることになる。Ｓ１の工程は、処理をする半導体ウエハを処理機構に搬送する工程を示す。

処理機構２００側では、半導体ウエハ１を載置できるように、薬液カップ３ａ、水洗カップ３ｂは原点である下方に有り、チャック開閉制御１０２ｂ２によって、ウエハチャック２ｂを「開」にして待ち状態になる。

この待ち状態で図示しない搬送ロボットにより、選択されたスロットから半導体ウエハ１は順次取り出され、処理機構２００側のウエハステージ２ａ上に載置される。

半導体ウエハ１がウエハステージ２ａ上に正常に載置された後、チャック開閉制御１０２ｂ２によってウエハチャック２ｂを「閉」にして、半導体ウエハ１を保持する。

このように、Ｓ１の工程を実行することにより、製造対象となる半導体ウエハ１を処理機構２００に搬送する。

次に、Ｓ２の工程において、ガス供給機構２０ＢにガスＧ０を供給することにより、処理液生成機構１０Ｂの液滴分散機構１１ｂ１及び１１ｂ２にガスＧ１及びＧ２を供給する。この際、バルブ２１ｂ１及びバルブ２１ｂ２のうち、一方を「開」、他方を「閉」にしてガスＧ０を供給し、流量調整器２２ｂ１及び流量調整器２２ｂ２をガスＧ０が通ることにより、ガスＧ１及びＧ２それぞれのガス温度及びガス流量が設定される。

ガス制御部１０２ｃの制御下でＳ２の工程が実行される。ガス制御部１０２ｃは、ガスＧ０の温度調整を行う場合、温度調整器２５ｂ１の設定温度をレシピに設定された温度に設定し、かつ、バルブ２１ｂ１を「開」、バルブ２１ｂ２を「閉」にする。

ガス制御部１０２ｃは、ガスＧ０の温度調整を行わない場合、バルブ２１ｂ２を「開」にし、バルブ２１ｂ１を「閉」にする。

なお、ガスＧ０の温度調整に関係無く、ガス制御部１０２ｃは、流量調整器２２ｂ１及び流量調整器２２ｂ２それぞれの調整流量をレシピに設定された流量に設定する。

このように、Ｓ２の工程を実行することにより、ガスＧ１を液滴分散機構１１ｂ１に、ガスＧ２を液滴分散機構１１ｂ２に、それぞれ供給する。

なお、Ｓ２の工程は、ガスＧ０の温度調整が安定する時間を見越してＳ６の工程に示した薬液供給処理に先がけて実行される。

次に、Ｓ３の工程において、吐出ノズル１３ｂ１を半導体ウエハ１の上面からティーチングされた高さに位置付けるように、ノズルスキャン機構４によって処理液生成機構１０Ｂを移動させる。

チャンバ制御部１０２ｂの制御下でＳ３の工程は実行される。カップ上下制御１０２ｂ３によって薬液カップ３ａを上方に移動させる。

同時に、ノズルスキャン制御１０２ｂ４によってスキャンシャフト４ｂの上下動、及びスキャンモーター４ｃの回転動作を制御して、スキャンアーム４ａに固定されている処理液生成機構１０Ｂを、半導体ウエハ１の上方に移動させ、半導体ウエハ１の上面からティーチングされた高さに、処理液ＭＣを吐出する吐出ノズル１３ｂ１を位置付ける。

上述したように、Ｓ３の工程を実行することにより、吐出ノズルを半導体ウエハ上面からティーチングされた高さに位置付ける。

その後、Ｓ４の工程において、ウエハチャックステージ機構２によって、半導体ウエハ１を保持したウエハステージ２ａをレシピで設定された速度である設定速度で回転させる。

チャンバ制御部１０２ｂの制御下でＳ４の工程は実行される。具体的には、ステージ回転制御１０２ｂ１によってステージ回転モーター２ｃの回転を制御して、半導体ウエハ１を保持したウエハステージ２ａを、レシピに設定された薬液処理に適した設定速度で回転させる。

続いて、Ｓ５の工程において、温度調整器２５ｂ１で温度調整されたガスＧ１及びＧ２用のガスＧ０の温度が適正になっていることを確認する。ガスＧ０の温度が適正な温度範囲内になるまで、次のＳ６の工程に移行することはない。

ガス制御部１０２ｃの制御下でＳ５の工程が実行される。Ｓ５の工程は、温度調整器２５ｂ１でガスＧ１及びＧ２の温度調整を行う場合に必要となる処理である。ガス制御部１０２ｃは、ガスＧ０の温度がレシピに設定された適正な温度範囲内になっていることを、温度調整器２５ｂ１に組み込まれている温度センサーの値で確認することができる。

上述したように、Ｓ５の工程もＳ２の工程と同様に、Ｓ６の工程の薬液供給処理に先がけて実行され、ガスＧ０温度が適正になっていることを確認する。

そして、Ｓ６の工程において、循環温調供給機構３０Ｂから薬液Ｃ１を液滴分散機構１１ｂ１に向けて供給し、薬液供給機構４０Ｂから薬液Ｃ２を液滴分散機構１１ｂ２に向けて供給する。なお、薬液Ｃ１は、温度調整器３５ｂ１によって適正温度になるように温度調整されている。

第１薬液制御部１０２ｄ及び第２薬液制御部１０２ｅの制御下でＳ６の工程が実行される。第１薬液制御部１０２ｄにより、バルブ３１ｂ１を「開」に、バルブ３１ｂ２を「閉」にし、流量調整器３２ｂ１の調整流量をレシピに設定された薬液Ｃ１用流量に設定することにより、ガスＧ１が供給されている液滴分散機構１１ｂ１に薬液Ｃ１が供給さる。

同時に、第２薬液制御部１０２ｅにより、バルブ４１ｂ１を「開」にし、流量調整器４２ｂ１の調整流量をレシピに設定された薬液Ｃ２用流量に設定することにより、ガスＧ２が供給されている液滴分散機構１１ｂ２に薬液Ｃ２が供給される。

その結果、処理液生成機構１０Ｂによる第１及び第２の液滴化処理並びに液滴混合処理が実行される。

すなわち、薬液Ｃ１に対しガスＧ１を供給して、薬液Ｃ１を液滴に分散させて液滴状薬液ＧＣ１を得る液滴分散機構１１ｂ１による第１の液滴化処理、薬液Ｃ２に対しガスＧ２を供給して、薬液Ｃ２を液滴に分散させて液滴状薬液ＧＣ２を得る液滴分散機構１１ｂ２による第２の液滴化処理が実行される。

さらに、第１及び第２の液滴化処理に連続して、液滴混合機構１２ｂ１による液滴状薬液ＧＣ１と液滴状薬液ＧＣ２との液滴混合処理が実行され、液滴状の処理液ＭＣを得る。

Ｓ６の工程と並行して進むＳ７の工程において、処理液生成機構１０Ｂによる第１及び第２の液滴化処理並びに液滴混合処理で生成された処理液ＭＣを、吐出ノズル１３ｂ１から半導体ウエハ１の上面に吐出する吐出処理が実行される。

チャンバ制御部１０２ｂの制御下でＳ７の工程は実行される。Ｓ７の工程の実行期間中において、ノズルスキャン制御１０２ｂ４によって吐出ノズル１３ｂ１を、半導体ウエハ１のほぼ中心の上方に位置づけても良い。

他に、スキャンモーター４ｃの回転を制御して、吐出ノズル１３ｂ１を半導体ウエハ１の表面の上方でスキャンさせても良い。この場合、半導体ウエハ１の上面全体に処理液ＭＣを満遍なく直に供給できるようになり、液滴状の処理液ＭＣの反応性をさらに均一性良く作用させることができる。

なお、処理に用いられた処理液ＭＣは、経路３ｘを介して気水分離器５ａに向けて排出される。

このように、Ｓ６及びＳ７の工程を実行することにより、薬液Ｃ１及びＣ２を処理液生成機構１０Ｂに供給し、第１及び第２の液滴化処理に連続して液滴混合処理を実行させ、吐出ノズル１３ｂ１から半導体ウエハ１の上面に処理液ＭＣが満遍なく吐出される。

Ｓ７の工程に続いて、Ｓ８の工程において、薬液Ｃ１及びＣ２の供給を開始してからレシピに設定された時間が経過した後に薬液Ｃ１及びＣ２の供給を止め、処理を終了させる。

すなわち、Ｓ６及びＳ７の工程の処理は、実行開始後、上記レシピに設定された時間が経過するまで継続的に実行され、その後、Ｓ８の工程により自動的に終了する。

第１薬液制御部１０２ｄ及び第２薬液制御部１０２ｅの制御下でＳ８の工程は実行される。上記のレシピに設定された時間が経過した後、第１薬液制御部１０２ｄにより、バルブ３１ｂ１を「閉」に、バルブ３１ｂ２を「開」にし、第２薬液制御部１０２ｅにより、バルブ４１ｂ１を「閉」にし、Ｓ６の工程及びＳ７の工程の処理を終了させる。

その後、Ｓ９の工程において、吐出ノズル１３ｂ１を、半導体ウエハ１から離れた待機位置に移動させ、待機位置に位置付ける。

チャンバ制御部１０２ｂの制御下でＳ９の工程は実行される。具体的には、カップ上下制御１０２ｂ３によって水洗カップ３ｂを上方に移動させ、ノズルスキャン制御１０２ｂ４によってスキャンシャフト４ｂの上下動とスキャンモーター４ｃの回転とを制御してスキャンアーム４ａに固定されている処理液生成機構１０Ｂを待機位置に移動させ、位置付ける。

続いて、Ｓ１０の工程において、ガス供給機構２０ＢへのガスＧ０の供給を停止して、ガスＧ１及びＧ２が処理液生成機構１０Ｂに供給されないようにする。

ガス制御部１０２ｃの制御下でＳ１０の工程は実行される。すなわち、ガス制御部１０２ｃにより、開いているバルブ２１ｂ１またはバルブ２１ｂ２を「閉」にし、流量調整器２２ｂ１と流量調整器２２ｂ２の設定流量をゼロにして、ガスＧ１及びＧ２の供給を止める。

そして、Ｓ１１の工程において、半導体ウエハ１を水洗する。

チャンバ制御部１０２ｂ及び水洗制御部１０２ｆの制御下でＳ１１の工程は実行される。ステージ回転制御１０２ｂ１によってステージ回転モーター２ｃの回転を制御して半導体ウエハ１を保持したウエハステージ２ａをレシピに設定された水洗処理に適した速度で回転させる。同時に、水洗制御部１０２ｆにより、バルブ５１ｂ１を「開」にして半導体ウエハ１に水Ｗを供給することにより、半導体ウエハ１を水洗する。

なお、半導体ウエハ１の洗浄に用いられた水Ｗは、経路３ｙを介して気水分離器５ａに向けて排出される。

レシピに設定された時間が経過した後、Ｓ１２の工程において、ウエハチャックステージ機構２により半導体ウエハ１を高速回転させて乾燥させる。

チャンバ制御部１０２ｂ及び水洗制御部１０２ｆの制御下でＳ１２の工程は実行される。水洗制御部１０２ｆにより、バルブ５１ｂ１を「閉」にし、ステージ回転制御１０２ｂ１によってステージ回転モーター２ｃの回転を制御して、半導体ウエハ１を保持したウエハステージ２ａをレシピに設定された乾燥処理に適した速度で高速回転させる。その結果、半導体ウエハ１を乾燥させることができる。

レシピに設定された時間が経過した後、ステージ回転制御１０２ｂ１によってステージ回転モーター２ｃの回転を止めて乾燥処理を終了させ、カップ上下制御１０２ｂ３によって、薬液カップ３ａ、水洗カップ３ｂを原点である下方に移動させ、チャック開閉制御１０２ｂ２によってウエハチャック２ｂを「開」にして待ち状態になる。

Ｓ１２の工程の終了により、半導体ウエハ１の上面への一連の処理が完了し、完成された半導体ウエハ１が得られる。

最後に、Ｓ１３の工程において、処理が終わった半導体ウエハ１をウエハステージ２ａ上から取り出す。半導体ウエハ１の取り出しは図示しない搬送ロボットにより行われる。

処理が完了した半導体ウエハ１は元のスロットに戻すか、別のキャリアに収納される。

Ｓ１３の工程の終了後、処理機構２００は、新たな製造対象となる半導体ウエハ１に対し、Ｓ１〜Ｓ１３の工程を再び実行することができる。

上記のように、処理液生成機構１０Ｂを使用した処理機構２００を有する半導体製造装置によって半導体製造方法を実行することにより、液滴状で緻密に混合されて高い反応性を有する処理液ＭＣを、製造対象の半導体ウエハ１の上面に満遍なく吐出することができる。例えば、処理液ＭＣがレジスト除去用の場合、レジスト除去能力に優れた反応性の高い処理液ＭＣが半導体ウエハ１の上面に吐出されるため、半導体ウエハ１に形成されたレジスト除去の処理時間を短縮することができる。

その結果、処理機構２００による半導体製造方法にレジスト除去工程が含まれる場合、完成された半導体ウエハ１の生産能力の向上が期待できる。

＜実施の形態２＞
（基本構成）
図６は、実施の形態２の処理液生成機構１０Ｃの内部構成を示す説明図である。処理液生成機構１０Ｃは、３種類の薬液Ｃ１〜Ｃ３に対応している。

処理液生成機構１０Ｃは、液滴分散機構１１ｃ１〜液滴分散機構１１ｃ３、液滴混合機構１２ｃ１、吐出ノズル１３ｃ１及び継手１４ｃ１〜継手１４ｃ６を主要構成要素として含んでおり、一体化した構造をしている。

第１の液滴分散機構である液滴分散機構１１ｃ１は、第１の薬液である薬液Ｃ１に対し第１のガスであるガスＧ１を供給して、薬液Ｃ１を液滴に分散させて第１の液滴状薬液である液滴状薬液ＧＣ１を得る第１の液滴化処理を実行する。

継手１４ｃ１を介してガスＧ１が液滴分散機構１１ｃ１の内部に供給され、継手１４ｃ２を介して薬液Ｃ１が液滴分散機構１１ｃ１の内部に供給され、上記構造内で液滴混合機構１２ｃ１に液滴状薬液ＧＣ１が供給される。

第２の液滴分散機構である液滴分散機構１１ｃ２は、第２の薬液である薬液Ｃ２に対し第２のガスであるガスＧ２を供給して、薬液Ｃ２を液滴に分散させて第２の液滴状薬液である液滴状薬液ＧＣ２を得る第２の液滴化処理を実行する。

継手１４ｃ３を介してガスＧ２が液滴分散機構１１ｃ２の内部に供給され、継手１４ｃ４を介して薬液Ｃ２が液滴分散機構１１ｃ２の内部に供給され、上記構造内で液滴混合機構１２ｃ１に液滴状薬液ＧＣ２が供給される。

第３の液滴分散機構である液滴分散機構１１ｃ３は、第３の薬液である薬液Ｃ３に対し第３のガスであるガスＧ３を供給して、薬液Ｃ３を液滴に分散させて第３の液滴状薬液である液滴状薬液ＧＣ３を得る第３の液滴化処理を実行する。

継手１４ｃ５を介してガスＧ３が液滴分散機構１１ｃ３の内部に供給され、継手１４ｃ６を介して薬液Ｃ３が液滴分散機構１１ｃ３の内部に供給され、上記構造内で液滴混合機構１２ｃ１に液滴状薬液ＧＣ３が供給される。

液滴混合機構１２ｃ１は、液滴状薬液ＧＣ１と液滴状薬液ＧＣ２と液滴状薬液ＧＣ３とを混合して、液滴状の処理液ＭＣを得る液滴混合処理を実行する。

吐出ノズル１３ｃ１は、液滴混合機構１２ｃ１から受けた処理液ＭＣを外部に吐出する吐出処理を実行する。

上述した処理液生成機構１０Ｃによる処理液生成方法は、第１〜第３の液滴化処理に連続して、液滴混合処理を実行することにより、液滴状の処理液ＭＣを生成している。

このように、実施の形態２の処理液生成機構１０Ｃにおいて、液滴分散機構１１ｃ１〜１１ｃ３で得られる液滴状薬液ＧＣ１〜ＧＣ３は微細な液滴に分散されてガスＧ１〜Ｇ３の流れに乗っている。このため、液滴混合機構１２ｃ１による液滴混合処理の実行時に液滴状薬液ＧＣ１〜ＧＣ３は比較的短期間で瞬時に緻密に混じり合い、熱容量が小さい液滴は、反応熱によって急激に高温化する。つまり、液滴混合機構１２ｃ１から吐出ノズル１３ｃ１に至る配管長を比較的短くできるので、配管からの放熱による反応性の低下を抑制できる。その一方で、生成された液滴状の処理液ＭＣは、混じり合ったガスの流れに乗っているため、取り囲んでいるガスによって断熱されており、ガスの温度が生成された液滴状の処理液ＭＣの温度より低いとしても放熱は穏やかである。故に、処理液生成機構１０Ｃによる処理液生成方法によって、高温化を保ち、高い反応性を確保した適正なコンディションの液滴状の処理液ＭＣを利用できるようになる。

したがって、実施の形態２の処理液生成機構１０Ｃを使用した処理液生成方法によれば、反応性の低下を抑制し、液滴に分散させるガスＧ１〜Ｇ３の温度を処理条件で求める温度よりも低く設定できる処理液生成方法を実現し、処理液ＭＣの高い反応性を確保することで処理時間を短縮できる。また、この処理液生成機構１０Ｃを用いた半導体製造装置及び半導体製造方法は、高い生産能力が期待できる。

実施の形態２において、レジスト除去用の処理液ＭＣを生成する場合では、液滴分散機構１１ｃ１による第１の液滴化処理の実行時における薬液Ｃ１の温度をＴＣ１、ガスＧ１の温度をＴＧ１とし、液滴分散機構１１ｃ２による第２の液滴化処理の実行時における薬液Ｃ２の温度をＴＣ２、ガスＧ２の温度をＴＧ２とし、液滴分散機構１１ｃ３による第３の液滴化処理の実行時における薬液Ｃ３の温度をＴＣ３、ガスＧ３の温度をＴＧ３としたとき、条件１「ＴＣ１＜ＴＧ１」、条件２「ＴＣ２＜ＴＧ２」、及び条件３「ＴＣ２＜ＴＧ２」を共に満足している。

このように、実施の形態２の処理液生成機構１０Ｃは、条件１、条件２及び条件３を共に満足する特徴をさらに有している。このため、処理液生成機構１０ＣのガスＧ１〜Ｇ３の供給路に、実施の形態１のガス供給機構２０Ｂにおける温度調整器２５ｂ１に相当する温度調整器を設けることが望ましい。この場合、温度調整器の温度調整処理に課されたガス温度調節条件は、条件１、条件２及び条件３を全て満足することになる。

処理液生成機構１０Ｃは上記特徴を有するため、第１、第２及び第３の液滴化処理によって得られる液滴状薬液ＧＣ１、ＧＣ２及びＧＣ３を共に液滴化前の薬液Ｃ１、Ｃ２及びＣ３の状態よりも高温状態に設定することができる。

その結果、処理液生成機構１０Ｃは、比較的高温な状態で液滴混合機構１２ｃ１による上記液滴混合処理を実行することができるため、処理液ＭＣの反応性のさらなる向上を図ることができる。

なお、上記条件１〜条件３のうち、少なくとも一つを満足すれば、処理液ＭＣの反応性の効果を発揮することができる。すなわち、液滴分散機構１１ｃ１〜液滴分散機構１１ｃ３のうち、前段に温度調整器を有する少なくとも一つの液滴分散機構に関し、少なくとも一つのの液滴分散機構の処理対象となる、少なくとも一つの薬液の温度をＴＣ、少なくとも一つのガスの温度をＴＧとしたとき、条件「ＴＣ＜ＴＧ」を満足することがガス温度調節条件となる。

薬液Ｃ１〜Ｃ３の組み合わせの例としては、薬液Ｃ１を硫酸（Ｈ_２ＳＯ_４）、薬液Ｃ２を過酸化水素水（Ｈ_２Ｏ_２）、薬液Ｃ３を弗酸（ＨＦ）として、半導体ウエハの表面にある有機物と酸化膜を除去して新たなケミカル酸化膜を形成する処理や、薬液Ｃ１を硫酸（Ｈ_２ＳＯ_４）、薬液Ｃ２を硝酸（ＨＮＯ３）、薬液Ｃ３を弗酸（ＨＦ）として、半導体ウエハであるＳｉを高速にエッチングする処理等がある。

いずれにおいても、混合によって発生する反応熱を利用することにより、同様に生成された処理液の高い反応性を確保することができ、処理時間を短縮し、生産能力の向上が期待できる半導体製造装置及び半導体製造方法を得ることができる。

＜その他＞
上述した実施の形態で述べた液滴の粒径としては、１〜数１００μｍ程度の粒径が想定されるが、ガス流量、ガス流速、配管長、粘度、表面張力等に依存しており、粘度や表面張力は、薬液の混合の割合や温度によっても大きく変化する。

上述した実施の形態１の処理液生成機構１０Ｂは２種類の薬液Ｃ１及びＣ２を混合して処理液ＭＣを生成しており、実施の形態２の処理液生成機構１０Ｃは３種類の薬液Ｃ１〜Ｃ３を混合して処理液ＭＣを生成している。

薬液の組み合わせは、上述した２種類や３種類に限るものではなく、処理の直前に混合することによって反応熱を活用できる組み合わせや活性種を高濃度化できる組み合わせは、様々な薬液の組み合わせで考えることができる。例えば、４種類以上の薬液を組み合わせることも考えられる。

すなわち、実施の形態１の処理液生成機構１０Ｂや実施の形態２の処理液生成機構１０Ｃを拡張して、複数の薬液を液滴に分散させてから混合する様々な態様が考えられる。上記様々な態様では、複数の液滴化薬液が瞬時に緻密に混ざり合って一気に反応熱を蓄積したり、活性種を発生させたりすることができるため、高い反応性を確保した適正な条件を満足する処理液ＭＣを生成することができる。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。例えば、実施の形態１の処理機構２００において、薬液を３種類に増やし、実施の形態１の処理液生成機構１０Ｂに代えて、実施の形態２の処理液生成機構１０Ｃを用いても良い。

２ ウエハチャックステージ機構、４ ノズルスキャン機構、１０Ａ〜１０Ｃ 処理液生成機構、１１ａ１，１１ａ２，１１ｂ１，１１ｂ２，１１ｃ１〜１１ｃ３ 液滴分散機構、１２ａ１，１２ｂ１，１２ｃ１ 液滴混合機構、２０Ｂ ガス供給機構、３０Ｂ 循環温調供給機構、４０Ｂ 薬液供給機構、５０Ｂ 水供給機構、２００ 処理機構。

Claims (9)

1. 第１の薬液を液滴化して第１の液滴状薬液を得る第１の液滴化処理と、
   第２の薬液を液滴化して第２の液滴状薬液を得る第２の液滴化処理と、
   少なくとも前記第１の液滴状薬液と前記第２の液滴状薬液とを混合して、液滴状の処理液を得る液滴混合処理とを備える、
   処理液生成方法。
2. 請求項１に記載の処理液生成方法であって、
   第３の薬液を液滴化して第３の液滴状薬液を得る第３の液滴化処理をさらに備え、
   前記液滴混合処理は、少なくとも前記第１の液滴状薬液、前記第２の液滴状薬液及び前記第３の液滴状薬液を混合して、液滴状の前記処理液を得る処理を含む、
   処理液生成方法。
3. 請求項１または請求項２に記載の処理液生成方法であって、
   前記第１の薬液に第１のガスを供給することにより、前記第１の液滴化処理を実行し、
   前記第２の薬液に第２のガスを供給することにより、前記第２の液滴化処理を実行し、
   前記第１の液滴化処理の実行時における前記第１の薬液の温度をＴＣ１、前記第１のガスの温度をＴＧ１とし、前記第２の液滴化処理の実行時における前記第２の薬液の温度をＴＣ２、前記第２のガスの温度をＴＧ２としたとき、条件１「ＴＣ１＜ＴＧ１」及び条件２「ＴＣ２＜ＴＧ２」のうち、少なくとも１つの条件を満足することを特徴とする、
   処理液生成方法。
4. 第１の薬液に対し第１のガスを供給して、前記第１の薬液を液滴に分散させて第１の液滴状薬液を得る第１の液滴化処理を実行する第１の液滴分散機構と、
   第２の薬液に対し第２のガスを供給して、前記第２の薬液を液滴に分散させて第２の液滴状薬液を得る第２の液滴化処理を実行する第２の液滴分散機構と、
   少なくとも前記第１の液滴状薬液と前記第２の液滴状薬液とを混合して、液滴状の処理液を得る液滴混合処理を実行する液滴混合機構と、
   前記液滴混合機構から受けた前記処理液を外部に吐出する吐出処理を実行する吐出ノズルとを備える、
   処理液生成機構。
5. 請求項４に記載の処理液生成機構であって、
   少なくとも前記第１及び第２の液滴分散機構、前記液滴混合機構、並びに前記吐出ノズルは一体化して構成される、
   処理液生成機構。
6. 請求項４または請求項５に記載の処理液生成機構であって、
   第３の薬液に対し第３のガスを供給して、前記第３の薬液を液滴に分散させて第３の液滴状薬液を得る第３の液滴化処理を実行する第３の液滴分散機構をさらに備え、
   前記液滴混合機構は、少なくとも前記第１の液滴状薬液、前記第２の液滴状薬液及び前記第３の液滴状薬液を混合して、液滴状の前記処理液を得る前記液滴混合処理を実行する、
   処理液生成機構。
7. 請求項４から請求項６のうち、いずれか１項に記載の処理液生成機構を含み、前記処理液生成機構を使用して生成された液滴状の前記処理液を、半導体ウエハの上面に吐出する処理機構を備えた、
   半導体製造装置。
8. 請求項７に記載の半導体製造装置であって、
   前記処理機構に含まれる前記処理液生成機構は、
   前記第１及び第２の液滴分散機構のうち、少なくとも一つの液滴分散機構の前段に設けられ、前記第１のガス及び前記第２のガスのうち、少なくとも一つのガスを加熱して、ガス温度調節条件を満足するように温度調整処理を実行する少なくとも一つの温度調整器をさらに備え、
   前記少なくとも一つの温度調整器を前段に備えた前記少なくとも一つの液滴分散機構において、前記第１及び第２の薬液のうち、前記少なくとも一つの液滴分散機構の処理対象となる薬液の温度をＴＣ、前記少なくとも一つのガスの温度をＴＧとしたとき、前記ガス温度調節条件は「ＴＣ＜ＴＧ」を満足することである、
   半導体製造装置。
9. 請求項７記載の半導体製造装置を用いて行う半導体製造方法であって、
   半導体ウエハをステージに搭載する工程と、
   前記第１及び第２の液滴分散機構に前記第１及び第２のガスを供給する工程と、
   吐出ノズルを前記半導体ウエハの上面からティーチングされた高さに位置付ける工程と、
   前記半導体ウエハを保持したステージを設定速度で回転させる工程と、
   前記第１及び第２の液滴分散機構に前記第１及び第２の薬液を供給する工程と、
   前記液滴混合機構による前記液滴混合処理の実行により得られた前記処理液を前記吐出ノズルを介して前記半導体ウエハの上面に吐出する工程と、
   設定された時間が経過した後に前記第１及び第２の薬液の供給を止める工程と、
   前記吐出ノズルを待機位置に位置付ける工程と、
   前記第１及び第２のガスの供給を止める工程と、
   前記半導体ウエハを前記ステージから取り出す工程とを備えた、
   半導体製造方法。

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