JP5183382B2 - 基板処理装置及び基板処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、基板処理装置及び基板処理方法に関し、特に処理対象物である基板を浸した微小気泡を含む液体に超音波を与えて、微小気泡の圧壊を行うことで基板の処理を行う基板処理装置及び基板処理方法に関する。

一例として、基板処理装置は、基板の製造工程において基板に対して純水等の液体を供給して処理を行う。この種の基板処理装置では、基板に付着したパーティクルを除去する必要がある。

基板のパーティクルを除去するために、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。

マイクロバブルやマイクロナノバブルのような微小気泡の利用は、近年注目されている技術であり、例えば数十ｎｍ〜数百ｎｍの凝縮された気泡が液中に存在しており、微小気泡が圧壊される時には、さらに細かい微小気泡を発生させて、マイナス電位を帯びており、パーティクルのような汚染物の吸着作用があり、酸素の液中での溶解を起こす等の特徴を有しており、有機物の分解、水の浄化、処理対象物の表面改質等に有効利用されている。
特開２００６―１７９７６５号公報

ところで、上述した微小気泡の優れた性質を、例えば半導体ウエハや、ＦＰＤ（フラット パネル ディスプレイ）等の処理対象物の洗浄に応用するためには、マイクロナノバブルのような微小気泡の表面に形成されているイオン核の圧壊制御が必要である。

一般には、超音波による微小気泡の圧壊方法が紹介されてはいるが、最適な発振周波数の超音波を、微小気泡を含む液体に対して付与して、微小気泡を共振させて微小気泡の圧壊を効果的に行う必要がある。

しかし、処理対象物の種類が変わって、処理対象物の洗浄条件（洗浄レシピ）が変わる場合があり、これまでは処理対象物の洗浄レシピの種類に応じた最適な発振周波数の超音波を、微小気泡に付与することができなかった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その目的は、基板の処理条件が変わっても、最適な発振周波数の超音波により、微小気泡を圧壊して基板の最適な処理を行うこと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では、処理対象物である基板に対して処理を行う基板処理装置であって、微小気泡を含む液体を貯めて、前記微小気泡を含む液体内に前記基板を浸漬して前記基板を処理する処理槽と、前記微小気泡を含む液体をサンプリングして前記微小気泡の粒径の度数分布を計測する粒径度数分布計測器と、前記粒径度数分布計測器から得られた前記微小気泡の粒径の度数分布から選択された前記微小気泡の粒径と固有周波数との相関近似式から、前記選択された前記微小気泡の固有周波数を得る制御部と、前記処理槽に配置されて前記微小気泡を含む液体に対して超音波を付与するための超音波振動子と、前記制御部からの前記微小気泡の固有周波数から発振周波数の情報を得て、前記超音波振動子を前記発振周波数で振動させて、前記微小気泡を含む液体中の前記微小気泡に超音波を付与させる超音波発振器と、を備えることを特徴とする。

本発明の基板処理方法では、処理対象物である基板に対して処理を行う基板処理方法であって、処理槽には微小気泡を含む液体を貯めて、前記微小気泡を含む液体内に前記基板を浸漬して処理し、粒径度数分布計測器は、前記微小気泡を含む液体をサンプリングして前記微小気泡の粒径の度数分布を計測し、制御部は、前記粒径度数分布計測器から得られた前記微小気泡の粒径の度数分布から選択された前記微小気泡の粒径と固有周波数との相関近似式から、前記選択された前記微小気泡の固有周波数を得て、超音波発振器は、前記制御部からの前記微小気泡の固有周波数から発振周波数の情報を得て、前記超音波振動子を前記発振周波数で振動させて、前記微小気泡を含む液体中の前記微小気泡に超音波を付与させることを特徴とする。

本発明によれば、基板の処理条件が変わっても、最適な発振周波数の超音波により、微小気泡を圧壊して基板の最適な処理を行うこと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。

本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の基板処理装置の好ましい実施形態を示している。

図１に示す基板処理装置１０は、一例として処理対象物である基板（ワークとも言う）Ｗに対して、微小気泡を含む液体Ｌを供給して洗浄処理を行う装置として適用されている。この基板Ｗは、例えば半導体ウエハであり、半導体ウエハの面には微細化された電気配線を有するデバイスが形成されている。

図１に示す基板処理装置１０は、基板装着部１１と、液受けカップ１２と、基板装着部１１の移動操作部１３と、微小気泡生成装置１４と、液貯蔵タンク１５と、液供給手段としてのポンプ１６と、フィルタ１７と、超音波振動付与装置５０と、そして制御部１００を有している。

図１に示す基板装着部１１は、モータ２６と、クランプ部２１を有している。モータ２６は、クランプ部２１を保持しており、クランプ部２１をＲ方向に回転させる。クランプ部２１は、基板Ｗを例えば真空吸着させるバキュームクランプであり、真空吸引部２２に接続されている。モータ２６の動作と真空吸引部２２の動作は、制御部１００により制御される。真空吸引部２２が動作することで、クランプ部２１は基板Ｗを着脱可能に吸引できる。

図１に示す液受けカップ１２は、処理槽２３と、液排出部２４を有している。この処理槽２３は、微小気泡Ｈを含む液体Ｌを貯めて、微小気泡Ｈを含む液体Ｌ内に基板Ｗを浸漬することができる容積を有する。液排出部２４は処理槽２３の周囲に形成されている。液排出部２４と液貯蔵タンク１５の間には、排出しようとする微小気泡Ｈを含む液体Ｌを液貯蔵タンク１５に対して回収するための配管２５が接続されている。

次に、図１に示す基板装着部１１の移動操作部１３の構造例を説明する。

図１に示す移動操作部１３は、アーム部２７と、サポート部２８と、基台２９と、移動機構部３０を有している。基台２９の上には、移動機構部３０が設定されており、移動機構部３０は、例えばサポート部２８をＸ軸方向とＹ軸方向に移動可能である。

モータ３３を作動させて送りねじ３４を回転させることで、スライダ３１は、ガイドレール３２において、Ｘ軸方向に移動可能である。また、モータ３５を作動させて送りねじ３６を回転させることで、サポート部２８はスライダ３１に対してＹ軸方向に移動可能である。

さらに、アーム部２７は、サポート部２８に対してＺ軸方向に沿って移動可能になっている。このアーム部２７の先端部には、基板装着部１１が設けられている。モータ３７を作動させて送りねじ３８を回転させることで、アーム部２７のスライダ３９は、サポート部２８に対してＺ軸方向に移動可能である。

これにより、基板装着部１１と基板Ｗは、制御部１００による指令によりモータ３３，３５，３７を動作させることで、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向に移動して位置決めすることができる。Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向は互いに直交している。なお、基板装着部１１と基板Ｗは、Ｘ軸方向とＺ軸方向だけに移動して位置決めすることができる簡略化した構成にしても良い。

次に、図１に示す微小気泡生成装置１４について説明する。

微小気泡生成装置１４は、微小気泡生成部４０と、液体供給部４１と、気体供給部４２を有する。液体供給部４１と気体供給部４２は、微小気泡生成部４０に接続されており、液体供給部４１は、例えば純水等の液体を微小気泡生成部４０に供給し、気体供給部４２は、例えばＮ_２ガス等の不活性ガスのような気体を供給する。これにより、微小気泡生成部４０では、生成された多数の微小気泡Ｈを液体Ｌの中に含ませて、気体と液体から多数の微小気泡Ｈを含む液体Ｌを生成する。なお、この微小気泡Ｈは、例えばマイクロナノバブルやナノバブルである。

この微小気泡生成部４０としては、例えば加圧することでフィルタに気体を通して液体中に微小気泡を含ませる加圧式の装置や、液体と気体を旋回させてせん断力を利用して微小気泡を生成する旋回式の装置を用いることができる。

図１に示す生成された微小気泡を含む液体Ｌは、液貯蔵タンク１５に対して配管４３を介して供給されることにより、一時的に貯める。液貯蔵タンク１５は、配管４４のポンプ１６とフィルタ１７を介して処理槽２３内に接続されており、制御部１００がポンプ１６を駆動することにより、液貯蔵タンク１５中の微小気泡Ｈを含む液体Ｌは、処理槽２３内に随時供給でき、処理槽２３内には微小気泡Ｈを含む液体Ｌが貯まる。この微小気泡Ｈを含む液体Ｌ中には、基板Ｗが浸漬されるようになっている。

図１に示すように、処理槽２３には、温度センサ８０が設けられている。この温度センサ８０は、処理槽２３内の微小気泡Ｈを含む液体Ｌの温度を、例えば予め定めた時間ごとに測定して、この時間ごとの微小気泡Ｈを含む液体Ｌの温度の変化を温度情報Ｓとして制御部１００に知らせる。

次に、図１に示す超音波振動付与装置５０を説明する。超音波振動付与装置５０は、微小気泡Ｈを含む液体Ｌ中の微小気泡Ｈに対して、最適な発振周波数の超音波振動を付与して、微小気泡Ｈを共振させることで微小気泡Ｈを圧壊させるための超音波振動付与装置５０を説明する。

超音波振動付与装置５０は、微小気泡を計測する粒径度数分布計測器１８と、周波数可変式超音波発振器１９と、超音波振動子２０を有する。超音波振動子２０は、金属製の処理槽２３の底部に密着して固定され、処理槽２３内の微小気泡Ｈを含む液体Ｌに対して超音波を付与する。

粒径度数分布計測器１８は、制御部１００の指令により、液貯蔵タンク１５内の微小気泡Ｈを含む液体Ｌをサンプリングして、液貯蔵タンク１５内の微小気泡Ｈを含む液体Ｌ中の微小気泡Ｈの粒径度数の分布を計測する。

図２は、微小気泡Ｈの粒径度数の分布の例を示している。

図１に示す粒径度数分布計測器１８は、図２に例示するような微小気泡Ｈを含む液体Ｌ中の微小気泡Ｈの粒径度数の分布を得て、この微小気泡Ｈの粒径分布において、指示線Ｂで示す最も大きい度数の微小気泡の粒径ＤＭを計測するようになっている。

この微小気泡の粒径度数分布計測器１８は、例えばパーティクルカウンタや動的散乱光度計等であり、構成として図３に例示するように、発光ダイオード等の発光部１８Ｂと、この発光部１８Ｂが発生する光を受光する受光部１８Ｃを有しており、発光部１８Ｂの光が微小気泡Ｈに照射された後に受光部１８Ｃに受光されることにより、複数の微小気泡Ｈの粒径（直径）Ｄを計測するようになっている。粒径度数分布計測器１８は、複数の微小気泡Ｈの粒径Ｄを得て、図２に示すような微小気泡Ｈの粒径度数の分布を得る。粒径度数分布計測器１８は、微小気泡Ｈの粒径度数の分布を制御部１００に通知する。

制御部１００は、微小気泡Ｈの粒径度数の分布の中の図２に示す指示線Ｂで示す最も大きい度数の微小気泡の粒径ＤＭから、超音波振動子２０を振動させるための固有周波数（固有共振周波数：ＭＨｚ）を得る。すなわち、制御部１００は、図４に示すように、粒径度数分布計測器から得られた微小気泡Ｈの粒径の度数分布から選択された微小気泡Ｈの粒径ＤＭと、固有周波数と、の相関近似式ＰＬから、最も大きい度数の微小気泡の固有の共振振動数を得る。

図４は、最も大きい度数の微小気泡の粒径ＤＭから超音波振動子２０を振動させるための固有周波数（ＭＨｚ）を得るための微小気泡の粒径（ｎｍ）と、固有周波数の関係例を示している。

図４に示す例では、例えば最も大きい度数の微小気泡の粒径ＤＭが４００ｎｍである場合には、固有周波数は８．０ＭＨｚとなる。なお、図４に示す微小気泡がナノメータ領域の粒径である場合の相関近似式ＰＬは、微小気泡Ｈの固有周波数（ＭＨｚ）＝４３００×微小気泡の粒径（ｎｍ）^{−１．０５} で表すことができる
そこで、図１に示す制御部１００は、得られた微小気泡Ｈの粒径の度数分布から選択された微小気泡Ｈの粒径と固有周波数との相関近似式ＰＬから、選択された微小気泡Ｈの固有周波数を得る。

そして、周波数可変式超音波発振器１９は、制御部１００からの微小気泡の固有周波数から発振周波数情報を得て、超音波振動子２０を発振周波数で振動させることで、超音波振動子２０から微小気泡Ｈを含む液体Ｌ中の微小気泡Ｈに超音波を付与させる。

これにより、処理槽２３内の微小気泡Ｈを含む液体Ｌ中の微小気泡Ｈを超音波により圧壊することができる。つまり、周波数可変式超音波発振器１９は、制御部１００から微小気泡Ｈの固有周波数の情報を受けて、この固有周波数から発振周波数を得て超音波振動子２０に与えることで、超音波振動子２０の発生する超音波は、微小気泡Ｈを含む液体Ｌ中の微小気泡Ｈに付与することができる。

このように、最も大きい度数の微小気泡の粒径ＤＭから超音波振動子２０を振動させるための固有周波数（ＭＨｚ）を得て、周波数可変式超音波発振器１９は超音波振動子２０に対して固有周波数から得られる発振周波数により超音波振動を起こさせて、処理槽２３内の微小気泡Ｈを含む液体Ｌ中の微小気泡Ｈを超音波を付与することにより圧壊する。

次に、上述した基板処理装置１０を用いて、基板Ｗの処理方法の例を説明する。

本実施形態では、基板処理装置１０は、基板Ｗの微細化された電気配線に付着しているパーティクルの洗浄を行う例に適用されている。基板Ｗの面には、予め微細化された電気配線を有するデバイスが形成されている。この微細化された電気配線には、パーティクルが付着しているので、このパーティクルを洗浄する方法を例にして説明する。

図１に示すように、制御部１００の指令により真空吸引部２２が作動して、基板Ｗは、クランプ部２１により真空吸着されて保持される。

一方、図１に示す微小気泡生成装置１４の液体供給部４１から微小気泡生成部４０内に純水等の液体が供給されるとともに、気体供給部４２からは微小気泡生成部４０内に窒素ガス等の気体が供給される。これにより、微小気泡生成部４０内では、多数の微小気泡Ｈを含む液体Ｌが生成され、この微小気泡Ｈを含む液体Ｌは配管４３を介して液貯蔵タンク１５内に一時的に貯める。

制御部１００の指令によりポンプ１６が作動すると、液貯蔵タンク１５内の微小気泡Ｈを含む液体Ｌは、処理槽２３内にフィルタ１７を通じて供給される。これにより、微小気泡Ｈを含む液体Ｌ中のゴミ等の不純物は、このフィルタ１７により除去できる。

図１に示す制御部１００の指令により移動操作部１３のモータ３３，３５，３７が作動して、基板Ｗが処理槽２３内の微小気泡Ｈを含む液体Ｌ中に浸漬される。この場合に、基板Ｗは、移動操作部１３により処理槽２３内に確実に浸漬でき、洗浄作業が終了すれば基板Ｗを処理槽２３内からロボットアーム等により次の工程へと搬送できる。

そして、制御部１００の指令によりモータ２６が作動することにより、基板ＷはＲ方向に回転される。基板Ｗが回転されることにより、基板Ｗの洗浄効果を均一することができる。

一方、微小気泡の粒径度数分布計測器１８は、制御部１００の指令により、液貯蔵タンク１５内の微小気泡Ｈを含む液体Ｌをサンプリングして、このサンプリングした微小気泡Ｈを含む液体Ｌ中の微小気泡Ｈの粒径度数の分布を計測する。

図２に示す微小気泡Ｈの粒径分布の度数を示す例では、粒径度数分布計測器１８は、微小気泡Ｈを含む液体Ｌ中の微小気泡Ｈの粒径度数の分布を得て、粒径分布において、指示線Ｂで示す最も大きい度数の微小気泡の粒径ＤＭを計測する。

そして、粒径度数分布計測器１８は、微小気泡Ｈの粒径度数の分布を制御部１００に通知する。制御部１００は、微小気泡Ｈの粒径度数の分布の中の図２に示す指示線Ｂで示す最も大きい度数の微小気泡の粒径ＤＭから、図４に示すように、微小気泡Ｈの粒径の度数分布から選択された微小気泡Ｈの粒径ＤＭと、固有周波数（固有の共振周波数）と、の相関近似式ＰＬを参照して、超音波振動子２０を振動させるための固有周波数（固有の共振周波数）を得る。

そして、周波数可変式超音波発振器１９は、制御部１００からの微小気泡の固有周波数から発振周波数の情報を得て、超音波振動子２０に対して駆動信号を送って超音波振動子２０を上記発振周波数で振動させて、微小気泡Ｈを含む液体Ｌ中の微小気泡Ｈに超音波を付与させる。

これにより、処理槽２３内の微小気泡Ｈを含む液体Ｌ中の微小気泡Ｈを超音波により圧壊することができる。つまり、周波数可変式超音波発振器１９は、制御部１００から微小気泡Ｈの共振周波数の情報を受けて、この共振周波数から発振周波数を得て超音波振動子２０に与えることで、超音波振動子２０の発生する超音波は、微小気泡Ｈを含む液体Ｌ中の微小気泡Ｈに付与することができる。

このように、周波数可変式超音波発振器１９は、超音波振動子２０に対して、固有周波数から決定される発振周波数を与えることで、超音波振動子２０は超音波振動を起こして、図６（Ａ）に例示するように、処理槽２３内の微小気泡Ｈを含む液体Ｌ中の微小気泡Ｈを超音波による外部刺激により共振させて圧壊することができる。これにより、液体Ｌ内に最も多く存在する微小気泡を確実に圧壊することができる。

これにより、超音波により微小気泡Ｈが動力的な圧壊されるとともに、基板Ｗの表面に付着している微細化された電気配線部分のパーティクルは微小気泡Ｈの圧壊により発生する力で電気配線から除去することができる。

つまり、処理槽２３内の微小気泡Ｈを含む液体Ｌ中の微小気泡Ｈが、外部刺激である超音波により高圧で破壊される時に微小気泡Ｈの内部からエネルギーが放出されることによりジェット力が生じるので、基板Ｗの微細化された電気配線部分に付着しているパーティクルの洗浄効果を高めることができる。

しかも、同時に破壊される時に微小気泡Ｈの内部から放出されるエネルギーが熱に変換される。そこで、この熱を測定することで圧壊条件と洗浄効果を知ることができる。具体的には、微小気泡Ｈを含む液体Ｌの微小気泡Ｈを効率良く圧壊させ、超音波振動を与える条件を求めるために、微小気泡Ｈを含む液体Ｌに超音波による刺激を与えながら、予め定めた時間ごとに微小気泡Ｈを含む液体Ｌの温度の変化を測定して、温度上昇率によって微小気泡Ｈの圧壊条件を選出することができる。微小気泡Ｈを確実に圧壊させるために、超音波振動を付与する条件の最適化をする場合には、微小気泡Ｈの圧壊によって放出されるエネルギーの熱を利用して、微小気泡Ｈを含む液体Ｌの温度上昇特性の相関を求めることにより、非常に簡易で再現性の高い最適なプロセス条件を求めることができる。

図１に示す温度センサ８０は、処理槽２３内に配置されており、処理槽２３内の微小気泡を含む液体Ｌの温度を予め定めた時間ごとに測定して、制御部１００に温度情報Ｓを与える。これにより、制御部１００は、処理槽２３内の微小気泡を含む液体Ｌの温度上昇あるいは温度降下を、一定時間ごとに把握できる。

図６（Ｂ）は、超音波振動子に与える発振周波数の例と、発振周波数を与えた場合の収容部２３内の微小気泡Ｈを含む液体Ｌの液温の上昇例を示している。例えば、発振周波数が７００ｋＨｚの場合の液温上昇が、発振周波数が５００ｋＨｚの場合の液温上昇と発振周波数が９００ｋＨｚの場合の液温上昇に比べて高くなっている。ここで、微小気泡を含む液体の液温が高温であることは、多くの微小気泡が圧壊されている、つまり、微小気泡の圧壊条件が最適な状態ということが解かる。

ところで、図２に例示する微小気泡Ｈの粒径分布の度数では、最も大きい度数の微小気泡の粒径ＤＭを得て、この最も大きい度数の微小気泡の粒径ＤＭから超音波振動子２０を振動させるための固有周波数（ＭＨｚ）を得ている。

しかし、これに限らず、図５に例示するように、最も大きい度数の微小気泡の粒径ＤＭと、次に大きい度数の微小気泡の粒径ＤＭ１、ＤＭ２から、超音波振動子２０を振動させるための固有周波数（ＭＨｚ）を得ても良い。すなわち、最も大きい度数の微小気泡の粒径ＤＭを中心とする広がりのある領域Ｐを用いても良い。これにより、液体Ｌ内に最も多く存在する微小気泡と、次に多く存在する微小気泡と、を確実に圧壊することができる。また、この例に限らず、最も大きい度数の微小気泡の粒径ＤＭと、次に大きい度数の微小気泡の粒径ＤＭ１、ＤＭ２と、更に次に大きい度数の微小気泡の粒径からそれぞれ固有周波数を得るようにしても良い。

本発明の基板処理装置の実施形態では、粒径度数分布計測器１８は、微小気泡Ｈを含む液体Ｌ中の微小気泡Ｈの粒径分布の最も大きい度数となる微小気泡Ｈの粒径を計測する。そして、制御部１００は、この微小気泡Ｈの粒径に基づいて、図４に示すグラフから超音波振動の固有周波数を決定して、周波数可変式超音波発振器１９に与えることにより、周波数可変式超音波発振器１９は超音波振動子２０をこの固有周波数で振動させることができる。

つまり、最も度数の多い微小気泡の粒径に合わせて固有周波数を決定して微小気泡を共振させて圧壊するので、微小気泡を効率良く圧壊できる。

基板Ｗを洗浄する際に、液体の種類や気体の種類が変更されたり、あるいは基板Ｗの種類が変わった場合に、洗浄条件（洗浄レシピ）が変わったとしても、微小気泡を測定する粒径度数分布計測器１８は、微小気泡Ｈを含む液体Ｌの微小気泡Ｈを最適に超音波振動させる最適振動周波数を自動的に設定して、超音波振動子２０の発振周波数を制御できる。気体の種類が変わって、図４に示す微小気泡の粒径と固有周波数の関係を示す近似式が変わる場合には、図４に例示するような近似式テーブルを期待の種類毎に用意して、制御部１００に記憶さえておくことができる。

基板処理装置１０は、基板Ｗの微細化された電気配線に付着しているパーティクルの洗浄を行う例に適用されている。しかし、基板処理装置１０は、基板Ｗの表面の洗浄に限らず、例えば基板の表面改質に用いることもできる。

本発明の基板処理装置は、処理対象物である基板に対して処理を行う基板処理装置であって、微小気泡を含む液体を貯めて、微小気泡を含む液体内に基板を浸漬して前記基板を処理する処理槽と、微小気泡を含む液体をサンプリングして微小気泡の粒径の度数分布を計測する粒径度数分布計測器と、粒径度数分布計測器から得られた微小気泡の粒径の度数分布から選択された微小気泡の粒径と固有周波数との相関近似式から、選択された微小気泡の固有周波数を得る制御部と、処理槽に配置されて微小気泡を含む液体に対して超音波を付与するための超音波振動子と、制御部からの微小気泡の固有周波数から発振周波数の情報を得て、超音波振動子を発振周波数で振動させて、微小気泡を含む液体中の微小気泡に超音波を付与させる超音波発振器と、を備える。これにより、基板の処理条件が変わっても、最適な発振周波数の超音波により、微小気泡を圧壊して基板の最適な処理を行うことができる。

また、粒径度数分布計測器から得られた微小気泡の粒径の度数分布から選択された微小気泡の粒径は、最大の度数の微小気泡の粒径である。これにより、液体Ｌ内に最も多く存在する微小気泡を確実に圧壊することができる。

さらに、粒径度数分布計測器から得られた微小気泡の粒径の度数分布から選択された微小気泡の粒径は、最大の度数の微小気泡の粒径および最大の度数の微小気泡の粒径を含む周辺の度数の微小気泡の粒径を含む。これにより、液体Ｌ内に最も多く存在する微小気泡および周辺の度数の微小気泡を確実に圧壊することができる。

微小気泡を含む液体を一時的に貯めて処理槽に微小気泡を含む液体を供給する液貯蔵タンクを備え、微小気泡を測定する粒径度数分布計測器は、液貯蔵タンク内の微小気泡を含む液体をサンプリングする。これにより、微小気泡を含む液体中の微小気泡の粒径の度数分布を簡単に得ることができる。

基板を着脱可能で回転可能に保持する基板装着部を備える。これにより、基板は回転しながら微小気泡を含む液体内で処理することができる。

微小気泡を含む液体の温度の変化を計測する温度センサを有する。これにより、破壊される時に微小気泡の内部から放出されるエネルギーが熱に変換されるので、この熱を温度センサにより測定することで圧壊条件と洗浄効果を知ることができる。

本発明の基板処理方法は、処理対象物である基板に対して処理を行う基板処理方法であって、処理槽には微小気泡を含む液体を貯めて、前記微小気泡を含む液体内に前記基板を浸漬して処理し、粒径度数分布計測器は、微小気泡を含む液体をサンプリングして微小気泡の粒径の度数分布を計測し、制御部は、得られた微小気泡の粒径の度数分布から選択された微小気泡の粒径と固有周波数との相関近似式から、選択された微小気泡の固有周波数を得て、超音波発振器は、制御部からの微小気泡の固有周波数から発振周波数の情報を得て、超音波振動子を発振周波数で振動させて、微小気泡を含む液体中の微小気泡に超音波を付与させる。これにより、基板の処理条件が変わっても、最適な発振周波数の超音波により、微小気泡を圧壊して基板の最適な処理を行うことができる。

ところで、本発明では、微小気泡とは、微細気泡ともいい、マイクロバブル（ＭＢ）、マイクロナノバブル（ＭＮＢ）、ナノバブル（ＮＢ）を含む概念である。例えば、マイクロバブル（ＭＢ）とは、その発生時に気泡の直径が１０μｍ〜数十μｍ以下の微小な気泡のことをいい、マイクロナノバブル（ＭＮＢ）とは、その発生時に気泡の直径が数百ｎｍ〜１０μｍ以下の微小な気泡のことをいう。さらに、ナノバブル（ＮＢ）とは、数百ｎｍ以下の微小な気泡のことをいう。

気体としては、窒素ガスに代えてオゾンガスや空気を用いることもできる。液体としては、純水の他に酸性の液やアルカリ性の液を用いることができる。

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。

本発明の基板処理装置の好ましい実施形態を示す図である。 微小気泡Ｈの粒径度数の分布例において最も度数の大きい微小気泡の粒径ＤＭを示す図である。 微小気泡の粒径度数分布計測器の発光部と受光部を示す図である。 最も大きい度数の微小気泡の粒径ＤＭから超音波振動子を振動させるための固有周波数（ＭＨｚ）を得るための微小気泡の粒径（ｎｍ）と、固有周波数の関係例を示す図である。 微小気泡Ｈの粒径度数の分布例において最も度数の大きい微小気泡の粒径ＤＭとその周辺の微小気泡の粒径ＤＭ１、ＤＭ２を含める例を示す図である。 微小気泡Ｈを超音波による外部刺激により共振させて圧壊する様子を示す模式図と周波数に対する液温の上昇例を示す図である。

符号の説明

１０ 基板処理装置
１１ 基板装着部
１２ 液受けカップ
１３ 基板装着部の移動操作部
１４ 微小気泡生成装置
１５ 液貯蔵タンク
１８ 微小気泡の粒径度数分布計測器
１９ 周波数可変式超音波発振器
２０ 超音波振動子
２１ クランプ部
２３ 処理槽
４０ 微小気泡生成部
４１ 液体供給部
４２ 気体供給部
５０ 超音波振動付与装置
８０ 温度センサ
１００ 制御部
Ｗ 処理対象物である基板
Ｌ 微小気泡を含む液体
Ｈ 微小気泡

Claims (7)

1. 処理対象物である基板に対して処理を行う基板処理装置であって、
   微小気泡を含む液体を貯めて、前記微小気泡を含む液体内に前記基板を浸漬して前記基板を処理する処理槽と、
   前記微小気泡を含む液体をサンプリングして前記微小気泡の粒径の度数分布を計測する粒径度数分布計測器と、
   前記粒径度数分布計測器から得られた前記微小気泡の粒径の度数分布から選択された前記微小気泡の粒径と固有周波数との相関近似式から、前記選択された前記微小気泡の固有周波数を得る制御部と、
   前記処理槽に配置されて前記微小気泡を含む液体に対して超音波を付与するための超音波振動子と、
   前記制御部からの前記微小気泡の固有周波数から発振周波数の情報を得て、前記超音波振動子を前記発振周波数で振動させて、前記微小気泡を含む液体中の前記微小気泡に超音波を付与させる超音波発振器と、
   を備えることを特徴とする基板処理装置。
2. 前記粒径度数分布計測器から得られた前記微小気泡の粒径の度数分布から選択された前記微小気泡の粒径は、最大の度数の前記微小気泡の粒径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. 前記粒径度数分布計測器から得られた前記微小気泡の粒径の度数分布から選択された前記微小気泡の粒径は、最大の度数の前記微小気泡の粒径および最大の度数の前記微小気泡の粒径を含む周辺の度数の前記微小気泡の粒径を含むことを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
4. 前記微小気泡を含む液体を一時的に貯めて前記処理槽に前記微小気泡を含む液体を供給する液貯蔵タンクを備え、前記粒径度数分布計測器は、前記液貯蔵液タンク内の前記微小気泡を含む液体をサンプリングすることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の基板処理装置。
5. 前記基板を着脱可能で回転可能に保持する基板装着部を備え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. 前記微小気泡を含む液体の温度の変化を測定する温度センサを有することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の基板処理装置。
   
7. 処理対象物である基板に対して処理を行う基板処理方法であって、
   処理槽には微小気泡を含む液体を貯めて、前記微小気泡を含む液体内に前記基板を浸漬して処理し、
   粒径度数分布計測器は、前記微小気泡を含む液体をサンプリングして前記微小気泡の粒径の度数分布を計測し、
   制御部は、前記粒径度数分布計測器から得られた前記微小気泡の粒径の度数分布から選択された前記微小気泡の粒径と固有周波数との相関近似式から、前記選択された前記微小気泡の固有周波数を得て、
   超音波発振器は、前記制御部からの前記微小気泡の固有周波数から発振周波数の情報を得て、前記超音波振動子を前記発振周波数で振動させて、前記微小気泡を含む液体中の前記微小気泡に超音波を付与させることを特徴とする基板処理方法。

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