JPWO2018186211A1 - 液供給装置および液供給方法 - Google Patents

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Abstract

第１処理液（硫酸）と第２処理液（過酸化水素水）を含有する処理液を貯留する貯留タンク（１０２）と、処理液を水平方向に通過させる第１管路（１０４ａ）を有し、貯留タンク（１０２）に貯留された処理液を循環させる循環経路（１０４）と、処理液を処理ユニット（１６）へ供給する分岐経路（１１２）と、第１管路（１０４ａ）から分岐経路（１１２）へ処理液を流出させる開口（１１２１）を有する分岐部（１１２ａ）と、を備え、分岐部（１１２ａ）において第１管路（１０４ａ）を断面視したとき、開口（１１２１）は、第１管路（１０４ａ）の周縁下方に設けられている。

Description

開示の実施形態は、処理液を基板処理装置へ供給する技術に関する。
従来、タンクに貯留され、タンクから供給される第１処理液と第２処理液とを混合した混合液を用いて、半導体ウエハやガラス基板等の基板を処理する基板処理装置が知られている。
この種の基板処理装置では、第１処理液を貯留するタンクに使用済みの混合液を戻すことによって第１処理液を回収して再利用する場合がある。タンクに回収された第１処理液は循環経路を経て再び第２処理液と混合され基板に供給される（特許文献１参照）。
特開２０１３−２０７２０７号公報
しかしながら、使用済みの混合液を戻すことによりタンクには第１処理液のみでなく第２処理液も含まれることになる。この第１処理液と第２処理液とを含有する処理液は、２つの液の反応や熱の影響等によって発泡することがある。基板処理の性能を向上させるためには、気泡を含まない処理液を供給するほうが好ましい。
実施形態の一態様は、基板処理装置に供給される処理液に気泡が含まれないようにすることのできる液供給装置および液供給方法を提供することを目的とする。
実施形態の一態様に係る液供給装置は、処理液を基板処理装置へ供給する液供給装置であって、第１処理液と第２処理液を含有する処理液を貯留する貯留部と、前記処理液を水平方向に通過させる第１管路を有し、前記貯留部に貯留された前記処理液を循環させる循環経路と、前記処理液を前記基板処理装置へ供給する分岐経路と、前記第１管路から前記分岐経路へ処理液を流出させる開口を有する分岐部と、を備え、前記分岐部において前記第１管路を断面視したとき、前記開口は、前記第１管路の周縁下方に設けられている。
実施形態の一態様によれば、基板処理装置に供給される処理液に気泡が含まれないようにすることができるという効果が得られる。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る基板処理システムの概略構成を示す図である。 図２は、処理ユニットの概略構成を示す図である。 図３は、本発明の第１の実施形態に係る基板処理システムにおける処理液供給系の具体的な構成例を示す図である。 図４は、本発明の第１の実施形態に係る処理ユニットが実行する基板処理の手順の一例を示すフローチャートである。 図５は、回収処理の手順の一例を示すフローチャートである。 図６は、フィルタ部の構成例を示す図である。 図７は、脱泡器の構成例を示す図である。 図８は、分岐部の構成例を示す図である。 図９は、気体排出部の構成例を示す図である。 図１０Ａは、第１管路に設けられる開口の変形例を示す図である。 図１０Ｂは、第１管路の変形例を示す図である。 図１１は、第２の実施形態に係る第１管路の構成例を示す図である。 図１２は、第２の実施形態における第１の変形例に係る第１管路の構成例を示す図である。 図１３は、第２の実施形態における第２の変形例に係る第１管路の構成例を示す図である。 図１４は、第２の実施形態における第３の変形例に係る第１管路の構成例を示す図である。
以下、添付図面を参照して、本願の開示する液供給装置および液供給方法の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る基板処理システムの概略構成を示す図である。以下では、位置関係を明確にするために、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を規定し、Ｚ軸正方向を鉛直上向き方向とする。
図１に示すように、基板処理システム１は、搬入出ステーション２と、処理ステーション３とを備える。搬入出ステーション２と処理ステーション３とは隣接して設けられる。
搬入出ステーション２は、キャリア載置部１１と、搬送部１２とを備える。キャリア載置部１１には、複数枚のウエハＷ（基板）を水平状態で収容する複数のキャリアＣが載置される。
搬送部１２は、キャリア載置部１１に隣接して設けられ、内部に基板搬送装置１３と、受渡部１４とを備える。基板搬送装置１３は、ウエハＷを保持する基板保持機構を備える。また、基板搬送装置１３は、水平方向および鉛直方向への移動ならびに鉛直軸を中心とする旋回が可能であり、基板保持機構を用いてキャリアＣと受渡部１４との間でウエハＷの搬送を行う。
処理ステーション３は、搬送部１２に隣接して設けられる。処理ステーション３は、搬送部１５と、複数の処理ユニット１６とを備える。複数の処理ユニット１６は、搬送部１５の両側に並べて設けられる。
搬送部１５は、内部に基板搬送装置１７を備える。基板搬送装置１７は、ウエハＷを保持する基板保持機構を備える。また、基板搬送装置１７は、水平方向および鉛直方向への移動ならびに鉛直軸を中心とする旋回が可能であり、基板保持機構を用いて受渡部１４と処理ユニット１６との間でウエハＷの搬送を行う。
処理ユニット１６は、基板搬送装置１７によって搬送されるウエハＷに対して所定の基板処理を行う。
また、基板処理システム１は、制御装置４を備える。制御装置４は、たとえばコンピュータであり、制御部１８と記憶部１９とを備える。記憶部１９には、基板処理システム１において実行される各種の処理を制御するプログラムが格納される。制御部１８は、記憶部１９に記憶されたプログラムを読み出して実行することによって基板処理システム１の動作を制御する。
なお、かかるプログラムは、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体に記録されていたものであって、その記憶媒体から制御装置４の記憶部１９にインストールされたものであってもよい。コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体としては、たとえばハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルディスク（ＭＯ）、メモリカードなどがある。
上記のように構成された基板処理システム１では、まず、搬入出ステーション２の基板搬送装置１３が、キャリア載置部１１に載置されたキャリアＣからウエハＷを取り出し、取り出したウエハＷを受渡部１４に載置する。受渡部１４に載置されたウエハＷは、処理ステーション３の基板搬送装置１７によって受渡部１４から取り出されて、処理ユニット１６へ搬入される。
処理ユニット１６へ搬入されたウエハＷは、処理ユニット１６によって処理された後、基板搬送装置１７によって処理ユニット１６から搬出されて、受渡部１４に載置される。そして、受渡部１４に載置された処理済のウエハＷは、基板搬送装置１３によってキャリア載置部１１のキャリアＣへ戻される。
次に、処理ユニット１６の概略構成について図２を参照して説明する。図２は、処理ユニット１６の概略構成を示す図である。
図２に示すように、処理ユニット１６は、チャンバ２０と、基板保持機構３０と、処理流体供給部４０と、回収カップ５０とを備える。
チャンバ２０は、基板保持機構３０と処理流体供給部４０と回収カップ５０とを収容する。チャンバ２０の天井部には、ＦＦＵ（Fan Filter Unit）２１が設けられる。ＦＦＵ２１は、チャンバ２０内にダウンフローを形成する。
基板保持機構３０は、保持部３１と、支柱部３２と、駆動部３３とを備える。保持部３１は、ウエハＷを水平に保持する。支柱部３２は、鉛直方向に延在する部材であり、基端部が駆動部３３によって回転可能に支持され、先端部において保持部３１を水平に支持する。駆動部３３は、支柱部３２を鉛直軸まわりに回転させる。かかる基板保持機構３０は、駆動部３３を用いて支柱部３２を回転させることによって支柱部３２に支持された保持部３１を回転させ、これにより、保持部３１に保持されたウエハＷを回転させる。
処理流体供給部４０は、ウエハＷに対して処理流体を供給する。処理流体供給部４０は、処理流体供給源７０に接続される。
回収カップ５０は、保持部３１を取り囲むように配置され、保持部３１の回転によってウエハＷから飛散する処理液を捕集する。回収カップ５０の底部には、排液口５１が形成されており、回収カップ５０によって捕集された処理液は、かかる排液口５１から処理ユニット１６の外部へ排出される。また、回収カップ５０の底部には、ＦＦＵ２１から供給される気体を処理ユニット１６の外部へ排出する排気口５２が形成される。
次に、実施形態に係る基板処理システム１における処理液供給系の具体的な構成例について図３を参照して説明する。図３は、実施形態に係る基板処理システム１における処理液供給系の具体的な構成例を示す図である。
以下では、第１処理液として硫酸を使用し、第２処理液として過酸化水素水を使用して、これらの混合液であるＳＰＭ（Sulfuric acid Hydrogen Peroxide Mixture）をウエハＷに供給する場合における処理液供給系の構成例について説明する。
図３に示すように、処理流体供給源７０は、硫酸の供給系として、硫酸を貯留する貯留タンク１０２と、貯留タンク１０２から出て貯留タンク１０２に戻る循環経路１０４と、循環経路１０４から分岐して各処理ユニット１６（基板処理装置）に接続される複数の分岐経路１１２とを有している。
第１の実施形態の処理液供給系は、後述するように、ウエハＷに供給したＳＰＭを回収して再利用するものである。このため、硫酸の供給系においては、硫酸のみでなく過酸化水素水も貯留され通過するようになっている。そこで、第１の実施形態では、硫酸の供給系において貯留され通過する液体を、硫酸（第１処理液）と過酸化水素水（第２処理液）を含有する処理液と定義して、以下、説明する。
循環経路１０４には、上流側から順に、ポンプ１０６、フィルタ部１０８、ヒータ１０９、脱泡器３０１および気体排出部３０２、が設けられる。ポンプ１０６は、貯留タンク１０２から出て循環経路１０４を通り貯留タンク１０２に戻る循環流を形成する。フィルタ部１０８は、硫酸に含まれるパーティクル等の不要物質を除去する。ヒータ１０９は、制御部１８によって制御され、循環経路１０４を循環する硫酸を設定された温度に加熱する。
循環経路１０４は、処理液を水平方向（Ｘ軸の正方向）に通過させる第１管路１０４ａと、第１管路１０４ａよりも下流において処理液を下方向（Ｚ軸の負方向）に通過させる第２管路１０４ｂとを含んでいる。脱泡器３０１および気体排出部３０２の詳細については、後述する。
循環経路１０４における第１管路１０４ａには、複数の分岐経路１１２が接続される。各分岐経路１１２は、各処理ユニット１６の後述する混合部４５に接続され、循環経路１０４を流れる硫酸を各混合部４５に供給する。各分岐経路１１２には、バルブ１１３が設けられる。また、分岐経路１１２には、管路を流れる処理液の流量を計測する流量計３０３が設けられている。分岐経路１１２は循環経路１０４と分岐部１１２ａで分岐している。分岐部１１２ａの詳細については後述する。
また、処理流体供給源７０は、過酸化水素水の供給系として、過酸化水素水供給経路１６０と、バルブ１６１と、過酸化水素水供給源１６２とを備える。過酸化水素水供給経路１６０の一端は、バルブ１６１を介して過酸化水素水供給源１６２に接続され、他端は処理ユニット１６の後述する混合部４５に接続される。処理流体供給源７０は、過酸化水素水供給源１６２から供給される過酸化水素水を過酸化水素水供給経路１６０を介して処理ユニット１６の混合部４５へ供給する。
また、処理流体供給源７０は、供給経路１７０と、バルブ１７１と、硫酸供給源１７２とを備える。供給経路１７０の一端は、バルブ１７１を介して硫酸供給源１７２に接続され、他端は貯留タンク１０２に接続される。硫酸供給源１７２は、硫酸を供給する。処理流体供給源７０は、硫酸供給源１７２から供給される硫酸を供給経路１７０を介して貯留タンク１０２へ供給する。貯留タンク１０２には、不図示の液面センサが設けられており、液面センサによって、貯留タンク１０２の液面が下限値に至ったことが検知された場合には、予め決定された量の硫酸を供給経路１７０経由で貯留タンク１０２に補充する。これにより、貯留タンク１０２内の濃度および液量が一定に維持される。
なお、ここでは、図示を省略するが、処理流体供給源７０は、処理ユニット１６に対してリンス液を供給するためのリンス液供給経路を備える。リンス液としては、たとえば、ＤＩＷ（純水）を用いることができる。
処理ユニット１６は、混合部４５を備える。混合部４５は、分岐経路１１２から供給される硫酸と、過酸化水素水供給経路１６０から供給される過酸化水素水とを混合して混合液であるＳＰＭを生成し、生成したＳＰＭを処理流体供給部４０（図２参照）へ供給する。なお、混合部４５は、処理流体供給部４０に一体的に組み込まれていてもよい。
また、各処理ユニット１６の排液口５１は、分岐経路５３を介して排出経路５４に接続される。各処理ユニット１６において使用されたＳＰＭは、排液口５１から分岐経路５３を介して排出経路５４へ排出される。
なお、ここでは、ＳＰＭの供給とリンス液の供給とを処理流体供給部４０を用いて行うこととするが、処理ユニット１６は、リンス液を供給するための処理流体供給部を別途備えていてもよい。
基板処理システム１は、切替部８０と、回収経路１１４と、廃棄経路１１５とをさらに備える。切替部８０は、排出経路５４、回収経路１１４および廃棄経路１１５に接続されており、制御部１８の制御に従って、排出経路５４を流れる使用済みＳＰＭの流入先を回収経路１１４と廃棄経路１１５との間で切り替える。
回収経路１１４は、一端が切替部８０に接続され、他端が貯留タンク１０２に接続される。回収経路１１４には、上流側から順に、回収タンク１１６と、ポンプ１１７と、フィルタ１１８とが設けられる。回収タンク１１６は、使用済みＳＰＭを一時的に貯留する。ポンプ１１７は、回収タンク１１６に貯留された使用済みＳＰＭを貯留タンク１０２へ送る流れを形成する。フィルタ１１８は、使用済みＳＰＭに含まれるパーティクル等の汚染物質を除去する。
廃棄経路１１５は、切替部８０に接続され、排出経路５４から切替部８０を介して流入する使用済みＳＰＭを基板処理システム１の外部へ排出する。
次に、第１の実施形態に係る処理ユニット１６が実行する基板処理の内容について図４を参照して説明する。図４は、第１の実施形態に係る処理ユニット１６が実行する基板処理の手順の一例を示すフローチャートである。図４に示す各処理手順は、制御部１８の制御に従って実行される。
まず、処理ユニット１６では、ウエハＷの搬入処理が行われる（ステップＳ１０１）。具体的には、基板搬送装置１７（図１参照）によって処理ユニット１６のチャンバ２０（図２参照）内にウエハＷが搬入されて保持部３１に保持される。その後、処理ユニット１６は、保持部３１を所定の回転速度（たとえば、５０ｒｐｍ）で回転させる。
つづいて、処理ユニット１６では、ＳＰＭ供給処理が行われる（ステップＳ１０２）。ＳＰＭ供給処理では、バルブ１１３およびバルブ１６１が所定時間（たとえば、３０秒間）開放されることによって、処理流体供給部４０からウエハＷの上面へＳＰＭが供給される。ウエハＷに供給されたＳＰＭは、ウエハＷの回転に伴う遠心力によってウエハＷの表面に塗り広げられる。
かかるＳＰＭ供給処理では、ＳＰＭに含まれるカロ酸の強い酸化力と、硫酸と過酸化水素水との反応熱とを利用し、たとえば、ウエハＷの上面に形成されたレジストを除去する。
なお、硫酸および過酸化水素水の流量は、硫酸および過酸化水素水の混合比に従って決定される。ＳＰＭに占める硫酸の比率は過酸化水素水よりも高いため、硫酸の流量は、過酸化水素水よりも多い流量に設定される。
ステップＳ１０２のＳＰＭ供給処理を終えると、処理ユニット１６では、リンス処理が行われる（ステップＳ１０３）。かかるリンス処理では、処理流体供給部４０からウエハＷの上面へリンス液（たとえば、ＤＩＷ）が供給される。ウエハＷに供給されたＤＩＷは、ウエハＷの回転に伴う遠心力によってウエハＷの表面に塗り広げられる。これにより、ウエハＷに残存するＳＰＭがＤＩＷによって洗い流される。
つづいて、処理ユニット１６では、乾燥処理が行われる（ステップＳ１０４）。かかる乾燥処理では、ウエハＷを所定の回転速度（たとえば、１０００ｒｐｍ）で所定時間回転させる。これにより、ウエハＷに残存するＤＩＷが振り切られて、ウエハＷが乾燥する。その後、ウエハＷの回転が停止する。
そして、処理ユニット１６では、搬出処理が行われる（ステップＳ１０５）。搬出処理では、保持部３１に保持されたウエハＷが基板搬送装置１７へ渡される。かかる搬出処理が完了すると、１枚のウエハＷについての基板処理が完了する。
次に、使用済みＳＰＭの回収処理の内容について図５を参照して説明する。図５は、回収処理の手順の一例を示すフローチャートである。図５には、ＳＰＭ供給処理の開始時において、排出経路５４と廃棄経路１１５とが連通している場合の回収処理の手順を示している。なお、図５に示す各処理手順は、制御部１８によって制御される。
図５に示すように、制御部１８は、処理ユニット１６によるＳＰＭ供給処理（図４参照）が開始されてから第１の時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ２０１）。ここで、第１の時間は、バルブ１１３，１６１が開いてから硫酸および過酸化水素水の流量が安定するまでの時間よりも長い時間に設定される。
なお、第１の実施形態では、バルブ１１３とバルブ１６１の両方が開いた状態になる時刻をＳＰＭ供給処理の開始時刻としたが、ＳＰＭ供給処理の開始時刻の定義は、これに限定されるものではない。たとえば、制御部１８がバルブ１１３，１６１に開放の指示信号を送る時刻や、ウエハＷにＳＰＭが着液する時刻等、他の定義を行っても良い。
制御部１８は、第１の時間が経過するまでステップＳ２０１の判定処理を繰り返す（ステップＳ２０１，Ｎｏ）。このとき、排出経路５４は、廃棄経路１１５と連通しているため、使用済みＳＰＭは、廃棄経路１１５から外部へ廃棄される。
つづいて、ステップＳ２０１において第１の時間が経過したと判定した場合（ステップＳ２０１，Ｙｅｓ）、制御部１８は、切替部８０を制御して、使用済みＳＰＭの流入先を廃棄経路１１５から回収経路１１４へ切り替える（ステップＳ２０２）。これにより、使用済みＳＰＭは、排出経路５４から回収経路１１４へ流入して貯留タンク１０２へ戻される。
つづいて、制御部１８は、第１の時間が経過してから第２の時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ２０３）。第２の時間は、使用済みＳＰＭの回収率が予め決定された使用済みＳＰＭの回収率Ｘ１となる時間に設定される。制御部１８は、第２の時間が経過するまでステップＳ２０３の判定処理を繰り返す（ステップＳ２０３，Ｎｏ）。
つづいて、ステップＳ２０３において第２の時間が経過したと判定した場合（ステップＳ２０３，Ｙｅｓ）、制御部１８は、使用済みＳＰＭの流入先を回収経路１１４から廃棄経路１１５へ切り替える（ステップＳ２０４）。これにより、使用済みＳＰＭは、廃棄経路１１５から外部へ廃棄される。
このように、実施形態に係る基板処理システム１では、ＳＰＭ供給処理の開始後の所定期間および終了前の所定期間を除いた期間において、予め決定された回収率で、使用済みＳＰＭを回収することとした。これにより、安定した濃度および流量で使用済みＳＰＭを回収することができるため、使用済みＳＰＭの実際の回収率を予め決定した回収率と可及的に一致させることができる。したがって、実施形態に係る基板処理システム１によれば、硫酸の消費量を可及的に低減することができる。
なお、ＳＰＭ供給処理の開始時において、排出経路５４と回収経路１１４とが連通している場合、制御部１８は、ＳＰＭ供給処理が開始される前に、使用済みＳＰＭの流入先を回収経路１１４から廃棄経路１１５へ切り替える処理を行えばよい。
次に、第１の実施形態の泡除去処理について説明する。第１の実施形態の硫酸の供給系を構成する循環経路１０４では、硫酸（第１処理液）と過酸化水素水（第２処理液）を含有する処理液が循環している。循環経路１０４においても硫酸と過酸化水素水の反応は生じ、その際に処理液は発泡する。また、循環経路１０４内は比較的高温な状態なので、時間経過とともにＳＰＭおよび含有される過酸化水素水は発泡していく。
発生した気泡の除去を行わない場合、気泡を含む処理液は循環経路１０４から分岐経路１１２へ流入し、処理ユニット１６の混合部４５を介してウエハＷに供給される。ウエハＷへの供給時には気泡の排出に起因する液はねやミストが生じ、処理に影響を与えることになる。また、分岐経路１１２の流量計３０３の誤測定も生じ易くなる。第１の実施形態では、分岐経路１１２が、流量計３０３の測定結果に基づいて流量のフィードバック調整を行うように構成されている。このフィードバックシステムにおいて、流量計３０３が誤測定を起こして非常に大きな流量を出力すると、流量を少なくする制御が実行されてしまい、所望の量および混合比のＳＰＭがウエハＷに供給されなくなるおそれがある。また、上述の図５のフローチャートで示したように、第１の実施形態では、ＳＰＭが規定の流量どおり正確にウエハＷに供給されていることを前提に、使用済みＳＰＭの流入先の切り替えタイミングを制御している。流量計３０３が微小な誤測定を起こした場合においてもフィードバック調整のずれは生じ得るので、ＳＰＭが規定の流量どおり正確にウエハＷに供給されなくなり、貯留タンク１０２内の硫酸の濃度にも変化が生じてきてしまうおそれもある。
以上のような不都合が生じるので、ＳＰＭ処理の性能を向上させるためには、気泡を含まない処理液を供給するほうが好ましいのは明らかである。第１の実施形態では、複数の泡除去部を利用した泡除去処理を行うことにより、循環経路を介して基板に供給される処理液に気泡が含まれないようにする。
第１の実施形態における複数の泡除去部とは、フィルタ部１０８、脱泡器３０１、分岐部１１２ａ、気体排出部３０２である。以下、各泡除去部の詳細について説明する。
図６は、フィルタ部１０８の構成例を示す図である。フィルタ部１０８は、２つのフィルタ１０８ａから構成されており、図３に示すように、これらは、循環経路１０４に対して並列に設けられている。
図６において、ろ過部材１０８１は、合成樹脂等により形成されており、処理液に含まれるパーティクル等の汚染物質を捕捉し、処理液のみを通過させる。第１処理液室１０８２は、フィルタ１０８ａの一次側に設けられた閉領域であり、貯留タンク１０２に接続される側の循環経路１０４から流入する処理液を一時的に貯留する。第２処理液室１０８３は、フィルタ１０８ａの二次側に設けられた閉領域であり、ろ過部材１０８１を通過した処理液を一時的に貯留し、再び循環経路１０４に流出させる。
第１処理液室１０８２の上面には、気体を通過させるためのベント管１０８４が設けられている。ベント管１０８４には気体の通過量を調整するための絞り１０８５が設けられており、調整された流量の気体を気体流路３０４へ排出させ、貯留タンク１０２に戻すようになっている。
ポンプ１０６の圧力やろ過部材１０８１等による圧損等を予め計測しておき、それらの関係から絞り１０８５の絞り量を調整しておくことにより、第１処理液室１０８２内の処理液に含まれる気泡が、ろ過部材１０８１を通過することなく上方へ向かわせることができる。上方に着いた気泡は集合してベント管１０８４から排出される。このように、フィルタ部１０８は、処理液の供給または循環過程のうち、主に貯留タンク１０２に貯留されていた処理液から気泡を除去し、ヒータ１０９に向けて気泡が除去された処理液を流出させる第１の泡除去部として機能する。
なお、第１の実施形態では、循環経路１０４に対してフィルタ１０８ａを並列に配置することにより、フィルタ１０８ａを１つのみ設けた場合に比較して、フィルタ１０８ａへ作用する圧力を分散させることができ、かつベント管１０８４による廃棄径を実質的に広くしているので、ポンプ１０６により生成された処理液の流速の低下を抑えながら、全体として効率的な泡除去が可能となっている。
図７は、脱泡器３０１の構成例を示す図である。フィルタ部１０８を通過した直後の処理液は気泡を含んでいないが、処理液には過酸化水素水が残留しているので、再び硫酸と過酸化水素水が反応して発泡する。また、ヒータ１０９による加熱により処理液の温度上昇が起こり、発泡が促進される。脱泡器３０１は、この様な処理液の気泡を除去する。
図７に示すように、脱泡器３０１は、脱泡室３０１１と、ヒータ１０９側の循環経路１０４と接続する上部流入口３０１２と、第１管路１０４ａ側の循環経路１０４と接続する下部流出口３０１３と、気体排出口３０１４と、から構成される。
上部流入口３０１２を介して脱泡室３０１１に流入した処理液は、脱泡室３０１１において一時的に貯留される。そして、貯留された処理液は下部流出口３０１３を介して循環経路１０４へ流出される。
ここで、脱泡室３０１１は円筒形状を有しており、その断面積は、循環経路１０４の断面積よりも大きい。したがって、脱泡室３０１１内に流入した処理液は相対的に流速が弱められかつ旋廻流となって下方へ進んでいく。この過程において、処理液に含まれる気泡は処理液の進む方向に反して上方へ進んで行き、脱泡室３０１１の上部に集合する。そして集合した気泡は気体として気体排出口３０１４を介して気体流路３０４へ排出される。このように、脱泡器３０１は、処理液の供給または循環過程のうち、ヒータ１０９で加熱された後の処理液から気泡を除去し、第１管路１０４ａに向けて気泡が除去された処理液を流出させる第２の泡除去部として機能する。
図８は、分岐部１１２ａの構成例を示す図である。図８に示すように、分岐部１１２ａは、第１管路１０４ａから分岐経路１１２へ処理液を流出させる開口１１２１を有する。分岐部１１２ａにおいて、第１管路１０４ａを断面視したとき、開口１１２１は、第１管路１０４ａの周縁の下方に設けられている。開口１１２１は、分岐経路１１２の断面と同じ断面積を有する。
第１管路１０４ａは、水平方向に伸びているので、処理液が通過するに連れて気泡は管路の上方へ進んでいき、管路の上部に集合して気体領域Ａを形成する。逆に気泡が下方へ進んでいくことは無く、分岐部１１２ａにおいて開口１１２１に入り込むことはない。このように、分岐部１１２ａは、処理液の供給または循環過程のうち、第１管路１０４ａを通過している処理液から、相対的に小さな気泡を除去し、分岐経路１１２に向けて気泡が除去された処理液を流出させる第３の泡除去部として機能する。
図９は、気体排出部３０２の構成例を示す図である。図９に示すように、気体排出部３０２は、第１管路１０４ａと第２管路１０４ｂとの境界に配置されている。気体排出部３０２は、気体収集室３０２１、処理液流入口３０２２、処理液流出口３０２３および気体排出口３０２４を有している。気体排出口３０２４は、循環経路１０４から気体を外部に排出させるために気体収集室３０２１の上面（天井）に設けられている。
上述したように、第１管路１０４ａを流れる処理液の気泡は上部へ進んでいき、上部に集まった泡は気体領域Ａを形成する。この気体領域Ａと若干の気泡を含む処理液とは処理液流入口３０２２を介して気体収集室３０２１へ流入する。
気体収集室３０２１へ流入した気体は、直ちに気体収集室３０２１の上部へ集合する。気体収集室３０２１へ流入した処理液は、処理液流出口３０２３に向けて重力の影響も受けて流れていく。この過程において、処理液に含まれていた気泡は、この流れ方向に逆らい気体収集室３０２１の上方に進み集合する。
気体収集室３０２１の上部に集合した気体は、気体排出口３０２４を介して気体流路３０４へ排出される。このように、気体排出部３０２は、処理液の供給または循環過程のうち、第１管路１０４ａを通過した処理液から気泡および既に処理液から分離済みの気体を除去し、第２管路１０４ｂに向けて気泡が除去された処理液を流出させる第４の泡除去部として機能する。
以上説明したように、フィルタ部１０８が第１の泡除去部、脱泡器３０１が第２の泡除去部、分岐部１１２ａが第３の泡除去部、気体排出部３０２が第４の泡除去部、として機能する。この様に構成することにより、処理液の循環過程または処理液の供給過程において、複数の泡除去部による重畳的な気泡の除去の効果が得られる。
そして、配置順序に基づく各泡除去部の個別の効果もある。まず、フィルタ部１０８の気泡除去によりヒータ１０９へ気泡が流入しにくくなり加熱異常が生じにくくなるという効果がある。また、脱泡器３０１の気泡除去によりヒータ加熱で発生した気泡を分岐路に流れ込ませないことができるという効果がる。また、流量計３０３の近くに分岐部１１２ａを配置しているので、相対的に小さな気泡が原因として起こる流量計３０３の誤測定も生じなくなる。また、第１管路１０４ａが水平に流れているためにその後の気体排出部３０２に流れ込む前に気泡と液体がある程度分離できており、気体排出部３０２での除去性能が向上するという効果もある。また、気体排出部３０２での気泡除去により、再度の循環に先立ち貯留タンク１０２の処理液の気泡を予め減らしておくことができるという効果がある。
以上のように、第１の形態によれば、処理ユニットに供給される処理液に気泡が含まれないようになる。これにより、相対的に大きな気泡が原因として起こるウエハＷへの供給時の液はねやミストも生じなくなり、流量器の誤測定に起因する回収制御の精度低下も回避できるので、ウエハ処理のさらなる高性能化が達成できる。
（変形例）
次に、第１の実施形態の変形例について図１０Ａおよび図１０Ｂを参照して説明する。図１０Ａは、第１管路１０４ａに設けられる開口１１２１の変形例を示す図である。また、図１０Ｂは、第１管路１０４ａの変形例を示す図である。
上記の第１の実施形態において、第１管路１０４ａに設けられる開口１１２１の位置は、図８に示したような真下の位置に限らず、たとえば図１０Ａに示すように、斜めに位置する等、相対的に小さな気泡が侵入しない下方の位置であれば良い。
また、第１管路１０４ａは、図３に示したような水平方向に限らず、図１０Ｂに示すように、気体と処理液が分離することが可能な範囲で斜めに傾いていても良い。また、気体排出部３０２に接続される第２管路１０４ｂも真下ではなく斜め位置に接続されていてもよく、重力の作用によって処理液が流れていけるのであれば、第２管路１０４ｂ自体が傾いていても良い。
（第２の実施形態）
第２の実施形態では、第１管路の他の構成例について説明する。図１１は、第２の実施形態に係る第１管路の構成例を示す図である。
図１１に示すように、第１管路１０４ａ１は、第１部分２０１と、第２部分２０２とを含む。第１部分２０１は、第１管路１０４ａ１のうち第１の断面積を有する部分である。第２部分２０２は、第１部分２０１の中途部に設けられ、第１の断面積よりも大きい第２の断面積を有する。ここでいう断面積とは、第１管路１０４ａ１を径方向に沿って切った断面の面積をいう。すなわち、第２部分２０２は、第１部分２０１よりも大きい径を有する部分である。
そして、分岐経路１１２の開口１１２１は、第２部分２０２の周縁下方に設けられる。
上述したように、気泡は第１管路１０４ａ１の上方側を進んでいくため、第１管路１０４ａ１の径を大きくするほど、第１管路１０４ａ１（第２部分２０２）の周縁下方に設けられる開口１１２１から離れることとなる。したがって、第１管路１０４ａ１に第２部分２０２を設け、かかる第２部分２０２の周縁下方に開口１１２１を設けることにより、開口１１２１に気泡が入り込むことを抑制することができる。すなわち、第１管路１０４ａ１を通過している処理液から気泡を除去することができる。
第１部分２０１は、第２部分２０２よりも上流に設けられる上流側第１部分２１１と、第２部分２０２よりも下流に設けられる下流側第１部分２１２とを含む。図１１に示すように、下流側第１部分２１２は、上流側第１部分２１１よりも高い位置に配置される。このように、下流側第１部分２１２を上流側第１部分２１１よりも高い位置に配置することで、たとえば、気泡が第２部分２０２の上部に滞留することを抑制することができる。
第２部分２０２は、中間部分２２１と、上流側第２部分２２２と、下流側第２部分２２３とを含む。
中間部分２２１は、下面２２１ａの高さ位置が上流側第１部分２１１の下面２１１ａの高さ位置と同一であり、且つ、上面２２１ｂの高さ位置が下流側第１部分２１２の上面２１２ｂの高さ位置と同一である部分である。中間部分２２１は、水平方向に沿って延在する。
上流側第２部分２２２は、上流側第１部分２１１と中間部分２２１との間に設けられ、上流側第１部分２１１の上面２１１ｂから中間部分２２１の上面２２１ｂに向かって上り傾斜する上面２２２ｂを有する。上流側第２部分２２２の下面２２２ａは、上流側第１部分２１１の下面２１１ａおよび中間部分２２１の下面２２１ａと同一の高さ位置にある。
下流側第２部分２２３は、中間部分２２１と下流側第１部分２１２との間に設けられ、中間部分２２１の下面２２１ａから下流側第１部分２１２の下面２１２ａに向かって上り傾斜する下面２２３ａを有する。下流側第２部分２２３の上面２２３ｂは、中間部分２２１の上面２２１ｂおよび下流側第１部分２１２の上面２１２ｂと同一の高さ位置にある。
そして、分岐経路１１２の開口１１２１は、中間部分２２１の周縁下方に設けられている。
このように、上流側第１部分２１１と中間部分２２１との接続部分である上流側第２部分２２２および中間部分２２１と下流側第１部分２１２との接続部分である下流側第２部分２２３にテーパを設けることとした。これにより、第１管路１０４ａ１の断面積を第１部分２０１と第２部分２０２との間で徐々に変化させることができる。したがって、たとえば、上流側第１部分２１１と中間部分２２１との接続部分や中間部分２２１と下流側第１部分２１２との接続部分において処理液の流れに乱れが生じることを抑制することができる。
また、上流側第１部分２１１と中間部分２２１との接続部分である上流側第２部分２２２にテーパを設けることで、処理液が上流側第１部分２１１から第２部分２０２に流入する際に、処理液の流れが途切れてしまう所謂「流れの剥離」が生じることを抑制することができる。流れの剥離が生じると、剥離した部分で気泡が発生するおそれがあるため、流れの剥離を生じさせにくくすることで、分岐経路１１２の開口１１２１に気泡が入り込むことを抑制することができる。
また、斜め上方に向かう気泡の流れが上流側第２部分２２２において形成されるため、中間部分２２１の周縁下方に設けられる開口１１２１に対して気泡が向かいにくくなる。これによっても、分岐経路１１２の開口１１２１に気泡が入り込むことを抑制することができる。
また、上流側第１部分２１１の下面２１１ａと上流側第２部分２２２の下面２２２ａと中間部分２２１の下面２２１ａとを同一の高さ位置に配置することで、下方に向かう処理液の流れが第２部分２０２に形成されることを抑制することができる。これにより、下方に向かう処理液の流れに引きずられて気泡が開口１１２１に近づくことを抑制することができる。
また、中間部分２２１の上面２２１ｂと下流側第２部分２２３の上面２２３ｂと下流側第１部分２１２の上面２１２ｂとを同一の高さ位置に配置することで、第２部分２０２の上方に気泡が滞留することを抑制することができる。
このように、第２の実施形態に係る第１管路１０４ａ１によれば、第１部分２０１よりも断面積が大きい第２部分２０２を設け、かかる第２部分２０２の周縁下方に開口１１２１を設けることで、開口１１２１に気泡が入り込むことを抑制することができる。
（変形例）
第１部分および第２部分の構成は、後述した例に限定されない。以下では、第２の実施形態における第１管路の変形例について説明する。図１２〜図１４は、第２の実施形態における第１〜第３の変形例に係る第１管路の構成例を示す図である。
図１２に示すように、第１の変形例に係る第１管路１０４ａ２は、上流側第１部分２１１と下流側第１部分２１２とが同一の高さ位置に配置される。また、第２部分２０２は、上流側第１部分２１１側の端部から下流側第１部分２１２側の端部にかけて一様に水平に延在する。
第２部分２０２の下面２０２ａは、上流側第１部分２１１の下面２１１ａおよび下流側第１部分２１２の下面２１２ａよりも下方に配置される。また、第２部分２０２の上面２０２ｂは、上流側第１部分２１１の上面２１１ｂおよび下流側第１部分２１２の上面２１２ｂよりも上方に配置される。そして、分岐経路１１２の開口１１２１は、第２部分２０２の周縁下方に設けられる。
このように、第１部分２０１よりも断面積が大きい第２部分２０２を第１管路１０４ａ２に設け、かかる第２部分２０２の周縁下方に開口１１２１を設けることで、開口１１２１に気泡が入り込むことを抑制することができる。すなわち、第１管路１０４ａ２を通過している処理液から気泡を除去することができる。
また、図１３に示すように、第２の変形例に係る第１管路１０４ａ３は、第１の変形例に係る第１管路１０４ａ２と同様、上流側第１部分２１１と下流側第１部分２１２とが同一の高さ位置に配置される。
第２部分２０２は、中間部分２２１と、上流側第２部分２２２と、下流側第２部分２２３とを備える。中間部分２２１の下面２２１ａは、上流側第１部分２１１の下面２１１ａおよび下流側第１部分２１２の下面２１２ａよりも下方に配置される。また、中間部分２２１の上面２２１ｂは、上流側第１部分２１１の上面２１１ｂおよび下流側第１部分２１２の上面２１２ｂよりも上方に配置される。そして、分岐経路１１２の開口１１２１は、中間部分２２１の周縁下方に設けられる。
上流側第２部分２２２は、上流側第１部分２１１の下面２１１ａから中間部分２２１の下面２２１ａに向かって下り傾斜する下面２２２ａと上流側第１部分２１１の上面２１１ｂから中間部分２２１の上面２２１ｂに向かって上り傾斜する上面２２２ｂとを有する。下流側第２部分２２３は、中間部分２２１の下面２２１ａから下流側第１部分２１２の下面２１２ａに向かって上り傾斜する下面２２３ａと、中間部分２２１の上面２２１ｂから下流側第１部分２１２の上面２１２ｂに向かって下り傾斜する上面２２３ｂとを有する。
このように、第１部分２０１よりも断面積が大きい第２部分２０２を第１管路１０４ａ３に設け、かかる第２部分２０２の周縁下方に開口１１２１を設けることで、開口１１２１に気泡が入り込むことを抑制することができる。また、上流側第１部分２１１と中間部分２２１との接続部分である上流側第２部分２２２および中間部分２２１と下流側第１部分２１２との接続部分である下流側第２部分２２３にテーパを設けることとした。これにより、第１管路１０４ａ３の断面積を第１部分２０１と第２部分２０２との間で徐々に変化させることができる。したがって、たとえば、上流側第１部分２１１と中間部分２２１との接続部分や中間部分２２１と下流側第１部分２１２との接続部分において処理液の流れに乱れが生じることを抑制することができる。
また、上流側第１部分２１１と中間部分２２１との接続部分である上流側第２部分２２２にテーパを設けることで、流れの剥離が生じることを抑制することができる。
また、図１４に示すように、第３の変形例に係る第１管路１０４ａ４は、上流側第１部分２１１と下流側第１部分２１２とが同一の高さ位置に配置される。
第２部分２０２は、中間部分２２１と、上流側第２部分２２２と、下流側第２部分２２３とを備える。中間部分２２１の下面２２１ａは、上流側第１部分２１１の下面２１１ａおよび下流側第１部分２１２の下面２１２ａよりも下方に配置される。また、中間部分２２１の上面２２１ｂは、上流側第１部分２１１の上面２１１ｂおよび下流側第１部分２１２の上面２１２ｂと同一の高さ位置に配置される。そして、分岐経路１１２の開口１１２１は、中間部分２２１の周縁下方に設けられる。
上流側第２部分２２２は、上流側第１部分２１１の下面２１１ａから中間部分２２１の下面２２１ａに向かって下り傾斜する下面２２２ａを有する。また、下流側第２部分２２３は、中間部分２２１の下面２２１ａから下流側第１部分２１２の下面２１２ａに向かって上り傾斜する下面２２３ａを有する。また、上流側第２部分２２２の上面２２２ｂおよび下流側第２部分２２３の上面２２３ｂは、上流側第１部分２１１の上面２１１ｂ、中間部分２２１の上面２２１ｂおよび下流側第１部分２１２の上面２１２ｂと同一の高さ位置に配置される。
このように、第１部分２０１よりも断面積が大きい第２部分２０２を第１管路１０４ａ４に設け、かかる第２部分２０２の周縁下方に開口１１２１を設けることで、開口１１２１に気泡が入り込むことを抑制することができる。また、上流側第１部分２１１と中間部分２２１との接続部分である上流側第２部分２２２および中間部分２２１と下流側第１部分２１２との接続部分である下流側第２部分２２３にテーパを設けることとした。これにより、第１管路１０４ａ４の断面積を第１部分２０１と第２部分２０２との間で徐々に変化させることができる。したがって、たとえば、上流側第１部分２１１と中間部分２２１との接続部分や中間部分２２１と下流側第１部分２１２との接続部分において処理液の流れに乱れが生じることを抑制することができる。また、上流側第１部分２１１の上面２１１ｂ、上流側第２部分２２２の上面２２２ｂ、中間部分２２１の上面２２１ｂ、下流側第２部分２２３の上面２２３ｂおよび下流側第１部分２１２の上面２１２ｂを同一の高さ位置に配置することとした。これにより、第１管路１０４ａ４に気泡が滞留することを抑制することができる。
なお、第１管路１０４ａ１〜１０４ａ４は、複数の分岐部１１２ａに対応する複数の第２部分２０２を有している。また、ある第２部分２０２の上流に設けられる上流側第１部分２１１は、その第２部分２０２の１つ上流側に設けられる別の第２部分２０２の下流に設けられる下流側第１部分２１２に相当する。同様に、ある第２部分２０２の下流に設けられる下流側第１部分２１２は、その第２部分２０２の１つ下流側に設けられる別の第２部分２０２の上流に設けられる上流側第１部分２１１に相当する。複数の第２部分２０２のうち最上流側に設けられる第２部分２０２の上流に設けられる上流側第１部分２１１は、循環経路１０４のうち第１管路１０４ａ１〜１０４ａ４よりも上流において処理液を下方向に通過させる管路を介して脱泡器３０１に接続される。また、複数の第２部分２０２のうち最も下流側に設けられる第２部分２０２の下流に設けられる下流側第１部分２１２は、気体排出部３０２に接続される。
また、第１の実施形態の変形例は、第２の実施形態にも適用可能である。すなわち、第２の実施形態において、第１管路１０４ａ１〜１０４ａ４に設けられる開口１１２１の位置は、真下の位置に限らず、斜めに位置する等、相対的に小さな気泡が侵入しない下方の位置であれば良い。また、第１管路１０４ａ１〜１０４ａ４は、水平方向に限らず、気体と処理液が分離することが可能な範囲で斜めに傾いていても良い。
さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。
１０４ 循環経路
１１２ 分岐経路
１１２ａ 分岐部
１０８ フィルタ部
３０１ 脱泡器
３０２ 気体排出部

Claims (12)

  1. 処理液を基板処理装置へ供給する液供給装置であって、
    第１処理液と第２処理液を含有する処理液を貯留する貯留部と、
    前記処理液を水平方向に通過させる第１管路を有し、前記貯留部に貯留された前記処理液を循環させる循環経路と、
    前記処理液を前記基板処理装置へ供給する分岐経路と、
    前記第１管路から前記分岐経路へ処理液を流出させる開口を有する分岐部と、を備え、
    前記分岐部において前記第１管路を断面視したとき、前記開口は、前記第１管路の周縁下方に設けられている、液供給装置。
  2. 前記循環経路は、前記第１管路よりも下流において前記処理液を下方向に通過させる第２管路を、さらに有し、
    前記第１管路と前記第２管路との境界に配置された気体排出部をさらに備え、
    前記気体排出部は、
    前記第１管路から流入した気体を収集する気体収集室と、
    前記気体収集室に収集された気体を前記循環経路の外部へ排出する気体排出口と、を有する、請求項１に記載の液供給装置。
  3. 前記循環経路において第１管路よりも上流に並列に配置されたフィルタをさらに備え、
    前記フィルタは、
    処理液の不要物を除去するろ過部材と、
    一次側の閉領域から気体を排出するためのベント管と、
    を備える、請求項１または２に記載の液供給装置。
  4. 前記フィルタは、
    前記循環経路において、複数個並列に設けられている、請求項３に記載の液供給装置。
  5. 前記循環経路において、前記フィルタと前記第１管路の間に配置された脱泡器をさらに備える、請求項３または４に記載の液供給装置。
  6. 前記処理液を加熱するヒータ
    をさらに備え、
    前記循環経路において、上流から、前記フィルタ、前記ヒータ、前記脱泡器の順序で配置されている、請求項５に記載の液供給装置。
  7. 前記分岐経路を流れる前記処理液の流量を計測する流量計
    をさらに備える、請求項１〜６のいずれか一つに記載の液供給装置。
  8. 前記基板処理装置に供給された前記処理液を回収して前記貯留部に戻す回収経路をさらに備える、請求項１〜７のいずれか一つに記載の液供給装置。
  9. 前記第１管路は、
    第１の断面積を有する第１部分と、
    前記第１部分の中途部に設けられ、前記第１の断面積よりも大きい第２の断面積を有する第２部分と
    を含み、
    前記開口は、前記第２部分の周縁下方に設けられている、請求項１〜８のいずれか一つに記載の液供給装置。
  10. 前記第１部分は、
    前記第２部分よりも上流に設けられる上流側第１部分と、
    前記第２部分よりも下流に設けられる下流側第１部分と
    を含み、
    前記下流側第１部分は、
    前記上流側第１部分よりも高い位置に配置される、請求項９に記載の液供給装置。
  11. 前記第２部分は、
    下面の高さ位置が前記上流側第１部分の下面の高さ位置と同一であり、且つ、上面の高さ位置が前記下流側第１部分の上面の高さ位置と同一である中間部分と、
    前記上流側第１部分と前記中間部分との間に設けられ、前記上流側第１部分の上面から前記中間部分の上面に向かって上り傾斜する上面を有する上流側第２部分と、
    前記中間部分と前記下流側第１部分との間に設けられ、前記中間部分の下面から前記下流側第１部分の下面に向かって上り傾斜する下面を有する下流側第２部分と
    を含み、
    前記開口は、前記中間部分の周縁下方に設けられている、請求項１０に記載の液供給装置。
  12. 処理液を基板処理装置へ供給する液供給方法であって、
    貯留部に貯留されている第１処理液と第２処理液を含有する処理液を、少なくとも前記処理液を水平方向に通過させる第１管路を用いて循環させる循環工程と、
    前記処理液を前記基板処理装置へ供給するための分岐経路に対し、前記第１管路を循環する前記処理液を流出させる分岐工程と
    を含み、
    前記分岐工程は、
    前記第１管路を断面視したとき、前記第１管路の周縁下方に設けられている開口から前記分岐経路に対して前記処理液を流出させること
    を特徴とする液供給方法。
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