(57)【要約】【課題】液体中に配置した部材に対して微細気泡を安定して、且つ均一に供給すること。【解決手段】貯留槽内に貯留された第１の液体中に配置された部材に対して微細気泡を供給する微細気泡供給装置であって、前記第１の液体中に噴出する気体を供給する気体供給部と、前記第１の液体中に噴出する第２の液体を供給する液体供給部と、前記気体供給部から供給される前記気体を微細気泡にするとともに前記液体供給部から供給される前記第２の液体に混合して混合流体を生成し、送出する気泡微細化部と、前記混合流体を前記第１の液体中に噴出するための噴出穴を有し、前記気泡微細化部からの前記混合流体を前記部材の下方から前記噴出穴を介して前記第１の液体中に噴出する噴流管と、を備え、前記噴流管は、前記混合流体をせき止めて前記噴流穴を介して前記第１の液体中に噴出させるせき止め部を有する。【選択図】        図１−１
2010082558.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
貯留槽内に貯留された第１の液体中に配置された部材に対して微細気泡を供給する微細気泡供給装置であって、
前記第１の液体中に噴出する気体を供給する気体供給部と、
前記第１の液体中に噴出する第２の液体を供給する液体供給部と、
前記気体供給部から供給される前記気体を微細気泡にするとともに前記液体供給部から供給される前記第２の液体に混合して混合流体を生成し、送出する気泡微細化部と、
前記混合流体を前記第１の液体中に噴出するための噴出穴を有し、前記気泡微細化部からの前記混合流体を前記部材の下方から前記噴出穴を介して前記第１の液体中に噴出する噴流管と、
を備え、
前記噴流管は、前記混合流体をせき止めて前記噴流穴を介して前記第１の液体中に噴出させるせき止め部を有すること、
を特徴とする微細気泡供給装置。
【請求項２】
前記噴流管は、中心軸方向における前記混合流体の流入側と反対側の端部が封止されることにより、前記噴流管に流入した前記混合流体が前記端部においてせき止められること、
を特徴とする請求項１に記載の微細気泡供給装置。
【請求項３】
前記気体供給部から前記気泡微細化部に供給する前記気体の供給量を制御する気体供給量制御手段を備えること、
を特徴とする請求項１に記載の微細気泡供給装置。
【請求項４】
前記噴流管の中心軸方向における両端側に前記気泡微細化部をそれぞれ備え、前記噴流管の両端から前記噴流管に前記混合流体を導入することにより、前記噴流管に流入した前記混合流体が前記噴流管の途中部においてせき止められること、
を特徴とする請求項１に記載の微細気泡供給装置。
【請求項５】
前記噴流管が、前記噴流管の中心軸方向に沿って複数設けられ、気泡微細化部から前記複数の噴流管に前記混合流体が導入されること、
を特徴とする請求項１に記載の微細気泡供給装置。
【請求項６】
前記噴出穴は、楕円形状または長方形状を有すること、
を特徴とする請求項１に記載の微細気泡供給装置。
【請求項７】
前記噴流管は、該噴流管の中心軸方向に垂直な方向における断面形状が円形または楕円形であること、
を特徴とする請求項１に記載の微細気泡供給装置。
【請求項８】
第１の液体が貯留される貯留部と、
前記第１の液体中において前記第１の液体による液体処理の被処理部材を保持する保持部と、
前記第１の液体中に噴出する気体を供給する気体供給部と、
前記第１の液体中に噴出する第２の液体を供給する液体供給部と、
前記気体供給部から供給される前記気体を微細気泡にするとともに前記液体供給部から供給される前記第２の液体に混合して混合流体を生成し、送出する気泡微細化部と、
前記混合流体を前記第１の液体中に噴出するための噴出穴を有し、前記気泡微細化部からの前記混合流体を前記被処理部材の下方から前記噴出穴を介して前記第１の液体中に噴出する噴流管と、
を備え、
前記噴流管は、前記混合流体をせき止めて前記噴流穴を介して前記第１の液体中に噴出させるせき止め部を有すること、
を特徴とする液体処理装置。
【請求項９】
前記噴流管は、中心軸方向における前記混合流体の流入側と反対側の端部が封止されることにより、前記噴流管に流入した前記混合流体が前記端部においてせき止められること、
を特徴とする請求項８に記載の液体処理装置。
【請求項１０】
前記気体供給部から前記気泡微細化部に供給する前記気体の供給量を制御する気体供給量制御手段を備えること、
を特徴とする請求項８に記載の液体処理装置。
【請求項１１】
前記噴流管の中心軸方向における両端側に前記気泡微細化部をそれぞれ備え、前記噴流管の両端から前記噴流管に前記混合流体を導入することにより、前記噴流管に流入した前記混合流体が前記噴流管の途中部においてせき止められること、
を特徴とする請求項８に記載の液体処理装置。
【請求項１２】
前記噴流管が、前記噴流管の中心軸方向に沿って複数設けられ、気泡微細化部から前記複数の噴流管に前記混合流体が導入されること、
を特徴とする請求項８に記載の液体処理装置。
【請求項１３】
前記噴出穴は、楕円形状または長方形状を有すること、
を特徴とする請求項８に記載の液体処理装置。
【請求項１４】
前記噴流管は、該噴流管の中心軸方向に垂直な方向における断面形状が円形または楕円形であること、
を特徴とする請求項８に記載の液体処理装置。
【請求項１５】
前記第１の液体に気泡の合一防止剤を添加する合一防止剤添加部を備えること、
を特徴とする請求項８に記載の液体処理装置。
【請求項１６】
前記第１の液体が、前記被処理部材の表面の洗浄を行う洗浄液であること、
を特徴とする請求項８に記載の液体処理装置。
【請求項１７】
前記第１の液体が、前記被処理部材の表面のエッチングを行うエッチング液であること、
を特徴とする請求項８に記載の液体処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細気泡供給装置および液体処理装置に関するものであり、特に、液体中に配置された部材の表面に微細気泡を安定して、且つ均一に供給することができる微細気泡供給装置および液体処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体装置や太陽電池などの製造工程において、ウェハや基板の水洗工程やエッチング工程等では、洗浄液やエッチング液等に対して散気板を介して気泡を供給しながらこれらの工程が実施されている。このように洗浄液やエッチング液等に気泡を供給することにより、効率的に洗浄やエッチング反応等が進む（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−８４９０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の技術においては、散気板の穴から液体中に出た気泡は浮力が小さいため直ぐには浮上せずに合一して大きく成長するため、散気板を介して供給される気泡の径は大きく、特に疎水性のテフロン（登録商標）製バブラーを用いた場合の気泡径は数ｃｍと大きくなる。通常、ウェハや基板の水洗工程やエッチング工程では、複数のウェハや基板が、ある所定の間隔、例えば数ｍｍ程度の間隔をおいて縦置きに配列され、ウェハや基板の間を気泡が洗浄液やエッチング液とともに通過することになる。
【０００５】
ここで、気泡の径が大きい場合には、該気泡の径はウェハ間や基板間の距離よりも大きくなり、ウェハ間や基板間を通過し難くなる。そして、径の大きな気泡はウェハや基板にぶつかって変形しながらもウェハ間や基板間を通過しようとするが、その際の気泡がウェハや基板に与える衝撃は大きい。このため、薄いウェハや基板の水洗工程やエッチング工程では、気泡のウェハや基板への衝突が、ウェハや基板が割れたり欠けたりする原因になる、という問題がある。
【０００６】
また、ウェハ間や基板間を気泡が上昇することになり、配列の中央部に並べられたウェハの表面や基板の表面には気泡が通過しにくくなり、洗浄液やエッチング液によるウェハや基板の表面における液体の更新の効率が低下する。一方、配列の端に並べられたウェハや基板の表面では気泡が通過し易いため、洗浄液やエッチング液によるウェハや基板の表面における液体の更新の効率は良好である。このため、配列の中央部に並べられたウェハの表面や基板とでは、表面における液体の更新の効率が異なり、液体による洗浄やエッチングの度合いがウェハや基板ごとに不均一になる、という問題がある。
【０００７】
さらに、散気板は液体中の不純物等により一旦目詰まりをすると目詰まりを解消させることが難しくなり、その結果気泡が散気板全面からではなく偏って発生し、ウェハや基板に均一に気泡が供給されないという問題もあった。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、液体中に配置した部材に対して微細気泡を安定して、且つ均一に供給することができる微細気泡供給装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる微細気泡供給装置は、貯留槽内に貯留された第１の液体中に配置された部材に対して微細気泡を供給する微細気泡供給装置であって、前記第１の液体中に噴出する気体を供給する気体供給部と、前記第１の液体中に噴出する第２の液体を供給する液体供給部と、前記気体供給部から供給される前記気体を微細気泡にするとともに前記液体供給部から供給される前記第２の液体に混合して混合流体を生成し、送出する気泡微細化部と、前記混合流体を前記第１の液体中に噴出するための噴出穴を有し、前記気泡微細化部からの前記混合流体を前記部材の下方から前記噴出穴を介して前記第１の液体中に噴出する噴流管と、を備え、前記噴流管は、前記混合流体をせき止めて前記噴流穴を介して前記第１の液体中に噴出させるせき止め部を有すること、を特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、長手方向における他端が封止された管状形状の噴出穴から微細気泡を含んだ混合流体を該混合流体の流動力によって液中に噴出するため、液中に配置した部材に対して微細気泡を安定して、且つ均一に供給することができる、という効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明にかかる微細気泡供給装置および液体処理装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は以下の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、以下に示す図面においては、理解の容易のため、各部材の縮尺が実際とは異なる場合がある。各図面間においても同様である。
【００１２】
実施の形態１．
本発明者らは、ウェハや基板の水洗処理やエッチング処理等の液体処理において、液体処理を行う処理槽内に浸漬させたウェハや基板に対して、微細気泡を長期間安定して且つ均一に供給する方法について検討した。通常、ウェハや基板が浸漬される処理槽は、ウェハや基板が一定枚数入れられた保持部材（キャリア）が複数個並べられるため、幅または奥行き寸法がある程度長い直方体形状であることが一般的である。
【００１３】
そして、このような処理槽内に浸漬されたウェハや基板に対して均一に微細気泡を供給するためには、微細な気泡を生成する気泡微細化手段に、少なくとも１つ以上の噴出穴の開いた噴流管を接続し、さらに噴流管における下流側の先端を封じることが有効であることが分かった。また、処理槽内のウェハや基板に対して微細気泡をより均一に供給するためには、気泡微細化装置を処理槽に対して正反対に取り付けることが有効であることが分かった。
【００１４】
図１−１〜図１−３は、本発明の実施の形態１にかかる微細気泡供給装置を用いた液体処理装置である洗浄装置の概略構成を説明するための模式図である。図１−１は、洗浄装置の正面模式図、図１−２は、洗浄装置を図１−１の矢視Ｘから見た側面模式図、図１−３は、洗浄装置の図１−１の矢視Ｙから見た上面模式図である。洗浄液貯留部である処理槽１には、外側に気液二相流体供給配管１１を介して、気泡微細化部３が接続されている。気泡微細化部３には、洗浄液供給部１３から気泡微細化部３に洗浄液を供給する洗浄液供給配管２と、気体供給部１４から気泡微細化部３に気体を供給する気体供給配管８と、が接続されている。
【００１５】
処理槽１内には、キャリア支持台６が配置されている。また、キャリア支持台６上には、処理槽１内において洗浄処理の対象となるウェハ４を保持する保持部であり、ウェハ４を複数配置可能とされたキャリア５が載置される。１台のキャリア５には、例えば１０枚〜１００枚のウェハが配置可能である。また、処理槽１には洗浄液流出配管９およびドレーン１２が接続されている。
【００１６】
また、処理槽１内には、キャリア支持台６の下方に、略円筒形のパイプに噴出穴７ａが開けられた噴流管７が配置されている。噴流管７の長手方向における一端は気液二相流体供給配管１１に接続されており、気液二相流体供給配管１１から気液二相流体が噴流管７に供給されるようになっている。一方、噴流管７の長手方向における他端には管封じ部１０が設けられており、気液二相流体が管封じ部１０でせき止められるようになっている。すなわち、気液二相流体をせき止めて噴出穴７ａを介して洗浄液中に噴出させるせき止め部とされている。
【００１７】
洗浄液供給配管２、気泡微細化部３、噴流管７、気体供給配管８、管封じ部１０、気液二相流体供給配管１１、洗浄液供給部１３および気体供給部１４により微細気泡供給装置が構成されている。また、洗浄液供給配管２および洗浄液供給部１３により、処理槽１内の洗浄液中に噴出する洗浄液を供給する液体供給部が構成されている。
【００１８】
次に、微細気泡供給装置について詳細に説明する。気泡微細化部３としては、具体的にはインジェクタ等が挙げられるが、スリット式、多孔質板式、配列多孔板式、極細ニードル式、メンブレン式、加圧溶解式、ベンチュリ式を使用しても同様の効果を得ることができる。また、気泡微細化部３は、処理槽１の側面のうち、底辺の長さの短い側面側に設置するのが好ましい。特に処理槽１が直方体である場合は、気泡微細化部３を処理槽１の側面のうち底辺の長さの短い側面側に設置すると、微細気泡をより均一に処理槽１内に供給できる。
【００１９】
また、気泡微細化部３に供給される気体流量Ｇと液体流量Ｌとの流量比Ｇ／Ｌは、体積比で０．０５以上、５以下とするのが好ましい。流量比Ｇ／Ｌが０．０５未満である場合には、気泡微細化部３において微細気泡は発生できるものの、気体供給量が少なすぎるために発生する気泡の量が少なくなり、ウェハ４の洗浄効果を十分に得ることができない。また、流量比Ｇ／Ｌが５より大きい場合には、気泡微細化部３への気体供給量が大き過ぎて、気泡微細化部３で発生する気泡の合一が進んで気泡径が大きくなるため、微細気泡が供給できず、ウェハ４の洗浄効果が低下する。
【００２０】
なお、気泡の合一を防ぐ効果を有する合一防止剤として、アルコールまたはアルコール誘導体を予めイオン交換水に添加してもよい。アルコールまたはアルコール誘導体としては、メタノール、エタノール、エチレングリコール、イソプロピルアルコール、１−プロパノール、１，３−プロパンジオール、１−ブタノール、２−ブタノール、１，４−ブタンジオール、１，２−ブタンジオール、２−メチル−１−プロパノール、２−メチル２−プロパノール、２−ブテン−１，４−ジオール、２−メチル−１，３−プロパンジオール、１−ペンタノール、２−ペンタノール（ｓｅｃ−アミルアルコール）、３−ペンタノール、２−メチル−１−ブタノール、３−メチル−１−ブタノール（イソアミルアルコール）、２−メチル−２−ブタノール（ｔｅｒｔ−アミルアルコール）、３−メチル−２−ブタノール、２，２−ジメチル−１−プロパノール（ネオペンチルアルコール）、１，５−ペンタンジオール、３−メチル−１，３−ブタンジオール、２−メチル−１，４−ブタンジオール、１−ヘキサノール、２−ヘキサノール、３−ヘキサノール、１，２−ヘキサンジオール、１，３−ヘキサンジオール、１，４−ヘキサンジオール、１，５−ヘキサンジオール、１，６−ヘキサンジオール、２，３−ヘキサンジオール、２，４−ヘキサンジオール、２，５−ヘキサンジオール、３，４−ヘキサンジオール、１，２，３−ヘキサントリオール、１，２，４−ヘキサントリオール、１，２，５−ヘキサントリオール、１，２，６−ヘキサントリオール、１，３，６−ヘキサントリオール、２−メチル−１−ペンタノール、３−メチル−１−ペンタノール、４−メチル−２−ペンタノール、３−メチル−２−ペンタノール、２−メチル−３−ペンタノール、２−メチル−２，４−ペンタンジオール、２−メチル−１，５−ペンタンジオール、１，２，６−ヘキサントリオール、１−ヘプタノール、２−ヘプタノール、３−ヘプタノール、４−ヘプタノール、５−ヘプタノール、６−ヘプタノール、７−ヘプタノール、８−ヘプタノール、３−メチル−１，５−ペンタンジオール、２，４−ジメチル−３−ペンタノール１，２−ヘプタンジオール、１，３−ヘプタンジオール、１，４−ヘプタンジオール、１，５−ヘプタンジオール、１，６−ヘプタンジオール、１，７−ヘプタンジオール、２，３−ヘプタンジオール、２，４−ヘプタンジオール、２，５−ヘプタンジオール、２，６−ヘプタンジオール、２，７−ヘプタンジオール、３，４−ヘプタンジオール、３，５−ヘプタンジオール、３，６−ヘプタンジオール、３，７−ヘプタンジオール等およびこれらに挙げた物質以外の異性体（同一炭素数で直鎖または側鎖のあるもの、ＯＨ基の位置が異なるもの）が挙げられる。
【００２１】
また、気泡微細化部３に供給される１分間あたりの液体流量Ｌは、処理槽１の有効容積（実際に液体が処理槽１内に貯留される量）の１／１００以上、１／２以下とすることが好ましい。１分間あたりの液体流量Ｌが処理槽１の有効容積の１／１００未満である場合には、液体流量Ｌが小さ過ぎて、ウェハ４の洗浄が効率的に実施されない。また、１分間あたりの液体流量Ｌが処理槽１の有効容積の１／２より大きい場合には、液体流量が大き過ぎて、処理槽１内における液体の乱れが激しくなり、ウェハ４が大きく振動するため好ましくない。
【００２２】
次に、噴流管７について説明する。図２は、噴流管７の構造を説明するための模式図である。図２−１は、噴流管７の中心軸に略垂直な方向における断面模式図、図２−２は、噴流管７の中心軸に略平行な方向における断面模式図である。噴流管７には少なくとも１つ以上の噴出穴７ａが必要であり、その形状は円形でも良いが、楕円形状または長方形形状が好ましい。噴出穴７ａを楕円形状または長方形形状とすることにより、微細気泡が噴流管７から噴出し易くなる。噴出穴７ａと噴出穴７ａとの間隔は、噴流管７の機械的強度が確保できる範囲内で短くする、もしくは無いことが好ましい。噴出穴７ａと噴出穴７ａとの間隔を極力短くすることにより、噴出穴７ａの長さを長くすることができ、微細気泡が噴流管７からより噴出し易くなる。また、噴流管７は、中心軸に略垂直な方向における断面形状が円形または楕円形であることが好ましい。このような形状を有することにより、噴流管７内を流体がスムーズに流れることができる。
【００２３】
また、例えば噴出穴７ａが長方形形状を有し、キャリア５内における隣接するウェハ４間の距離が２ｍｍ〜３ｍｍ程度である場合には、噴出穴７ａの長手方向の長さをＡとし、噴出穴７ａの長手方向における中央部と隣接する噴出穴７ａの長手方向における中央部との間隔をＢとすると、Ｂ＞Ａ、５ｍｍ＜Ａ＜噴流管７の全長（Ａ＝噴流管７の全長である場合はＢ＝０）とすることが好ましい。このような条件を満たすことにより、例えば１ｍｍ〜３ｍｍ程度の微細気泡が処理槽１内に均一に供給し易くなる。また、噴出穴７ａの短手方向の長さをＣとすると、０．１ｍｍ＜Ｃ＜１０ｍｍとすることが好ましい。このような条件を満たすことにより、例えば１ｍｍ〜３ｍｍ程度の微細気泡が処理槽１内に均一に供給し易くなる。
【００２４】
噴出穴７ａの開口率は、噴流管７の全周面積に対して１％以上５０％以下であることが好ましい。噴出穴７ａの開口率が１％より小さい場合には、微細気泡が噴出穴７ａから噴出する際の抵抗が大きくなり過ぎ、微細気泡が処理槽１内に均一に供給されないため好ましくない。また、噴出穴７ａの開口率が５０％より大きい場合には、噴流管７内の圧力が一様にならず、微細気泡が処理槽１内に均一に供給されないため好ましくない。
【００２５】
噴出穴７ａは、図２−１および図２−２に示すように複数個あればよいが、数は極力多いほうが好ましい。噴出穴７ａの数が多いほど、微細気泡が処理槽１内に均一に供給することができる。なお、噴流管７の機械強度等が問題になる場合は、垂直方向下向きの噴出穴７ａは無くてもよい。
【００２６】
上述したように噴流管７の他端には管封じ部１０が設けられている。図３は、噴流管７内における気泡微細化部３が配置されている側の槽壁面からの距離（ｃｍ）と、噴流管７内での気液二相流体の噴流管７の軸方向における流速（以下、単に流速と呼ぶ）（ｍ／ｓｅｃ）と、の関係について、噴流管７の他端に管封じ部１０がある場合と無い場合とで比較した特性図である。ここで、気体（空気）流量Ｇと液体（イオン交換水）流量Ｌとの比：Ｇ／Ｌは０．５であり、噴流管７の長さは１００ｃｍ、内径は２０ｍｍ、液体流量は１５Ｌ／分である。
【００２７】
図３から分かるように、噴流管７の他端における管封じ部１０の有無にかかわらず、流速は噴流管７の槽壁面からの距離が長くなるほど遅くなる。なお、初速は管封じ部１０の有無にかかわらず、０．８３ｍ／秒である。また、管封じ部１０がある場合における流速は、噴流管７の槽壁面からの距離が近いところで一旦減少し、その後徐々に緩やか且つ均一になる。なお、管封じ部１０がある場合の流速は０ｍ／秒であるが、管封じ部１０が無い場合の流速は０．４４ｍ／秒である。また、噴流管の材質としては静的接触角が９０℃未満のものが好ましく、例えば塩化ビニル（液体の温度が高い場合は耐熱性のもの）やＳＵＳが挙げられる。
【００２８】
一方、管封じ部１０が無い場合における流速は徐々に減少するが、管封じ部１０がある場合よりも全体的に速い。そして、管封じ部１０が無い場合は、流速が速すぎて気泡の上昇速度よりも噴流管７内を移動する流速のほうが速くなるため、噴流管７の噴出穴７ａから微細気泡が放出されず、微細気泡のほとんどが噴流管７の他端から流出してしまい、処理槽１内のウェハ４に一様に微細気泡を供給することができない。すなわち、噴流管７の他端に管封じ部１０があることによって、噴流管７内の流速を低く保つことができ、その結果噴流管７の噴出穴７ａから微細気泡を一様に放出して、ウェハ４に微細気泡を均一に供給することができる。
【００２９】
なお、噴流管７の他端における管封じの方法としては、気液二相流体が噴流管の先端から漏れないようにすればよく、管封じ部１０として噴流管７の他端にキャップをする方法や管の先端を溶かして封止する方法等がある。
【００３０】
また、噴流管７の長さは、処理槽１を上面から見た場合にキャリア５から十分にはみ出る長さにすることが好ましい。噴流管７がその長さ方向においてキャリア５からはみ出さない場合には、噴流管７が短すぎるために微細気泡を全てのウェハ４に均一に供給することができない。また、本実施の形態で示すように気泡微細化部３が処理槽１に対して１つ設置される場合には、一般的に噴流管７の長さは１００ｃｍ以下とするのが好ましい。噴流管７の長さが１００ｃｍより長くなると、管封じ部１０を設けても噴流管７内の圧力を一定に保つことが難しくなり、微細気泡を処理槽１内に均一に供給できなくなる。
【００３１】
次に、洗浄装置の動作について説明する。なお、本実施の形態においては、ウェハ４をイオン交換水で洗浄する場合について説明するが、洗浄装置の洗浄処理はこれに限るものではない。処理槽１には、予め洗浄液流出配管９よりも低い水位のイオン交換水（第１の液体）が貯留されている。まず、洗浄液供給部１３からイオン交換水（第２の液体）が洗浄液供給配管２を介して気泡微細化部３に送られるとともに、気体供給部１４から空気が気体供給配管８を介して気泡微細化部３に送られる。
【００３２】
気泡微細化部３では、供給された空気を微細化して微細気泡を発生するとともに、洗浄液供給配管２を介して供給されたイオン交換水に微細気泡を混合して混合流体を生成する。この混合流体は、気液二相流体、すなわち微細気泡の相（気相）とイオン交換水（液相）との気液二相流体である。そして、気液二相流体は、イオン交換水（第２の液体）が供給された際の流動力より、気液二相流体供給配管１１を介して処理槽１内の噴流管７に送出される。
【００３３】
続いて、気液二相流体が噴流管７に流入すると、気液二相流体は該気液二相流体の流動力によって、噴流管７に開けられた噴出穴７ａから処理槽１内の洗浄液中に噴出される。すなわち、噴流管７に開けられた噴出穴７ａからイオン交換水および微細気泡が同時に噴出される。これにより、ウェハ４には、該ウェハ４の下部から一様にイオン交換水および微細気泡が供給され、ウェハ４の表面のイオン交換水が流動し、ウェハ４が洗浄される。
【００３４】
その際、噴流管７の他端が管封じ部１０によって封止されていることにより、噴流管７内の気液二相流体の流速が緩やか且つ均一になり、噴流管７に開けられた噴出穴７ａから一様に微細気泡が噴出する。これにより、ウェハ４には、該ウェハ４の下部からウェハ４間およびウェハ４の外側において安定して、且つ略均等に微細気泡が供給されるため、ウェハ４の表面のイオン交換水が略均等に流動し、ウェハ４が略均一に洗浄される。なお、キャリア支持台６においてキャリア５が設置される箇所は空隙があり、噴流管７から供給された微細気泡が滞りなくウェハ４へ供給されるようになっている。
【００３５】
微細気泡は、ウェハ４間およびウェハ４の外側を通過して上昇した後、水面で大気へ放出される。洗浄が終わった後のイオン交換水は、洗浄液流出配管９から流出する。また、洗浄が完了したウェハ４はキャリア５ごと引き上げられて次の工程へ送られ、別のキャリア５が処理槽１内に浸漬される。このようにしてウェハ４の洗浄が進められ、洗浄が完了すると、処理槽１内のイオン交換水はドレーン１２を介して排水される。
【００３６】
上述したように、実施の形態１にかかる洗浄装置によれば、微細気泡を含んだ気液二相流体が該気液二相流体の流動力により、噴流管７の噴出穴７ａから処理槽１内に噴出されて速やかに且つ確実に上昇するため、洗浄液中の不純物等に起因した噴出穴７ａにおける目詰まりの発生が防止され、微細気泡を処理槽１内の洗浄液中に安定して均一に供給することができる。また、噴出穴７ａから噴出されて且つ確実に上昇するため、微細気泡が合一して大きく成長することが無く、微細なままの気泡を処理槽１内の洗浄液中に安定して均一に供給することができる。
【００３７】
また、洗浄液中に供給される気泡は微細気泡であるため、気泡がウェハ４間およびウェハ４の外側において均一に且つ確実に通過することができ、ウェハ４の配置位置に起因したウェハ４の表面における洗浄液の更新の効率の差が生じない。これにより、ウェハ４の配置位置に起因した洗浄度合いのばらつきの発生が防止され、均等にウェハ４の洗浄を行うことができる。
【００３８】
また、洗浄液中に供給される気泡は微細気泡であるため、気泡がウェハ４に与える衝撃を和らげ、ウェハ４同士の割れ、ウェハ４の欠けおよびウェハ４同士のくっつきを抑制することができる。
【００３９】
なお、上記においては気泡微細化部３に供給する気体として空気を使用する場合について説明したが、気泡微細化部３に供給する気体はこれに限定されず、空気、酸素、窒素、オゾン、水素、ヘリウム、アルゴン、クリプトン、キセノン、メタン、プロパンのうち少なくとも１種を含む気体を供給することができる。
【００４０】
また、上記においては洗浄液としてイオン交換水を使用する場合について説明したが、洗浄液はこれに限定されず、イオン交換水、水道水、地下水、再生水、純水のうち少なくとも１種を含む液体を供給することができる。また、処理槽１に貯留した洗浄液と、気泡微細化部３に供給する洗浄液とに異なる液体を用いてもよい。
【００４１】
また、上記においては一度ウェハ４を洗浄した洗浄液が洗浄液流出配管９から排出されるワンスルー型の洗浄例を示したが、洗浄液を循環使用してもかまわない。その際は、膜等によるろ過、イオン交換樹脂によるイオン除去等の処理を洗浄液に施してもよい。
【００４２】
実施の形態２．
実施の形態２では、より微細気泡を均一に処理槽１内に供給する方法について説明する。図４は、実施の形態２にかかる洗浄装置の概略構成を説明するための正面模式図である。実施の形態２にかかる洗浄装置は、図４に示すように実施の形態１にかかる洗浄装置において、気体供給配管８の途中に気体供給量制御装置１５が配置された構成を有する。この気体供給量制御装置１５は、洗浄装置によりウェハ４を洗浄する際に、気泡微細化部３への気体の供給量を制御することができる。すなわち、実施の形態２にかかる洗浄装置では、気泡微細化部３への気体の供給量を気体供給量制御装置１５で制御することにより、気体（空気）流量Ｇと液体（イオン交換水）流量Ｌとの比：Ｇ／Ｌを変動させることができる。
【００４３】
図５−１は、気泡微細化部３への気体の供給量が少ない場合（Ｇ／Ｌ＝０．１）において、噴流管７から気泡が発生する様子を示す模式図である。また、図５−２は、気泡微細化部３への気体の供給量が多い場合（Ｇ／Ｌ＝１．０）において、噴流管７から気泡が発生する様子を示す模式図である。ここで、噴流管７の内径は２０ｍｍ、液体流量は１５Ｌ／分である。
【００４４】
気泡微細化部３への気体の供給量が少ない場合（Ｇ／Ｌ＝０．１）および多い場合（Ｇ／Ｌ＝１．０）のいずれの条件においても噴流管７から一様に微細気泡が放出される。そして、気泡微細化部３への気体の供給量が少ない場合（Ｇ／Ｌ＝０．１）の場合は、図５−１に示すように、噴流管７の長さ方向における気泡微細化部３に近い領域から放出される微細気泡の量が多めとなる。一方、気泡微細化部３への気体の供給量が多い場合（Ｇ／Ｌ＝１．０）の場合は、図５−２に示すように、噴流管７の長さ方向における気泡微細化部３から遠い領域から放出される微細気泡の量が多めとなる。
【００４５】
図６は、噴流管７内における気泡微細化部３が配置されている側の槽壁面からの距離（ｃｍ）と、噴流管７内での気液二相流体の噴流管７の軸方向における流速（ｍ／ｓｅｃ）と、の関係について、Ｇ／Ｌ＝０．１の場合とＧ／Ｌ＝１．０の場合とで比較した特性図である。ここで、噴流管７の内径は２０ｍｍ、液体流量は１５Ｌ／分である。また、噴流管７の長さは、１００ｃｍである。また、噴流管の材質としては静的接触角が９０℃未満のものが好ましく、例えば塩化ビニル（液体の温度が高い場合は耐熱性のもの）やＳＵＳが挙げられる。
【００４６】
図６から分かるように、Ｇ／Ｌ＝０．１の場合は、流速は気泡微細化部３に近い領域で急激に低下した後、さらに徐々に低下して管封じ部１０のところでゼロとなる。一方、Ｇ／Ｌ＝１．０の場合は、流速は徐々に低下して管封じ部１０のところでゼロとなる。すなわち噴流管７内の流速の変化によって、噴流管７の長さ方向における微細気泡の発生量の差が生じている。したがって、本実施の形態のように気体供給量制御装置１５を用いて気泡微細化部３への気体供給量を制御することによって、微細気泡の発生量を制御して、微細気泡をウェハ４に対してより均一に供給することが可能となる。特に、気泡微細化部３に供給する気体流量または液体流量に制限がある場合には、本実施の形態のように気泡微細化部３への気体供給量を制御することによって、ウェハ４に対して効率的に且つ均一に微細気泡を供給することができる。なお、気体供給量制御装置１５は、予め定められた気体流量をタイマー等で制御して自動で運転してもよい。
【００４７】
上述したように、実施の形態２にかかる洗浄装置によれば、微細気泡を含んだ気液二相流体が該気液二相流体の流動力により、噴流管７の噴出穴７ａから処理槽１内に噴出されて速やかに且つ確実に上昇するため、洗浄液中の不純物等に起因した噴出穴７ａにおける目詰まりの発生が防止され、微細気泡を処理槽１内の洗浄液中に安定して均一に供給することができる。また、噴出穴７ａから噴出されて且つ確実に上昇するため、微細気泡が合一して大きく成長することが無く、微細なままの気泡を処理槽１内の洗浄液中に安定して均一に供給することができる。
【００４８】
また、洗浄液中に供給される気泡は微細気泡であるため、気泡がウェハ４間およびウェハ４の外側において均一に且つ確実に通過することができ、ウェハ４の配置位置に起因したウェハ４の表面における洗浄液の更新の効率の差が生じない。これにより、ウェハ４の配置位置に起因した洗浄度合いのばらつきの発生が防止され、均等にウェハ４の洗浄を行うことができる。
【００４９】
また、洗浄液中に供給される気泡は微細気泡であるため、気泡がウェハ４に与える衝撃を和らげ、ウェハ４同士の割れ、ウェハ４の欠けおよびウェハ４同士のくっつきを抑制することができる。
【００５０】
また、実施の形態２にかかる洗浄装置によれば、気体供給量制御装置１５を用いて気泡微細化部３への気体供給量を制御することにより気泡微細化部３での微細気泡の発生量を制御することができ、微細気泡をウェハ４に対してより均一に供給することが可能となる。
【００５１】
実施の形態３．
実施の形態３では、本発明にかかる微細気泡供給装置を用いた液体処理装置であり、ウェハ４に対してアルカリウェットエッチングを行うウェットエッチング装置について説明する。図７は、実施の形態３にかかるウェットエッチング装置の概略構成を説明するための正面模式図である。
【００５２】
エッチング液貯留部である処理槽１には、外側に気液二相流体供給配管１１を介して、気泡微細化部３が接続されている。気泡微細化部３には、気体供給部１４から気泡微細化部３に気体を供給する気体供給配管８が接続されている。また、処理槽１内にはオーバーフロー槽１６が併設され、該オーバーフロー槽１６にはエッチング液循環配管１８を介してエッチング液循環ポンプ１７が接続され、さらにエッチング液循環配管１８を介して気泡微細化部３に接続されている。
【００５３】
処理槽１内には、キャリア支持台６が配置されている。また、キャリア支持台６上には、処理槽１内においてエッチング処理の対象となるウェハ４を保持する保持部であり、ウェハ４を複数配置可能とされたキャリア５が載置される。１台のキャリア５には、例えば１０枚〜１００枚のウェハが配置可能である。処理槽１にはドレーン１２が接続されている。
【００５４】
また、処理槽１内には、キャリア支持台６の下方に、略円筒形のパイプに噴出穴７ａが開けられた噴流部である噴流管７が配置されている。噴流管７の長手方向における一端は気液二相流体供給配管１１に接続されており、気液二相流体供給配管１１から気液二相流体が噴流管７に供給されるようになっている。一方、噴流管７の長手方向における他端には管封じ部１０が設けられており、気液二相流体が管封じ部１０でせき止められるようになっている。噴流管７の下方には、ヒータ２４が配置され、ヒータ配線３０を介してヒータ電源３１に接続されている。
【００５５】
また、処理槽１には水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）供給配管２３、アルコール誘導体供給配管２７、イオン交換水供給配管２８が接続されている。水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）貯留槽２１および水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）供給ポンプ２２は順次水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）供給配管２３を介して処理槽１に接続されている。アルコール誘導体貯留槽２５およびアルコール誘導体供給ポンプ２６は順次アルコール誘導体供給配管２７を介して処理槽１に接続されている。ここで、アルコール誘導体貯留槽２５、アルコール誘導体供給ポンプ２６およびアルコール誘導体供給配管２７により、エッチング液に気泡の合一防止剤を添加する合一防止剤添加部が構成されている。なお、これらの構成部品の材質は耐熱性、耐アルカリ性であることが好ましく、使用される材料としてはＳＵＳやフッ素樹脂が挙げられる。
【００５６】
気泡微細化部３、噴流管７、気体供給配管８、管封じ部１０、気液二相流体供給配管１１、オーバーフロー槽１６、エッチング液循環ポンプ１７およびエッチング液循環配管１８により微細気泡供給装置が構成されている。また、オーバーフロー槽１６、エッチング液循環ポンプ１７およびエッチング液循環配管１８により、処理槽１内のエッチング液中に噴出するエッチング液を供給する液体供給部が構成されている。
【００５７】
次に、ウェットエッチング装置の動作について説明する。まず、処理槽１に所定量のイオン交換水がイオン交換水供給配管２８を介して投入される。また、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）貯留槽２１から所定量の水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）溶液が、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）供給ポンプ２２によって水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）供給配管２３を介して処理槽１に投入される。また、アルコール誘導体貯留槽２５から所定量のアルコール誘導体が、アルコール誘導体供給ポンプ２６によってアルコール誘導体供給配管２７を介して処理槽１に投入される。これにより、所定の濃度のエッチング液が調製される。処理槽１からあふれたエッチング液はオーバーフロー槽１６に貯留される。
【００５８】
ここで供給される水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、アルコール誘導体は液体の方が好ましいが、固体をイオン交換水等に溶解させて供給してもよく、また固体を直接処理槽１に所定量投入してもよい。
【００５９】
続いて処理槽１内のエッチング液に気体供給配管８を介して気体供給部１４から気体が供給される。そして、オーバーフロー槽１６に貯留されたエッチング液が、エッチング液循環ポンプ１７によってエッチング液循環配管１８を介して汲み出され、エッチング液循環配管１８を介して再度処理槽１に送られて循環される。また、処理槽１内のエッチング液が、ヒータ２４によって所定温度まで加熱される。
【００６０】
続いて気体供給配管８から気体が気泡微細化部３に供給されると同時に、エッチング液循環ポンプ１７によってオーバーフロー槽１６のエッチング液が汲み出され、エッチング液循環配管１８を介して処理槽１に送られる。このとき、気泡微細化部３では供給された気体が微細気泡とされ、循環されるエッチング液に混合されて、微細気泡を含む気液二相流体が生成される。そして、気泡微細化部３で生成された気液二相流体が、気液二相流体供給配管１１を介して再度処理槽１に供給されることでエッチング液が循環される。
【００６１】
次に、ウェハ４として例えばシリコンウェハが配置された２台のキャリア５がロボットアーム等によって処理槽１内のキャリア支持台６の上に載置される。これにより、ウェハ４がエッチング液内に浸漬され、所定時間だけウェットエッチング処理が実施される。その後、再度ロボットアーム等によって処理槽１からキャリア５ごとウェハ４が引き上げられ、次工程に送られる。以上により、１バッチ分のウェハ４のウェットエッチングが終了する。なお、ウェハ４は予めダメージエッチング処理が実施されていることが好ましい。ダメージエッチング処理としては、所定時間だけウェハ４をアルカリ試薬に浸漬する等の方法がある。
【００６２】
続いて、上記と同様にして未処理のウェハ４が配置されたキャリア５がロボットアーム等によって処理槽１に投入されて、順次ウェットエッチング処理が実施される。所定バッチ数のウェットエッチング処理が完了すると、処理槽１内のエッチング液はドレーン１２を介して排出され、上記のようにして新たにエッチング液が処理槽１内で調製される。バッチ数はウェハ４からエッチング液に溶出されたシリコンの量等から決定される。またウェットエッチング処理時間はバッチ数毎に異なり、バッチ数が増えるほど長くなる。
【００６３】
図８は、実施の形態３にかかる他のウェットエッチング装置の概略構成を説明するための正面模式図である。図８に示すウェットエッチング装置は、図７に示したウェットエッチング装置において、気体供給配管８の途中に気体供給量制御装置１５が配置された構成を有する。この気体供給量制御装置１５は、ウェットエッチング装置によりウェハ４のエッチングを行う際に、気泡微細化部３への気体の供給量を制御することができる。すなわち、このエッチング装置では、気泡微細化部３への気体の供給量を気体供給量制御装置１５で制御することにより、気体（空気）流量Ｇと液体（イオン交換水）流量Ｌとの比：Ｇ／Ｌを変動させることができる。気体供給量制御装置１５は、予め定められた気体流量をタイマー等で制御して自動で運転してもよい。
【００６４】
気体供給量制御装置１５を用いて気泡微細化部３への気体供給量を制御することによって、微細気泡の発生量を制御して、微細気泡をウェハ４に対してより均一に供給することが可能となる。特に、気泡微細化部３に供給する気体流量または液体流量に制限がある場合には、気泡微細化部３への気体供給量を制御することによって、ウェハ４に対して効率的に且つ均一に微細気泡を供給することができる。これにより、ウェハ４のエッチングを安定して効率的に実施できるとともに、処理槽１内のウェハ４をムラなく、均一にエッチングすることができる。また、気泡が微細化されているため処理槽１内のウェハ４への気泡による衝撃を和らげ、ウェハ４同士の割れ、ウェハ４の欠けおよびウェハ４同士のくっつきを抑制できる。
【００６５】
上述したように、実施の形態３にかかるウェットエッチング装置によれば、微細気泡を含んだ気液二相流体が該気液二相流体の流動力により、噴流管７の噴出穴７ａから処理槽１内に噴出されて速やかに且つ確実に上昇するため、エッチング液中の不純物等に起因した噴出穴７ａにおける目詰まりの発生が防止され、微細気泡を処理槽１内のエッチング液中に安定して均一に供給することができる。また、噴出穴７ａから噴出されて且つ確実に上昇するため、微細気泡が合一して大きく成長することが無く、微細なままの気泡を処理槽１内のエッチング液中に安定して均一に供給することができる。
【００６６】
また、エッチング液中に供給される気泡は微細気泡であるため、気泡がウェハ４間およびウェハ４の外側において均一に且つ確実に通過することができ、ウェハ４の配置位置に起因したウェハ４の表面におけるエッチング液の更新の効率の差が生じない。これにより、ウェハ４の配置位置に起因したエッチング度合いのばらつきの発生が防止され、均等にウェハ４のエッチングを行うことができる。
【００６７】
また、エッチング液中に供給される気泡は微細気泡であるため、気泡がウェハ４に与える衝撃を和らげ、ウェハ４同士の割れ、ウェハ４の欠けおよびウェハ４同士のくっつきを抑制することができる。
【００６８】
また、気体供給量制御装置１５を用いて気泡微細化部３への気体供給量を制御することにより気泡微細化部３での微細気泡の発生量を制御することができ、微細気泡をウェハ４に対してより均一に供給することが可能となる。
【００６９】
実施の形態４．
処理槽１が直方体の形状を有し、その底面の長手方向の長さ（以下、処理槽１の幅寸法と呼ぶ）が長い場合、例えば処理槽１の幅寸法が１００ｃｍを超えるような場合は、１つの気泡微細化部３では処理槽１内に微細気泡を均一に供給することが難しくなる。このような場合は、気泡微細化部３を処理槽１の幅方向における両側面の外側に設置することにより、微細気泡を均一に処理槽１内に供給することが可能になる。実施の形態４では、処理槽１が直方体形状を有し、処理槽１の幅寸法が長い場合において、微細気泡を均一に処理槽１内に供給する方法について説明する。
【００７０】
図９は、実施の形態４にかかる洗浄装置の概略構成を説明するための正面模式図である。実施の形態４にかかる洗浄装置は、図９に示すように実施の形態１にかかる洗浄装置よりも処理槽１の幅寸法が長く設けられ、２つの気泡微細化部３−１、３−２がそれぞれ気液二相流体供給配管１１−１、１１−２を介して処理槽１の幅方向における両側面の外側に配置された構成を有する。また、気泡微細化部３−１、３−２は、それぞれ気体供給配管８−１、８−２を介して気体供給部１４に接続されている。
【００７１】
洗浄液供給部１３に接続された洗浄液供給配管２は２つの経路に分岐されて、一方の経路は流量調整弁４１−１を介して気泡微細化部３−１に接続されている。また、他方の経路は流量調整弁４１−２を介して気泡微細化部３−２に接続されている。処理槽１内には洗浄対象となるウェハ４がキャリア５に納められ、キャリア５はキャリア支持台６の上に載置されている。さらに処理槽１には、洗浄液流出配管９およびドレーン１２が接続されている。
【００７２】
処理槽１内では、それぞれ噴出穴７ａを開けられた噴流管７−１および噴流管７−２が、キャリア支持台６の下方においてそれぞれ気液二相流体供給配管１１−１、１１−２に接続され、さらに処理槽１内の略中央で噴流管繋ぎ２０を介して一つにまとめられている。
【００７３】
次に動作について説明する。なお、本実施の形態においては、ウェハ４をイオン交換水で洗浄する場合について説明するが、洗浄装置の洗浄処理はこれに限るものではない。処理槽１には、予め洗浄液流出配管９よりも低い水位のイオン交換水（第１の液体）が貯留されている。まず、洗浄液供給部１３からイオン交換水（第２の液体）が洗浄液供給配管２を介して供給される。洗浄液供給部１３から供給されるイオン交換水は、流量調整弁４１−１、４１−２の手前で分岐され、等流量で調整されてそれぞれ気泡微細化部３−１、３−２へ送られる。また、気体供給部１４から空気が気体供給配管８−１、８−２を介して気泡微細化部３−１、３−２に送られる。
【００７４】
それぞれの気泡微細化部３−１、３−２においては、供給された空気を微細化して微細気泡を発生するとともに、洗浄液供給配管２を介して供給されたイオン交換水に微細気泡を混合して混合流体を生成する。この混合流体は、気液二相流体、すなわち微細気泡の相（気相）とイオン交換水（液相）との気液二相流体である。そして、気泡微細化部３−１、３−２において生成された気液二相流体は、洗浄液供給配管２を介してイオン交換水（第２の液体）が供給された際の流動力より、気液二相流体供給配管１１−１、１１−２を介してそれぞれ処理槽１内の噴流管７−１、７−２に送出される。
【００７５】
続いて、気液二相流体が噴流管７−１、７−２に流入すると、気液二相流体は該気液二相流体の流動力によって、噴流管７−１、７−２に開けられた噴出穴７ａから処理槽１内の洗浄液中に噴出される。すなわち、噴流管７に開けられた噴出穴７ａからイオン交換水および微細気泡が同時に噴出される。これにより、ウェハ４には、該ウェハ４の下部から一様にイオン交換水および微細気泡が供給され、ウェハ４の表面のイオン交換水が流動し、ウェハ４が洗浄される。
【００７６】
その際、処理槽１内の中央において噴流管繋ぎ２０を介して噴流管７−１と噴流管７−２とが一つにまとめられていることにより、噴流管７−１内および噴流管７−２内の気液二相流体の流速が緩やか且つ均一になり、噴流管７−１、７−２に開けられた噴出穴７ａから一様に微細気泡が噴出する。すなわち、噴流管７−１内および噴流管７−２内の気液二相流体の衝突した部分が、気液二相流体をせき止めて噴出穴７ａを介してイオン交換水中に噴出させるせき止め部とされている。これにより、ウェハ４には、該ウェハ４の下部からウェハ４間およびウェハ４の外側において安定して、且つ略均等に微細気泡が供給されるため、ウェハ４の表面のイオン交換水が略均等に流動し、ウェハ４が略均一に洗浄される。なお、キャリア支持台６においてキャリア５が設置される箇所は空隙があり、噴流管７から供給された微細気泡が滞りなくウェハ４へ供給されるようになっている。
【００７７】
微細気泡は、ウェハ４間およびウェハ４の外側を通過して上昇した後、水面で大気へ放出される。洗浄が終わった後のイオン交換水は、洗浄液流出配管９から流出する。また、洗浄が完了したウェハ４はキャリア５ごと引き上げられて次の工程へ送られ、別のキャリア５が処理槽１内に浸漬される。このようにしてウェハ４の洗浄が進められ、洗浄が完了すると、処理槽１内のイオン交換水はドレーン１２を介して排水される。
【００７８】
なお、上記においては、流量調整弁４１−１、４１−２を用いてイオン交換水の気泡微細化部３−１、３−２への供給量が等しくなるように制御したが、同型の気泡微細化部３を２つ使用し、この２つの気泡微細化部３への供給気体流量が等しい場合には流量調整弁４１−１、４１−２は不要となる。
【００７９】
また、上記においては、処理槽１内の中央で噴流管繋ぎ２０を介して噴流管７−１および噴流管７−２を一つにまとめた場合について説明したが、噴流管７−１および噴流管７−２における処理槽１内の中央部側の端部にそれぞれ管封じ部１０を設置してもよく、この場合も上記と同様の効果が得られる。
【００８０】
但し、図９に示したように、処理槽１内の中央で噴流管繋ぎ２０を介して噴流管７−１および噴流管７−２が一つにまとめられている方が、気液二相流体供給配管１１−１側からおよび気液二相流体供給配管１１−２側からの双方向からの気液二相流体が衝突することにより、噴流管７内で気液二相流体の混合がより促進されて、微細気泡が処理槽１内へより均一に供給されるという効果が得られる。また、噴流管７内の気液二相流体の水平流速の分布がより一様になって、微細気泡が処理槽１内へより均一に供給されるという効果が得られる。さらに、噴流管繋ぎ２０を介さずに１本の噴流管７で各気液二相流体供給配管１１−１、１１−２を繋いでもよく、この場合も噴流管繋ぎ２０を介した場合と同様の効果が得られる。
【００８１】
なお、気泡微細化部３の設置位置に制限が無ければ、処理槽１の幅方向の長さが例えば５０ｃｍ未満であっても、二つの気泡微細化部３−１、３−２を取り付けることにより、より均一に微細気泡を処理槽１内に供給できる。
【００８２】
図１０は、実施の形態４にかかる他の洗浄装置の概略構成を説明するための下面模式図である。図１０に示す洗浄装置は基本的に図９に示した洗浄装置と同様の構成を有する。以下では、図９に示した洗浄装置と異なる特徴について説明する。
【００８３】
図１０に示す洗浄装置は処理槽１が直方体の形状を有し、その底面の短手方向の長さ（以下、処理槽１の奥行きと呼ぶ）が図９に示した洗浄装置よりも長く設けられている。そして、気液二相流体供給配管１１−１、１１−２を処理槽１側においてそれぞれ同じ数だけ分岐させており、分岐させた数に合わせた流量調整弁４２が分岐した気液二相流体供給配管１１−１、１１−２の途中に配置されている。また、それぞれの流量調整弁４２の先に気液二相流体供給配管１１−１、１１−２を介して噴流管７−１、７−２が配置され、さらに同じ列に位置する噴流管７−１と噴流管７−２とが噴流管繋ぎ２０により１つにまとめられている。
【００８４】
噴流管７の長手方向と略直交する方向である処理槽１の奥行き寸法が長い場合には、このように噴流管７−１、７−２を噴流管７の長手方向と略直交する方向において複数列配置することにより、処理槽１内へより均一に微細気泡を供給することができる。図１０では、気液二相流体供給配管１１を処理槽１側において３列に分岐させて、噴流管７を３列に設置した例を示している。
【００８５】
さらに、例えば処理槽１の幅寸法が２００ｃｍ以下であれば各噴流管７−１、７−２の長さが１００ｃｍ以下となり、気泡微細化部３−１、３−２が一般的な処理能力を有する場合には処理槽１内へ、より均一に微細気泡を供給することができる。
【００８６】
上述したように、実施の形態４にかかる洗浄装置によれば、微細気泡を含んだ気液二相流体が該気液二相流体の流動力により、噴流管７の噴出穴７ａから処理槽１内に噴出されて速やかに且つ確実に上昇するため、洗浄液中の不純物等に起因した噴出穴７ａにおける目詰まりの発生が防止され、微細気泡を処理槽１内の洗浄液中に安定して均一に供給することができる。また、噴出穴７ａから噴出されて且つ確実に上昇するため、微細気泡が合一して大きく成長することが無く、微細なままの気泡を処理槽１内の洗浄液中に安定して均一に供給することができる。
【００８７】
また、洗浄液中に供給される気泡は微細気泡であるため、気泡がウェハ４間およびウェハ４の外側において均一に且つ確実に通過することができ、ウェハ４の配置位置に起因したウェハ４の表面における洗浄液の更新の効率の差が生じない。これにより、ウェハ４の配置位置に起因した洗浄度合いのばらつきの発生が防止され、均等にウェハ４の洗浄を行うことができる。
【００８８】
また、洗浄液中に供給される気泡は微細気泡であるため、気泡がウェハ４に与える衝撃を和らげ、ウェハ４同士の割れ、ウェハ４の欠けおよびウェハ４同士のくっつきを抑制することができる。
【００８９】
また、実施の形態４にかかる洗浄装置によれば、処理槽１内の中央において噴流管繋ぎ２０を介して噴流管７−１と噴流管７−２とが一つに繋がれているため、噴流管７−１内および噴流管７−２内の気液二相流体の流速が緩やか且つ均一になり、噴流管７−１、７−２に開けられた噴出穴７ａから一様に微細気泡が噴出する。これにより、例えば処理槽１の幅寸法が１００ｃｍを超えるような場合においても、微細気泡はウェハ４間およびウェハ４の外側において安定して且つ略均等に供給されるため、ウェハ４の表面において洗浄液が略均等に流動し、ウェハ４を略均一に洗浄することができる。
【００９０】
実施の形態５．
実施の形態５では、幅寸法が１００ｃｍを超える処理槽１を有するウェットエッチング装置について説明する。図１１は、実施の形態５にかかるウェットエッチング装置の概略構成を説明するための正面模式図であり、処理槽１の幅寸法：１４５０ｍｍ、奥行寸法：４００ｍｍ、水深：３００ｍｍであり、５台のキャリア５に収納したウェハ４をアルカリエッチングする場合を示している。図１２は、実施の形態５にかかるウェットエッチング装置の処理槽１の上面図である。
【００９１】
処理槽１には、図１２に示すように奥行き方向の一側面に沿ってオーバーフロー槽１６が設置されている。エッチング液循環ポンプ１７は、エッチング液循環配管１８を介してオーバーフロー槽１６に接続されている。また、エッチング液循環配管１８はオーバーフロー槽１６と反対側において二つの経路に分岐されて、一方の経路は流量調整弁４１−１を介して気泡微細化部３−１に接続されている。また、他方の経路は流量調整弁４１−２を介して気泡微細化部３−２に接続されている。
【００９２】
２つの気泡微細化部３−１、３−２は、それぞれ気液二相流体供給配管１１−１、１１−２を介して処理槽１の幅方向における両側面の外側に配置されている。また、気泡微細化部３−１、３−２は、それぞれ気体供給配管８−１、８−２を介して気体供給部１４に接続されている。
【００９３】
また、処理槽１内では、それぞれ噴出穴７ａを開けられた噴流管７−１および噴流管７−２が、キャリア支持台６の下方においてそれぞれ気液二相流体供給配管１１−１、１１−２に接続され、さらに処理槽１内の略中央で噴流管繋ぎ２０を介して一つにまとめられている。それ以外の構成は実施の形態３における図７の場合と同様である。なお、気体供給配管８−１、８−２には、気体供給量制御装置１５を設置してもよい。
【００９４】
なお、ウェットエッチング装置の動作は、気体供給配管８を介して気体供給部１４から気泡微細化部３−１、３−２に気体が供給され、処理槽１に貯留されたエッチング液が、エッチング液循環ポンプ１７によってエッチング液循環配管１８を介して気泡微細化部３−１、３−２に供給され、気泡微細化部３−１、３−２から気液二相流体供給配管１１を介して噴流管７−１と噴流管７−２とに供給されること以外は、実施の形態３の場合と同様である。
【００９５】
上述したように、実施の形態５にかかるウェットエッチング装置によれば、微細気泡を含んだ気液二相流体が該気液二相流体の流動力により、噴流管７の噴出穴７ａから処理槽１内に噴出されて速やかに且つ確実に上昇するため、エッチング液中の不純物等に起因した噴出穴７ａにおける目詰まりの発生が防止され、微細気泡を処理槽１内のエッチング液中に安定して均一に供給することができる。また、噴出穴７ａから噴出されて且つ確実に上昇するため、微細気泡が合一して大きく成長することが無く、微細なままの気泡を処理槽１内のエッチング液中に安定して均一に供給することができる。
【００９６】
また、エッチング液中に供給される気泡は微細気泡であるため、気泡がウェハ４間およびウェハ４の外側において均一に且つ確実に通過することができ、ウェハ４の配置位置に起因したウェハ４の表面におけるエッチング液の更新の効率の差が生じない。これにより、ウェハ４の配置位置に起因したエッチング度合いのばらつきの発生が防止され、均等にウェハ４のエッチングを行うことができる。
【００９７】
また、エッチング液中に供給される気泡は微細気泡であるため、気泡がウェハ４に与える衝撃を和らげ、ウェハ４同士の割れ、ウェハ４の欠けおよびウェハ４同士のくっつきを抑制することができる。
【００９８】
また、実施の形態５にかかるウェットエッチング装置によれば、処理槽１内の中央において噴流管繋ぎ２０を介して噴流管７−１と噴流管７−２とを一つに繋がれているため、噴流管７−１内および噴流管７−２内の気液二相流体の流速が緩やか且つ均一になり、噴流管７−１、７−２に開けられた噴出穴７ａから一様に微細気泡が噴出する。これにより、例えば処理槽１の幅寸法が１００ｃｍを超えるような場合においても、微細気泡はウェハ４間およびウェハ４の外側において安定して且つ略均等に供給されるため、ウェハ４の表面においてエッチング液が略均等に流動し、ウェハ４を略均一にエッチングすることができる。
【００９９】
実施の形態６．
実施の形態６では、幅寸法が１００ｃｍを超える処理槽１を有する洗浄装置について説明する。図１３は、実施の形態６にかかる洗浄装置の概略構成を説明するための正面模式図であり、処理槽１の幅寸法：１４００ｍｍ、奥行寸法：４００ｍｍ、水深：３００ｍｍであり、キャリア５に収納したウェハ４をイオン交換水で洗浄する場合を示している。
【０１００】
実施の形態にかかる洗浄装置の構成および動作は、実施の形態４において図９に示した洗浄装置と同じであるが、処理槽１の幅寸法が１４００ｍｍと長く、５台のキャリア５に収納したウェハ４を同時に洗浄できる点が異なる。なお、気体供給配管８には気体供給量制御装置１５を設置してもよい。
【０１０１】
上述したように、実施の形態６にかかる洗浄装置によれば、微細気泡を含んだ気液二相流体が該気液二相流体の流動力により、噴流管７の噴出穴７ａから処理槽１内に噴出されて速やかに且つ確実に上昇するため、洗浄液中の不純物等に起因した噴出穴７ａにおける目詰まりの発生が防止され、微細気泡を処理槽１内の洗浄液中に安定して均一に供給することができる。また、噴出穴７ａから噴出されて且つ確実に上昇するため、微細気泡が合一して大きく成長することが無く、微細なままの気泡を処理槽１内の洗浄液中に安定して均一に供給することができる。
【０１０２】
また、洗浄液中に供給される気泡は微細気泡であるため、気泡がウェハ４間およびウェハ４の外側において均一に且つ確実に通過することができ、ウェハ４の配置位置に起因したウェハ４の表面における洗浄液の更新の効率の差が生じない。これにより、ウェハ４の配置位置に起因した洗浄度合いのばらつきの発生が防止され、均等にウェハ４の洗浄を行うことができる。
【０１０３】
また、洗浄液中に供給される気泡は微細気泡であるため、気泡がウェハ４に与える衝撃を和らげ、ウェハ４同士の割れ、ウェハ４の欠けおよびウェハ４同士のくっつきを抑制することができる。
【０１０４】
また、実施の形態６にかかる洗浄装置によれば、処理槽１内の中央において噴流管繋ぎ２０を介して噴流管７−１と噴流管７−２とが一つに繋がれているため、噴流管７−１内および噴流管７−２内の気液二相流体の流速が緩やか且つ均一になり、噴流管７−１、７−２に開けられた噴出穴７ａから一様に微細気泡が噴出する。これにより、例えば処理槽１の幅寸法が１００ｃｍを超えるような場合においても、微細気泡はウェハ４間およびウェハ４の外側において安定して且つ略均等に供給されるため、ウェハ４の表面において洗浄液が略均等に流動し、ウェハ４を略均一に洗浄することができる。
【０１０５】
実施の形態７．
実施の形態７では、本発明にかかる微細気泡供給装置を太陽光発電装置の製造に適用した場合について説明する。実施の形態３において図７に示したウェットエッチング装置を用いて太陽光発電装置形成用のシリコンウェハの表面にエッチング処理を施し、シリコンウェハの表面にテクスチャーを形成した。
【０１０６】
エッチング液は、イオン交換水に対して水酸化ナトリウムを溶解させた濃度３ｗｔ％の水酸化ナトリウム溶液に添加剤として３−メチル−１，５−ペンタンジオールを２．５ｇ／Ｌで添加して調製した。エッチング液量は５６Ｌ、エッチング液の温度は９０℃、循環エッチング液量は１分間あたりエッチング液量の１／８とした。また、気体供給部１４から気泡微細化部３に空気を供給した。供給気体流量は、循環エッチング液量の１／７とした。
【０１０７】
そして、サイズ１５ｃｍ×１５ｃｍ、厚さ２００μｍのシリコンウェハが５０枚入れられた２台のキャリアをエッチング液中に浸漬して、４００秒間、シリコンウェハのウェットエッチング処理を実施した。以上により、表面にテクスチャーを形成した実施例１のシリコンウェハを作製した。
【０１０８】
また、比較例１として、図１４に示すように気泡微細化部３の代わりにフッ素樹脂製のフッ素樹脂バブラー４３を使用し、その他の条件は実施例１と同様にしてシリコンウェハのウェットエッチング処理を実施した。以上により、表面にテクスチャーを形成した比較例１のシリコンウェハを作製した。
【０１０９】
図１５に、実施例１および比較例１のシリコンウェハの表面を波長３００ｎｍ〜１２００ｎｍの光でスキャンしたときの、波長（ｎｍ）と光反射率（シリコンウェハ５０枚分の平均値）との関係を示す。また、図１６に、実施例１および比較例１のシリコンウェハの表面における波長７００ｎｍの光の反射率（シリコンウェハ５０枚分の平均値）を示す。
【０１１０】
図１５より、実施例１のシリコンウェハの方が、波長１２００ｎｍ近傍を除いた大半の波長域において光反射率が低いことが分かる。また、図１６から分かるように、実施例１のシリコンウェハの方が光反射率が５．２％低かった。したがって、実施例１のウェットエッチング方法の方が比較例１のウェットエッチング方法よりも効果的にテクスチャーを形成できる、といえる。
【０１１１】
次に、以上のようにしてウェットエッチング工程を完了したシリコンウェハを用いて太陽光発電装置を作製した。図１７−１および図１７−２は、上述したウェットエッチングにより表面にテクスチャを形成した実施例１のシリコンウェハを用いて作製した太陽光発電装置を示す図であり、図１７−１は太陽光発電装置の要部断面図、図１７−２は太陽光発電装置の上面図である。図１７−１および図１７−２に示す太陽光発電装置は、シリコンウェハ表層にＮ層１３１ａを有するシリコンウェハ１３１と、シリコンウェハ１３１の受光面側の面（表面）に形成された反射防止膜１３２と、シリコンウェハ１３１の受光面側の面（表面）に形成された受光面側電極１３３と、シリコンウェハ１３１の受光面と反対側の面（裏面）に形成された裏面電極１３４と、を備える。
【０１１２】
また、受光面側電極１３３としては、グリッド電極１３３ａおよびバス電極１３３ｂを含み、図１７−１においてはグリッド電極１３３ａの長手方向に垂直な断面における断面図を示している。そして、シリコンウェハ１３１には、上述した実施例１のウェットエッチング方法を用いて表面にテクスチャ構造を形成したシリコンウェハを使用して、１５ｃｍ角の太陽光発電装置を構成している。
【０１１３】
次に、上述したシリコンウェハを用いて図１７−１および図１７−２に示す太陽光発電装置を製造するための工程を説明する。なお、ここで説明する工程は、一般的な多結晶シリコンウェハを用いた太陽光発電装置の製造工程と同様であるため、特に図示しない。
【０１１４】
上記の実施例１のウェットエッチング処理が完了したシリコンウェハを熱酸化炉へ投入し、オキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）蒸気の存在下で加熱してシリコンウェハの表面にリンガラスを形成することでシリコンウェハ中にリンを拡散させ、シリコンウェハの表層にＮ層１３１ａを形成する。
【０１１５】
次に、フッ酸溶液中でシリコンウェハのリンガラス層を除去した後、反射防止膜１３２としてプラズマＣＶＤ法により窒化シリコン膜（ＳｉＮ膜）をＮ層１３１ａ上に受光面側電極１３３の形成領域を除いて形成する。反射防止膜の膜厚および屈折率は、光反射を最も抑制する値に設定する。なお、屈折率の異なる２層以上の膜を積層してもよい。また、反射防止膜１３２は、スパッタリング法など、異なる成膜方法により形成しても良い。
【０１１６】
次に、シリコンウェハの受光面に銀の混入したペーストを櫛形にスクリーン印刷にて印刷し、シリコンウェハの裏面にアルミニウムの混入したペーストを全面にスクリーン印刷にて印刷した後、焼成処理を実施して受光面側電極１３３と裏面電極１３４とを形成する。以上のようにして、実施例１の太陽光発電装置として、図１７−１および図１７−２に示す太陽光発電装置が作製される。
【０１１７】
次に、作製した太陽光発電装置を実際に作動させ、発電特性を測定して評価した。その結果として光電変換効率η（％）、開放電圧Ｖｏｃ（Ｖ）、短絡電流Ｉｓｃ（ｍＡ／ｃｍ２）、曲線因子Ｆ．Ｆ．を表１に示す。
【０１１８】
【表１】
2010082558.tif 000003
【０１１９】
また比較例１の太陽光発電装置として、上記の比較例１のシリコンウェハを使用して１５ｃｍ角の太陽光発電装置を作製した。そして、この比較例１の太陽光発電装置を実際に作動させ、発電特性を測定して評価した。その結果として光電変換効率η（％）、開放電圧Ｖｏｃ（Ｖ）、短絡電流Ｉｓｃ（ｍＡ／ｃｍ２）、曲線因子Ｆ．Ｆ．を表１に併せて示す。
【０１２０】
表１から分かるように、実施例１にかかる太陽光発電装置では、比較例１の太陽光発電装置と比較して光電変換効率ηが０．６％高くなり、光電変換効率が向上している。これにより、実施例１にかかるウェットエッチング方法によりウェハ表面にテクスチャを形成したシリコンウェハを使用して太陽光発電装置を構成することにより、シリコンウェハの表面反射損失の抑制が奏功して、短絡電流が増大し、光電変換効率の向上に寄与することがわかった。
【０１２１】
これは、図７に示したウェットエッチング装置を用いて太陽光発電装置形成用のシリコンウェハの表面にエッチング処理を施すことにより、微細気泡をエッチング処理槽内に均一に供給できるため、微細気泡の噴出箇所において目詰まりが生じず、エッチングを安定して効率的に実施できることによるものである。したがって、図７に示したウェットエッチング装置を用いてウェハ表面にエッチング処理を施したシリコンウェハを用いることにより、変換効率の高い太陽光発電装置を製作することが可能となる、といえる。
【０１２２】
なお、本実施の形態では気泡微細化部３は１個としたが、気泡微細化部３を２個使用した場合でも同様の効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１２３】
以上のように、本発明にかかる微細気泡供給装置は、液体中に配置された部材の表面に微細気泡を安定して、且つ均一に供給する場合に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１２４】
【図１−１】本発明の実施の形態１にかかる微細気泡供給装置を用いた洗浄装置の概略構成を説明するための正面模式図である。
【図１−２】本発明の実施の形態１にかかる微細気泡供給装置を用いた洗浄装置の概略構成を説明するための側面模式図である。
【図１−３】本発明の実施の形態１にかかる微細気泡供給装置を用いた洗浄装置の概略構成を説明するための上面模式図である。
【図２−１】本発明の実施の形態１にかかる微細気泡供給装置の構造を説明するための模式図であり、噴流管の中心軸に略垂直な方向における断面模式図である。
【図２−２】本発明の実施の形態１にかかる微細気泡供給装置の構造を説明するための模式図であり、噴流管の中心軸に略平行な方向における断面模式図である。
【図３】噴流管に管封じ部がある場合と無い場合とでの、噴流管内における槽壁面からの距離と、噴流管内での気液二相流体の噴流管の流速と、の関係を示す特性図である。
【図４】本発明の実施の形態２にかかる洗浄装置の概略構成を説明するための正面模式図である。
【図５−１】気泡微細化部への気体の供給量が少ない場合（Ｇ／Ｌ＝０．１）において、噴流管から気泡が発生する様子を示す模式図である。
【図５−２】気泡微細化部への気体の供給量が多い場合（Ｇ／Ｌ＝１．０）において、噴流管から気泡が発生する様子を示す模式図である。
【図６】噴流管に管封じ部がある場合と無い場合とでの、噴流管内における槽壁面からの距離と、噴流管内での気液二相流体の噴流管の流速と、の関係を示す特性図である。
【図７】本発明の実施の形態３にかかるウェットエッチング装置の概略構成を説明するための正面模式図である。
【図８】本発明の実施の形態３にかかる他のウェットエッチング装置の概略構成を説明するための正面模式図である。
【図９】本発明の実施の形態４にかかる洗浄装置の概略構成を説明するための正面模式図である。
【図１０】本発明の実施の形態４にかかる他の洗浄装置の概略構成を説明するための下面模式図である。
【図１１】本発明の実施の形態５にかかるウェットエッチング装置の概略構成を説明するための正面模式図である。
【図１２】本発明の実施の形態５にかかるウェットエッチング装置の処理槽の上面図である。
【図１３】本発明の実施の形態６にかかる洗浄装置の概略構成を説明するための正面模式図である。
【図１４】フッ素樹脂製のフッ素樹脂バブラーを使用したウェットエッチング装置の構成を示す模式図である。
【図１５】実施例１および比較例１のシリコンウェハの表面における、波長（ｎｍ）と光反射率との関係を示す特性図である。
【図１６】実施例１および比較例１のシリコンウェハの表面における７００ｎｍの光の反射率を示す図である。
【図１７−１】実施例１にかかるウェハを用いて作製した太陽光発電装置を示す断面図である。
【図１７−２】実施例１にかかるウェハを用いて作製した光起電力装置を示す上面図である。
【符号の説明】
【０１２５】
１  処理槽
２  洗浄液供給配管
３、３−１、３−２  気泡微細化部
４  ウェハ
５  キャリア
６  キャリア支持台
７、７−１、７−２  噴流管
７ａ  噴出穴
８、８−１、８−２  気体供給配管
９  洗浄液流出配管
１０  管封じ部
１１、１１−１、１１−２  気液二相流体供給配管
１２  ドレーン
１３  洗浄液供給部
１４  気体供給部
１５  気体供給量制御装置
１６  オーバーフロー槽
１７  エッチング液循環ポンプ
１８  エッチング液循環配管
２１  水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）貯留槽
２２  水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）供給ポンプ
２３  水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）供給配管
２５  アルコール誘導体貯留槽
２６  アルコール誘導体供給ポンプ
２７  アルコール誘導体供給配管
２８  イオン交換水供給配管
３０  ヒータ配線
３１  ヒータ電源
４１−１、４１−２  流量調整弁
４２  流量調整弁
４３  フッ素樹脂バブラー
５０  シリコンウェハ
１３１  シリコンウェハ
１３１ａ  Ｎ層
１３２  反射防止膜
１３３ａ  グリッド電極
１３３ｂ  バス電極
１３３  受光面側電極
１３４  裏面電極
【図１−１】
2010082558.tif 000004
【図１−２】
2010082558.tif 000005
【図１−３】
2010082558.tif 000006
【図２−１】
2010082558.tif 000007
【図２−２】
2010082558.tif 000008
【図３】
2010082558.tif 000009
【図４】
2010082558.tif 000010
【図５−１】
2010082558.tif 000011
【図５−２】
2010082558.tif 000012
【図６】
2010082558.tif 000013
【図７】
2010082558.tif 000014
【図８】
2010082558.tif 000015
【図９】
2010082558.tif 000016
【図１０】
2010082558.tif 000017
【図１１】
2010082558.tif 000018
【図１２】
2010082558.tif 000019
【図１３】
2010082558.tif 000020
【図１４】
2010082558.tif 000021
【図１５】
2010082558.tif 000022
【図１６】
2010082558.tif 000023
【図１７−１】
2010082558.tif 000024
【図１７−２】
2010082558.tif 000025