(57)【要約】【課題】原料液を高い均一性にて混合し、均質な処理液を基板に供給する。【解決手段】基板処理装置は、基板９を保持する基板保持部と、第１原料液と第２原料液とを混合して処理液を生成する処理液生成部６３と、処理液生成部６３からの処理液を基板９へと導く供給流路６０とを備える。処理液生成部６３は、第１供給源７１から微少流量にて供給される第１原料液と第２供給源７２から微少流量にて供給される第２原料液とを合流させて合流液として送出する合流部６４と、合流部６４から送出された合流液を供給流路６０へと導く流路の少なくとも一部であり、合流部６４からの合流液のうち先行して流れる液体と後続の液体とを混合することにより処理液を生成する液体混合部６５とを備える。基板処理装置では、原料液を高い均一性にて混合し、均質な処理液を基板９に供給することができる。【選択図】図２
2016143702.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に処理液を供給して処理を行う基板処理装置であって、
基板を保持する基板保持部と、
第１原料液と第２原料液とを混合して処理液を生成する処理液生成部と、
前記処理液生成部からの前記処理液を前記基板へと導く供給流路と、
を備え、
前記処理液生成部が、
第１供給源から微少流量にて供給される前記第１原料液と第２供給源から微少流量にて供給される前記第２原料液とを合流させて合流液として送出する合流部と、
前記合流部から送出された前記合流液を前記供給流路へと導く流路の少なくとも一部であり、前記合流部からの前記合流液のうち先行して流れる液体と後続の液体とを混合することにより前記処理液を生成する液体混合部と、
を備えることを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の基板処理装置であって、
前記液体混合部が、
第１流路部と、
前記第１流路部の下流端に接続し、前記第１流路部よりも流路断面積が大きい第２流路部と、
を備えることを特徴とする基板処理装置。
【請求項３】
請求項２に記載の基板処理装置であって、
前記液体混合部が、前記第１流路部の上流端に接続し、前記第１流路部よりも流路断面積が大きい第３流路部をさらに備え、
前記第１流路部がオリフィスを形成することを特徴とする基板処理装置。
【請求項４】
請求項３に記載の基板処理装置であって、
前記第２流路部におけるレイノルズ数が臨界レイノルズ数以上であることを特徴とする基板処理装置。
【請求項５】
請求項３または４に記載の基板処理装置であって、
前記液体混合部において液中にキャビテーションが生じることを特徴とする基板処理装置。
【請求項６】
請求項２ないし５のいずれかに記載の基板処理装置であって、
前記第１流路部よりも下流側にて液体から気泡を除去する気泡除去部をさらに備えることを特徴とする基板処理装置。
【請求項７】
請求項１に記載の基板処理装置であって、
前記液体混合部が、分岐点にて分岐し、前記分岐点よりも下流の合流点にて合流する２つの分岐流路部を備え、
前記２つの分岐流路部のうち一方の分岐流路部が他方の分岐流路部よりも長いことを特徴とする基板処理装置。
【請求項８】
請求項１に記載の基板処理装置であって、
前記液体混合部が、分岐点にて分岐し、前記分岐点よりも下流の合流点にて合流する２つの分岐流路部を備え、
前記２つの分岐流路部のうち少なくとも１つの分岐流路部が、
第１流路部と、
前記第１流路部の下流端に接続し、前記第１流路部よりも流路断面積が大きい第２流路部と、
を備えることを特徴とする基板処理装置。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれかに記載の基板処理装置であって、
前記第１供給源からの前記第１原料液の供給、および、前記第２供給源からの前記第２原料液の供給の少なくとも一方に脈動が生じることを特徴とする基板処理装置。
【請求項１０】
基板に処理液を供給して処理を行う基板処理装置であって、
基板を保持する基板保持部と、
処理液を生成する処理液生成部と、
前記処理液生成部からの前記処理液を前記基板へと導く供給流路と、
を備え、
前記処理液生成部が、原料液供給源から微少流量にて送出された原料液を前記供給流路へと導く流路の少なくとも一部であり、前記原料液供給源からの前記原料液のうち先行して流れる液体と後続の液体とを混合することにより前記処理液を生成する液体混合部を備えることを特徴とする基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板に処理液を供給して処理を行う基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、半導体基板（以下、単に「基板」という。）の製造工程では、基板に対して様々な処理が施される。例えば、表面上にレジストのパターンが形成された基板上に、ノズルから処理液を吐出することにより、基板の表面に対してエッチング等の液処理が行われる。基板処理装置では、処理液が複数種類の原料液を混合して生成される混合液である場合、例えば、特許文献１に記載のスタティックミキサが処理液配管に設けられ、複数種類の原料液の混合が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２０５０６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年、環境負荷の低減や基板の処理コストの低減のため、基板の処理に利用される処理液の量の低減が求められている。しかしながら、処理液の流量が小さくなると、特許文献１のような比較的大流量用のスタティックミキサでは、複数種類の原料液を十分に攪拌することができず、混合不良が生じるおそれがある。この場合、スタティックミキサを小型化することが考えられるが、特許文献１のようなスタティックミキサでは、内部の羽根状のエレメントの形状等が複雑であるため、加工上の制限等により、ある程度以上に小型化することは難しい。また、特許文献１のようなスタティックミキサでは、処理液配管の長手方向に垂直な面内において原料液の混合が行われるため、生成される処理液の均一性向上に限界がある。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、原料液を高い均一性にて混合し、均質な処理液を基板に供給することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、基板に処理液を供給して処理を行う基板処理装置であって、基板を保持する基板保持部と、第１原料液と第２原料液とを混合して処理液を生成する処理液生成部と、前記処理液生成部からの前記処理液を前記基板へと導く供給流路とを備え、前記処理液生成部が、第１供給源から微少流量にて供給される前記第１原料液と第２供給源から微少流量にて供給される前記第２原料液とを合流させて合流液として送出する合流部と、前記合流部から送出された前記合流液を前記供給流路へと導く流路の少なくとも一部であり、前記合流部からの前記合流液のうち先行して流れる液体と後続の液体とを混合することにより前記処理液を生成する液体混合部とを備える。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の基板処理装置であって、前記液体混合部が、第１流路部と、前記第１流路部の下流端に接続し、前記第１流路部よりも流路断面積が大きい第２流路部とを備える。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の基板処理装置であって、前記液体混合部が、前記第１流路部の上流端に接続し、前記第１流路部よりも流路断面積が大きい第３流路部をさらに備え、前記第１流路部がオリフィスを形成する。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の基板処理装置であって、前記第２流路部におけるレイノルズ数が臨界レイノルズ数以上である。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、請求項３または４に記載の基板処理装置であって、前記液体混合部において液中にキャビテーションが生じる。
【００１１】
請求項６に記載の発明は、請求項２ないし５のいずれかに記載の基板処理装置であって、前記第１流路部よりも下流側にて液体から気泡を除去する気泡除去部をさらに備える。
【００１２】
請求項７に記載の発明は、請求項１に記載の基板処理装置であって、前記液体混合部が、分岐点にて分岐し、前記分岐点よりも下流の合流点にて合流する２つの分岐流路部を備え、前記２つの分岐流路部のうち一方の分岐流路部が他方の分岐流路部よりも長い。
【００１３】
請求項８に記載の発明は、請求項１に記載の基板処理装置であって、前記液体混合部が、分岐点にて分岐し、前記分岐点よりも下流の合流点にて合流する２つの分岐流路部を備え、前記２つの分岐流路部のうち少なくとも１つの分岐流路部が、第１流路部と、前記第１流路部の下流端に接続し、前記第１流路部よりも流路断面積が大きい第２流路部とを備える。
【００１４】
請求項９に記載の発明は、請求項１ないし８のいずれかに記載の基板処理装置であって、前記第１供給源からの前記第１原料液の供給、および、前記第２供給源からの前記第２原料液の供給の少なくとも一方に脈動が生じる。
【００１５】
請求項１０に記載の発明は、基板に処理液を供給して処理を行う基板処理装置であって、基板を保持する基板保持部と、処理液を生成する処理液生成部と、前記処理液生成部からの前記処理液を前記基板へと導く供給流路とを備え、前記処理液生成部が、原料液供給源から微少流量にて送出された原料液を前記供給流路へと導く流路の少なくとも一部であり、前記原料液供給源からの前記原料液のうち先行して流れる液体と後続の液体とを混合することにより前記処理液を生成する液体混合部を備える。
【発明の効果】
【００１６】
本発明では、原料液を高い均一性にて混合し、均質な処理液を基板に供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】一の実施の形態に係る基板処理装置の構成を示す図である。
【図２】処理液供給部の構成を示す図である。
【図３】液体混合部の断面図である。
【図４】基板処理装置における基板の処理の流れを示す図である。
【図５】他の液体混合部の断面図である。
【図６】他の液体混合部を示す図である。
【図７】他の液体混合部を示す図である。
【図８】他の液体混合部を示す図である。
【図９】他の液体混合部を示す図である。
【図１０】他の処理液供給部を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１は、本発明の一の実施の形態に係る基板処理装置１の構成を示す図である。基板処理装置１は、半導体基板９（以下、単に「基板９」という。）を１枚ずつ処理する枚葉式の装置である。基板処理装置１は、基板９に処理液を供給して処理を行う。図１では、基板処理装置１の構成の一部を断面にて示す。処理液は、例えば、基板９の薬液処理に用いられる薬液（ポリマー除去液やエッチング液等）、あるいは、基板９の洗浄処理に用いられる洗浄液（純水に炭酸を溶解させた炭酸水等）である。
【００１９】
基板処理装置１は、ハウジング１１と、基板保持部３１と、基板回転機構３５と、カップ部４と、処理液供給部６とを備える。ハウジング１１は、基板保持部３１およびカップ部４等を収容する。図１では、ハウジング１１を破線にて示す。
【００２０】
基板保持部３１は、上下方向を向く中心軸Ｊ１を中心とする略円板状の部材であり、水平状態の基板９の下方に配置される。基板保持部３１は、基板９を保持する。基板回転機構３５は、基板保持部３１の下方に配置される。基板回転機構３５は、中心軸Ｊ１を中心として基板９を基板保持部３１と共に回転する。
【００２１】
カップ部４は、中心軸Ｊ１を中心とする環状の部材であり、基板９および基板保持部３１の径方向外側に配置される。カップ部４は、基板９および基板保持部３１の周囲を全周に亘って覆い、基板９から周囲に向かって飛散する処理液等を受ける。カップ部４の底部には、図示省略の排出ポートが設けられる。カップ部４にて受けられた処理液等は、当該排出ポートを介してカップ部４およびハウジング１１の外部へと排出される。
【００２２】
図２は、処理液供給部６の構成を示す図である。処理液供給部６は、供給流路６０と、処理液生成部６３と、気泡除去部６６とを備える。処理液生成部６３は、第１原料液と第２原料液とを混合して処理液を生成する。第２原料液は、第１原料液とは種類が異なる原料液である。供給流路６０は、処理液生成部６３からの処理液を基板９の上面９１へと導く。供給流路６０は、ノズル６１と、処理液管路６２とを備える。ノズル６１は、基板９の中央部の上方に位置し、処理液管路６２に接続される。ノズル６１は、処理液生成部６３にて生成されて処理液管路６２を介して供給される処理液を、基板９の上面９１に向けて吐出する。気泡除去部６６は、処理液生成部６３と供給流路６０との間に設けられる。
【００２３】
処理液生成部６３は、合流部６４と、液体混合部６５とを備える。合流部６４は、第１原料液を供給する第１供給源７１に接続される第１供給管路６４１と、第２原料液を供給する第２供給源７２に接続される第２供給管路６４２とを備える。第１供給管路６４１と第２供給管路６４２とは供給管路合流点６４３にて合流する。供給管路合流点６４３には、例えば、ミキシングバルブが設けられる。合流部６４は、第１供給源７１から微少流量にて供給される第１原料液と、第２供給源７２から微少流量にて供給される第２原料液とを合流させて合流液として送出する。合流液とは、第１原料液および第２原料液を含むが、第１原料液と第２原料液とが十分には混合されておらず、所望の処理液の状態になっていない液体を意味する。
【００２４】
第２供給源７２から供給される第２原料液の流量は、例えば、第１供給源７１から供給される第１原料液の流量に比べても微少である。すなわち、合流部６４では、主液体である第１原料液に添加物である第２原料液が添加される、と捉えることもできる。第１供給源７１から供給される第１原料液の流量は、例えば、数μＬ／分〜数十ｍＬ／分である。第２供給源７２から供給される第２原料液の流量も、例えば、数μＬ／分〜数十ｍＬ／分である。
【００２５】
液体混合部６５は、合流部６４から送出された合流液を供給流路６０へと導く流路の少なくとも一部である。液体混合部６５は、当該流路のおよそ全体であってもよい。液体混合部６５は、合流部６４からの合流液のうち、先行して流れる液体と後続の液体とを混合することにより、上述の処理液を生成する。
【００２６】
図３は、液体混合部６５を拡大して示す断面図である。液体混合部６５では、図３中の左側端部である上流端から流入した合流液が、処理液となって図３中の右側端部である下流端から送出される。液体混合部６５は、第１流路部５１と、第２流路部５２と、第３流路部５３とを備える。第２流路部５２は、第１流路部５１の下流端に接続される。第２流路部５２の下流端は、気泡除去部６６を介して供給流路６０の処理液管路６２（図２参照）の上流端に接続される。第３流路部５３は、第１流路部５１の上流端に接続される。第３流路部５３の上流端は、第１供給管路６４１と第２供給管路６４２との供給管路合流点６４３（図２参照）よりも下流側にて、合流部６４の下流端に接続される。
【００２７】
第１流路部５１、第２流路部５２および第３流路部５３のそれぞれの流路５１０，５２０，５３０の断面（すなわち、液体混合部６５の中心軸Ｊ２に略垂直な流路の断面）は、中心軸Ｊ２を中心とする略円形である。液体混合部６５では、合流部６４から第３流路部５３に流入した合流液が、第３流路部５３、第１流路部５１および第２流路部５２を流れる間に混合され、これにより、処理液となる。
【００２８】
第２流路部５２の流路５２０の断面積である流路断面積は、第１流路部５１の流路５１０の断面積である流路断面積よりも大きい。また、第３流路部５３の流路５３０の断面積である流路断面積は、第１流路部５１の流路断面積よりも大きい。第２流路部５２の流路断面積は、例えば、第３流路部５３の流路断面積とおよそ等しい。第３流路部５３、第１流路部５１および第２流路部５２の流路断面積はそれぞれ、流れ方向においておよそ一定である。液体混合部６５では、上流側から下流側へと向かう流れ方向において、第３流路部５３と第１流路部５１との境界にて流路断面積が急激に減少し、第１流路部５１と第２流路部５２との境界にて流路断面積が急激に増大する。すなわち、液体混合部６５では、第１流路部５１がオリフィスを形成する。図３に示す例では、第３流路部５３と第１流路部５１との境界、および、第１流路部５１と第２流路部５２との境界では、流路断面積が略ステップ状に変化する。また、第１流路部５１の流れ方向の長さは、第２流路部５２および第３流路部５３の流れ方向のそれぞれの長さに比べて短い。
【００２９】
図２に示す液体混合部６５において混合された合流液は、処理液として液体混合部６５から送出され、液体混合部６５の第３流路部５３、第１流路部５１および第２流路部５２（図３参照）よりも下流側に配置された気泡除去部６６を通過する。気泡除去部６６を通過する液体からは、当該液体中の気泡が除去される。気泡除去部６６として、例えば、中空糸膜を利用した膜脱気式の脱気部が使用される。気泡除去部６６により気泡が除去された処理液は、供給流路６０の処理液管路６２へと送出され、ノズル６１を介して基板９上に供給される。
【００３０】
図４は、図１に示す基板処理装置１における基板９の処理の流れを示す図である。図１に示す基板処理装置１では、まず、基板９がハウジング１１内に搬入され、基板保持部３１により保持される。続いて、基板回転機構３５による基板９の回転が開始される。次に、図２に示す第１供給源７１および第２供給源７２から第１原料液および第２原料液がそれぞれ、処理液供給部６の合流部６４に微少流量にて供給される。合流部６４では、第１原料液と第２原料液とが合流して合流液が生成され、当該合流液が液体混合部６５に送出される。液体混合部６５では、当該合流液が混合されることにより処理液が生成される。当該処理液は、気泡除去部６６により液中の気泡が除去された後、供給流路６０に送出される。そして、回転中の基板９の上面９１の中央部に、ノズル６１からの処理液の供給が開始される（ステップＳ１１）。
【００３１】
図１に示すノズル６１から回転中の基板９の上面９１上に供給された処理液は、遠心力により上面９１上を径方向外方へと移動し、基板９の外縁からカップ部４へと飛散する。カップ部４により受けられた処理液は、カップ部４の底部に設けられた図示省略の排出ポートを介してカップ部４およびハウジング１１の外部へと排出される。基板処理装置１では、基板９の上面９１に所定の時間だけ処理液が供給されることにより、基板９の上面９１に対する液処理が行われる。当該所定の時間が経過すると、基板９への処理液の供給が停止され、基板９に対する液処理が終了する（ステップＳ１２）。
【００３２】
基板９に対する液処理が終了すると、基板回転機構３５による基板９の回転速度が増大する。基板９が比較的高速にて回転することにより、基板９の上面９１上の処理液が径方向外方へと移動し、基板９の外縁から周囲へと飛散する。その結果、基板９上の処理液が除去される（ステップＳ１３）。以下、ステップＳ１３の処理を「乾燥処理」という。乾燥処理において基板９から飛散してカップ部４により受けられた処理液も、上記と同様に、排出ポートを介してカップ部４およびハウジング１１の外部へと排出される。乾燥処理が終了した基板９は、ハウジング１１外へと搬出される。基板処理装置１では、複数の基板９に対して順次、上述のステップＳ１１〜Ｓ１３が行われる。
【００３３】
以上に説明したように、基板処理装置１では、図２に示す処理液生成部６３が、合流部６４および液体混合部６５を備える。合流部６４は、第１供給源７１から微少流量にて供給される第１原料液と、第２供給源７２から微少流量にて供給される第２原料液とを合流させて合流液として送出する。液体混合部６５は、合流部６４から送出された合流液を供給流路６０へと導く流路の少なくとも一部である。液体混合部６５は、合流部６４からの合流液のうち、先行して流れる液体と後続の液体とを混合することにより処理液を生成する。
【００３４】
換言すれば、液体混合部６５において、図３に示す中心軸Ｊ２に略垂直な断面方向のみならず、中心軸Ｊ２に沿う流れ方向においても第１原料液と第２原料液とが混合される。これにより、微少流量にて流れる複数種類の原料液（すなわち、第１原料液および第２原料液）を、高い均一性にて混合することができる。したがって、均質な処理液を微少流量にて継続して基板９に供給することができる。その結果、基板９の液処理の品質を向上することができる。なお、液体混合部６５では、３種類以上の原料液が混合されてもよく、この場合、当該３種類以上の原料液が高い均一性にて混合される。後述する他の液体混合部においても同様である。
【００３５】
上述のように、液体混合部６５は、第１流路部５１および第２流路部５２を備える。第２流路部５２は、第１流路部５１の下流端に接続し、第１流路部５１よりも流路断面積が大きい。このため、第２流路部５２の第１流路部５１近傍では、第１流路部５１の流路下端面の周囲（すなわち、中心軸Ｊ２を中心とする径方向における当該流路下端面の外側）において、液中に縦渦が生じる。当該縦渦により、第２流路部５２を流れ方向に流れる液体の一部が、第２流路部５２の管路内面へと向かい、さらに流れ方向とは反対側に流れる。また、オリフィスを形成する第１流路部５１内を中心軸Ｊ２に沿う流れ方向に直進し、当該流れ方向に向かう速度成分を有したままの液体も、第２流路部５２に流入する。その結果、第２流路部５２において、合流部６４からの合流液のうち、先行して流れる液体と後続の液体とが混合される。このように、液体混合部６５では、微少流量にて流れる第１原料液および第２原料液を、簡素な構造により高い均一性にて混合することができる。
【００３６】
基板処理装置１では、基板９に供給される処理液の温度が常温よりも高い場合、基板９に供給されるまでの処理液の温度低下を抑制するために、第１原料液と第２原料液とが合流する合流部６４からノズル６１までの流路長（すなわち、合流後の液体が流れる流路長）を短くすることが求められる。上述のように、基板処理装置１では、液体混合部６５の構造が簡素であるため、上記流路長を短くすることができ、処理液の温度低下を抑制することができる。
【００３７】
液体混合部６５は、流路断面積が第１流路部５１よりも大きい第３流路部５３をさらに備え、第３流路部５３は、第１流路部５１の上流端に接続する。そして、第１流路部５１が、液体混合部６５においてオリフィスを形成する。これにより、合流部６４から第２流路部５２に至るまでの流路における液体の圧力損失を抑制しつつ、第２流路部５２における液体の圧力低下を発生させることができる。
【００３８】
このように、第１流路部５１から第２流路部５２に流出した直後の液体の圧力を、第３流路部５３における合流液の圧力よりも低くすることにより、液体混合部６５において、第２流路部５２を流れる液中にキャビテーションが生じる。液体混合部６５におけるキャビテーションは、第１流路部５１を流れる液中にも発生する場合がある。液体混合部６５では、キャビテーションにより液中に発生した気泡がつぶれる際の衝撃等により、当該気泡の周囲の液体が撹拌され、合流部６４からの合流液のうち先行して流れる液体と後続の液体とがさらに混合される。その結果、合流部６４からの合流液の混合を促進することができる。
【００３９】
また、液体混合部６５では、第２流路部５２におけるレイノルズ数が臨界レイノルズ数以上である。このため、第２流路部５２における液体の流れが乱流となり、これにより、合流部６４からの合流液のうち先行して流れる液体と後続の液体とが、第２流路部５２において、より一層混合される。その結果、合流部６４からの合流液の混合をさらに促進することができる。
【００４０】
基板処理装置１では、処理液生成部６３が、第１流路部５１よりも下流側にて液体から気泡を除去する気泡除去部６６をさらに備える。これにより、供給流路６０から基板９に供給される処理液に気泡が含まれることを抑制することができる。また、気泡除去部６６が第２流路部５２よりも下流側に設けられることにより、第２流路部５２におけるキャビテーションにより発生した気泡が液中に残存している場合であっても、当該気泡を除去し、基板９に供給される処理液に気泡が含まれることを抑制することができる。
【００４１】
基板処理装置１では、合流部６４に第１原料液および第２原料液が供給される際に、例えば、ポンプによる窒素圧送が利用される。この場合、ポンプにおける送液動作の周期的な寸断等による脈動が、第１供給源７１からの第１原料液の供給、および、第２供給源７２からの第２原料液の供給に生じる。このような脈動が生じると、流れ方向の位置によって合流液中の第１原料液および第２原料液の割合に差が生じる可能性がある。換言すれば、流れ方向における処理液の濃度差が生じる可能性がある。また、流れ方向における処理液の温度差が生じる可能性もある。
【００４２】
基板処理装置１では、上述のように、中心軸Ｊ２に略垂直な断面方向のみならず、中心軸Ｊ２に沿う流れ方向においても第１原料液と第２原料液とを混合することにより、第１原料液および第２原料液を高い均一性にて混合することができるため、流れ方向における処理液の濃度差および温度差を抑制することができる。したがって、基板処理装置１の構造は、第１供給源７１からの第１原料液の供給、および、第２供給源７２からの第２原料液の供給の少なくとも一方に脈動が生じる基板処理装置における第１原料液および第２原料液の混合に特に適している。
【００４３】
図５は、液体混合部の他の好ましい例を示す断面図である。図５に示す液体混合部６５ａは、第１流路部５１ａと、第２流路部５２ａと、第４流路部５４とを備える。第１流路部５１ａの上流端は、第１供給管路６４１と第２供給管路６４２との供給管路合流点６４３（図２参照）よりも下流側にて、合流部６４の下流端に接続される。第２流路部５２ａは、第１流路部５１ａの下流端に接続される。第４流路部５４は、第２流路部５２ａの下流端に接続される。第４流路部５４の下流端は、気泡除去部６６を介して供給流路６０の処理液管路６２（図２参照）の上流端に接続される。
【００４４】
第１流路部５１ａ、第２流路部５２ａおよび第４流路部５４のそれぞれの流路５１０ａ，５２０ａ，５４０の断面（すなわち、液体混合部６５ａの中心軸Ｊ２に略垂直な流路の断面）は、中心軸Ｊ２を中心とする略円形である。液体混合部６５ａでは、合流部６４から第１流路部５１ａに流入した合流液が、第１流路部５１ａ、第２流路部５２ａおよび第４流路部５４を流れる間に混合され、これにより、処理液となる。
【００４５】
第２流路部５２ａの流路５２０ａの断面積である流路断面積は、第１流路部５１ａの流路５１０ａの断面積である流路断面積よりも大きい。また、第４流路部５４の流路５４０の断面積である流路断面積は、第２流路部５２ａの流路断面積よりも小さい。第１流路部５１ａの流路断面積は、例えば、第４流路部５４の流路断面積とおよそ等しい。第１流路部５１ａおよび第４流路部５４の流路断面積はそれぞれ、流れ方向においておよそ一定である。第２流路部５２ａの流路断面積は、第２流路部５２ａの上流側の端部において、上流側から下流側へと向かうに従って漸次増大する。また、第２流路部５２ａの下流側の端部において、上流側から下流側へと向かうに従って漸次減少する。第２流路部５２ａの長手方向の中央部（すなわち、上流側および下流側の端部の間の部位）では、第２流路部５２ａの流路断面積は流れ方向においておよそ一定である。
【００４６】
液体混合部６５ａでは、第２流路部５２ａの流路断面積が第１流路部５１ａよりも大きいため、第１流路部５１ａから第２流路部５２ａへと流入した液体の流速が小さくなり、第１流路部５１ａを流れる後続の液体が、第２流路部５２ａ内の液体に上流側から衝突する。すなわち、第２流路部５２ａにおいて、いわゆる管路内跳水現象が生じる。これにより、第２流路部５２ａにおいて、合流部６４（図２参照）からの合流液のうち先行して流れる液体と後続の液体とが混合される。その結果、微少流量にて流れる複数種類の原料液（すなわち、第１原料液および第２原料液）を、簡素な構造により高い均一性にて混合することができる。また、上述の流れ方向における処理液の濃度差および温度差を抑制することもできる。したがって、均質な処理液を微少流量にて継続して基板９に供給することができる。
【００４７】
図６は、液体混合部の他の好ましい例を示す図である。図６に示す液体混合部６５ｂは、２つの分岐流路部５５ａ，５５ｂを備える。２つの分岐流路部５５ａ，５５ｂは、分岐点５５１にて分岐し、分岐点５５１よりも下流の合流点５５２にて合流する。２つの分岐流路部５５ａ，５５ｂのうち、一方の分岐流路部５５ａは、他方の分岐流路部５５ｂよりも長い。以下の説明では、２つの分岐流路部５５ａ，５５ｂをそれぞれ「第１分岐流路部５５ａ」および「第２分岐流路部５５ｂ」という。
【００４８】
第１分岐流路部５５ａおよび第２分岐流路部５５ｂの流路断面（すなわち、各分岐流路部の中心軸に略垂直な流路の断面）は、当該中心軸を中心とする略円形である。第１分岐流路部５５ａの流路断面積と、第２分岐流路部５５ｂの流路断面積とはおよそ等しい。第１分岐流路部５５ａおよび第２分岐流路部５５ｂの流路断面積はそれぞれ、流れ方向においておよそ一定である。
【００４９】
液体混合部６５ｂでは、第１分岐流路部５５ａが第２分岐流路部５５ｂよりも長いため、合流点５５２において、第２分岐流路部５５ｂからの液体に、当該液体が分岐点５５１において第２分岐流路部５５ｂに流入するよりも前に分岐点５５１において第１分岐流路部５５ａに流入した液体が合流する。換言すれば、合流点５５２において、第２分岐流路部５５ｂに流入した液体に、第１分岐流路部５５ａに流入した液体が遅れて合流する。これにより、合流部６４からの合流液のうち先行して流れる液体と後続の液体とが混合される。その結果、微少流量にて流れる複数種類の原料液（すなわち、第１原料液および第２原料液）を、簡素な構造により高い均一性にて混合することができる。また、上述の流れ方向における処理液の濃度差および温度差を抑制することもできる。したがって、均質な処理液を微少流量にて継続して基板９に供給することができる。
【００５０】
図７は、液体混合部の他の好ましい例を示す図である。図７に示す液体混合部６５ｃは、図６に示す液体混合部６５ｂと同様に、第１分岐流路部５５ａと、第２分岐流路部５５ｂとを備える。第１分岐流路部５５ａおよび第２分岐流路部５５ｂの流路断面（すなわち、各分岐流路部の中心軸に略垂直な流路の断面）は、当該中心軸を中心とする略円形である。第１分岐流路部５５ａおよび第２分岐流路部５５ｂの流路断面積はそれぞれ、流れ方向においておよそ一定である。図７に示す液体混合部６５ｃでは、第１分岐流路部５５ａの流路断面積が、第２分岐流路部５５ｂの流路断面積よりも小さい。これにより、第１分岐流路部５５ａにおける流路抵抗は、第２分岐流路部５５ｂにおける流路抵抗よりも大きくなる。図７では、第２分岐流路部５５ｂを第１分岐流路部５５ａよりも太い実線にて示す。
【００５１】
液体混合部６５ｃでは、上述のように、第１分岐流路部５５ａが第２分岐流路部５５ｂよりも長いため、第２分岐流路部５５ｂに流入した液体に、第１分岐流路部５５ａに流入した液体が、合流点５５２において遅れて合流する。また、第１分岐流路部５５ａの流路断面積が第２分岐流路部５５ｂの流路断面積よりも小さいため、第１分岐流路部５５ａを流れる液体の流速が、第２分岐流路部５５ｂを流れる液体の流速よりも小さくなる。これにより、第２分岐流路部５５ｂに流入した液体に、第１分岐流路部５５ａに流入した液体がさらに遅れて合流し、合流部６４からの合流液のうち先行して流れる液体と後続の液体との混合が促進される。その結果、微少流量にて流れる複数種類の原料液（すなわち、第１原料液および第２原料液）を、簡素な構造により、さらに高い均一性にて混合することができる。また、上述の流れ方向における処理液の濃度差および温度差をより一層抑制することもできる。したがって、均質な処理液を微少流量にて継続して基板９に供給することができる。
【００５２】
図７に示す液体混合部６５ｃでは、第１分岐流路部５５ａの流路断面積は、必ずしも全長に亘って第２分岐流路部５５ｂの流路断面積よりも小さい必要はなく、例えば、第１分岐流路部５５ａの流路断面積が、第１分岐流路部５５ａの長手方向の一部において第２分岐流路部５５ｂの流路断面積よりも小さくされてもよい。これにより、上記と同様に、第２分岐流路部５５ｂに流入した液体に、第１分岐流路部５５ａに流入した液体がさらに遅れて合流し、合流部６４からの合流液のうち先行して流れる液体と後続の液体との混合が促進される。その結果、微少流量にて流れる複数種類の原料液（すなわち、第１原料液および第２原料液）を、簡素な構造により、さらに高い均一性にて混合することができる。また、上述の流れ方向における処理液の濃度差および温度差をより一層抑制することもできる。したがって、均質な処理液を微少流量にて継続して基板９に供給することができる。
【００５３】
図８は、液体混合部の他の好ましい例を示す図である。図８に示す液体混合部６５ｄでは、図６に示す液体混合部６５ｂの第１分岐流路部５５ａおよび第２分岐流路部５５ｂのそれぞれに、図３に示す第３流路部５３、第１流路部５１および第２流路部５２を備えるオリフィス部５６が設けられる。各オリフィス部５６では、第２流路部５２が第１流路部５１の下流端に接続され、第３流路部５３が第１流路部５１の上流端に接続される。また、第２流路部５２および第３流路部５３のそれぞれの流路断面積は、第１流路部５１の流路断面積よりも大きく、第１流路部５１がオリフィスを形成する。図８では、第３流路部５３、第１流路部５１および第２流路部５２を簡素化して描く。
【００５４】
液体混合部６５ｄでは、上述のように、第２分岐流路部５５ｂに流入した液体に、第１分岐流路部５５ａに流入した液体が、合流点５５２において遅れて合流する。これにより、合流部６４からの合流液のうち先行して流れる液体と後続の液体とが混合される。また、第１分岐流路部５５ａおよび第２分岐流路部５５ｂのそれぞれにおいても、オリフィス部５６により（すなわち、オリフィス部５６において発生する縦渦、乱流およびキャビテーションにより）、合流部６４からの合流液のうち先行して流れる液体と後続の液体とが混合される。その結果、微少流量にて流れる複数種類の原料液（すなわち、第１原料液および第２原料液）を、簡素な構造により、さらに高い均一性にて混合することができる。また、上述の流れ方向における処理液の濃度差および温度差をより一層抑制することもできる。したがって、均質な処理液を微少流量にて継続して基板９に供給することができる。
【００５５】
図９は、液体混合部の他の好ましい例を示す図である。図９に示す液体混合部６５ｅでは、図６に示す液体混合部６５ｂの第１分岐流路部５５ａおよび第２分岐流路部５５ｂのそれぞれに、図５に示す第１流路部５１ａ、第２流路部５２ａおよび第４流路部５４を備える流路拡大部５７が設けられる。各流路拡大部５７では、第２流路部５２ａが第１流路部５１ａの下流端に接続され、第４流路部５４が第２流路部５２ａの下流端に接続される。また、第１流路部５１ａおよび第４流路部５４のそれぞれの流路断面積は、第２流路部５２ａの流路断面積よりも小さい。図９では、第１流路部５１ａ、第２流路部５２ａおよび第４流路部５４を簡素化して描く。
【００５６】
液体混合部６５ｅでは、上述のように、第２分岐流路部５５ｂに流入した液体に、第１分岐流路部５５ａに流入した液体が、合流点５５２において遅れて合流する。これにより、合流部６４からの合流液のうち先行して流れる液体と後続の液体とが混合される。また、第１分岐流路部５５ａおよび第２分岐流路部５５ｂのそれぞれにおいても、流路拡大部５７により（すなわち、流路拡大部５７における上述の管路内跳水現象により）、合流部６４からの合流液のうち先行して流れる液体と後続の液体とが混合される。その結果、微少流量にて流れる複数種類の原料液（すなわち、第１原料液および第２原料液）を、簡素な構造により、さらに高い均一性にて混合することができる。また、上述の流れ方向における処理液の濃度差および温度差をより一層抑制することもできる。したがって、均質な処理液を微少流量にて継続して基板９に供給することができる。
【００５７】
液体混合部６５ｅでは、第１分岐流路部５５ａおよび第２分岐流路部５５ｂのうち一方の分岐流路部のみに流路拡大部５７が設けられてもよい。また、図８に示す液体混合部６５ｄでは、第１分岐流路部５５ａおよび第２分岐流路部５５ｂのうち一方の分岐流路部のみにオリフィス部５６が設けられてもよい。このように、液体混合部６５ｄ，６５ｅでは、第１分岐流路部５５ａおよび第２分岐流路部５５ｂのうち少なくとも１つの分岐流路部が、第１流路部５１，５１ａと、第１流路部５１，５１ａの下流端に接続するとともに第１流路部５１，５１ａよりも流路断面積が大きい第２流路部５２，５２ａとを備える。これにより、微少流量にて流れる複数種類の原料液（すなわち、第１原料液および第２原料液）を、簡素な構造により、さらに高い均一性にて混合することができる。また、上述の流れ方向における処理液の濃度差および温度差をより一層抑制することもできる。したがって、均質な処理液を微少流量にて継続して基板９に供給することができる。
【００５８】
図１０は、処理液供給部の他の好ましい例を示す図である。図１０に示す処理液供給部６ａでは、１つの原料液供給源７０から１種類の液体が処理液生成部６３ａへと供給され、処理液生成部６３ａにて当該液体から処理液が生成される。処理液生成部６３ａから送出された処理液は、気泡除去部６６を介して供給流路６０へと供給され、供給流路６０により、基板保持部３１（図１参照）により保持される基板９へと導かれる。
【００５９】
処理液生成部６３ａは、液体混合部６５ｆを備える。液体混合部６５ｆは、原料液供給源７０から微少流量にて送出された原料液を供給流路６０へと導く流路の少なくとも一部である。液体混合部６５ｆは、例えば、図３に示す液体混合部６５と同様の構造を有し、原料液供給源７０からの原料液のうち、先行して流れる液体と後続の液体とを高い均一性にて混合することにより、流れ方向における濃度差および温度差を抑制しつつ処理液を生成することができる。その結果、均質な処理液を微少流量にて継続して基板９に供給することができる。
【００６０】
液体混合部６５ｆは、例えば、上述の液体混合部６５ａ〜６５ｅのいずれかと同様の構造を有していてもよい。この場合も、原料液供給源７０からの原料液のうち、先行して流れる液体と後続の液体とを高い均一性にて混合することにより、流れ方向における濃度差および温度差を抑制しつつ処理液を生成することができる。その結果、均質な処理液を微少流量にて継続して基板９に供給することができる。
【００６１】
上記基板処理装置１では、様々な変更が可能である。
【００６２】
例えば、図３に示す液体混合部６５では、必ずしも、液中にキャビテーションが生じる必要はない。また、液体混合部６５では、第２流路部５２におけるレイノルズ数は臨界レイノルズ数未満であってもよい。いずれの場合であっても、液体混合部６５が第３流路部５３、第１流路部５１および第２流路部５２を備えることにより、原料液を高い均一性にて混合し、均質な処理液を基板９に供給することができる。液体混合部６５では、第３流路部５３の流路断面積と第２流路部５２の流路断面積とは異なっていてもよい。
【００６３】
図５に示す液体混合部６５ａでは、第１流路部５１ａの流路断面積と第４流路部５４の流路断面積とは異なっていてもよい。また、第４流路部５４の流路断面積は、第２流路部５２ａの流路断面積とおよそ等しくてもよい。この場合、液体混合部６５ａから第４流路部５４が省略されている、と捉えることもできる。いずれの場合であっても、液体混合部６５ａの第２流路部５２ａにおいて、いわゆる管路内跳水現象が生じることにより、原料液が高い均一性にて混合され、均質な処理液が基板９に供給される。
【００６４】
図２に示す処理液生成部６３では、合流部６４の下流側に液体混合部６５，６５ａ〜６５ｅのうち複数の液体混合部が、直列または並列に設けられてもよい。図１０に示す処理液生成部６３ａにおいても同様である。
【００６５】
上述の基板処理装置では、半導体基板以外に、液晶表示装置、プラズマディスプレイ、ＦＥＤ（field emission display）等の表示装置に使用されるガラス基板の処理に利用されてもよい。あるいは、上述の基板処理装置は、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板、フォトマスク用基板、セラミック基板および太陽電池用基板等の処理に利用されてもよい。
【００６６】
上記実施の形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わされてよい。
【符号の説明】
【００６７】
１    基板処理装置
９    基板
３１    基板保持部
５１，５１ａ    第１流路部
５２，５２ａ    第２流路部
５３    第３流路部
５５ａ    第１分岐流路部
５５ｂ    第２分岐流路部
６０    供給流路
６３，６３ａ    処理液生成部
６４    合流部
６５，６５ａ〜６５ｆ    液体混合部
６６    気泡除去部
７０    原料液供給源
７１    第１供給源
７２    第２供給源
５５１    分岐点
５５２    合流点
【図１】
2016143702.tif 000003
【図２】
2016143702.tif 000004
【図３】
2016143702.tif 000005
【図４】
2016143702.tif 000006
【図５】
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【図６】
2016143702.tif 000008
【図７】
2016143702.tif 000009
【図８】
2016143702.tif 000010
【図９】
2016143702.tif 000011
【図１０】
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