(57)【要約】【課題】目的の微小気泡濃度を有する微小気泡を含む液体を確実に生成して供給することができる微小気泡生成装置および微小気泡生成方法を提供する。【解決手段】微小気泡生成装置１０は、微小気泡を含む液体を生成する微小気泡発生部１１と、微小気泡を含まない液体を供給する液体供給部１２と、微小気泡発生部１１から微小気泡を含む液体を入れ液体供給部１２から微小気泡を含まない液体を入れることで微小気泡の濃度を調節するための微小気泡濃度調節槽１３と、微小気泡濃度調節槽１３内の微小気泡を含む液体中における微小気泡の濃度を測定する微小気泡濃度測定部１４と、濃度の測定結果により微小気泡濃度調節槽１３に入れる微小気泡を含む液体の量と、微小気泡濃度調節槽に入れる微小気泡を含まない液体の量を調節して、微小気泡を含む液体３０中の微小気泡の濃度を目的の濃度に調節させるための制御部８０とを備える。【選択図】図１
2009291681.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微小気泡を含む液体を生成して供給対象に対して供給する微小気泡生成装置であって、
前記微小気泡を含む液体を生成する微小気泡発生部と、
微小気泡を含まない液体を供給する液体供給部と、
前記微小気泡発生部から前記微小気泡を含む液体を入れ、前記液体供給部から前記微小気泡を含まない液体を入れることで、前記微小気泡を含む液体の前記微小気泡の濃度を調節するための微小気泡濃度調節槽と、
前記微小気泡濃度調節槽内の前記微小気泡を含む液体中における前記微小気泡の濃度を測定する微小気泡濃度測定部と、
前記濃度の測定結果により前記微小気泡発生部から前記微小気泡濃度調節槽に入れる前記微小気泡を含む液体の量と、前記液体供給部から前記微小気泡濃度調節槽に入れる前記微小気泡を含まない液体の量を調節して、前記微小気泡を含む液体中の前記微小気泡の濃度を目的の濃度に調節させるための制御部と、
を備えることを特徴とする微小気泡生成装置。
【請求項２】
前記微小気泡濃度調節槽は、前記供給対象に対して配管により接続されていることを特徴とする請求項１に記載の微小気泡生成装置。
【請求項３】
前記微小気泡濃度測定部と前記微小気泡濃度調節槽との間に接続されて、前記微小気泡濃度調節槽内の前記微小気泡を含む液体を前記微小気泡濃度測定部に通して前記微小気泡濃度調節槽に戻すための循環用配管を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の微小気泡生成装置。
【請求項４】
前記微小気泡発生部と前記微小気泡濃度調節槽の間の配管に配置された第１流量調節器と、前記液体供給部と前記微小気泡濃度調節槽の間の配管に配置された第２流量調節器と、を備え、
前記制御部は、前記濃度の測定結果により前記第１流量調節器と前記第２流量調節器に対してフィードバック信号を供給して、前記第１流量調節器により前記微小気泡濃度調節槽に入れる前記微小気泡を含む液体の量を調節し、前記第２流量調節器により前記微小気泡濃度調節槽に入れる前記微小気泡を含まない液体の量を調節することを特徴とする請求項１記載の微小気泡生成装置。
【請求項５】
微小気泡を含む液体を生成して供給対象に対して供給する微小気泡生成方法であって、
微小気泡発生部が前記微小気泡を含む液体を生成して前記微小気泡を含む液体を微小気泡濃度調節槽に入れ、しかも液体供給部から微小気泡を含まない液体を前記微小気泡濃度調節槽に入れ、
微小気泡濃度測定部が、前記微小気泡濃度調節槽内の前記微小気泡を含む液体中における前記微小気泡濃度を測定して、制御部が、前記測定の結果により前記微小気泡発生部から前記微小気泡濃度調節槽に入れる前記微小気泡を含む液体の量と、前記液体供給部から前記微小気泡濃度調節槽に入れる前記微小気泡を含まない液体の量とを調節して、前記微小気泡を含む液体中の前記微小気泡の濃度を目的の濃度に調節することを特徴とする微小気泡生成方法。
【請求項６】
微小気泡を含む液体を生成して供給対象に対して供給する微小気泡生成装置を備える基板処理装置であって、
前記微小気泡生成装置は、
前記微小気泡を含む液体を生成する微小気泡発生部と、
微小気泡を含まない液体を供給する液体供給部と、
前記微小気泡発生部から前記微小気泡を含む液体を入れ、前記液体供給部から前記微小気泡を含まない液体を入れることで、前記微小気泡を含む液体の前記微小気泡の濃度を調節するための微小気泡濃度調節槽と、
前記微小気泡濃度調節槽内の前記微小気泡を含む液体中における前記微小気泡の濃度を測定する微小気泡濃度測定部と、
前記濃度の測定結果により前記微小気泡発生部から前記微小気泡濃度調節槽に入れる前記微小気泡を含む液体の量と、前記液体供給部から前記微小気泡濃度調節槽に入れる前記微小気泡を含まない液体の量を調節して、前記微小気泡を含む液体中の前記微小気泡の濃度を目的の濃度に調節させるための制御部と、
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、微小気泡生成装置、微小気泡生成方法および基板処理に関し、特に例えば洗浄装置として搭載可能な微小気泡生成装置、微小気泡生成方法および基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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や薬液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。
【０００３】
基板処理装置の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。
【０００４】
このマイクロバブル発生部の構造は、特許文献１の図９に記載されており、マイクロバブル発生部は、ケーシングの中に送水管と、この送水管を取り囲む送気路とを形成した構造になっている。送気路は窒素ガス供給部と真空ポンプに接続されており、送気路を流れる窒素ガスの圧力は、真空ポンプの作動により調節してケーシング内を加減圧できる。
【０００５】
これにより、ケーシング内を減圧した場合には、送水管を流れる純水から余分な気体が過飽和となって析出し、その気体は中空子分離膜を通って送気路へ流出する。また、ケーシング内を加圧した場合には、送気路を流れる窒素ガスが、中空子分離膜を通って送水管内の純水中に加圧溶融するようになっている。
【特許文献１】特開２００６―１７９７６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、特許文献１に記載されているマイクロバブル発生部の構造では、送気路内は真空ポンプに接続する必要があり、送気路内を流れる窒素ガスの圧力を調節しなければならない。このため、目的とする微小気泡の濃度に対して、過剰に微小気泡を発生させてしまい過剰な濃度の微小気泡を基板に対して供給するおそれがある。従って、微小気泡を含む液体を基板に供給する際に、エネルギー効率が悪かった。
【０００７】
また、微小気泡、例えばμｍオーダー以下の微小気泡が様々な性質を持つことは、近年の研究から明らかになっており、より効率良く微小気泡を利用することが期待されている。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その目的は、目的の微小気泡濃度を有する微小気泡を含む液体を確実に生成して供給することができる微小気泡生成装置、微小気泡生成方法および基板処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の微小気泡生成装置は、微小気泡を含む液体を生成して供給対象に対して供給する微小気泡生成装置であって、前記微小気泡を含む液体を生成する微小気泡発生部と、微小気泡を含まない液体を供給する液体供給部と、前記微小気泡発生部から前記微小気泡を含む液体を入れ、前記液体供給部から前記微小気泡を含まない液体を入れることで、前記微小気泡を含む液体の前記微小気泡の濃度を調節するための微小気泡濃度調節槽と、前記微小気泡濃度調節槽内の前記微小気泡を含む液体中における前記微小気泡の濃度を測定する微小気泡濃度測定部と、前記濃度の測定結果により前記微小気泡発生部から前記微小気泡濃度調節槽に入れる前記微小気泡を含む液体の量と、前記液体供給部から前記微小気泡濃度調節槽に入れる前記微小気泡を含まない液体の量を調節して、前記微小気泡を含む液体中の前記微小気泡の濃度を目的の濃度に調節させるための制御部と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明の微小気泡生成方法は、微小気泡を含む液体を生成して供給対象に対して供給する微小気泡生成方法であって、微小気泡発生部が前記微小気泡を含む液体を生成して前記微小気泡を含む液体を微小気泡濃度調節槽に入れ、しかも液体供給部から微小気泡を含まない液体を前記微小気泡濃度調節槽に入れ、微小気泡濃度測定部が、前記微小気泡濃度調節槽内の前記微小気泡を含む液体中における前記微小気泡濃度を測定して、制御部が、前記濃度の測定結果により前記微小気泡発生部から前記微小気泡濃度調節槽に入れる前記微小気泡を含む液体の量と、前記液体供給部から前記微小気泡濃度調節槽に入れる前記微小気泡を含まない液体の量とを調節して、前記微小気泡を含む液体中の前記微小気泡の濃度を目的の濃度に調節することを特徴とする。
【００１１】
本発明の基板処理装置は、微小気泡を含む液体を生成して供給対象に対して供給する微小気泡生成装置であって、前記微小気泡を含む液体を生成する微小気泡発生部と、微小気泡を含まない液体を供給する液体供給部と、前記微小気泡発生部から前記微小気泡を含む液体を入れ、前記液体供給部から前記微小気泡を含まない液体を入れることで、前記微小気泡を含む液体の前記微小気泡の濃度を調節するための微小気泡濃度調節槽と、前記微小気泡濃度調節槽内の前記微小気泡を含む液体中における前記微小気泡の濃度を測定する微小気泡濃度測定部と、前記濃度の測定結果により前記微小気泡発生部から前記微小気泡濃度調節槽に入れる前記微小気泡を含む液体の量と、前記液体供給部から前記微小気泡濃度調節槽に入れる前記微小気泡を含まない液体の量を調節して、前記微小気泡を含む液体中の前記微小気泡の濃度を目的の濃度に調節させるための制御部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、目的の微小気泡濃度を有する微小気泡を含む液体を確実に生成して供給することができる微小気泡生成装置、微小気泡生成方法および基板処理装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１４】
図１は、本発明の微小気泡生成装置の好ましい実施形態を示す図である。
【００１５】
図１に示す微小気泡生成装置１０は、微小気泡を含む液体を生成して目的の微小気泡濃度に調節し、目的の濃度調節後の微小気泡を含む液体を、供給対象である例えば基板処理装置１００に対して供給することができる装置である。
【００１６】
微小気泡生成装置１０は、微小気泡発生部１１と、液体供給部１２と、微小気泡濃度調節槽１３と、微小気泡濃度測定部１４と、第１流入ライン４１と第２流入ライン４２と、制御部８０を有している。
【００１７】
図１に示すように、微小気泡発生部１１は、第１流入ライン４１の流量調節器２０と配管２１を介して、微小気泡濃度調節槽１３に接続されている。微小気泡発生部１１は、例えば窒素ガスを多孔質フィルタに通すとともに、水のような液体を別の多孔質フィルタに通すことで、微小気泡を液体中に混入して含ませることで、多数の微小気泡を含む液体３０Ｂを発生させる。第１流量調節器２０が開くことで、微小気泡発生部１１は、微小気泡を含む液体３０Ｂを微小気泡濃度調節槽１３内に供給する。
【００１８】
また、液体供給部１２は、第２流入ライン４２の第２流量調節器２２と配管２３を介して、微小気泡濃度調節槽１３に接続されている。第２流量調節器２２が開くことで、液体供給部１２は、純水や水のような微小気泡を含まない液体３０Ｃを微小気泡濃度調節槽１３内に供給する。
【００１９】
図１に示すように、微小気泡濃度測定部１４は、循環用配管２４，２５を介して微小気泡濃度調節槽１３に接続されており、微小気泡濃度調節槽１３内の微小気泡を含む液体３０は、循環用配管２４，２５を介してＤ方向に沿って微小気泡濃度測定部１４内に通すようになっている。
【００２０】
図１に示すように、微小気泡濃度調節槽１３は、バルブ２６と配管２７を介して、供給対象の一例である基板処理装置１００の供給ノズル７５に接続されている。制御部８０は、第１流量調節器２０と第２流量調節器２２の開閉量の制御と、バルブ２６の開閉動作を制御する。
【００２１】
微小気泡濃度調節槽１３は、微小気泡発生部１１から微小気泡を含む液体３０Ｂを入れ、液体供給部１２から微小気泡を含まない液体３０Ｃを入れることで、微小気泡を含む液体３０Ｂと微小気泡を含まない液体３０Ｃを混ぜて貯留して、微小気泡を含む液体３０の微小気泡の濃度を、目的の濃度になるように調節するための貯留槽である。
【００２２】
なお、微小気泡を含まない液体３０Ｃとは、積極的に微小気泡を混入させる処理が施されていない液体を意味するものであって、微小気泡が完全に除去された液体を意味するものではない。
【００２３】
図１に示すように、微小気泡濃度測定部１４は、例えばパーティクルカウンタであり、光源１３Ｂと、受光部１３Ｃを有している。受光部１３Ｃは、この光源１３Ｂからの光Ｌを微小気泡Ｐを含む液体３０に照射して、その散乱光Ｌ１を受光する。受光部１３Ｃが散乱光Ｌ１を受光することで、微小気泡Ｐの数をカウントして、微小気泡Ｐを含む液体３０における微小気泡の濃度を測定する。上記パーティクルカウンタは、一定の流量と微小気泡の個数の関係から微小気泡の濃度を測定している。
【００２４】
図１に示す微小気泡濃度測定部１４が、微小気泡濃度調節槽１３内の微小気泡を含む液体３０の濃度を測定した測定結果Ｓを制御部８０に与える。微小気泡濃度測定部１４が測定した微小気泡Ｐを含む液体３０における微小気泡の濃度が、目的の濃度になるように、微小気泡濃度測定部１４からの測定結果Ｓに基づいて、制御部８０は、第１流量調節器２０と第２流量調節器２２の開閉量を調節することで、微小気泡濃度調節槽１３内では微小気泡Ｐを含む液体３０の濃度を目的とする濃度に調節するようになっている。
【００２５】
次に、上述した微小気泡生成装置１０による微小気泡生成方法を説明する。
【００２６】
図１に示す微小気泡発生部１１は、第１流入ライン４１の第１流量調節器２０と配管２１を介して、微小気泡濃度調節槽１３内に微小気泡を含む液体３０Ｂを供給するとともに、液体供給部１２は、第２流入ライン４２の第２流量調節器２２と配管２３を介して、微小気泡濃度調節槽１３内に微小気泡を含まない液体３０Ｃを供給する。
【００２７】
微小気泡濃度調節槽１３内には、微小気泡を含む液体３０Ｂと微小気泡を含まない液体３０Ｃが混ざり合って、微小気泡を含む液体３０が貯留される。
【００２８】
微小気泡濃度調節槽１３内の微小気泡を含む液体３０は、微小気泡濃度測定部１４に対して循環用配管２４，２５を介して循環することで、微小気泡濃度測定部１４は、微小気泡濃度調節槽１３内の微小気泡を含む液体３０の濃度をリアルタイムで測定して、その濃度の測定結果Ｓは制御部８０に伝える。
【００２９】
微小気泡濃度測定部１４が測定した濃度の測定結果Ｓにより、制御部８０は、流量調節器２０，２２に対してフィードバック信号Ｇ１，Ｇ２をそれぞれ供給することで、第１流量調節器２０と第２流量調節器２２の開閉量を調節する。第１流量調節器２０の開度を大きくすれば微小気泡濃度調節槽１３内の微小気泡を含む液体３０の濃度が上がり、逆に第２流量調節器２２の開度を上げれば微小気泡濃度調節槽１３内の微小気泡を含む液体３０の濃度が下がる。
【００３０】
これにより、微小気泡濃度調節槽１３内の微小気泡を含む液体３０の濃度は、目的とする濃度にすることができる。
【００３１】
図２は、図１に示す微小気泡生成装置１０を備える基板処理装置１００を示しており、基板処理装置１００は上述した微小気泡生成装置１０が微小気泡を含む液体３０を供給する供給対象の一例である。
【００３２】
図２に示す基板処理装置１００は、基板保持部７１と、供給ノズルの操作部７２と、ダウンフロー用のフィルタ付きファン７３と、カップ７４と、供給ノズル７５と、処理室７６を有する。
【００３３】
基板保持部７１は、円板のベース部材７７と、回転軸７８と、モータ７９を有しており、ベース部材７７の上には基板Ｗが着脱可能に固定されている。処理室７６内には、カップ７４と供給ノズル７５とベース部材７７と回転軸７８が収容されている。モータ７９が制御部８０の指令により動作することで、ベース部材７７はＲ方向に連続回転することができる。
【００３４】
供給ノズル７５は基板Ｗの上部に配置されており、供給ノズル７５は、操作部７２の動作により、Ｚ方向（上下方向）とＸ方向（基板の半径方向）に移動可能である。
【００３５】
図２に示すように、微小気泡生成装置１０の配管２７は、供給ノズル７５に接続されている。従って、微小気泡を含む液体３０は、配管２７を介して供給ノズル７５に供給できるので、微小気泡を含む液体３０は供給ノズル７５を通じて基板Ｗの噴射できる。このように微小気泡を含む液体３０を基板Ｗの表面に噴射することで、微小気泡の持つマイナス電位で、プラスにチャージされたパーティクルのような汚染物を包み込んで、この汚染物を微小気泡と共に基板Ｗの表面から除去できる。
【００３６】
本発明の実施形態では、微小気泡を含む液体（微小気泡の混入液ともいう）が供給対象に対して供給されるが、微小気泡濃度調節槽が供給対象の前段階に設けられている。  微小気泡発生部によって作られた微小気泡を含む液体を微小気泡濃度調節槽に流入させる微小気泡混入液の第１流入ラインと、微小気泡を含まない液体を微小気泡濃度調節槽に流入させる第２流入ラインとが、微小気泡濃度調節槽に対して接続されている。微小気泡濃度調節槽には、微小気泡濃度測定部が接続されており、制御部は微小気泡濃度調節槽からの測定結果に基づいて、第１流入ラインと第２流入ラインに対してフィードバックすることで、微小気泡濃度調節槽に流入させる微小気泡の混入液の量と、微小気泡濃度調節槽に流入させる気泡混入の無い液体の量を調節する。これにより、微小気泡濃度調節槽内の微小気泡を含む液体の濃度をコントロールして、目的の微小気泡濃度に設定された微小気泡を含む液体を、供給対象に対して供給することができる。
【００３７】
これにより、液体中の微小気泡の濃度を目的の最適濃度になるようにコントロールすることができる。このため、過剰なエネルギーを削減できるだけでなく、低濃度の微小気泡を含む液体を調整して供給することも可能である。また、目的とする濃度の微小気泡を含む液体を安定して供給できるので、微小気泡を含む液体を適用できる供給対象の種類が広がる。
【００３８】
本発明の微小気泡生成装置は、微小気泡を含む液体を生成して供給対象に対して供給する装置であり、微小気泡を含む液体を生成する微小気泡発生部と、微小気泡を含まない液体を供給する液体供給部と、微小気泡発生部から微小気泡を含む液体を入れ、液体供給部から微小気泡を含まない液体を入れることで、微小気泡を含む液体の微小気泡の濃度を調節するための微小気泡濃度調節槽と、微小気泡濃度調節槽内の微小気泡を含む液体中における微小気泡の濃度を測定する微小気泡濃度測定部と、濃度の測定結果により微小気泡発生部から微小気泡濃度調節槽に入れる微小気泡を含む液体の量と、液体供給部から微小気泡濃度調節槽に入れる微小気泡を含まない液体の量を調節して、微小気泡を含む液体中の微小気泡の濃度を目的の濃度に調節させるための制御部と、を備える。これにより、目的の微小気泡濃度を有する微小気泡を含む液体を確実に生成して供給することができる。
【００３９】
微小気泡濃度調節槽は、供給対象に対して配管により接続されている。これにより、簡単な構造でありながら、目的の濃度になった微小気泡を含む液体を供給対象に対して確実に供給することができる。
【００４０】
微小気泡生成装置は、微小気泡濃度測定部と微小気泡濃度調節槽との間に接続されて、微小気泡濃度調節槽内の微小気泡を含む液体を微小気泡濃度測定部に通して微小気泡濃度調節槽に戻すための循環用配管を有する。これにより、微小気泡濃度調節槽内の微小気泡を含む液体の濃度は、リアルタイムで測定して、目的の濃度に設定することができる。
【００４１】
微小気泡生成装置は、微小気泡発生部と微小気泡濃度調節槽の間の配管に配置された第１流量調節器と、液体供給部と微小気泡濃度調節槽の間の配管に配置された第２流量調節器と、を備え、制御部は、微小気泡濃度測定部における濃度の測定結果により第１流量調節器と第２流量調節器に対してフィードバック信号を供給して、第１流量調節器により微小気泡濃度調節槽に入れる微小気泡を含む液体の量を調節し、第２流量調節器により微小気泡濃度調節槽に入れる微小気泡を含まない液体の量を調節する。これにより、微小気泡濃度調節槽内の微小気泡を含む液体の濃度は、リアルタイムで測定して、目的の濃度に確実に設定することができる。
【００４２】
微小気泡発生部において微小気泡を含む液体を生成する場合には、液体として水以外に例えば純水等を用いることができ、気体としては、窒素ガス以外にオゾンガス等を用いることができる。
【００４３】
ところで、本発明では、微小気泡とは、微細気泡あるいはマイクロ・ナノバブルともいい、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。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。
【００４４】
本発明は、例えば半導体基板、液晶表示装置用のガラス基板、フォトマスク用のガラス基板等の基板を、液体により処理する基板処理装置に対して搭載して、基板の表面や液体中のパーティクル等の不純物を除去するのに用いることができる。
【００４５】
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。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の微小気泡生成装置の好ましい実施形態を示す図である。
【図２】図１に示す微小気泡生成装置を適用した基板処理装置を示す図である。
【符号の説明】
【００４７】
１０          微小気泡生成装置
１１          微小気泡発生部
１２          液体供給部
１３          微小気泡濃度調節槽
１４          微小気泡濃度測定部
２０          第１流量調節器
２２          第２流量調節器
３０          微小気泡濃度調節槽内の微小気泡を含む液体
３０Ｂ        微小気泡発生部が発生する微小気泡を含む液体
３０Ｃ        液体供給部から供給される微小気泡を含まない液体
４１          第１流入ライン
４２          第２流入ライン
８０          制御部
１００        基板処理装置（供給対象）
【図１】
2009291681.tif 000003
【図２】
2009291681.tif 000004