JP6005118B2 - マイクロバブル生成装置及びシリコンウェハ洗浄装置 - Google Patents

Description

本発明は、マイクロバブル生成装置、及び該マイクロバブル生成装置を備えるシリコンウェハ洗浄装置に関する。

近年、シリコンウェハを用いた半導体ＬＳＩの製造技術においては、より大口径のウェハの使用やより微細な加工技術が必要となってきている。さらに工程の複雑化に伴う製品の品質の維持向上、生産コストの低減等の問題の解決もまた必要となってきている。

特にシリコンウェハを用いた半導体ＬＳＩの製造技術の多くの分野において、種々の溶液による処理を含むいわゆるウェット処理工程が必須の工程となっている。かかるウェット処理工程のうち特に重要な工程は洗浄工程、エッチング工程等である。従来これらのウェット処理工程においては主に溶液の種類、濃度、又は処理温度、時間等の選択の点において改良が重ねられてきている（例えば、非特許文献１参照）。しかしながら近年のさらなる微細な加工技術の必要性、工程の複雑化、高清浄化、低コスト化に伴う要求を満たすにはこれら従来技術では十分ではなかった。さらに近年では、環境保護対策の厳格化、廃液処理の低コスト化の要求により、希薄薬液洗浄、薬液レス洗浄等の処理が望まれてきている。

また、近年、マイクロバブルを半導体洗浄に応用する研究開発が進められている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、従来のマイクロバブルを用いた洗浄装置においては、マイクロバブルを生成するマイクロバブル生成装置のノズルは洗浄槽内の底に設置されており、洗浄槽内においてマイクロバブル生成装置がスペースを取るため、他の装置の設置の際に障害となり、装置の設置に手間がかかっていた。この不都合を解消するために、洗浄槽とは別にバッファータンクが設けられ、このバッファータンク内にマイクロバブル生成装置が設けられている洗浄装置がある。しかしながら、この洗浄装置は、より大きな設置スペースを必要としていた。このため、マイクロバブル生成装置を洗浄槽内の洗浄液を循環させるための管路内に配置するインライン配置が好ましく、従来、インライン配置されたマイクロバブル生成装置を有する洗浄装置があった。

特開２００８−１０３７０１号公報

服部毅編著「新版シリコンウェハ表面のクリーン化技術」リアライズ社（２０００）

しかしながら、マイクロバブル生成装置を狭い管路中に設置すると、マイクロバブルがマイクロバブル生成装置の吹き出し口付近で合体し、バブルサイズが大きくなってしまっていた。特に渦流を伴うマイクロバブル生成装置の場合、渦流によるコアンダー効果によりバブルが管路の中心に集められ、バブルサイズがより大きくなってしまっていた。このため、従来の洗浄装置においては、マイクロバブルの生成効率が落ちてしまい、シリコンウェハの洗浄性能が低くなってしまうという問題があった。

本発明の目的は、マイクロバブルの生成効率を向上させることができ、シリコンウェハの洗浄性能を向上させることができるマイクロバブル生成装置及びシリコンウェハ洗浄装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係るマイクロバブル生成装置は、マイクロバブルを生成するマイクロバブル生成機構と、前記マイクロバブル生成機構によって生成されたマイクロバブルを導出するために前記マイクロバブル生成機構に接続された導出導管とを備え、前記マイクロバブル生成機構はマイクロバブルを外部に噴出する噴出口を備え、前記導出導管は互いに連通する拡幅部と管部とを備え、前記拡幅部はマイクロバブルの流路断面積が前記管部より大きく、前記マイクロバブル生成機構は前記拡幅部に接続されていることを特徴とする。

好ましくは、前記拡幅部におけるマイクロバブルの流路軸と前記管部におけるマイクロバブルの流路軸とが互いに同一方向に延びるように、前記マイクロバブル生成機構及び前記管部が前記拡幅部に接続されている。

より好ましくは、前記拡幅部におけるマイクロバブルの流れ方向と、前記管部におけるマイクロバブルの流れ方向は、互いに逆方向である。

また、好ましくは、前記拡幅部におけるマイクロバブルの流路軸と前記管部におけるマイクロバブルの流路軸とが互いに交差するように、前記マイクロバブル生成機構及び前記管部が前記拡幅部に接続されている。

より好ましくは、前記拡幅部における流路軸と前記管部における流路軸とが互いに直交するように、前記マイクロバブル生成機構及び前記管部が前記拡幅部に接続されている。

好ましくは、前記マイクロバブル生成機構は、前記噴出口が前記管部におけるマイクロバブルの流路軸線上から外れるように前記拡幅部に接続されている。

また、好ましくは、前記拡幅部は流路断面が円形である。
また、好ましくは、前記管部は前記拡幅部において前記噴出口の近傍に設けられている。

本願発明に係るシリコンウェハ洗浄装置は、上述のマイクロバブル生成装置を備えるシリコンウェハを洗浄するシリコンウェハ洗浄装置であって、被洗浄体としてのシリコンウェハを収容する、洗浄液を貯留する洗浄槽と、前記洗浄槽内の洗浄液を循環する、ポンプ及び管路を有するポンプ装置とを備え、前記マイクロバブル生成装置は、前記ポンプ装置の管路に設けられていることを特徴とする。

本発明に係るマイクロバブル生成装置によれば、マイクロバブルを生成するマイクロバブル生成機構が、生成されたマイクロバブルを導出するための導出導管おいて、マイクロバブルの流路断面積が管部より大きい拡幅部に接続されているので、マイクロバブル生成装置の噴出口から噴出されたマイクロバブルは、拡幅部内において互いに干渉することなく分散される。このため、従来のように生成されたマイクロバブルが互いに合体して洗浄効果の低い大きなバブルサイズのバブルになることを防止でき、生成されたマイクロバブルは、拡幅部において、バブルサイズを保持して安定化し、洗浄効果の高い小さなバブルサイズのマイクロバブルを管部から外部に供給することができる。このように、本願発明に係るマイクロバブル生成装置によれば、洗浄効果の高い小さなバブルサイズのマイクロバブルを外部に提供することができ、マイクロバブルの生成効率を向上させることができ、洗浄性能を向上させることができる。

また、本発明に係るマイクロバブル生成装置は、構造が簡単であり、装置を小型化することができ、適用する装置、例えばシリコンウェハの洗浄装置において、装置の配置の自由度を向上させることができる。

さらに、本発明に係るシリコンウェハ洗浄装置によれば、洗浄性能を向上させることができる。また、装置を小型化することができ、装置設計の自由度を向上させることができる。

本発明の第１の実施の形態に係るマイクロバブル生成装置の概略構成を示す図であり、図１（ａ）は斜視図であり、図１（ｂ）は正面図である。 図１のマイクロバブル生成装置を備えるシリコンウェハ洗浄装置の概略構成を示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係るマイクロバブル生成装置の概略構成を示す図である。 本発明の第３の実施の形態に係るマイクロバブル生成装置の概略構成を示す図である。 本発明の第４の実施の形態に係るマイクロバブル生成装置の概略構成を示す図である。 本発明の第５の実施の形態に係るマイクロバブル生成装置の概略構成を示す図である。 本発明の第６の実施の形態に係るマイクロバブル生成装置の概略構成を示す図である。 本発明の第７の実施の形態に係るマイクロバブル生成装置の概略構成を示す図である。 図１のマイクロバブル生成装置の変形例を示す図である。 図１のマイクロバブル生成装置の他の変形例を示す図である。 実施例１におけるシリコンウェハ洗浄装置を示す図である。 比較例１におけるシリコンウェハ洗浄装置を示す図である。 比較例２におけるシリコンウェハ洗浄装置を示す図である。 比較例３におけるシリコンウェハ洗浄装置を示す図である。 図１４のシリコンウェハ洗浄装置のマイクロバブル生成装置を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るマイクロバブル生成装置の概略構成を示す図であり、図１（ａ）は斜視図であり、図１（ｂ）は正面図である。

図１に示すように、本発明の第１の実施の形態に係るマイクロバブル生成装置１は、マイクロバブルＭを生成するマイクロバブル生成機構１０と、マイクロバブル生成機構１０によって生成されたマイクロバブルＭを外部に導出するための導出導管２０とを備える。

マイクロバブル生成機構１０は、生成したマイクロバブルを外部に噴出するための噴出口１１を備える。マイクロバブル生成機構１０は、液体及び気体が供給され、この液体と共に、直径がμｍオーダーの微小な気泡を噴出する。マイクロバブル生成機構１０は、マイクロバブルの生成の際に液体の流動を伴うものが好ましく、例えば、旋回液流式、スタティックミキサ式、エジェクタ式、キャビテーション式、ベンチュリ式、遠心ポンプと旋回流式マイクロバブル発生器の組み合わせ、加圧溶解式のマイクロバブル発生法を利用するものが好ましい。後述のシリコンウェハ洗浄装置においては、生成されたマイクロバブルを含有する液体を洗浄槽に搬送する必要があり、マイクロバブルの生成の際に液体の流動を伴う場合、洗浄槽にマイクロバブルを搬送するための追加の搬送装置等を省略することができるからである。但し、マイクロバブル生成機構１０は、マイクロバブルの生成の際に液体の流動を伴わない、液体が静止しているものであってもよい。この場合、後述のシリコンウェハ洗浄装置において、マイクロバブルを含有する液体を洗浄槽に搬送するための搬送装置が必要になる。このような、マイクロバブルの生成の際に液体の流動を伴わない、液体が静止しているマイクロバブル生成機構１０としては、細孔式、回転式、超音波式、蒸気凝縮式、電気分解式のマイクロバブル発生法を利用するものがある。

また、導出導管２０は、拡幅部２１と、管部２２とを備える。導出導管２０において、拡幅部２１と管部２２とは互いに接続されており、互いに連通している。マイクロバブル生成機構１０は、拡幅部２１に接続されており、噴出口１１から拡径部２１内に軸ｚを中心軸として円錐形状に広がるマイクロバブルＭを噴出する。

拡幅部２１は、軸ｚを中心軸とする中空円柱形であり、底面２３、２４と、円筒形の周面２５とを有し、拡幅部２１の一方の底面２３を介してマイクロバブル生成機構１０の噴出口１１が連通しており、他方の底面２４を介して管部２２が連通している。マイクロバブル生成機構１０の噴出口１１は、軸ｚを中心軸とする円筒状の開口であり、管部２２は、軸ｚを中心軸とする円筒状の管である。つまり、マイクロバブル生成装置１において、拡幅部２１内を流れるマイクロバブルの流路軸と、管部２２内を流れるマイクロバブルの流路軸とは、同一の軸ｚであり、マイクロバブルは、互いに同一方向に流れるようになっている。

導出導管２０において、拡幅部２１のマイクロバブルの流路断面の面積、即ち、マイクロバブルの流路軸である軸ｚに直交する断面の面積は、管部２２のマイクロバブルの流路断面の面積、即ち、マイクロバブルの流路軸である軸ｚに直交する断面の面積より大きい。また、拡幅部２１の流路断面の面積は、マイクロバブル生成機構１０の噴出口１１の軸ｚに直交する断面（流路断面）の面積よりも大きい。更に、拡幅部２１の流路断面の面積及び流路軸ｚ方向の長さは、マイクロバブル生成機構１０から噴出されたマイクロバブルがバブルサイズを維持しながら拡散して安定化するような大きさに設定されている。

拡幅部２１のサイズに関しては、マイクロバブル生成機構１０に供給する液体の流量、この供給する液体の種類や濃度、温度、マイクロバブル生成機構１０に供給する気体の流量、又はマイクロバブル生成機構１０の仕様等に応じて異なる。マイクロバブル生成機構１０の仕様としては、例えば、種類、即ちマイクロバブルの発生法、サイズ、バブル発生効率等がある。

例えば、拡幅部２１の流路断面の直径ｄ１は、５０〜５００ｍｍ、好ましくは７５〜３００ｍｍ、より好ましくは１００〜２００ｍｍであり、拡幅部２１の軸ｚ方向の長さｌ１は、５０〜５００ｍｍ、好ましくは７５〜４００ｍｍ、より好ましくは１００〜３００ｍｍであり、拡幅部２１の容量は、０．１〜５０ｌ（リットル）、好ましくは０．２〜１０ｌ、より好ましくは０．５〜５ｌである。また、噴出口１１の流路断面の直径に対する拡幅部２１の流路断面の直径の比は、旋回液流方式のように、噴出口の直径が比較的小さく、スプレー状（円錐状）にマイクロバブルを噴出するタイプのマイクロバブル生成機構においては、１０〜１００倍、好ましくは１５〜８０倍、より好ましくは２０〜６０倍である。また、エジェクタ式のように、噴出口の直径が比較的大きく、噴出口の形状のままマイクロバブルを噴出するタイプのマイクロバブル生成機構においては、噴出口１１の流路断面の直径に対する拡幅部２１の流路断面の直径の比は、１．５〜５０倍、好ましくは２〜４０倍、より好ましくは３〜３０倍である。管部２２の流路断面の直径ｄ２は、拡幅部２１における液体の流量に適した値を選択すればよい。

尚、拡幅部２１のサイズは上述のものに限られるものではなく、具体的な上述の条件に応じて設定される。拡幅部２１の直径ｄ１が小さすぎる場合、拡幅部２１の長さｌ１が短すぎる場合、又は拡幅部２１の容量が小さすぎる場合、発生するバブルサイズが大きくなってしまい、また、拡幅部２１の直径ｄ１が大きすぎる場合、拡幅部２１の長さｌ１が長すぎる場合、拡幅部２１の容量が大きすぎる場合、マイクロバブル生成装置１の設置のために広いスペースが必要となると共に、液体の使用量が増加してしまう。拡幅部２１のサイズは、このような事項も考慮して設定されることが好ましい。

このように、本発明の第１の実施の形態に係るマイクロバブル生成装置１においては、マイクロバブル生成機構１０が、導出導管２０の流路断面積の大きな拡幅部２１を介して、流路断面積の小さい管部２２に接続しており、マイクロバブル生成機構１０によって生成されたマイクロバブルは、先ず、流路断面積の広い拡幅部２１に噴出される。このため、噴出されたマイクロバブルは、管路壁に衝突することなく拡散することができ、マイクロバブルが互いに干渉して大きなバブルサイズのバブルとなることがなく、噴出された際の小さなバブルサイズを維持しながら拡幅部２１内において液体内で安定化するまで拡散することができる。従って、拡幅部２１から管部２２に、洗浄効果の高い、噴出された際の小さなバブルサイズが維持されたマイクロバブルを供給することができ、外部にこの小さなバブルサイズのマイクロバブルを導出することができる。

また、マイクロバブル生成装置１は、マイクロバブル生成機構１０と、拡幅部２１及び管部２２を有する導出導管２０とから構成されており、その構成が簡単である。

このように本発明の第１の実施の形態に係るマイクロバブル生成装置１は、洗浄効果の高い小さなバブルサイズのマイクロバブルを外部に提供することができる。また、マイクロバブル生成装置１は、構造が簡単であり、装置を小型化することができる。

尚、本実施の形態に係るマイクロバブル生成装置１においては、拡幅部２１の形状を中空円柱形としたが、拡幅部２１の形状はこれに限るものではない。例えば、拡幅部２１は、中空直方体形であってもよい。

次いで、上記本発明の第１の実施の形態に係るマイクロバブル生成装置１を備える、シリコンウェハの洗浄装置について説明する。図２は、マイクロバブル生成装置１を備えるシリコンウェハ洗浄装置の概略構成を示す図である。

図２に示すように、シリコンウェハ洗浄装置１００は、洗浄液１０２が貯留された洗浄槽１０１と、洗浄槽１０１内の洗浄液１０２を循環させるためのポンプ１０３と管路１０４，１０５とを備える。ポンプ１０３は、管路１０４を介して洗浄槽１０１から洗浄液１０２を吸い込み、管路１０５を介して洗浄槽１０１に洗浄液１０２を供給する。また、シリコンウェハ洗浄装置１００は、マイクロバブル生成装置１を備える。マイクロバブル生成装置１は、管路１０５の途中に設けられている。

以下に、シリコンウェハ洗浄装置１００におけるシリコンウェハＷの洗浄処理について説明する。

例えば単結晶シリコンインゴットから切断された複数枚のシリコンウェハＷを図示しないホルダに表面が互いに向き合うように等間隔に配置し、洗浄槽１０１内に配置して洗浄槽１０１に貯留された洗浄液１０２内に浸漬させる。次いで、ポンプ１０３を作動させて洗浄液１０２を洗浄槽１０１及び管路１０４、１０５間において循環させる。また、マイクロバブル生成装置１を作動させて、マイクロバブル生成機構１０によって循環する洗浄液１０２内にマイクロバブルを生成し、噴射口１１を介して導出導管２０の拡幅部２１にマイクロバブルを噴出して、マイクロバブルを安定化させる。そして、安定化された小さなバブルサイズのマイクロバブルを含む洗浄液１０２を管部２２を介して管路１０５に導出し、洗浄槽１０１内にマイクロバブルを供給する。洗浄槽１０１において、洗浄液１０２はマイクロバブルに満たされ、循環する、マイクロバブルを含む洗浄液１０２によって、シリコンウェハＷが洗浄される。

上述の本発明の第１の実施の形態に係るマイクロバブル生成装置１を備えるシリコンウェハ洗浄装置１００においては、洗浄槽１０１内に、洗浄効果の高い小さなバブルサイズのマイクロバブルが供給されるので、洗浄力が高く、シリコンウェハＷを高い洗浄度で洗浄することができ、シリコンウェハの洗浄性能を向上させる
また、マイクロバブル生成装置１は上述のように小型であるので、シリコンウェハ洗浄装置１００において、配置位置の自由度が高く、シリコンウェハ洗浄装置１００の設計の自由度を向上させることができる。また、シリコンウェハ洗浄装置１００を小型化することができ、使用や移動を容易にすることができ、取り扱いを容易にすることができる。

次いで、本発明に係るマイクロバブル生成装置の他の実施の形態について説明する。以下、上記本発明の第１の実施の形態に係るマイクロバブル生成装置１と異なる部分のみ説明し、同一部分については同一の符号を付してその説明を省略する。

図３は、本発明の第２の実施の形態に係るマイクロバブル生成装置の概略構成を示す図である。本発明の第２の実施の形態に係るマイクロバブル生成装置２００は、マイクロバブル生成装置１に対して導出導管の構造のみが異なる。

図３に示すように、マイクロバブル生成装置２００において、導出導管２１０は、拡幅部２１に対する管部２２の接続位置が異なる。導出導管２１０において、管部２２は、その流路軸ｚ１が拡幅部２１におけるマイクロバブルＭの流路軸ｚと同じではなく、平行にずらされている。

第１の実施の形態に係るマイクロバブル生成装置１においては、管路２２の流路軸（軸ｚ）が拡幅部２１におけるマイクロバブルの流路軸（軸ｚ）と同一であり、マイクロバブル生成機構１０の噴出口１１のマイクロバブル噴出方向に管路２２の入口開口があるので、拡幅部２１内において渦流が発生した場合、渦流の中心に空気の通路が形成され、この空気により、液体内のバブルのバブルサイズが大きくなってしまう場合がある。これに対して、第２の実施の形態に係るマイクロバブル生成装置２００においては、管部２２が、その流路軸ｚ１が拡幅部２１におけるマイクロバブルＭの流路軸ｚに対して平行にオフセットされているので、拡幅部２１内における渦流の発生を防止することができ、小さなバブルサイズのマイクロバブルをより多く管部２２に供給することができる。本実施の形態は、特に、渦流を発生するマイクロバブル発生法を使用するマイクロバブル生成機構１０において特に有効である。渦流を発生するマイクロバブル発生法には、旋回液流式、スタティックミキサ式、又は遠心ポンプと旋回流式マイクロバブル発生器の組み合わせがある。

図４〜７は、本発明の第３〜６の実施の形態に係るマイクロバブル生成装置の概略構成を夫々示す図である。

本発明の第３の実施の形態に係るマイクロバブル生成装置３００は、マイクロバブル生成装置１に対して導出導管の構造のみが異なる。図４に示すように、マイクロバブル生成装置３００において、導出導管３１０は、拡幅部２１に対する管部２２の接続位置が異なる。導出導管３１０において、管部２２は、その流路軸ｚ１が拡幅部２１におけるマイクロバブルＭの流路軸ｚと同じではなく、平行にずらされており、また、管部２２は、拡幅部２１においてマイクロバブル生成機構１０が取り付けられている底面２３上に接続されている。この構成により、拡幅部２１におけるマイクロバブルの流れ方向と、管部２２におけるマイクロバブルの流れ方向は互いに逆向きとなる。

本発明の第４の実施の形態に係るマイクロバブル生成装置４００は、マイクロバブル生成装置３００に対して導出導管の構造のみが異なる。図５に示すように、マイクロバブル生成装置４００において、導出導管４１０は、拡幅部４１１の形状が異なる。導出導管４１０において、拡幅部４１１は、マイクロバブル生成機構１０及び管部２２が接続された底面４１２が、流路軸ｚ、ｚ１に対して直交せず、マイクロバブル生成機構１０の接続位置から管部２２の接続位置方向に向かって、底面４１２が、向かい合う底面２４から離れるように形成されている。

本発明の第５の実施の形態に係るマイクロバブル生成装置５００は、マイクロバブル生成装置１に対して導出導管の構造のみが異なる。図６に示すように、マイクロバブル生成装置５００において、導出導管５１０は、拡幅部２１に対する管部２２の接続位置が異なる。導出導管５１０において、管部２２は、その流路軸ｚ１が拡幅部２１におけるマイクロバブルＭの流路軸ｚと同じではなく、互いに直交する。つまり、管部２２は、拡幅部２１の円筒形の周面２５に立設されている。本実施の形態においては、管部２２は底面２３側の縁部に立設されている。この構成により、拡幅部２１におけるマイクロバブルの流れ方向と、管部２２におけるマイクロバブルの流れ方向は互いに直交する。尚、管部２２は、拡幅部２１においてマイクロバブル生成機構１０が取り付けられている底面２３側に取り付けられるものとしたが、管部２２を底面２４側に設けてもよい。

本発明の第６の実施の形態に係るマイクロバブル生成装置６００は、マイクロバブル生成装置５００に対して導出導管の構造のみが異なる。図７に示すように、マイクロバブル生成装置６００において、導出導管６１０は、拡幅部６１１の形状が異なる。導出導管６１０において、拡幅部６１１は、管部２２が接続された周面６１２が円筒状ではなく、マイクロバブル生成機構１０の接続された底面２３から対向する底面２４に向かって、流路断面積が減少するように形成されている。即ち、図７に示すように、拡幅部６１１の周面６１２は略円錐台周面を形成しており、拡幅部６１１は流路軸ｚに沿う断面が台形状となるように形成されている。これは、拡幅部６１１に気泡が溜まりにくくするためである。

上記本発明の第３〜第６の実施の形態に係るマイクロバブル生成装置３００〜６００においては、上記本発明の第２の実施の形態に係るマイクロバブル生成装置２００と同一の効果を奏することができる。

図８は、本発明の第７の実施の形態に係るマイクロバブル生成装置の概略構成を示す図である。本発明の第７の実施の形態に係るマイクロバブル生成装置７００は、マイクロバブル生成装置１に対して導出導管の構造のみが異なる。

図８に示すように、マイクロバブル生成装置７００において、導出導管７１０は、拡幅部２１に対して、マイクロバブル生成機構１０が取り付けられた底面２３に拡幅部２１内に液体を供給する供給管路７１１が接続されている点が異なる。本実施の形態においては、底面２３の縁部に２つの供給管路７１１が設けられているが、供給管路７１１の数はこれに限るものではない。

本発明の第７の実施の形態に係るマイクロバブル生成装置７００においては、拡幅部２１において、マイクロバブル生成機構１０が取り付けられた底面２３の縁部に、拡幅部２１内に液体を供給する供給管路７１１が設けられているので、拡幅部２１内の底面２３縁部近傍の領域（領域ｐ）の液体を流動させて、領域ｐにおける液体の滞留を防止することができる。

本発明に係るマイクロバブル生成装置は、上記本発明の各実施の形態に係るマイクロバブル生成装置の形状や構成に限定されるものではなく、例えば、各実施の形態の組み合わせであってもよい。また、例えば、マイクロバブル生成装置１の拡幅部２１の形状は、図９に示すように、流路軸ｚを中心軸としてマイクロバブルの流れ方向に広がる中空円錐形状（円錐台形状）であってもよく、また、図１０に示すように、流路軸ｚを中心軸としてマイクロバブルの流れ方向に広がり、所定の位置から再度狭まるような形状であってもよい。また、管部２２は、流路軸ｚ１が拡幅部の流路軸ｚに対して直交せずに、斜めに交わるように配設されていてもよい。

本発明に係るマイクロバブル生成装置の設置の向きは、図１及び図３〜１０に示した向きに限定されるものではない。但し、気泡が拡幅部２１に滞留しにくくするために、管部２２はできるだけ上側にあるほうが好ましい。例えば、図４、５に示すマイクロバブル生成装置を右に９０度回転させた設置方向、図６、７に示すマイクロバブル生成装置を左に９０度回転させた設置方向であってもよい。

本発明に係るマイクロバブル生成装置の材質についても特に制限は無い。
また、本発明に係るマイクロバブル生成装置は、シリコンウェハ洗浄装置以外の洗浄装置、例えば、部品洗浄機、洗濯機等に適用してもよい。更に、浴槽、生簀、水族館の水槽、又は鑑賞魚用の水槽に設置してもよい。この場合、例えば、循環ろ過フィルターの循環路に接続することが考えられる。また、家庭用シャワーのホースの途中や水道管の途中に設けてもよい。

また、具体的には、本発明に係るマイクロバブル生成装置は、エッチング力を有するアルカリ洗浄液において適用可能である。

マイクロバブルの作用により、エッチング力を有するアルカリ洗浄液でのエッチングレートが向上されることが知られている（特許文献１参照）。本発明に係るマイクロバブル生成装置を有するシリコンウェハ洗浄装置１００により、従来のマイクロバブル生成装置が洗浄槽内に浸漬された従来のシリコンウェハ洗浄装置と同等にエッチングレートを向上させることができる。

先ず、直径２００ｍｍシリコンウェハのミラー面に、ＣＶＤによりポリシリコン層を厚さ約１μｍ堆積させて評価用試料を作製した。次いで、洗浄前の試料のポリシリコン層の厚さをナノスペック（ナノメトリクス社製）を用いて測定した。

次いで、図１１に示すように、シリコンウェハ洗浄装置１１０を用いて上記試料の洗浄を行った（実施例１）。シリコンウェハ洗浄装置１１０は、図２シリコンウェハ洗浄装置１００において、マイクロバブル生成装置として図６に示す形状のマイクロバブル生成装置５００を使用したものである。マイクロバブル生成機構５００には、旋回液流式（ナノプラネット研究所製Ｍ２−ＭＳ／ＰＴＦＥ型）を使用した。拡幅部は、直径１００ｍｍ×長さ２００ｍｍの形状であって、石英ガラス製のものを使用した。洗浄処理において、具体的には、洗浄槽１０１内には洗浄液としてエッチング力を有するアルカリ洗浄液、例えば、テクニクリーン２００ＥＦ（主成分：アルカリ性無機塩、アニオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤、水）を、超純水にて２０倍に希釈したものを用いた。また、洗浄処理毎に使用した洗浄液は廃棄し、新しい洗浄液を使用した。洗浄槽１０１内には上記洗浄液を２０Ｌ（リットル）入れ、洗浄液の温度を５０℃にし、この洗浄液内に試料を３０分間浸漬した。その後、洗浄した試料を取り出し、２０℃超純水槽に入れて１０分間リンスした。その後この試料をスピンドライヤーにて乾燥した。

次いで、上述のように洗浄処理を行った実施例１に係る試料について、洗浄前の測定と同様に、試料のポリシリコン層の厚さを測定した。

また、図１２に示すように、マイクロバブル生成装置を有しないシリコンウェハ洗浄装置８００によって、上記試料の洗浄を行った（比較例１）。即ち、マイクロバブルを用いない、洗浄液の循環を行わない洗浄処理を行った。

さらに、図１３に示すように、マイクロバブル生成装置（ナノプラネット研究所製Ｍ２−ＭＳ／ＰＴＦＥ型）のノズル部が洗浄槽９０１の底面に１つ配設されたシリコンウェハ洗浄装置９００によって、上記試料の洗浄を行った（比較例２）。

また、図１４に示すように、マイクロバブル生成装置１００２のマイクロバブル生成機構１００３のマイクロバブル吹き出し口に、外径３／４インチ、内径５／８インチのテフロン（登録商標）（ＰＦＡ）チューブ１００４を直接接続し（図１５参照）、そのテフロンチューブ１００４を洗浄槽１００１に導入したシリコンウェハ洗浄装置１０００によって、上記試料の洗浄を行った（比較例３）。

比較例１〜３における洗浄処理、つまり、洗浄槽、洗浄液組成、洗浄液量、洗浄時間、リンス時間、及び乾燥方法等は上記実施例１と同様である。また、実施例１と同様に洗浄後の試料の測定を行った。

実施例１の試料、比較例１〜３の試料の測定した洗浄前後のポリシリコン層の厚さから、エッチングレートを算出した。この結果を表１に示す。尚、表１において、液流量は、マイクロバブル生成装置に導入する洗浄液の流量であり、導入空気量は、マイクロバブル生成装置に導入する空気の流量である。

表１に示すように、本発明に係るシリコンウェハ洗浄装置（実施例１）によれば、従来のマイクロバブル発生装置が洗浄槽内に浸漬された従来のシリコンウェハ洗浄装置（比較例２）と同等のエッチングレート向上の効果が得られることが分かる。つまり、本発明に係るシリコンウェハ洗浄装置（実施例１）はマイクロバブルを効果的に発生することができることが分かる。

わずかに実施例１の方が比較例２よりもエッチレートが低いが、これは液流量、空気導入量が実施例１の方が少ないことが影響していると考えられ、実施例１は比較例２とほぼ同等のマイクロバブル生成能力があるものと考えられる。

マイクロバブル生成機構のマイクロバブル吹き出し口にテフロンチューブを直接接続した比較例３では、テフロンチューブが細すぎるため渦流が発生し、大きな気泡が生成していた。マイクロバブルなしの比較例１と比較して有意なエッチングレートの向上は見られなかった。

このように、本願発明に係るシリコンウェハ洗浄装置によれば、従来のマイクロバブル発生装置が洗浄槽内に浸漬された従来のシリコンウェハ洗浄装置と同等にシリコンウェハ表面の各種汚染物質（パーティクル、イオン、メタル、有機物等）の除去能力を向上させることができる。

１，２００，３００，４００，５００，６００，７００ マイクロバブル生成装置
１０ マイクロバブル生成機構
１１ 噴出口
２０，２１０，３１０，４１０，５１０，６１０ 導出導管
２１，４１１，６１１ 拡幅部
２２ 管部
２３，２４，４１２ 底面
２５，６１２ 周面
１００ シリコンウェハ洗浄装置
１０１ 洗浄槽
１０２ 洗浄液
１０３ ポンプ
１０４，１０５ 管路
７１１ 供給管路
ｚ，ｚ１ 軸
Ｍ マイクロバブル
Ｗ シリコンウェハ

Claims (8)

1. マイクロバブルを生成するマイクロバブル生成機構と、
   前記マイクロバブル生成機構によって生成されたマイクロバブルを導出するために前記マイクロバブル生成機構に接続された導出導管とを備え、
   前記マイクロバブル生成機構はマイクロバブルを外部に噴出する噴出口を備え、前記導出導管は互いに連通する拡幅部と管部とを備え、前記拡幅部はマイクロバブルの流路断面積が前記管部より大きく、前記マイクロバブル生成機構は前記拡幅部に接続され、
   前記噴出口から噴出されたマイクロバブルが、噴出された際と同じバブルサイズを維持しながら前記拡幅部に拡散できるように前記拡幅部のサイズが設定されており、
   マイクロバブルは、前記噴出口から円錐形状に拡がることを特徴とするマイクロバブル生成装置。
2. 前記拡幅部におけるマイクロバブルの流路軸と前記管部におけるマイクロバブルの流路軸とが互いに同一方向に延びるように、前記マイクロバブル生成機構及び前記管部が前記拡幅部に接続されていることを特徴とする請求項１記載のマイクロバブル生成装置。
3. 前記拡幅部におけるマイクロバブルの流れ方向と、前記管部におけるマイクロバブルの流れ方向は、互いに逆方向であることを特徴とする請求項１記載のマイクロバブル生成装置。
4. 前記拡幅部におけるマイクロバブルの流路軸と前記管部におけるマイクロバブルの流路軸とが互いに交差するように、前記マイクロバブル生成機構及び前記管部が前記拡幅部に接続されていることを特徴とする請求項１記載のマイクロバブル生成装置。
5. 前記拡幅部における流路軸と前記管部における流路軸とが互いに直交するように、前記マイクロバブル生成機構及び前記管部が前記拡幅部に接続されていることを特徴とする請求項４記載のマイクロバブル生成装置。
6. 前記マイクロバブル生成機構は、前記噴出口が前記管部におけるマイクロバブルの流路軸線上から外れるように前記拡幅部に接続されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載のマイクロバブル生成装置。
7. 前記拡幅部は流路断面が円形であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項記載のマイクロバブル生成装置。
8. 前記管部は前記拡幅部において前記噴出口の近傍に設けられていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項記載のマイクロバブル生成装置。

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