特許 6554045 集塵装置および基板処理システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6554045

(24)【登録日】2019年7月12日

(45)【発行日】2019年7月31日

(54)【発明の名称】集塵装置および基板処理システム

(51)【国際特許分類】

   B01D 43/00 20060101AFI20190722BHJP

   B01D 49/00 20060101ALI20190722BHJP

   B03B 5/02 20060101ALI20190722BHJP

   B03B 13/00 20060101ALI20190722BHJP

   B07B 7/00 20060101ALI20190722BHJP

   B07B 11/04 20060101ALI20190722BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20190722BHJP

【ＦＩ】

   B01D43/00 Z

   B01D49/00

   B03B5/02

   B03B13/00

   B07B7/00 Z

   B07B11/04

   H01L21/304 648F

【請求項の数】5

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2016-34316(P2016-34316)

(22)【出願日】2016年2月25日

(65)【公開番号】特開2017-148747(P2017-148747A)

(43)【公開日】2017年8月31日

【審査請求日】2018年1月31日

(73)【特許権者】

【識別番号】318010018

【氏名又は名称】東芝メモリ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100091982

【弁理士】

【氏名又は名称】永井 浩之

(74)【代理人】

【識別番号】100091487

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 行孝

(74)【代理人】

【識別番号】100082991

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 泰和

(74)【代理人】

【識別番号】100105153

【弁理士】

【氏名又は名称】朝倉 悟

(74)【代理人】

【識別番号】100107582

【弁理士】

【氏名又は名称】関根 毅

(74)【代理人】

【識別番号】100118843

【弁理士】

【氏名又は名称】赤岡 明

(74)【代理人】

【識別番号】100124372

【弁理士】

【氏名又は名称】山ノ井 傑

(72)【発明者】

【氏名】杉田 智彦

(72)【発明者】

【氏名】飯森 弘恭

(72)【発明者】

【氏名】小川 義宏

【審査官】 増田 健司

(56)【参考文献】

【文献】 特表２０１３−５３３１０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１２／０１７９７６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００５−３４２５９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２４９５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−１９７４９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２２９５５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表昭６３−５０３３７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１５／０３２１１２９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／０３２５７４７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許第２２１５４８４（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ０１Ｄ ４３／００

Ｂ０１Ｄ ４９／００

Ｂ０３Ｂ ５／０２

Ｂ０３Ｂ １３／００

Ｂ０７Ｂ ７／００

Ｂ０７Ｂ １１／０４

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

Ｂ０１Ｊ １９／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

集塵対象の粒子を含む流体を収容する収容部と、
少なくとも１つの節を有する定在音波を前記収容部内に発生させ、前記粒子を前記節の付近にトラップする１つ以上の音源と、
前記収容部に設けられた排出口であって、前記粒子が前記トラップにより低減された前記流体により基板を処理する基板処理装置に前記流体を排出する排出口とを備え、
前記音源は、前記節が前記収容部の壁面に接触しないように、または前記節が前記収容部の壁面の所定部分に接触するように、前記定在音波を発生させ、
前記所定部分は、前記所定部分付近の前記節からの前記粒子の離脱を阻止する部材で形成されている、集塵装置。

【請求項2】

前記節の形状は、点形状、閉曲線、または閉曲面である、または前記所定部分に端部を有する開曲線または開曲面である、請求項１に記載の集塵装置。

【請求項3】

前記収容部は、前記収容部に前記流体を導入する導入口と、前記粒子が前記トラップにより濃縮または低減された前記流体を前記収容部から排出する前記排出口とを備え、
前記流体は、前記導入口を介して前記収容部に導入され、前記排出口を介して前記収容部から排出されるまでの過程において、前記節の少なくとも１つを通過する、請求項１または２に記載の集塵装置。

【請求項4】

集塵対象の粒子を含む流体を収容する収容部と、
少なくとも１つの節を有する定在音波を前記収容部内に発生させ、前記粒子を前記節の付近にトラップする１つ以上の音源と、
前記収容部から排出された前記流体により基板を処理する基板処理装置とを備え、
前記音源は、前記節が前記収容部の壁面に接触しないように、または前記節が前記収容部の壁面の所定部分に接触するように、前記定在音波を発生させ、
前記所定部分は、前記所定部分付近の前記節からの前記粒子の離脱を阻止する部材で形成されている、基板処理システム。

【請求項5】

前記収容部は、前記粒子が前記トラップにより濃縮された前記流体を第１流路に排出し、前記粒子が前記トラップにより低減された前記流体を第２流路に排出し、
前記基板処理装置は、前記第２流路からの前記流体により前記基板を処理する、請求項４に記載の基板処理システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、集塵装置および基板処理システムに関する。

【背景技術】

【0002】

液体や気体などの流体によりウェハを処理する場合、流体中の粒子（パーティクル）の除去が必要となることが多い。一般に、このような粒子は、多孔質部材などのフィルタに流体を通すことで除去可能である。しかしながら、この場合には、フィルタが目詰まりする可能性があること、フィルタで流体の圧損が生じること、フィルタを交換する際のコストや汚染が懸念されることなどが問題となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第５０１８８７９号公報

【特許文献2】特開２０１４−１５１２６０号公報

【特許文献3】特許第４６９５１４４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

流体中の粒子を適切に除去することが可能な集塵装置および基板処理システムを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

一の実施形態によれば、集塵装置は、集塵対象の粒子を含む流体を収容する収容部を備える。前記装置はさらに、少なくとも１つの節を有する定在音波を前記収容部内に発生させ、前記粒子を前記節の付近にトラップする１つ以上の音源を備える。前記音源は、前記節が前記収容部の壁面に接触しないように、または前記節が前記収容部の壁面の所定部分に接触するように、前記定在音波を発生させる。前記所定部分は、前記所定部分付近の前記節からの前記粒子の離脱を阻止する部材で形成されている。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】第１実施形態の基板処理システムの構成を示す模式図である。

【図2】第１実施形態の集塵装置の構造を示す斜視図である。

【図3】第１実施形態の音源および反射板の作用を説明するための斜視図である。

【図4】第１実施形態の集塵装置の動作を説明するための斜視図である。

【図5】第１実施形態の集塵装置の動作を説明するための別の斜視図である。

【図6】第１実施形態の比較例の集塵装置の動作を説明するための斜視図である。

【図7】第１実施形態の集塵装置内の定在音波について説明するための図である。

【図8】第２実施形態の集塵装置の構造を示す斜視図である。

【図9】第２実施形態の音源および反射板の作用を説明するための斜視図である。

【図10】第３実施形態の集塵装置の構造を示す斜視図である。

【図11】第３実施形態の集塵装置の動作を説明するための断面図である。

【図12】第４実施形態の集塵装置の構造を示す斜視図である。

【図13】第４実施形態の音源、反射板、および壁材の作用を説明するための断面図である。

【図14】第５実施形態の集塵装置の構造を示す斜視図である。

【図15】第６実施形態の半導体装置の製造方法を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。

【0008】

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の基板処理システムの構成を示す模式図である。

【0009】

図１の基板処理システムは、集塵装置１と、循環流路２と、循環流路バルブ３と、ポンプ４と、タンク５と、第１流路１１と、第１流路バルブ１２と、第２流路１３と、第２流路バルブ１４と、基板処理装置１５と、制御部１６とを備えている。

【0010】

集塵装置１は、集塵対象の粒子Ｐを含む流体を収容する収容部１ａと、収容部１ａに流体を導入する導入口１ｂと、収容部１ａから流体を排出する排出口１ｃとを備えている。流体の例は、水や薬液などの液体や、空気、炭酸ガス、アンモニアガス、シランガスなどの気体である。

【0011】

循環流路２は、導入口１ｂおよび排出口１ｃに接続されている。循環流路バルブ３、ポンプ４、およびタンク５は、循環流路２に設けられている。循環流路２における流体の流通や流量は、循環流路バルブ３の開閉や開度を調整することで制御される。循環流路２内の流体は、ポンプ４により移送され、タンク５内に貯留され、収容部１ａを導入口１ｂから排出口１ｃへと通過する。流体内の粒子Ｐは、収容部１ａ内で除去される。

【0012】

図１は、互いに垂直なＸ方向、Ｙ方向、およびＺ方向を示している。本実施形態では、Ｘ方向およびＹ方向は集塵装置１の設置面に平行であり、Ｚ方向は集塵装置１の設置面に垂直である。本明細書では、＋Ｚ方向を上方向として取り扱い、−Ｚ方向を下方向として取り扱う。なお、本実施形態の−Ｚ方向は、重力方向と一致していてもよいし、重力方向と一致していなくてもよい。

【0013】

本実施形態の収容部１ａは、直方体形状の内壁面を有しており、具体的には、Ｘ方向に垂直で互いに対向する１対の第１壁面Ｓ_１Ａ、Ｓ_１Ｂと、Ｙ方向に垂直で互いに対向する１対の第２壁面Ｓ_２Ａ、Ｓ_２Ｂと、Ｚ方向に垂直で互いに対向する１対の第３壁面Ｓ_３Ａ、Ｓ_３Ｂとを有している。導入口１ｂは、一方の第１壁面Ｓ_１Ａに設けられており、排出口１ｃは、他方の第１壁面Ｓ_１Ｂに設けられている（図２参照）。図２は、第１実施形態の集塵装置１の構造を示す斜視図である。

【0014】

図１を再び参照し、基板処理システムの説明を続ける。

【0015】

集塵装置１は、一方の第１壁面Ｓ_１Ａ付近に設けられた第１音源２１ａと、他方の第１壁面Ｓ_１Ｂを形成している第１反射板２１ｂとを備えている。集塵装置１はさらに、一方の第２壁面Ｓ_２Ａ付近に設けられた第２音源２２ａと、他方の第２壁面Ｓ_２Ｂを形成している第２反射板２２ｂとを備えている。集塵装置１はさらに、一方の第３壁面Ｓ_３Ａ付近に設けられた第３音源２３ａと、他方の第３壁面Ｓ_３Ｂを形成している第３反射板２３ｂとを備えている。音源２１ａ、２２ａ、２３ａは、１つ以上の音源の例である。

【0016】

音源２１ａ、２２ａ、２３ａは、収容部１ａ内に音波を発生させる。音源２１ａ、２２ａ、２３ａの例は、圧電素子である。反射板２１ｂ、２２ｂ、２３ｂは、音源２１ａ、２２ａ、２３ａからの音波を反射させる。反射板２１ｂ、２２ｂ、２３ｂは、音波の反射率が高い材料で形成することが望ましい。音源２１ａ、２２ａ、２３ａからの音波は、収容部１ａ内の流体内を伝播し、反射板２１ｂ、２２ｂ、２３ｂで反射される。

【0017】

集塵装置１は、これらの音源と反射板により、１つ以上の節と１つ以上の腹とを有する定在音波を収容部１ａ内に発生させることができる。その結果、定在音波の節に向かう力が粒子Ｐに作用し、粒子Ｐが定在音波の節の付近にトラップされる。定在音波の節の個数は、何個でもよい。

【0018】

音波の条件は、流体Ｐをトラップできれば、どのように設定してもよい。例えば、音波の周波数は１〜１００ＭＨｚに設定され、音波の波長は１０〜１０００μｍに設定され、音波の振幅は０．００１〜０．１ＭＰａに設定される。音波の条件は、流体の流速および粘度や、粒子Ｐの粒径を考慮して設定することが望ましい。音波の周波数は、可聴域内の周波数でも可聴域外の周波数でもよいが、本実施形態の音波は可聴域外の周波数を有している。流体が腐食性を有する場合には、収容部１ａ内の部品や部材の表面を保護膜で被覆してもよい。

【0019】

なお、第１反射板２１ｂは、音源に置き換えてもよい。すなわち、集塵装置１は、第１壁面Ｓ_１Ａ、Ｓ_１Ｂの片面付近のみに音源を備えていてもよいし、第１壁面Ｓ_１Ａ、Ｓ_１Ｂの両面付近に音源を備えていてもよい。同様に、第２反射板２２ｂは音源に置き換えてもよいし、第３反射板２３ｂは音源に置き換えてもよい。

【0020】

また、音源２１ａ、２２ａ、２３ａは、収容部１ａ内の流体に露出していてもよいし、収容部１ａ内の流体に露出していなくてもよい。前者の場合、音源２１ａ、２２ａ、２３ａの表面が、収容部１ａの内壁面の一部を構成する。これは、反射板２１ｂ、２２ｂ、２３ｂと置き換えられる音源についても同様である。

【0021】

第１流路１１は循環流路２に接続されており、第１流路バルブ１２は第１流路１１に設けられている。第１流路１１における流体の流通や流量は、第１流路バルブ１２の開閉や開度を調整することで制御される。また、第２流路１３は循環流路２に接続されており、第２流路バルブ１４は第２流路１３に設けられている。第２流路１３における流体の流通や流量は、第２流路バルブ１４の開閉や開度を調整することで制御される。第２流路１３は、基板処理装置１５に接続されている。

【0022】

集塵装置１は、粒子Ｐを節の付近にトラップしつつ流体を排出することで、粒子Ｐが低減された流体を排出することができる。この場合、排出口１ｃから排出される流体中の粒子Ｐの濃度は、導入口１ｂから導入される流体中の粒子Ｐの濃度よりも低くなる。本実施形態の基板処理システムは、この流体が集塵装置１から排出される際に、第１流路バルブ１２を閉じ、第２流路バルブ１４を開く。その結果、この流体が第２流路１３を介して基板処理装置１５に供給される。第２流路１３は、流体を基板処理装置１５に供給するために使用される。

【0023】

また、集塵装置１は、流体を節の付近にトラップされた粒子Ｐと共に排出することで、粒子Ｐが濃縮された流体を排出することができる。この場合、排出口１ｃから排出される流体中の粒子Ｐの濃度は、導入口１ｂから導入される流体中の粒子Ｐの濃度よりも高くなる。本実施形態の基板処理システムは、この流体が集塵装置１から排出される際に、第１流路バルブ１２を開き、第２流路バルブ１４を閉じる。その結果、この流体が第１流路１１に供給される。第１流路１１は、流体を基板処理装置１５に供給せずに廃棄するために使用される。

【0024】

基板処理装置１５は、収容部３１と、保持部３２と、回転軸３３と、複数のチャックピン３４と、ノズル３５とを備えている。収容部３１は、処理対象のウェハ（基板）Ｗを収容する。保持部３２は、収容部３１内のウェハＷをチャックピン３４により保持する。回転軸３３は、矢印Ｒのように保持部３２を回転させることで、ウェハＷを回転させる。ノズル３５は、第２流路１３からの流体をウェハＷに吐出する。

【0025】

基板処理装置１５は、第２流路１３からの流体によりウェハＷを処理する。例えば、基板処理装置１５は、ウェハＷを回転させながらウェハＷに流体として洗浄液を供給することで、ウェハＷを洗浄することができる。また、基板処理装置１５は、ウェハＷを回転させながらウェハＷに流体としてリンス液を供給することで、ウェハＷをリンスすることができる。本実施形態によれば、粒子Ｐが除去された流体によりウェハＷを洗浄またはリンスすることができる。また、基板処理装置１５は、ウェハＷを回転させながらウェハＷに流体として塗布液を供給することで、ウェハＷに塗布膜を形成してもよい。

【0026】

制御部１６は、基板処理システムの動作を制御する。例えば、制御部１６は、集塵装置１、ポンプ４、および基板処理装置１５の動作や、循環流路バルブ３、第１流路バルブ１２、および第２流路バルブ１４の開閉および開度を制御する。

【0027】

図３は、第１実施形態の音源および反射板の作用を説明するための斜視図である。

【0028】

図３(ａ)は、第１音源２１ａと第１反射板２１ｂの作用を示している。集塵装置１は、第１音源２１ａから音波を発生し、第１反射板２１ｂにより音波を反射することで、節Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３を有する定在音波を発生させることができる。節Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３の形状は、Ｘ方向に垂直な平面である。この定在音波の節の個数は、３個以外でもよい。

【0029】

図３(ｂ)は、第２音源２２ａと第２反射板２２ｂの作用を示している。集塵装置１は、第２音源２２ａから音波を発生し、第２反射板２２ｂにより音波を反射することで、節Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３を有する定在音波を発生させることができる。節Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３の形状は、Ｙ方向に垂直な平面である。この定在音波の節の個数は、３個以外でもよい。

【0030】

図３(ｃ)は、第３音源２３ａと第３反射板２３ｂの作用を示している。集塵装置１は、第３音源２３ａから音波を発生し、第３反射板２３ｂにより音波を反射することで、節Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３を有する定在音波を発生させることができる。節Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３の形状は、Ｚ方向に垂直な平面である。この定在音波の節の個数は、３個以外でもよい。

【0031】

図４は、第１実施形態の集塵装置１の動作を説明するための斜視図である。

【0032】

図４では、第１音源２１ａが節Ｘ１、Ｘ２を有する定在音波を発生させ、第２音源２２ａが節Ｙ１、Ｙ２を有する定在音波を発生させ、第３音源２３ａが節Ｚ１、Ｚ２を有する定在音波を発生させている（節Ｙ１、Ｙ２、Ｚ１、Ｚ２の図示は省略）。

【0033】

集塵装置１は、音源２１ａ、２２ａ、２３ａから音波を同時に発生させる。その結果、節Ｘ１、Ｘ２を有する定在音波と、節Ｙ１、Ｙ２を有する定在音波と、節Ｚ１、Ｚ２を有する定在音波とが合成されて、節Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２、Ｚ１、Ｚ２の交点に節Ｎを有する合成定在音波が発生する。図４の各節Ｎは、壁面Ｓ_１Ａ、Ｓ_１Ｂ、Ｓ_２Ａ、Ｓ_２Ｂ、Ｓ_３Ａ、Ｓ_３Ｂに接触しない点形状を有している（ただし、図４の各節Ｎは、各節Ｎの発生位置を見やすくするために、便宜的に四角形で描かれている）。図４では、合成定在音波の節Ｎに向かう力が粒子Ｐに作用し、粒子Ｐが合成定在音波の節Ｎの付近にトラップされる。

【0034】

図４に示すように、集塵装置１は、粒子Ｐを節Ｎの付近にトラップしつつ流体を排出することで、粒子Ｐが低減された流体を排出することができる。この場合、排出口１ｃから排出される流体中の粒子Ｐの濃度は、導入口１ｂから導入される流体中の粒子Ｐの濃度よりも低くなる。この流体は、第２流路１３を介して基板処理装置１５に供給される。

【0035】

図５は、第１実施形態の集塵装置１の動作を説明するための別の斜視図である。

【0036】

図５は、各節Ｎの付近にトラップされた粒子Ｐの集合Ｇを示している。集塵装置１は、基板処理装置１５によるウェハＷの処理が終了すると、音源２１ａ、２２ａ、２３ａを停止し、収容部１ａ内の流体を排出する。これにより、集塵装置１は、流体を各節Ｎの付近にトラップされた粒子Ｐと共に排出することができる。

【0037】

図５に示すように、集塵装置１は、流体をこれらの粒子Ｐと共に排出することで、粒子Ｐが濃縮された流体を排出することができる。この場合、排出口１ｃから排出される流体中の粒子Ｐの濃度は、導入口１ｂから導入される流体中の粒子Ｐの濃度よりも高くなる。この流体は、矢印Ａで示すように第１流路１１に排出され、基板処理装置１５に供給されずに廃棄される。

【0038】

図６は、第１実施形態の比較例の集塵装置１の動作を説明するための斜視図である。

【0039】

図６(ａ)の比較例の集塵装置１は、音源として第３音源２３ａのみを備えている。そのため、本比較例の各節Ｎは、壁面Ｓ_１Ａ、Ｓ_１Ｂ、Ｓ_２Ａ、Ｓ_２Ｂに接触する平面形の形状を有している。別言すると、本比較例の各節Ｎの形状は、壁面Ｓ_１Ａ、Ｓ_１Ｂ、Ｓ_２Ａ、Ｓ_２Ｂに端部を有する開曲面となっている。

【0040】

図６(ｂ)の比較例の集塵装置１は、音源として第２および第３音源２２ａ、２３ａのみを備えている。そのため、本比較例の各節Ｎは、壁面Ｓ_１Ａ、Ｓ_１Ｂに接触する直線形の形状を有している。別言すると、本比較例の各節Ｎの形状は、壁面Ｓ_１Ａ、Ｓ_１Ｂに端部を有する開曲線となっている。

【0041】

これらの比較例では、節Ｎの付近にトラップされた粒子Ｐが、端部付近で節Ｎから離脱することが問題となる。さらには、端部付近で節Ｎに近付く粒子Ｐが、トラップされずに節Ｎを通過することで、節Ｎから離脱することも問題となる。これらの場合、粒子Ｐは節Ｎに束縛されずに移動してしまう。その結果、粒子Ｐが排出口１ｃから排出されるなどの問題が生じ（矢印Ｅ１、Ｅ２を参照）、粒子Ｐのトラップ効率が低下してしまう。

【0042】

一方、図４の本実施形態の各節Ｎは、壁面Ｓ_１Ａ、Ｓ_１Ｂ、Ｓ_２Ａ、Ｓ_２Ｂ、Ｓ_３Ａ、Ｓ_３Ｂに接触しておらず、壁面Ｓ_１Ａ、Ｓ_１Ｂ、Ｓ_２Ａ、Ｓ_２Ｂ、Ｓ_３Ａ、Ｓ_３Ｂに端部を有していない。そのため、本実施形態によれば、各節Ｎの端部に起因する粒子Ｐの離脱の問題を回避することが可能となり、粒子Ｐのトラップ効率を向上させることが可能となる。

【0043】

このように、本実施形態では、流体中の粒子Ｐを音波を用いて除去する。よって、本実施形態によれば、流体中の粒子Ｐをフィルタを用いずに除去することが可能となり、フィルタの問題を回避することが可能となる。例えば、本実施形態によれば、フィルタの目詰まりや、フィルタでの流体の圧損や、フィルタを交換する際のコストや汚染の問題を回避することが可能となる。

【0044】

図７は、第１実施形態の集塵装置１内の定在音波について説明するための図である。

【0045】

図７(ａ)は、図３(ａ)と同様に、第１音源２１ａと第１反射板２１ｂとの間に発生する定在音波の一例を示している。符号λは、この定在音波の波長を表す。この定在音波から粒子Ｐに作用する力Ｆは、次の式（１）で与えられる。

【0046】

Ｆ＝Ｖ［Ｂ＋（１−γ）］ｋＡ^２／（ρｃ）・ｓｉｎ（２ｋｘ） ・・・（１）
ただし、Ｖは粒子Ｐの体積を表し、ｋは音波の波数を表し、Ａは音波の振幅を表す。また、Ｂ、γ、ρ、ｃは流体の特性を表す値である。式（１）は、座標ｘに位置する粒子Ｐに作用する力Ｆを表す。

【0047】

図７(ｂ)は、座標ｘに位置する粒子Ｐに作用する力Ｆを表すグラフである。曲線Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３はそれぞれ、定在音波の振幅Ａが１０μｍ、１５μｍ、２０μｍの場合の力Ｆを示している。曲線Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３のピークは、定在音波の腹にて粒子Ｐに作用する力Ｆを表す。式（１）や曲線Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３から分かるように、力Ｆは、定在音波の波数ｋや振幅Ａを大きくすることで増加させることが可能である。

【0048】

以上のように、本実施形態の音源２１ａ、２２ａ、２３ａは、収容部１ａの内壁面に接触しない節Ｎを有する定在音波を発生させ、定在音波の節Ｎの付近に粒子Ｐをトラップする。よって、本実施形態によれば、粒子Ｐのトラップ効率を向上させたり、フィルタの問題を回避するなど、流体中の粒子Ｐを適切に除去することが可能となる。

【0049】

（第２実施形態）
図８は、第２実施形態の集塵装置１の構造を示す斜視図である。

【0050】

本実施形態の収容部１ａは、円柱形状の内壁面を有しており、具体的には、Ｘ方向に垂直で互いに対向する１対の第１壁面Ｓ_４Ａ、Ｓ_４Ｂと、Ｘ方向に延びる筒形状を有する第２壁面Ｓ_５とを有している。導入口１ｂは、一方の第１壁面Ｓ_４Ａに設けられており、排出口１ｃは、他方の第１壁面Ｓ_４Ｂに設けられている。

【0051】

集塵装置１は、一方の第１壁面Ｓ_４Ａ付近に設けられた第１音源２４ａと、他方の第１壁面Ｓ_４Ｂを形成している第１反射板２４ｂとを備えている。集塵装置１はさらに、第２壁面Ｓ_５付近に設けられた第２音源２５を備えている。第１および第２音源２４ａ、２５は、１つ以上の音源の例である。

【0052】

第１および第２音源２４ａ、２５は、収容部１ａ内に音波を発生させる。第１反射板２４ｂは、第１および第２音源２４ａ、２５からの音波を反射させる。集塵装置１は、これらの音源と反射板により、１つ以上の節と１つ以上の腹とを有する定在音波を収容部１ａ内に発生させることができる。その結果、定在音波の節に向かう力が粒子Ｐに作用し、粒子Ｐが定在音波の節の付近にトラップされる。

【0053】

なお、第１反射板２４ｂは、音源に置き換えてもよい。すなわち、集塵装置１は、第１壁面Ｓ_４Ａ、Ｓ_４Ｂの片面付近のみに音源を備えていてもよいし、第１壁面Ｓ_４Ａ、Ｓ_４Ｂの両面付近に音源を備えていてもよい。

【0054】

図９は、第２実施形態の音源および反射板の作用を説明するための斜視図である。

【0055】

図９(ａ)は、第１音源２４ａと第１反射板２４ｂの作用を示している。集塵装置１は、第１音源２４ａから音波を発生し、第１反射板２４ｂにより音波を反射することで、節Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３を有する定在音波を発生させることができる。節Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の形状は、Ｘ方向に垂直な平面である。この定在音波の節の個数は、３個以外でもよい。

【0056】

図９(ｂ)は、第２音源２５の作用を示している。集塵装置１は、第２音源２５から音波を発生することで、節θ１、θ２、θ３を有する定在音波を発生させることができる。節θ１、θ２、θ３は、Ｘ方向に延びる筒形状を有している。この定在音波の節の個数は、３個以外でもよい。

【0057】

図９(ｃ)では、第１音源２４ａが節Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３を有する定在音波を発生させ、第２音源２５が節θ１、θ２、θ３を有する定在音波を発生させている（これらの節の図示は省略）。

【0058】

集塵装置１は、第１および第２音源２４ａ、２５から音波を同時に発生させる。その結果、節Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３を有する定在音波と、節θ１、θ２、θ３を有する定在音波とが合成されて、節Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、θ１、θ２、θ３の交線に節Ｎを有する合成定在音波が発生する。図９(ｃ)の各節Ｎの形状は、壁面Ｓ_４Ａ、Ｓ_４Ｂ、Ｓ_５に接触しない閉曲線（具体的には円環）となっている。図９(ｃ)では、合成定在音波の節Ｎに向かう力が粒子Ｐに作用し、粒子Ｐが合成定在音波の節Ｎの付近にトラップされる。

【0059】

図９(ｃ)の各節Ｎは、壁面Ｓ_４Ａ、Ｓ_４Ｂ、Ｓ_５に接触しておらず、壁面Ｓ_４Ａ、Ｓ_４Ｂ、Ｓ_５に端部を有していない。よって、本実施形態によれば、第１実施形態と同様に、各節Ｎの端部に起因する粒子Ｐの離脱の問題を回避することが可能となり、粒子Ｐのトラップ効率を向上させることが可能となる。なお、節Ｎの形状は、円環以外の閉曲線でもよい。

【0060】

（第３実施形態）
図１０は、第３実施形態の集塵装置１の構造を示す斜視図である。

【0061】

本実施形態の収容部１ａは、球形状の内壁面である第１壁面Ｓ_６を有している。集塵装置１は、第１壁面Ｓ_６付近に設けられた第１音源２６を備えている。第１音源２６は、１つ以上の音源の例である。

【0062】

集塵装置１は、第１音源２６により、１つ以上の節と１つ以上の腹とを有する定在音波を収容部１ａ内に発生させることができる。その結果、定在音波の節に向かう力が粒子Ｐに作用し、粒子Ｐが定在音波の節の付近にトラップされる。

【0063】

符号Ｃは、球形状の第１壁面Ｓ_６の中心を示している。本実施形態では、導入口１ｂと中心Ｃとの距離が、排出口１ｃと中心Ｃとの距離と異なることが望ましい。図１０では、導入口１ｂが第１壁面Ｓ_６付近に設けられ、排出口１ｃが中心Ｃ付近に設けられることで、このような設定が実現されている。このような設定の詳細は、図１１を参照して説明することにする。

【0064】

図１１は、第３実施形態の集塵装置１の動作を説明するための断面図である。

【0065】

図１１(ａ)は、導入口１ｂと中心Ｃとの距離が、排出口１ｃと中心Ｃとの距離と同じである集塵装置１を示している。この集塵装置１は、１つ以上の節Ｎとして、球形状の節ρ１、ρ２、ρ３を有する定在音波を発生させることができる。この定在音波の節Ｎの個数は、３個以外でもよい。

【0066】

図１１(ａ)の各節Ｎの形状は、第１壁面Ｓ_６に接触しない閉曲面（具体的には球面）となっている。図１１(ａ)では、定在音波の節Ｎに向かう力が粒子Ｐに作用し、粒子Ｐが定在音波の節Ｎの付近にトラップされる。

【0067】

図１１(ａ)の各節Ｎは、第１壁面Ｓ_６に接触しておらず、第１壁面Ｓ_６に端部を有していない。よって、本実施形態によれば、第１および第２実施形態と同様に、各節Ｎの端部に起因する粒子Ｐの離脱の問題を回避することが可能となり、粒子Ｐのトラップ効率を向上させることが可能となる。なお、節Ｎの形状は、球面以外の閉曲面でもよい。

【0068】

しかしながら、図１１(ａ)では、導入口１ｂからの粒子Ｐは、いずれの節Ｎも通過せずに排出口１ｃに到達することができる（矢印Ａ１を参照）。理由は、導入口１ｂと中心Ｃとの距離が、排出口１ｃと中心Ｃとの距離と同じであるからである。この場合、この粒子Ｐは節Ｎの付近にトラップされない可能性がある。

【0069】

図１１(ｂ)は、導入口１ｂと中心Ｃとの距離が、排出口１ｃと中心Ｃとの距離と異なる集塵装置１を示している。この集塵装置１は、１つ以上の節Ｎとして、球形状の節ρ１、ρ２、ρ３を有する定在音波を発生させることができる。この定在音波の節Ｎの個数は、３個以外でもよい。

【0070】

図１１(ｂ)では、導入口１ｂからの粒子Ｐは、いずれの節Ｎも通過せずに排出口１ｃに到達することはできない（矢印Ａ２を参照）。理由は、導入口１ｂと中心Ｃとの距離が、排出口１ｃと中心Ｃとの距離と異なるからである。これにより、図１１(ａ)のように粒子Ｐがトラップされない可能性を低減することが可能となる。

【0071】

なお、図１１(ｂ)の排出口１ｃは、中心Ｃの付近ではなく、中心Ｃと第１壁面Ｓ_６との間に設けられていてもよい。この場合、導入口１ｂからの粒子Ｐは、第１壁面Ｓ_６付近の節Ｎを通過し、中心Ｃ付近の節Ｎを通過せずに排出口１ｃに到達することができる。この粒子Ｐは、第１壁面Ｓ_６付近の節Ｎによりトラップされる可能性が高い。

【0072】

（第４実施形態）
図１２は、第４実施形態の集塵装置１の構造を示す斜視図である。

【0073】

本実施形態の収容部１ａは、直方体形状の内壁面を有しており、具体的には、Ｘ方向に垂直で互いに対向する１対の第１壁面Ｓ_１Ａ、Ｓ_１Ｂと、Ｙ方向に垂直で互いに対向する１対の第２壁面Ｓ_２Ａ、Ｓ_２Ｂと、Ｚ方向に垂直で互いに対向する１対の第３壁面Ｓ_３Ａ、Ｓ_３Ｂとを有している。導入口１ｂは、一方の第１壁面Ｓ_１Ａに設けられており、排出口１ｃは、他方の第１壁面Ｓ_１Ｂに設けられている。これは、第１実施形態と同様である。

【0074】

集塵装置１は、一方の第１壁面Ｓ_１Ａ付近に設けられた第１音源２１ａと、他方の第１壁面Ｓ_１Ｂを形成している第１反射板２１ｂとを備えている。第１音源２１ａは、１つ以上の音源の例である。

【0075】

集塵装置１はさらに、第２壁面Ｓ_２Ａ、Ｓ_２Ｂを形成している壁材２７ａ、２７ｂと、第３壁面Ｓ_３Ａ、Ｓ_３Ｂを形成している壁材２８ａ、２８ｂとを備えている。第２および第３壁面Ｓ_２Ａ、Ｓ_２Ｂ、Ｓ_３Ａ、Ｓ_３Ｂは、収容部の壁面の所定部分の例である。

【0076】

図１３は、第４実施形態の音源、反射板、および壁材の作用を説明するための断面図である。

【0077】

本実施形態の集塵装置１は、１つ以上の節Ｎとして、節Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３を有する定在音波を発生させることができる。その結果、これらの節Ｎに向かう力が粒子Ｐに作用し、粒子Ｐがこれらの節Ｎの付近にトラップされる。

【0078】

本実施形態の集塵装置１は、音源として第１音源２１ａのみを備えている。そのため、本実施形態の各節Ｎは、壁面Ｓ_２Ａ、Ｓ_２Ｂ、Ｓ_３Ａ、Ｓ_３Ｂに接触する平面形の形状を有している。別言すると、本実施形態の各節Ｎの形状は、壁面Ｓ_２Ａ、Ｓ_２Ｂ、Ｓ_３Ａ、Ｓ_３Ｂに端部を有する開曲面となっている。これは、図６(ａ)の比較例の場合と同様である。

【0079】

図６(ａ)の比較例では、節Ｎの付近にトラップされた粒子Ｐが、端部付近で節Ｎから離脱することが問題となる。さらには、端部付近で節Ｎに近付く粒子Ｐが、トラップされずに節Ｎを通過することで、節Ｎから離脱することも問題となる。これらの場合、粒子Ｐは節Ｎに束縛されずに移動してしまう。その結果、粒子Ｐが排出口１ｃから排出されるなどの問題が生じ、粒子Ｐのトラップ効率が低下してしまう。

【0080】

そのため、本実施形態の壁面Ｓ_２Ａ、Ｓ_２Ｂ、Ｓ_３Ａ、Ｓ_３Ｂは、壁面Ｓ_２Ａ、Ｓ_２Ｂ、Ｓ_３Ａ、Ｓ_３Ｂ付近の節Ｎから粒子Ｐが離脱することを阻止可能な壁材２７ａ、２７ｂ、２８ａ、２８ｂで形成されている。このような壁材２７ａ、２７ｂ、２８ａ、２８ｂの例は、粒子Ｐの封止性が良い、壁面付近で粒子Ｐが移動しにくいなどの性質を持つ壁材である。本実施形態によれば、各節Ｎの端部が壁材２７ａ、２７ｂ、２８ａ、２８ｂに接触することで、各節Ｎの端部に起因する粒子Ｐの離脱の問題を回避することが可能となり、粒子Ｐのトラップ効率を向上させることが可能となる。

【0081】

なお、壁材２７ａ、２７ｂ、２８ａ、２８ｂは、壁面Ｓ_２Ａ、Ｓ_２Ｂ、Ｓ_３Ａ、Ｓ_３Ｂ付近の節Ｎからの粒子Ｐの離脱を阻止可能な別の部材（冶具）に置き換えてもよい。このような部材の例は、保護膜や塗布膜などである。

【0082】

また、本実施形態の集塵装置１は、音源として第１および第２音源２１ａ、２２ａのみを備えていてもよい。この場合の各節Ｎは、壁面Ｓ_３Ａ、Ｓ_３Ｂに接触する直線形の形状を有する。別言すると、この場合の各節Ｎの形状は、壁面Ｓ_３Ａ、Ｓ_３Ｂに端部を有する開曲線となる。これは、図６(ｂ)の比較例の場合と同様である。この場合、本実施形態の壁面Ｓ_３Ａ、Ｓ_３Ｂは、壁面Ｓ_３Ａ、Ｓ_３Ｂ付近の節Ｎから粒子Ｐが離脱することを阻止可能な壁材２８ａ、２８ｂで形成される。

【0083】

（第５実施形態）
図１４は、第５実施形態の集塵装置１の構造を示す斜視図である。

【0084】

本実施形態の収容部１ａは、円柱形状の内壁面を有しており、具体的には、Ｘ方向に垂直で互いに対向する１対の第１壁面Ｓ_４Ａ、Ｓ_４Ｂと、Ｘ方向に延びる筒形状を有する第２壁面Ｓ_５とを有している。導入口１ｂは、一方の第１壁面Ｓ_４Ａに設けられており、排出口１ｃは、他方の第１壁面Ｓ_４Ｂに設けられている。これは、第２実施形態と同様である。

【0085】

集塵装置１は、一方の第１壁面Ｓ_４Ａ付近に設けられた第１音源２４ａと、他方の第１壁面Ｓ_４Ｂを形成している第１反射板２４ｂとを備えている。第１音源２４ａは、１つ以上の音源の例である。

【0086】

集塵装置１はさらに、第２壁面Ｓ_５を形成している壁材２９を備えている。第２壁面Ｓ_５は、収容部の壁面の所定部分の例である。

【0087】

本実施形態の集塵装置１は、音源として第１音源２４ａのみを備えている。そのため、本実施形態の各節Ｎは、図９(ａ)の節Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３と同様に、壁面Ｓ_５に接触する平面形の形状を有する（不図示）。別言すると、本実施形態の各節Ｎの形状は、壁面Ｓ_５に端部を有する開曲面となる。そのため、本実施形態の壁面Ｓ_５は、第４実施形態の場合と同様の理由から、壁面Ｓ_５付近の節Ｎから粒子Ｐが離脱することを阻止可能な壁材２９で形成されている。これにより、粒子Ｐのトラップ効率を向上させることが可能となる。

【0088】

なお、第３実施形態の図１１(ｂ)では、排出口１ｃが中心Ｃ付近に位置するため、循環流路２の一部が収容部１ａ内に位置している。そのため、節Ｎが循環流路２の外周面に接触している。よって、収容部１ａ内の循環流路２の外周面は、第４および第５実施形態のような壁材で形成してもよい。

【0089】

（第６実施形態）
図１５は、第６実施形態の半導体装置の製造方法を示す断面図である。

【0090】

図１５(ａ)は、図１のウェハＷを示している。ウェハＷは、半導体基板４１と、半導体基板４１上に形成された被加工層４２とを備えている。被加工層４２は、半導体基板４１上に直接形成されてもよいし、半導体基板４１上に他の層を介して形成されてもよい。被加工層４２は、図１５(ａ)では絶縁膜であるが、導体層や半導体層でもよい。

【0091】

本実施形態では、半導体基板４１上に被加工層４２を形成した後、被加工層４２をエッチングにより加工する（図１５(ｂ)）。その結果、被加工層４２が複数の凸部４２ａに加工される。凸部４２ａの例は、配線パターンや、配線パターンを形成するためのハードマスクパターンである。

【0092】

次に、ウェハＷを基板処理装置１５内に搬入する。そして、基板処理装置１５は、矢印ＲのようにウェハＷを回転させながら、ノズル３５からウェハＷに基板処理液４３を吐出する（図１５(ｃ)）。基板処理液４３の例は、集塵装置１からの流体であり、例えば洗浄液やリンス液である。本実施形態では、洗浄液によりウェハＷを洗浄することや、リンス液によりウェハＷをリンスすることが可能である。

【0093】

その後、本実施形態ではウェハＷの加工が継続される。このようにして、ウェハＷから半導体装置が製造される。

【0094】

以上、いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例としてのみ提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図したものではない。本明細書で説明した新規な装置、システム、および方法は、その他の様々な形態で実施することができる。また、本明細書で説明した装置、システム、および方法の形態に対し、発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の省略、置換、変更を行うことができる。添付の特許請求の範囲およびこれに均等な範囲は、発明の範囲や要旨に含まれるこのような形態や変形例を含むように意図されている。

【符号の説明】

【0095】

１：集塵装置、１ａ：収容部、１ｂ：導入口、１ｃ：排出口、
２：循環流路、３：循環流路バルブ、４：ポンプ、５：タンク、
１１：第１流路、１２：第１流路バルブ、１３：第２流路、１４：第２流路バルブ、
１５：基板処理装置、１６：制御部、
２１ａ：第１音源、２１ｂ：第１反射板、
２２ａ：第２音源、２２ｂ：第２反射板、
２３ａ：第３音源、２３ｂ：第３反射板、
２４ａ：第１音源、２４ｂ：第１反射板、２５：第２音源、
２６：第１音源、２７ａ、２７ｂ、２８ａ、２８ｂ、２９：壁材、
３１：収容部、３２：保持部、３３：回転軸、３４：チャックピン、３５：ノズル、
４１：半導体基板、４２：被加工層、４２ａ：凸部、４３：基板処理液

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】