JP2001046815A - ベローズダンパー付きフイルター装置及びそれを用いた半導体ウエハ用薬液循環処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】パルス伸縮能、耐蝕性等の点で構造的に優れて
いると同時に、薬液中に溶け込むガスによる悪影響も受
けないベローズダンパー付きフィルター装置及びそれを
用いた半導体ウエハ用薬液循環処理装置を実現する。 【解決手段】 薬液をポンプにより配管移送する過程
で、該薬液をハウジング２内に導入し、ハウジング２に
内蔵されたフィルターエレメント３により薬液中の不純
物を濾過しハウジング２外へ排出するものであって、ハ
ウジング２は、フッ素系樹脂により蛇腹状に形成された
ベローズ４を内蔵していると共に、ベローズ４が配管２
８を介し外部の圧縮気体源２３よりベローズ４内に導入
される気体の圧力を利用して長さ方向に伸縮されるよう
構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば循環系配管
の一部に組み付けられて、半導体ウエハ処理等に使用し
た薬液を移送する過程で濾過するに好適なベローズダン
パー付きフィルター装置及びそれを用いた半導体ウエハ
用薬液循環処理装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウエハの製造においては、対象ウ
エハについて洗浄やエッチング等の薬液処理が行われ
る。使用薬液中には、被エッチング物質の析出に限らず
色々な不純物が含まれている。このため、処理性能を維
持するためには、フィルター装置等によりそれらを薬液
中から除去することが不可欠となる。そのフィルター装
置は、処理液を移送する配管途中、例えば、特開平７−
８６２６０号に例示される如く再生循環系においては液
圧送用ポンプの吐出側の配管に付設される。構造的に
は、ハウジングにフィルターエレメントを内蔵したもの
であり、ポンプ吐出圧力と脈動、薬液による腐食や温度
変形等に耐える樹脂製ハウジングに、類似の材質で作製
されて不純物を濾過し捕獲するフィルターエレメントを
内蔵している。

【０００３】また、このような薬液をポンプで管路移送
する場合は、薬液が脈動することから、例えば、特開平
４−１７６１２５号に例示される如くその脈動を吸収す
るアキュームレータ等のパルスダンパーが付設されるこ
ともある。このパルスダンパーは、空洞部に充填された
気体の圧縮性を利用し脈動を吸収するものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
フィルター装置及びそれを用いた半導体ウエハ用薬液循
環処理装置にあっては、フィルターとパルスダンパーと
が対に管路途中に設けられることから、付帯設備が複雑
で、設置及び保守経費増になると共にスペース的にも不
利となっている。また、前述のパルスダンパーでは、移
送する薬液とダンパー部（空洞部）の気体とが接触する
ため、薬液中に溶け込んだ気体による悪影響の虞があ
る。なお、このような対策としては、フィルター装置に
パルスダンパーを組み込んだり、逆に、パルスダンパー
にフィルターを組み込むことにより簡素化することも考
えられるが、この種のものは通常、弾性ゴムによる伸び
縮みを利用したものであり、パルス伸縮能、耐蝕性等の
点で充分に満足できないものとなっている。

【０００５】本発明は以上のような背景から開発された
ものである。その目的は、フィルター装置とパルスダン
パーとを一体化する場合にパルス伸縮能、耐蝕性等の点
で構造的に優れていると同時に、薬液中に溶け込むガス
による悪影響も受けないベローズダンパー付きフィルタ
ー装置及びそれを用いた半導体ウエハ用薬液循環処理装
置を提供することにある。他の目的は以下の内容説明の
中で明らかにする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明のベローズダンパー付きフィルター装置は、図１
に例示される如く、薬液をポンプにより配管移送する過
程で、該薬液をハウジング２内に導入し、ハウジング２
に内蔵されたフィルターエレメント３により薬液中の不
純物を濾過しハウジング２外へ排出するものであって、
前記ハウジング２は、フッ素系樹脂により蛇腹状に形成
されたベローズ４を内蔵していると共に、該ベローズ４
が外部の圧縮気体源２３よりベローズ４内に導入される
気体の圧力を利用して長さ方向に伸縮されるようにした
構成である。また、他の本発明は、図２等に例示される
如く、薬液を入れた槽２１と、液移送用ポンプ２２と、
フイルター装置１と、前記槽２１の出口２１ｂと前記ポ
ンプ２２の入口２２ａを接続する配管２４と、前記ポン
プ２２の出口２２ｂと前記フルイター装置１の入口１２
を接続する配管２５と、前記フィルター装置１の出口１
３と前記槽２１側を接続する配管２６とを有し、前記槽
２１内の薬液を前記フィルター装置１により濾過して再
び槽２２へ循環可能な半導体ウエハ用薬液循環処理装置
において、前記フイルター装置１として、上記ベローズ
ダンパー付きフィルター装置を用いているものである。

【０００７】以上の本発明によれば次のような作用が実
現される。すなわち、この構造では、例えば、請求項３
の如く半導体ウエハ用薬液循環処理装置に組み込まれる
場合、フィルター機能及びダンパー機能を共通のハウジ
ング２に具備していることから、薬液移送用配管２５，
２６等への付設工事が半減されること、設置スペース的
にも有利になること、保守等に対し迅速に対処可能にな
ること、等の一体化に伴う利点が得られる。なお、請求
項３の半導体ウエハ用薬液循環処理装置構成としては、
例えば、本出願人が先に開発した特公平３−２０８９５
号や特開平７−８６２６０号に記載の如くフイルター装
置と処理槽との配管途中に新たな純水や薬液を導入する
液導入系、循環過程の薬液を加熱する外部ヒータ等が必
要に応じて付設されるものである。

【０００８】以上の基本作用を前提として、この構造で
は、ベローズ４がフッ素系樹脂からなり耐喰性や耐熱性
に構造的に優れていることに加え、蛇腹状をなし、長さ
方向への伸び縮みが保証されてパルス伸縮能に優れてい
る。したがって、そのパルス伸縮能を請求項２の如くリ
リーフ弁３２を介在させることにより、ハウジング２内
に導入された薬液の脈動を最適な状態で緩和吸収するこ
とができる。また、請求項４の如く前記ポンプ２２が駆
動力として圧縮気体を用いるタイプで、上記圧縮気体源
２３が当該ポンプ２２及び上記ベローズ４用として兼用
されていることにより、薬液循環処理装置の簡略化が更
に可能となる。なお、このような構造では、ハウジング
２が内部に溜まるガスを薬液と共に外部へ排出可能にす
るノズル部１１ａを有し、例えば、薬液中から生じるガ
ス等に起因するフィルター機能等の低下を防ぐ等の処理
が施されるものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を適用した実施の形
態について図１から図３を参照して説明する。図１はベ
ローズダンパー付きフィルター装置の構成を示す半断面
図、図２及び図３はそれを半導体ウエハ用薬液循環処理
装置に採用した２例を示す模式図であり、図２は半導体
ウエハのエッチング設備を、図３は半導体ウエハ処理装
置への薬液供給設備例である。図１に示すベローズダン
パー付きフィルター装置１は、ハウジング２の内部にあ
って、下側に配設されているフィルターエレメント３
と、上側に配置されているベローズ４とを備えている。

【００１０】ハウジング２は、耐蝕性に優れた樹脂製の
本体１０及び蓋体１１とで構成されている。本体１０
は、上下に長い有底筒状をなし、下部側には液体を本体
１０内に流入する入口１２と、本体１０内の液体を流出
する出口１３とが対向線上に設けられている。出口１３
は本体１０の下中央部に通じ、入口１２は出口１３より
も外側に通じている。本体１０内には、下内底を一段低
く形成した位置決め用の窪み部１４と、上端側に設けら
れた取付用の円形鍔部１５を有している。窪み部１４に
は出口１３に通じる通路端が開口している。円形鍔部１
５には上下に貫通した孔１５ａが設けられている。な
お、符号１６はフィルター装置１の初期稼動や保守時等
に使用されるノズル部であり、このノズル部１６は通
常、キャップ１７で閉じられている。これに対し、蓋体
１１は、本体１０の開口端にボルト等の複数の止め部材
１８により固着されて、本体１０を密封するものであ
る。この蓋体１１には、孔１５ａに連続するノズル部１
１ａと、鍔部１５に対応して内面に刻設された円形溝部
１１ｂと、中心部に設けられたノズル部１１ｃとが設け
られている。このような蓋体１１は、後述する如くフィ
ルターエレメント３及びベローズ４を本体１０に内設し
た後、作図上省略しているが、本体１０に対しＯリング
等のシール部材を介在し密封状態で固着されることにな
る。

【００１１】フィルターエレメント３は、ケース１９に
濾材２０を内蔵した既存のものであり、対象となる薬液
に適したものが選択される。すなわち、ケース１９は、
多数の貫通窓付きの有底円筒状をなし、内部に筒状の濾
材２０を配置している。そして、このフィルターエレメ
ント３は、ケース１９の開口端側が前記した窪み部１４
に嵌合配置された後、取付ブラケット１４ａ及び止め部
材１４ｂ等により本体１０に対し不動保持される。この
状態において、薬液はケース１９の貫通窓から濾材２０
を通過して、濾材２０の中心孔２０ａを通じて出口１３
の通路へ流出されることになる。

【００１２】ベローズ４は、本発明の主要部を構成し、
ポンプ移送等に伴う薬液の脈動を吸収するものである。
このベローズ４は、耐蝕性及び耐熱性に富んだフッ素樹
脂ないしはフッ素系の樹脂製であり、内部中空の蛇腹状
をなして長さ方向に伸縮自在に形成されている。ベロー
ズ４の先端つまり自由端部４ａは盲であり、伸縮部分を
形成している胴部４ｂよりも厚く形成された壁となって
いる。ベローズ４の他端は、開口縁部から鍔状に突出し
た取付フランジ部４ｃに形成されている。そして、この
ベローズ４は、自由端部４ａ及び胴部４ｂが本体１０内
に挿入され、取付フランジ部４ｃを鍔部１５に支持した
状態から、蓋体１１が本体１０に固着されることに取り
付けられる。この取付状態では、本体１０の鍔部１５と
蓋体１１の溝部１１ｂとの間に取付フランジ部３ｃが強
く挟持されて、ベローズ４内に導入される圧縮気体が本
体１０内に漏れないようになっている。

【００１３】図２は、以上のように構成されたベローズ
ダンパー付きフィルター装置１を半導体ウエハ用薬液循
環処理装置の一部に採用した模式図である。図２の薬液
循環処理装置は、例えば、エッチング液として硝酸及び
ふっ酸を混合した薬液を供給して半導体ウエハをエッチ
ングする処理槽２１が主体となり、該処理槽２１からエ
ッチング液を排出しそれを再生して再び処理槽２１へ循
環するものである。再生循環部には、ベローズダンパー
付きフィルター装置１（以下、フィルター装置１と略称
する）、液移送用ポンプ２２、圧縮気体源２３等を備え
ている。処理槽２１は、供給される薬液をヒーター手段
Ｈにより加温可能な槽本体２１Ａ及び槽本体２１Ａから
溢れた薬液を貯める液受け部２１Ｂとを有し、槽本体２
１Ａの底部に循環薬液を導入する入口２１ａを設け、液
受け部２１Ｂの底部に薬液を導出する出口２１ｂを設け
たものである。ポンプ２２は、ベローズポンプやダイヤ
フラムポンプ等の如く圧縮気体を駆動力として用いるタ
イプのものである。圧縮気体源２３は窒素ガス等の不活
性ガスを供給可能なものである。

【００１４】また、配管系としては、処理槽２１の出口
２１ｂとポンプ２２の入口２２ａを接続する配管２４
と、ポンプ２２の出口２２ｂとフルイター装置１の入口
１２を接続する配管２５と、フィルター装置１の出口１
３と処理槽２１の循環薬液供給用入口２１ａを接続する
配管２６と、圧縮気体源２３とフィルター装置１のノズ
ル部１１ｃとを接続している配管２８と、圧縮気体源２
３とポンプ２２の駆動圧用入口と接続している配管２９
と、フィルター装置１のノズル部１１ａと液受け部２１
Ｂとの間を接続している配管３０とを有している。配管
２４，２５はポンプ２２の駆動により液受け部２１Ｂの
薬液を流出し、フィルター装置１内に流入させる。配管
２８，２９には圧縮気体源２３から圧縮気体が共通に供
給される。その圧縮気体は配管２８から圧調整弁３１を
介しベローズ４内へ供給され、配管２９から圧調整弁２
７を介しポンプ２２へ供給される。配管２６はフィルタ
ー装置１のフィルターエレメント３を通って濾過された
薬液を槽本体２１Ａに再び戻す。配管３０は、薬液がフ
ィルター装置１に継続して流入・流出されると、薬液に
同伴ないしは含まれていた空気等がガス化しフィルター
装置１内に溜まるので、フィルター装置１内のガスを薬
液の一部と共に液受け部２１Ｂ側へ抜き取る。

【００１５】また、配管２８において圧調整弁３１のノ
ズル部１１ｃ側に位置した部分にはリリーフ弁３２が介
在され、配管３０には開閉弁３３が介在されている。こ
のうち、圧調整弁３１は、圧縮気体源２３から配管２８
を通じてベローズ４内へ導入される圧縮気体の圧力を任
意の値（Ｐ1）に設定可能にする。なお、配管２９に介
在された圧調整弁２７は同様に圧縮気体源２３から配管
２９を通じてポンプ２２内へ導入される圧縮気体の圧力
を任意の値に設定可能にするものである。これに対し、
リリーフ弁３２は、ベローズ４内が圧調整弁３１で設定
された圧力の値（Ｐ1）よりも少し高い値（Ｐ1＋ａ）に
設定されて、その設定値の範囲で入口１２からハウジン
グ２内に流入する薬液の脈動の大きさに応じてベローズ
４内の気体をここから逃がし、薬液脈動を効率よく吸収
可能にするものである。すなわち、ベローズ４は脈動で
内圧（Ｐ1）より高くなることがあり、その際、リリー
フ弁３２は（Ｐ1＋ａ）より大きくないようにベロース
４内の気体の一部を逃がし、内圧（Ｐ1）を維持すべく
作用する。開閉弁３３は、必要に応じ又は定期的に開閉
操作して、フィルター装置１内に溜まるガスを抜き取る
ものである。

【００１６】図３は図２の薬液循環処理装置の変形例を
模式的に示している。この説明では、図２の装置構成と
同じか、類似する部材及び配管等に同じ符号を付して、
作用的に相違する構成について詳述する。図３の薬液循
環処理装置は、例えば、薬液貯槽４１内の薬液につい
て、それを使用する処理槽等の薬液供給部４２へポンプ
２２及び上記フィルター装置１を介在して供給する供給
配管系と、ポンプ２２及び上記フィルター装置１を介在
して薬液貯槽４１内から薬液を導出して再び薬液貯槽４
１へ導入する精製配管系とを有した構成である。

【００１７】すなわち、この薬液循環処理装置では、薬
液貯槽４１内とポンプ２２の入口を接続する配管２４
と、ポンプ２２の出口とフルイター装置１の入口１２を
接続する配管２５と、フィルター装置１の出口１３と三
方弁４３とを接続している配管４４と、配管４４に対し
三方弁４３を介し薬液貯槽４１内と接続している配管４
５及び薬液供給部４２と接続している配管４６と、圧縮
気体源２３とフィルター装置１のノズル部１１ｃとを接
続している配管２８と、圧縮気体源２３とポンプ２２の
駆動圧用入口と接続している配管２９と、フィルター装
置１のノズル部１１ａと薬液貯槽４１との間を接続して
いる配管３０とを有している。そして、配管２４，２５
はポンプ２２の駆動により薬液貯槽４１の薬液を流出
し、フィルター装置１内に流入させる。配管２８，２９
には圧縮気体源２３の配管４７から圧縮気体が共通に供
給される。その圧縮気体は圧縮気体源側配管４７側か
ら、配管２８及び圧調整弁３１を介しベローズ４内へ供
給され、配管２９から圧調整弁２７を介しポンプ２２へ
供給される。配管４４は、フィルター装置１のフィルタ
ーエレメント３を通って濾過された薬液を三方弁４３を
介し薬液供給部４２の配管４６と、薬液貯槽４１の配管
４５とに選択的に接続される。この三方弁４３は、例え
ば、薬液供給部４２側からの応答により切り換えられ、
応答がない場合に配管４４と配管４５とを接続して薬液
貯槽４１内の薬液を濾過処理可能にし、薬液供給部４２
で薬液を必要とするときに配管４４と配管４６とを接続
することになる。配管３０は、薬液がフィルター装置１
に継続して流入・流出されると、薬液に同伴ないしは含
まれていた空気等がガス化しフィルター装置１内に溜ま
るので、フィルター装置１内のガスを薬液の一部と共に
液受け部２１Ｂ側へ抜き取る。また、配管２８の圧調整
弁３１及びリリーフ弁３２、配管２９の圧調整弁２７、
配管３０の開閉弁３３はそれぞれ上記と同様に作用する
ことになる。

【００１８】このように、本発明のフィルター装置１
は、色々な構成の薬液循環処理装置の一部に好適に組み
込まれて、段落０００７，０００８等に記載したような
有用なものとして利用されるものである。

【００１９】

【発明の効果】以上のように、本発明のベローズダンパ
ー付きフイルター装置は、従来品に対し、フィルター機
能及びダンパー機能を同時に有し一体化に伴う管路への
付設工事費や設置スペース的に半減できる。加えて、ダ
ンパー用ベローズは、フッ素系樹脂からなり耐喰性に優
れると共に、蛇腹状をなし、長さ方向への伸び縮みが保
証されてパルス伸縮能に優れていることから、ハウジン
グ内に導入された薬液の脈動を最適な状態で緩和吸収す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のベローズダンパー付きフイルター装置
例を示す模式構成図である。

【図２】本発明の薬液循環処理装置例を示す模式図であ
る。

【図３】本発明の他の薬液循環処理装置例を示す模式図
である。

【符号の説明】

１はフィルター装置（ベローズダンパー付きフィルター
装置） ２はハウジング ３はフィルターエレメント ４はベローズ １１ａ，１１ｃはノズル部 ２１は処理槽（槽であり、２１ａは入口、２１ｂは出
口） ２２は液移送用ポンプ（２２ａは入口、２２ｂは出口） ２３は圧縮気体源 ２４〜２６と２８〜３０は配管 ３３はリリーフ弁 ４１は薬液貯槽（槽） ４４〜４７は配管

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 薬液をポンプにより配管移送する過程
   で、該薬液をハウジング内に導入し、ハウジングに内蔵
   されたフィルターエレメントにより薬液中の不純物を濾
   過してハウジング外へ排出するものであって、 前記ハウジングがフッ素系樹脂により蛇腹状に形成され
   たベローズを内蔵していると共に、 該ベローズが配管を介し外部の圧縮気体源よりベローズ
   内に導入される気体の圧力を利用して長さ方向に伸縮さ
   れる、ことを特徴とするベローズダンパー付きフィルタ
   ー装置。
2. 【請求項２】 前記ベローズ内の気体を逃がすリリーフ
   弁を有している請求項１に記載のベローズダンパー付き
   フィルター装置。
3. 【請求項３】 薬液を入れた槽と、液移送用ポンプと、
   フイルター装置と、前記槽の出口と前記ポンプの入口を
   接続する配管と、前記ポンプの出口と前記フルイター装
   置の入口を接続する配管と、前記フィルター装置の出口
   と前記槽側を接続する配管とを有し、前記槽内の薬液を
   前記フィルター装置により濾過して再び槽へ循環可能な
   半導体ウエハ用薬液循環処理装置において、前記フイル
   ター装置として、上記請求項１に記載のものを用いてい
   ることを特徴とする半導体ウエハ用薬液循環処理装置。
4. 【請求項４】 前記ポンプが駆動力として圧縮気体を用
   いるものであり、上記圧縮気体源が当該ポンプ及び上記
   ベローズ用として兼用されている請求項３に記載の半導
   体ウエハ用薬液循環処理装置。