JP2009285549A - Filter system and evacuation method for filter system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、フィルタシステム及びフィルタシステムにおける排気方法に関し、更に詳しくは、例えば、半導体ウェーハや液晶基板の洗浄等に用いる薬液をろ過処理する際に、薬液中に存在し得る気泡を排除するためのフィルタシステム及びフィルタシステムにおける排気方法に関する。 The present invention relates to a filter system and an exhaust method in the filter system. More specifically, for example, when filtering a chemical solution used for cleaning a semiconductor wafer or a liquid crystal substrate, for removing bubbles that may exist in the chemical solution. The present invention relates to a filter system and an exhaust method in the filter system.
半導体デバイス製造におけるウェーハの洗浄プロセスでは、温度調節器で温度制御され、更にフィルタ装置で不純物が除去された薬液を、数十枚のウェーハを収容した洗浄槽の内槽に連続的に供給してウェーハを洗浄し、内槽からオーバーフローした薬液を外槽で受け、これをポンプで再度、温度調節器、フィルタ装置、次いで内槽へと循環させるようにしている。その際、洗浄液に気泡が混入すると、ウェーハ表面の窪みに気泡が入り込むなどして、洗浄効果が上がらなくなる。特に、例えば、アンモニアと過酸化水素と水の1:1:5〜1:2:7混合水溶液を75〜85℃等の条件で用いられるAPM(SC−1)洗浄、塩酸と過酸化水素と水の1:1:6〜1:2:8混合水溶液を75〜85℃等の条件で用いられるHPM(SC−2)洗浄、あるいは硫酸と過酸化水素の4:1混合溶液を95〜120℃等の条件で用いられるSPM洗浄の場合、温度調節器による薬液の加熱時に過酸化水素水が分解して酸素が発生するため、気泡が多く発生し、これがフィルタ装置に導入されてしまう。 In the cleaning process of wafers in semiconductor device manufacturing, a chemical solution whose temperature is controlled by a temperature controller and from which impurities are removed by a filter device is continuously supplied to the inner tank of a cleaning tank containing several tens of wafers. The wafer is cleaned, the chemical liquid overflowing from the inner tank is received in the outer tank, and this is again circulated by the pump to the temperature controller, the filter device, and then to the inner tank. At this time, if bubbles are mixed into the cleaning liquid, the bubbles may enter the recesses on the wafer surface, and the cleaning effect will not be improved. In particular, for example, APM (SC-1) cleaning using a 1: 1: 5 to 1: 2: 7 mixed aqueous solution of ammonia, hydrogen peroxide and water under conditions such as 75 to 85 ° C., hydrochloric acid and hydrogen peroxide HPM (SC-2) cleaning using a 1: 1: 6 to 1: 2: 8 mixed aqueous solution of water at 75 to 85 ° C. or the like, or 95 to 120 for a 4: 1 mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide. In the case of SPM cleaning used under conditions such as ° C., the hydrogen peroxide solution is decomposed and oxygen is generated when the chemical solution is heated by the temperature controller, so that many bubbles are generated and introduced into the filter device.
上記気泡を除去するため、フィルタ装置には、そのハウジングの上部にエアベントが一般的に設けられており、浮力で上昇しハウジング内上部に貯まった気体を、エアベントのバルブを手動で又は自動的に開放して排出するようにしている。しかしながら、バルブの手動操作は手間がかかり、また、バルブの自動制御は、一般に、タイマ等を用いてバルブを所定時間ごとに開閉させているが、開放時間及び閉鎖時間の設定が難しく、例えば開放時に高価な薬液をエアベントから漏出させるような場合もあった。 In order to remove the bubbles, an air vent is generally provided in the upper part of the housing of the filter device, and the gas that has risen due to buoyancy and accumulated in the upper part of the housing is manually or automatically operated. It is opened and discharged. However, manual operation of the valve is time-consuming, and automatic control of the valve generally opens and closes the valve at predetermined intervals using a timer or the like, but it is difficult to set the opening time and closing time. In some cases, expensive chemicals were leaked from the air vent.
バルブの開閉を伴わないエアベントを通じた排気法として、特開平5−103921号公報及び特開2001−121063号公報には、エアベントに気体のみを通過させ得るフィルタを付設する技術が開示されている。
しかしながら、エアベントに気体通過フィルタを設けた構造では、ハウジング内上部に貯まった気体もしくは液体中の気泡は、気体通過フィルタを円滑には通過しないため、フィルタ通過中の気体によってフィルタが詰まったようないわゆるエアロック状態を引き起こし、これにより、気体通過フィルタ直前付近の気体もしくは気泡含有液体の流れが停滞し、気体の排除効率が悪かった。 However, in the structure in which the gas vent filter is provided in the air vent, since the gas or liquid bubbles stored in the upper part of the housing do not pass smoothly through the gas pass filter, the filter is clogged with the gas passing through the filter. A so-called air lock state was caused, and as a result, the flow of the gas or bubble-containing liquid in the vicinity of the gas passage filter stagnated, and the gas removal efficiency was poor.
本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、気体の排除効率を高めることができるフィルタシステム及びフィルタシステムにおける排気方法を提供することにある。 This invention is made | formed in view of the above problem, The objective is to provide the exhaust method in the filter system which can improve the exclusion efficiency of gas, and a filter system.
上記課題を解決するため、本発明によれば、入口から導入した液体を第1フィルタに通してろ過処理した後、出口から吐出する第1フィルタ区域と、第1フィルタ区域における第1フィルタ通過前の液体中の気体を排除するための第2フィルタ区域とを備え、第2フィルタ区域は、液体と接触して該液体中の気体のみを通過させ得る第2フィルタと、第1フィルタ区域における第1フィルタ通過前の液体を第2フィルタ区域に導入するための導入口と、導入口から導入した気体含有液体を第2フィルタに接触させるための気体含有液体通路と、気体含有通路を通過した液体を第2フィルタ区域外部に排出するための排出口と、第2フィルタを通過した気体を第2フィルタ区域外部に排出するための気体出口とを有するフィルタシステムが提供される。 In order to solve the above problems, according to the present invention, after the liquid introduced from the inlet is filtered through the first filter, the first filter area discharged from the outlet, and before the first filter passes through the first filter area. A second filter area for excluding gas in the liquid, wherein the second filter area is in contact with the liquid and allows only the gas in the liquid to pass through, and the second filter area in the first filter area. An inlet for introducing the liquid before passing through one filter into the second filter section, a gas-containing liquid passage for bringing the gas-containing liquid introduced from the inlet into contact with the second filter, and the liquid that has passed through the gas-containing passage A filter system having a discharge port for discharging the gas to the outside of the second filter section and a gas outlet for discharging the gas that has passed through the second filter to the outside of the second filter section is provided. It is.
本発明に係るフィルタシステムでは、入口から第1フィルタ区域に導入した液体(多くの場合、気泡を含んでいる)を第1フィルタでろ過処理して出口から吐出する工程と並行して、液体の一部を、第1フィルタの上流側から導入口を通じて第2フィルタ区域へと導入し、この液体を気体含有通路に通過させながら第2フィルタに対し連続的に接触させることにより、気体含有液体と第2フィルタの接触効率を高め、液体中の気体を第2フィルタによって取り除くことができる。気体が除去された液体(気体が残存する場合もある)は、排出口から第2フィルタ区域外へと排出される。このように、本発明では、第1フィルタを通るメインルートとは異なる、第2フィルタを有するバイパスルートを設け、このバイパスルートを通る液体の流れを敢えて作り出すことにより、気泡を多く含み得る液体を停滞させることなく第2フィルタ区域に積極的に取り込んで、気体を効果的に除去することができる。 In the filter system according to the present invention, in parallel with the step of filtering the liquid introduced into the first filter area from the inlet (in many cases including bubbles) with the first filter and discharging from the outlet, A part is introduced from the upstream side of the first filter into the second filter section through the inlet, and the liquid is continuously brought into contact with the second filter while passing the liquid through the gas-containing passage. The contact efficiency of the second filter can be increased, and the gas in the liquid can be removed by the second filter. The liquid from which the gas has been removed (the gas may remain) is discharged from the discharge port to the outside of the second filter area. In this way, in the present invention, a bypass route having a second filter, which is different from the main route passing through the first filter, is provided, and a liquid that can contain a large amount of bubbles is created by intentionally creating a flow of liquid passing through the bypass route. The gas can be effectively removed by actively taking in the second filter area without stagnation.
第2フィルタとしては、表面エネルギーが低く、表面が疎水性で濡れにくく、高い通気性及び液体不透過性を有するプリーツ状気体選択透過膜、中空糸膜等を好ましく使用することができ、その具体的な材質として、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン(4フッ化))、PFA(テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)、FEP(テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体(4.6フッ化))等のフッ素樹脂等を挙げることがでる。 As the second filter, a pleated gas selective permeable membrane, a hollow fiber membrane or the like having a low surface energy, a hydrophobic surface that is difficult to wet, and a high air permeability and liquid impermeability can be preferably used. Typical materials include PTFE (polytetrafluoroethylene (tetrafluoroethylene)), PFA (tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether copolymer), FEP (tetrafluoroethylene / hexafluoropropylene copolymer (4.6 fluoro). ))) And the like.
第1フィルタとしては、液体をろ過して液体中のパーティクル等の不純物を除去することができる周知のものを用いることができる。 As the first filter, a known filter that can remove impurities such as particles in the liquid by filtering the liquid can be used.
第1及び第2フィルタ区域として、それぞれ市販されているフィルタユニットを利用することができ、この場合、第1フィルタユニットのエアベントに第2フィルタユニットの気体含有液体導入口を接続し、前者から後者へと気体含有液体を送り込むことができる。 Commercially available filter units can be used as the first and second filter sections, respectively. In this case, the gas-containing liquid inlet of the second filter unit is connected to the air vent of the first filter unit, and the former to the latter. A gas-containing liquid can be fed into
本発明の一実施形態において、前記排出口から第2フィルタ区域外部に排出した液体を第1フィルタ区域の入口から第1フィルタ区域へと再度導入するための流路を含む。この場合、第2フィルタ区域を経て気体が除去された液体を第1フィルタ区域に再度導入して利用することができる。 In one embodiment of the present invention, a flow path for reintroducing liquid discharged from the discharge port to the outside of the second filter section from the inlet of the first filter section to the first filter section is included. In this case, the liquid from which the gas has been removed through the second filter zone can be reintroduced into the first filter zone and used.
別の本発明によれば、入口から導入した液体を第1フィルタに通してろ過処理した後、出口から吐出する第1フィルタ区域と、第1フィルタ区域における第1フィルタ通過前の液体中の気体を排除するための第2フィルタ区域にして、液体と接触して該液体中の気体のみを通過させ得る第2フィルタを有する第2フィルタ区域とを備えたフィルタシステムにおける排気方法であって、第1フィルタ区域における第1フィルタ通過前の液体を第2フィルタ区域に導入して、第2フィルタに接触させる工程と、第2フィルタに接触した液体中の気体の少なくとも一部を第2フィルタに通過させる工程と、第2フィルタに接触した液体を第2フィルタ区域外部へと排出する工程と、第2フィルタを通過した気体を第2フィルタ区域外部へと排出する工程とを含むフィルタシステムにおける排気方法が提供される。該発明の一実施形態において、前記第2フィルタ区域外部へと排出した液体を第1フィルタ区域の入口から第1フィルタ区域へと再度導入する工程を含む。 According to another aspect of the present invention, the liquid introduced from the inlet is filtered through the first filter and then discharged from the outlet, and the gas in the liquid before passing through the first filter in the first filter area. And a second filter section having a second filter section that has a second filter section that can pass only gas in the liquid in contact with the liquid. Introducing the liquid before passing through the first filter in the first filter section into the second filter section and bringing it into contact with the second filter; and passing at least part of the gas in the liquid in contact with the second filter through the second filter And a step of discharging the liquid in contact with the second filter to the outside of the second filter area, and a gas having passed through the second filter to the outside of the second filter area. Exhaust process in the filter system including a degree is provided. In one embodiment of the invention, the method includes reintroducing liquid discharged outside the second filter zone from the inlet of the first filter zone into the first filter zone.
本発明に係るフィルタシステム及びフィルタシステムにおける排気方法では、第1フィルタ区域における第1フィルタ通過前の液体(気体含有液体)の一部を第2フィルタ区域に導入し、この気体含有液体を第2フィルタに接触させながら通過させることにより、気体含有液体と第2フィルタとの接触効率を高め、液体から気体を効率よく排除することができる。 In the filter system and the exhaust method in the filter system according to the present invention, a part of the liquid (gas-containing liquid) before passing through the first filter in the first filter section is introduced into the second filter section, and the gas-containing liquid is supplied to the second filter section. By letting it pass while contacting the filter, the contact efficiency between the gas-containing liquid and the second filter can be increased, and the gas can be efficiently excluded from the liquid.
以下、図面を参照しつつ本発明の好適な実施形態を説明する。図1は、本発明に係るフィルタシステム10を組み込んだ、半導体ウェーハ(図示せず)を洗浄するための薬液循環システムを略示する全体説明図である。薬液循環システムは、洗浄対象のウェーハが数十枚単位で収容される内槽2及びそこからオーバーフローした薬液を受ける外槽3を有する洗浄槽1と、内槽2に薬液を送り込む直前にそれをろ過してパーティクル等の不純物を取り除くためのフィルタシステム10、特にその後述する第1フィルタユニット20と、フィルタシステム10の精製処理を経て洗浄槽1に供給し洗浄に用いた薬液を再度フィルタシステム10次いで洗浄槽1へと循環させるための薬液循環通路4と、薬液循環通路4に薬液を流通させるためのポンプ5と、薬液をウェーハの洗浄に適した所定の温度に加熱等するため、フィルタシステム10の上流に設置される温度調節器6とを備える。なお、温度調節器6を通った薬液には異物が混入するおそれがあるため、温度調節器6はフィルタシステム10の上流に配置される。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an overall explanatory view schematically showing a chemical circulation system for cleaning a semiconductor wafer (not shown) incorporating a
フィルタシステム10は、薬液のろ過処理するための第1フィルタ21を有する第1フィルタユニット20と、第1フィルタユニット20における第1フィルタ21の上流から薬液を導入して、薬液中の気泡を排除するための第2フィルタユニット30とを備えている。第1フィルタユニット20は、第1フィルタ21が収容される円筒状のハウジング22と、ハウジング22の底部側部に設けられた、温度調節器6で昇温された薬液を導入するための薬液入口23と、第1フィルタ21を通過した薬液をハウジング22外、すなわち内槽2側へと吐出するため、入口23とは反対側のハウジング底部側部に設けられた処理液出口24と、第1フィルタ21通過前で、気泡を含有し得る薬液を第2フィルタユニット30へと供給するため、ハウジング22の上部中央に設けた気体含有液供給口25とを有する。第1フィルタユニットの処理液出口24は循環通路4を通じて内槽2に連通する。
The
第2フィルタユニット30は、気体のみを通過させ得る疎水性膜である第2フィルタ31と、第2フィルタ31が収容される円筒状のハウジング32と、ハウジング32の底部中央に設けられ、第1フィルタユニット20の気体含有液供給口25と直接又は管路を介して接続する気体含有液導入口33と、ハウジング32内の第2フィルタ31周囲に形成される、導入口33から導入した、気体を含み得る液体を流通させながら第2フィルタ31に十分に接触させるための気体含有液通路34と、通路34を通過した液体をハウジング32外へと排出するための排気済液排出口35と、第2フィルタ31を通過した気体を排出するための排気口36とを有する。排気済液排出口35は、ここから排出された液体を再度温度調節器6及び第1フィルタユニット20へと供給して利用するため、管路37を通じて外槽3に連通するが、外槽3でなくても、例えば、ポンプ5の直ぐ上流又は下流の循環通路4部分等であってもよい。また、図示はしないが、排気口36から排出された気体は適宜処理される。
The
次に、フィルタシステム10の使用状態について説明する。温度調節器6で所定温度まで加熱された薬液は、薬液入口23から第1フィルタユニット20のハウジング22内に導入され、第1フィルタ21によりろ過処理された後、処理液出口24から循環通路4を通って内槽2へと供給され、ここでウェーハの洗浄に供される。内槽2からオーバーフローした薬液は外槽3で受けられ、ここからポンプ5によって循環通路4を通って温度調節器6次いで第1フィルタユニット20を経て内槽2へと至るように再循環させられる。このように薬液は、ウェーハ洗浄のための循環ルートを流通するが、これと同時並行に、薬液から気泡を除去するため、薬液の一部が以下に述べるように別の循環ルートに通される。
Next, the usage state of the
薬液入口23から第1フィルタユニット20のハウジング22内に導入された薬液には気泡が混在している場合が多く、特に、背景技術欄で述べたAPM(SC−1)洗浄、HPM(SC−2)洗浄、SPM洗浄の場合、過酸化水素水をベースとした薬液を一般に70℃以上で使用するため、過酸化水素水の分解により、酸素が発生して気泡が多くなる。かかる薬液中の気泡は浮力によりハウジング22内の上部へと上昇する傾向にあるため、ハウジング22内上部の多くの気泡を含み得る薬液が気体含有液供給口25から第2フィルタユニット30の気体含有液導入口33を経てハウジング32内へと流入し、引き続き気体含有液通路34を通って出口35からハウジング32外へと排出されるようにしたバイパスルートをフィルタシステム10に設ける。そして、敢えて、ハウジング22内上部の気泡含有液体を供給口25から上記バイパスルートへと流すことで、第1フィルタ21側へと向かう気泡を大幅に減らすと共に、気泡を多く含む液体を停滞させることなく第2フィルタユニット30に積極的に取り込み、気体を除去することができる。第2フィルタユニット30において、薬液は、通路34を通過中に第2フィルタ31と連続的に加圧接触し、これにより第2フィルタ31は薬液中の気泡のみを通過させるように作用する。なお、フィルタシステム10の稼働時に通路34中を気泡含有薬液が常に流れるようにポンプ5による薬液流通圧力等を設定することにより、薬液と第2フィルタ31との接触効率が向上し、薬液からの気泡排除効率も高まる。気体が除去された液体(気体は完全に除去されない場合もある)は出口35から管路37を通って外槽3へと送られ、再循環させられる。
Bubbles are often mixed in the chemical solution introduced from the
以上のように、本フィルタシステムでは、薬液をウェーハ洗浄のためルートを循環させながら、これと同時並行に、薬液から気泡を除去する別のルートに循環させることにより、薬液から確実に気泡を取り除いてウェーハ洗浄に供することができる。 As described above, in this filter system, the chemical solution is circulated through the route for wafer cleaning, and at the same time, the chemical solution is circulated to another route for removing bubbles from the chemical solution, thereby reliably removing bubbles from the chemical solution. Can be used for wafer cleaning.
上記フィルタシステム10において、第1フィルタ21として日本インテグリス株式会社製の「クイックチェンジATMディスポーザブルフィルター」を、第2フィルタ31として同社製の「フロロラインP−1000ディスポーザブルフィルター」をそれぞれ使用し、前者のエアベントを気体含有液供給口25として用いることにより、薬液のろ過処理と薬液中の排気処理を所期通り行うことができた。
In the
1 洗浄槽
2 内槽
3 外槽
4 薬液循環通路
5 ポンプ
6 温度調節器
10 フィルタシステム
20 第1フィルタユニット
21 第1フィルタ
22 ハウジング
23 薬液入口
24 処理液出口
25 気体含有液供給口
30 第2フィルタユニット
31 第2フィルタ
32 ハウジング
33 気体含有液導入口
34 気体含有液通路
35 排気済液排出口
36 排気口
DESCRIPTION OF
Claims (4)
第1フィルタ区域における第1フィルタ通過前の液体中の気体を排除するための第2フィルタ区域とを備え、
第2フィルタ区域は、液体と接触して該液体中の気体のみを通過させ得る第2フィルタと、第1フィルタ区域における第1フィルタ通過前の液体を第2フィルタ区域に導入するための導入口と、導入口から導入した気体含有液体を第2フィルタに接触させるための気体含有液体通路と、気体含有通路を通過した液体を第2フィルタ区域外部に排出するための排出口と、第2フィルタを通過した気体を第2フィルタ区域外部に排出するための気体出口とを有するフィルタシステム。 A first filter section for discharging the liquid introduced from the inlet through the first filter and then discharging from the outlet;
A second filter section for eliminating gas in the liquid before passing through the first filter in the first filter section,
The second filter section is in contact with the liquid and allows only the gas in the liquid to pass therethrough, and the inlet for introducing the liquid before passing through the first filter in the first filter section into the second filter section. A gas-containing liquid passage for bringing the gas-containing liquid introduced from the introduction port into contact with the second filter, a discharge port for discharging the liquid that has passed through the gas-containing passage to the outside of the second filter section, and the second filter And a gas outlet for discharging the gas that has passed through the outside of the second filter section.
第1フィルタ区域における第1フィルタ通過前の液体を第2フィルタ区域に導入して、第2フィルタに接触させる工程と、
第2フィルタに接触した液体中の気体の少なくとも一部を第2フィルタに通過させる工程と、
第2フィルタに接触した液体を第2フィルタ区域外部へと排出する工程と、
第2フィルタを通過した気体を第2フィルタ区域外部へと排出する工程とを含むフィルタシステムにおける排気方法。 A first filter section that discharges the liquid introduced from the inlet through the first filter and then discharges from the outlet, and a second filter for eliminating gas in the liquid before passing through the first filter in the first filter section A venting method in a filter system comprising a zone and a second filter zone having a second filter in contact with the liquid and allowing only gas in the liquid to pass through,
Introducing the liquid before passing through the first filter in the first filter zone into the second filter zone and bringing it into contact with the second filter;
Passing at least part of the gas in the liquid in contact with the second filter through the second filter;
Discharging the liquid in contact with the second filter out of the second filter area;
And exhausting the gas that has passed through the second filter to the outside of the second filter section.
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