JP6376457B2 - 処理液供給装置およびフィルタ劣化検出方法 - Google Patents
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Description
一方、パーティクルカウンタ等の比較的高価な装置を用いて、フィルタによってろ過された後の処理液中のパーティクルの数量を厳密に測定することによって、フィルタの劣化を検出することも考えられるが、この方策では、コストが増大する虞がある。
この発明の他の目的は、コストの増大を抑制しつつ、フィルタの劣化を精度良く検出できるフィルタ劣化検出方法を提供することである。
「第2の配管内における検出用フィルタの圧力損失」とは、第2の配管を流通する処理液が第2フィルタを通過する際に失うエネルギー量をいう。この明細書において、「第2の配管内における検出用フィルタの圧力損失」を、単に「検出用フィルタの圧力損失」という場合がある。
これにより、コストの増大を抑制しつつ、清浄な処理液を供給することができる。
したがって、検出用フィルタの圧力損失の変化に基づいて、流通用フィルタの劣化を精度良く検出することができる。
ろ過面積とは、フィルタにおいて、薬液をろ過することができる部分の表面積である。
この構成によれば、検出用フィルタは、流通用フィルタよりもろ過面積が小さい。ろ過面積が小さくなるに従って、検出用フィルタは安価になる。したがって、コストの増大を抑制しつつ、流通用フィルタの劣化を良好に検出できる。
ここで、単位ろ過面積とは、単位面積(たとえば1m2)当たりのろ過面積である。
この構成によれば、検出用フィルタおよび流通用フィルタの単位ろ過面積当たりの処理液の流量が互いに等しいため、流通用フィルタおよび検出用フィルタの劣化度が互いに一致する。よって、検出用フィルタおよび流通用フィルタの交換時期を互いに等しくできる。
この構成によれば、検出用フィルタの材質は、流通用フィルタの材質と同じであるため、検出用フィルタおよび流通用フィルタの吸着性能、すなわちパーティクルを捕捉する効率が互いに同程度である。そのため、検出用フィルタおよび流通用フィルタの劣化の進み具合が互いに等しい。したがって、検出用フィルタの圧力損失の変化の検出結果に基づいて、流通フィルタの劣化を、より一層精度良く判定できる。よって、検出用フィルタおよび流通用フィルタの交換時期を互いに等しくできる。
請求項6に記載の発明は、前記処理液供給部は、互いに異なる複数種の処理液を供給可能な複数の処理液供給部(10A,11A)を含み、前記記憶手段には、前記複数の処理液供給部毎に、当該検出用フィルタの圧力損失の変化と当該流通用フィルタの劣化との対応関係を表す対応データ(70A,PE)が記憶されている、請求項1〜5のいずれか一項に記載の処理液供給装置である。
この構成によれば、記憶手段には、前記の対応関係を表す対応データが処理液供給部毎に記憶されている。使用する処理液の対応データを用いることでフィルタの劣化を確実に判定することができる。
この構成によれば、第2の配管は、第1の配管から分岐しているため、処理液供給部からの処理液が第1および第2の配管に同時に供給される。したがって、共通の処理液供給部からの処理液を、流通用フィルタおよび検出用フィルタに同時に流すことができる。
請求項9に記載の発明のように、前記流通用フィルタが、前記第1の配管に介装されており、前記第2の配管は、前記流通用フィルタよりも上流側で前記第1の配管から分岐していてもよい。
請求項10に記載の発明は、前記第2の配管の上流端(85A)および下流端(85B)が、それぞれ、前記処理液供給部に接続されている、請求項1〜6のいずれか一項に記載の処理液供給装置である。
請求項11に記載の発明は、前記圧力損失変化検出手段は、前記第2の配管の前記検出用フィルタの下流側における、処理液の流量を検出する流量検出手段(25,26)を含む、請求項1〜10のいずれか一項に記載の処理液供給装置である。
請求項12に記載の発明のように、前記圧力損失の変化は、前記流量検出手段により検出された流量変化に基づいて検出されてもよい。
請求項14に記載の発明は、処理液供給部(10,10A,11,11A)から供給され第1の配管(15,16)を流通する処理液をろ過する流通用フィルタ(19,20)の劣化を検出する方法であって、前記処理液供給部から供給され前記第1の配管とは別の配管である第2の配管(17,18,85)を流通する前記処理液をろ過し、前記流通用フィルタよりも孔径が小さい検出用フィルタ(21,22)の圧力損失の変化を検出する圧力損失変化検出ステップ(S1)と、検出された前記検出用フィルタの圧力損失の変化に基づいて、前記フィルタの劣化を判定する劣化判定ステップ(S2)とを含む、フィルタ劣化検出方法である。
また、フィルタの劣化を精度良く検出するための高価な装置を設ける必要がないので、コストの増大を抑えることができる。したがって、コストの増大を抑制しつつ、フィルタの劣化を精度良く検出できる。
図1は、本発明の一実施形態に係る処理液供給装置3が組み込まれた基板処理システム1の構成を模式的に示した図である。
基板処理システム1は、処理液を用いて基板の一例としての半導体ウエハW(以下、単に「ウエハW」という。)を処理する基板処理部2と、基板処理部2に処理液を供給するための処理液供給装置3とを備えている。処理液としては、リンス液および薬液が用いられる。リンス液の一例としては、脱イオン水(DIW:Deionized Water)等が挙げられ、薬液の一例としては、硫酸やフッ酸等が挙げられる。本実施形態では、処理液供給装置3は、薬液のみを基板処理部2に供給する。
基板処理部2は、箱形のチャンバ4と、チャンバ4内でウエハWを水平に保持して回転させるスピンチャック5と、薬液をウエハWに供給する薬液ノズル6と、リンス液をウエハWに供給するリンス液ノズル7とを含む。
処理液供給装置3は、処理液供給部としての薬液タンク(タンク)10を含む。薬液タンク10には、薬液が溜められている。処理液供給装置3の外部には、処理液供給部としての薬液供給源11が設けられている。薬液供給源11は、図示しないタンクを有しており、当該タンクには、薬液タンク10に補充される新しい薬液が溜められている。
供給ユニット12は、第1の配管としての循環配管15と、第2の配管としての第1分岐配管17と、第1流通用フィルタ(フィルタ)19と、第1検出用フィルタ(検出用フィルタ)21と、流量検出手段としての第1流量計25とを含む。
供給ユニット12の循環配管15は、薬液タンク10に溜められている薬液を循環させるためのものである。循環配管15は、基板処理部2に薬液を供給するための供給配管30と、供給配管30を流通する薬液を薬液タンク10に帰還させるための帰還配管31とを含む。
第1流通用フィルタ19は、たとえば、一端が閉塞された筒状である。第1流通用フィルタ19の全域には、第1流通用フィルタ19の厚み方向に第1流通用フィルタ19を貫通する複数の孔40が形成されている。
本実施形態では、第1流通用フィルタ19の孔40は、第1流通用フィルタ19の厚み方向から見て、正方形状である(図2において一点鎖線で囲んだ部分の拡大図を参照)。そのため、孔40の孔径D1は、当該正方形の重心から当該正方形の縁部までの距離の平均値を半径とする円40Aの直径(0.1μm程度)に相当する。孔40は、第1流通用フィルタ19の厚み方向から見て、正角形状以外の多角形状や円形状や楕円形状であってもよい。
第1流通用フィルタ19は、第1流通用フィルタ19を内部に保持する第1ハウジング41に着脱可能に取り付けられている。第1ハウジング41は、第1流通用フィルタ19よりも上流側の供給配管30の下流端が接続された流入部41Aと、第1流通用フィルタ19よりも下流側の供給配管30の上流端が接続された流出部41Bとを備えている。
図3Aおよび図3Bは、第1流通用フィルタ19が薬液をろ過する原理を示した図である。図3Aおよび図3Bでは、紙面の上側が第1流通用フィルタ19の上流側空間A1であり、紙面の下側が第1流通用フィルタ19の下流側空間A2である。図3Bでは、図3Aよりも第1流通用フィルタ19の劣化が進んだ状態を示している。
図1を参照して、帰還配管31は、供給配管30において第1流通用フィルタ19と吐出バルブ37との間の部分から分岐している。帰還配管31の上流側の端部(上流端)は、供給配管30に接続されている。帰還配管31の下流側の端部(下流端)は、薬液タンク10に接続されている。帰還配管31には、供給配管30を介して薬液タンク10から供給される薬液が流通する。帰還配管31には、帰還バルブ45が介装されている。帰還バルブ45は、帰還配管31内へ薬液を供給したり、帰還配管31内への薬液の供給を止めたりするために開閉される。
第1検出用フィルタ21は、第1検出用フィルタ21を内部に保持する第2ハウジング47に、着脱可能に取り付けられている。第2ハウジング47は、第1検出用フィルタ21よりも上流側の第1分岐配管17の下流端が接続された流入部47Aと、第1検出用フィルタ21よりも下流側の第1分岐配管17の上流端が接続された流出部47Bとを備えている。
薬液が第1分岐配管17内を流通し続けることによって、第1検出用フィルタ21が、徐々に目詰まりを起こすので、第1検出用フィルタ21を流れる薬液の流量q1が小さくなる。供給配管用圧力計35が検出した圧力を基に、供給配管用圧力計35の圧力が一定になるように、供給流量調整バルブ33の開き度合いがフィードバック調整される。そのため、循環配管15内および第1分岐配管17内を流れる薬液の圧力が一定に保たれる。したがって、第1流量計25は、流量q1の変化を検出し続けることによって、第1検出用フィルタ21の劣化に伴う、第1検出用フィルタ21の圧力損失の変化を検出することができる。
第2流通用フィルタ20は、第1流通用フィルタ19と同じ構成のフィルタである。第2流通用フィルタ20の材質は、第1流通用フィルタ19の材質と同じである。第2流通用フィルタ20は、第1流通用フィルタ19のろ過面積R1と等しいろ過面積R2を有する。第2流通用フィルタ20の孔径D2は、第1流通用フィルタ19の孔径D1と等しい(図2も参照)。第2流通用フィルタ20は、第1流通用フィルタ19と同様に標準閉塞タイプのフィルタであるため、第1流通用フィルタ19と同じ原理で薬液中のパーティクル42を捕捉する(図3Aおよび図3B参照)。
第2流通用フィルタ20は、第2流通用フィルタ20を内部に保持する第3ハウジング54に取り付けられている。第2流通用フィルタ20は、第3ハウジング54に対して着脱可能である。第3ハウジング54は、第2流通用フィルタ20よりも上流側の補充配管16の下流端が接続された流入部54Aと、第2流通用フィルタ20よりも下流側の補充配管16の上流端が接続された流出部54Bとを備えている。
第2分岐配管18には、補充配管16を介して薬液供給源11から供給される薬液が流通している。第2分岐配管18の管径は、補充配管16の管径よりも小さいため、第2分岐配管18を流通する薬液の流量は、補充配管16を流通する薬液の流量よりも少ない。第2分岐配管18内の圧力は、補充配管16内の圧力と等しい。第2分岐配管18には、第2検出用フィルタ22と、第2検出用フィルタ22よりも下流側において第2分岐配管18を流通する薬液の流量を検出する第2流量計26とが、上流側から順に介装されている。第2検出用フィルタ22は、第2分岐配管18内を流通する薬液をろ過するためのものである。
第2検出用フィルタ22を流れる薬液の流量q2、流量j2およびろ過面積r2の間には、第1流通用フィルタ19の式(1)と同様の式が成り立っており、流量q2は、流量j2およびろ過面積r2に比例する。
薬液が第2分岐配管18内を流通し続けることによって、第2検出用フィルタ22は、徐々に目詰まりを起こすため、第2検出用フィルタ22を流れる薬液の流量q2が小さくなる。補充配管用圧力計52が検出する圧力に基づいて、補充配管16内および第2分岐配管18内の薬液の圧力が一定になるように、補充流量調整バルブ50の開き度合いがフィードバック調整される。
図5は、処理液供給装置3の電気的構成を示すブロック図である。図6は、第1検出用フィルタ21の圧力損失の変化と第1流通用フィルタ19の劣化との対応関係を表したグラフである。
マイクロコンピュータ64は、CPU66と、記憶手段としてのメモリ65とを含む。制御部27には、供給配管用圧力計35、補充配管用圧力計52、供給配管用流量計36、第1流量計25、第2流量計26、供給流量調整バルブ33、補充流量調整バルブ50、供給配管用ポンプ32、供給バルブ34、吐出バルブ37、帰還バルブ45および補充バルブ51が、それぞれ制御対象として接続されている。
CPU66は、プログラムを実行することによって、第1流量計25または第2流量計26から検出した流量を基に、第1検出用フィルタ21の圧力損失を算出する。すなわち、第1流量計25およびCPU66は、第1分岐配管17における、第1検出用フィルタ21の圧力損失の変化を検出する圧力損失変化検出手段として機能する。また、第2流量計26およびCPU66は、第2分岐配管18における第2検出用フィルタ22の圧力損失の変化を検出する圧力損失変化手段として機能する。
メモリ65には、第1検出用フィルタ21の圧力損失の変化と第1流通用フィルタ19の劣化度との対応関係を表す対応データ70が事前に記憶されている。本実施形態では、前述したように、第2検出用フィルタ22は、第1検出用フィルタ21と同じ構成であり、第2流通用フィルタ20は、第1流通用フィルタ19と同じ構成である。そのため、対応データ70は、第2検出用フィルタ22の圧力損失の変化と第2流通用フィルタ20の劣化度との対応関係を表す対応データでもある。
図6を参照して、対応データ70は、第1流通用フィルタ19および第1検出用フィルタ21の使用期間Tを横軸とし、第1検出用フィルタ21の圧力損失の変化量Pおよび第1流通用フィルタ19の劣化度Fを縦軸としたいわゆる2軸グラフである。
第1検出用フィルタ21の圧力損失の変化量Pは、第1検出用フィルタ21の使用期間Tが所定の期間T1に達するまでは、殆ど増加しない。使用期間Tが期間T1を超えると、第1検出用フィルタ21の圧力損失の変化量Pは、増加し始める。期間T1は、期間TEよりも短く設定されている。
本実施形態では、図6の2軸グラフ全体を対応データ70としたが、閾値PEのみを対応データ70としてメモリ65に記憶させておいてもよい。また、複数の薬液タンク10Aおよび薬液供給源11Aが設けられている場合、薬液の種類毎の閾値PEを対応データ70Aとしてメモリ65に記憶させておいてもよい。
次に、CPU66が第1流通用フィルタ19の劣化および第2流通用フィルタ20の劣化を検出するフィルタ劣化検出方法について説明する。
図7を参照して、処理液供給装置3が起動している間、第1流量計25は、第1検出用フィルタ21の下流側の流量を検出する。そして、CPU66がプログラムを実行して、第1流量計25が検出した流量から第1検出用フィルタ21の圧力損失の変化を算出(検出)する(S1:圧力損失変化検出ステップ)。CPU66は、第1検出用フィルタ21の圧力損失の変化量Pが閾値PEに達しているか否かによって、すなわち第1検出用フィルタ21の圧力損失の変化に基づいて、第1流通用フィルタ19の劣化を判定する(S2:劣化判定ステップ)。
以上のフィルタ劣化検出方法によって、第1流通用フィルタ19の劣化および第2流通用フィルタ20の劣化が検出される。
これにより、コストの増大を抑制しつつ、清浄な薬液を供給することができる。
また、前述したように、第1検出用フィルタ21および第2検出用フィルタ22の孔径d1,d2は、第1流通用フィルタ19および第2流通用フィルタ20の孔径D1,D2よりも小さい。孔径d1,d2が小さくなるにしたがって、第1検出用フィルタ21および第2検出用フィルタ22の目詰まりが起きやすくなり、第1検出用フィルタ21および第2検出用フィルタ22の圧力損失の変化が大きくなる。したがって、第1検出用フィルタ21および第2検出用フィルタ22の圧力損失の変化から第1流通用フィルタ19および第2流通用フィルタ20の劣化を精度良く検出することができる。
図8は、本発明の一実施形態の第1変形例を示した図である。図8において、上記に説明した部材と同様の部材には、同一の参照符号を付し、その説明を省略する。このことは、図9においても同様である。
図8を参照して、薬液が循環配管15内および第1分岐配管17内を流通することによって、第1流通用フィルタ19および第1検出用フィルタ21は、徐々に目詰まりを起こす。第1検出用フィルタ21が目詰まりを起こすことで、循環配管15の供給配管30の部分30Bから第1分岐配管17に流入しようとする薬液の流量が小さくなる。制御部27は、第1流量計25が検出する流量が一定になるように流量調整バルブ75の開き度合いを調整することで第1検出用フィルタ21を流れる薬液の流量q1を一定にすることができる。この状態で、第2圧力計82が検出する圧力と、第1圧力計81が検出する圧力との差(圧力差)によって、第1検出用フィルタ21の圧力損失を検出することができる。したがって、第1圧力計81と第2圧力計82とによって第1検出用フィルタ21の圧力損失を検出し続けることで、第1検出用フィルタ21の劣化に伴う、第1検出用フィルタ21の圧力損失の変化を算出(検出)することができる。すなわち、第1圧力計81および第2圧力計82は、第1検出用フィルタ21の圧力損失の変化を検出する圧力損失変化検出手段でもある。
第1変形例によれば、前述の実施形態と同じ効果を奏する。
次に、本実施形態の第2変形例について説明する。
図9は、本発明の一実施形態の第2変形例を示した図である。
独立配管85の上流側の端部(上流端)85Aおよび下流側の端部(下流端)85Bは、それぞれ、薬液タンク10に接続されている。独立配管85には、独立配管用ポンプ86、圧力調整バルブ87、第1圧力計81、第1検出用フィルタ21および第1流量計25が、上流側からこの順で介装されている。
独立配管用ポンプ86は、供給配管用ポンプ32と同時に駆動され、同時に停止される。そのため、循環配管15を薬液が流通するときは、独立配管85にも薬液が流通している。つまり、循環配管15および独立配管85には、薬液タンク10から供給される薬液が同時に供給されている。
第2変形例では、本実施形態と同様の方法(図6および図7参照)によって、第1流通用フィルタ19および第2流通用フィルタ20の劣化が判定される。
すなわち、独立配管85の上流端85Aおよび下流端85Bは、それぞれ、循環配管15に接続されておらず、薬液タンク10に接続されている。そのため、循環配管15を流れる薬液の流量が、独立配管85に流れる薬液の流量に影響されにくいので、循環配管15の薬液の流量を管理しやすい。
また、たとえば、第1流通用フィルタ19、第2流通用フィルタ20、第1検出用フィルタ21および第2検出用フィルタ22が、標準閉塞タイプ以外のフィルタである場合や、互いに異なる材質である場合も有り得る。この場合であっても、第1流量計25および第2流量計26の検出結果等に基づいて、CPU66が第1流通用フィルタ19および第2流通用フィルタ20の劣化を検出できればよい。
3 処理液供給装置
10 薬液タンク(処理液供給部、タンク)
10A 薬液タンク(処理液供給部、タンク)
11 薬液供給源(処理液供給部)
11A 薬液供給源(処理液供給部)
15 循環配管(第1の配管)
16 補充配管(第1の配管)
16A 上流端
17 第1分岐配管(第2の配管、分岐配管)
18 第2分岐配管(第2の配管)
19 第1流通用フィルタ(流通用フィルタ)
20 第2流通用フィルタ(流通用フィルタ)
21 第1検出用フィルタ(検出用フィルタ)
22 第2検出用フィルタ(検出用フィルタ)
25 第1流量計(流量検出手段、圧力損失変化検出手段)
26 第2流量計(流量検出手段、圧力損失変化検出手段)
30A 上流端
65 メモリ(記憶手段)
66 CPU(劣化判定手段、圧力損失変化検出手段)
70 対応データ
70A 対応データ
81 第1圧力計(圧力差検出手段、圧力損失変化検出手段)
82 第2圧力計(圧力差検出手段、圧力損失変化検出手段)
85 独立配管(第2の配管)
85A 上流端
85B 下流端
d1 孔径
d2 孔径
D1 孔径
D2 孔径
j1 流量
j2 流量
J1 流量
J2 流量
PE 閾値(対応データ)
r1 ろ過面積
r2 ろ過面積
R1 ろ過面積
R2 ろ過面積
S1 圧力損失変化検出ステップ
S2 劣化判定ステップ
Claims (14)
- 基板処理部に処理液を供給するための処理液供給装置であって、
処理液供給部から供給される前記処理液が流通する第1の配管と、
前記第1の配管を流通する前記処理液をろ過する流通用フィルタと、
前記第1の配管とは別の配管であって、前記処理液供給部から供給される前記処理液が流通する第2の配管と、
前記第2の配管を流通する前記処理液をろ過する検出用フィルタとを含み、
前記第1および第2の配管には、前記処理液供給部から供給される処理液が同時に供給されるようになっており、
前記処理液供給装置は、
前記第2の配管内における前記検出用フィルタの圧力損失の変化を検出する圧力損失変化検出手段と、
前記圧力損失変化検出手段の検出結果に基づいて、前記流通用フィルタの劣化を判定する劣化判定手段とをさらに含み、
前記検出用フィルタの孔径は、前記流通用フィルタの孔径よりも小さい、処理液供給装置。 - 前記検出用フィルタのろ過面積は、前記流通用フィルタのろ過面積よりも小さい、請求項1に記載の処理液供給装置。
- 前記流通用フィルタおよび前記検出用フィルタは、その単位ろ過面積の当たりの処理液の流量が互いに等しくなるように設けられている、請求項1または2に記載の処理液供給装置。
- 前記検出用フィルタの材質は、前記流通用フィルタの材質と同じである、請求項1〜3のいずれか一項に記載の処理液供給装置。
- 前記検出用フィルタの圧力損失の変化と前記流通用フィルタの劣化との対応関係を表す対応データを記憶する記憶手段をさらに含み、
前記劣化判定手段は、前記対応データおよび前記圧力損失変化検出手段の検出結果に基づいて前記流通用フィルタの劣化を判定する、請求項1〜4のいずれか一項に記載の処理液供給装置。 - 前記処理液供給部は、互いに異なる複数種の処理液を供給可能な複数の処理液供給部を含み、
前記記憶手段には、前記複数の処理液供給部毎に、当該検出用フィルタの圧力損失の変化と当該流通用フィルタの劣化との対応関係を表す対応データが記憶されている、請求項1〜5のいずれか一項に記載の処理液供給装置。 - 前記第1の配管の上流端は、前記処理液供給部に接続されており、
前記第2の配管は、前記第1の配管から分岐している、請求項1〜6のいずれか一項に記載の処理液供給装置。 - 前記処理液供給部は、処理液が溜められているタンクを含み、
前記第1の配管は、前記タンクに溜められている処理液を循環させるための循環配管を含み、
前記第2の配管は、前記循環配管から分岐して、前記タンクへと帰還する分岐配管を含む、請求項7に記載の処理液供給装置。 - 前記流通用フィルタが、前記第1の配管に介装されており、
前記第2の配管は、前記流通用フィルタよりも上流側で前記第1の配管から分岐する、請求項1〜8のいずれか一項に記載の処理液供給装置。 - 前記第2の配管の上流端および下流端が、それぞれ、前記処理液供給部に接続されている、請求項1〜6のいずれか一項に記載の処理液供給装置。
- 前記圧力損失変化検出手段は、前記第2の配管の前記検出用フィルタの下流側における、処理液の流量を検出する流量検出手段を含む、請求項1〜10のいずれか一項に記載の処理液供給装置。
- 前記圧力損失の変化は、前記流量検出手段により検出された流量変化に基づいて検出される、請求項1〜11のいずれか一項に記載の処理液供給装置。
- 前記圧力損失変化検出手段は、前記第2の配管の前記検出用フィルタの上流側および下流側における当該第2の配管内の圧力差を検出する圧力差検出手段を含む、請求項1〜12のいずれか一項に記載の処理液供給装置。
- 処理液供給部から供給され第1の配管を流通する処理液をろ過する流通用フィルタの劣化を検出する方法であって、
前記処理液供給部から供給され前記第1の配管とは別の配管である第2の配管を流通する前記処理液をろ過し、前記流通用フィルタよりも孔径が小さい検出用フィルタの圧力損失の変化を検出する圧力損失変化検出ステップと、
検出された前記検出用フィルタの圧力損失の変化に基づいて、前記流通用フィルタの劣化を判定する劣化判定ステップとを含む、フィルタ劣化検出方法。
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