JP2928541B2 - 液体供給装置における流路制御弁、ポンプ及びフィルタ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は液体供給装置における流路制御弁、ポンプ及
びフィルタに係り、詳しくは液体供給装置に設けられて
気泡が混入した液体、発泡性液体等における気体と液体
とを分離する流路制御弁、ポンプ及びフィルタに関する
ものである。

例えば、半導体装置の製造工程においてウェハのイニ
シャル前処理及び拡散・CVD前処理として、ウェハ表面
に付着している有機物を除去する洗浄工程があり、この
洗浄工程には過酸化水素水と硫酸の混合液や、燐酸等の
液体が洗浄液として使用されている。これらの液体中に
気泡が発生したり混入していたりすると、その気泡がウ
ェハ表面に付着してこの洗浄液による有機物除去にむら
が発生するため、液体からの気体の分離除去が要求され
る。

［従来の技術］ 例えば、半導体装置の製造工程においてウェハの表面
に付着した有機物を除去するために過酸化水素水と硫酸
との混液や、燐酸等の液体からなる洗浄液が使用されて
いる。これらの洗浄液は洗浄用処理槽に貯留されてお
り、洗浄処理が繰り返し行われるとその液体が汚れ、そ
の汚れによりウェハに悪影響が発生する。

そこで、従来、ポンプにより洗浄液を循環させなが
ら、フィルタによって洗浄液中のごみ，パーティクル等
を除去し、洗浄液を常に清浄な状態に保つようにしてい
る。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、上記洗浄液として使用される過酸化水素水
は発泡性の液体であり、ウェハ洗浄時における化学反応
や、ポンプ，フィルタ等の圧力変化が生じる箇所で洗浄
液中に気泡が発生したり、洗浄液が洗浄用処理槽に投入
される時に気泡が混入する。この洗浄中に混入している
気泡がウェハ表面に付着し、この洗浄液による有機物除
去にむらが発生して歩留まりが低下する。従って、気泡
が抜けるまで洗浄液を静止状態に保持するようにしてい
るが、硫酸，燐酸等の液体は粘性が高いため、混入した
気泡はなかなか抜けきらず、洗浄処理の能率が低下する
とともに、歩留まりも低下するという問題点がある。

本発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たものであって、その目的は液体供給装置において液体
中に混入した気泡を確実に除去し、気体と液体とを確実
に分離することができる流路制御弁、ポンプ及びフィル
タを提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 前記目的を達成するため、流路制御弁に係る本願請求
項１の発明は、液体の吸入通路及び吐出通路と、該吸入
通路及び吐出通路との間を遮断する弁体と、該弁体の外
周面に備えらえたダイヤフラムとを有する液体供給装置
における流路制御弁であって、該ダイヤフラムには多数
の透孔が形成されるとともに、その両面には撥水性膜が
被着されてなり、該液体中の気泡を該ダイヤフラムを介
して排気通路を排気する構成とした。

また、ポンプに係る本願請求項２の発明は、液体の吸
入通路及び吐出通路と、該吸入通路及び吐出通路との間
に設けられた液室と、該液室に設けられて該液室を縮小
又は拡張するためのダイヤフラムとを有する液体供給装
置におけるポンプであって、該ダイヤフラムには多数の
透孔が形成されるとともに、その両面には撥水性膜が被
着されてなり、該液体中の気泡を該ダイヤフラムを介し
て排気通路に排気する構成とした。

さらに、フィルタに係る本願請求項３の発明は、液体
の吸入される第１の吸入口と、液体の吐出される第１の
吐出口と、該第１の吸入口及び吐出口の間に設けられ、
該第１の吐出口に接続する主通路を備えた支持部材と、
該支持部材に接続された第１のディスクとを有する第１
のフィルタ部と、該第１の吐出口に接続されて、液体の
吸入される第２の吸入口と、液体の吐出される第２の吐
出口と、該第２の吸入口及び吐出口の間に設けられ、排
気通路に接続する主通路を備えた支持部材と、該支持部
材に接続された第２のディスクとを有する第２のフィル
タ部とを具備してなり、該第１のディスクは、多数の透
孔が形成されるとともに該主通路に接続する支通路を内
部に備え、その表面には親水性膜が被着されてなり、該
第２のディスクは、多数の透孔が形成されるとともに該
主通路に接続する支通路に内部に備え、その表面には撥
水性膜が被着されてなり、該第１のフィルタ部にて該液
体を濾過するとともに、該第２のフィルタ部にて該液体
中の気泡を排気通路に排気する構成とした。

［作用］ 従って、本願請求項１及び請求項２の発明において
は、吸入通路と吐出通路の間において、表面張力の小さ
い気泡は流路制御弁又はポンプが各々有するダイヤフラ
ムの撥水性の面及び透孔を通過して除去され、気泡が除
去された液体は排気通路に排気される。

また、本願請求項３の発明においては、第１の吸入口
と第１の吐出口との間の第１のフィルタ部において、気
泡が混入した液体は気体及び液体が第１のディスクの親
水性の面及び透孔を通過してごみ等に濾過され、その
後、第２の吸入口と第２の吐出口との間の第２のフィル
タ部において、前記液体は表面張力の小さい気泡が第２
のディスクの撥水性の面及び透孔を通過して除去され、
そして気泡が除去された液体は排気通路に排気される。

［実施例］ 以下、本発明を半導体装置製造におけるウェハの洗浄
液高供給装置に具体化した一実施例を図面に従って説明
する。

第１図は本発明の一実施例における洗浄液供給装置を
示す概略構成図、第２図は配管の軸方向における部分断
面図、第３図は配管の直径方向における断面図、第４図
は流路制御弁を示す断面図、第５図はダイヤフラムの要
部を示す拡大断面図、第６図はポンプを示す断面図、第
７図はダイヤフラムの要部を示す拡大断面図、第８図は
フィルタを示す断面図、第９図はディスクの要部を示す
拡大断面図である。

第１図に示すように各洗浄用処理槽11には過酸化水素
水と硫酸との混合液や、燐酸等の液体が洗浄液として貯
留され、これらの洗浄液中にウェハが浸漬されて表面の
有機物の除去処理が行われる。

各洗浄用処理槽11の洗浄液は配管12、複数の流路制御
弁13、循環用のポンプ14、フィルタ15等からなる液体供
給手段を介して循環される。各流路制御弁13及びポンプ
14はエア配管16を介してコンプレッサ（図示略）から圧
縮空気が供給される。又、各流路制御弁13上流のエア配
管16にはそれぞれ電磁弁17が設けられ、各電磁弁17の開
閉により各流路制御弁13への圧縮空気の供給・遮断が行
われる。

第2,3図に示すように、配管12はフッ素樹脂製の外管1
8と周面にスペーサ19aを備えたフッ素樹脂製の内管19と
の二重構造をなす。内管19には多数の透孔20が形成され
るとともに、その内周面には撥水性膜21が熱隔着されて
いる。この撥水性膜21は表面張力の小さい物質は通過さ
せるが、表面張力の大きい物質は通過させない性質を備
えている。従って、前記洗浄用処理槽11の洗浄液は内管
19内を通過する間に表面張力の小さい気泡のみが撥水性
膜21を通過して透孔20及び外管18と内管19との間の隙間
を通って排気され、表面張力の大きい液体は撥水性膜21
を通過せず、内管19内を流れる。

第4,5図は流路制御弁13を示し、シリンダ22内にはピ
ストン23が摺動可能に収容され、同ピストン23の上下に
は第１及び第２圧力室22a,22bが形成されている。第１
及び第２圧力室22a,22bは空気出入口24,25を介して前記
電磁弁17に接続されており、第１圧力室22aに圧縮空気
が供給されているときには第２圧力室22bは大気と連通
され、第２圧力室22bに圧縮空気が供給されているとき
には第１圧力室22aが大気と連通されるようになってい
る。

ピストン23の下端にはスペーサ26を介して、軟質樹脂
製の弁体27が螺着されている。そして、弁体27は常には
ピストン23の上面に設けたスプリング28の付勢力と、第
１圧力室22a内に供給された圧縮空気の圧力とにより前
記洗浄液の吸入通路29吐出通路30とを遮断する方向に付
勢されている。又、第２圧力室22bに圧縮空気が供給さ
れ、第１圧力室22aが大気と連通されているときには、
弁体27はピストン23と共に上動し、吸入通路29と吐出通
路30とを連通させ、洗浄液を通過させる。

第５図に示すように前記弁体27の外周面にはダイヤフ
ラム31が一体形成され、同ダイヤフラム31には多数の透
孔31aが形成されるとともに、その両面には撥水性膜32
が熱融着されている。そして、吸入及び吐出通路29,30
が遮断されている間、吸入及び吐出通路29,30が連通さ
れている間において、洗浄液中の気泡のみが撥水性膜32
を通過し、透孔31aからシリンダ22に設けた排気通路33
に導かれて排気される。

第6,7図はポンプ14を示し、その中央に配置されたシ
リンダブロック34にはプランジャ35が摺動可能に設けら
れ、このプランジャ35はシリンダブロック34に形成した
圧縮空気制御装置36により左右方向に往復動される。プ
ランジャ35の両端にはそれぞれダイヤフラム37が取着さ
れ、各ダイヤルフラム37によってシリンダブロック34の
左側に第１液室38及び第１気室39が形成されるととも
に、シリンダブロック34の右側に第２液室40及び第２気
室41が形成されている。第１及び第２液室38,40は逆止
弁42,43を介して前記洗浄液の吸入通路44及び吐出通路4
5に接続されている。

従って、プランジャ35が第６図において左方に移動さ
れるときには、第１液室38が縮小され、第２液室40が拡
張される。このとき、第２液室40では逆止弁42が開き、
逆止弁43が閉じて吸入通路44より第２液室40に洗浄液が
吸入される。又、第１液室38では逆止弁42が閉じ逆閉止
弁43が開いて第１液室38内の洗浄液が吐出通路45を介し
て吐出される。プランジャ35が第６図において右方に移
動されるときには、第１液室38が拡大され、第２液室40
が縮小されるため、第１液室38に洗浄液が吸入されると
ともに、第２液室40より洗浄液が吐出される。

第７図に示すように各ダイヤフラム37には多数の透孔
37aが形成されるとともに、その表面には同じく気泡除
去手段としての撥水性膜46が熱隔着されている。そし
て、第１又は第２液室38,40が縮小されて各液室38,40の
圧力が上昇するとき、洗浄液中の気泡のみが撥水性膜46
を通過し、透孔37aから図示しない排気通路を介して排
気される。

第8,9図はポンプ14の下流に設けたフィルタ15を示
し、前記洗浄液中のごみ，パーティクル等を除去するた
めの第１フィルタ15Aと、洗浄液中に混入している気泡
を除去するための第２フィルタ15Bとからなる。

第１フィルタ15Aは円筒状をなすボディ47の左右両側
に接続内48,49が設けられ、接続口49から前記洗浄液が
吸入されて接続口48より吐出される。又、封止口50には
止栓51が螺着されており、ボディ47内に気体が溜った場
合、この封止口50を開放することにより溜まった気体を
排出することができる。

ボディ47の内側に前記接続口48と対応して突設された
取付筒52には、軸方向に延びる通路54を備えた支持部材
53が嵌着され、この支持部材53には所定間隔をおいて複
数のディスク55が貫通されて支持固定されている。第９
図に示すように、各ディスク55には多数の透孔55aが形
成されるとともに、前記支持部材53の通路54に連通しか
つ複数の透孔55aに連通する通路56（本実施例では１つ
のみ図示）が形成されている。又、各ディスク55の表面
には気体及び液体のみを通過させる親水性膜57が熱融着
されている。そして、接続口49から吸入された洗浄液中
のごみ，パーティクル等は親水性膜57で濾過され、気体
及び液体のみが親水性膜57を通過し、透孔55a,通路56を
通って支持部材53の通路54に導かれ、接続口48より吐出
される。

第２フィルタ15Bは前記第１フィルタ15Aとほぼ同様の
構成であり、各ディスク55の表面には前記親水性膜57に
代えて、撥水性膜を熱融着した点において前記第１フィ
ルタ15Aとは異なる。この第２フィルタ15Bでは封止口50
を第１フィルタ15Aの接続口48に接続しており、封止口5
0からごみ，パーティクル通を濾過された洗浄液が吸入
されて接続口49より吐出される。洗浄液がこの第２フィ
ルタ15B内を通過する間に、洗浄液中に混入している気
泡のみが各ディスク55表面の撥水性膜を通過し、透孔55
a,通路56を通って支持部材53の通路54に導かれ、接続口
48より排出される。

なお、前記エア配管16には各流路制御弁13及びポンプ
14の上流において前記第２フィルタ15Bが設けられてお
り、コンプレッサ（図示略）から各流路制御弁13及びポ
ンプ14に供給される圧縮空気中のごみ，パーティクル，
水及び油を除去するようにしている。

さて、洗浄液として使用される過酸化水素水のウェハ
洗浄時における化学反応や、流路制御弁13,ポンプ14,フ
ィルタ15等における圧力変化により洗浄液中に気泡が発
生したり、洗浄液が洗浄用処理槽11に投入される時に洗
浄液に気泡が混入したりするが、本実施例では液体供給
手段を構成する配管12、流路制御弁13、ポンプ14及びフ
ィルタ15等の各部材にそれぞれ撥水性膜21,32,46等を設
け、洗浄液中のごみ，パーティクルを循環濾過する際
に、洗浄液から気泡を容易かつ確実に除去することがで
きる。従って、この洗浄液によるウェハ洗浄において有
機物除去を均一に行うことができ、半導体装置の歩留ま
りを向上することができる。

又、本実施例では撥水性膜を備えた第２フィルタ15B
をエア配管16に設け、コンプレッサから各流路制御弁13
及びポンプ14に供給される圧縮空気中のごみ，パーティ
クル，水及び油を除去するようにしたので、ポンプ14、
流路制御弁13及び同弁13への圧縮空気の供給・遮断を行
う電磁弁17等の耐久性を向上することができる。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明によれば、液体供給装置に
おいて吸入側と吐出側の間に設けられる流路制御弁、ポ
ンプ、フィルタによって液体中に混入した気泡を確実に
除去し、気体と液体とを確実に分離することができる優
れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における洗浄液供給装置を示
す概略構成図、第２図は配管の軸方向における部分断面
図、第３図は配管の直径方向における断面図、第４図は
流路制御弁を示す断面図、第５図はダイヤフラムの要部
を示す拡大断面図、第６図はポンプを示す断面図、第７
図はダイヤフラムの要部を示す拡大断面図、第８図はフ
ィルタを示す断面図、第９図はディスクの要部を示す拡
大断面図である。 図において、11は洗浄用処理槽、12は配管、13は流路制
御弁、14はポンプ、15はフィルタ、19は内管、20は透孔
である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 的場 亨 愛知県春日井市高蔵寺町２丁目1844番２ 富士通ヴィエルエスアイ株式会社内 (56)参考文献 特開 平１−215312（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−43609（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B01D 19/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】液体の吸入通路及び吐出通路と、該吸入通
   路及び吐出通路との間を遮断する弁体と、該弁体の外周
   面に備えられたダイヤフラムとを有する液体供給装置に
   おける流路制御弁であって、 該ダイヤフラムには多数の透孔が形成されるとともに、
   その両面には撥水性膜が被着されてなり、該液体中の気
   泡を該ダイヤフラムを介して排気通路に排気することを
   特徴とする液体供給装置における流路制御弁。
2. 【請求項２】液体の吸入通路及び吐出通路と、該吸入通
   路及び吐出通路との間に設けられた液室と、該液室に設
   けられて該液室を縮小又は拡張するためのダイヤフラム
   とを有する液体供給装置におけるポンプであって、 該ダイヤフラムには多数の透孔が形成されるとともに、
   その両面には撥水性膜が被着されてなり、該液体中の気
   泡を該ダイヤフラムを介して排気通路に排気することを
   特徴とする液体供給装置におけるポンプ。
3. 【請求項３】液体の吸入される第１の吸入口と、液体の
   吐出される第１の吐出口と、該第１の吸入口及び吐出口
   の間に設けられ、該第１の吐出口に接続する主通路を備
   えた支持部材と、該支持部材に接続された第１のディス
   クとを有する第１のフィルタ部と、 該第１の吐出口に接続されて、液体の吸入される第２の
   吸入口と、液体の吐出される第２の吐出口と、該第２の
   吸入口及び吐出口の間に設けられ、排気通路に接続する
   主通路を備えた支持部材と、該支持部材に接続された第
   ２のディスクとを有する第２のフィルタ部とを具備して
   なり、 該第１のディスクは、多数の透孔が形成されるとともに
   該主通路に接続する支通路を内部に備え、その表面には
   親水性膜が被着されてなり、 該第２のディスクは、多数の透孔が形成されるとともに
   該主通路に接続する支通路を内部に備え、その表面には
   撥水性膜が被着されてなり、 該第１のフィルタ部にて該液体を濾過するとともに、該
   第２のフィルタ部にて該液体中の気泡を排気通路に排気
   することを特徴とする液体供給装置におけるフィルタ。